(57)【要約】【課題】特にリア式投写型表示装置に好適な投写レンズとして、広角かつ系中に光路偏向用ミラーを配設可能な小型化に適した構成とするとともに、光学性能良好かつ簡易構成で軽量低コストなものを得る。またこれを用いたコンパクトな投写型表示装置を得る。【解決手段】拡大側から順に、負の第1レンズ群G1は、拡大側に凸面を向けた負メニスカス非球面レンズ(L1)、縮小側に凹面を向けた負メニスカスレンズ(L2)、縮小側に屈折力の強い凹面を向けた負レンズ(L3)よりなり、正の第2レンズ群G2は、拡大側に凸面を向けたレンズ(L4)からなる。正の第3レンズ群G3は、縮小側に凸面を向けた正メニスカス非球面レンズ(L5)、正レンズ(L6)、負レンズ(L7)、正レンズ(L8)、両凸レンズ(L9)よりなり、レンズL6〜L8は接合レンズである。レンズ群G1とレンズ群G2の空気間隔DG1G2に光路偏向ミラーを配設可能で５つの所定の条件式を満足し、画角85度以上、Ｆナンバ2.5以下である。【選択図】          図１
2006215501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、および正の屈折力を有する第３レンズ群が配列され、
前記第１レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズよりなり少なくとも１面の非球面を備えた第１レンズ、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、および、縮小側に屈折力の強い凹面を向けた負レンズよりなる第３レンズの３枚のレンズが配列され、
前記第２レンズ群は、拡大側に凸面を向けたレンズよりなる第４レンズからなり、
前記第３レンズ群は、最も拡大側に縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズよりなり少なくとも１面の非球面を備えた第５レンズが配され、かつ、２枚以上のレンズが接合された接合レンズが少なくとも１組配置され、
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間に、光路を偏向させるミラーを配設可能な空気間隔を有し、
以下の条件式（１）〜（３）を満足するとともに、テレセントリック性を備えたことを特徴とする投写レンズ。
｜ｆ１／ＤＧ１Ｇ２｜＜０．５    ……（１）
８＜｜ｆ１×ＤＧ１Ｇ２｜／ｆ２＜１３    ……（２）
０．３５＜ＤＧ１Ｇ２／ＤＬ＜０．５５    ……（３）
ここで、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ＤＧ１Ｇ２：第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔
ＤＬ：レンズ全長
【請求項２】
前記第３レンズ群は、拡大側から順に、前記第５レンズ、正レンズよりなる第６レンズ、負レンズよりなる第７レンズ、正レンズよりなる第８レンズ、および両凸レンズよりなる第９レンズが配列され、該第６レンズ、該第７レンズおよび該第８レンズが前記接合レンズとされていることを特徴とする請求項１記載の投写レンズ。
【請求項３】
前記第３レンズ群は、拡大側から順に、前記第５レンズ、正レンズよりなる第６レンズ、負レンズよりなる第７レンズ、両凸レンズよりなる第８レンズ、正レンズよりなる第９レンズ、および負レンズよりなる第１０レンズが配列され、該第６レンズおよび該第７レンズ、ならびに、該第９レンズおよび該第１０レンズ、が各々、前記接合レンズとされていることを特徴とする請求項１記載の投写レンズ。
【請求項４】
前記第３レンズ群は、拡大側から順に、前記第５レンズ、負レンズよりなる第６レンズ、正レンズよりなる第７レンズ、および両凸レンズよりなる第８レンズが配列され、該第６レンズおよび該第７レンズが前記接合レンズとされていることを特徴とする請求項１記載の投写レンズ。
【請求項５】
以下の条件式（４）および（５）を満足することを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載の投写レンズ。
Ｂｆ／ｆ＞２．６    ……（４）
ν（＋）−ν（−）＞３５    ……（５）
ここで、
Ｂｆ：第３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
ν（＋）／（−）：第３レンズ群で最も拡大側にある接合レンズの正／負レンズのアッベ数
【請求項６】
前記第１レンズと前記第５レンズとがプラスチック材料によるレンズとされてい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。
【請求項７】
画角が８５度以上とされた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。
【請求項８】
Ｆナンバが２．５以下とされた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。
【請求項９】
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１〜８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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ライトバルブの表示情報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。
【背景技術】
【０００２】
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、投写レンズと鑑賞者と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投写される構成がよく知られている。
【０００３】
このようなキャビネット型の投写型表示装置においては、以前から装置全体の体積を小さくすることが要望されている。そのためには、投写距離すなわち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が薄型化を可能とするので、投写レンズの広角化が求められる。下記特許文献１〜特許文献５には、このような観点から、投写レンズの広角化を図ろうとする構成が提案されている。
【０００４】
また、キャビネット型の高さ方向での小型化のために、投写レンズの系中に光路を偏向させる手段を配設する提案もなされている。装置を小型化するためには、偏向される光路の偏角が鋭角で、より小さい角度となることが好ましい。下記特許文献６には光路偏向手段としてミラーが配設された構成が、また、下記特許文献７には、光路偏向手段としてプリズムが配設された構成が記載されている。
【０００５】
また、リア式の投写型表示装置では、諸収差のうちでも歪曲収差の補正が特に重要となる場合がある。マルチディスプレイと称される、複数台の投写光学ユニットを上下左右に整列させて大画面を表示させる表示方法が、近年、頻繁に採用されているが、この用途では特に、大画面となったとき各ユニット毎の継ぎ目部分が目立たぬように、歪曲収差が高度に補正された投写レンズが要求されている。具体的には0.3％以内程度が望まれる。なお、一般に広角レンズの構成は、絞りを挟んで前群と後群とで対称性が著しく崩れているが、これは特に歪曲収差の補正を困難にする要素となる。
【０００６】
また、液晶を用いた装置の投写レンズとしては、照明系との関係も考慮に入れ、色ムラや光量損失の発生を防止するために、テレセントリック性を備えていることが望ましい。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３３７２６７号公報
【特許文献２】特開２００２−０３１７５４号公報
【特許文献３】特開２００２−３６５５４１号公報
【特許文献４】特開２００３−１９５１６４号公報
【特許文献５】特許第３４８７４６８号公報
【特許文献６】特開２００３−１５６６８３号公報
【特許文献７】特開２００３−２４８１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のとおり、キャビネット型の投写型表示装置全体の小型化を図るべく多くの投写レンズが既に提案されてはいるが、上記各要望は並立が困難なこともあり、系中に光路偏向手段を配設可能な構成で、かつ、画角、歪曲収差補正、Ｆナンバ等の上記各要望を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。
【０００９】
特許文献１〜特許文献５に記載のものはいずれも、小型化のために系中に光路偏向手段を配設できるだけの空気間隔を有していない。さらに、特許文献１記載のものは画角もバックフォーカスも不十分で、構成枚数も多い。また、特許文献２記載のものはＦナンバが暗い。また、特許文献４記載のものは画角が不十分でＦナンバが暗い。
【００１０】
また、特許文献６記載のものは、広角かつ系中で光路を鋭角的に偏向可能であるので小型化には適しているが、バックフォーカスが短いことと歪曲収差が大きいために使途が限定される虞がある。
【００１１】
また、特許文献７記載のものは、系中で光路を偏向するためにプリズムを配しているので小型化には適しているが、プリズムを用いた場合には重量とコストの点でミラーより不利になる。また、この構成によればＦナンバが暗い。なお、部材配設のために必要となる空気間隔がプリズムよりもミラーの方が長いので、単純にこの位置にプリズムに代えてミラーを配することはできない。光路偏向手段としてより軽量低コストな部材であるミラーを用いる場合には、配設位置の空気間隔を長く設定する必要があり、光学設計の難易度はプリズムの場合より高くなる。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、広角かつ系中に光路偏向手段としてミラーを配設可能な、小型化に適した構成とするとともに、諸収差、特に歪曲収差を良好に補正し、簡易な構成で軽量低コストな投写レンズおよびこれを用いた投写型表示装置の実現を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明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、正の屈折力を有する第２レンズ群、および正の屈折力を有する第３レンズ群が配列され、
前記第１レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズよりなり少なくとも１面の非球面を備えた第１レンズ、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、および、縮小側に屈折力の強い凹面を向けた負レンズよりなる第３レンズの３枚のレンズが配列され、
前記第２レンズ群は、拡大側に凸面を向けたレンズよりなる第４レンズからなり、
前記第３レンズ群は、最も拡大側に縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズよりなり少なくとも１面の非球面を備えた第５レンズが配され、かつ、２枚以上のレンズが接合された接合レンズが少なくとも１組配置され、
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間に、光路を偏向させるミラーを配設可能な空気間隔を有し、
以下の条件式（１）〜（３）を満足するとともに、テレセントリック性を備えたことを特徴とするものである。
｜ｆ１／ＤＧ１Ｇ２｜＜０．５    ……（１）
８＜｜ｆ１×ＤＧ１Ｇ２｜／ｆ２＜１３    ……（２）
０．３５＜ＤＧ１Ｇ２／ＤＬ＜０．５５    ……（３）
ここで、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ＤＧ１Ｇ２：第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔
ＤＬ：レンズ全長
【００１４】
また、前記第３レンズ群は、拡大側から順に、前記第５レンズ、正レンズよりなる第６レンズ、負レンズよりなる第７レンズ、正レンズよりなる第８レンズ、および両凸レンズよりなる第９レンズが配列され、該第６レンズ、該第７レンズおよび該第８レンズが前記接合レンズとされていることが好ましい。
【００１５】
また、前記第３レンズ群は、拡大側から順に、前記第５レンズ、正レンズよりなる第６レンズ、負レンズよりなる第７レンズ、両凸レンズよりなる第８レンズ、正レンズよりなる第９レンズ、および負レンズよりなる第１０レンズが配列され、該第６レンズおよび該第７レンズ、ならびに、該第９レンズおよび該第１０レンズ、が各々、前記接合レンズとされていてもよい。
【００１６】
また、前記第３レンズ群は、拡大側から順に、前記第５レンズ、負レンズよりなる第６レンズ、正レンズよりなる第７レンズ、および両凸レンズよりなる第８レンズが配列され、該第６レンズおよび該第７レンズが前記接合レンズとされていてもよい。
【００１７】
また、本発明に係る投写レンズは、以下の条件式（４）および（５）を満足することが好ましい。
Ｂｆ／ｆ＞２．６    ……（４）
ν（＋）−ν（−）＞３５    ……（５）
ここで、
Ｂｆ：第３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
ν（＋）／（−）：第３レンズ群で最も拡大側にある接合レンズの正／負レンズのアッベ数
【００１８】
なお、第３レンズ群で最も拡大側にある接合レンズ中に、複数の正／負レンズが含まれている場合は、全ての正／負レンズレンズについて条件式（５）を満足することが好ましい。
【００１９】
また、前記第１レンズと前記第５レンズとがプラスチック材料によるレンズとされていることが好ましい。
【００２０】
また、本発明に係る投写レンズは、画角が８５度以上とされることが好ましい。また、本発明に係る投写レンズは、Ｆナンバが２．５以下とされることが好ましい。
【００２１】
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、上記いずれか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ものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の投写レンズは、拡大側から順に、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群、および正の第３レンズ群を配列し、各レンズが所定の屈折力および形状を有するとともに、所定の条件式を満足して第１レンズ群と第２レンズ群との間にミラーを配設可能に構成されている。これにより、広角かつ系中に光路偏向手段としてミラーを配設可能となり、小型化に適した、諸収差、特に歪曲収差が良好に補正された、簡易な構成で軽量、低コストなテレセントリック性を備えた投写レンズとすることができる。
【００２３】
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小型化可能である等、上記投写レンズと同様の効果を収めることができる。また、本発明の投写レンズを用いているので、歪曲収差や色収差が良好に補正され、マルチディスプレイに用いる場合にも各ユニット毎の継ぎ目部分が目立たず、高画質な大画面を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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。
【００２５】
本発明の投写レンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、および正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３が配列されている。第１レンズ群Ｇ１は、拡大側から順に、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズよりなり少なくとも１面の非球面を備えた第１レンズＬ１、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Ｌ２、および、縮小側に屈折力の強い凹面を向けた負レンズよりなる第３レンズＬ３の３枚のレンズが配列されている。
なお、第３レンズＬ３の「縮小側に屈折力の強い凹面を向けた」とは、拡大側の面に比して縮小側の面の曲率半径の絶対値が小さいことを示すものである。
【００２６】
第２レンズ群Ｇ２は、拡大側に凸面を向けたレンズよりなる第４レンズＬ４からなる。第３レンズ群Ｇ３は、最も拡大側に縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズよりなり少なくとも１面の非球面を備えた第５レンズＬ５が配され、かつ、２枚以上のレンズが接合された接合レンズが少なくとも１組配置されている。図１の投写レンズでは、第６レンズＬ６、第７レンズＬ７および第８レンズＬ８が接合レンズとされている。
【００２７】
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、図中Ｘは光軸を表している。
【００２８】
また、本発明の投写レンズは、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２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、さらに、以下の条件式（１）〜（３）を満足する。図２の投写レンズは、図１の投写レンズの第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に、光路を偏向させるミラー４を配設した場合の構成を示したものである。
【００２９】
｜ｆ１／ＤＧ１Ｇ２｜＜０．５    ……（１）
８＜｜ｆ１×ＤＧ１Ｇ２｜／ｆ２＜１３    ……（２）
０．３５＜ＤＧ１Ｇ２／ＤＬ＜０．５５    ……（３）
ここで、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
ＤＧ１Ｇ２：第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との空気間隔
ＤＬ：レンズ全長
【００３０】
以上のように構成することにより、本発明の投写レンズは、広角かつ系中に光路偏向手段としてミラーを配設可能な、小型化に適した投写レンズとすることができ、さらに諸収差、特に歪曲収差が良好に補正された、簡易な構成で軽量低コストな投写レンズとすることができる。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構成要素について、以下に説明する。
【００３１】
まず、拡大側から順に、負の第１レンズ群Ｇ１、正の第２レンズ群Ｇ２、および正の第３レンズ群Ｇ３を配列する構成は、広画角化が可能で、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ある。投写レンズを広画角化することにより投写距離を短くすることができ、投写型表示装置では薄型化が可能となる。
【００３２】
また、第１レンズ群Ｇ１は負レンズのみで構成され、正レンズを用いていないので、レンズ外径が大きくならず、系の小型化に有利である。また、第１レンズＬ１に非球面を備えることにより、正レンズを配置しないでも良好に歪曲収差を補正することができる。また、このような第１レンズＬ１とともに第２レンズＬ２を縮小側に凹面を向けた負メニスカスレンズとし、第３レンズＬ３を縮小側に屈折力の強い凹面を向けた負レンズとすることにより、第１レンズ群Ｇ１を３枚のみの簡易な構成とすることができ、少ない枚数で構成することにより軽量低コスト化が可能となる。
【００３３】
第２レンズ群Ｇ２は、拡大側に凸面を向けたレンズを用いることで、１枚という簡易な構成とすることができ、少ない枚数で構成することにより軽量低コスト化が可能となる。この第４レンズＬ４は、主に球面収差を良好に補正する役割を担っている。
【００３４】
第３レンズ群Ｇ３では、最も拡大側に、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズよりなり少なくとも１面の非球面を備えた第５レンズＬ５が配されており、このレンズを非球面レンズとすることにより後段の接合レンズでの単色収差補正の負担を軽減することができる。それにより、この接合レンズにおいて色収差補正を良好に補正することが可能となり、このことが、第２レンズ群Ｇ２に色収差補正のための負レンズを不要とし、第２レンズ群Ｇ２を正レンズ１枚のみで構成することを可能にもしている。
【００３５】
なお、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Ｌ１および第５レンズＬ５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。
【００３６】
【数１】
2006215501.tif 000003
【００３７】
また、条件式（１）および（２）は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２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、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る。上記位置に光路を偏向させるミラーを配設することは、図３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。
【００３８】
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ように構成されている。図３は、本発明に係る投写型表示装置の一例であるが、本発明に係る投写レンズの作用効果を特に発揮させるものとしてリア式の投写型表示装置を示している。図はこの装置を横方向より見た垂直断面図である。
【００３９】
図３に示した投写型表示装置は、光源（照明光学系１２に含まれる）からスクリーン１５まで全ての光学部材がキャビネット１１に収納された装置である。なお、照明光学系１２は、光源、照明光学部、ライトバルブおよび必要に応じ色分離光学系や色合成光学系を含むものである。ライトバルブにおいて照明光束が光変調され、画像情報を担持した光束が、レンズ群Ｇ１〜Ｇ３よりなる本発明の投写レンズおよび背面ミラー１３を介し、所定の距離に配されたスクリーン１５の裏面に投写される。鑑賞者はスクリーン１５に拡大投写された画像をこのスクリーン１５の表面側（紙面左側）から見ることになる。
【００４０】
図３に示されるとおり、投写レンズの第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に光路を偏向させるミラー１４を配設することにより、特に高さ方向における投写型表示装置のコンパクト化が可能となる。装置を小型化するためには、偏向される光路の偏角が鋭角で、より小さい角度となることが好ましい。ただし、ミラー１４はレンズ部材が光線の進行を妨げたり、レンズ部材同士が接近しすぎたりすることのないように、配設されなければならない。
【００４１】
条件式（１）〜（３）は、このような系の干渉を生じることがなく、また必要以上に系の全長を大きくすることなく、光路を偏向させるミラーを配置し得る空気空間ＤＧ１Ｇ２を設定するものである。光路折り曲げ区間である第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との空気間隔ＤＧ１Ｇ２において、この区間を通過する光線と光軸とのなす角度（以下、「光線角度」と称する）が大きいと、いくら間隔を拡げてもその分だけ前後のレンズ径が大きくなり、上記のような系の干渉を回避することができない。
【００４２】
そこで、条件式（１）は、光路折り曲げ区間での光線角度を小さく保ち、系の干渉を回避することができるように設定されている。この上限値を超えると、第１レンズ群Ｇ１のパワーが小さくなりすぎ、広画角に構成する場合、光路折り曲げ区間での光線角度が大きくなってしまうか、もしくは折り曲げに必要な間隔が得られなくなってしまう。
【００４３】
さらに、併せて条件式（２）も満足することで、適切な空気間隔と光線との関係を得ることができる。条件式（２）の範囲をはずれると、光路折り曲げ区間の空気間隔ＤＧ１Ｇ２が必要以上に長くなりすぎたり、レンズ性能を維持しながら系の干渉を回避することが困難になる。
【００４４】
また、条件式（３）はレンズ全長ＤＬに対する空気間隔ＤＧ１Ｇ２の関係を規定するもので、この上限値を超えると空気間隔ＤＧ１Ｇ２が必要以上に長くなり、全長が長くなるので好ましくない。また、この下限値を超えることは、光路折り曲げ区間としての空気間隔ＤＧ１Ｇ２が不十分であるか、他の部分が長くなっていて全長増加につながっているかの、どちらかであるので好ましくない。
【００４５】
このように条件式（１）〜（３）を満足することにより、本発明の投写レンズは、広角かつ系中に光路偏向手段としてミラーを配設可能となり、レンズ系としても、また、投写型表示装置としても小型化に適したものとなる。本発明の投写レンズは、図２にも示されるようにミラー４による偏角が鋭角となるような配置も可能となっているので、投写型表示装置では特に高さ方向における投写型表示装置のコンパクト化に有利である。
【００４６】
また、本発明の投写レンズは、上記条件式（１）〜（３）に加え、さらに以下の条件式（４）および条件式（５）を満足することが好ましい。
Ｂｆ／ｆ＞２．６    ……（４）
ν（＋）−ν（−）＞３５    ……（５）
ここで、
Ｂｆ：第３レンズ群Ｇ３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
ν（＋）／（−）：第３レンズ群Ｇ３で最も拡大側にある接合レンズの正／負レンズのアッベ数
【００４７】
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。この下限値を超えると、色合成用のプリズム等の挿入が困難となってしまう。
【００４８】
条件式（５）は、第３レンズ群Ｇ３の接合レンズのアッベ数について規定するもので、この下限値を超えると、投写レンズにおいて色収差を良好に補正することが難しくなる。上述したとおり本発明の投写レンズでは、第２レンズ群Ｇ２に色収差補正のための負レンズを配置しない簡易な構成となっているので、全体の色収差を良好にするために特にこの接合レンズによる補正が重要となる。
なお、第３レンズ群Ｇ３で最も拡大側にある接合レンズ中に、複数の正／負レンズが含まれている場合は、全ての正／負レンズについて条件式（５）を満足することが好ましい。
【００４９】
また、本発明の投写レンズは、第１レンズＬ１と第５レンズＬ５とがプラスチック材料によるレンズとされていることが好ましい。
【００５０】
第１レンズＬ１は、全系で最も大きくなるレンズであるので、これをプラスチック化することにより重量とコストとを抑えることができる。ただし、プラスチックレンズは一般的にガラスレンズよりも温度変化の影響が大きいことが問題になる場合がある。そこで、負の屈折力を有する第１レンズＬ１に対し正の屈折力を有する第５レンズＬ５を、併せてプラスチック化しバランスさせることで、ピント移動を始めとするレンズ系全体での温度変化の影響を抑えることが可能となる。
【００５１】
また、本発明の投写レンズは、画角が８５度以上に構成されることが好ましい。リアプロジェクションテレビのようなリア式の投写型表示装置では、画角が小さいと、所望のスクリーンサイズを得るためには共役長を大きくしなければならず、装置のコンパクト化が困難となる。装置全体をコンパクト化するためには上記画角とすることが望ましい。
【００５２】
また、本発明の投写レンズは、明るい画像を投写するために、Ｆナンバが２．５以下に構成されることが好ましい。
【００５３】
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。実施例２〜４の構成を示す図４〜６において、実施例１と同様の作用効果をなす部材には同一の符号を付し、その説明は省略していることがある。
【００５４】
＜実施例１＞
本実施例１に係る投写レンズの構成は、図１に示すとおりである。
この投写レンズは、第１レンズ群Ｇ１が拡大側から順に、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズよりなり両面が非球面とされた第１レンズＬ１、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Ｌ２、縮小側に曲率の大きい面を向けた両凹レンズよりなる第３レンズＬ３から構成される。
【００５５】
第２レンズ群Ｇ２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４レンズＬ４の１枚により構成されている。
【００５６】
第３レンズ群Ｇ３は、拡大側から順に、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズよりなり両面が非球面とされた第５レンズＬ５、縮小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Ｌ６と拡大側に曲率の大きい面を向けた両凹レンズよりなる第７レンズＬ７と縮小側に曲率の大きい面を向けた両凸レンズよりなる第８レンズＬ８との接合レンズ、および縮小側に曲率の大きい面を向けた両凸レンズよりなる第９レンズＬ９から構成されている。
【００５７】
また、図１には、ライトバルブ１、ガラスブロック２、開口絞り３が記載されている。この投写レンズは第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２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２に示すようにミラー４を配設することができる。この場合、開口絞り３はミラー４の近傍に配置してもよい。また、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。
【００５８】
本発明の投写レンズでは本実施例のように、第３レンズ群Ｇ３を、拡大側から順に、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズよりなり少なくとも１面の非球面を備えた第５レンズＬ５、正レンズよりなる第６レンズＬ６、負レンズよりなる第７レンズＬ７、正レンズよりなる第８レンズＬ８、および両凸レンズよりなる第９レンズＬ９が配列され、第６レンズＬ６、第７レンズＬ７および第８レンズＬ８が接合レンズとされた構成とすることができる。３枚構成の接合レンズは色収差補正効果が高い。
【００５９】
本実施例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、軸上面間隔と称する）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および各レンズのｄ線におけるアッベ数νの値は表１の上段に示すようになっている。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。本実施例および以下の各実施例において、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。
表１の下段には各非球面に対応する各定数Ｋ、Ａ３〜Ａ１０の値が示されている。
【００６０】
【表１】
2006215501.tif 000004
【００６１】
実施例１において各条件式（１）〜（５）に対応する値は後述する表５に示すとおりであり、条件式（１）〜（５）は全て満足されている。なお、この投写レンズでは第３レンズ群Ｇ３の接合レンズに２枚の正レンズ（Ｌ６およびＬ８）が含まれているので、条件式（５）に対応する値は正レンズをＬ６とする場合とＬ８とする場合とについて記載している。
【００６２】
＜実施例２＞
本実施例２に係る投写レンズの構成は、図４に示すとおりである。この投写レンズは、実施例１に係る投写レンズと略同様の構成とされているが、第３レンズ群Ｇ３の構成が異なっている。
【００６３】
この投写レンズの第３レンズ群Ｇ３は、拡大側から順に、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズよりなり両面が非球面とされた第５レンズＬ５、縮小側に曲率の大きい面を向けた両凸レンズよりなる第６レンズＬ６と拡大側に曲率の大きい面を向けた両凹レンズよりなる第７レンズＬ７との接合レンズ、縮小側に曲率の大きい面を向けた両凸レンズよりなる第８レンズＬ８、および縮小側に曲率の大きい面を向けた両凸レンズよりなる第９レンズＬ９と縮小側に凸面を向けた負メニスカスレンズよりなる第１０レンズＬ１０の接合レンズ、から構成されている。
【００６４】
また、図４には、ライトバルブ１、ガラスブロック２、開口絞り３が記載されている。この投写レンズは第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２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２と略同様にミラーを配設することができる。この場合、開口絞り３はミラー４の近傍に配置してもよい。また、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。
【００６５】
本発明の投写レンズでは本実施例のように、第３レンズ群Ｇ３を、拡大側から順に、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズよりなり少なくとも１面の非球面を備えた第５レンズＬ５、正レンズよりなる第６レンズＬ６、負レンズよりなる第７レンズＬ７、両凸レンズよりなる第８レンズＬ８、正レンズよりなる第９レンズＬ９、および負レンズよりなる第１０レンズＬ１０が配列され、第６レンズＬ６および第７レンズＬ７、ならびに、第９レンズＬ９および第１０レンズＬ１０、が各々、接合レンズとされた構成とすることができる。２枚構成の接合レンズは３枚構成のものに比べて製造が容易であり、加工コストが安い。またこの投写レンズは実施例１のものに比べて枚数が多くなっているが、それに見合って、良好な光学性能を得ることが可能となっている。
【００６６】
本実施例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および各レンズのｄ線におけるアッベ数νの値は、表２の上段に示すようになっている。表２の下段には各非球面に対応する各定数Ｋ、Ａ３〜Ａ１０の値が示されている。
【００６７】
【表２】
2006215501.tif 000005
【００６８】
実施例２において各条件式（１）〜（５）に対応する値は後述する表５に示すとおりであり、条件式（１）〜（５）は全て満足されている。
【００６９】
＜実施例３＞
本実施例３に係る投写レンズの構成は、図５に示すとおりである。この投写レンズは、実施例１に係る投写レンズと略同様の構成とされているが、実施例１と異なり開口絞りの位置は記載していない。
【００７０】
この投写レンズは第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２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２と略同様にミラーを配設することができる。また、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。
【００７１】
本実施例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および各レンズのｄ線におけるアッベ数νの値は、表３の上段に示すようになっている。表３の下段には各非球面に対応する各定数Ｋ、Ａ３〜Ａ１３の値が示されている。
【００７２】
【表３】
2006215501.tif 000006
【００７３】
実施例３において各条件式（１）〜（５）に対応する値は後述する表５に示すとおりであり、条件式（１）〜（５）は全て満足されている。なお、この投写レンズでは第３レンズ群Ｇ３の接合レンズに２枚の正レンズ（Ｌ６およびＬ８）が含まれているので、条件式（５）に対応する値は正レンズをＬ６とする場合とＬ８とする場合とについて記載している。
【００７４】
＜実施例４＞
本実施例４に係る投写レンズの構成は、図６に示すとおりである。この投写レンズは、実施例１に係る投写レンズと略同様の構成とされているが、第１レンズ群Ｇ１の第３レンズＬ３、第２レンズ群Ｇ２の第４レンズＬ４、および第３レンズ群Ｇ３の構成が異なっている。
この投写レンズの第３レンズＬ３は拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズよりなり、第４レンズＬ４は拡大側に凸面を向けた両凸レンズよりなる。
【００７５】
また、第３レンズ群Ｇ３は、拡大側から順に、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズよりなり両面が非球面とされた第５レンズＬ５、縮小側に曲率の大きい面を向けた両凹レンズよりなる第６レンズＬ６と両面同曲率の両凸レンズよりなる第７レンズＬ７との接合レンズ、および縮小側に曲率の大きい面を向けた両凸レンズよりなる第８レンズＬ８、から構成されている。
【００７６】
また、この投写レンズには、実施例１と異なり開口絞りの位置は記載していない。この投写レンズは第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２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２と略同様にミラーを配設することができる。また、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。
【００７７】
本発明の投写レンズでは本実施例のように、第３レンズ群Ｇ３を、拡大側から順に、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズよりなり少なくとも１面の非球面を備えた第５レンズＬ５、負レンズよりなる第６レンズＬ６、正レンズよりなる第７レンズＬ７、および両凸レンズよりなる第８レンズＬ８が配列され、第６レンズＬ６および第７レンズＬ７が接合レンズとされた構成とすることができる。レンズ枚数の少ない構成とされているのでコスト的に有利なものとなっている。
【００７８】
本実施例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および各レンズのｄ線におけるアッベ数νの値は、表４の上段に示すようになっている。表４の下段には各非球面に対応する各定数Ｋ、Ａ３〜Ａ１５の値が示されている。
【００７９】
【表４】
2006215501.tif 000007
【００８０】
実施例４において各条件式（１）〜（５）に対応する値は後述する表５に示すとおりであり、条件式（１）〜（５）は全て満足されている。
表５に、実施例１〜４において各条件式（１）〜（５）に対応する値を示す。
【００８１】
【表５】
2006215501.tif 000008
【００８２】
また、図７〜１０は、本実施例１〜４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７〜１０に示すように、本実施例１〜４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44.5〜44.6度、Ｆナンバ2.40と、広角で明るい投写レンズとされている。
【００８３】
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。
【００８４】
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）を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施例１に係る投写レンズの構成を表す図
【図２】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
【図３】本発明の投写型表示装置の概略構成を表す図
【図４】本発明の実施例２に係る投写レンズの構成を表す図
【図５】本発明の実施例３に係る投写レンズの構成を表す図
【図６】本発明の実施例４に係る投写レンズの構成を表す図
【図７】実施例１に係る投写レンズの諸収差図
【図８】実施例２に係る投写レンズの諸収差図
【図９】実施例３に係る投写レンズの諸収差図
【図１０】実施例４に係る投写レンズの諸収差図
【符号の説明】
【００８６】
Ｇ１〜Ｇ３    レンズ群
Ｌ１〜Ｌ１０    レンズ
１    ライトバルブ
２    ガラスブロック
３    開口絞り
４、１４    ミラー
１１    キャビネット
１２    照明光学系
１３    背面ミラー
１５    スクリーン
Ｘ    光軸
【図１】
2006215501.tif 000009
【図２】
2006215501.tif 000010
【図３】
2006215501.tif 000011
【図４】
2006215501.tif 000012
【図５】
2006215501.tif 000013
【図６】
2006215501.tif 000014
【図７】
2006215501.tif 000015
【図８】
2006215501.tif 000016
【図９】
2006215501.tif 000017
【図１０】
2006215501.tif 000018