JP2008145770A - 投写レンズおよびこれを用いた投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】広角でかつ系中にミラー等を配設可能なコンパクト化に適した構成を有するとともに、大幅に縮小化されたライトバルブに適応することができ、諸収差を良好に補正し得る高解像度な投写レンズ、およびこのような投写レンズを用いた投写型表示装置を得る。
【解決手段】拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ_１と、開口絞り３と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ_２とが配列されてなり、縮小側が略テレセントリックとされている。また、第１レンズ群Ｇ_１および第２レンズ群Ｇ_２には、３枚のレンズが接合された３枚接合レンズＴＣ１およびＴＣ２が、それぞれ配置されている。また、第１レンズ群Ｇ_１と第２レンズ群Ｇ_２との間に、ミラーを配設可能な空気間隔を有するように構成されており、さらに条件式（１）〜（９）を満足する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶表示素子等のライトバルブからの表示情報等を拡大投写する投写レンズに関し、特にリアプロジェクションテレビ等のリア式の投写型表示装置に好適な投写レンズおよびこれを用いた投写型表示装置に関する。

従来、投写型表示装置としては、投写レンズがスクリーンに対して鑑賞者と同じ側に配置され、投写レンズより出射される光を反射型のスクリーンに結像させるフロント式の装置と、投写レンズおよび鑑賞者がスクリーンを挟むように配置され、投写レンズより出射される光を透過型のスクリーンに結像させるリア式の装置とが知られている。

このうちリア式の投写型表示装置では、例えばリアプロジェクションテレビのように、光源からスクリーンまでをキャビネットに納め、キャビネット前面に配設されたスクリーンに向けて、背面に配された投写レンズから映像情報を担持した光を投写する構成がよく知られている。

近年、このようなキャビネット型の投写型表示装置に適用するために、種々の投写レンズが提案されている（下記特許文献１〜３参照）。

特開２００２−３６５５４１号公報 特開２００４−１７７６８８号公報 特開２００３−５７５４０号公報 特願２００５−２１９６７６号明細書

キャビネット型の投写型表示装置においては、装置全体を低背化、薄型化することが要望されている。このような要望に応えるためには、投写レンズの系中に光路を偏向させるミラーやプリズム等の光路偏向手段を配設して系全体を折り曲げた形で配置することや、投写レンズを広角化して投写距離（投写レンズの最もスクリーン側の面からスクリーンまでの距離）を短くすることにより、投写レンズの系全体をコンパクト化することが必要とされている。

また、複数のライトバルブを用いてカラー画像を形成するタイプの投写型表示装置においては、各ライトバルブからの各色光を合成する合成部を必要とするため、バックフォーカスの長い投写レンズが求められている。

さらに、近年、ライトバルブの高解像度化に伴い、投写レンズの解像度を大きく向上させることが要望されている。特に、広角な投写レンズの場合、色収差による解像度の劣化が問題とされている。

このような各要望は並立が困難なこともあり、これらを高い次元で満足するような投写レンズはこれまで実現されていなかった。

例えば、上記特許文献１，２では、３枚接合レンズを用いることにより上記色収差の問題の解決を図るとともに、バックフォーカスの長い投写レンズを提案しているが、ミラー等の光路偏向手段を配設するスペースを有していないので、投写レンズの系全体のコンパクト化を図ることが難しい。

一方、上記特許文献３では、３枚接合レンズを用いるとともに、上記スペースを確保した投写レンズを提案しているが、高解像度のライトバルブを用いた場合の色収差補正が不十分であり、また拡大側のレンズが大型であるため、投写レンズの系全体のコンパクト化を図ることが難しい。

そこで、本願出願人は、このような問題を解決し得る投写レンズを想起し、これを特許庁に開示した（上記特許文献４参照）。

この投写レンズは、上記問題解決のために極めて有効である。しかし、近年のコンパクトなライトバルブに対応するためには、さらなる改良が求められる。すなわち、昨今のライトバルブ（液晶表示パネルやＤＭＤ）のコンパクト化の速度は目覚しく、例えば、１ピクセルの大きさが１年に２〜３割程度の割合で縮小化され、ライトバルブの表示面も大幅に縮小化されている。これに伴い、表示されるイメージサイズも格段と縮小化されるため、投写レンズの焦点距離を短くするなど、光学系における種々の工夫が必要となる。

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、広角でかつ系中に光路偏向手段を配設可能なコンパクト化に適した構成を有するとともに、近年のライトバルブの縮小化に対応したものとされ、諸収差、特に色収差を良好に補正し得る高解像度な投写レンズ、およびこのような投写レンズを用いた投写型表示装置を提供することを目的とする。

本発明に係る第１の投写レンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群とが配列されてなる投写レンズであって、
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が、当該投写レンズにおいて最長の空気間隔に設定されるとともに、
前記第１レンズ群および前記第２レンズ群には、３枚のレンズが接合された３枚接合レンズがそれぞれ少なくとも１つ配置され、
以下の条件式（１）〜（４）を満足することを特徴とする。
−３．５＜ｆ_１／ｆ＜−１．２ ……（１）
８．０≦ｆ_２／ｆ＜１２．０ ……（２）
６．０＜Ｄ_Ｇ１Ｇ２／ｆ ……（３）
５．０＜Ｂｆ／ｆ ……（４）

また、本発明に係る第２の投写レンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群とが配列されてなる投写レンズであって、
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が、当該投写レンズにおいて最長の空気間隔に設定されるとともに、
前記第１レンズ群の最も縮小側に、１枚の正レンズを２枚の負レンズで挟んでなる３枚接合レンズが配置され、
縮小側が略テレセントリックとされており、
上記条件式（１）〜（４）と、以下の条件式（５）を満足することを特徴とする。
−８．０＜ｆ_ＴＣ１／ｆ＜−３．０ ……（５）

また、本発明に係る第３の投写レンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群とが配列されてなる投写レンズであって、
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が、当該投写レンズにおいて最長の空気間隔に設定されるとともに、
前記第２レンズ群に、１枚の負レンズを２枚の正レンズで挟んでなる３枚接合レンズが少なくとも１つ配置され、
縮小側が略テレセントリックとされており、
上記条件式（１）〜（４）と、以下の条件式（６）、（７）を満足することを特徴とする。
−０．１５＜ｆ／ｆ_ＴＣ２＜０．１ ……（６）
１．７７＜Ｎ_ｄ ……（７）

なお、本発明に係る第１の投写レンズにおいては、第２レンズ群に配置された３枚接合レンズのうち少なくとも１つは、１枚の負レンズを２枚の正レンズで挟んでなるものであり、上記条件式（６）、（７）を満足することが好ましい。

また、本発明に係る第１または第３の投写レンズにおいては、第１レンズ群の最も縮小側に、１枚の正レンズを２枚の負レンズで挟んでなる３枚接合レンズが配置され、上記条件式（５）を満足することが好ましい。

また、本発明に係る投写レンズにおいては、以下の条件式（８）、（９）を満足することが好ましい。
１０．０＜Ｄ_Ｇ１Ｇ２／ｆ ……（８）
６．５＜Ｂｆ／ｆ ……（９）

なお、上記条件式（１）〜（９）における各記号は、以下の内容を示している。
ｆ：全系の焦点距離
ｆ_１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ_２：第２レンズ群の焦点距離
Ｄ_Ｇ１Ｇ２：第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔
Ｂｆ：第２レンズ群で最も縮小側のレンズの縮小側レンズ面から縮小側結像面までの空気換算長
ｆ_ＴＣ１：第１レンズ群の最も縮小側に配置された３枚接合レンズの焦点距離
ｆ_ＴＣ２：第２レンズ群に配置された３枚接合レンズの焦点距離
Ｎ_ｄ：第２レンズ群に配置された３枚接合レンズを構成する負レンズのｄ線に対する屈折率

また、本発明に係る投写レンズにおいては、第１レンズ群は、拡大側から順に、屈折力の小さい非球面レンズと、縮小側に凹面を向けた負のメニスカスレンズと、１枚の両凸レンズを２枚の負レンズで挟んでなる３枚接合レンズと、からなるものとすることができ、また、第１レンズ群と第２レンズ群との間に、光路を偏向させる光路偏向手段を配置することができる。

なお、上記「屈折力の小さい非球面レンズ」とは、当該非球面レンズのレンズ機能が収差補正を主とするものであって、パワーは収差補正機能に付随して付与されたものであることを意味する。

また、第１レンズ群の最も拡大側と第２レンズ群とには、非球面レンズがそれぞれ配置されており、投写距離の変化に応じて、前記第１レンズ群の最も拡大側に配置された前記非球面レンズが該第１レンズ群の光軸方向に移動可能とされ、前記投写距離の変化により生じる像面湾曲の補正が可能となるように構成することや、第１レンズ群が該第１レンズ群の光軸方向に移動可能とされ、フォーカス調整が可能となるように構成することができる。

また、本発明に係る投写型表示装置は、光源と、ライトバルブと、該光源からの光束を該ライトバルブへ導く照明光学部と、本発明に係る上記投写レンズとを備え、前記光源からの光束を前記ライトバルブで光変調し、前記投写レンズによりスクリーンに投写することを特徴とするものである。

本発明の投写レンズは、上記構成を備えたことにより、広角でかつ系中にミラー等の光路偏向手段を配設可能なコンパクト化に適した構成となっている。また、近年のライトバルブ、特に表示面の縮小化に対応したものとすることができるとともに、諸収差、特に色収差を良好に補正することができ、解像度を向上させることが可能である。

また、本発明の投写型表示装置は、本発明の投写レンズを用いていることにより、低背化、薄型化することが可能であるとともに、特に色収差が良好に補正された高解像度な大画面を得ることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は本発明に係る投写レンズを示すものであり、後述する実施例１，２のレンズ構成図である。このレンズを本実施形態の代表として、以下に説明する。なお、図中Ｘは光軸を表している。

本実施形態の投写レンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ_１と、開口絞り３と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ_２とが配列されてなり、縮小側が略テレセントリックとされている。また、第１レンズ群Ｇ_１および第２レンズ群Ｇ_２には、３枚のレンズが接合された３枚接合レンズＴＣ１およびＴＣ２が、それぞれ配置されている。

３枚接合レンズＴＣ１は、１枚の正レンズからなる第４レンズＬ_４を負レンズからなる２枚の第３および第５レンズＬ_３，Ｌ_５で挟んでなり、第１レンズ群Ｇ_１の最も縮小側に配置されている。第１レンズ群Ｇ_１には、この３枚接合レンズＴＣ１よりも拡大側に、第１レンズＬ_１および第２レンズＬ_２が拡大側よりこの順で配置されている。

３枚接合レンズＴＣ２は、１枚の負レンズからなる第１１レンズＬ_１１を正レンズからなる２枚の第１０および第１２レンズＬ_１０，Ｌ_１２で挟んでなる。第２レンズ群Ｇ_２には、この３枚接合レンズＴＣ２よりも拡大側において、第６レンズＬ_６、第７レンズＬ_７、第８レンズＬ_８、および第９レンズＬ_９が拡大側よりこの順で配置されており、３枚接合レンズＴＣ２よりも縮小側において、第１３レンズＬ_１３が配置されている。なお、第７レンズＬ_７および第８レンズＬ_８は互いに接合されている。

なお、図１の投写レンズでは、紙面右側より入射されライトバルブ１において画像情報を与えられた光束が、ガラスブロック２を介しこの投写レンズに入射され、この投写レンズにより紙面左側方向に拡大投写されるようになっている。図１には、見易さのため１枚のライトバルブ１のみを記載しているが、投写型表示装置において、光源からの光束を色分離光学系により３原色光に分離し、各原色光用に３つのライトバルブを配設して、フルカラー画像を表示可能とするものがある。ガラスブロック２の位置にクロスダイクロイックプリズム等の色合成手段を配設することによりこの３原色光を合成することができる。

また、本実施形態の投写レンズは、第１レンズ群Ｇ_１と第２レンズ群Ｇ_２との間に、当該投写レンズにおいて最長の空気間隔を有するように構成されており、以下の条件式（１）〜（７）を満足する。図３の投写レンズは、図１の投写レンズの第１レンズ群Ｇ_１と第２レンズ群Ｇ_２との間に、光路を偏向させる光路偏向手段としてのミラー５を配設した場合の構成を示したものである。

−３．５＜ｆ_１／ｆ＜−１．２ ……（１）
８．０≦ｆ_２／ｆ＜１２．０ ……（２）
６．０＜Ｄ_Ｇ１Ｇ２／ｆ ……（３）
５．０＜Ｂｆ／ｆ ……（４）
−８．０＜ｆ_ＴＣ１／ｆ＜−３．０ ……（５）
−０．１５＜ｆ／ｆ_ＴＣ２＜０．１ ……（６）
１．７７＜Ｎ_ｄ ……（７）
ここで、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ_１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ_２：第２レンズ群の焦点距離
Ｄ_Ｇ１Ｇ２：第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔
Ｂｆ：第２レンズ群で最も縮小側レンズの縮小側レンズ面から縮小側結像面までの空気換算長
ｆ_ＴＣ１：第１レンズ群の最も縮小側に配置された３枚接合レンズの焦点距離
ｆ_ＴＣ２：第２レンズ群に配置された３枚接合レンズの焦点距離
Ｎ_ｄ：第２レンズ群に配置された３枚接合レンズを構成する負レンズのｄ線に対する屈折率

以上のように構成することにより、本実施形態の投写レンズは、広角でかつ系中にミラー５を配設可能なコンパクト化に適した構成となっている。また、諸収差、特に色収差を良好に補正することができ、解像度を向上させることが可能となっている。上記各構成要素は相互に関連を持って設定されているので、上記の条件を全て満足することによりこれらの作用効果を得られるものであるが、各作用効果に比較的大きな影響を与えている条件式（１）〜（７）について、以下に説明する。

条件式（１）は、全系の焦点距離ｆに対する第１レンズ群Ｇ_１の焦点距離ｆ_１の比を規定したものであり、この下限値を下回ると、第１レンズ群Ｇ_１のパワーが小さくなり過ぎ第１レンズ群Ｇ_１が大型化してしまう。また、この上限値を上回ると、第１レンズ群Ｇ_１のパワーが大きくなり過ぎ収差補正が困難となる。

条件式（２）は、全系の焦点距離ｆに対する第２レンズ群Ｇ_２の焦点距離ｆ_２の比を規定したものであり、この下限値を下回ると、第２レンズ群Ｇ_１のパワーが大きくなり過ぎ収差補正が困難となる。また、この上限値を上回ると、第２レンズ群Ｇ_２のパワーが小さくなり過ぎ第２レンズ群Ｇ_２が大型化してしまう。特に、この条件式（２）を満足することによって、大幅にコンパクト化されたライトバルブを採用した場合にも適応させることが可能となる。すなわち、近年では、ライトバルブのピクセルの縮小化が進み、投写型表示装置に、大幅にコンパクト化されたライトバルブを搭載することが可能となっているが、このようなライトバルブでは表示面が縮小化され、表示されたイメージも縮小化されたものとなっているので、この条件式（２）を満足することによって、投写レンズの焦点距離の最適化を図り、大幅にコンパクト化されたライトバルブの実効を確保する。

条件式（３）は、第１レンズ群Ｇ_１と第２レンズ群Ｇ_２との間に光路を偏向させるミラー５を配設可能な空気間隔を有し、かつ系をコンパクトに構成するために設定されたものであり、この下限値を下回ると、ミラー５を設置することが困難となったり、偏向（折り曲げ）角度が制限されたりする。なお、上記位置に光路を偏向させるミラー５を配設することは、図４に示すように、リア式の投写型表示装置における装置コンパクト化に有効な手法である。なお、上記条件式（２）の場合と同様に、この条件式（３）を満足することによって、大幅にコンパクト化されたライトバルブを採用した場合にも適応させることが可能となる。

条件式（４）は、この投写レンズのバックフォーカスを規定するもので、投写レンズの縮小側に色合成用のプリズム等を配置するスペースとして要請される、必要十分なバックフォーカスを設定するものである。この下限値を下回ると、色合成用のプリズム等の挿入が困難となってしまう。なお、上記条件式（２）の場合と同様に、この条件式（４）を満足することによって、大幅にコンパクト化されたライトバルブを採用した場合にも適応させることが可能となる。

条件式（５）は、第１レンズ群Ｇ_１に配置された３枚接合レンズＴＣ１の焦点距離ｆ_ＴＣ１と、全系の焦点距離ｆとの比を規定したものであり、この下限値を下回ると、３枚接合レンズＴＣ１のパワーが小さくなり過ぎ第１レンズ群Ｇ_１が大型化してしまう。また、この上限値を上回ると、３枚接合レンズＴＣ１のパワーが大きくなり過ぎ収差補正が困難となる。

条件式（６）は、第２レンズ群Ｇ_２に配置された３枚接合レンズＴＣ２の焦点距離ｆ_ＴＣ２と、全系の焦点距離ｆとの比を規定したものであり、この範囲を超えると、３枚接合レンズＴＣ２のパワーが大きくなり過ぎ収差補正が困難となる。

条件式（７）は、第２レンズ群Ｇ_２に配置された３枚接合レンズＴＣ２を構成する負レンズ（第１１レンズＬ_１１）のｄ線に対する屈折率Ｎ_ｄを規定するものであり、この下限値を下回ると、３枚接合レンズＴＣ１の接合面による特に高次の色収差補正が難しくなり性能劣化につながる。

また、本実施形態の投写レンズでは、第１レンズ群Ｇ_１および第２レンズ群Ｇ_２に、３枚接合レンズＴＣ１およびＴＣ２がそれぞれ配置されていることにより、色収差（特に高次の色収差）を良好に補正しつつ、全系をコンパクト化することが可能となっている。

また、本実施形態に係る投写レンズにおいて、投写距離の変化に応じて、第１レンズ群Ｇ_１に配置された非球面レンズ（第１レンズＬ_１）を第１レンズ群Ｇ_１の光軸Ｘ方向に移動させ、投写距離の変化により生じる像面湾曲を補正するように構成するとともに、第１レンズ群Ｇ_１を光軸Ｘ方向に移動させることにより、フォーカス調整をするように構成してもよい。

次に、本発明に係る投写型表示装置の実施形態について説明する。図４は本発明の一実施形態に係る投写型表示装置の縦断面図であり、図５は図４に示す照明光学系１０の一例を示す構成図である。

図４に示す投写型表示装置は、上述した投写レンズの作用効果を特に発揮させるものとしてのリア式の投写型表示装置であり、光源と、ライトバルブと、光源からの光束をライトバルブへ導く照明光学部と（いずれも図示の照明光学系１０に含まれる）、上記投写レンズとをキャビネット８内に備え、光源からの光束をライトバルブで光変調し、画像情報を担持した光束を、上記投写レンズおよび背面ミラー６を介し、所定の距離に配されたスクリーン７の裏面に投写するように構成されている。鑑賞者はスクリーン７に拡大投写された画像をこのスクリーン７の表面側（紙面左側）から見ることになる。

図５に示すように上記照明光学系１０は、ライトバルブとしての透過型液晶パネル１１ａ〜１１ｃと、色分解のためのダイクロイックミラー１２，１３と、色合成のためのクロスダイクロイックプリズム１４と、コンデンサレンズ１６ａ〜１６ｃと、全反射ミラー１８ａ〜１８ｃとを備えている。ダイクロイックミラー１２の前段は図示を省略しているが、光源からの白色光は照明光学部を介して、３つの色光光束（Ｇ光、Ｂ光、Ｒ光）にそれぞれ対応する液晶パネル１１ａ〜１１ｃに入射されて光変調され、図４に示す投写レンズによりスクリーン７に投写される。

この投写型表示装置は、本発明に係る投写レンズを用いているので、色収差が良好に補正された高解像度な大画面を得ることが可能となっている。また、投写レンズの第１レンズ群Ｇ_１と第２レンズ群Ｇ_２との間に光路を偏向させるミラー５を配設して、光路を鋭角的に折り曲げるように構成されているので、低背化、薄型化することが可能となっている。

以下、本発明に係る投写レンズの具体的な実施例について説明する。なお、実施例３の構成を示す図２において、実施例１と同様の作用効果をなす部材には図１で用いたものと同一の符号を付している。また、以下の実施例において示される各数値は、焦点距離を1.0で規格化した場合の数値である。

なお、この実施形態では、３枚接合レンズＴＣ１およびＴＣ２を、第１レンズ群Ｇ_１および第２レンズ群Ｇ_２にそれぞれ配置する構成としているが、いずれかのレンズ群Ｇ_１またはＧ_２のみに、３枚接合レンズＴＣ１またはＴＣ２を配置する構成としても、上述したのと同様の効果をある程度得ることができる。

＜実施例１＞
図１に示すように、実施例１に係る投写レンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ_１と、開口絞り３と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ_２とが配列されてなり、縮小側が略テレセントリックとされている。

第１レンズ群Ｇ_１は、拡大側から順に、屈折力の小さい非球面レンズよりなる第１レンズＬ_１と、縮小側に凹面を向けた負メニスカスレンズよりなる第２レンズＬ_２と、１枚の両凸レンズからなる第４レンズＬ_４を負レンズからなる２枚の第３および第５レンズＬ_３，Ｌ_５で挟んでなる３枚接合レンズＴＣ１とが配列されてなる。

一方、第２レンズ群Ｇ_２は、拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズよりなる第６レンズＬ_６と、両凹レンズからなる第７レンズＬ_７と、両凸レンズからなる第８レンズＬ_８と、縮小側に凸面を向けた非球面レンズよりなる第９レンズＬ_９と、１枚の負レンズからなる第１１レンズＬ_１１を正レンズからなる２枚の第１０および第１２レンズＬ_１０，Ｌ_１２で挟んでなる３枚接合レンズＴＣ２と、両凸レンズからなる第１３レンズＬ_１３とが配列されてなる。なお、第７レンズＬ_７および第８レンズＬ_８は互いに接合されている。

上記各非球面の形状は、下記に示す非球面式により規定される。非球面を有する第１レンズＬ_１および第９レンズＬ_９においては、いずれか一方の面が非球面とされたレンズであっても効果を得ることができるが、両面が非球面とされたレンズであることがより好ましい。

実施例１に係る投写レンズは、上記条件式（１）〜（７）を満足するように構成されているが、上記条件式（３）、（４）については、その下限値がより好ましい数値に設定された以下の条件式（８）、（９）を満足するように構成されている。
１０．０＜Ｄ_Ｇ１Ｇ２／ｆ ……（８）
６．５＜Ｂｆ／ｆ ……（９）

また、図１には、ライトバルブ１およびガラスブロック２が記載されている。実施例１に係る投写レンズは、第１レンズ群Ｇ_１と第２レンズ群Ｇ_２との間に、光路を偏向させるミラーを配設可能な空気間隔を有しており、図３に示すようにミラー５を配設することができる。なお、この投写レンズは縮小側にテレセントリックとなるように構成されているので、ガラスブロック２として色合成手段を配設する構成にも好適である。

実施例１に係る投写レンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ（焦点距離を１として規格化している：以下の実施例において同じ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔（以下「軸上面間隔」と称す）Ｄ（焦点距離を１として規格化している：以下の実施例において同じ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎ_ｄおよび各レンズのｄ線におけるアッベ数ν_ｄの値を、表１の上段に示す。なお、表１および以下の表において面番号の数字は拡大側からの順番を表すものであり、面番号の左側に＊印が付された面は非球面とされている。実施例１および以下の実施例２〜５において、これらの非球面の曲率半径Ｒは、各表において光軸Ｘ上での曲率半径Ｒの値として示しているが、対応するレンズ構成図においては図面を見やすくするため、引出線は必ずしも光軸Ｘとの交点から引き出されていないものがある。

また、上述したように実施例１に係る投写レンズでは、投写距離の変化に応じて第１レンズＬ_１が光軸Ｘ方向に移動するようになっており、表１の下段には、投写距離（拡大側共役位置〜レンズ第１面の間隔）と、第１レンズＬ_１および第２レンズＬ_２の空気間隔（可変間隔）との関係が例示されている。

表２には、各非球面に対応する各定数Ｋ，Ａ_３〜Ａ_１２の値が示されている。

実施例１において各条件式（１）〜（７）に対応する値は、後述する表１１に示すとおりであり、条件式（１）〜（７）を全て満足している（条件式（８）、（９）も全て満足する）。

＜実施例２＞
実施例２に係る投写レンズは、図２に示す後述の実施例３の投写レンズと略同様の構成とされており、図２を概要例として使用するとともに、共通する部分についての説明は省略する。

すなわち、実施例１に係る投写レンズにおいては、第５レンズＬ_５が、拡大側に凹面を向けた負のメニスカスレンズとされているのに対し、本実施例および以下の実施例においては、第５レンズＬ_５が、両凹レンズとされている点において相違するが、その他の点においてはいずれの実施例も基本的構成が共通するものとされている。

実施例２に係る投写レンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの軸上面間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎ_ｄおよび各レンズのｄ線におけるアッベ数ν_ｄの値を、表３の上段に示す。また、表３の下段には、投写距離（拡大側共役位置〜レンズ第１面の間隔）が示されている。

表４には、各非球面に対応する各定数Ｋ，Ａ_３〜Ａ_１２の値が示されている。

実施例２において各条件式（１）〜（７）に対応する値は、後述する表１１に示すとおりであり、条件式（１）〜（７）を全て満足する（条件式（８）、（９）も全て満足する）。

＜実施例３＞
実施例３に係る投写レンズの構成は、図２に示すとおりである。この投写レンズは、実施例１の投写レンズと略同様の構成とされており、共通する部分についての説明は省略する。

実施例３に係る投写レンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの軸上面間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎ_ｄおよび各レンズのｄ線におけるアッベ数ν_ｄの値を、表５の上段に示す。また、表５の下段には、投写距離（拡大側共役位置〜レンズ第１面の間隔）が示されている。

表６には、各非球面に対応する各定数Ｋ，Ａ_３〜Ａ_２０の値が示されている。

実施例３において各条件式（１）〜（７）に対応する値は、後述する表１１に示すとおりであり、条件式（１）〜（７）を全て満足する（条件式（８）、（９）も全て満足する）。

＜実施例４＞
実施例４に係る投写レンズは、図２に示す実施例３の投写レンズと略同様の構成とされており、図２を概要例として使用するとともに、共通する部分についての説明は省略する。

実施例４に係る投写レンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの軸上面間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎ_ｄおよび各レンズのｄ線におけるアッベ数ν_ｄの値を、表７の上段に示す。また、表７の下段には、投写距離（拡大側共役位置〜レンズ第１面の間隔）が示されている。

表８には、各非球面に対応する各定数Ｋ，Ａ_３〜Ａ_２０の値が示されている。

実施例４において各条件式（１）〜（７）に対応する値は、後述する表１１に示すとおりであり、条件式（１）〜（７）を全て満足する（条件式（８）、（９）も全て満足する）。

＜実施例５＞
実施例５に係る投写レンズは、図２に示す実施例３の投写レンズと略同様の構成とされており、図２を概要例として使用するとともに、共通する部分についての説明は省略する。

実施例５に係る投写レンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの軸上面間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎ_ｄおよび各レンズのｄ線におけるアッベ数ν_ｄの値を、表９の上段に示す。また、表９の下段には、投写距離（拡大側共役位置〜レンズ第１面の間隔）が示されている。

表１０には、各非球面に対応する各定数Ｋ，Ａ_３〜Ａ_１２の値が示されている。

実施例５において各条件式（１）〜（７）に対応する値は、後述する表１１に示すとおりであり、条件式（１）〜（７）を全て満足する（条件式（８）、（９）も全て満足する）。

また、上述した実施例１〜５において各条件式（１）〜（９）に対応する値を、表１１に示す。

また、図６〜１０は、実施例１〜５に係る投写レンズの諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図である。これらの収差図において、ωは半画角を示し、球面収差の収差図にはｄ線、Ｆ線およびＣ線の収差曲線を示し、倍率色収差の収差図にはｄ線に対するＦ線およびＣ線の収差曲線を示している。図６〜１０に示すように、実施例１〜５に係る投写レンズは、歪曲収差や倍率色収差をはじめ各収差が良好に補正され、半画角４４．４〜４４．７度、Ｆナンバ２．００〜２．０１と、広角で明るい投写レンズとされている。

なお、本発明の投写レンズとしては、上記実施例のものに限られるものではなく種々の態様の変更が可能であり、例えば各レンズの曲率半径Ｒおよびレンズ間隔（もしくはレンズ厚）Ｄを適宜変更することが可能である。

また、本発明の投写型表示装置としても、上記構成のものに限られるものではなく、本発明の投写レンズを備えた種々の装置構成が可能である。ライトバルブとしては、例えば、透過型または反射型の液晶表示素子や、傾きを変えることができる微小な鏡が略平面上に多数形成された微小ミラー素子（例えば、テキサス・インスツルメント社製のデジタルマイクロミラーデバイス：ＤＭＤ）を用いることができる。また、照明光学系としても、ライトバルブの種類に対応した適切な構成を採用することができる。

本発明の実施例１に係る投写レンズの構成を表す図 本発明の実施例３に係る投写レンズの構成を表す図 図１の投写レンズの所定位置にミラーを配した場合の構成を表す図 本発明の投写型表示装置の概略構成を表す図 投写型表示装置の照明光学系の構成を表す図 実施例１に係る投写レンズの諸収差図 実施例２に係る投写レンズの諸収差図 実施例３に係る投写レンズの諸収差図 実施例４に係る投写レンズの諸収差図 実施例５に係る投写レンズの諸収差図

符号の説明

１ ライトバルブ
２ ガラスブロック
３ 開口絞り
５ ミラー
６ 背面ミラー
７ スクリーン
８ キャビネット
１０ 照明光学系
１１ａ〜１１ｃ 透過型液晶パネル
１２，１３ ダイクロイックミラー
１４ クロスダイクロイックプリズム
１６ａ〜１６ｃ コンデンサレンズ
１８ａ〜１８ｃ 全反射ミラー
ＴＣ１，ＴＣ２ ３枚接合レンズ
Ｇ_１，Ｇ_２ レンズ群
Ｌ_１〜Ｌ_１３ レンズ
Ｒ_１〜Ｒ_２６ レンズ面等の曲率半径
Ｄ_１〜Ｄ_２５ レンズ面間隔（レンズ厚）
Ｘ 光軸

Claims (11)

1. 拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群とが配列されてなる投写レンズであって、
   前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が、当該投写レンズにおいて最長の空気間隔に設定されるとともに、
   前記第１レンズ群および前記第２レンズ群には、３枚のレンズが接合された３枚接合レンズがそれぞれ少なくとも１つ配置され、
   以下の条件式（１）〜（４）を満足することを特徴とする投写レンズ。
   −３．５＜ｆ_１／ｆ＜−１．２ ……（１）
   ８．０≦ｆ_２／ｆ＜１２．０ ……（２）
   ６．０＜Ｄ_Ｇ１Ｇ２／ｆ ……（３）
   ５．０＜Ｂｆ／ｆ ……（４）
   ここで、
   ｆ：全系の焦点距離
   ｆ_１：第１レンズ群の焦点距離
   ｆ_２：第２レンズ群の焦点距離
   Ｄ_Ｇ１Ｇ２：第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔
   Ｂｆ：第２レンズ群で最も縮小側のレンズの縮小側レンズ面から縮小側結像面までの空気換算長
2. 拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群とが配列されてなる投写レンズであって、
   前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が、当該投写レンズにおいて最長の空気間隔に設定されるとともに、
   前記第１レンズ群の最も縮小側に、１枚の正レンズを２枚の負レンズで挟んでなる３枚接合レンズが配置され、
   縮小側が略テレセントリックとされており、
   以下の条件式（１）〜（５）を満足することを特徴とする投写レンズ。
   −３．５＜ｆ_１／ｆ＜−１．２ ……（１）
   ８．０≦ｆ_２／ｆ＜１２．０ ……（２）
   ６．０＜Ｄ_Ｇ１Ｇ２／ｆ ……（３）
   ５．０＜Ｂｆ／ｆ ……（４）
   −８．０＜ｆ_ＴＣ１／ｆ＜−３．０ ……（５）
   ここで、
   ｆ：全系の焦点距離
   ｆ_１：第１レンズ群の焦点距離
   ｆ_２：第２レンズ群の焦点距離
   Ｄ_Ｇ１Ｇ２：第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔
   Ｂｆ：第２レンズ群で最も縮小側レンズの縮小側レンズ面から縮小側結像面までの空気換算長
   ｆ_ＴＣ１：第１レンズ群の最も縮小側に配置された３枚接合レンズの焦点距離
3. 拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群とが配列されてなる投写レンズであって、
   前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が、当該投写レンズにおいて最長の空気間隔に設定されるとともに、
   前記第２レンズ群に、１枚の負レンズを２枚の正レンズで挟んでなる３枚接合レンズが少なくとも１つ配置され、
   縮小側が略テレセントリックとされており、
   以下の条件式（１）〜（４）、（６）、（７）を満足することを特徴とする投写レンズ。
   −３．５＜ｆ_１／ｆ＜−１．２ ……（１）
   ８．０≦ｆ_２／ｆ＜１２．０ ……（２）
   ６．０＜Ｄ_Ｇ１Ｇ２／ｆ ……（３）
   ５．０＜Ｂｆ／ｆ ……（４）
   −０．１５＜ｆ／ｆ_ＴＣ２＜０．１ ……（６）
   １．７７＜Ｎ_ｄ ……（７）
   ここで、
   ｆ：全系の焦点距離
   ｆ_１：第１レンズ群の焦点距離
   ｆ_２：第２レンズ群の焦点距離
   Ｄ_Ｇ１Ｇ２：第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔
   Ｂｆ：第２レンズ群で最も縮小側レンズの縮小側レンズ面から縮小側結像面までの空気換算長
   ｆ_ＴＣ２：第２レンズ群に配置された３枚接合レンズの焦点距離
   Ｎ_ｄ：第２レンズ群に配置された３枚接合レンズを構成する負レンズのｄ線に対する屈折率
4. 前記第２レンズ群に配置された前記３枚接合レンズのうち少なくとも１つは、１枚の負レンズを２枚の正レンズで挟んでなるものであり、
   以下の条件式（６）、（７）を満足することを特徴とする請求項１記載の投写レンズ。
   −０．１５＜ｆ／ｆ_ＴＣ２＜０．１ ……（６）
   １．７７＜Ｎ_ｄ ……（７）
   ここで、
   ｆ_ＴＣ２：第２レンズ群に配置された３枚接合レンズの焦点距離
   Ｎ_ｄ：第２レンズ群に配置された３枚接合レンズを構成する負レンズのｄ線に対する屈折率
5. 前記第１レンズ群の最も縮小側に、１枚の正レンズを２枚の負レンズで挟んでなる３枚接合レンズが配置され、
   以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１または３記載の投写レンズ。
   −８．０＜ｆ_ＴＣ１／ｆ＜−３．０ ……（５）
   ここで、
   ｆ_ＴＣ１：第１レンズ群の最も縮小側に配置された３枚接合レンズの焦点距離
6. 以下の条件式（８）、（９）を満足することを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項記載の投写レンズ。
   １０．０＜Ｄ_Ｇ１Ｇ２／ｆ ……（８）
   ６．５＜Ｂｆ／ｆ ……（９）
7. 前記第１レンズ群は、拡大側から順に、屈折力の小さい非球面レンズと、縮小側に凹面を向けた負のメニスカスレンズと、１枚の両凸レンズを２枚の負レンズで挟んでなる３枚接合レンズと、からなることを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項記載の投写レンズ。
8. 前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間に、光路を偏向させる光路偏向手段が配置されていることを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１項記載の投写レンズ。
9. 前記第１レンズ群の最も拡大側と前記第２レンズ群とには、非球面レンズがそれぞれ配置されており、
   投写距離の変化に応じて、前記第１レンズ群の最も拡大側に配置された前記非球面レンズが該第１レンズ群の光軸方向に移動可能とされ、前記投写距離の変化により生じる像面湾曲の補正が可能となるように構成されていることを特徴とする請求項１〜８のうちいずれか１項記載の投写レンズ。
10. 前記第１レンズ群が該第１レンズ群の光軸方向に移動可能とされ、フォーカス調整が可能となるように構成されていることを特徴とする請求項１〜９のうちいずれか１項記載の投写レンズ。
11. 光源と、ライトバルブと、該光源からの光束を該ライトバルブへ導く照明光学部と、請求項１〜１０のうちいずれか１項記載の投写レンズとを備え、前記光源からの光束を前記ライトバルブで光変調し、前記投写レンズによりスクリーンに投写することを特徴とする投写型表示装置。
    

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