JPH09304694A - 投射レンズ系及びそれを備えた投射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】良好なるテレセントリック性を有しつつもバッ
クフォーカスの値が小さく、広画角でディストーション
が小さく、コンパクト性に優れた投射レンズ系を得る。 【解決手段】表示素子（ＬＣ）上の画像を所定面上に投
射する投射レンズ系は、スクリーン側から順に、負の屈
折力を持つ第１レンズ群（Ｇ１）と、正の屈折力を持つ
第２レンズ群（Ｇ２）とから構成され、第１及び第２の
レンズ群（Ｇ１，Ｇ２）は、それぞれ少なくとも一枚の
非球面レンズ（Ｌ１，Ｌ３）を含み、全系の焦点距離を
ｆ、第１レンズ群（Ｇ１）の焦点距離をｆ１、第２レン
ズ群（Ｇ２）の焦点距離をｆ２とするとき、１＜｜ｆ１
｜／ｆ＜４， ０．５＜｜ｆ1｜／｜ｆ２｜＜３の条
件式を満足する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示パネル等
の表示素子上の画像をスクリーン上に拡大投射する投射
装置に使用する投射レンズ系に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】大画面に画像を投射する投射装置として
は、高輝度のＣＲＴ上の画像を投射レンズ系によりスク
リーン上に投射する装置が知られているが、近年ＣＲＴ
に代わって液晶パネル上の画像を投射レンズ系を用いて
拡大投射する装置が開発されてきている。

【０００３】この液晶パネルを使用した投射装置を図１
２に示す。図１２において、光源１００から射出した光
源光は赤色（Ｒ光）反射のダイクロイックミラー１０１
にてＲ光とＲ光以外の光とに色分離された後、ミラー１
１０にて反射されて透過型Ｒ光用液晶パネル１２０に入
射する。該ミラー１０１を透過した光は青光反射のダイ
クロイックミラー１０２にて青色（Ｂ）光と緑色（Ｇ）
光とに色分離され、反射した青光はＢ光用液晶パネル１
２１に入射される。緑色（Ｇ）光は、該ミラー１０２を
透過してＧ光用液晶パネル１２２に入射する。各色光用
液晶パネルに入射した光は、それぞれのパネルにおいて
各色の色信号によって変調され、変調された投射光のみ
透過する。Ｒ光用射出光とＢ光射出光はダイクロイック
ミラーＢ光反射ダイクロミラー１０３にて２色合成さ
れ、さらにＧ光反射ダイクロイックミラー１０４にてＧ
光と三色合成されて投射光となり、投射レンズ系１３０
にてスクリーン上に投射される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のような液晶パネ
ルを使用した投射装置においては、ＣＲＴを用いた投射
装置とは異なり、投射像の図形歪みを電気的に補正する
ことができないという問題点がある。また、液晶パネル
には角度特性依存性が存在するために、液晶パネルに対
して略垂直な角度で射出した光束しか利用することがで
きないという問題点もある。

【０００５】以上のことから、液晶パネルを使用した投
射装置に使用する投射レンズ系においては、その歪曲収
差が小さいこと、液晶パネル側への良好なるテレセント
リック性が要求される。さて、従来から上記液晶パネル
上の画像を投射する投射レンズ系としては、負の屈折力
を持つ前群と正の屈折力を持つ後群とを有するレトロフ
ォーカスタイプのレンズ系が知られている。しかし、レ
トロフォーカスタイプのレンズ系は歪曲収差、非点収差
並びに倍率色収差などの軸外収差を発生しやすい傾向が
あり、Ｆナンバーを小さくするとこれら軸外収差を良好
に補正することが困難である問題点が存在する。

【０００６】さらに、レトロフォーカスタイプのレンズ
系に、軸外の主光線が光軸と平行になるようにテレセン
トリック性を与えるとバックフォーカスの値が非常に長
くなるため、この投射装置自体が大型になってしまう問
題点が生じる。ここで、コンパクトな投射装置を得るた
めには、投射レンズ系のバックフォーカスを大幅に長く
しないで、ある適当な範囲にバックフォーカスを設定す
ることが必要である。

【０００７】また、前述したように、液晶パネルはマト
リクス電極を用いて駆動されるために、電気的に投射像
のディストーション補正をすることは困難であり、どう
しても投射レンズ系のディストーションは最小にしなけ
ればならなかった。このような問題点の存在は、投射レ
ンズ系の広画角化を不可能にならしめていた。

【０００８】そこで、本発明は、レトロフォーカスタイ
プを基本的な構成とし、良好なるテレセントリック性を
有しつつもバックフォーカスの値が小さく、広画角でデ
ィストーションが小さく、更なる上にコンパクト性に優
れた投射レンズ系を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明による投射レンズ系は、例えば図１に示す
如く、表示素子（ＬＣ）上の画像を所定のスクリーン上
に投射する投射レンズ系であって、スクリーン側から順
に、負の屈折力を持つ第１レンズ群（Ｇ１）と、正の屈
折力を持つ第２レンズ群（Ｇ２）とから構成され、前記
第１及び第２のレンズ群は、それぞれ少なくとも一枚の
非球面レンズ（Ｌ１，Ｌ３）を含み、全系の焦点距離を
ｆ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レン
ズ群の焦点距離をｆ２とするとき、

【００１０】

【数１】 １＜｜ｆ１｜／ｆ＜４ （１）

【００１１】

【数２】 ０．５＜｜ｆ１｜／｜ｆ２｜＜３ （２） の条件式を満足するように構成されるものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を示
す。図１は、本発明の第１実施例の投射レンズ系のレン
ズ断面を示す図である。図１において、投射レンズ系
は、不図示のスクリーン側から順に、負屈折力の第１レ
ンズ群Ｇ１と、開口絞りＡと、正屈折力の第２レンズ群
Ｇ２とを有しており、液晶パネルの画像形成面ＬＣに表
示される画像をスクリーン上に所定の倍率で投影するも
のである。

【００１３】ここで、本発明の実施の形態の投射レンズ
系においては、全系の焦点距離をｆ、前記第１レンズ群
の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２
とするとき、以下の条件式（１）および（２）を満足す
る構成である。

【００１４】

【数３】 １＜｜ｆ１｜／ｆ＜４ （１）

【００１５】

【数４】 ０．５＜｜ｆ１｜／｜ｆ２｜＜３ （２） 投射レンズ系が上記条件式（１）の上限の値を越える
と、第１レンズ群の屈折力が弱くなりすぎるために第１
レンズ群が大型化するため好ましくない。一方、投射レ
ンズ系が条件式（１）の下限の値より小さくなると、第
１レンズ群の屈折力が強くなりすぎるため、投射レンズ
系のタル型湾曲収差が大きくなり、その補正が困難にな
る。さらに、条件式（１）の下限を下回るときには、バ
ックフォーカスが必要以上に長くなり、投射レンズ系自
体が大型化するため好ましくない。

【００１６】条件式（２）の上限値を超えると、像面湾
曲を補正するために第１レンズ群と第２レンズ群との間
の空気間隔を大きく開ける必要が生じる。このときに
は、第１レンズ群を大きくする必要があり、レンズ全体
が大型化する問題点がある。一方、投射レンズ系が条件
式（２）の下限値より小さくなると、タル型湾曲収差及
び球面収差がマイナス方向に大きくなり、補正困難とな
るため好ましくない。

【００１７】また、本発明においては、前記第１レンズ
群と前記第２レンズ群との間隔をＤ、前記第１レンズ群
の焦点距離をｆ１とするとき、

【００１８】

【数５】 ０．７＜Ｄ／｜ｆ１｜＜１．６ （３） の条件式を満足する構成をとることが好ましい。この条
件式（３）の上限を越えるときには、倍率色収差の補正
を行うことは容易となるが、このとき第１レンズ群Ｇ１
の大きさが非常に大きくなるため好ましくない。

【００１９】一方、条件式（３）の下限を下回るときに
は、第１レンズ群の大きさは小さくなるが、湾曲収差の
補正並びに倍率色収差の補正が困難になるため好ましく
ない。ここで、湾曲収差を補正するためには、第１レン
ズ群中に存在する非球面の形状が変局点を持つように形
成せざるを得なくなり、製造上の困難が伴うため好まし
くない。

【００２０】そして、本発明においては、軸上色収差と
倍率色収差との補正のバランスを良くするために、第２
レンズ群Ｇ２は貼り合わせレンズを含むように構成する
ことが好ましい。また、本発明においては、図１に示す
ように、第１レンズ群Ｇ１は、スクリーン側から順に、
非球面正レンズＬ１と負レンズＬ２とから構成されるこ
とが好ましい。ここで、上記の非球面レンズＬ１は樹脂
から構成されることが好ましい。

【００２１】このような第１レンズ群Ｇ１の構成におい
て、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１とし、第１レン
ズ群Ｇ１中の負レンズＬ２の焦点距離をｆ１２とすると
き、

【００２２】

【数６】 ０．７＜｜ｆ１２｜／｜ｆ１｜＜１．２ （４） の条件式を満足する構成をとることが好ましい。この条
件式（４）は、第１レンズ群Ｇ１において使用される樹
脂製の非球面レンズが温度変化によって形状が変化して
も諸収差及び近軸量が変化しにくくするための条件式で
ある。ここで、非球面レンズＬ１が条件式（４）の範囲
から外れると、樹脂製の非球面レンズＬ１の屈折力が大
きくなりすぎるため、諸収差及び近軸量の変化、特にガ
ウス像面の移動が大きくなる。そのため、温度が変化す
ると焦点位置が移動してピントがずれてしまう。

【００２３】また、第２レンズ群Ｇ２は、図１に示すよ
うに、スクリーン側から順に、非球面正レンズＬ３と、
正レンズＬ４と、負メニスカスレンズＬ５と正レンズＬ
６からなる貼り合わせレンズとから構成されることが好
ましい。上記における貼り合わせレンズＬ５，Ｌ６の配
置は、ＲＡＮＤ光束（軸上最周縁光束）の幅が大きいほ
ど軸上色収差に対する影響が大きく、主光線が光軸から
離れるほど倍率色収差に対する影響が大きいため、絞り
Ａからできるだけ離れていて、かつＲＡＮＤ光線の幅が
大きい画像表示面ＬＣに近い位置に貼り合わせレンズＬ
５，Ｌ６を配置することによって、軸上色収差補正と倍
率色収差補正を両立させることを意味する。

【００２４】上記構成において、非球面正レンズＬ３
は、樹脂から構成されることが好ましい。このような第
２レンズ群Ｇ２の構成において、第２レンズ群Ｇ２の焦
点距離をｆ２とし、正レンズＬ４の焦点距離をｆ２２と
するとき、

【００２５】

【数７】 ０．８＜｜ｆ２２｜／｜ｆ２｜＜２ （５） の条件式を満足する構成をとることが好ましい。上記条
件式（５）は、第２レンズ群において使用される樹脂製
の非球面レンズが温度変化によって形状が変化した際
に、諸収差及び近軸量の変化を抑えるための条件式であ
る。ここで、非球面正レンズＬ３が条件式（５）の範囲
からはずれると、樹脂製の非球面レンズの屈折力が大き
くなりすぎるため、諸収差及び近軸量の変化、特にガウ
ス像面の移動が大きくなる。そのため、温度が変化する
と焦点位置が移動してピントがずれてしまう。

【００２６】ここで、上記貼り合わせレンズＬ５，Ｌ６
は、正レンズＬ４の焦点距離をｆ２２とし、第２レンズ
群Ｇ２中の貼り合わせレンズＬ５，Ｌ６の焦点距離をｆ
２３とするとき、

【００２７】

【数８】 ２＜｜ｆ２３｜／ｆ２２ （６） の条件式を満足する構成をとることが好ましい。この条
件式（６）の下限を下回る場合には、貼り合わせレンズ
Ｌ５，Ｌ６の屈折力が大きくなり、相対的に正レンズＬ
４の屈折力が小さくなるために、最良像面の曲がりを補
正することができなくなり好ましくない。

【００２８】さて、上記条件式（１）、（２）を満足さ
せる構成の投射レンズ系において、そのレンズ群を構成
する第２レンズ群として、貼り合わせ面の曲率半径が異
符号である少なくとも２つの貼り合わせレンズを含む構
成が好ましい。このように、接合面が互いに反対側に向
くように２つの貼り合わせレンズを構成すると、互いに
軸上色収差の補正を分担することができ、これら２つの
貼り合わせレンズを構成するレンズの曲率半径があまり
小さくならなくなり、高次の色収差を減少させることが
できる利点がある。さらに、接合面が逆方向を向いてい
るために、これらの接合面から発生する高次の色収差の
方向が互いに逆方向になる。このため、２つの貼り合わ
せレンズの接合面での高次の色収差をキャンセルするこ
とができ、その結果、色コマ収差を非常に少なくするこ
とができる。

【００２９】以下に、本発明の実施の形態の投射レンズ
系を用いた投射装置について、図２を参照して説明す
る。図２において、光源１０から射出した白色光源光
は、Ｒ光反射ダイクロイックミラー１１とＢ光反射ダイ
クロイックミラー１２を十字型に配置してなるクロスダ
イクロイックミラーに達し、このクロスダイクロイック
ミラー１１，１２にてＲ、Ｇ、Ｂ光に色分解される。こ
こで、Ｒ光は、クロスダイクロイックミラー１１，１２
のＲ光反射ダイクロイックミラー１１にて反射された
後、ミラー１３、１４にて反射されてＲ光用透過型液晶
パネル１７に入射する。Ｂ光は、クロスダイクロイック
ミラー１１，１２のＢ光反射ダイクロイックミラー１２
にて反射された後、ミラー１５、１６にて反射されてＢ
光用透過型液晶パネル１９に入射する。クロスダイクロ
イックミラー１１，１２を透過した（Ｒ光反射ダイクロ
イックミラー１１およびＢ光反射ダイクロイックミラー
１２）を透過したＧ光は、そのままＧ光用透過型液晶パ
ネル１８に入射する。

【００３０】ここで、各色光用液晶パネル１７〜１９
は、それぞれ画像情報を表示するものである。これらの
各色光用液晶パネル１７〜１９を透過する光は、画像情
報に応じて変調される。さて、各色光用液晶パネル１７
〜１９の透過側には、Ｒ光反射ダイクロイック膜２０ａ
とＢ光反射ダイクロイック膜２０ｂが十字型に配置され
るように直角プリズムを配置した構造を持つクロスダイ
クロイックプリズム２０が配置されている。ここで、Ｒ
光用透過型液晶パネル１７にて変調された射出光である
Ｒ信号光は、Ｒ光反射ダイクロイック膜２０ａにて反射
されて投射レンズ系２１へ向かう。Ｂ光用透過型液晶パ
ネル１９にて変調された射出光であるＢ信号光は、Ｂ光
反射ダイクロイック膜２０ｂにて反射されて投射レンズ
系２１へ向かう。そして、Ｇ光用透過型液晶パネル１８
にて変調された射出光であるＧ信号光は、クロスダイク
ロイックプリズム２０を透過（Ｒ光反射ダイクロイック
膜２０ａおよびＢ光用透過型液晶パネル１９を透過）し
て投射レンズ系２１へ向かう。そして、クロスダイクロ
イックプリズム２０からの各信号光は、投射レンズ系２
１によって不図示のスクリーンへ投射され、このスクリ
ーン上には、各光用透過型液晶パネル１７〜１９のそれ
ぞれに表示される画像の合成像が形成される。

【００３１】

【実施例】次に、本発明による投射レンズ系の実施例に
ついて説明する。ここで、図１は、本発明による投射レ
ンズ系の第１実施例のレンズ断面を示す図であり、図３
は、本発明による投射レンズ系の第２実施例のレンズ断
面を示す図であり、図４は、本発明による投射レンズ系
の第３実施例のレンズ断面を示す図であり、図５は投射
レンズ系の第４実施例のレンズ断面を示す図であり、図
６は投射レンズ系の第５実施例のレンズ断面を示す図で
ある。

【００３２】第１から第３実施例による投射レンズ系
は、不図示のスクリーン側から順に、負屈折力の第１レ
ンズ群Ｇ１と、開口絞りＡと、正屈折力の第２レンズ群
Ｇ２とを有しており、液晶パネルの画像形成面ＬＣに表
示される画像をスクリーン上に所定の倍率で投影するも
のである。ここで、第１レンズ群Ｇ１は、スクリーン側
から順に、非球面正レンズＬ１と、負レンズＬ２とを有
しており、第２レンズ群Ｇ２は、スクリーン側から順
に、スクリーン側（開口絞りＡ側）に凹面を向けたメニ
スカス形状の非球面正レンズＬ３と、画像形成面ＬＣ側
に強い曲率の面を有する正レンズＬ４と、スクリーン側
に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５とスクリーン側
に強い曲率の面を持つ正レンズＬ６とからなる貼り合わ
せレンズＬ５，Ｌ６とを有している。

【００３３】第４実施例による投射レンズ系は不図示の
スクリーン側から順に負屈折力の第１レンズ群と、開口
絞りＡと、正屈折力の第２レンズ群とを有しており、液
晶パネルの画像形成面ＫＣに表示される画像をスクリー
ン上に所定に倍率で投影するものである。ここで、第１
レンズ群は、スクリーン側から順に、非球面レンズＬ１
と負レンズＬ２とを有しており、第２レンズ群は、スク
リーン側から順に、スクリーン側に凹面を向けたメニス
カス形状の非球面レンズＬ３と画像形成ＬＣ側に強い曲
率の面を有する正レンズＬ４とＬＣ側に強い曲率を持つ
正レンズＬ５とスクリーン側に凹面を向けたメニスカス
形状負レンズＬ６とからなる貼り合わせレンズＬ５、Ｌ
６と、ＬＣ側に凹面を向けたメニスカス形状負レンズＬ
７とスクリーン側に強い曲率を持つ正レンズＬ８とを貼
り合わせた貼り合わせレンズＬ７、Ｌ８とを有してい
る。

【００３４】第５実施例による投射レンズ系は不図示の
スクリーン側から順に負屈折力の第１レンズ群と、開口
絞りＡと、正屈折力の第２レンズ群とを有しており、液
晶パネルの画像形成面ＫＣに表示される画像をスクリー
ン上に所定に倍率で投影するものである。ここで、第１
レンズ群は、スクリーン側から順に、非球面レンズＬ１
と負レンズＬ２とを有しており、第２レンズ群は、スク
リーン側から順に、スクリーン側に凹面を向けたメニス
カス形状の非球面レンズＬ３と画像形成ＬＣ側に強い曲
率の面を有する正レンズＬ４とＬＣ側に凹面を有するメ
ニスカス形状の負レンズＬ５とスクリーン側に凸面を向
けた正レンズＬ６とからなる貼り合わせレンズＬ５、Ｌ
６と、ＬＣ側に強い曲率を有する正レンズＬ７とスクリ
ーン側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ８と
を貼り合わせた貼り合わせレンズＬ７、Ｌ８とを有して
いる。

【００３５】各実施例において、第１レンズ群Ｇ１中の
非球面正レンズＬ１レンズ及び第２レンズ群Ｇ２中の非
球面正レンズＬ３にはアクリルにて作製した非球面レン
ズを使用している。ここで、第１レンズ群Ｇ１中の非球
面正レンズＬ１は、主に湾曲収差及び下コマ収差を補正
しており、第２レンズ群Ｇ２中の非球面正レンズＬ３
は、主に球面収差及び上コマ収差を補正している。各実
施例では、両方の非球面正レンズＬ１，Ｌ３レンズをア
クリル樹脂で構成し、熱や温度変化によってアクリル樹
脂が体積変化を起こし、屈折率や形状変化を起こして焦
点の位置が変わることの無いようにほとんど屈折力を持
たせないように構成すると共に、僅かに正の屈折力を持
たせるように構成して、熱、温度による焦点移動を補正
している。 ［第１実施例］図１において、第１実施例の投射レンズ
系は、不図示のスクリーン側から順に、負屈折力の第１
レンズ群Ｇ１と、Ｆ値を決定する光線と軸外光線を規制
するための絞りＡと、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２とか
ら構成される。ここで、第１レンズ群Ｇ１は、スクリー
ン側から順に、スクリーン側に凸面を向けたメニスカス
形状でその両面が非球面形状である非球面正レンズＬ１
およびスクリーン側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ２から構成される。第２レンズ群Ｇ２は、スクリーン
側から順に、スクリーン側に凹面を向けた（絞りＡ側に
凹面を向けた）メニスカス形状でその両面が非球面形状
である非球面正レンズＬ３と、画像表示面ＬＣ側に強い
凸面を向けた両凸形状の正レンズＬ４と、スクリーン側
に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５とスクリーン側
に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６とからなり、ス
クリーン側に凸の接合面を持つ貼り合わせレンズＬ５，
Ｌ６とから構成される。

【００３６】この第１実施例の諸元を以下の表１に示
す。表１において、ｆは投射レンズ系の全系の焦点距
離、F/はＦナンバー、２ωは全画角、ｄ0はスクリーン
から第１番目の面までの間隔をそれぞれ表す。また、表
１において、ｒjは第ｊ番目の曲率半径を、ｄjは第ｊ面
から次の面までの間隔、ｎiは第ｉレンズにおけるｄ線
の屈折率、νiは第ｉレンズのアッベ数である。また、
非球面であるレンズ面には、曲率半径を示す符号である
ｒjの左側に＊を付してあり、その非球面形状は、以下
の（７）式で表す。

【００３７】

【数９】

【００３８】ただし、ｓは光軸からの高さ、ｘはレンズ
面の高さｓにおけるサグ量、ｋは円錐常数、ｃは基準球
面の曲率、ｃ2i（ｉ＝１、５）は２ｉ次の非球面係数を
表している。なお、以下の表中の非球面係数の表示にお
いては、「X10-A」は「×10−Ａ」を表している。

【００３９】

【表１】 ｆ=22.92，F/3.71，2ω＝77.6，ｄ0＝847.0 ＊ｒ1 = 96.6983 ｄ1= 7.0000 ｎ1=1.49108 ν1=57.57 ＊ｒ2 = 98.0000 ｄ2= 3.0000 ｒ3 =414.2800 ｄ3= 2.0000 ｎ2=1.51680 ν2=64.2 ｒ4 = 23.7400 ｄ4=65.0000 ＊ｒ5 =-32.9281 ｄ5= 5.0000 ｎ3=1.49108 ν3=57.57 ＊ｒ6 =-30.0000 ｄ6= 6.0000 ｒ7 =509.6900 ｄ7=17.0000 ｎ4=1.61272 ν4=58.58 ｒ8 =-33.0000 ｄ8=10.0000 ｒ9 = 64.8470 ｄ9= 1.5000 ｎ5=1.84666 ν5=23.78 ｒ10= 24.2000 ｄ10=14.5000 ｎ6=1.61272 ν6=58.58 ｒ11=380.0000 ｄ11=41.3018 ［非球面係数］ （Ｌ１） 1面 ｋ=1.0 C2=0.0 C4=1.81510X10-6 C6=-9.36640X10-10 C8=4.47650X10-14 C10=0.0 2面 k=1.0 C2=0.0 C4=-2.79930X10-6 C6=-9.43030X10-10 C8=9.02580X10-13 C10=0.0 （Ｌ３） 5面 k=1.0 C2=0.0 C4=-3.96290X10-6 C6=-4.61340X10-8 C8=2.30640X10-10 C10=0.0 6面 k=1.0 C2=0.0 C4=7.58190X10-6 C6=-1.07700X10-8 C8=1.59400X10-10 C10=0.0 ［第１実施例の条件対応値］ ｜ｆ１／ｆ｜=2.20 ｜ｆ１／ｆ２｜=1.22 Ｄ／｜ｆ１｜＝1.29 ｜ｆ１２／ｆ１｜=0.97 ｜ｆ２２／ｆ２｜=1.23 ｜ｆ２３／ｆ２２｜=10.03 ［第２実施例］図３において、第２実施例の投射レンズ
系は、図１の第１実施例と同様に、不図示のスクリーン
側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、Ｆ値を決
定する光線と軸外光線を規制するための絞りＡと、正屈
折力の第２レンズ群Ｇ２とから構成される。

【００４０】ここで、図３に示すように、第１レンズ群
Ｇ１は、スクリーン側から順に、スクリーン側に凸面を
向けたメニスカス形状でその両面が非球面形状である非
球面正レンズＬ１および画像表示面ＬＣ側に強い凹面を
向けた両凹形状の負レンズＬ２から構成される。第２レ
ンズ群Ｇ２は、スクリーン側から順に、スクリーン側に
凹面を向けた（絞りＡ側に凹面を向けた）メニスカス形
状でその両面が非球面形状である非球面正レンズＬ３
と、画像表示面ＬＣ側に凸面を向けたメニスカス形状の
正レンズＬ４と、スクリーン側に凸面を向けた負メニス
カスレンズＬ５と両凸形状の正Ｌ６とからなり、スクリ
ーン側に凸の接合面を持つ貼り合わせレンズＬ５，Ｌ６
とから構成される。

【００４１】この第２実施例の諸元を以下の表２に示
す。表２において、ｆは投射レンズ系の全系の焦点距
離、F/はＦナンバー、２ωは全画角、ｄ0はスクリーン
から第１番目の面までの間隔をそれぞれ表す。また、表
２において、ｒjは第ｊ番目の曲率半径を、ｄjは第ｊ面
から次の面までの間隔、ｎiは第ｉレンズにおけるｄ線
の屈折率、νiは第ｉレンズのアッベ数である。また、
非球面であるレンズ面には、曲率半径を示す符号である
ｒjの左側に＊を付してあり、その非球面形状は、前述
の（７）式で表す。

【００４２】

【表２】 ｆ=22.93，F/3.89，2ω＝78.1，ｄ0＝847.0 ＊ｒ1 = 96.6983 ｄ1= 7.0000 ｎ1=1.49108 ν1=57.57 ＊ｒ2 =200.0000 ｄ2= 3.0000 ｒ3 =-246.8121 ｄ3= 2.0000 ｎ2=1.51680 ν2=64.1 ｒ4 = 22.1791 ｄ4=59.2000 ＊ｒ5 =-50.0000 ｄ5= 5.0000 ｎ3=1.49108 ν3=57.57 ＊ｒ6 =-30.0000 ｄ6= 6.0000 ｒ7 =-69.5787 ｄ7=17.0000 ｎ4=1.61272 ν4=58.54 ｒ8 =-28.7530 ｄ8=10.0000 ｒ9 =288.4649 ｄ9= 1.5000 ｎ5=1.84666 ν5=23.82 ｒ10= 37.1886 ｄ10=14.5000 ｎ6=1.61272 ν6=58.54 ｒ11= -66.7328 ｄ11=49.9098 ［非球面係数］ （Ｌ１） 1面 ｋ=1.0 C2=0.0 C4=4.48680X10-6 C6=-1.54490X10-9 C8=9.73050X10-13 C10=0.0 2面 k=1.0 C2=0.0 C4=-1.07040X10-6 C6=-1.32560X10-9 C8=6.92430X10-13 C10=0.0 （Ｌ３） 5面 k=1.0 C2=0.0 C4=1.98490X10-6 C6=2.90390X10-8 C8=-4.26440X10-10 C10=0.0 6面 k=1.0 C2=0.0 C4=1.81250X10-5 C6=3.10300X10-8 C8=-1.45740X10-10 C10=0.0 ［第２実施例の条件対応値］ ｜ｆ１／ｆ｜=2.01 ｜ｆ１／ｆ２｜=1.05 Ｄ／｜ｆ１｜＝1.30 ｜ｆ１２／ｆ１｜=0.86 ｜ｆ２２／ｆ２｜=1.59 ｜ｆ２３／ｆ２２｜=2.38 ［第３実施例］図４において、第３実施例の投射レンズ
系は、前述の第１実施例と同様に、不図示のスクリーン
側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、Ｆ値を決
定する光線と軸外光線を規制するための絞りＡと、正屈
折力の第２レンズ群Ｇ２とから構成される。

【００４３】ここで、図４に示すように、第１レンズ群
Ｇ１は、スクリーン側から順に、スクリーン側に凸面を
向けたメニスカス形状でその両面が非球面形状である非
球面正レンズＬ１およびスクリーン側に凸面を向けた負
メニスカスレンズＬ２から構成される。第２レンズ群Ｇ
２は、スクリーン側から順に、スクリーン側に凹面を向
けた（絞りＡ側に凹面を向けた）メニスカス形状でその
両面が非球面形状である非球面正レンズＬ３と、画像表
示面ＬＣ側に強い凸面を向けた両凸形状の正レンズＬ４
と、スクリーン側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ
５とスクリーン側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ
６とからなり、スクリーン側に凸の接合面を持つ貼り合
わせレンズＬ５，Ｌ６とから構成される。

【００４４】この第１実施例の諸元を以下の表３に示
す。表３において、ｆは投射レンズ系の全系の焦点距
離、F/はＦナンバー、２ωは全画角、ｄ0はスクリーン
から第１番目の面までの間隔をそれぞれ表す。また、表
３において、 ｒjは第ｊ番目の曲率半径を、ｄjは第ｊ
面から次の面までの間隔、ｎiは第ｉレンズにおけるｄ
線の屈折率、νiは第ｉレンズのアッベ数である。ま
た、非球面であるレンズ面には、曲率半径を示す符号で
あるｒjの左側に＊を付してあり、その非球面形状は、
上記（７）式で表す。

【００４５】

【表３】 ｆ=22.93，F/3.71，2ω＝77.4，ｄ0＝847.0 ＊ｒ1 =120.0000 ｄ1= 7.0000 ｎ1=1.49108 ν1=57.57 ＊ｒ2 = 95.0000 ｄ2= 3.0000 ｒ3 =128.0936 ｄ3= 2.0000 ｎ2=1.46450 ν2=65.77 ｒ4 = 25.0438 ｄ4=61.0000 ＊ｒ5 =-30.0000 ｄ5= 5.0000 ｎ3=1.49108 ν3=57.57 ＊ｒ6 =-35.0000 ｄ6= 6.0000 ｒ7 =2958.7019 ｄ7=17.0000 ｎ4=1.69680 ν4=55.60 ｒ8 =-31.7573 ｄ8=10.0000 ｒ9 = 48.9228 ｄ9= 1.5000 ｎ5=1.860741 ν5=23.01 ｒ10= 21.5651 ｄ10=18.0000 ｎ6=1.696800 ν6=55.60 ｒ11= 82.2723 ｄ11=32.2606 ［非球面係数］ （Ｌ１） 1面 ｋ=1.0 C2=0.0 C4=1.17248X10-6 C6=-9.84819X10-10 C8=6.85046X10-13 C10=0.0 2面 k=1.0 C2=0.0 C4=-2.21633X10-6 C6=-7.99371X10-11 C8=6.54207X10-13 C10=0.0 （Ｌ３） 5面 k=1.0 C2=0.0 C4=1.34920X10-5 C6=-6.87413X10-8 C8=2.29989X10-10 C10=0.0 6面 k=1.0 C2=0.0 C4=2.23589X10-5 C6=2.07873X10-9 C8=7.51985X10-11 C10=0.0 ［第３実施例の条件対応値］ ｜ｆ１／ｆ｜=2.80 ｜ｆ１／ｆ２｜=1.73 Ｄ／｜ｆ１｜＝0.95 ｜ｆ１２／ｆ１｜=1.05 ｜ｆ２２／ｆ２｜=1.22 ｜ｆ２３／ｆ２２｜=8.33 [第４実施例]図５において、第４実施例の投射レンズ系
は、前述の第１実施例と同様に、不図示のスクリーン側
から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、Ｆ値を決定
する光線と軸外光線を規制するための絞りＡと、正屈折
力の第２レンズ群Ｇ２とから構成される。

【００４６】ここで、図５に示すように、第１レンズ群
Ｇ１は、スクリーン側から順に、スクリーン側に凸面を
向けたメニスカス形状でその両面が非球面形状である非
球面正レンズＬ１およびスクリーン側に凸面を向けた負
メニスカスレンズＬ２から構成される。第２レンズ群Ｇ
２は、スクリーン側から順に、スクリーン側に凹面を向
けた（絞りＡ側に凹面を向けた）メニスカス形状でその
両面が非球面形状である非球面正レンズＬ３と、画像表
示面ＬＣ側に強い凸面を向けた正レンズＬ４と、画像表
示面ＬＣ側に強い曲率を有する凸面を向けた両凸形状の
正レンズＬ５及びスクリーン側に凹面を向けた負メニス
カスレンズＬ６からなりスクリーン側に凹面を向けた接
合面を持つ貼り合わせレンズＬ５，Ｌ６と、画像表示面
ＬＣ側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ７及びスク
リーン側に凸の面を向けた正メニスカス形状の正レンズ
Ｌ８からなりスクリーン側に凸面を向けた接合面を持つ
貼り合わせレンズＬ７、Ｌ８とから構成される。尚、図
５では、色合成用ダイクロイックプリズムに相当するガ
ラス平行平面板Ｂを併せて示している。

【００４７】この第４実施例の諸元を以下の表４に示
す。表４において、ｆは投射レンズ系の全系の焦点距
離、F/はＦナンバー、２ωは全画角、ｄ0はスクリーン
から第１番目の面までの間隔をそれぞれ表す。また、表
４において、ｒjは第ｊ番目の曲率半径を、ｄjは第ｊ面
から次の面までの間隔、ｎiは第ｉレンズにおけるｄ線
の屈折率、νiは第ｉレンズのアッベ数である。また、
非球面であるレンズ面には、曲率半径を示す符号である
ｒjの左側に＊を付してあり、その非球面形状は、上記
（７）式で表す。

【００４８】

【表４】 ｆ=22.93，F/3.59，2ω＝72.1,ｄ0＝225.9 ＊ｒ1 = 97.6100 ｄ1= 7.0000 ｎ1=1.49084 ν1=57.07 ＊ｒ2 = 98.0000 ｄ2= 5.0000 ｒ3 =128.0790 ｄ3= 2.0000 ｎ2=1.51633 ν2=64.14 ｒ4 = 20.3500 ｄ4=58.0000 ＊ｒ5 =-32.9281 ｄ5= 5.0000 ｎ3=1.49084 ν3=57.07 ＊ｒ6 =-30.0000 ｄ6= 6.0000 ｒ7 =-471.0000 ｄ7=15.0000 ｎ4=1.612713 ν4=58.75 ｒ8 =-30.5900 ｄ8= 7.0000 ｒ9 =374.0530 ｄ9=12.0000 ｎ5=1.612713 ν5=58.75 ｒ10=-35.0800 ｄ10= 2.0000 ｎ6=1.755203 ν6=27.51 ｒ11=-208.9400 ｄ11= 0.2000 ｒ12= 73.9000 ｄ12= 2.0000 ｎ7=1.755203 ν7=27.51 ｒ13= 35.0800 ｄ13= 8.5000 ｎ8=1.612713 ν8=58.75 ｒ14=173.6600 ｄ14= 6.0922 ｒ15= 0.0000 ｄ15=40.0000 ｎ9=1.620046 ν9=36.30 ｒ16= 0.0000 ｄ16= 9.9496 ［非球面係数］ （Ｌ１） 1面 ｋ=1.0 C2=0.0 C4=7.32880X10-6 C6=-2.91730X10-9 C8=2.28860X10-12 C10=0.0 2面 k=1.0 C2=0.0 C4=4.62870X10-6 C6=-4.12870X10-9 C8=9.29860X10-13 C10=0.0 （Ｌ３） 5面 k=1.0 C2=0.0 C4=-5.64200X10-6 C6=-1.92040X10-8 C8=8.94830X10-11 C10=0.0 6面 k=1.0 C2=0.0 C4=6.49150X10-6 C6=9.57310X10-9 C8=8.69190X10-11 C10=0.0 ［第４実施例の条件対応値］ ｜ｆ１／ｆ｜=2.14 ｜ｆ１／ｆ２｜=1.23 Ｄ／｜ｆ１｜＝1.18 ｜ｆ１２／ｆ１｜=0.97 ｜ｆ２２／ｆ２｜=1.32 [第５実施例]図６において、第５実施例の投射レンズ系
は、前述の第１実施例と同様に、不図示のスクリーン側
から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、Ｆ値を決定
する光線と軸外光線を規制するための絞りＡと、正屈折
力の第２レンズ群Ｇ２とから構成される。

【００４９】ここで、図６に示すように、第１レンズ群
Ｇ１は、スクリーン側から順に、スクリーン側に凸面を
向けたメニスカス形状でその両面が非球面形状である非
球面正レンズＬ１およびスクリーン側に凸面を向けた負
メニスカスレンズＬ２から構成される。第２レンズ群Ｇ
２は、スクリーン側から順に、スクリーン側に凹面を向
けた（絞りＡ側に凹面を向けた）メニスカス形状でその
両面が非球面形状である非球面正レンズＬ３と、画像表
示面ＬＣ側に強い凸面を向けた正レンズＬ４と、画像表
示面ＬＣ側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ
５及びスクリーン側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ６からなりスクリーン側に凸面を向けた接合面を持つ
貼り合わせレンズＬ５，Ｌ６と、画像表示面ＬＣ側に強
い凸面を有し両凸形状の正レンズＬ７及びスクリーン側
に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ８とからな
りスクリーン側に凹面を向けた接合面を持つ貼り合わせ
レンズＬ７、Ｌ８とから構成される。尚、図６では、色
合成用ダイクロイックプリズムに相当するガラス平行平
面板Ｂを併せて示している。

【００５０】この第５実施例の諸元を以下の表５に示
す。表５において、ｆは投射レンズ系の全系の焦点距
離、F/はＦナンバー、２ωは全画角、ｄ0はスクリーン
から第１番目の面までの間隔をそれぞれ表す。また、表
３において、 ｒjは第ｊ番目の曲率半径を、ｄjは第ｊ
面から次の面までの間隔、ｎiは第ｉレンズにおけるｄ
線の屈折率、νiは第ｉレンズのアッベ数である。ま
た、非球面であるレンズ面には、曲率半径を示す符号で
あるｒjの左側に＊を付してあり、その非球面形状は、
上記（７）式で表す。

【００５１】

【表５】 ｆ=22.93，F/3.62，2ω＝72.3, ｄ0＝230.5 ＊ｒ1 = 96.6983 ｄ1= 7.0000 ｎ1=1.49084 ν1=57.07 ＊ｒ2 = 98.0000 ｄ2= 5.0000 ｒ3 = 179.0926 ｄ3= 2.0000 ｎ2=1.516799 ν2=64.20 ｒ4 = 21.0544 ｄ4=58.0000 ＊ｒ5 = -32.9281 ｄ5= 5.0000 ｎ3=1.49084 ν3=57.07 ＊ｒ6 = -30.0000 ｄ6= 6.0000 ｒ7 =-413.4146 ｄ7=15.0000 ｎ4=1.612716 ν4=58.58 ｒ8 = -30.4879 ｄ8= 5.0000 ｒ9 = 86.3419 ｄ9= 2.0000 ｎ5=1.755204 ν5=27.53 ｒ10= 33.0000 ｄ10= 7.0000 ｎ6=1.612716 ν6=58.58 ｒ11= 51.6689 ｄ11= 5.0000 ｒ12= 56.5014 ｄ12=15.0000 ｎ7=1.612716 ν7=58.58 ｒ13= -37.0000 ｄ13= 2.0000 ｎ8=1.755204 ν8=27.53 ｒ14=-155.2089 ｄ14= 6.0000 ｒ15= 0.0000 ｄ15= 40.000 ｎ9=1.620046 ν9=36.30 ｒ16= 0.0000 d16= 9.3004 ［非球面係数］ （Ｌ１） 1面 ｋ=1.0 C2=0.0 C4=8.55340X10-6 C6=-4.21230X10-9 C8=3.16030X10-12 C10=0.0 2面 k=1.0 C2=0.0 C4=6.58910X10-6 C6=-7.36740X10-9 C8=2.426500X10-12 C10=0.0 （Ｌ３） 5面 k=1.0 C2=0.0 C4=-1.02430X10-5 C6=-2.80120X10-8 C8=1.13110X10-10 C10=0.0 6面 k=1.0 C2=0.0 C4=4.17350X10-6 C6=3.76070X10-9 C8=1.13480X10-10 C10=0.0 ［第５実施例の条件対応値］ ｜ｆ１／ｆ｜=2.09 ｜ｆ１／ｆ２｜=1.17 Ｄ／｜ｆ１｜＝1.21 ｜ｆ１２／ｆ１｜=0.97 ｜ｆ２２／ｆ２｜=1.29 図７乃至図１１には、上記各実施例１及至実施例５の投
射レンズの諸収差図を示す。各実施例の諸収差図におい
て、ＮＡはスクリーン側の開口数を、Ｙは画像表示面Ｌ
Ｃ側の像高を、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）をそれ
ぞれ表す。また、球面収差図には、破線で正弦条件を併
せて示す。非点収差図では、メリジオナル像面を破線で
表し、サジッタル像面を実線で表している。

【００５２】図７乃至図１１に示すように、本発明の各
実施例による投射レンズ系は、全画角が約７３度にもわ
たる広画角を達成しているにもかかわらず、そのバック
フォーカスの値が約３２ｍｍ〜５０ｍｍと小さく、極め
て良好な光学性能を有していることがわかる。これらの
実施例による投射レンズ系を発明の実施の態様で述べた
投射装置に適用すれば、広画角にわたって良好な光学性
能を達成しているにもかかわらず、投射装置全体のコン
パクト化を達成することができる。

【００５３】

【発明の効果】上述の如き本発明によれば、良好なるテ
レセントリック性を有しつつもバックフォーカスの値が
小さく、広画角でディストーションが小さく、更なる上
にコンパクト性に優れた投射レンズ系を提供することが
できる。また、本発明によれば、広画角にわたって良好
な光学性能を達成し、かつ投射装置全体のコンパクト化
を達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１実施例の投射レンズ系のレン
ズ断面図である。

【図２】本発明による実施の態様である投射装置の構成
を示す図である。

【図３】本発明による第２実施例の投射レンズ系のレン
ズ断面図である。

【図４】本発明による第３実施例の投射レンズ系のレン
ズ断面図である。

【図５】本発明による第４実施例の投射レンズ系のレン
ズ断面図である。

【図６】本発明による第５実施例の投射レンズ系のレン
ズ断面図である。

【図７】本発明による第１実施例の投射レンズ系の諸収
差図である。

【図８】本発明による第２実施例の投射レンズ系の諸収
差図である。

【図９】本発明による第３実施例の投射レンズ系の諸収
差図である。

【図１０】本発明による第４実施例の投射レンズ系の諸
収差図である。

【図１１】本発明による第５実施例の投射レンズ系の諸
収差図である。

【図１２】従来の投射装置の構成を示す図

【符号の説明】

１０ 光源 １１、１２ ダイクロイックミラー １３、１４、１５、１６ 反射ミラー １７、１８、１９ 透過型液晶パネル ２０ クロスダイクロイックプリズム ２１ 投射レンズ系

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表示素子上の画像を所定のスクリーン上に
   投射する投射レンズ系において、 スクリーン側から順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群
   と、正の屈折力を持つ第２レンズ群とから構成され、 前記第１及び第２のレンズ群は、それぞれ少なくとも一
   枚の非球面レンズを含み、全系の焦点距離をｆ、前記第
   １レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点
   距離をｆ２とするとき、 １＜｜ｆ１｜／ｆ＜４ ０．５＜｜ｆ１｜／｜ｆ２｜＜３ の条件式を満足することを特徴とする投射レンズ系。
2. 【請求項２】前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との
   間隔をＤ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とすると
   き、 ０．７＜Ｄ／｜ｆ１｜＜１．６ の条件式を満足することを特徴とする請求項１記載の投
   射レンズ系。
3. 【請求項３】前記第２レンズ群は、貼り合わせレンズを
   含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の投射レン
   ズ系。
4. 【請求項４】前記第２レンズ群は、貼り合わせ面の曲率
   半径が異符号である少なくとも２つの貼り合わせレンズ
   を含むことを特徴とする請求項１及至請求項３のいずれ
   か一項に記載の投射レンズ系。
5. 【請求項５】前記第１レンズ群は、スクリーン側から順
   に、非球面正レンズと負レンズとから構成されることを
   特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の投射
   レンズ系。
6. 【請求項６】前記第２レンズ群は、スクリーン側から順
   に、非球面正レンズと、正レンズと、負メニスカスレン
   ズと正レンズからなる貼り合わせレンズとから構成され
   ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記
   載の投射レンズ系。
7. 【請求項７】前記第２レンズ群は、スクリーン側から順
   に、非球面正レンズと、正レンズと、少なくとも２組の
   貼り合わせレンズから構成されることを特徴とする請求
   項１及至請求項６のいずれか一項に記載の投射レンズ
   系。
8. 【請求項８】前記第１レンズ群中の負レンズの焦点距離
   をｆ１２とするとき、 ０．７＜｜ｆ１２｜／｜ｆ１｜＜１．２ の条件式を満足することを特徴とする請求項４又は請求
   項５に記載の投射レンズ系。
9. 【請求項９】前記第２レンズ群中の正レンズの焦点距離
   をｆ２２とするとき、 ０．８＜｜ｆ２２｜／｜ｆ２｜＜２ の条件式を満足することを特徴とする請求項６又は請求
   項７に記載の投射レンズ系。
10. 【請求項１０】前記第２レンズ群中の貼り合わせレンズ
    の焦点距離をｆ２３とするとき、 ２＜｜ｆ２３｜／ｆ２２ の条件式を満足することを特徴とする請求項６記載の投
    射レンズ系。
11. 【請求項１１】投射レンズ系によって表示素子上の画像
    を所定のスクリーン上に投射する投射装置において、 前記投射レンズ系は、スクリーン側から順に、非球面レ
    ンズを含み全体として負の屈折力を持つ第１レンズ群
    と、非球面レンズと貼り合わせレンズとを含み全体とし
    て正の屈折力を持つ第２レンズ群とから構成され、 全系の焦点距離をｆ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ
    １、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、 １＜｜ｆ１｜／ｆ＜４ ０．５＜｜ｆ１｜／｜ｆ２｜＜３ の条件式を満足することを特徴とする投射装置。