(57)【要約】【課題】拡大側のレンズ径を押さえ、かつ、広角でありながら、コストの低い広角レンズ、この広角レンズに用いられる投写レンズ、この広角レンズに用いられるリレーレンズ、この広角レンズを備えた投写型表示装置、および、この投写型表示装置に用いられるリレーレンズユニットを提供する。【解決手段】中間像ＭＩより拡大側に配置された投写レンズＰと、中間像ＭＩより縮小側に配置され、投写レンズＰに対して着脱自在に構成されたリレーレンズＲａとからなり、条件式（１）および（２）を満足する。    ０＜｜ＦＣ／ＦＣ２｜＜０．２  …（１）    ０．０５＜｜ＦＣ２／ｆ｜＜１  …（２）【選択図】図１
2019152854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中間像より拡大側に配置された投写レンズと、
前記中間像より縮小側に配置され、前記投写レンズに対して着脱自在に構成されたリレーレンズとからなり、
全系の最大像高における全系の像面湾曲をＦＣ、
全系の最大像高における前記リレーレンズの像面湾曲をＦＣ２、
全系の焦点距離をｆとした場合、
０＜｜ＦＣ／ＦＣ２｜＜０．２  …（１）
０．０５＜｜ＦＣ２／ｆ｜＜１  …（２）
で表される条件式（１）および（２）を満足する広角レンズ。
【請求項２】
前記投写レンズと組み合わせる複数の前記リレーレンズを備え、
複数の前記リレーレンズから任意の２つの前記リレーレンズを前記投写レンズと組み合わせた場合に、
全系のバックフォーカスをＢｆ、
全系の最大像高をＩ、
Ｂｆ×Ｉの値が大きい方を１番目の前記リレーレンズ、Ｂｆ×Ｉの値が小さい方を２番目の前記リレーレンズとし、
前記リレーレンズの縮小側から高さＩの光線を光軸に平行に入射させた場合に、前記光線が前記リレーレンズ中において光軸と交わる位置を点ＳＲ、
１番目の前記リレーレンズにおける点ＳＲから最も縮小側面頂点までの距離をＬ２ｒ（１）、
２番目の前記リレーレンズにおける点ＳＲから最も縮小側面頂点までの距離をＬ２ｒ（２）、
１番目の前記リレーレンズにおける点ＳＲより縮小側の全てのレンズの合成焦点距離をｆ２ｒ（１）、
２番目の前記リレーレンズにおける点ＳＲより縮小側の全てのレンズの合成焦点距離をｆ２ｒ（２）、
１番目の前記リレーレンズを前記投写レンズと組み合わせた場合の全系のバックフォーカスをＢｆ（１）、
２番目の前記リレーレンズを前記投写レンズと組み合わせた場合の全系のバックフォーカスをＢｆ（２）、
１番目の前記リレーレンズを前記投写レンズと組み合わせた場合の全系の最大像高をＩ（１）、
２番目の前記リレーレンズを前記投写レンズと組み合わせた場合の全系の最大像高をＩ（２）とした場合、
【数１】
2019152854.tif 000026
で表される条件式（３）を満足する
請求項１記載の広角レンズ。
【請求項３】
０＜｜ＦＣ／ＦＣ２｜＜０．１  …（１−１）
で表される条件式（１−１）を満足する
請求項１記載の広角レンズ。
【請求項４】
０．１＜｜ＦＣ２／ｆ｜＜０．５  …（２−１）
で表される条件式（２−１）を満足する
請求項１記載の広角レンズ。
【請求項５】
【数２】
2019152854.tif 000027
で表される条件式（３−１）を満足する
請求項２記載の広角レンズ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項記載の広角レンズに用いられる投写レンズ。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか１項記載の広角レンズに用いられるリレーレンズ。
【請求項８】
画像データに基づく光学像を出力するライトバルブと、
請求項１から５のいずれか１項記載の広角レンズとを備え、
前記広角レンズは、前記ライトバルブから出力された前記光学像をスクリーン上に投写する投写型表示装置。
【請求項９】
前記ライトバルブと、前記リレーレンズとが一体的に構成されたリレーレンズユニットを備え、
前記リレーレンズユニットは、前記投写レンズに対して着脱自在に構成された
請求項８記載の投写型表示装置。
【請求項１０】
請求項９記載の投写型表示装置に用いられるリレーレンズユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中間像を形成する広角レンズ、この広角レンズに用いられる投写レンズ、この広角レンズに用いられるリレーレンズ、この広角レンズを備えた投写型表示装置、および、この投写型表示装置に用いられるリレーレンズユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示素子やＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ：登録商標）表示素子等のライトバルブを用いた投写型表示装置が広く用いられている。
【０００３】
この種の投写型表示装置に用いられる広角レンズには、ライトバルブの解像度に見合った良好な収差補正が求められている。また、スクリーンまでの距離設定の自由度を高めることを考慮して、広角でありながら、諸収差が良好に補正された高い光学性能が求められている。さらに、ライトバルブと広角レンズの間にプリズム等の光学系を配置するために、適切な長さのバックフォーカスが求められている。
【０００４】
このような要望に応えるべく、縮小側結像面と共役な位置に中間像を形成し、この中間像を拡大側結像面に再結像させるリレー方式の広角レンズが提案されている。（例えば、特許文献１、２）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３３０４１０号公報
【特許文献２】特許第５６２５９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
投写型表示装置において、光源およびライトバルブを含むエンジンは、使用用途に応じてパネルサイズおよび／またはバックフォーカス等の仕様が異なるものが用意され、それぞれのエンジンに対応する広角レンズが要求される。
【０００７】
特許文献１および２に記載の広角レンズは、リレー方式とすることで、拡大側のレンズ径を押さえるとともに、長いバックフォーカスを達成している。しかしながら、中間像を挟んで拡大側のレンズ部および縮小側のレンズ部の各々で収差を補正しているため、レンズ枚数が多くなるという問題があり、また例えば１３０°以上の広角化に対応させた場合には、拡大側のレンズ径が大きくなってしまうという問題がある。さらにその結果、異なる仕様のエンジンに対応させるために複数種類の広角レンズを揃える場合に、コストが高くなり、ユーザーの負担が大きくなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、拡大側のレンズ径を押さえ、かつ、広角でありながら、コストの低い広角レンズ、この広角レンズに用いられる投写レンズ、この広角レンズに用いられるリレーレンズ、この広角レンズを備えた投写型表示装置、および、この投写型表示装置に用いられるリレーレンズユニットを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の広角レンズは、中間像より拡大側に配置された投写レンズと、中間像より縮小側に配置され、投写レンズに対して着脱自在に構成されたリレーレンズとからなり、全系の最大像高における全系の像面湾曲をＦＣ、全系の最大像高におけるリレーレンズの像面湾曲をＦＣ２、全系の焦点距離をｆとした場合、条件式（１）および（２）を満足する。
０＜｜ＦＣ／ＦＣ２｜＜０．２  …（１）
０．０５＜｜ＦＣ２／ｆ｜＜１  …（２）
【００１０】
なお、下記条件式（１）および（２）の少なくとも１つを満足することが好ましい。
０＜｜ＦＣ／ＦＣ２｜＜０．１  …（１−１）
０．１＜｜ＦＣ２／ｆ｜＜０．５  …（２−１）
【００１１】
本発明の広角レンズにおいては、投写レンズと組み合わせる複数のリレーレンズを備え複数のリレーレンズから任意の２つのリレーレンズを投写レンズと組み合わせた場合に、全系のバックフォーカスをＢｆ、全系の最大像高をＩ、Ｂｆ×Ｉの値が大きい方を１番目のリレーレンズ、Ｂｆ×Ｉの値が小さい方を２番目のリレーレンズとし、リレーレンズの縮小側から高さＩの光線を光軸に平行に入射させた場合に、光線がリレーレンズ中において光軸と交わる位置を点ＳＲ、１番目のリレーレンズにおける点ＳＲから最も縮小側面頂点までの距離をＬ２ｒ（１）、２番目のリレーレンズにおける点ＳＲから最も縮小側面頂点までの距離をＬ２ｒ（２）、１番目のリレーレンズにおける点ＳＲより縮小側の全てのレンズの合成焦点距離をｆ２ｒ（１）、２番目のリレーレンズにおける点ＳＲより縮小側の全てのレンズの合成焦点距離をｆ２ｒ（２）、１番目のリレーレンズを投写レンズと組み合わせた場合の全系のバックフォーカスをＢｆ（１）、２番目のリレーレンズを投写レンズと組み合わせた場合の全系のバックフォーカスをＢｆ（２）、１番目のリレーレンズを投写レンズと組み合わせた場合の全系の最大像高をＩ（１）、２番目のリレーレンズを投写レンズと組み合わせた場合の全系の最大像高をＩ（２）とした場合、条件式（３）を満足することが好ましく、条件式（３−１）を満足することがより好ましい。
【数１】
2019152854.tif 000003
【数２】
2019152854.tif 000004
【００１２】
なお、各条件式の記号のうち、像面湾曲については、ｓ像面とｔ像面の平均値とする。また、焦点距離については、拡大側結像面からの距離が無限遠の場合の焦点距離とする。また、条件式（３）におけるＬ２ｒ（１）およびＬ２ｒ（２）について、点ＳＲがレンズ中にある場合には、点ＳＲを中に含むレンズの縮小側面頂点からリレーレンズの最も縮小側面頂点までの距離とする。また、投写レンズと組み合わせる複数のリレーレンズが３つ以上ある場合には、全ての組合せで条件式（３）を満足しているものとする。
【００１３】
本発明の投写レンズは、上記記載の本発明の広角レンズに用いられる投写レンズである。
【００１４】
本発明のリレーレンズは、上記記載の本発明の広角レンズに用いられるリレーレンズである。
【００１５】
本発明の投写型表示装置は、画像データに基づく光学像を出力するライトバルブと、上記記載の本発明の広角レンズとを備え、広角レンズは、ライトバルブから出力された光学像をスクリーン上に投写する。
【００１６】
本発明の投写型表示装置においては、ライトバルブと、リレーレンズとが一体的に構成されたリレーレンズユニットを備え、リレーレンズユニットは、投写レンズに対して着脱自在に構成されていることが好ましい。
【００１７】
本発明のリレーレンズユニットは、上記記載の本発明の投写型表示装置に用いられるリレーレンズユニットである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の広角レンズは、中間像より拡大側に配置された投写レンズと、中間像より縮小側に配置された、少なくとも１つのリレーレンズとからなる広角レンズにおいて、リレーレンズを投写レンズに対して着脱自在に構成するとともに、全系の最大像高における全系の像面湾曲をＦＣ、全系の最大像高におけるリレーレンズの像面湾曲をＦＣ２、全系の焦点距離をｆとした場合、条件式（１）および（２）を満足するようにしたので、拡大側のレンズ径を押さえ、かつ、広角でありながら、コストの低い広角レンズ、この広角レンズに用いられる投写レンズ、この広角レンズに用いられるリレーレンズ、この広角レンズを備えた投写型表示装置、および、この投写型表示装置に用いられるリレーレンズユニットを提供することができる。
０＜｜ＦＣ／ＦＣ２｜＜０．２  …（１）
０．０５＜｜ＦＣ２／ｆ｜＜１  …（２）
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態にかかる広角レンズ（実施例１ａと共通）のレンズ構成を示す断面図
【図２】本発明の実施例１ｂの広角レンズのレンズ構成を示す断面図
【図３】本発明の実施例１ｃの広角レンズのレンズ構成を示す断面図
【図４】本発明の実施例２ａの広角レンズのレンズ構成を示す断面図
【図５】本発明の実施例２ｂの広角レンズのレンズ構成を示す断面図
【図６】本発明の実施例２ｃの広角レンズのレンズ構成を示す断面図
【図７】本発明の実施例１ａの広角レンズの各収差図
【図８】本発明の実施例１ｂの広角レンズの各収差図
【図９】本発明の実施例１ｃの広角レンズの各収差図
【図１０】本発明の実施例２ａの広角レンズの各収差図
【図１１】本発明の実施例２ｂの広角レンズの各収差図
【図１２】本発明の実施例２ｃの広角レンズの各収差図
【図１３】本発明の一実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図
【図１４】本発明の別の実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図
【図１５】本発明のさらに別の実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態にかかる広角レンズのレンズ構成を示す断面図である。図１に示す構成例は、後述の実施例１ａの広角レンズの構成と共通である。図１においては、左側が拡大側、右側が縮小側であり、光束として軸上光束Ｆａおよび最大画角の光束Ｆｂを併せて記入している。
【００２１】
この広角レンズは、例えば投写型表示装置に搭載されて、ライトバルブに表示された画像情報をスクリーンへ投写するものとして使用可能である。図１では、投写型表示装置に搭載される場合を想定して、色合成部または照明光分離部に用いられるフィルタやプリズム等を想定した光学部材ＰＰと、ライトバルブの画像表示面Ｓｉｍも合わせて図示している。投写型表示装置においては、画像表示素子上の画像表示面Ｓｉｍで画像情報を与えられた光束が、光学部材ＰＰを介して、この広角レンズに入射され、この広角レンズにより不図示のスクリーン上に投写されるようになる。
【００２２】
図１に示す通り、本実施形態の広角レンズは、中間像ＭＩより拡大側に配置された投写レンズＰと、中間像ＭＩより縮小側に配置され、投写レンズＰに対して着脱自在に構成されたリレーレンズＲａとから構成される。なお、図１中において中間像ＭＩは模式的に示されたものであり、実際の形状を示したものではない。
【００２３】
このように、中間像ＭＩを形成する広角レンズでは、適切な長さのバックフォーカスを確保できるとともに、拡大側のレンズ径を小さくすることが可能であり、広角化に適した構成とすることができる。
【００２４】
投写型表示装置において、光源およびライトバルブを含むエンジンは、使用用途に応じてパネルサイズおよび／またはバックフォーカス等の仕様が異なるものが用意され、それぞれのエンジンに対応する広角レンズが要求される。一方、画角については、エンジンの仕様に関わらず、例えば１３０°以上の広角であることが要求される。
【００２５】
本実施形態の広角レンズは、縮小側結像面（画像表示面Ｓｉｍ）と共役な位置に中間像ＭＩを形成し、この中間像ＭＩを拡大側結像面（不図示のスクリーン）に再結像させるリレー方式を採用しており、パネルサイズおよび／またはバックフォーカス等の仕様についてはリレーレンズＲａの構成により決定でき、画角の仕様については投写レンズＰの構成により決定できる。
【００２６】
そのため、上記の通り、リレーレンズＲａを投写レンズＰに対して着脱自在に構成することによって、異なるエンジンに対応させるために複数種類の広角レンズを揃える場合に、画角の仕様を担う投写レンズＰについては共通とし、パネルサイズおよび／またはバックフォーカス等の仕様を担うリレーレンズＲａのみを交換することによって、広角レンズ全体を交換する場合よりもコストを低くできる。また、複数種類の広角レンズを設計する際に、投写レンズＰは共通のため、リレーレンズＲａのみを設計すればよくなるので、広角レンズ単体のコストも低くできる。
【００２７】
また、本実施形態の広角レンズは、全系の最大像高における全系の像面湾曲をＦＣ、全系の最大像高におけるリレーレンズＲａの像面湾曲をＦＣ２、全系の焦点距離をｆとした場合、条件式（１）および（２）を満足するように構成されている。
０＜｜ＦＣ／ＦＣ２｜＜０．２  …（１）
０．０５＜｜ＦＣ２／ｆ｜＜１  …（２）
【００２８】
条件式（１）を満足することによって、投写レンズＰおよびリレーレンズＲａの各々で像面湾曲を良好に補正する必要がなくなり、仮に投写レンズＰおよびリレーレンズＲａの個別では像面湾曲の補正が良好でなかったとしても、投写レンズＰおよびリレーレンズＲａを組み合わせた状態で全系の像面湾曲が良好に補正されていればよくなるため、投写レンズＰおよびリレーレンズＲａのレンズ枚数を抑え、広角レンズの小型化および低コスト化に有利となる。なお、条件式（１−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
０＜｜ＦＣ／ＦＣ２｜＜０．１  …（１−１）
【００２９】
条件式（２）の下限以下とならないようにすることによって、投写レンズＰおよびリレーレンズＲａの各々で像面湾曲を良好に補正する必要がなくなり、仮に投写レンズＰおよびリレーレンズＲａの個別では像面湾曲の補正が良好でなかったとしても、投写レンズＰおよびリレーレンズＲａを組み合わせた状態で全系の像面湾曲が良好に補正されていればよくなるため、投写レンズＰおよびリレーレンズＲａのレンズ枚数を抑え、広角レンズの小型化および低コスト化に有利となる。条件式（２）の上限以上とならないようにすることによって、リレーレンズＲａの像面湾曲を抑え、投写レンズＰおよびリレーレンズＲａを組み合わせた状態での全系の像面湾曲を抑えるのに有利となる。なお、条件式（２−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
０．１＜｜ＦＣ２／ｆ｜＜０．５  …（２−１）
【００３０】
本実施形態の広角レンズにおいては、リレーレンズＲａに加えて、例えば図２に示すリレーレンズＲｂおよび図３に示すリレーレンズＲｃのように、投写レンズＰと組み合わせる複数のリレーレンズをセットとして備えることができる。この場合において、複数のリレーレンズから任意の２つのリレーレンズを投写レンズと組み合わせた場合に、全系のバックフォーカスをＢｆ、全系の最大像高をＩ、Ｂｆ×Ｉの値が大きい方を１番目のリレーレンズ、Ｂｆ×Ｉの値が小さい方を２番目のリレーレンズとし、リレーレンズの縮小側から高さＩの光線を光軸に平行に入射させた場合に、光線がリレーレンズ中において光軸Ｚと交わる位置を点ＳＲ、１番目のリレーレンズにおける点ＳＲから最も縮小側面頂点までの距離をＬ２ｒ（１）、２番目のリレーレンズにおける点ＳＲから最も縮小側面頂点までの距離をＬ２ｒ（２）、１番目のリレーレンズにおける点ＳＲより縮小側の全てのレンズの合成焦点距離をｆ２ｒ（１）、２番目のリレーレンズにおける点ＳＲより縮小側の全てのレンズの合成焦点距離をｆ２ｒ（２）、１番目のリレーレンズを投写レンズＰと組み合わせた場合の全系のバックフォーカスをＢｆ（１）、２番目のリレーレンズを投写レンズＰと組み合わせた場合の全系のバックフォーカスをＢｆ（２）、１番目のリレーレンズを投写レンズＰと組み合わせた場合の全系の最大像高をＩ（１）、２番目のリレーレンズを投写レンズＰと組み合わせた場合の全系の最大像高をＩ（２）とした場合、条件式（３）を満足することが好ましい。
【００３１】
条件式（３）を満足することによって、投写レンズＰと組合せ可能な全てのリレーレンズについて、投写レンズＰと組み合わせた状態で全系の諸収差を良好に補正するのに有利となり、かつ全系の小型化にも有利となる。なお、条件式（３−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
【数３】
2019152854.tif 000005
【数４】
2019152854.tif 000006
【００３２】
次に、本発明の広角レンズの数値実施例について説明する。まず、実施例１ａの広角レンズについて説明する。実施例１ａの広角レンズのレンズ構成を示す断面図を図１に示す。図１および後述の実施例１ｂ〜２ｃに対応した図２〜６においては、左側が拡大側、右側が縮小側であり、光束として軸上光束Ｆａおよび最大画角の光束Ｆｂを併せて記入している。
【００３３】
実施例１ａの広角レンズは、中間像ＭＩより拡大側に配置された投写レンズＰと、中間像ＭＩより縮小側に配置され、投写レンズＰに対して着脱自在に構成されたリレーレンズＲａとから構成される。投写レンズＰは、レンズＬ１ａ〜レンズＬ１ｊの１０枚のレンズから構成されている。リレーレンズＲａは、レンズＬ２ａ〜レンズＬ２ｇの７枚のレンズから構成されている。
【００３４】
実施例１ａの広角レンズの基本レンズデータを表１に、諸元に関するデータを表２に、非球面係数に関するデータを表３に示す。以下では、表中の記号の意味について、実施例１ａのものを例にとり説明するが、実施例１ｂ〜２ｃについても基本的に同様である。
【００３５】
表１のレンズデータにおいて、面番号の欄には最も拡大側の構成要素の面を１番目として縮小側に向かうに従い順次増加する面番号を示し、曲率半径の欄には各面の曲率半径を示し、面間隔の欄には各面とその次の面との光軸Ｚ上の間隔を示す。また、ｎの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ（ナノメートル））における屈折率を示し、νの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ（ナノメートル））におけるアッベ数を示す。また、曲率半径の符号は、面形状が拡大側に凸の場合を正、縮小側に凸の場合を負としている。基本レンズデータには、開口絞りＳｔ、光学部材ＰＰも含めて示している。開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には面番号とともに（絞り）という語句を記載している。
【００３６】
表２の諸元に関するデータに、焦点距離｜ｆ｜、バックフォーカスＢｆ、ＦナンバーＦＮｏ．、全画角２ω（°）の値を示す。
【００３７】
表１のレンズデータでは、非球面の面番号に＊印を付しており、非球面の曲率半径として近軸の曲率半径の数値を示している。表３の非球面係数に関するデータには、非球面の面番号と、これら非球面に関する非球面係数を示す。表４の非球面係数の数値の「Ｅ±ｎ」（ｎ：整数）は「×１０±ｎ」を意味する。非球面係数は、下記式で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍの値である。
Ｚｄ＝Ｃ・ｈ２／｛１＋（１−ＫＡ・Ｃ２・ｈ２）１/２｝＋ΣＡｍ・ｈｍ
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数
であり、非球面深さＺｄにおけるΣはｍに関する総和を意味する。
【００３８】
基本レンズデータおよび諸元に関するデータにおいて、角度の単位としては°を用い、長さの単位としてはｍｍ（ミリメートル）を用いているが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。
【００３９】
【表１】
2019152854.tif 000007
【００４０】
【表２】
2019152854.tif 000008
【００４１】
【表３】
2019152854.tif 000009
【００４２】
実施例１ａの広角レンズの各収差図を図７に示す。なお、図７の左側から順に、拡大側結像面から投写レンズＰまでの距離を１．５ｍとした場合の球面収差、非点収差、歪曲収差、および倍率色収差を示す。球面収差、非点収差、および歪曲収差を表す各収差図には、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ（ナノメートル））を基準波長とした収差を示す。球面収差図にはｄ線（波長５８７．６ｎｍ（ナノメートル））、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ（ナノメートル））、およびＦ線（波長４８６．１ｎｍ（ナノメートル））についての収差をそれぞれ実線、長破線、および短破線で示す。非点収差図にはサジタル方向およびタンジェンシャル方向の収差をそれぞれ実線および短破線で示す。倍率色収差図にはＣ線（波長６５６．３ｎｍ（ナノメートル））およびＦ線（波長４８６．１ｎｍ（ナノメートル））についての収差をそれぞれ長破線および短破線で示す。なお、球面収差図のＦＮｏ．はＦナンバー、その他の収差図のωは半画角を意味する。
【００４３】
次に、実施例１ｂの広角レンズについて説明する。実施例１ｂの広角レンズのレンズ構成を示す断面図を図２に示す。実施例１ｂの広角レンズは、中間像ＭＩより拡大側に配置され、実施例１ａと共通の投写レンズＰと、中間像ＭＩより縮小側に配置され、投写レンズＰに対して着脱自在に構成されたリレーレンズＲｂとから構成される。リレーレンズＲｂは、レンズＬ２ａ〜レンズＬ２ｈの８枚のレンズから構成されている。また、実施例１ｂの広角レンズの基本レンズデータを表４に、諸元に関するデータを表５に、非球面係数に関するデータを表６に、拡大側結像面から投写レンズＰまでの距離を１．５ｍとした場合の各収差図を図８に示す。
【００４４】
【表４】
2019152854.tif 000010
【００４５】
【表５】
2019152854.tif 000011
【００４６】
【表６】
2019152854.tif 000012
【００４７】
次に、実施例１ｃの広角レンズについて説明する。実施例１ｃの広角レンズのレンズ構成を示す断面図を図３に示す。実施例１ｃの広角レンズは、中間像ＭＩより拡大側に配置され、実施例１ａと共通の投写レンズＰと、中間像ＭＩより縮小側に配置され、投写レンズＰに対して着脱自在に構成されたリレーレンズＲｃとから構成される。リレーレンズＲｃは、レンズＬ２ａ〜レンズＬ２ｇの７枚のレンズから構成されている。また、実施例１ｃの広角レンズの基本レンズデータを表７に、諸元に関するデータを表８に、非球面係数に関するデータを表９に、拡大側結像面から投写レンズＰまでの距離を１．５ｍとした場合の各収差図を図９に示す。
【００４８】
【表７】
2019152854.tif 000013
【００４９】
【表８】
2019152854.tif 000014
【００５０】
【表９】
2019152854.tif 000015
【００５１】
次に、実施例２ａの広角レンズについて説明する。実施例２ａの広角レンズのレンズ構成を示す断面図を図４に示す。実施例２ａの広角レンズは、中間像ＭＩより拡大側に配置された投写レンズＰと、中間像ＭＩより縮小側に配置され、投写レンズＰに対して着脱自在に構成されたリレーレンズＲａとから構成される。投写レンズＰは、レンズＬ１ａ〜レンズＬ１ｊの１０枚のレンズから構成されている。リレーレンズＲａは、レンズＬ２ａ〜レンズＬ２ｇの７枚のレンズから構成されている。また、実施例２ａの広角レンズの基本レンズデータを表１０に、諸元に関するデータを表１１に、非球面係数に関するデータを表１２に、拡大側結像面から投写レンズＰまでの距離を１．５ｍとした場合の各収差図を図１０に示す。
【００５２】
【表１０】
2019152854.tif 000016
【００５３】
【表１１】
2019152854.tif 000017
【００５４】
【表１２】
2019152854.tif 000018
【００５５】
次に、実施例２ｂの広角レンズについて説明する。実施例２ｂの広角レンズのレンズ構成を示す断面図を図５に示す。実施例２ｂの広角レンズは、中間像ＭＩより拡大側に配置され、実施例２ａと共通の投写レンズＰと、中間像ＭＩより縮小側に配置され、投写レンズＰに対して着脱自在に構成されたリレーレンズＲｂとから構成される。リレーレンズＲｂは、レンズＬ２ａ〜レンズＬ２ｈの８枚のレンズから構成されている。また、実施例２ｂの広角レンズの基本レンズデータを表１３に、諸元に関するデータを表１４に、非球面係数に関するデータを表１５に、拡大側結像面から投写レンズＰまでの距離を１．５ｍとした場合の各収差図を図１１に示す。
【００５６】
【表１３】
2019152854.tif 000019
【００５７】
【表１４】
2019152854.tif 000020
【００５８】
【表１５】
2019152854.tif 000021
【００５９】
次に、実施例２ｃの広角レンズについて説明する。実施例２ｃの広角レンズのレンズ構成を示す断面図を図６に示す。実施例２ｃの広角レンズは、中間像ＭＩより拡大側に配置され、実施例２ａと共通の投写レンズＰと、中間像ＭＩより縮小側に配置され、投写レンズＰに対して着脱自在に構成されたリレーレンズＲｃとから構成される。リレーレンズＲｃは、レンズＬ２ａ〜レンズＬ２ｇの７枚のレンズから構成されている。また、実施例２ｃの広角レンズの基本レンズデータを表１６に、諸元に関するデータを表１７に、非球面係数に関するデータを表１８に、拡大側結像面から投写レンズＰまでの距離を１．５ｍとした場合の各収差図を図１２に示す。
【００６０】
【表１６】
2019152854.tif 000022
【００６１】
【表１７】
2019152854.tif 000023
【００６２】
【表１８】
2019152854.tif 000024
【００６３】
実施例１ａ〜２ｃの広角レンズの条件式（１）、（２）、および条件式（３）に関係する（Ｌ２ｒ×ｆ２ｒ）／（Ｂｆ×Ｉ）に対応する値を表１９に示す。なお、全実施例ともｄ線を基準波長としており、下記の表１９に示す値はこの基準波長におけるものである。
【００６４】
実施例１の条件式（３）の値について、実施例１ａのリレーレンズＲａを１番目のリレーレンズ、実施例１ｂのリレーレンズＲｂを２番目のリレーレンズとしたとき、条件式（３）の値は０．９９となる。実施例１ｂのリレーレンズＲｂを１番目のリレーレンズ、実施例１ｃのリレーレンズＲｃを２番目のリレーレンズとしたとき、条件式（３）の値は０．９９となる。実施例１ａのリレーレンズＲａを１番目のリレーレンズ、実施例１ｃのリレーレンズＲｃを２番目のリレーレンズとしたとき、条件式（３）の値は０．９８となる。すなわち、実施例１の全ての組合せで条件式（３）を満足している。
【００６５】
実施例２の条件式（３）の値について、実施例２ａのリレーレンズＲａを１番目のリレーレンズ、実施例２ｂのリレーレンズＲｂを２番目のリレーレンズとしたとき、条件式（３）の値は０．９９となる。実施例２ｂのリレーレンズＲｂを１番目のリレーレンズ、実施例２ｃのリレーレンズＲｃを２番目のリレーレンズとしたとき、条件式（３）の値は０．８９となる。実施例２ａのリレーレンズＲａを１番目のリレーレンズ、実施例２ｃのリレーレンズＲｃを２番目のリレーレンズとしたとき、条件式（３）の値は０．８８となる。すなわち、実施例２の全ての組合せで条件式（３）を満足している。
【００６６】
【表１９】
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【００６７】
以上のデータから、実施例１ａ〜２ｃの広角レンズは全て、条件式（１）〜（３）を満たしており、拡大側のレンズ径を押さえ、かつ、全画角が１３０°以上と広角でありながら、コストの低い広角レンズであることが分かる。
【００６８】
次に、本発明の実施形態に係る投写型表示装置について説明する。図１３は、本発明の一実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図である。図１３に示す投写型表示装置１００は、本発明の実施形態に係る広角レンズ１１０と、光源１１５と、各色光に対応したライトバルブとしての透過型表示素子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、光路を偏向するための全反射ミラー１８ａ〜１８ｃとを有する。
【００６９】
広角レンズ１１０は、投写レンズ１１０Ｐとリレーレンズ１１０Ｒから構成されている。また、光源１１５、透過型表示素子（ライトバルブ）１１ａ〜１１ｃ、および、リレーレンズ１１０Ｒは、リレーレンズユニットとして一体的に構成されている。このリレーレンズユニットは、投写レンズ１１０Ｐに対して着脱自在に構成されている。
【００７０】
なお、図１３では、広角レンズ１１０は概略的に図示している。また、光源１１５とダイクロイックミラー１２の間にはインテグレーターが配されているが、図１３ではその図示を省略している。
【００７１】
光源１１５からの白色光は、ダイクロイックミラー１２、１３で３つの色光光束（Ｒｅｄ光、Ｇｒｅｅｎ光、Ｂｌｕｅ光）に分解された後、それぞれコンデンサレンズ１６ａ〜１６ｃを経て各色光光束にそれぞれ対応する透過型表示素子１１ａ〜１１ｃに入射して光変調され、クロスダイクロイックプリズム１４により色合成された後、広角レンズ１１０に入射する。広角レンズ１１０は、透過型表示素子１１ａ〜１１ｃにより光変調された光による光学像をスクリーン１０５上に投写する。
【００７２】
図１４は、本発明の別の実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図である。図１４に示す投写型表示装置２００は、本発明の実施形態に係る広角レンズ２１０と、光源２１５と、各色光に対応したライトバルブとしてのＤＭＤ素子２１ａ〜２１ｃと、色分解および色合成のためのＴＩＲ（Ｔｏｔａｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）プリズム２４ａ〜２４ｃと、照明光と投写光を分離する偏光分離プリズム２５とを有する。
【００７３】
広角レンズ２１０は、投写レンズ２１０Ｐとリレーレンズ２１０Ｒから構成されている。また、光源２１５、ＤＭＤ素子（ライトバルブ）２１ａ〜２１ｃ、および、リレーレンズ２１０Ｒは、リレーレンズユニットとして一体的に構成されている。このリレーレンズユニットは、投写レンズ２１０Ｐに対して着脱自在に構成されている。
【００７４】
なお、図１４では広角レンズ２１０を概略的に図示している。また、光源２１５と偏光分離プリズム２５の間にはインテグレーターが配されているが、図１４ではその図示を省略している。
【００７５】
光源２１５からの白色光は、偏光分離プリズム２５内部の反射面で反射された後、ＴＩＲプリズム２４ａ〜２４ｃにより３つの色光光束（Ｒｅｄ光、Ｇｒｅｅｎ光、Ｂｌｕｅ光）に分解される。分解後の各色光光束はそれぞれ対応するＤＭＤ素子２１ａ〜２１ｃに入射して光変調され、再びＴＩＲプリズム２４ａ〜２４ｃを逆向きに進行して色合成された後、偏光分離プリズム２５を透過して、広角レンズ２１０に入射する。広角レンズ２１０は、ＤＭＤ素子２１ａ〜２１ｃにより光変調された光による光学像をスクリーン２０５上に投写する。
【００７６】
図１５は、本発明のさらに別の実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図である。図１５に示す投写型表示装置３００は、本発明の実施形態に係る広角レンズ３１０と、光源３１５と、各色光に対応したライトバルブとしての反射型表示素子３１ａ〜３１ｃと、色分離のためのダイクロイックミラー３２、３３と、色合成のためのクロスダイクロイックプリズム３４と、光路偏向のための全反射ミラー３８と、偏光分離プリズム３５ａ〜３５ｃとを有する。
【００７７】
広角レンズ３１０は、投写レンズ３１０Ｐとリレーレンズ３１０Ｒから構成されている。また、光源３１５、反射型表示素子（ライトバルブ）３１ａ〜３１ｃ、および、リレーレンズ３１０Ｒは、リレーレンズユニットとして一体的に構成されている。このリレーレンズユニットは、投写レンズ３１０Ｐに対して着脱自在に構成されている。
【００７８】
なお、図１５では、広角レンズ３１０は概略的に図示している。また、光源３１５とダイクロイックミラー３２の間にはインテグレーターが配されているが、図１５ではその図示を省略している。
【００７９】
光源３１５からの白色光はダイクロイックミラー３２、３３により３つの色光光束（Ｇ光、Ｂ光、Ｒ光）に分解される。分解後の各色光光束はそれぞれ偏光分離プリズム３５ａ〜３５ｃを経て、各色光光束それぞれに対応する反射型表示素子３１ａ〜３１ｃに入射して光変調され、クロスダイクロイックプリズム３４により色合成された後、広角レンズ３１０に入射する。広角レンズ３１０は、反射型表示素子３１ａ〜３１ｃにより光変調された光による光学像をスクリーン３０５上に投写する。
【００８０】
以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明の広角レンズは、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、面間隔、屈折率、およびアッベ数を適宜変更することが可能である。
【００８１】
また、本発明の投写型表示装置も、上記構成のものに限られるものではなく、例えば、用いられるライトバルブおよび光束分離または光束合成に用いられる光学部材は、上記構成に限定されず、種々の態様の変更が可能である。ライトバルブは、光源からの光を画像表示素子により空間変調して、画像データに基づく光学像として出力する態様に限定されず、自発光型の画像表示素子から出力された光自体を、画像データに基づく光学像として出力する態様であってもよい。自発光型の画像表示素子としては、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）またはＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子が２次元配列された画像表示素子が挙げられる。
【符号の説明】
【００８２】
１１ａ〜１１ｃ    透過型表示素子
１２、１３、３２、３３    ダイクロイックミラー
１４、３４    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、３８    全反射ミラー
２１ａ〜２１ｃ    ＤＭＤ素子
２４ａ〜２４ｃ    ＴＩＲプリズム
２５、３５ａ〜３５ｃ    偏光分離プリズム
３１ａ〜３１ｃ    反射型表示素子
１００、２００、３００    投写型表示装置
１０５、２０５、３０５    スクリーン
１１０、２１０、３１０    広角レンズ
１１５、２１５、３１５    光源
Ｆａ    軸上光束
Ｆｂ    最大画角の光束
ＭＩ    中間像
Ｌ１ａ〜Ｌ２ｇ    レンズ
Ｐ    投写レンズ
ＰＰ    光学部材
Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ    リレーレンズ
Ｓｉｍ    画像表示面
Ｚ    光軸
【図１】
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【図２】
2019152854.tif 000029
【図３】
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【図４】
2019152854.tif 000031
【図５】
2019152854.tif 000032
【図６】
2019152854.tif 000033
【図７】
2019152854.tif 000034
【図８】
2019152854.tif 000035
【図９】
2019152854.tif 000036
【図１０】
2019152854.tif 000037
【図１１】
2019152854.tif 000038
【図１２】
2019152854.tif 000039
【図１３】
2019152854.tif 000040
【図１４】
2019152854.tif 000041
【図１５】
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