投写用レンズシステムおよびプロジェクタ装置
【課題】コンパクトで広角な投写用レンズシステムの提供。
【解決手段】スクリーン９の側から順に、負正正の３群の投写用レンズシステム１０を提供する。第１のレンズ群Ｇ１は、第１の負メニスカスレンズＬ１１と、第２の負メニスカスレンズＬ１２と、負レンズＬ１３から構成され、第２のレンズ群Ｇ２は、正レンズＬ２１から構成され、第１のレンズ群Ｇ１の合成焦点距離ｆ１と、第２の負メニスカスレンズＬ１２の焦点距離ｆ１２と、負レンズＬ１３の焦点距離ｆ１３と、第２の負メニスカスレンズＬ１２の屈折率ｎ１２と、第２の負メニスカスレンズＬ１２の面Ｓ３の曲率半径Ｒ１２ａと、正レンズＬ２１の面Ｓ８の曲率半径Ｒ２１ｂが以下の条件（１）〜（４）を満たす。１．０＜｜ｆ１２／ｆ１｜＜４．０・・・（１）、５．０＜｜ｆ１３／ｆ１｜＜９．０・・・（２）、１．７５＜ｎ１２＜２．０・・・（３）、０．１＜｜Ｒ２１ｂ／Ｒ１２ａ｜＜０．８・・・（４）
【解決手段】スクリーン９の側から順に、負正正の３群の投写用レンズシステム１０を提供する。第１のレンズ群Ｇ１は、第１の負メニスカスレンズＬ１１と、第２の負メニスカスレンズＬ１２と、負レンズＬ１３から構成され、第２のレンズ群Ｇ２は、正レンズＬ２１から構成され、第１のレンズ群Ｇ１の合成焦点距離ｆ１と、第２の負メニスカスレンズＬ１２の焦点距離ｆ１２と、負レンズＬ１３の焦点距離ｆ１３と、第２の負メニスカスレンズＬ１２の屈折率ｎ１２と、第２の負メニスカスレンズＬ１２の面Ｓ３の曲率半径Ｒ１２ａと、正レンズＬ２１の面Ｓ８の曲率半径Ｒ２１ｂが以下の条件（１）〜（４）を満たす。１．０＜｜ｆ１２／ｆ１｜＜４．０・・・（１）、５．０＜｜ｆ１３／ｆ１｜＜９．０・・・（２）、１．７５＜ｎ１２＜２．０・・・（３）、０．１＜｜Ｒ２１ｂ／Ｒ１２ａ｜＜０．８・・・（４）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタ装置の投写用レンズシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ＤＭＤなどの、光の反射方向を変えて画像を生成する複数の素子を備えた光変調器に適した、コンパクトで、広角の投写用レンズシステムを提供することが記載されている。そのため、特許文献１には、スクリーンの側から、負の第１のレンズ群と、正の第２のレンズ群を配置し、入射側を非テレセントリックとし、さらに、第２のレンズ群のスクリーンの側に、接合面が逆方向を向いた、屈折力が正の２枚貼合わせレンズのペアを配置し、ライトバルブの側に、屈折力が正の３枚貼合わせレンズを配置する構成により、像面湾曲を効果的に補正することができるので、コンパクトで、半画角が４７度以上の広角な投写レンズシステムを提供できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１５４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プレゼンテーション用や学校教育用などの用途において、さらに広角で、コンパクトな投写用レンズシステムが要望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の態様の１つは、光変調器からの投影光をスクリーンに投写する投写用レンズシステムである。この投写用レンズシステムは、スクリーンの側から順に、負の屈折力を備えた第１のレンズ群と、正の屈折力を備えた第２のレンズ群と、正の屈折力を備えた第３のレンズ群とから構成され、第１のレンズ群は、スクリーンの側から順に配置されたスクリーンの側に凸の樹脂製の第１の負メニスカスレンズと、スクリーンの側に凸のガラス製の第２の負メニスカスレンズと、両凹の樹脂製の負レンズとから構成され、第１の負メニスカスレンズおよび負レンズの両面は非球面であり、第２のレンズ群は、両凸のガラス製の正レンズから構成され、第１のレンズ群の合成焦点距離ｆ１と、第１のレンズ群の第２の負メニスカスレンズの焦点距離ｆ１２と、第１のレンズ群の負レンズの焦点距離ｆ１３と、第１のレンズ群の第２の負メニスカスレンズの屈折率ｎ１２と、第１のレンズ群の第２の負メニスカスレンズのスクリーンの側の面の曲率半径Ｒ１２ａと、第２のレンズ群の正レンズの光変調器の側の面の曲率半径Ｒ２１ｂとが以下の条件（１）〜（４）を満たす。
１．０＜｜ｆ１２／ｆ１｜＜４．０ ・・・（１）
５．０＜｜ｆ１３／ｆ１｜＜９．０ ・・・（２）
１．７５＜ｎ１２＜２．０ ・・・（３）
０．１＜｜Ｒ２１ｂ／Ｒ１２ａ｜＜０．８・・・（４）
【０００６】
この投写用レンズシステムは、負−正−正の３群構成であり、最もスクリーンの側、すなわち拡大共役側で比較的大口径となる第１のレンズ群の３枚のレンズを樹脂製、ガラス製、樹脂製とすることにより低コストで、広角であり、さらにコンパクトな投写用レンズシステムを提供している。すなわち、低コスト化のためにすべてのレンズを樹脂製にすると負の屈折力が不足するために、各レンズの径、特に最もスクリーンの側のレンズの径が大きくなり、コンパクトな投写用レンズシステムを提供することが難しい。一方、コンパクトにするために各レンズの焦点距離を短くすると、すべてのレンズが樹脂製であると曲率が大きくなり、収差の補正が難しくなるとともに温度によるレンズ性能の変動が大きくなり好ましくない。
【０００７】
この投写用レンズシステムにおいては、第１のレンズ群の第２の負メニスカスレンズを屈折力の大きなガラス製とすることにより、前後の２枚の樹脂製のレンズの有効径を比較的小さくできる。さらに、前後の２枚の樹脂製のレンズの曲率を大きくせずに、コンパクトで収差補正も良好な投写用レンズシステムを提供できる。
【０００８】
さらに、この投写用レンズシステムにおいては、ガラス製の第２の負メニスカスレンズのパワーを条件（１）に示すようにさらに強くすることにより、条件（２）に示すように樹脂製の負レンズのパワーをさらに弱くし、温度によるレンズ性能の変動、特に、バックフォーカスの変動を抑制している。また、パワーをさらに強くした第２の負メニスカスレンズにおいては、条件（３）に示すような高屈折率のガラス素材を用いることにより、曲率が極端に大きくなることを抑制し、収差の発生を抑えている。
【０００９】
すなわち、この投写用レンズシステムにおいては、条件（１）の上限を超えると、第１のレンズ群のパワーの中に占める第２の負メニスカスレンズのパワーが弱くなり、条件（２）に示した程度に樹脂製の負レンズのパワーを第１のレンズ群のパワーに対して弱くすることが難しくなる。したがって、広角で、温度変動に起因するバックフォーカスの変動の小さなレンズシステムを提供することが困難となる。また、第２の負メニスカスレンズの屈折率ｎ１２は高いことが望ましいが、条件（３）の範囲に収めることにより、高分散となりすぎることを抑制し、色収差の補正が良好に行えるようにしている。
【００１０】
さらに、この投写用レンズシステムにおいては、第２の負メニスカスレンズの強い負の屈折力により発散方向の収差が発生しやすい。このため、この投写用レンズシステムにおいては、第２の負メニスカスレンズのスクリーンの側の面に対して最も近い縮小共役側の面となる第２のレンズ群の正レンズの光変調器の側の面の曲率半径Ｒ２１ｂを、第２の負メニスカスレンズのスクリーンの側の面の曲率半径Ｒ１２ａに対して小さく（曲率を大きく）、すなわち、条件（４）の範囲内として、第２のレンズ群の正レンズの光変調器の側の面により、逆方向（収束方向）の収差を発生させ、第２の負メニスカスレンズの収差を良好に補正できるようにしている。
【００１１】
この投写用レンズシステムにおいては、さらに、以下の条件（１´）〜（４´）を満たすことが望ましい。
２．０＜｜ｆ１２／ｆ１｜＜３．５ ・・・（１´）
６．０＜｜ｆ１３／ｆ１｜＜８．０ ・・・（２´）
１．８０＜ｎ１２＜２．０ ・・・（３´）
０．２＜｜Ｒ２１ｂ／Ｒ１２ａ｜＜０．５・・・（４´）
【００１２】
この投写用レンズシステムにおいては、第１のレンズ群の第１の負メニスカスレンズの中心厚みｔ１１ｃと、第１のレンズ群の第１の負メニスカスレンズの光変調器の側の面の有効径端部の厚みｔ１１ｅとが以下の条件（５）を満たすことが望ましい。
４．０≦ｔ１１ｅ／ｔ１１ｃ≦５．０ ・・・（５）
【００１３】
この投写用レンズシステムにおいては、条件（５）の範囲内とすることにより、非点収差を含めた諸収差を良好に補正することができる。条件（５）の上限を超えると、第１の負メニスカスレンズの有効径端部の厚みｔ１１ｅが中心厚みｔ１１ｃに対して大きくなり、レンズ内で吸収される光線量の差が中心部と周辺部とで大きくなるため、周辺光量比の低下が著しくなる。一方、条件（５）の下限を超えると、第１の負メニスカスレンズの有効径端部の厚みｔ１１ｅが中心厚みｔ１１ｃに対して小さくなり、非点収差を含めた諸収差の補正が困難となる。
【００１４】
第３のレンズ群は、第１の接合レンズと、第２の接合レンズと、両凸の第１の正レンズとを含むことが望ましい。第３のレンズ群に複数の接合レンズを配置することにより、縮小共役側における色収差補正能力を向上できる。このため、第１のレンズ群の色収差能力を良好に補完でき、第２の負メニスカスレンズとしてさらに高屈折率で高分散なガラス製のレンズを採用できる。したがって、第１のレンズ群をさらにコンパクトで広角に対応した構成にできる。
【００１５】
第１の接合レンズは、第１の正レンズのスクリーンの側に１つの空気間隔を挟んで配置され、第２の接合レンズは、第１の正レンズの光変調器の側に少なくとも１つの空気間隔を挟んで配置されており、第１の接合レンズは、スクリーンの側から順に配置された両凸の正レンズおよび両凹の負レンズから構成され、第３のレンズ群の第１の接合レンズの負レンズの光変調器の側の面の曲率半径Ｒ３２ｂと、第３のレンズ群の第１の正レンズのスクリーンの側の面の曲率半径Ｒ３３ａとが以下の条件（６）を満たすことが望ましい。
０．８９＜Ｒ３２ｂ／Ｒ３３ａ＜１．０１・・・（６）
【００１６】
この投写用レンズシステムにおいては、１つの空気間隔を挟んで隣接する負レンズおよび正レンズの対向する面の曲率半径を条件（６）の範囲内とすることにより、ほぼ等しい曲率半径を備えた２つの面を同じ向きに並べることができる。このため、コマ収差を含めた諸収差をいっそう良好に補正することができる。
【００１７】
第２の接合レンズは、スクリーンの側から順に配置されたスクリーンの側に凸の負メニスカスレンズ、両凸の正レンズおよび光変調器の側に凸の負メニスカスレンズから構成され、さらに、第３のレンズ群は、第２の接合レンズの光変調器の側に配置された両凸の第２の正レンズを含んでいてもよい。
【００１８】
第１の接合レンズは、第１の正レンズの光変調器の側に配置され、第２の接合レンズは、第１の接合レンズの光変調器の側に配置されており、第１の接合レンズは、スクリーンの側から順に配置されたスクリーンの側に凸の負メニスカスレンズおよび両凸の正レンズから構成され、第２の接合レンズは、スクリーンの側から順に配置された両凸の正レンズおよび光変調器の側に凸の負メニスカスレンズから構成され、さらに、第３のレンズ群は、第２の接合レンズの光変調器の側に配置された両凸の第２の正レンズを含んでいてもよい。
【００１９】
本発明の異なる態様の１つは、上記の投写用レンズシステムと、照明用の光を変調して投写用レンズシステムに供給する光変調器とを有するプロジェクタ装置である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る投写用レンズシステムを用いたプロジェクタ装置の概略構成を示す図。
【図２】第１の実施形態に係る投写用レンズシステムの概略構成を示す図。
【図３】第１の実施形態に係る投写用レンズシステムのレンズデータを示す図。
【図４】第１の実施形態に係る投写用レンズシステムの諸数値を示す図であり、（ａ）は基本データを示し、（ｂ）は非球面データを示す。
【図５】第１の実施形態に係る投写用レンズシステムの収差図であり、（ａ）は縦収差を示し、（ｂ）は横収差を示す。
【図６】第２の実施形態に係る投写用レンズシステムの概略構成を示す図。
【図７】第２の実施形態に係る投写用レンズシステムのレンズデータを示す図。
【図８】第２の実施形態に係る投写用レンズシステムの諸数値を示す図であり、（ａ）は基本データを示し、（ｂ）は非球面データを示す。
【図９】第２の実施形態に係る投写用レンズシステムの収差図であり、（ａ）は縦収差を示し、（ｂ）は横収差を示す。
【図１０】第３の実施形態に係る投写用レンズシステムの概略構成を示す図。
【図１１】第３の実施形態に係る投写用レンズシステムのレンズデータを示す図。
【図１２】第３の実施形態に係る投写用レンズシステムの諸数値を示す図であり、（ａ）は基本データを示し、（ｂ）は非球面データを示す。
【図１３】第３の実施形態に係る投写用レンズシステムの収差図であり、（ａ）は縦収差を示し、（ｂ）は横収差を示す。
【図１４】第４の実施形態に係る投写用レンズシステムの概略構成を示す図。
【図１５】第４の実施形態に係る投写用レンズシステムのレンズデータを示す図。
【図１６】第４の実施形態に係る投写用レンズシステムの諸数値を示す図であり、（ａ）は基本データを示し、（ｂ）は非球面データを示す。
【図１７】第４の実施形態に係る投写用レンズシステムの収差図であり、（ａ）は縦収差を示し、（ｂ）は横収差を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に、本発明の実施形態に係る典型的な投写用レンズシステムを用いたプロジェクタ装置の概略構成を示している。プロジェクタ（プロジェクタ装置）１は、光変調器（ライトバルブ）２と、ライトバルブ２に変調用の照明光９１を照射する光照射システム３と、ライトバルブ２により有効な方向に反射された投影光９２をスクリーン９に投写する投写用レンズシステム１０とを備えている。本例のプロジェクタ１は、ライトバルブ２としてＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）を採用した単板式のビデオプロジェクタであり、光照射システム３は、ハロゲンランプなどの白色光源４と、円盤型の回転色分割フィルタ（カラーホイール）５とを備えている。このため、ＤＭＤ（ライトバルブ）２には、赤、緑、青の３原色が時分割で照射される。そして、それぞれの色の光が照射されるタイミングで個々の画素に対応する素子を制御することによりカラー画像が表示される。光照射システム３は、さらに、白色光源４からの光を集光して非テレセントリックな照明光９１を、ミラー６などを介してＤＭＤ２に出力する照明レンズシステム７を備えている。
【００２２】
第１の実施形態
図２に、第１の実施形態に係る投写用レンズシステム１０を示している。この投写用レンズシステム１０は、スクリーン９の側から順に、負の屈折力を備えた第１のレンズ群Ｇ１と、正の屈折力を備えた第２のレンズ群Ｇ２と、正の屈折力を備えた第３のレンズ群Ｇ３とから構成されている。
【００２３】
最もスクリーン９の側の第１のレンズ群Ｇ１は、全体が負の屈折力を備えたレンズ群であり、スクリーン９の側から順に配置された、スクリーン９の側に凸の樹脂製の第１の負メニスカスレンズＬ１１と、スクリーン９の側に凸のガラス製の第２の負メニスカスレンズＬ１２と、両凹の樹脂製の負レンズＬ１３とから構成されている。第１の負メニスカスレンズＬ１１の両面、すなわちスクリーン９の側の面Ｓ１およびＤＭＤ２の側の面Ｓ２は非球面である。さらに、負レンズＬ１３の両面、すなわちスクリーン９の側の面Ｓ５およびＤＭＤ２の側の面Ｓ６も非球面である。第１のレンズ群Ｇ１の第１の負メニスカスレンズＬ１１は、投写用レンズシステム１０の中で最も大きな有効径（口径）のレンズとなる。
【００２４】
第２のレンズ群Ｇ２は、全体が正の屈折力を備えたレンズ群であり、両凸のガラス製の正レンズＬ２１から構成されている。
【００２５】
最もＤＭＤ２の側の第３のレンズ群Ｇ３は、全体が正の屈折力を備えたレンズ群であり、スクリーン９の側から順に配置された、２枚貼合の第１の接合レンズ（バルサムレンズ、ダブレット）Ｌ３Ｂ１と、両凸の正レンズ（第１の正レンズ）Ｌ３３と、３枚貼合の第２の接合レンズ（バルサムレンズ、トリプレット）Ｌ３Ｂ２とから構成されている。第１の接合レンズＬ３Ｂ１は、スクリーン９の側から順に配置された両凸の正レンズＬ３１と、両凹の負レンズＬ３２とから構成されている。第２の接合レンズＬ３Ｂ２は、スクリーン９の側から順に配置された両凸の正レンズＬ３４と、両凹の負レンズＬ３５と、両凸の正レンズＬ３６とから構成されている。第３のレンズ群Ｇ３は、投写用レンズシステム１０の中で最も小さな有効径（口径）の正レンズＬ３４を備えている。第３のレンズ群Ｇ３のスクリーン９の側には、フレア絞りＦＳが配置されており、フレアやゴーストの原因となる散乱光（不要光）を遮断している。第３のレンズ群Ｇ３のＤＭＤ２の側には、１枚のガラス製のカバーガラスＣＧが配置されている。なお、カバーガラスＣＧは１枚に限定されず、複数枚配置されていてもよい。
【００２６】
本例の投写用レンズシステム１０は、スクリーン９の側から順に、負−正−正の屈折力を備えた３つのレンズ群Ｇ１〜Ｇ３にグループ化された１０枚のレンズＬ１１〜Ｌ１３、Ｌ２１およびＬ３１〜Ｌ３６により構成されている。この投写用レンズシステム１０は、変倍を行わない単焦点タイプのレンズシステムであり、第３のレンズ群Ｇ３は動かず固定されており、第１のレンズ群Ｇ１および第２のレンズ群Ｇ２が光軸１００の方向に動くことにより焦点調整（フォーカシング）を行う。
【００２７】
この投写用レンズシステム１０は、最もスクリーン９の側、すなわち拡大共役側１０ａで比較的大口径となる第１のレンズ群Ｇ１の３枚のレンズＬ１１〜Ｌ１３を順に樹脂製、ガラス製、樹脂製とすることにより低コストで、広角であり、さらにコンパクトな投写用レンズシステム１０を提供している。すなわち、低コスト化のためにすべてのレンズを樹脂製にすると負の屈折力が不足するために、各レンズの径、特に最もスクリーンの側のレンズの径が大きくなり、コンパクトな投写用レンズシステムを提供することが難しい。一方、コンパクトにするために各レンズの焦点距離を短くすると、すべてのレンズが樹脂製であると曲率が大きくなり、収差の補正が難しくなるとともに温度によるレンズ性能の変動が大きくなり好ましくない。
【００２８】
この投写用レンズシステム１０においては、第１のレンズ群Ｇ１の第２の負メニスカスレンズＬ１２を屈折力の大きなガラス製とすることにより、前後の２枚の樹脂製のレンズＬ１１およびＬ１３の有効径を比較的小さくできる。さらに、前後の２枚の樹脂製のレンズＬ１１およびＬ１３の曲率を大きくせずに、コンパクトで収差補正も良好な投写用レンズシステム１０を提供できる。
【００２９】
この投写用レンズシステム１０においては、第１のレンズ群Ｇ１の合成焦点距離ｆ１と、第１のレンズ群Ｇ１の第２の負メニスカスレンズＬ１２の焦点距離ｆ１２と、第１のレンズ群Ｇ１の負レンズＬ１３の焦点距離ｆ１３と、第１のレンズ群Ｇ１の第２の負メニスカスレンズＬ１２の屈折率ｎ１２と、第１のレンズ群Ｇ１の第２の負メニスカスレンズＬ１２のスクリーン９の側の面Ｓ３の曲率半径Ｒ１２ａと、第２のレンズ群Ｇ２の正レンズＬ２１のＤＭＤ２の側の面Ｓ８の曲率半径Ｒ２１ｂとが以下の条件（１）〜（４）を満たすように設計されている。
１．０＜｜ｆ１２／ｆ１｜＜４．０ ・・・（１）
５．０＜｜ｆ１３／ｆ１｜＜９．０ ・・・（２）
１．７５＜ｎ１２＜２．０ ・・・（３）
０．１＜｜Ｒ２１ｂ／Ｒ１２ａ｜＜０．８・・・（４）
【００３０】
この投写用レンズシステム１０においては、ガラス製の第２の負メニスカスレンズＬ１２のパワーを条件（１）に示すようにさらに強くすることにより、条件（２）に示すように樹脂製の負レンズＬ１３のパワーをさらに弱くし、温度によるレンズ性能の変動、特に、バックフォーカスの変動を抑制している。また、パワーをさらに強くした第２の負メニスカスレンズＬ１２においては、条件（３）に示すような高屈折率のガラス素材を用いることにより、曲率が極端に大きくなることを抑制し、収差の発生を抑えている。
【００３１】
すなわち、この投写用レンズシステム１０においては、条件（１）の上限を超えると、第１のレンズ群Ｇ１のパワーの中に占める第２の負メニスカスレンズＬ１２のパワーが弱くなり、条件（２）に示した程度に樹脂製の負レンズＬ１３のパワーを第１のレンズ群Ｇ１のパワーに対して弱くすることが難しくなる。したがって、広角で、温度変動に起因するバックフォーカスの変動の小さな投写用レンズシステムを提供することが困難となる。また、第２の負メニスカスレンズＬ１２の屈折率ｎ１２は高いことが望ましいが、条件（３）の範囲に収めることにより、高分散となりすぎることを抑制し、色収差の補正が良好に行えるようにしている。
【００３２】
さらに、この投写用レンズシステム１０の第２の負メニスカスレンズＬ１２は、強い負の屈折力を備えているので発散方向の収差が発生しやすい。このため、スクリーン９の側に凸の第２の負メニスカスレンズＬ１２のスクリーン９の側の面Ｓ３に最も近い入射側（ＤＭＤ２）の側の面で、面Ｓ３と反対側に凸の、すなわち、ＤＭＤ２の側に凸の第２のレンズ群Ｇ２の正レンズＬ２１のＤＭＤ２の側の面Ｓ８の曲率半径Ｒ２１ｂを、面Ｓ３の曲率半径Ｒ１２ａに対して小さくしている。したがって、正レンズＬ２１の面Ｓ８により逆方向（収束方向）の収差を発生させることにより、第２の負メニスカスレンズＬ１２の収差を良好に補正できる。
【００３３】
なお、条件（１）の上限を超えると、第２の負メニスカスレンズＬ１２のパワー（屈折力）が第１のレンズ群Ｇ１に対して弱くなり、負の屈折力が不足する。このため、投写用レンズシステム１０を広角化（広画角化）することが困難となる。同様に、条件（２）の上限を超えると、負レンズＬ１３のパワーが第１のレンズ群Ｇ１に対して弱くなり、広角化が困難となる。一方、条件（２）の下限を超えると、負レンズＬ１３のパワーが第１のレンズ群Ｇ１に対して強くなり、樹脂化した負レンズＬ１３の温度変動に起因するバックフォーカスの変動を抑制することが困難となる。条件（３）の上限を超えると、第２の負メニスカスレンズＬ１２が高分散となり、色収差の補正が困難となる。一方、条件（３）の下限を超えると、第２の負メニスカスレンズＬ１２のパワーが弱くなり、投写用レンズシステム１０を広角化することが困難となる。また、条件（４）の上限を超えると、第２の負メニスカスレンズＬ２１により発生する収差の補正が難しくなる。一方、条件（４）の下限を超えると、正レンズＬ２１の面Ｓ８のパワーが強くなり収差の補正が困難となる。したがって、いずれの場合もコマ収差を含めた諸収差が増大する傾向になる。
【００３４】
条件（１）の上限は、３．７であることが望ましく、３．５であることがさらに望ましく、３．４であることがいっそう望ましい。また、条件（１）の下限は、２．０であることが望ましい。
【００３５】
条件（２）の上限は、８．０であることが望ましい。また、条件（２）の下限は、５．５であることが望ましく、６．０であることがさらに望ましく、６．４であることがいっそう望ましい。
【００３６】
条件（３）の上限は、１．９であることが望ましい。また、条件（３）の下限は、１．７８であることが望ましく、１．８０であることがいっそう望ましい。
【００３７】
条件（４）の上限は、０．６であることが望ましく、０．５であることがさらに望ましく、０．４であることがいっそう望ましい。また、条件（４）の下限は、０．２であることが望ましい。
【００３８】
このように、入射側１０ｂから出射側１０ａに向けて順に、パワーの強いガラス製の正レンズＬ２１と、パワーの弱い樹脂製の負レンズＬ１３と、パワーの強いガラス製の負メニスカスレンズＬ１２と、パワーの弱い樹脂製の負メニスカスレンズＬ１１とを配置した構成は、投写用レンズシステム１０の広角化と収差補正を図るのに極めて有効である。
【００３９】
さらに、この投写用レンズシステム１０においては、第１のレンズ群Ｇ１の第１の負メニスカスレンズＬ１１の光軸１００の中心厚みｔ１１ｃと、第１のレンズ群Ｇ１の第１の負メニスカスレンズＬ１１のＤＭＤ２の側の面Ｓ２の有効径端部の厚みｔ１１ｅとが以下の条件（５）を満たすように設計されている。
４．０≦ｔ１１ｅ／ｔ１１ｃ≦５．０ ・・・（５）
【００４０】
この投写用レンズシステム１０においては、条件（５）の範囲内とすることにより、非点収差を含めた諸収差を良好に補正することができる。条件（５）の上限を超えると、第１の負メニスカスレンズＬ１１の有効径端部の厚みｔ１１ｅが中心厚みｔ１１ｃに対して大きくなり、レンズ内で吸収される光線量の差が中心部と周辺部とで大きくなるため、周辺光量比の低下が著しくなる。一方、条件（５）の下限を超えると、第１の負メニスカスレンズＬ１１の有効径端部の厚みｔ１１ｅが中心厚みｔ１１ｃに対して小さくなり、非点収差を含めた諸収差の補正が困難となる。
【００４１】
この投写用レンズシステム１０においては、ガラス製の第２の負メニスカスレンズＬ１２のパワーを強くするために、条件（３）により第２の負メニスカスレンズＬ１２の屈折率ｎ１２を高く設定しており、高屈折率（高分散）の第２の負メニスカスレンズＬ１２により色収差の補正が不足しやすい。このため、第３のレンズ群Ｇ３に２つの接合レンズＬ３Ｂ１およびＬ３Ｂ２を配置することにより、拡大共役側１０ａにおける色収差補正の不足を縮小共役側１０ｂにおいて補っている。したがって、色収差を含めた諸収差が良好に補正された投写用レンズシステム１０を提供できる。
【００４２】
図２に示すように、この投写用レンズシステム１０は、スクリーン９の側から順に、負−正−正の屈折力を備えた３つのレンズ群Ｇ１〜Ｇ３にグループ化された１０枚のレンズＬ１１〜Ｌ３６により構成されている。第３のレンズ群Ｇ３は、スクリーン９の側から順に配置された、２枚貼合の第１の接合レンズＬ３Ｂ１と、両凸の第１の正レンズ（正レンズ）Ｌ３３と、３枚貼合の接合レンズＬ３Ｂ２とから構成されている。第１の接合レンズＬ３Ｂ１は、正レンズＬ３３のスクリーン９の側に他のレンズを挟まず１つの空気間隔ｄ１１のみを挟んで配置されており、第２の接合レンズＬ３Ｂ２は、正レンズＬ３３のＤＭＤ２の側に他のレンズを挟まず１つの空気間隔ｄ１３のみを挟んで配置されている。
【００４３】
この投写用レンズシステム１０においては、第３のレンズ群Ｇ３の第１の接合レンズＬ３Ｂ１の負レンズＬ３２のＤＭＤ２の側の面Ｓ１１の曲率半径Ｒ３２ｂと、第３のレンズ群Ｇ３の正レンズＬ３３のスクリーン９の側の面Ｓ１２の曲率半径Ｒ３３ａとが以下の条件（６）を満たすように設計されている。
０．８９＜Ｒ３２ｂ／Ｒ３３ａ＜１．０１ ・・・（６）
【００４４】
この投写用レンズシステム１０においては、第１の接合レンズＬ３Ｂ１の負レンズＬ３２と、正レンズＬ３３との対向する面Ｓ１１と面Ｓ１２との曲率半径を条件（６）の範囲内とすることにより、ほぼ等しい曲率半径を備えた２つの面Ｓ１１およびＳ１２を同じ向きに並べ、さらにそれらの面Ｓ１１および面Ｓ１２を接合するのではなく、最少空気間隔またはそれに近い狭い空気間隔ｄ１１、本例では０．８０ｍｍを隔てて配置している。このため、トリプレットに近い色収差の補正能力と、それに加えてコマ収差を含めた諸収差の補正能力とを得ることができる。
【００４５】
図３に、投写用レンズシステム１０の各レンズのレンズデータを示している。図４に、投写用レンズシステム１０の諸数値を示している。レンズデータにおいて、Ｒｉはスクリーン９の側から順に並んだ各レンズ（各レンズ面）の曲率半径（ｍｍ）、ｄｉはスクリーン９の側から順に並んだ各レンズ面の間の距離（ｍｍ）、Ｄｉはスクリーン９の側から順に並んだ各レンズ面の有効径（ｍｍ）、ｎｄはスクリーン９の側から順に並んだ各レンズの屈折率（ｄ線）、νｄはスクリーン９の側から順に並んだ各レンズのアッベ数（ｄ線）を示している。図３において、Ｆｌａｔは平面を示している。図４（ｂ）において、「Ｅｎ」は、「１０のｎ乗」を意味する。たとえば、「Ｅ−０６」は、「１０の−６乗」を意味し、「Ｅ−１１」は、「１０の−１１乗」を意味する。以降の実施形態においても同様である。
【００４６】
また、第１のレンズ群Ｇ１の最もスクリーン９の側に配置された第１の負メニスカスレンズＬ１１の両面Ｓ１およびＳ２と、第１のレンズ群Ｇ１の最もＤＭＤ２の側に配置された負レンズＬ１３の両面Ｓ５およびＳ６とは、非球面である。非球面は、Ｘを光軸方向の座標、Ｙを光軸と垂直方向の座標、光の進行方向を正、Ｒを近軸曲率半径とすると、図４（ｂ）の係数Ｋ、Ａ、Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥを用いて次式で表わされる。以降の実施形態においても同様である。
Ｘ＝（１／Ｒ）Ｙ２／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（１／Ｒ）２Ｙ２｝１／２］
＋ＡＹ４＋ＢＹ６＋ＣＹ８＋ＤＹ１０＋ＥＹ１２
【００４７】
本例のズームレンズシステム１０の上述した条件（１）〜（６）を与える各式の値は、以下のようになる。
条件（１） ｜ｆ１２／ｆ１｜＝３．４
条件（２） ｜ｆ１３／ｆ１｜＝６．０
条件（３） ｎ１２＝１．８０１０
条件（４） ｜Ｒ２１ｂ／Ｒ１２ａ｜＝０．３１
条件（５） ｔ１１ｅ／ｔ１１ｃ＝４．０（なお、ｔ１１ｅは１６．０ｍｍであり、ｔ１１ｃは４．０ｍｍである。）
条件（６） Ｒ３２ｂ／Ｒ３３ａ＝１．００９
【００４８】
図５に、投写用レンズシステム１０の縦収差図および横収差図を示している。図５に示すように、いずれの収差も良好に補正されており、高画質の大画像をスクリーン９に投写できる。なお、球面収差は、波長６３０ｎｍ（点線）と、波長５５０ｎｍ（実線）と、波長４６０ｎｍ（破線）とを示している。また、非点収差およびコマ収差においては、タンジェンシャル光線（Ｔ）およびサジタル光線（Ｓ）の収差をそれぞれ示している。以降の実施形態においても同様である。
【００４９】
したがって、第１の実施形態に係る投写用レンズシステム１０は、１０枚構成で最大径が７０ｍｍ程度という簡易でコンパクトな構成でありながら、全画角が１１４．２度（半画角が５７．１度）、焦点距離が７．１１と広角で、Ｆ値が２．７９と明るく鮮明な画像を投影できる、性能およびコストのバランスが取れた投写用レンズシステム１０の一例である。
【００５０】
第２の実施形態
図６に、第２の実施形態に係る投写用レンズシステム２０を示している。この投写用レンズシステム２０も、スクリーン９の側から順に、負−正−正の屈折力を備えた３つのレンズ群Ｇ１〜Ｇ３にグループ化された１０枚のレンズＬ１１〜Ｌ１３、Ｌ２１およびＬ３１〜Ｌ３６により構成されている。これらのレンズ群Ｇ１〜Ｇ３の構成、およびレンズ群Ｇ１〜Ｇ３に含まれる各レンズの形状は、第１の実施形態と共通するため、個々のレンズの詳しい説明は省略する。以降の実施形態においても同様である。
【００５１】
図７に、投写用レンズシステム２０の各レンズのレンズデータを示している。図８に、投写用レンズシステム２０の諸数値を示している。本例のズームレンズシステム２０の上述した条件（１）〜（６）を与える各式の値は、以下のようになる。
条件（１） ｜ｆ１２／ｆ１｜＝３．３
条件（２） ｜ｆ１３／ｆ１｜＝６．５
条件（３） ｎ１２＝１．８０１０
条件（４） ｜Ｒ２１ｂ／Ｒ１２ａ｜＝０．２９
条件（５） ｔ１１ｅ／ｔ１１ｃ＝５．０（なお、ｔ１１ｅは１５．０ｍｍであり、ｔ１１ｃは３．０ｍｍである。）
条件（６） Ｒ３２ｂ／Ｒ３３ａ＝１．００８
【００５２】
図９に、投写用レンズシステム２０の縦収差図および横収差図を示している。図９に示すように、いずれの収差も良好に補正されており、高画質の大画像をスクリーン９に投写できる。
【００５３】
このように、第２の実施形態に係る投写用レンズシステム２０は、第１の実施形態よりも第１の負メニスカスレンズＬ１１の中心厚みｔ１１ｃと有効径端部の厚みｔ１１ｅとの比を大きくして条件（５）を向上させている。このため、Ｆ値が２．３とさらに明るく鮮明な画像を得ることができる高性能な投写用レンズシステム２０を提供できる。
【００５４】
第３の実施形態
図１０に、第３の実施形態に係る投写用レンズシステム３０を示している。この投写用レンズシステム３０も、スクリーン９の側から順に、負−正−正の屈折力を備えた３つのレンズ群Ｇ１〜Ｇ３にグループ化された１０枚のレンズＬ１１〜Ｌ１３、Ｌ２１およびＬ３１〜Ｌ３６により構成されている。
【００５５】
第３のレンズ群Ｇ３は、スクリーン９の側から順に配置された、両凸の正レンズＬ３１と、２枚貼合の第１の接合レンズ（バルサムレンズ、ダブレット）Ｌ３Ｂ１と、２枚貼合の第２の接合レンズ（バルサムレンズ、ダブレット）Ｌ３Ｂ２と、両凸の正レンズ（第２の正レンズ）Ｌ３６とから構成されている。第１の接合レンズＬ３Ｂ１は、スクリーン９の側から順に配置された、スクリーン９の側に凸の負メニスカスレンズＬ３２と、両凸の正レンズＬ３３とから構成されている。第２の接合レンズＬ３Ｂ２は、スクリーン９の側から順に配置された両凸の正レンズＬ３４と、ＤＭＤ２の側に凸の負メニスカスレンズＬ３５とから構成されている。
【００５６】
このように、この投写用レンズシステム３０においては、上記の実施形態とは異なり、第３のレンズ群Ｇ３にいずれも２枚貼合の２つの接合レンズＬ３Ｂ１およびＬ３Ｂ２を配置している。
【００５７】
図１１に、投写用レンズシステム３０の各レンズのレンズデータを示している。図１２に、投写用レンズシステム３０の諸数値を示している。本例のズームレンズシステム３０の上述した条件（１）〜（５）を与える各式の値は、以下のようになる。
条件（１） ｜ｆ１２／ｆ１｜＝３．６
条件（２） ｜ｆ１３／ｆ１｜＝６．１
条件（３） ｎ１２＝１．８０１０
条件（４） ｜Ｒ２１ｂ／Ｒ１２ａ｜＝０．３７
条件（５） ｔ１１ｅ／ｔ１１ｃ＝４．０（なお、ｔ１１ｅは１６．０ｍｍであり、ｔ１１ｃは４．０ｍｍである。）
【００５８】
図１３に、投写用レンズシステム３０の縦収差図および横収差図を示している。図１３に示すように、いずれの収差も良好に補正されており、高画質の大画像をスクリーン９に投写できる。
【００５９】
したがって、第３の実施形態に係る投写用レンズシステム３０は、第３のレンズ群Ｇ３の第１の接合レンズＬ３Ｂ１および第２の接合レンズＬ３Ｂ２の貼り合わせるレンズの組み合わせを変更することにより、３枚貼合の接合レンズを省略した、低コストの投写用レンズシステム３０の一例である。
【００６０】
第４の実施形態
図１４に、第４の実施形態に係る投写用レンズシステム４０を示している。この投写用レンズシステム４０は、スクリーン９の側から順に、負−正−正の屈折力を備えた３つのレンズ群Ｇ１〜Ｇ３にグループ化された１１枚のレンズＬ１１〜Ｌ１３、Ｌ２１およびＬ３１〜Ｌ３７により構成されている。この投写用レンズシステム４０は、フライアイレンズなどのインテグレータとＴＩＲプリズムを用いることにより、入射する投影光９２をテレセントリックの状態にしたタイプのレンズシステムである。
【００６１】
第３のレンズ群Ｇ３は、スクリーン９の側から順に配置された、２枚貼合の第１の接合レンズＬ３Ｂ１と、両凸の正レンズ（第１の正レンズ）Ｌ３３と、３枚貼合の接合レンズＬ３Ｂ２と、両凸の正レンズ（第２の正レンズ）Ｌ３７とから構成されている。第１の接合レンズＬ３Ｂ１は、スクリーン９の側から順に配置された両凸の正レンズＬ３１と、両凹の負レンズＬ３２とから構成されている。第２の接合レンズＬ３Ｂ２は、スクリーン９の側から順に配置された、スクリーン９の側に凸の負メニスカスレンズＬ３４と、両凸の正レンズＬ３５と、ＤＭＤ２の側に凸の負メニスカスレンズＬ３６とから構成されている。
【００６２】
このように、この投写用レンズシステム４０においては、上記の実施形態とは異なり、第３のレンズ群Ｇ３の第２の接合レンズＬ３Ｂ２のＤＭＤ２の側に正レンズ（第２の正レンズ）Ｌ３７を追加して配置している。第３のレンズ群Ｇ３のスクリーン９の側には、絞りＳが配置されている。第３のレンズ群Ｇ３のＤＭＤ２の側には、厚みｄ２０が大きい、本例では２５．００ｍｍの１枚のガラス製のカバーガラスＣＧが配置されている。
【００６３】
図１５に、投写用レンズシステム４０の各レンズのレンズデータを示している。図１６に、投写用レンズシステム４０の諸数値を示している。本例のズームレンズシステム４０の上述した条件（１）〜（６）を与える各式の値は、以下のようになる。
条件（１） ｜ｆ１２／ｆ１｜＝３．５
条件（２） ｜ｆ１３／ｆ１｜＝６．５
条件（３） ｎ１２＝１．８０１０
条件（４） ｜Ｒ２１ｂ／Ｒ１２ａ｜＝０．３０
条件（５） ｔ１１ｅ／ｔ１１ｃ＝５．０（なお、ｔ１１ｅは１５．０ｍｍであり、ｔ１１ｃは３．０ｍｍである。）
条件（６） Ｒ３２ｂ／Ｒ３３ａ＝０．８９
【００６４】
図１７に、投写用レンズシステム４０の縦収差図および横収差図を示している。図１７に示すように、いずれの収差も良好に補正されており、高画質の大画像をスクリーン９に投写できる。
【００６５】
したがって、第４の実施形態に係る投写用レンズシステム４０は、第３のレンズ群Ｇ３の第２の接合レンズＬ３Ｂ２のＤＭＤ２の側に正レンズＬ３７を追加したことにより、入射する投影光９２をいっそうテレセントリックまたはそれに近い状態にできるので、プロジェクタ１が光軸１００の方向にわずかに移動しても鮮明な画像を得ることができる投写用レンズシステム４０の一例である。
【００６６】
なお、本発明はこれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に規定されたものを含む。また、本発明の投写用レンズシステム１０（２０、３０、４０）は、白色光源４をダイクロイックフィルタ（ミラー）などにより３色に分離させる３板式のプロジェクタに搭載することもできる。また、光変調器２はＬＣＤ（液晶パネル）であってもよく、各色の画像を時分割で再生する単板式であっても、ダイクロイックプリズムなどにより各色の画像を合成するタイプであってもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１ プロジェクタ
１０、２０、３０、４０ 投写用レンズシステム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタ装置の投写用レンズシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ＤＭＤなどの、光の反射方向を変えて画像を生成する複数の素子を備えた光変調器に適した、コンパクトで、広角の投写用レンズシステムを提供することが記載されている。そのため、特許文献１には、スクリーンの側から、負の第１のレンズ群と、正の第２のレンズ群を配置し、入射側を非テレセントリックとし、さらに、第２のレンズ群のスクリーンの側に、接合面が逆方向を向いた、屈折力が正の２枚貼合わせレンズのペアを配置し、ライトバルブの側に、屈折力が正の３枚貼合わせレンズを配置する構成により、像面湾曲を効果的に補正することができるので、コンパクトで、半画角が４７度以上の広角な投写レンズシステムを提供できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１５４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プレゼンテーション用や学校教育用などの用途において、さらに広角で、コンパクトな投写用レンズシステムが要望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の態様の１つは、光変調器からの投影光をスクリーンに投写する投写用レンズシステムである。この投写用レンズシステムは、スクリーンの側から順に、負の屈折力を備えた第１のレンズ群と、正の屈折力を備えた第２のレンズ群と、正の屈折力を備えた第３のレンズ群とから構成され、第１のレンズ群は、スクリーンの側から順に配置されたスクリーンの側に凸の樹脂製の第１の負メニスカスレンズと、スクリーンの側に凸のガラス製の第２の負メニスカスレンズと、両凹の樹脂製の負レンズとから構成され、第１の負メニスカスレンズおよび負レンズの両面は非球面であり、第２のレンズ群は、両凸のガラス製の正レンズから構成され、第１のレンズ群の合成焦点距離ｆ１と、第１のレンズ群の第２の負メニスカスレンズの焦点距離ｆ１２と、第１のレンズ群の負レンズの焦点距離ｆ１３と、第１のレンズ群の第２の負メニスカスレンズの屈折率ｎ１２と、第１のレンズ群の第２の負メニスカスレンズのスクリーンの側の面の曲率半径Ｒ１２ａと、第２のレンズ群の正レンズの光変調器の側の面の曲率半径Ｒ２１ｂとが以下の条件（１）〜（４）を満たす。
１．０＜｜ｆ１２／ｆ１｜＜４．０ ・・・（１）
５．０＜｜ｆ１３／ｆ１｜＜９．０ ・・・（２）
１．７５＜ｎ１２＜２．０ ・・・（３）
０．１＜｜Ｒ２１ｂ／Ｒ１２ａ｜＜０．８・・・（４）
【０００６】
この投写用レンズシステムは、負−正−正の３群構成であり、最もスクリーンの側、すなわち拡大共役側で比較的大口径となる第１のレンズ群の３枚のレンズを樹脂製、ガラス製、樹脂製とすることにより低コストで、広角であり、さらにコンパクトな投写用レンズシステムを提供している。すなわち、低コスト化のためにすべてのレンズを樹脂製にすると負の屈折力が不足するために、各レンズの径、特に最もスクリーンの側のレンズの径が大きくなり、コンパクトな投写用レンズシステムを提供することが難しい。一方、コンパクトにするために各レンズの焦点距離を短くすると、すべてのレンズが樹脂製であると曲率が大きくなり、収差の補正が難しくなるとともに温度によるレンズ性能の変動が大きくなり好ましくない。
【０００７】
この投写用レンズシステムにおいては、第１のレンズ群の第２の負メニスカスレンズを屈折力の大きなガラス製とすることにより、前後の２枚の樹脂製のレンズの有効径を比較的小さくできる。さらに、前後の２枚の樹脂製のレンズの曲率を大きくせずに、コンパクトで収差補正も良好な投写用レンズシステムを提供できる。
【０００８】
さらに、この投写用レンズシステムにおいては、ガラス製の第２の負メニスカスレンズのパワーを条件（１）に示すようにさらに強くすることにより、条件（２）に示すように樹脂製の負レンズのパワーをさらに弱くし、温度によるレンズ性能の変動、特に、バックフォーカスの変動を抑制している。また、パワーをさらに強くした第２の負メニスカスレンズにおいては、条件（３）に示すような高屈折率のガラス素材を用いることにより、曲率が極端に大きくなることを抑制し、収差の発生を抑えている。
【０００９】
すなわち、この投写用レンズシステムにおいては、条件（１）の上限を超えると、第１のレンズ群のパワーの中に占める第２の負メニスカスレンズのパワーが弱くなり、条件（２）に示した程度に樹脂製の負レンズのパワーを第１のレンズ群のパワーに対して弱くすることが難しくなる。したがって、広角で、温度変動に起因するバックフォーカスの変動の小さなレンズシステムを提供することが困難となる。また、第２の負メニスカスレンズの屈折率ｎ１２は高いことが望ましいが、条件（３）の範囲に収めることにより、高分散となりすぎることを抑制し、色収差の補正が良好に行えるようにしている。
【００１０】
さらに、この投写用レンズシステムにおいては、第２の負メニスカスレンズの強い負の屈折力により発散方向の収差が発生しやすい。このため、この投写用レンズシステムにおいては、第２の負メニスカスレンズのスクリーンの側の面に対して最も近い縮小共役側の面となる第２のレンズ群の正レンズの光変調器の側の面の曲率半径Ｒ２１ｂを、第２の負メニスカスレンズのスクリーンの側の面の曲率半径Ｒ１２ａに対して小さく（曲率を大きく）、すなわち、条件（４）の範囲内として、第２のレンズ群の正レンズの光変調器の側の面により、逆方向（収束方向）の収差を発生させ、第２の負メニスカスレンズの収差を良好に補正できるようにしている。
【００１１】
この投写用レンズシステムにおいては、さらに、以下の条件（１´）〜（４´）を満たすことが望ましい。
２．０＜｜ｆ１２／ｆ１｜＜３．５ ・・・（１´）
６．０＜｜ｆ１３／ｆ１｜＜８．０ ・・・（２´）
１．８０＜ｎ１２＜２．０ ・・・（３´）
０．２＜｜Ｒ２１ｂ／Ｒ１２ａ｜＜０．５・・・（４´）
【００１２】
この投写用レンズシステムにおいては、第１のレンズ群の第１の負メニスカスレンズの中心厚みｔ１１ｃと、第１のレンズ群の第１の負メニスカスレンズの光変調器の側の面の有効径端部の厚みｔ１１ｅとが以下の条件（５）を満たすことが望ましい。
４．０≦ｔ１１ｅ／ｔ１１ｃ≦５．０ ・・・（５）
【００１３】
この投写用レンズシステムにおいては、条件（５）の範囲内とすることにより、非点収差を含めた諸収差を良好に補正することができる。条件（５）の上限を超えると、第１の負メニスカスレンズの有効径端部の厚みｔ１１ｅが中心厚みｔ１１ｃに対して大きくなり、レンズ内で吸収される光線量の差が中心部と周辺部とで大きくなるため、周辺光量比の低下が著しくなる。一方、条件（５）の下限を超えると、第１の負メニスカスレンズの有効径端部の厚みｔ１１ｅが中心厚みｔ１１ｃに対して小さくなり、非点収差を含めた諸収差の補正が困難となる。
【００１４】
第３のレンズ群は、第１の接合レンズと、第２の接合レンズと、両凸の第１の正レンズとを含むことが望ましい。第３のレンズ群に複数の接合レンズを配置することにより、縮小共役側における色収差補正能力を向上できる。このため、第１のレンズ群の色収差能力を良好に補完でき、第２の負メニスカスレンズとしてさらに高屈折率で高分散なガラス製のレンズを採用できる。したがって、第１のレンズ群をさらにコンパクトで広角に対応した構成にできる。
【００１５】
第１の接合レンズは、第１の正レンズのスクリーンの側に１つの空気間隔を挟んで配置され、第２の接合レンズは、第１の正レンズの光変調器の側に少なくとも１つの空気間隔を挟んで配置されており、第１の接合レンズは、スクリーンの側から順に配置された両凸の正レンズおよび両凹の負レンズから構成され、第３のレンズ群の第１の接合レンズの負レンズの光変調器の側の面の曲率半径Ｒ３２ｂと、第３のレンズ群の第１の正レンズのスクリーンの側の面の曲率半径Ｒ３３ａとが以下の条件（６）を満たすことが望ましい。
０．８９＜Ｒ３２ｂ／Ｒ３３ａ＜１．０１・・・（６）
【００１６】
この投写用レンズシステムにおいては、１つの空気間隔を挟んで隣接する負レンズおよび正レンズの対向する面の曲率半径を条件（６）の範囲内とすることにより、ほぼ等しい曲率半径を備えた２つの面を同じ向きに並べることができる。このため、コマ収差を含めた諸収差をいっそう良好に補正することができる。
【００１７】
第２の接合レンズは、スクリーンの側から順に配置されたスクリーンの側に凸の負メニスカスレンズ、両凸の正レンズおよび光変調器の側に凸の負メニスカスレンズから構成され、さらに、第３のレンズ群は、第２の接合レンズの光変調器の側に配置された両凸の第２の正レンズを含んでいてもよい。
【００１８】
第１の接合レンズは、第１の正レンズの光変調器の側に配置され、第２の接合レンズは、第１の接合レンズの光変調器の側に配置されており、第１の接合レンズは、スクリーンの側から順に配置されたスクリーンの側に凸の負メニスカスレンズおよび両凸の正レンズから構成され、第２の接合レンズは、スクリーンの側から順に配置された両凸の正レンズおよび光変調器の側に凸の負メニスカスレンズから構成され、さらに、第３のレンズ群は、第２の接合レンズの光変調器の側に配置された両凸の第２の正レンズを含んでいてもよい。
【００１９】
本発明の異なる態様の１つは、上記の投写用レンズシステムと、照明用の光を変調して投写用レンズシステムに供給する光変調器とを有するプロジェクタ装置である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る投写用レンズシステムを用いたプロジェクタ装置の概略構成を示す図。
【図２】第１の実施形態に係る投写用レンズシステムの概略構成を示す図。
【図３】第１の実施形態に係る投写用レンズシステムのレンズデータを示す図。
【図４】第１の実施形態に係る投写用レンズシステムの諸数値を示す図であり、（ａ）は基本データを示し、（ｂ）は非球面データを示す。
【図５】第１の実施形態に係る投写用レンズシステムの収差図であり、（ａ）は縦収差を示し、（ｂ）は横収差を示す。
【図６】第２の実施形態に係る投写用レンズシステムの概略構成を示す図。
【図７】第２の実施形態に係る投写用レンズシステムのレンズデータを示す図。
【図８】第２の実施形態に係る投写用レンズシステムの諸数値を示す図であり、（ａ）は基本データを示し、（ｂ）は非球面データを示す。
【図９】第２の実施形態に係る投写用レンズシステムの収差図であり、（ａ）は縦収差を示し、（ｂ）は横収差を示す。
【図１０】第３の実施形態に係る投写用レンズシステムの概略構成を示す図。
【図１１】第３の実施形態に係る投写用レンズシステムのレンズデータを示す図。
【図１２】第３の実施形態に係る投写用レンズシステムの諸数値を示す図であり、（ａ）は基本データを示し、（ｂ）は非球面データを示す。
【図１３】第３の実施形態に係る投写用レンズシステムの収差図であり、（ａ）は縦収差を示し、（ｂ）は横収差を示す。
【図１４】第４の実施形態に係る投写用レンズシステムの概略構成を示す図。
【図１５】第４の実施形態に係る投写用レンズシステムのレンズデータを示す図。
【図１６】第４の実施形態に係る投写用レンズシステムの諸数値を示す図であり、（ａ）は基本データを示し、（ｂ）は非球面データを示す。
【図１７】第４の実施形態に係る投写用レンズシステムの収差図であり、（ａ）は縦収差を示し、（ｂ）は横収差を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に、本発明の実施形態に係る典型的な投写用レンズシステムを用いたプロジェクタ装置の概略構成を示している。プロジェクタ（プロジェクタ装置）１は、光変調器（ライトバルブ）２と、ライトバルブ２に変調用の照明光９１を照射する光照射システム３と、ライトバルブ２により有効な方向に反射された投影光９２をスクリーン９に投写する投写用レンズシステム１０とを備えている。本例のプロジェクタ１は、ライトバルブ２としてＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）を採用した単板式のビデオプロジェクタであり、光照射システム３は、ハロゲンランプなどの白色光源４と、円盤型の回転色分割フィルタ（カラーホイール）５とを備えている。このため、ＤＭＤ（ライトバルブ）２には、赤、緑、青の３原色が時分割で照射される。そして、それぞれの色の光が照射されるタイミングで個々の画素に対応する素子を制御することによりカラー画像が表示される。光照射システム３は、さらに、白色光源４からの光を集光して非テレセントリックな照明光９１を、ミラー６などを介してＤＭＤ２に出力する照明レンズシステム７を備えている。
【００２２】
第１の実施形態
図２に、第１の実施形態に係る投写用レンズシステム１０を示している。この投写用レンズシステム１０は、スクリーン９の側から順に、負の屈折力を備えた第１のレンズ群Ｇ１と、正の屈折力を備えた第２のレンズ群Ｇ２と、正の屈折力を備えた第３のレンズ群Ｇ３とから構成されている。
【００２３】
最もスクリーン９の側の第１のレンズ群Ｇ１は、全体が負の屈折力を備えたレンズ群であり、スクリーン９の側から順に配置された、スクリーン９の側に凸の樹脂製の第１の負メニスカスレンズＬ１１と、スクリーン９の側に凸のガラス製の第２の負メニスカスレンズＬ１２と、両凹の樹脂製の負レンズＬ１３とから構成されている。第１の負メニスカスレンズＬ１１の両面、すなわちスクリーン９の側の面Ｓ１およびＤＭＤ２の側の面Ｓ２は非球面である。さらに、負レンズＬ１３の両面、すなわちスクリーン９の側の面Ｓ５およびＤＭＤ２の側の面Ｓ６も非球面である。第１のレンズ群Ｇ１の第１の負メニスカスレンズＬ１１は、投写用レンズシステム１０の中で最も大きな有効径（口径）のレンズとなる。
【００２４】
第２のレンズ群Ｇ２は、全体が正の屈折力を備えたレンズ群であり、両凸のガラス製の正レンズＬ２１から構成されている。
【００２５】
最もＤＭＤ２の側の第３のレンズ群Ｇ３は、全体が正の屈折力を備えたレンズ群であり、スクリーン９の側から順に配置された、２枚貼合の第１の接合レンズ（バルサムレンズ、ダブレット）Ｌ３Ｂ１と、両凸の正レンズ（第１の正レンズ）Ｌ３３と、３枚貼合の第２の接合レンズ（バルサムレンズ、トリプレット）Ｌ３Ｂ２とから構成されている。第１の接合レンズＬ３Ｂ１は、スクリーン９の側から順に配置された両凸の正レンズＬ３１と、両凹の負レンズＬ３２とから構成されている。第２の接合レンズＬ３Ｂ２は、スクリーン９の側から順に配置された両凸の正レンズＬ３４と、両凹の負レンズＬ３５と、両凸の正レンズＬ３６とから構成されている。第３のレンズ群Ｇ３は、投写用レンズシステム１０の中で最も小さな有効径（口径）の正レンズＬ３４を備えている。第３のレンズ群Ｇ３のスクリーン９の側には、フレア絞りＦＳが配置されており、フレアやゴーストの原因となる散乱光（不要光）を遮断している。第３のレンズ群Ｇ３のＤＭＤ２の側には、１枚のガラス製のカバーガラスＣＧが配置されている。なお、カバーガラスＣＧは１枚に限定されず、複数枚配置されていてもよい。
【００２６】
本例の投写用レンズシステム１０は、スクリーン９の側から順に、負−正−正の屈折力を備えた３つのレンズ群Ｇ１〜Ｇ３にグループ化された１０枚のレンズＬ１１〜Ｌ１３、Ｌ２１およびＬ３１〜Ｌ３６により構成されている。この投写用レンズシステム１０は、変倍を行わない単焦点タイプのレンズシステムであり、第３のレンズ群Ｇ３は動かず固定されており、第１のレンズ群Ｇ１および第２のレンズ群Ｇ２が光軸１００の方向に動くことにより焦点調整（フォーカシング）を行う。
【００２７】
この投写用レンズシステム１０は、最もスクリーン９の側、すなわち拡大共役側１０ａで比較的大口径となる第１のレンズ群Ｇ１の３枚のレンズＬ１１〜Ｌ１３を順に樹脂製、ガラス製、樹脂製とすることにより低コストで、広角であり、さらにコンパクトな投写用レンズシステム１０を提供している。すなわち、低コスト化のためにすべてのレンズを樹脂製にすると負の屈折力が不足するために、各レンズの径、特に最もスクリーンの側のレンズの径が大きくなり、コンパクトな投写用レンズシステムを提供することが難しい。一方、コンパクトにするために各レンズの焦点距離を短くすると、すべてのレンズが樹脂製であると曲率が大きくなり、収差の補正が難しくなるとともに温度によるレンズ性能の変動が大きくなり好ましくない。
【００２８】
この投写用レンズシステム１０においては、第１のレンズ群Ｇ１の第２の負メニスカスレンズＬ１２を屈折力の大きなガラス製とすることにより、前後の２枚の樹脂製のレンズＬ１１およびＬ１３の有効径を比較的小さくできる。さらに、前後の２枚の樹脂製のレンズＬ１１およびＬ１３の曲率を大きくせずに、コンパクトで収差補正も良好な投写用レンズシステム１０を提供できる。
【００２９】
この投写用レンズシステム１０においては、第１のレンズ群Ｇ１の合成焦点距離ｆ１と、第１のレンズ群Ｇ１の第２の負メニスカスレンズＬ１２の焦点距離ｆ１２と、第１のレンズ群Ｇ１の負レンズＬ１３の焦点距離ｆ１３と、第１のレンズ群Ｇ１の第２の負メニスカスレンズＬ１２の屈折率ｎ１２と、第１のレンズ群Ｇ１の第２の負メニスカスレンズＬ１２のスクリーン９の側の面Ｓ３の曲率半径Ｒ１２ａと、第２のレンズ群Ｇ２の正レンズＬ２１のＤＭＤ２の側の面Ｓ８の曲率半径Ｒ２１ｂとが以下の条件（１）〜（４）を満たすように設計されている。
１．０＜｜ｆ１２／ｆ１｜＜４．０ ・・・（１）
５．０＜｜ｆ１３／ｆ１｜＜９．０ ・・・（２）
１．７５＜ｎ１２＜２．０ ・・・（３）
０．１＜｜Ｒ２１ｂ／Ｒ１２ａ｜＜０．８・・・（４）
【００３０】
この投写用レンズシステム１０においては、ガラス製の第２の負メニスカスレンズＬ１２のパワーを条件（１）に示すようにさらに強くすることにより、条件（２）に示すように樹脂製の負レンズＬ１３のパワーをさらに弱くし、温度によるレンズ性能の変動、特に、バックフォーカスの変動を抑制している。また、パワーをさらに強くした第２の負メニスカスレンズＬ１２においては、条件（３）に示すような高屈折率のガラス素材を用いることにより、曲率が極端に大きくなることを抑制し、収差の発生を抑えている。
【００３１】
すなわち、この投写用レンズシステム１０においては、条件（１）の上限を超えると、第１のレンズ群Ｇ１のパワーの中に占める第２の負メニスカスレンズＬ１２のパワーが弱くなり、条件（２）に示した程度に樹脂製の負レンズＬ１３のパワーを第１のレンズ群Ｇ１のパワーに対して弱くすることが難しくなる。したがって、広角で、温度変動に起因するバックフォーカスの変動の小さな投写用レンズシステムを提供することが困難となる。また、第２の負メニスカスレンズＬ１２の屈折率ｎ１２は高いことが望ましいが、条件（３）の範囲に収めることにより、高分散となりすぎることを抑制し、色収差の補正が良好に行えるようにしている。
【００３２】
さらに、この投写用レンズシステム１０の第２の負メニスカスレンズＬ１２は、強い負の屈折力を備えているので発散方向の収差が発生しやすい。このため、スクリーン９の側に凸の第２の負メニスカスレンズＬ１２のスクリーン９の側の面Ｓ３に最も近い入射側（ＤＭＤ２）の側の面で、面Ｓ３と反対側に凸の、すなわち、ＤＭＤ２の側に凸の第２のレンズ群Ｇ２の正レンズＬ２１のＤＭＤ２の側の面Ｓ８の曲率半径Ｒ２１ｂを、面Ｓ３の曲率半径Ｒ１２ａに対して小さくしている。したがって、正レンズＬ２１の面Ｓ８により逆方向（収束方向）の収差を発生させることにより、第２の負メニスカスレンズＬ１２の収差を良好に補正できる。
【００３３】
なお、条件（１）の上限を超えると、第２の負メニスカスレンズＬ１２のパワー（屈折力）が第１のレンズ群Ｇ１に対して弱くなり、負の屈折力が不足する。このため、投写用レンズシステム１０を広角化（広画角化）することが困難となる。同様に、条件（２）の上限を超えると、負レンズＬ１３のパワーが第１のレンズ群Ｇ１に対して弱くなり、広角化が困難となる。一方、条件（２）の下限を超えると、負レンズＬ１３のパワーが第１のレンズ群Ｇ１に対して強くなり、樹脂化した負レンズＬ１３の温度変動に起因するバックフォーカスの変動を抑制することが困難となる。条件（３）の上限を超えると、第２の負メニスカスレンズＬ１２が高分散となり、色収差の補正が困難となる。一方、条件（３）の下限を超えると、第２の負メニスカスレンズＬ１２のパワーが弱くなり、投写用レンズシステム１０を広角化することが困難となる。また、条件（４）の上限を超えると、第２の負メニスカスレンズＬ２１により発生する収差の補正が難しくなる。一方、条件（４）の下限を超えると、正レンズＬ２１の面Ｓ８のパワーが強くなり収差の補正が困難となる。したがって、いずれの場合もコマ収差を含めた諸収差が増大する傾向になる。
【００３４】
条件（１）の上限は、３．７であることが望ましく、３．５であることがさらに望ましく、３．４であることがいっそう望ましい。また、条件（１）の下限は、２．０であることが望ましい。
【００３５】
条件（２）の上限は、８．０であることが望ましい。また、条件（２）の下限は、５．５であることが望ましく、６．０であることがさらに望ましく、６．４であることがいっそう望ましい。
【００３６】
条件（３）の上限は、１．９であることが望ましい。また、条件（３）の下限は、１．７８であることが望ましく、１．８０であることがいっそう望ましい。
【００３７】
条件（４）の上限は、０．６であることが望ましく、０．５であることがさらに望ましく、０．４であることがいっそう望ましい。また、条件（４）の下限は、０．２であることが望ましい。
【００３８】
このように、入射側１０ｂから出射側１０ａに向けて順に、パワーの強いガラス製の正レンズＬ２１と、パワーの弱い樹脂製の負レンズＬ１３と、パワーの強いガラス製の負メニスカスレンズＬ１２と、パワーの弱い樹脂製の負メニスカスレンズＬ１１とを配置した構成は、投写用レンズシステム１０の広角化と収差補正を図るのに極めて有効である。
【００３９】
さらに、この投写用レンズシステム１０においては、第１のレンズ群Ｇ１の第１の負メニスカスレンズＬ１１の光軸１００の中心厚みｔ１１ｃと、第１のレンズ群Ｇ１の第１の負メニスカスレンズＬ１１のＤＭＤ２の側の面Ｓ２の有効径端部の厚みｔ１１ｅとが以下の条件（５）を満たすように設計されている。
４．０≦ｔ１１ｅ／ｔ１１ｃ≦５．０ ・・・（５）
【００４０】
この投写用レンズシステム１０においては、条件（５）の範囲内とすることにより、非点収差を含めた諸収差を良好に補正することができる。条件（５）の上限を超えると、第１の負メニスカスレンズＬ１１の有効径端部の厚みｔ１１ｅが中心厚みｔ１１ｃに対して大きくなり、レンズ内で吸収される光線量の差が中心部と周辺部とで大きくなるため、周辺光量比の低下が著しくなる。一方、条件（５）の下限を超えると、第１の負メニスカスレンズＬ１１の有効径端部の厚みｔ１１ｅが中心厚みｔ１１ｃに対して小さくなり、非点収差を含めた諸収差の補正が困難となる。
【００４１】
この投写用レンズシステム１０においては、ガラス製の第２の負メニスカスレンズＬ１２のパワーを強くするために、条件（３）により第２の負メニスカスレンズＬ１２の屈折率ｎ１２を高く設定しており、高屈折率（高分散）の第２の負メニスカスレンズＬ１２により色収差の補正が不足しやすい。このため、第３のレンズ群Ｇ３に２つの接合レンズＬ３Ｂ１およびＬ３Ｂ２を配置することにより、拡大共役側１０ａにおける色収差補正の不足を縮小共役側１０ｂにおいて補っている。したがって、色収差を含めた諸収差が良好に補正された投写用レンズシステム１０を提供できる。
【００４２】
図２に示すように、この投写用レンズシステム１０は、スクリーン９の側から順に、負−正−正の屈折力を備えた３つのレンズ群Ｇ１〜Ｇ３にグループ化された１０枚のレンズＬ１１〜Ｌ３６により構成されている。第３のレンズ群Ｇ３は、スクリーン９の側から順に配置された、２枚貼合の第１の接合レンズＬ３Ｂ１と、両凸の第１の正レンズ（正レンズ）Ｌ３３と、３枚貼合の接合レンズＬ３Ｂ２とから構成されている。第１の接合レンズＬ３Ｂ１は、正レンズＬ３３のスクリーン９の側に他のレンズを挟まず１つの空気間隔ｄ１１のみを挟んで配置されており、第２の接合レンズＬ３Ｂ２は、正レンズＬ３３のＤＭＤ２の側に他のレンズを挟まず１つの空気間隔ｄ１３のみを挟んで配置されている。
【００４３】
この投写用レンズシステム１０においては、第３のレンズ群Ｇ３の第１の接合レンズＬ３Ｂ１の負レンズＬ３２のＤＭＤ２の側の面Ｓ１１の曲率半径Ｒ３２ｂと、第３のレンズ群Ｇ３の正レンズＬ３３のスクリーン９の側の面Ｓ１２の曲率半径Ｒ３３ａとが以下の条件（６）を満たすように設計されている。
０．８９＜Ｒ３２ｂ／Ｒ３３ａ＜１．０１ ・・・（６）
【００４４】
この投写用レンズシステム１０においては、第１の接合レンズＬ３Ｂ１の負レンズＬ３２と、正レンズＬ３３との対向する面Ｓ１１と面Ｓ１２との曲率半径を条件（６）の範囲内とすることにより、ほぼ等しい曲率半径を備えた２つの面Ｓ１１およびＳ１２を同じ向きに並べ、さらにそれらの面Ｓ１１および面Ｓ１２を接合するのではなく、最少空気間隔またはそれに近い狭い空気間隔ｄ１１、本例では０．８０ｍｍを隔てて配置している。このため、トリプレットに近い色収差の補正能力と、それに加えてコマ収差を含めた諸収差の補正能力とを得ることができる。
【００４５】
図３に、投写用レンズシステム１０の各レンズのレンズデータを示している。図４に、投写用レンズシステム１０の諸数値を示している。レンズデータにおいて、Ｒｉはスクリーン９の側から順に並んだ各レンズ（各レンズ面）の曲率半径（ｍｍ）、ｄｉはスクリーン９の側から順に並んだ各レンズ面の間の距離（ｍｍ）、Ｄｉはスクリーン９の側から順に並んだ各レンズ面の有効径（ｍｍ）、ｎｄはスクリーン９の側から順に並んだ各レンズの屈折率（ｄ線）、νｄはスクリーン９の側から順に並んだ各レンズのアッベ数（ｄ線）を示している。図３において、Ｆｌａｔは平面を示している。図４（ｂ）において、「Ｅｎ」は、「１０のｎ乗」を意味する。たとえば、「Ｅ−０６」は、「１０の−６乗」を意味し、「Ｅ−１１」は、「１０の−１１乗」を意味する。以降の実施形態においても同様である。
【００４６】
また、第１のレンズ群Ｇ１の最もスクリーン９の側に配置された第１の負メニスカスレンズＬ１１の両面Ｓ１およびＳ２と、第１のレンズ群Ｇ１の最もＤＭＤ２の側に配置された負レンズＬ１３の両面Ｓ５およびＳ６とは、非球面である。非球面は、Ｘを光軸方向の座標、Ｙを光軸と垂直方向の座標、光の進行方向を正、Ｒを近軸曲率半径とすると、図４（ｂ）の係数Ｋ、Ａ、Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥを用いて次式で表わされる。以降の実施形態においても同様である。
Ｘ＝（１／Ｒ）Ｙ２／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（１／Ｒ）２Ｙ２｝１／２］
＋ＡＹ４＋ＢＹ６＋ＣＹ８＋ＤＹ１０＋ＥＹ１２
【００４７】
本例のズームレンズシステム１０の上述した条件（１）〜（６）を与える各式の値は、以下のようになる。
条件（１） ｜ｆ１２／ｆ１｜＝３．４
条件（２） ｜ｆ１３／ｆ１｜＝６．０
条件（３） ｎ１２＝１．８０１０
条件（４） ｜Ｒ２１ｂ／Ｒ１２ａ｜＝０．３１
条件（５） ｔ１１ｅ／ｔ１１ｃ＝４．０（なお、ｔ１１ｅは１６．０ｍｍであり、ｔ１１ｃは４．０ｍｍである。）
条件（６） Ｒ３２ｂ／Ｒ３３ａ＝１．００９
【００４８】
図５に、投写用レンズシステム１０の縦収差図および横収差図を示している。図５に示すように、いずれの収差も良好に補正されており、高画質の大画像をスクリーン９に投写できる。なお、球面収差は、波長６３０ｎｍ（点線）と、波長５５０ｎｍ（実線）と、波長４６０ｎｍ（破線）とを示している。また、非点収差およびコマ収差においては、タンジェンシャル光線（Ｔ）およびサジタル光線（Ｓ）の収差をそれぞれ示している。以降の実施形態においても同様である。
【００４９】
したがって、第１の実施形態に係る投写用レンズシステム１０は、１０枚構成で最大径が７０ｍｍ程度という簡易でコンパクトな構成でありながら、全画角が１１４．２度（半画角が５７．１度）、焦点距離が７．１１と広角で、Ｆ値が２．７９と明るく鮮明な画像を投影できる、性能およびコストのバランスが取れた投写用レンズシステム１０の一例である。
【００５０】
第２の実施形態
図６に、第２の実施形態に係る投写用レンズシステム２０を示している。この投写用レンズシステム２０も、スクリーン９の側から順に、負−正−正の屈折力を備えた３つのレンズ群Ｇ１〜Ｇ３にグループ化された１０枚のレンズＬ１１〜Ｌ１３、Ｌ２１およびＬ３１〜Ｌ３６により構成されている。これらのレンズ群Ｇ１〜Ｇ３の構成、およびレンズ群Ｇ１〜Ｇ３に含まれる各レンズの形状は、第１の実施形態と共通するため、個々のレンズの詳しい説明は省略する。以降の実施形態においても同様である。
【００５１】
図７に、投写用レンズシステム２０の各レンズのレンズデータを示している。図８に、投写用レンズシステム２０の諸数値を示している。本例のズームレンズシステム２０の上述した条件（１）〜（６）を与える各式の値は、以下のようになる。
条件（１） ｜ｆ１２／ｆ１｜＝３．３
条件（２） ｜ｆ１３／ｆ１｜＝６．５
条件（３） ｎ１２＝１．８０１０
条件（４） ｜Ｒ２１ｂ／Ｒ１２ａ｜＝０．２９
条件（５） ｔ１１ｅ／ｔ１１ｃ＝５．０（なお、ｔ１１ｅは１５．０ｍｍであり、ｔ１１ｃは３．０ｍｍである。）
条件（６） Ｒ３２ｂ／Ｒ３３ａ＝１．００８
【００５２】
図９に、投写用レンズシステム２０の縦収差図および横収差図を示している。図９に示すように、いずれの収差も良好に補正されており、高画質の大画像をスクリーン９に投写できる。
【００５３】
このように、第２の実施形態に係る投写用レンズシステム２０は、第１の実施形態よりも第１の負メニスカスレンズＬ１１の中心厚みｔ１１ｃと有効径端部の厚みｔ１１ｅとの比を大きくして条件（５）を向上させている。このため、Ｆ値が２．３とさらに明るく鮮明な画像を得ることができる高性能な投写用レンズシステム２０を提供できる。
【００５４】
第３の実施形態
図１０に、第３の実施形態に係る投写用レンズシステム３０を示している。この投写用レンズシステム３０も、スクリーン９の側から順に、負−正−正の屈折力を備えた３つのレンズ群Ｇ１〜Ｇ３にグループ化された１０枚のレンズＬ１１〜Ｌ１３、Ｌ２１およびＬ３１〜Ｌ３６により構成されている。
【００５５】
第３のレンズ群Ｇ３は、スクリーン９の側から順に配置された、両凸の正レンズＬ３１と、２枚貼合の第１の接合レンズ（バルサムレンズ、ダブレット）Ｌ３Ｂ１と、２枚貼合の第２の接合レンズ（バルサムレンズ、ダブレット）Ｌ３Ｂ２と、両凸の正レンズ（第２の正レンズ）Ｌ３６とから構成されている。第１の接合レンズＬ３Ｂ１は、スクリーン９の側から順に配置された、スクリーン９の側に凸の負メニスカスレンズＬ３２と、両凸の正レンズＬ３３とから構成されている。第２の接合レンズＬ３Ｂ２は、スクリーン９の側から順に配置された両凸の正レンズＬ３４と、ＤＭＤ２の側に凸の負メニスカスレンズＬ３５とから構成されている。
【００５６】
このように、この投写用レンズシステム３０においては、上記の実施形態とは異なり、第３のレンズ群Ｇ３にいずれも２枚貼合の２つの接合レンズＬ３Ｂ１およびＬ３Ｂ２を配置している。
【００５７】
図１１に、投写用レンズシステム３０の各レンズのレンズデータを示している。図１２に、投写用レンズシステム３０の諸数値を示している。本例のズームレンズシステム３０の上述した条件（１）〜（５）を与える各式の値は、以下のようになる。
条件（１） ｜ｆ１２／ｆ１｜＝３．６
条件（２） ｜ｆ１３／ｆ１｜＝６．１
条件（３） ｎ１２＝１．８０１０
条件（４） ｜Ｒ２１ｂ／Ｒ１２ａ｜＝０．３７
条件（５） ｔ１１ｅ／ｔ１１ｃ＝４．０（なお、ｔ１１ｅは１６．０ｍｍであり、ｔ１１ｃは４．０ｍｍである。）
【００５８】
図１３に、投写用レンズシステム３０の縦収差図および横収差図を示している。図１３に示すように、いずれの収差も良好に補正されており、高画質の大画像をスクリーン９に投写できる。
【００５９】
したがって、第３の実施形態に係る投写用レンズシステム３０は、第３のレンズ群Ｇ３の第１の接合レンズＬ３Ｂ１および第２の接合レンズＬ３Ｂ２の貼り合わせるレンズの組み合わせを変更することにより、３枚貼合の接合レンズを省略した、低コストの投写用レンズシステム３０の一例である。
【００６０】
第４の実施形態
図１４に、第４の実施形態に係る投写用レンズシステム４０を示している。この投写用レンズシステム４０は、スクリーン９の側から順に、負−正−正の屈折力を備えた３つのレンズ群Ｇ１〜Ｇ３にグループ化された１１枚のレンズＬ１１〜Ｌ１３、Ｌ２１およびＬ３１〜Ｌ３７により構成されている。この投写用レンズシステム４０は、フライアイレンズなどのインテグレータとＴＩＲプリズムを用いることにより、入射する投影光９２をテレセントリックの状態にしたタイプのレンズシステムである。
【００６１】
第３のレンズ群Ｇ３は、スクリーン９の側から順に配置された、２枚貼合の第１の接合レンズＬ３Ｂ１と、両凸の正レンズ（第１の正レンズ）Ｌ３３と、３枚貼合の接合レンズＬ３Ｂ２と、両凸の正レンズ（第２の正レンズ）Ｌ３７とから構成されている。第１の接合レンズＬ３Ｂ１は、スクリーン９の側から順に配置された両凸の正レンズＬ３１と、両凹の負レンズＬ３２とから構成されている。第２の接合レンズＬ３Ｂ２は、スクリーン９の側から順に配置された、スクリーン９の側に凸の負メニスカスレンズＬ３４と、両凸の正レンズＬ３５と、ＤＭＤ２の側に凸の負メニスカスレンズＬ３６とから構成されている。
【００６２】
このように、この投写用レンズシステム４０においては、上記の実施形態とは異なり、第３のレンズ群Ｇ３の第２の接合レンズＬ３Ｂ２のＤＭＤ２の側に正レンズ（第２の正レンズ）Ｌ３７を追加して配置している。第３のレンズ群Ｇ３のスクリーン９の側には、絞りＳが配置されている。第３のレンズ群Ｇ３のＤＭＤ２の側には、厚みｄ２０が大きい、本例では２５．００ｍｍの１枚のガラス製のカバーガラスＣＧが配置されている。
【００６３】
図１５に、投写用レンズシステム４０の各レンズのレンズデータを示している。図１６に、投写用レンズシステム４０の諸数値を示している。本例のズームレンズシステム４０の上述した条件（１）〜（６）を与える各式の値は、以下のようになる。
条件（１） ｜ｆ１２／ｆ１｜＝３．５
条件（２） ｜ｆ１３／ｆ１｜＝６．５
条件（３） ｎ１２＝１．８０１０
条件（４） ｜Ｒ２１ｂ／Ｒ１２ａ｜＝０．３０
条件（５） ｔ１１ｅ／ｔ１１ｃ＝５．０（なお、ｔ１１ｅは１５．０ｍｍであり、ｔ１１ｃは３．０ｍｍである。）
条件（６） Ｒ３２ｂ／Ｒ３３ａ＝０．８９
【００６４】
図１７に、投写用レンズシステム４０の縦収差図および横収差図を示している。図１７に示すように、いずれの収差も良好に補正されており、高画質の大画像をスクリーン９に投写できる。
【００６５】
したがって、第４の実施形態に係る投写用レンズシステム４０は、第３のレンズ群Ｇ３の第２の接合レンズＬ３Ｂ２のＤＭＤ２の側に正レンズＬ３７を追加したことにより、入射する投影光９２をいっそうテレセントリックまたはそれに近い状態にできるので、プロジェクタ１が光軸１００の方向にわずかに移動しても鮮明な画像を得ることができる投写用レンズシステム４０の一例である。
【００６６】
なお、本発明はこれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に規定されたものを含む。また、本発明の投写用レンズシステム１０（２０、３０、４０）は、白色光源４をダイクロイックフィルタ（ミラー）などにより３色に分離させる３板式のプロジェクタに搭載することもできる。また、光変調器２はＬＣＤ（液晶パネル）であってもよく、各色の画像を時分割で再生する単板式であっても、ダイクロイックプリズムなどにより各色の画像を合成するタイプであってもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１ プロジェクタ
１０、２０、３０、４０ 投写用レンズシステム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光変調器からの投影光をスクリーンに投写する投写用レンズシステムであって、
前記スクリーンの側から順に、負の屈折力を備えた第１のレンズ群と、正の屈折力を備えた第２のレンズ群と、正の屈折力を備えた第３のレンズ群とから構成され、
前記第１のレンズ群は、前記スクリーンの側から順に配置された前記スクリーンの側に凸の樹脂製の第１の負メニスカスレンズと、前記スクリーンの側に凸のガラス製の第２の負メニスカスレンズと、両凹の樹脂製の負レンズとから構成され、前記第１の負メニスカスレンズおよび前記負レンズの両面は非球面であり、
前記第２のレンズ群は、両凸のガラス製の正レンズから構成され、
前記第１のレンズ群の合成焦点距離ｆ１と、前記第１のレンズ群の前記第２の負メニスカスレンズの焦点距離ｆ１２と、前記第１のレンズ群の前記負レンズの焦点距離ｆ１３と、前記第１のレンズ群の前記第２の負メニスカスレンズの屈折率ｎ１２と、前記第１のレンズ群の前記第２の負メニスカスレンズの前記スクリーンの側の面の曲率半径Ｒ１２ａと、前記第２のレンズ群の前記正レンズの前記光変調器の側の面の曲率半径Ｒ２１ｂとが以下の条件を満たす、投写用レンズシステム。
１．０＜｜ｆ１２／ｆ１｜＜４．０
５．０＜｜ｆ１３／ｆ１｜＜９．０
１．７５＜ｎ１２＜２．０
０．１＜｜Ｒ２１ｂ／Ｒ１２ａ｜＜０．８
【請求項２】
請求項１において、
さらに、以下の条件を満たす、投写用レンズシステム。
２．０＜｜ｆ１２／ｆ１｜＜３．５
６．０＜｜ｆ１３／ｆ１｜＜８．０
１．８０＜ｎ１２＜２．０
０．２＜｜Ｒ２１ｂ／Ｒ１２ａ｜＜０．５
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第１のレンズ群の前記第１の負メニスカスレンズの中心厚みｔ１１ｃと、前記第１のレンズ群の前記第１の負メニスカスレンズの前記光変調器の側の面の有効径端部の厚みｔ１１ｅとが以下の条件を満たす、投写用レンズシステム。
４．０≦ｔ１１ｅ／ｔ１１ｃ≦５．０
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記第３のレンズ群は、第１の接合レンズと、第２の接合レンズと、両凸の第１の正レンズとを含む、投写用レンズシステム。
【請求項５】
請求項４において、
前記第１の接合レンズは、前記第１の正レンズの前記スクリーンの側に１つの空気間隔を挟んで配置され、前記第２の接合レンズは、前記第１の正レンズの前記光変調器の側に少なくとも１つの空気間隔を挟んで配置されており、
前記第１の接合レンズは、前記スクリーンの側から順に配置された両凸の正レンズおよび両凹の負レンズから構成され、
前記第３のレンズ群の前記第１の接合レンズの前記負レンズの前記光変調器の側の面の曲率半径Ｒ３２ｂと、前記第３のレンズ群の前記第１の正レンズの前記スクリーンの側の面の曲率半径Ｒ３３ａとが以下の条件を満たす、投写用レンズシステム。
０．８９＜Ｒ３２ｂ／Ｒ３３ａ＜１．０１
【請求項６】
請求項５において、
前記第２の接合レンズは、前記スクリーンの側から順に配置された前記スクリーンの側に凸の負メニスカスレンズ、両凸の正レンズおよび前記光変調器の側に凸の負メニスカスレンズから構成され、
さらに、前記第３のレンズ群は、前記第２の接合レンズの前記光変調器の側に配置された両凸の第２の正レンズを含む、投写用レンズシステム。
【請求項７】
請求項４において、
前記第１の接合レンズは、前記第１の正レンズの前記光変調器の側に配置され、前記第２の接合レンズは、前記第１の接合レンズの前記光変調器の側に配置されており、
前記第１の接合レンズは、前記スクリーンの側から順に配置された前記スクリーンの側に凸の負メニスカスレンズおよび両凸の正レンズから構成され、
前記第２の接合レンズは、前記スクリーンの側から順に配置された両凸の正レンズおよび前記光変調器の側に凸の負メニスカスレンズから構成され、
さらに、前記第３のレンズ群は、前記第２の接合レンズの前記光変調器の側に配置された両凸の第２の正レンズを含む、投写用レンズシステム。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の投写用レンズシステムと、
照明用の光を変調して前記投写用レンズシステムに供給する光変調器とを有する、プロジェクタ装置。
【請求項１】
光変調器からの投影光をスクリーンに投写する投写用レンズシステムであって、
前記スクリーンの側から順に、負の屈折力を備えた第１のレンズ群と、正の屈折力を備えた第２のレンズ群と、正の屈折力を備えた第３のレンズ群とから構成され、
前記第１のレンズ群は、前記スクリーンの側から順に配置された前記スクリーンの側に凸の樹脂製の第１の負メニスカスレンズと、前記スクリーンの側に凸のガラス製の第２の負メニスカスレンズと、両凹の樹脂製の負レンズとから構成され、前記第１の負メニスカスレンズおよび前記負レンズの両面は非球面であり、
前記第２のレンズ群は、両凸のガラス製の正レンズから構成され、
前記第１のレンズ群の合成焦点距離ｆ１と、前記第１のレンズ群の前記第２の負メニスカスレンズの焦点距離ｆ１２と、前記第１のレンズ群の前記負レンズの焦点距離ｆ１３と、前記第１のレンズ群の前記第２の負メニスカスレンズの屈折率ｎ１２と、前記第１のレンズ群の前記第２の負メニスカスレンズの前記スクリーンの側の面の曲率半径Ｒ１２ａと、前記第２のレンズ群の前記正レンズの前記光変調器の側の面の曲率半径Ｒ２１ｂとが以下の条件を満たす、投写用レンズシステム。
１．０＜｜ｆ１２／ｆ１｜＜４．０
５．０＜｜ｆ１３／ｆ１｜＜９．０
１．７５＜ｎ１２＜２．０
０．１＜｜Ｒ２１ｂ／Ｒ１２ａ｜＜０．８
【請求項２】
請求項１において、
さらに、以下の条件を満たす、投写用レンズシステム。
２．０＜｜ｆ１２／ｆ１｜＜３．５
６．０＜｜ｆ１３／ｆ１｜＜８．０
１．８０＜ｎ１２＜２．０
０．２＜｜Ｒ２１ｂ／Ｒ１２ａ｜＜０．５
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第１のレンズ群の前記第１の負メニスカスレンズの中心厚みｔ１１ｃと、前記第１のレンズ群の前記第１の負メニスカスレンズの前記光変調器の側の面の有効径端部の厚みｔ１１ｅとが以下の条件を満たす、投写用レンズシステム。
４．０≦ｔ１１ｅ／ｔ１１ｃ≦５．０
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記第３のレンズ群は、第１の接合レンズと、第２の接合レンズと、両凸の第１の正レンズとを含む、投写用レンズシステム。
【請求項５】
請求項４において、
前記第１の接合レンズは、前記第１の正レンズの前記スクリーンの側に１つの空気間隔を挟んで配置され、前記第２の接合レンズは、前記第１の正レンズの前記光変調器の側に少なくとも１つの空気間隔を挟んで配置されており、
前記第１の接合レンズは、前記スクリーンの側から順に配置された両凸の正レンズおよび両凹の負レンズから構成され、
前記第３のレンズ群の前記第１の接合レンズの前記負レンズの前記光変調器の側の面の曲率半径Ｒ３２ｂと、前記第３のレンズ群の前記第１の正レンズの前記スクリーンの側の面の曲率半径Ｒ３３ａとが以下の条件を満たす、投写用レンズシステム。
０．８９＜Ｒ３２ｂ／Ｒ３３ａ＜１．０１
【請求項６】
請求項５において、
前記第２の接合レンズは、前記スクリーンの側から順に配置された前記スクリーンの側に凸の負メニスカスレンズ、両凸の正レンズおよび前記光変調器の側に凸の負メニスカスレンズから構成され、
さらに、前記第３のレンズ群は、前記第２の接合レンズの前記光変調器の側に配置された両凸の第２の正レンズを含む、投写用レンズシステム。
【請求項７】
請求項４において、
前記第１の接合レンズは、前記第１の正レンズの前記光変調器の側に配置され、前記第２の接合レンズは、前記第１の接合レンズの前記光変調器の側に配置されており、
前記第１の接合レンズは、前記スクリーンの側から順に配置された前記スクリーンの側に凸の負メニスカスレンズおよび両凸の正レンズから構成され、
前記第２の接合レンズは、前記スクリーンの側から順に配置された両凸の正レンズおよび前記光変調器の側に凸の負メニスカスレンズから構成され、
さらに、前記第３のレンズ群は、前記第２の接合レンズの前記光変調器の側に配置された両凸の第２の正レンズを含む、投写用レンズシステム。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の投写用レンズシステムと、
照明用の光を変調して前記投写用レンズシステムに供給する光変調器とを有する、プロジェクタ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−２２０８７５（Ｐ２０１２−２２０８７５Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８９０８８（Ｐ２０１１−８９０８８）
【出願日】平成２３年４月１３日（２０１１．４．１３）
【出願人】（０００２２７３６４）日東光学株式会社 (151)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１３日（２０１１．４．１３）
【出願人】（０００２２７３６４）日東光学株式会社 (151)
【Ｆターム（参考）】
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