JP4590044B2

JP4590044B2 - 投射装置

Info

Publication number: JP4590044B2
Application number: JP21337399A
Authority: JP
Inventors: 健和田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-07-28
Filing date: 1999-07-28
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2019-07-28
Also published as: JP2001042211A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は投射装置に関し、例えば液晶表示素子等の表示素子に表示された画像を固定された有限距離にて、スクリーンに拡大投射する投射レンズとして液晶表示素子側の色合成プリズムに対して良好なテレセントリック性能を有し、さらに低歪曲及び優れた色特性を有する投射レンズを用い、特にリアプロジェクションセットのコンパクト化に好適な投射レンズ及びそれを用いた投射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複数の液晶表示素子等の表示素子を用いて、その表示素子に基づく各色光の画像を合成してスクリーン面にカラー投射する表示装置（投射装置）が良く用いられている。
【０００３】
近年、投影画像の高精細化が進むと共に装置全体の小型化の要求は強くなり、投射レンズも小型で高性能なものが望まれている。
【０００４】
通常、投影画像の高輝度と高精細を両立させる為に、光源からの白色光をＲ，Ｇ，Ｂの３色の色光に分け、それぞれの色光を生成する表示素子を備え、これらの複数の表示素子に基づく色光画像を合成し、１本の投射レンズを介して、スクリーン面上に投射する投射装置が多く用いられている。
【０００５】
投射レンズとしてスクリーン側（投射面側）に負の屈折力のレンズ群が先行する所謂ネガティブリード型のプロジェクションレンズ（投射レンズ）は比較的広画角化が可能であり、かつ焦点距離に比して長いバックフォーカスを確保することが容易で、主に３板方式のプロジェクション用レンズに好適であるといった特長を有している。しかしながらその反面、光学系の全長が大きくなるなどの問題もある。
【０００６】
現在、コンシューマー仕様のテレビにはＣＲＴ方式とリアプロジェクション方式の２種類が存在する。このうちＣＲＴ方式は装置が大型化する、重くなるなどといった厄介な課題を抱えている。これに対して薄型及び軽量化といった市場のニーズに対してはリアプロジェクションテレビが有利であるが、さらなる装置のコンパクト化への動きとして、プロジェクションレンズの広画角化及び奥行き方向（厚み方向）のスペースを上手く活用したい（薄く設計したい）といったニーズがある。
【０００７】
特開平９−２１８３７９号公報によると、レトロフォーカスタイプの広角レンズを用いた投射系の中にプリズムより成る光路折り曲げ手段を設けることによりリアプロジェクションセットの奥行き方向でのコンパクト化を図っている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
赤，緑，青色用の３つの液晶表示素子に基づく３つの色光の画像（表示画像）を色合成系で合成してスクリーン上に拡大投射するとき、光学特性を良好に維持しつつ、装置全体の小型化を図るには、投射レンズとして、例えば次の条件を満足することが必要となってくる。
【０００９】
（ア−１）液晶表示素子の配光特性、又は複数の色光を合成する時の色合成用のダイクロイック膜の角度依存の影響を排除する為、及び照明系との良好なマッチングを図り、画面の周辺での照度を十分に確保する為に色合成プリズムに対しては、みかけの瞳位置（液晶表示素子側瞳）が無限遠方にある所謂テレセントリック光学系であること。
【００１０】
（ア−２）レトロフォーカスタイプの投射レンズはスクリーン側で糸巻き型の歪みがあるのでそれを目立たなくするために、特にリアプロジェクションテレビの場合は歪曲収差は多くとも絶対値０．５％以内におさえること。
【００１１】
上記要求事項に対し、前記特開平９−２１８７３９号公報では、液晶表示素子の直後にコンデンサーレンズを入れている。この為、投射系内部の色合成プリズムに対して液晶表示素子にテレセントリックな照明が行われているとすれば、投射系、特に色合成プリズムに対するみかけの瞳位置は有限距離に置き換えられてしまい、スクリーン上の色合成断面での色むらに有利な構成とは言い難い。
【００１２】
又、前記コンデンサーレンズが各色パネル（３枚）枚数に応じて必要になるため複雑な構成となる傾向があった。
【００１３】
一方、光学系中に９０°以上という大きな角度に光束を反射させる光路折り曲げ手段を配置した投射装置においては光路折り曲げ手段を配置するスペースを確保する為に、光学系の各レンズ群の屈折力を適切に設定する必要がある。屈折力配置が適切でないと、所定の投射画角を有しつつ、良好なる光学性能を得るのが難しくなってくる。
【００１４】
本発明は、複数の表示素子に基づく複数の色光の画像を色合成手段で合成して、投射レンズでスクリーン面上に投射する際、該投射レンズの構成を適切に設定することにより、装置全体の小型化を図りつつ、該画像をスクリーン上に良好なる光学性能を維持しつつ、投射することができる投射装置の提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の投射装置は、複数の表示素子に基づく複数の色の画像光を合成する色合成手段と、前記合成された複数の色の画像光を拡大投射する投射レンズとを有する投射装置であって、該投射レンズは該表示素子側より順に正の屈折力を有する第１レンズ群、絞り、光路を折り曲げる手段、そして負の屈折力を有する第２レンズ群とを有しており、該第１レンズ群と第２レンズ群の焦点距離を各々ｆ１、ｆ２、全系の焦点距離をｆ、該絞りから該第１レンズ群に関するスクリーン側の主平面位置までの距離をｏ１としたとき、
２．２８≦｜ｆ２／ｆ｜＜４．０
０．７５＜ｏ１／ｆ１＜１．０
を満足することを特徴としている。
【００１６】
請求項２の発明は請求項１の発明において、前記投射レンズは前記表示素子側に略テレセントリックであり、該表示素子からの光束が屈折力のある光学作用を受けずに前記色合成手段に入射していることを特徴としている。
【００１７】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、前記光路を折り曲げる手段はプリズムであることを特徴としている。
【００１８】
請求項４の発明は請求項１又は２の発明において、前記光路を折り曲げる手段はミラーであることを特徴としている。
【００１９】
請求項５の発明は請求項１から４のいずれか１項の発明において、前記表示素子から前記光路を折り曲げる手段の反射面までの距離を１ref、液晶表示素子から最もスクリーン側のレンズ面頂点位置までの距離をlttとしたとき
０．５０＜lref／ltt＜０．７５
を満足することを特徴としている。
【００２０】
請求項６の発明は請求項１乃至５のいずれか１項の発明において、前記第２レンズ群は前記スクリーン側より順に凸面を向けた少なくとも２枚のメニスカス状の負レンズ、及び両レンズ面が凸面の正レンズを有していることを特徴としている。
【００２１】
請求項７の発明は請求項１乃至６のいずれか１項の発明において、前記第２レンズ群には少なくとも１枚の非球面レンズを含むことを特徴としている。
【００２２】
請求項８の発明は請求項７の発明において、前記第２レンズ群に含まれる非球面レンズはプラスチック製であることを特徴としている。
【００２３】
請求項９の発明は請求項１乃至８のいずれか１項の発明において、前記第１レンズ群には非球面レンズを少なくとも１枚含むことを特徴としている。
【００２４】
請求項１０の発明は請求項９の発明において、前記第１レンズ群に含まれる非球面レンズはプラスチック製であることを特徴としている。
【００２５】
請求項１１の発明は請求項１０の発明において、前記第１レンズ群は前記表示素子側に正レンズが配置される正レンズと負レンズの貼り合わせレンズを少なくとも２組含むことを特徴としている。
【００２６】
請求項１２の発明は請求項１乃至１１のいずれか１項の発明において、前記第１レンズ群中のレンズ群間隔を可変とすることにより、焦点距離を可変とすることを特徴としている。
【００２７】
請求項１３の発明は請求項１乃至１２のいずれか１項の発明において、前記第２レンズ群中のレンズ間隔を可変として、Floating調整をすることを特徴としている。
【００３１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の投射レンズ（プロジェクションレンズ）を用いた投射装置の実施形態１の要部概略図である。図１においてＰＬは投射レンズである。図１の投影装置は液晶表示素子（液晶表示装置）ＬＣＤ側より順に色合成プリズムＸＰＲ、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、絞りＳＴ、光路折り曲げプリズムＰＲ、そして負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２の構成にて成っている。Ｓはスクリーンである。ＡＳＰはレンズ面に設けた非球面である。
【００３２】
液晶表示装置（ＬＣＤ）は赤，緑，青色用の３つの画像を表示するために３つ存在するが、図１では簡単の為に１つ示している。
【００３３】
３つの液晶表示装置の画像からの光束を色合成プリズムＸＰＲで１つに合成し、第１レンズ群Ｌ１、プリズムＰＲ、そして第２レンズ群Ｌ２を介してスクリーンＳ面上に投影している。
【００３４】
色合成プリズムＸＰＲは直角の三角柱プリズムを４piece貼り合わせた公知のクロスダイクロプリズムより成っている。
【００３５】
本実施形態では、この色合成プリズムＸＰＲからみた投射レンズＰＬの絞りＳＴの位置は略無限遠方に設定されており、即ち液晶表示素子側瞳の位置が無限遠のテレセントリックよりなっている。そしてプリズムＸＰＲ中での軸外主光線の角度は±１°以内になっており、これによって色合成プリズムＸＰＲにおけるスクリーンＳ上での色合成断面方向（本実施形態ではスクリーン左右方向）での色むらの発生を防いでいる。
【００３６】
本実施形態の投射装置では液晶表示素子ＬＣＤを照明系（不図示）からの光束で照明している。そして投射レンズＰＬでは液晶表示素子ＬＣＤを照明する照明系側からの光に屈折力を与えることなく、つまり軸外主光線がレンズ光軸Ｌａに平行になるよう色合成プリズム（ＸＰＲ）のダイクロ膜を透過させている。
【００３７】
これにより、前記ダイクロ膜への種々な軸外光の入射角度の変動による光透過特性が左右されないようにして、色合成断面に関して対称な光学特性を維持するようにしている。
【００３８】
さらに色合成プリズムＸＰＲを透過した後の投射レンズＰＬは正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１と光路を折り曲げる手段ＰＲ及び負の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２とを含むスクリーンＳ側から見たとき所謂レトロフォーカスタイプとなるレンズ系を採用している。これにより、色合成プリズムＸＰＲの配置に必要十分なバックフォーカスを確保している。
【００３９】
投射レンズＰＬのうち、第１レンズ群Ｌ１内での屈折力配置に関しては、液晶表示装置ＬＣＤ側に正の屈折力を寄せて主平面を液晶表示装置ＬＣＤ側に移すことにより、焦点距離比にして約３倍という長いバックフォーカスを確保している。
【００４０】
また、第１及び第２レンズ群Ｌ１，Ｌ２の間に配置されたプリズムＰＲにより液晶表示装置ＬＣＤの短辺断面に関して光路を約６６°上方に打ち上げており、本投射装置を射出した後、システム中に設けた折り返しミラー（不図示）を経由してスクリーンＳに液晶表示装置ＬＣＤの画像を結像するようになっている。
【００４１】
これにより、特に装置の奥行き方向の省スペース化を図っている。尚、プリズムＰＲの反射面には高帯域の反射ミラーを、また光の入・出射面には多層コートを処理している。
【００４２】
また、プリズムＰＲの反射面の投射光学系の有効径外の領域にはゴースト、フレアーをカットする目的にてマスク処理を施すことが好ましい。
【００４３】
第２レンズ群Ｌ２に関しては、スクリーンＳ側に負の屈折力を集中して主平面を前玉よりスクリーンＳ側に移すことにより、小さな屈折力配置を実現している。これによって主にレトロフォーカスレンズに特有の樽型歪曲収差、倍率色収差などの軸外収差を良好に補正すると共に半画角４６°といった超広角でありながら、周辺照度比７０％といった明るい光学系を実現しながら、前玉の径を小さく保つことに貢献している。
【００４４】
また、バックフォーカスを稼ぐための大きな屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２内の最もスクリーンＳ側にメニスカス状の負レンズを２枚配置し、これらの負レンズに非球面を採用している。これにより、特にスクリーンＳ側の糸巻き型の歪曲収差の発生を抑えている。
【００４５】
また、プロジェクションレンズとして用いるときは、光源の高輝度化のためにレンズ面に全面多層コートを施すことが望ましい。
【００４６】
なお、本実施形態のリアプロジェクョンレンズ（投射レンズ）を数値実施例の数値をｍｍ単位で表わし、０．５ｍにフォーカスしたとき（投射距離が０．５ｍ）の収差図を図４に示す。
【００４７】
本発明の投射装置において、更に好ましくは次の諸条件のうち少なくとも１つを満足させるのが良い。
【００４８】
（イ−１）前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、全系の焦点距離をｆとしたとき
２．２８≦｜ｆ２／ｆ｜＜４．０ ‥‥‥（１）
を満足することである。
【００４９】
条件式（１）の上限値を越えると負の屈折力の第２レンズ群の屈折力が小さくなる為色合成プリズムに関しての配置スペースが少なくなるため、もしくはスクリーン側のレンズ径が大きくなるなどの弊害が発生する。
【００５０】
逆に条件式（１）の下限値を超えると第２レンズ群の負の屈折力が強くなり、歪曲および倍率色収差等の補正が困難になるばかりでなく、バックフォーカスが長くなりすぎるため、スペースに無駄が生じ好ましくない。
【００５１】
（イ−２）前記液晶表示素子から前記光路を折り曲げる手段の反射面までの距離をlref、液晶表示素子から最もスクリーン側のレンズ面頂点位置までの距離をlttとしたとき
０．５０＜lref／ltt＜０．７５ ‥‥‥（２）
を満足することである。
【００５２】
条件式（２）の下限値を超えると、スクリーン側のレンズの径が大きくなり、逆に条件式（２）の上限値を超えると、液晶表示素子側の正レンズ群の屈折力が小さくなり、第２レンズ群及び前記光路を折り曲げる手段近傍の正レンズ群の屈折力が大きくなり、スクリーン側の糸巻き歪曲等の補正が困難になるため好ましくない。
【００５３】
（イ−３）本実施形態では光路折り曲げ手段としてプリズムばかりでなく、ミラーを採用しても良い。ミラーにすると、プリズムのときと比較して媒質が空気になる分だけ光路が短くなる。
【００５４】
すると、液晶表示素子の短辺断面に対してケラレなどなく光路を９０°以上（具体的には１１４°）で曲げたいといったニーズに応えるためには、さらなる第１及び第２レンズ群の間のスペース確保の為に最適な屈折力配置を少なからず崩さなければならない。
【００５５】
そのため、本発明ではリアプロジェクションセットにとってセットの横幅方向（スクリーン横方向）には比較的大きなスペースがとれるといった点に着目して図７に示すようにセットの横幅方向（矢印▲２▼方向）からの光をSteering-Mirror（MR）にて液晶表示素子に関しての短辺断面方向（セットの奥行き矢印▲１▼方向）に光路を展開している（実施例２，３）。この系では、Steering-Mirrorの曲げ角度は９０°程度で十分であり、光路折り曲げに必要なスペース確保のために屈折力配置を崩さなくても済む。さらにはプリズムで光路を曲げていた例と比較して材質内部での吸収による光損失を防ぐことができる。
【００５６】
（イ−４）絞りは光路折り曲げ手段近傍に配置するのが良い。これによれば、光路折り曲げ手段であるプリズムやミラーの大きさを小さくすることができ、特にプリズムなどで構成したときには、内部吸収による光損失を最小に抑えるばかりか、重量及びコストをも抑えることが可能である。
【００５７】
（イ−５）前記絞りは光路折り曲げ手段の近傍に配置され、該絞りから前記第１レンズ群に関するスクリーン側の主平面位置までの距離をｏ１、該第１レンズ群の焦点距離をｆ１としたとき
０．７５＜ｏ１／ｆ１＜１．０ ‥‥‥（３）
を満足することである。
【００５８】
これは液晶表示素子側、つまり色合成プリズム面に関してのテレセントリック性能に関する記述である。条件式（３）の下限値を超えると第１レンズ群の屈折力が大きくなりすぎ軸外収差の補正が困難になるばかりでなく、照明系とのマッチングが悪くなり、特に画面周辺での照度比がダウンする等好ましくない。
【００５９】
逆に上限値を超えることによっても、軸外収差の補正には有利であるが先述の様に画面周辺での照度がダウンする。
【００６０】
（イ−６）前記第２レンズ群は前記スクリーン側より順に凸面を向けた少なくとも２枚のメニスカス状の負レンズ状の負レンズ、及び両レンズ面が凸面の正レンズを有していることである。
【００６１】
これは、バックフォーカスの長い超広角レンズの場合、軸外収差を上手く補正するために第２レンズ群では光線をゆるやかに屈曲させ、スクリーンへと導く為のものである。
【００６２】
また、第２レンズ群を、このように構成することにより主平面位置をスクリーン側へと移し、系の構成をコンパクトにしている。
【００６３】
（イ−７）前記第２レンズ群には少なくとも１枚の非球面レンズを含むことである。
【００６４】
これによってスクリーン側での糸巻き歪曲収差を補正することを容易にしている。
【００６５】
（イ−８）前記第２レンズ群に含まれる非球面レンズはプラスチック製であることである。
【００６６】
第２レンズ群には非球面レンズを採用したときの非球面レンズの材質を例えば比較的偏光特性つまり光歪み特性に優れるpmmaとするのが好ましい。
【００６７】
（イ−９）前記第１レンズ群には非球面レンズを少なくとも１枚含むことである。
【００６８】
第１レンズ群の液晶表示素子側の正レンズも第２レンズ群の負レンズと同様の作用をするため、これに非球面レンズを採用するのが良い。これによればスクリーン側の糸巻き歪曲収差を良好に補正することが容易となる。
【００６９】
（イ−１０）前記第１レンズ群に含まれる非球面レンズはプラスチック製であることである。
【００７０】
特にこの材質に関しては、比較的偏光特性つまり光歪み特性に優れる、アクリル系のpmma等が好ましい。
【００７１】
（イ−１１）前記第１レンズ群は前記液晶表示素子側に正レンズが配置される正レンズと負レンズの貼り合わせレンズを少なくとも２組含むことである。
【００７２】
これにより第１レンズ群の主平面位置を液晶表示素子に移して長いバックフォーカスを確保する、且つ貼り合せることにより倍率色収差を補正するのに有効となる。
【００７３】
（イ−１２）前記第１レンズ群中のレンズ群間隔を可変とすることにより、焦点距離を可変とすることである。
【００７４】
本発明のようなリアプロジェクション装置のニーズから考えると、諸レンズの製造誤差バラツキを吸収するための倍率調整機構を設けるのが良い。このとき、第１レンズ群中のレンズ群間隔を可変とすることにより、焦点距離を可変とするのが収差補正上、好ましい。
【００７５】
（イ−１３）前記第２レンズ群中のレンズ間隔を可変として、Floating調整をすることである。
【００７６】
様々なスクリーンサイズへのスムースな変換の為にも、フォーカス機構が必要であるが、その際の広角レンズの特有の像面倒れを補正するために、第２レンズ群中のレンズ間隔を可変として、Floating調整をするのが良い。
【００７７】
図２は本発明の投写レンズを用いた投影装置の実施形態２の要部概略図である。
【００７８】
図２の投影装置は液晶表示装置ＬＣＤ側より順に色合成プリズムＸＰＲ、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、光路折り曲げミラーＭＲ、及び負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２の構成にて成っている。ミラーＭＲは反射及び絞りの作用をしている。
【００７９】
本実施形態では、実施形態１と異なり、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２に非球面レンズ（非球面ＡＳＰ）を１枚ずつ配置している。
【００８０】
また、光路折り曲げ手段として実施形態１とは異なりミラー(Steering-Mirror）ＭＲを採用している。
【００８１】
本実施形態ではリアプロジェクションセットの横幅方向には、比較的大きなスペースがとれるといった点に着目して図７に示すようにセット横幅（矢印▲２▼）方向からの光をSteering-Mirror ＭＲにて液晶表示装置ＬＣＤに関しての短辺断面（矢印▲１▼）方向（９０度方向）に光路を折り曲げ展開している。これによりSteering-Mirror ＭＲの曲げ角度は９０度程度で十分であり、光路折り曲げに必要なスペース確保の為に屈折力配置を崩すことを抑えることが可能になるばかりでなく、プリズムで光路を曲げていた例と比較して材質内部での吸収による損失を防ぐことができる。
【００８２】
その他は実施形態１と同様なので詳しい説明は省略する。
【００８３】
尚、本実施形態のリアプロジェクションレンズ（投写レンズ）を０．５mにフォーカスしたときの収差図を図５に示す。
【００８４】
図３は本発明の投射レンズを用いた投影装置の実施形態３の要部概略図である。図３の投影装置は液晶表示装置ＬＣＤ側より順に色合成プリズムＸＰＲ、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、光路折り曲げミラーＭＲ及び負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２の構成にて成っている。
【００８５】
本実施形態では、実施形態２と異なり、第２レンズ群Ｌ２に２枚の非球面レンズ（非球面ＡＳＰ）を１枚ずつ配置している。
【００８６】
また、光路折り曲げ手段として、実施形態１とは異なりミラー(Steering-Mirror)ＭＲを採用している。
【００８７】
本実施形態ではリアプロジェクションセットの横幅方向には比較的大きなスペースがとれるといった点に着目して図７に示すようにセット横幅（矢印▲２▼）方向からの光をSteering-Mirror ＭＲにて液晶表示装置ＬＣＤに関しての短辺方向（矢印▲１▼）方向（９０度方向）に光路を折り曲げ展開している。
【００８８】
これにより、Steering-Mirror ＭＲの曲げ角度は９０°程度で十分であり、光路折り曲げに必要なスペース確保の為に屈折力配置を崩すことを抑えることが可能になるばかりでなく、プリズムで光路を曲げていた例と比較して材質内部での吸収による損失を防ぐことができる。
【００８９】
その他は、実施形態２と同様なので詳しい説明は省略する。
【００９０】
なお、本実施形態のリアプロジェクションレンズ（投写レンズ）を０．５ｍにフォーカスしたときの収差図を図６に示す。
【００９１】
次に本発明の数値実施例を示す。尚、数値実施例においてＲｉはスクリーン側より順に第ｉ番目の曲率半径、Ｄｉはスクリーン側より順に第ｉ番目の光学部材の厚さ又は空気間隔、Ｎｉとνｉはそれぞれスクリーン側より順に第ｉ番目の光学部材の材料のｄ線に対する屈折率とアッベ数である。
【００９２】
又、数値実施例における最後の２つの面は光学フィルター、フェースプレート等を示す。
【００９３】
非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正とし、Ｒを近軸曲率半径、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを各々非球面係数としたとき、
【００９４】
【数１】

【００９５】
なる式で表している。
【００９６】
又、前述の各条件式と数値実施例との関係を表−１に示す。

【００９７】
【表１】

【００９８】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の表示素子に基づく複数の色光の画像を色合成手段で合成して、投射レンズでスクリーン面上に投射する際、該投射レンズの構成を適切に設定することにより、装置全体の小型化を図りつつ、該画像をスクリーン上に良好なる光学性能を維持しつつ、投射することができる投射装置を達成することができる。
【００９９】
この他、本発明によれば低歪曲及び優れた色特性及び周辺照度比を実現しながら、特にセットの奥行き方向の寸法を大幅に短縮できる３板方式の超広角のリアプロジェクションレンズを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の投射装置の実施形態１の要部概略図
【図２】本発明の投射装置の実施形態２の要部概略図
【図３】本発明の投射装置の実施形態３の要部概略図
【図４】本発明の投射レンズの数値実施例１の数値をｍｍ単位で表したときの投射距離０．５ｍのときの球面収差、像面湾曲、歪曲収差および倍率色収差の図
【図５】本発明の投射レンズの数値実施例２の数値をｍｍ単位で表したときの投射距離０．５ｍのときの球面収差、像面湾曲、歪曲収差および倍率色収差の図
【図６】本発明の投射レンズの数値実施例３の数値をｍｍ単位で表したときの投射距離０．５ｍのときの球面収差、像面湾曲、歪曲収差および倍率色収差の図
【図７】本発明に係る投射装置の要部概略図
【符号の説明】
ＰＬ投写レンズ
Ｌ１第１レンズ群
Ｌ２第２レンズ群
ＸＰＲ色合成プリズム
ＡＳＰ非球面
Ｓスクリーン
ＬＣＤ液晶表示装置（像面）
ＭＲ Steering-Mirror
ＳＴ絞り
ΔＳサジタル像面の倒れ
ΔＭメリディオナル像面の倒れ

Claims

複数の表示素子に基づく複数の色の画像光を合成する色合成手段と、前記合成された複数の色の画像光を拡大投射する投射レンズとを有する投射装置であって、該投射レンズは該表示素子側より順に正の屈折力を有する第１レンズ群、絞り、光路を折り曲げる手段、そして負の屈折力を有する第２レンズ群とを有しており、該第１レンズ群と第２レンズ群の焦点距離を各々ｆ１、ｆ２、全系の焦点距離をｆ、該絞りから該第１レンズ群に関するスクリーン側の主平面位置までの距離をｏ１としたとき、
２．２８≦｜ｆ２／ｆ｜＜４．０
０．７５＜ｏ１／ｆ１＜１．０
を満足することを特徴とする投射装置。
前記投射レンズは前記表示素子側に略テレセントリックであり、該表示素子からの光束が屈折力のある光学作用を受けずに前記色合成手段に入射していることを特徴とする請求項１の投射装置。
前記光路を折り曲げる手段はプリズムであることを特徴とする請求項１又は２の投射装置。
前記光路を折り曲げる手段はミラーであることを特徴とする請求項１又は２の投射装置。
前記表示素子から前記光路を折り曲げる手段の反射面までの距離を１ref、液晶表示素子から最もスクリーン側のレンズ面頂点位置までの距離をlttとしたとき
０．５０＜lref／ltt＜０．７５
を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項の投射装置。
前記第２レンズ群は前記スクリーン側より順に凸面を向けた少なくとも２枚のメニスカス状の負レンズ、及び両レンズ面が凸面の正レンズを有していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項の投射装置。
前記第２レンズ群には少なくとも１枚の非球面レンズを含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項の投射装置。
前記第２レンズ群に含まれる非球面レンズはプラスチック製であることを特徴とする請求項７の投射装置。
前記第１レンズ群には非球面レンズを少なくとも１枚含むことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項の投射装置。
前記第１レンズ群に含まれる非球面レンズはプラスチック製であることを特徴とする請求項９の投射装置。
前記第１レンズ群は前記表示素子側に正レンズが配置される正レンズと負レンズの貼り合わせレンズを少なくとも２組含むことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項の投射装置。
前記第１レンズ群中のレンズ群間隔を可変とすることにより、焦点距離を可変とすることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項の投射装置。
前記第２レンズ群中のレンズ間隔を可変として、Floating調整をすることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項の投射装置。