JP2002031754A - 投射用レンズ装置および投射型画像表示装置 - Google Patents

投射用レンズ装置および投射型画像表示装置

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JP2002031754A JP2000218706A JP2000218706A JP2002031754A JP 2002031754 A JP2002031754 A JP 2002031754A JP 2000218706 A JP2000218706 A JP 2000218706A JP 2000218706 A JP2000218706 A JP 2000218706A JP 2002031754 A JP2002031754 A JP 2002031754A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】投射型画像表示装置の小型化の為、投射用レン
ズ装置において、小型化、広角化を実現しつつ、諸収差
を良好に満足する 【解決手段】投射用レンズ装置において、スクリ−ン側
から画像表示素子側へ向かって順次、負の屈折力を持つ
第１群レンズ、正の屈折力を持つ第２群レンズ、正の屈
折力を持つ第３群レンズを配置し、全系の焦点距離を
ｆ、第１群レンズの焦点距離をｆ１、第３群レンズの焦
点距離をｆ3、第２群レンズ及び第３群レンズの合成焦
点距離をｆ23、全系のバックフォーカスをｆbとしたと
き、以下の式(1)〜(4)で定めた条件を満足するようにし
たことを特徴とするものである。 １．４＜｜ｆ1｜／ｆ …(1) ２．８＜ｆ3／ｆ …(2) ３．６＜ｆb／ｆ …(3) ０．１＜｜ｆ1／ｆ23｜＜０．３ …(4)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光源からの光を画
像表示装置に入射させ、その反射光あるいは透過光をス
クリーン上に拡大投影するための投射用レンズ装置とそ
れを用いた投射型画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】投射型画像表示装置としては、ＣＲＴの
画像を拡大投射したものが主流であった。近年、光の高
効率化および装置の小型化、軽量化等の観点より、ＣＲ
Ｔの代わりに液晶表示素子やマイクロミラー表示素子
（以下ＤＭＤ素子と呼ぶ）を用い、光源からの光をこの
表示素子に印加される映像信号に応じて画素単位で透過
もしくは反射することにより変調し、その変調光を投射
レンズ装置により拡大投影して画像を得るようにした投
射型画像表示が開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＣＲＴを用いた画像表
示装置では、投影画像の歪曲収差を電気的に補正するこ
とが可能であるが、液晶表示素子やＤＭＤ素子を用いた
ものは、この歪曲収差を電気的に補正できない。よっ
て、光学的に歪曲収差を行う必要がある。
【０００４】また、例えば特開平１１−１４９０４１号
公報に記載のように、液晶表示素子を用いた投射用レン
ズ装置も開発されているが、バックフォーカスが20mm程
度と短い。
【０００５】本発明は、上記課題に鑑みて為されたもの
であり、液晶表示素子やＤＭＤ素子等の画像表示素子と
投射用レンズ装置との間に他の光学部品を配置できるよ
うなバックフォーカスをしつつ、諸収差を良好に補正
し、高解像度な画像を得るのに適した投射用レンズ装置
を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の、本発明に係る投射用レンズ装置は、スクリーン側
（光出射側）から画像表示素子側（光入射側）へ向かっ
て順次、負の屈折力を有する第１群レンズ、正の屈折力
を有する第２群レンズ、正の屈折力を有する第３群レン
ズを配置し、全系の焦点距離をｆ、第１群レンズの焦点
距離をｆ１、第３群レンズの焦点距離をｆ3、第２群レ
ンズ及び第３群レンズの合成焦点距離をｆ23、全系のバ
ックフォーカスをｆbとしたとき、以下の式(1)〜(4)で
定めた条件を満足するようにしたことを特徴とするもの
である。
【０００７】 １．４＜｜ｆ1｜／ｆ …(1) ２．８＜ｆ3／ｆ …(2) ３．６＜ｆb／ｆ …(3) ０．１＜｜ｆ1／ｆ23｜＜０．３ …(4) 上記第１群レンズ〜第３群レンズのようなパワー配分に
より、投射用レンズ装置の小型化及び広角化を確保しつ
つ、諸収差を良好に補正している。
【０００８】上記(1)(2)の条件は倍率色収差を低減する
条件で、軸外光線高さが最も高くなる群である第１群レ
ンズ、第３群レンズのパワーを制御するものである。｜
ｆ1｜／ｆ及びｆ3／ｆが下限をきると倍率色収差の補正
が困難となる。
【０００９】上記(3)の条件はバックフフォーカスを確
保する為の条件である。 ｆb／ｆが下限をきるとバック
フォーカスが小さくなり、投射用レンズ装置と液晶表示
素子及びＤＭＤ素子との間に光学部品を配置することが
できなくなる。
【００１０】上記(4)の条件は｜ｆ1 ／ｆ23｜が上限を
上回ると第２、３群の正のパワーが強くなりバックフォ
ーカスの確保が困難となる。｜ｆ1 ／ｆ23｜が下限を下
回ると第１群レンズの負のパワーが強くなり負の歪曲収
差が増大する。
【００１１】また、本発明の投射用レンズ装置には、第
１群レンズ、第２群レンズ、第３群レンズに非球面を用
いることができる。それぞれの群に非球面を用いると、
第１群レンズ、第３群レンズの非球面で歪曲収差や倍率
色収差等の補正、第２群レンズの非球面により軸上光線
の収差補正をすることにより収差補正の自由度が増し、
更なる収差補正が可能となる。
【００１２】特に、軸外光線の光線高さ高い第３群レン
ズの第３レンズ出射面に非球面を用いると効果的に軸外
光線の収差補正を行うことが出来る。また、第２群レン
ズの第２レンズの入射面に非球面を用いると、軸上光線
の収差補正を最も効果的に行うことが出来る。
【００１３】本発明の投射用レンズ装置において、最も
レンズ径が大きい第１群レンズ第１レンズにプラスチッ
クレンズを用いると投射用レンズ装置の軽量化を実現で
きる。しかし、プラスチックレンズは温度、湿度により
形状変化してしまうため、プラスチックレンズのパワー
が大きいとレンズフォーカス、ＭＴＦ等のレンズ特性が
劣化してしまう。下記条件はプラスチックレンズが温
度、湿度により形状変化しても、レンズ特性が劣化しな
いための条件で、プラスチックレンズのパワーを制御す
るものである。
【００１４】 ７＜｜ｆＬ１ ／ｆ｜ …(5) また、通常プラスチックレンズはガラスレンズに比べ形
状精度が出にくく、ばらつきが大きい。そこで本発明の
投射用レンズ装置では第１群レンズの第1レンズのプラ
スチックレンズに光線をほぼ垂直に入射させることで、
形状精度がばらついた時のレンズ特性の劣化を防いでい
る。上記のようにすることで、プラスチックレンズの形
状公差を広げ、量産性を向上させている。
【００１５】投射型画像表示装置の小型化の為には、投
射用レンズ装置の小型化、広角化が必要である。投射ス
クリーンの中心に対して投射用レンズ装置の光軸中心を
偏芯させることにより、更に投射型画像表示装置の小型
化を実現できる。また、投射用レンズ装置を投射スクリ
ーンの中心に対し偏芯させたことで、フレネルスクリー
ンも投射スクリーンに対し偏芯させる必要がある。
【００１６】通常、投射用レンズ装置の光軸中心を投射
スクリーン中心に対し偏芯させた場合、投射用レンズ装
置の光軸中心から投射スクリーンの上下までの距離が違
うため、周辺光量比に差が出てしまう。本発明では投射
スクリーン上下での周辺光量比の差を10%以下とし、投
射スクリーン上下でほぼ同等の明るさにしている。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。図１、図５、図９、図１３
と図１７は、本発明の一実施の形態に係る投射用レンズ
装置の説明図である。以下図を用いて説明するが、図
５、図９、図１３と図１７については、表２〜５に示し
たデ−タから図１と同様に理解できると思われるので説
明を略し、図１を主にして、以下説明する。
【００１８】図１において、スクリーン側（紙面に向か
って左側、図示せず）から投射用レンズ装置の第１群レ
ンズ１、第２群レンズ２、第３群レンズ３からなる投射
用レンズ装置４、全反射プリズム(以下ＴＩＲプリズム
と呼ぶ)５、ＤＭＤ素子６がそれぞれ図示されている。
光源より出射した光がＴＩＲプリズム入射面５１より入
射し、ＴＩＲプリズムの全反射面５２で全反射し、ＤＭ
Ｄ素子６に入射される。入射した光はＤＭＤ素子６のア
クティブ面で反射し、ＴＩＲプリズム５を透過し、投射
用レンズ装置４に入射し、スクリーンに投影される。
【００１９】投射用レンズ装置４は、負の屈折力を持つ
第１群レンズ１、正の屈折力を持つ第２群レンズ２、正
の屈折力を持つ第３群レンズ３とによって構成されてい
る。また、第１群レンズ１は凸をスクリーン側に向けた
負のメニスカスレンズの第１レンズ１１、凸をスクリー
ン側に向けた負のメニスカスレンズの第２レンズ１２、
両凹レンズの第３レンズ１３、両凸レンズの第４レンズ
１４で構成されており、第２群レンズ２は両凸レンズの
第５レンズ２１、絞り２２、両凸レンズの第６レンズ２
３で構成されており、第３群レンズ３は接合面を有する
第７レンズ３１及び第８レンズ３２、スクリーン側に凹
面を向けた第９レンズ３３、両凸レンズの第１０レンズ
３４で構成されている。
【００２０】図１の実施の形態において、第２群レンズ
２の第６レンズ２３、第３群レンズ３の第９レンズ３３
には、樹脂が貼着されている(以下ハイブリッドレンズ
と呼ぶ)。ハイブリッドレンズ表面は非球面である（樹
脂が貼着されている面は球面）。また、第１群レンズ１
の第１レンズ１１はプラスチックレンズを使用してい
る。第１群レンズ１の第1レンズ１1は、投射用レンズ装
置４において直径が一番大きいレンズである。この第１
レンズ１１をプラスチックレンズとすることで投射用レ
ンズ装置４の軽量化を図ることが出来る。しかし、プラ
スチックレンズは温度、湿度により形状が変化してしま
い、レンズ特性が劣化してしまうという問題がある。プ
ラスチックレンズの温度、湿度によるレンズ特性の劣化
を抑えるためには、プラスチックレンズのパワーの制御
が必要であり、本発明では下記条件によりレンズ特性の
劣化を極力押さえている。
【００２１】７＜｜ｆＬ１ ／ｆ｜ ただし、 ｆ：全系の焦点距離 ｆL1 ：第１群レンズ１の第１レンズ１１の焦点距離 また、一般的にプラスチックレンズはガラスレンズより
も形状精度が出にくい。本発明の投射用レンズ装置４で
は、第１群レンズの第1レンズ１１に光線をほぼ垂直に
入射させることで、形状精度が悪くてもレンズ特性の劣
化を抑えている。これにより、形状公差を拡大すること
が出来、量産性の向上させている。また、このプラスチ
ックレンズは非球面であり、歪曲収差を補正している。
【００２２】第３群レンズ３の第９レンズ３３は、非球
面のハイブリッドレンズであり、軸外光線の光線高さが
高いため、軸外の収差補正を行うのに効果的である。ま
た、絞り２２近くの第２群レンズ２の第６レンズ２３に
非球面のハイブリッドレンズを配置することで軸上の収
差補正を効果的に補正することが出来る。このような構
成にすることにより、所定のバックフォーカスを得るこ
とができ、投射用レンズ装置４とＤＭＤ素子６の間にＴ
ＩＲプリズム５配置することが可能である。これらの構
成により、投射用レンズ装置の小型化及び広角化を確保
しつつ、諸収差の補正を良好にし、高解像度な投影を実
現している。この構成のとき、下記条件を満足してい
る。
【００２３】 １．４＜｜ｆ1｜／ｆ …(1) ２．８＜ｆ3 ／ｆ …(2) ３．６＜ｆb ／ｆ …(3) ０．１＜｜ｆ1 ／ｆ23｜＜０．３ …(4) ただし、ｆ：全系の焦点距離 ｆb：全系のバックフォーカス ｆ1：第１群レンズの焦点距離 ｆ3：第３群レンズの焦点距離 ｆ23：第２群レンズ、第３群レンズの合成焦点距離 上記（１）（２）の条件は倍率色収差を低減する条件
で、軸外光線高さが最も高くなる群である第１群レン
ズ、第３群レンズのパワーを制御するものである。｜ｆ
1｜／ｆ及びｆ3 ／ｆが下限をきると倍率色収差の補正
が困難となる。
【００２４】上記(3)の条件はバックフフォーカスを確
保する為の条件である。 ｆb／ｆが下限をきるとバック
フォーカスが小さくなり、投射用レンズ装置と液晶表示
素子またはＤＭＤ素子との間に光学部品を配置すること
ができなくなる。
【００２５】上記(4)の条件は｜ ｆ1 ／ ｆ23｜が上限
を上回ると第２、３群の正のパワーが強くなりバックフ
ォーカスの確保が困難となる。｜ ｆ1 ／ ｆ23｜が下限
を下回ると第１群レンズの負のパワーが強くなり負の歪
曲収差が増大する。
【００２６】次に本発明の表を示す。表１は本発明の一
実施の形態に係わる投射用レンズ装置の概略図である図
１に、表２は図５に、表３は図９に、表４は図１３に、
表５は図１７にそれぞれ対応している。表において、Ｒ
ｉはスクリーン側から数えて第ｉ番目の面(絞りの面を
含む)の曲率半径、Ｄｉはスクリーン側から数えて第ｉ
番目の面から第ｉ＋１番目の面までの軸上間隔、 Ｎ
ｊ、νｊはスクリーン側から数えて第ｊ番目のレンズの
屈折率（ｄ線）とアッベ数である。
【００２７】非球面の表示は一般に使用される式： Ｚ＝（１／Ｒi)・ｈ2／［１＋√｛１−(Ｋ＋１)・(１／
Ｒi)2・ ｈ2｝］＋Ａ・ ｈ4＋Ｂ・ ｈ6＋Ｃ・ ｈ8＋Ｄ
・ ｈ10＋・・・・ において、Ｚを光軸方向の座標とし、軸上曲率半径：
Ｒｉ、円錐定数：Ｋ、ｈ：レンズ半径方向の座標、高次
の非球面係数：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、…を与えることにより
特定される。
【００２８】
【表１】
【００２９】 非球面： 第１面 Ｋ：2.068172 、Ａ：-9.034348e-7、Ｂ：2.140360e-9、 Ｃ：-1.175769e-12、Ｄ：2.708077e-16 第２面 Ｋ：-1.161402、Ａ：-4.055402e-7、Ｂ：-5.42700e-10、 Ｃ：8.850174e-12、Ｄ：-1.234473e-14 第１２面 Ｋ：-6729.736862 、Ａ：-4.477155e-5、 Ｂ：-1.779039e-7、 Ｃ：1.971636e-9、Ｄ：-1.147868e-11 第２０面 Ｋ：1.456989 、Ａ：4.909620E-6、Ｂ：2.770520e-9、 Ｃ：2.103590e-11、Ｄ：3.609500e-14 Ｆナンバ− ＦNO=2.75 半画角 ω=43.9° ｆ：11.28、ｆb ：40.8、ｆ1：-17.1、ｆ3：48.7、ｆ23：81.5 ｜ｆ1｜／ｆ＝１．５２ ｆ3 ／ｆ＝４．３ ｆb ／ｆ＝３．６２ ｜ｆ1 ／ｆ23｜＝０．２１ ｜ｆL1 ／ｆ｜＝７．９８ 第１の表に関する球面収差を図２、非点収差を図３、歪
曲収差を図４に示す。各収差図において、Ｇは555nm、
Ｒは650nm、Ｂは450nmの光線の収差を示し、Ｓは555nm
での光線のサジタル像面を、Ｍは555nmでの光線のメリ
ディオナル像面を示す。図２〜４より明らかなように、
諸収差は良好に補正されており、高画質特性が実現され
ている。尚、上記実施例では画像表示素子としてＤＭＤ
素子を用いているが、液晶表示素子や電気信号により光
を透過、反射させ画像を形成する表示素子に置きかえる
ことも可能である。
【００３０】
【表２】
【００３１】 非球面： 第１面 Ｋ：0 、Ａ：1.303107Ee-3、Ｂ：1.54150e-6、Ｃ：1.185250e-9、 Ｄ：-5.127177e-13 第２面 Ｋ：0、Ａ：5.820000e-4、Ｂ：2.944327e-7、Ｃ：-4.041408e-9、 Ｄ：−３．１７８２３５ｅ−１３ 第５面 Ｋ：−６８３１１９３３３．３１２ 、Ａ：7.560320e-4、Ｂ：-9.91
8486e-6、 Ｃ：4.248327e-8、Ｄ：-7.666378e-11 第６面 Ｋ：-1.907139 、Ａ：1.750551e-3、Ｂ：-2.284930e-5、 Ｃ：1.382748e-7、Ｄ：-2.934505e-10 第１９面 Ｋ：0、Ａ：-5.439591e-4、Ｂ：-3.067743e-6、 Ｃ：1.206313e-8、Ｄ：6.496498e-12 第２０面 Ｋ：0、Ａ：3.892849e-4、Ｂ：-3.091477e-6、 Ｃ：1.131288e-8、Ｄ：1.049618e-11 Ｆナンバ− ＦNO=2.75 半画角 ω=43.9° ｆ：11.23、ｆb ：40.8、ｆ1：-16.6、ｆ3：33.3、ｆ23：59.1 ｜ｆ1｜／ｆ＝１．４８ ｆ3 ／ｆ＝２．９７ ｆb ／ｆ＝３．６２ ｜ｆ1 ／ｆ23｜＝０．２８8 ｜ｆL1 ／ｆ｜＝７．１２ 表２に関する球面収差を図６、非点収差を図７、歪曲収
差を図８に示す。各収差図において、Ｇは555nm、Ｒは6
50nm、Ｂは450nmの光線の収差を示し、Ｓは555nmでの光
線のサジタル像面を、Ｍは555nmでの光線のメリディオ
ナル像面を示す。
【００３２】図６〜８より明らかなように、諸収差は良
好に補正されており、高画質特性が実現されている。
【００３３】
【表３】
【００３４】 非球面： 第１面 Ｋ：2.429735 、Ａ：1.883753e-6、Ｂ：-3.060454e-9、 Ｃ：2.691520e-12、Ｄ：-1.704096e-15 第２面 Ｋ：-1.097959、Ａ：-5.144892e-7、Ｂ：-8.354796e-9、 Ｃ：-3.030524e-12、Ｄ：8.085546e-15 第１２面 Ｋ：-6006.527896 、Ａ：-9.250468e-5、Ｂ：5.790455e-7、 Ｃ：-1.088606e-8、Ｄ：6.718634e-11 第２０面 Ｋ：1.170151 、Ａ：5.679944E-6、Ｂ：8.160707e-9、 Ｃ：8.28354e-12、Ｄ：1.159747e-13 Ｆナンバ− ＦNO=2.75 半画角 ω=43.9° ｆ：11.25、ｆb ：40.8、ｆ1：-18.1、ｆ3：43.68、ｆ23：93.15 ｜ｆ1｜／ｆ＝１．６１ ｆ3 ／ｆ＝３．８８ ｆb ／ｆ＝３．６２ ｜ｆ1 ／ｆ23｜＝０．１９ ｜ｆL1 ／ｆ｜＝８ 表３に関する球面収差を図１０、非点収差を図１１、歪
曲収差を図１２に示す。各収差図において、Ｇは555n
m、Ｒは650nm、Ｂは450nmの光線の収差を示し、Ｓは555
nmでの光線のサジタル像面を、Ｍは555nmでの光線のメ
リディオナル像面を示す。図１０〜１２より明らかなよ
うに、諸収差は良好に補正されており、高画質特性が実
現されている。
【００３５】
【表４】
【００３６】 非球面： 第１面 Ｋ：2.068171 、Ａ：3.704251e-7、Ｂ：-1.773038e-9、 Ｃ：2.586699e-12、Ｄ：-1.350369e-15 第２面 Ｋ：-1.080023、Ａ：-3.950647e-7、Ｂ：-1.071853e-8、 Ｃ：1.462552e-11、Ｄ：-1.035022e-14 第１２面 Ｋ：-6729.726862 、Ａ：-4.546386e-5、Ｂ：-1.908974e-7、 Ｃ：2.662512e-9、Ｄ：-2.171104e-11 第２０面 Ｋ：1.349085 、Ａ：6.028083E-6、Ｂ：5.573375e-9、 Ｃ：1.681841e-11、Ｄ：5.542812e-14 Ｆナンバ− ＦNO=2.75 半画角 ω=43.9° ｆ：11.2578、ｆb ：40.8、ｆ1：-17.42、ｆ3：46.14、ｆ23：90.02 ｜ｆ1｜／ｆ＝１．５５ ｆ3 ／ｆ＝４．１０ ｆb ／ｆ＝３．６２ ｜ｆ1 ／ｆ23｜＝０．１２ ｜ｆL1 ／ｆ｜＝７．９９ 表４に関する球面収差を図１４、非点収差を図１５、歪
曲収差を図１６に示す。各収差図において、Ｇは555n
m、Ｒは650nm、Ｂは450nmの光線の収差を示し、Ｓは555
nmでの光線のサジタル像面を、Ｍは555nmでの光線のメ
リディオナル像面を示す。図１４〜１６より明らかなよ
うに、諸収差は良好に補正されており、高画質特性が実
現されている。
【００３７】
【表５】
【００３８】 非球面： 第１面 Ｋ：-26.973907 、Ａ：1.268671Ee-5、Ｂ：-1.401240e-8、 Ｃ：9.599903e-12、Ｄ：-3.473665e-15 第２面 Ｋ：-0.043044、Ａ：6.080164e-5、Ｂ：1.133503e-9、 Ｃ：-3.810279e-11、Ｄ：7.928239e-17 第５面 Ｋ：-106.491112 、Ａ：4.681539e-6、Ｂ：-1.235157e-7、 Ｃ：4.670941e-10、Ｄ：-7.569594e-13 第６面 Ｋ：-0.719376 、Ａ：4.522386e-6、Ｂ：-2.621143e-7、 Ｃ：1.498970e-9、Ｄ：-3.115547e-12 第１９面 Ｋ：8181.539060 、Ａ：-1.735505e-5、Ｂ：-3.594589e-8、 Ｃ：3.445454e-12、Ｄ：-7.173390e-14 第２０面 Ｋ：1.780692 、Ａ：-5.749135e-6、Ｂ：-3.207989e-8、 Ｃ：3.733309e-11、Ｄ：-9.642571e-14 Ｆナンバ− ＦNO=2.75 半画角 ω=43.9° ｆ：11.257、ｆb ：40.8、ｆ1：-15.94、ｆ3：32.6、ｆ23：53.95 ｜ｆ1｜／ｆ＝１．４２ ｆ3 ／ｆ＝２．８９ ｆb ／ｆ＝３．６２ ｜ｆ1 ／ｆ23｜＝０．２９５ ｜ｆL1 ／ｆ｜＝７．１０ 表５に関する球面収差を図１８、非点収差を図１９、歪
曲収差を図２０に示す。各収差図において、Ｇは555n
m、Ｒは650nm、Ｂは450nmの光線の収差を示し、Ｓは555
nmでの光線のサジタル像面を、Ｍは555nmでの光線のメ
リディオナル像面を示す。図１８〜２０より明らかなよ
うに、諸収差は良好に補正されており、高画質特性が実
現されている。
【００３９】図２１は本発明に係る投射用レンズ装置を
用いた投射型画像表示装置の概略図である。光源より出
射された光がＤＭＤ素子６に照射され、ＤＭＤ素子６に
より反射された光が投射用レンズ装置４に入射する。入
射した光は投射用レンズ装置４より出射し、ミラー７に
て反射し、ＤＭＤ素子６上で形成された画像がスクリー
ン８上に拡大投影される。ミラー７は投射型画像表示装
置９を小型化する為に、投射用レンズ装置４から出射さ
れた光の光路を折り曲げるためのものである。また、投
射用レンズ装置４を小型化、広角化し、投射型画像表示
装置９を小型化している。
【００４０】スクリーン８の中心に対し、投射用レンズ
装置４の光軸中心を偏芯させることにより、投射型画像
表示装置９内の各部品の配置が最適化され、投射型画像
表示装置９のさらなる小型化を実現した。また、投射用
レンズ装置４の光軸中心をスクリーン８の中心に対し偏
芯させるのに伴い、フレネルスクリーンの中心も偏芯さ
せる。
【００４１】図２２にスクリーンセンターからの距離と
開口効率の関係を示す。図２２から分かるように、投射
用レンズ装置４は高い開口効率を有しているため、投射
型画像表示装置９に用いると、スクリーンの周辺部にお
いてもスクリーン中心部と遜色の無い明るさの画像が得
られる。また、上記のように投射レンズ４の光軸中心を
スクリーン８の中心に対し偏芯させるとスクリーンの上
下では、投射用レンズ装置４の光軸中心から物高の距離
が異なるためスクリーンの開口効率が異なる。このた
め、スクリーン上下で周辺光量比が異なり輝度むらとな
ってしまう。本発明の投射用レンズ装置ではスクリーン
の上下に対応する物高は0.9と1.0であり、この差は8%程
度である。したがって、スクリーン上ではほぼ同等の周
辺光量比となり、スクリーン上下の輝度むらがなく、一
様な明るさを得ることが出来る。
【００４２】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、投射用レ
ンズ装置の小型化、バックフォーカスの確保をしつつ、
なおかつレンズ特性図等から明らかなように、諸収差を
良好に満足することができる。すなわち本発明による投
射用レンズ装置を用いた投射型画像表示装置では、スク
リーン周辺部まで一様で明るく、高解像度な画像を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る投射用レンズ装置の一実施形態の
概略図
【図２】本発明に係る投射用レンズ装置における球面収
差を示す図
【図３】本発明に係る投射用レンズ装置における非点収
差を示す図
【図４】本発明に係る投射用レンズ装置における歪曲収
差を示す図
【図５】本発明に係る投射用レンズ装置の一実施形態の
概略図
【図６】本発明に係る投射用レンズ装置における球面収
差を示す図
【図７】本発明に係る投射用レンズ装置における非点収
差を示す図
【図８】本発明に係る投射用レンズ装置における歪曲収
差を示す図
【図９】本発明に係る投射用レンズ装置の一実施形態の
概略図
【図１０】本発明に係る投射用レンズ装置における球面
収差を示す図
【図１１】本発明に係る投射用レンズ装置における非点
収差を示す図
【図１２】本発明に係る投射用レンズ装置における歪曲
収差を示す図
【図１３】本発明に係る投射用レンズ装置の一実施形態
の概略図
【図１４】本発明に係る投射用レンズ装置における球面
収差を示す図
【図１５】本発明に係る投射用レンズ装置における非点
収差を示す図
【図１６】本発明に係る投射用レンズ装置における歪曲
収差を示す図
【図１７】本発明に係る投射用レンズ装置の一実施形態
の概略図
【図１８】本発明に係る投射用レンズ装置における球面
収差を示す図
【図１９】本発明に係る投射用レンズ装置における非点
収差を示す図
【図２０】本発明に係る投射用レンズ装置における歪曲
収差を示す図
【図２１】本発明に係る投射用レンズ装置を組み込んだ
投射型画像表示装置の概略図
【図２２】本発明に係る投射用レンズ装置における開口
効率を示す図
【符号の説明】
１…第１群レンズ、２…第２群レンズ、３…第３群レン
ズ、４…投射用レンズ装置、５…ＴＩＲプリズム、６…
ＤＭＤ素子，７…ミラー、８…スクリーン、９…投射型
画像表示装置、１１…第１群レンズの第１レンズ、１２
…第１群レンズの第２レンズ、１３…第１群レンズの第
３レンズ、１４…第１群レンズの第４レンズ、２１…第
２群レンズの第５レンズ、２２…投射用レンズ装置の絞
り、２３…第２群レンズの第６レンズ、３１…第３群レ
ンズの第７レンズ、３２…第３群レンズの第８レンズ、
３３…第３群レンズの第９レンズ、３４…第３群レンズ
の第１０レンズ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/1335 Ｇ０２Ｆ 1/1335 (72)発明者 平田 浩二 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所デジタルメディアシステ ム事業部内 (72)発明者 生駒 順一 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所デジタルメディアシステ ム事業部内 Ｆターム(参考） 2H087 KA06 KA07 LA03 NA08 PA09 PA18 PB10 QA02 QA07 QA17 QA22 QA26 QA34 QA41 QA45 RA00 RA05 RA12 RA13 UA01 2H088 EA12 HA24 MA03 MA07 2H091 FA14Z FA21X FA26X LA11 LA19 MA07

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】画像表示素子によって変調された光をスク
    リーン上に拡大投影するための投射用レンズ装置であっ
    て、 前記スクリ−ン側から前記画像表示素子側へ向かって、
    順次、負の屈折力を持つ第１群レンズ、正の屈折力を持
    つ第２群レンズ、正の屈折力をもつ第３群レンズを配置
    し、かつ以下の条件を満足することを特徴とする投射用
    レンズ装置。 １．４＜｜ｆ1｜／ｆ ２．８＜ｆ3／ｆ ただし、ｆ：投射用レンズ装置全系の焦点距離 ｆ1 ：第１群レンズの焦点距離 ｆ3 ：第３群レンズの焦点距離
  2. 【請求項２】請求項１記載の投射用レンズ装置におい
    て、更に以下の条件を満足することを特徴とする投射用
    レンズ装置。 ３．６＜ｆb ／ｆ ただし、ｆb：投射用レンズ装置全系のバックフォーカ
    ス
  3. 【請求項３】請求項１または２記載の投射用レンズ装置
    において、更に、以下の条件を満足することを特徴とし
    た投射用レンズ装置。 ０．１＜｜ｆ1 ／ｆ23｜＜０．３ ただし、ｆ23 ：第２群レンズ及び第３群レンズの合成
    焦点距離
  4. 【請求項４】請求項１、２または３記載の投射用レンズ
    装置において、前記第１群レンズは、下記条件を満足す
    るプラスチック製の第1レンズエレメントを含むことを
    特徴とする投射用レンズ装置。 ７＜｜ｆＬ１ ／ｆ｜ ただし、ｆＬ１ ：第１群レンズの第１レンズの焦点距
    離
  5. 【請求項５】請求項４記載の投射用レンズ装置におい
    て、前記画像表示素子からの光線を前記第1レンズエレ
    メントに対しほぼ垂直に入射させるようにしたことを特
    徴とする投射用レンズ装置。
  6. 【請求項６】請求項１、２または３記載の投射用レンズ
    装置において、前記第２群レンズは、前記スクリーン側
    の面が非球面の第２レンズエレメントを含むことを特徴
    とする投射用レンズ装置。
  7. 【請求項７】請求項１、２または３記載の投射用レンズ
    装置において、前記第３群レンズは、前記画像表示素子
    側の面が非球面の第３レンズエレメントを含むことを特
    徴とする投射用レンズ装置。
  8. 【請求項８】請求項１、２または３記載の投射用レンズ
    装置において、前記第１群レンズは、少なくとも１つの
    非球面を含むことを特徴とする投射用レンズ装置。
  9. 【請求項９】請求項８記載の投射用レンズ装置におい
    て、前記第２群レンズは、少なくとも１つの非球面を含
    むことを特徴とする投射用レンズ装置。
  10. 【請求項１０】請求項８または９記載の投射用レンズ装
    置において、前記第３群レンズは、に少なくとも1つの
    非球面を含むことを特徴とする投射用レンズ装置。
  11. 【請求項１１】請求項１、２または３記載の投射用レン
    ズ装置を用いたことを特徴とする投射型画像表示装置。
  12. 【請求項１２】請求項１１記載の投射型画像表示装置に
    おいて、前記スクリーンの中心に対し前記投射用レンズ
    装置の光軸中心を偏芯させることを特徴とする投射型画
    像表示装置。
  13. 【請求項１３】請求項１２記載の投射型画像表示装置に
    おいて、前記スクリーンは、少なくともフレネルスクリ
    ーンを有し、前記フレネルスクリーンの中心を前記投射
    スクリーンの中心に対し偏芯させることを特徴とする投
    射型画像表示装置。
  14. 【請求項１４】請求項１２記載の投射型画像表示装置に
    おいて、前記スクリーン上下の周辺光量比の差を１０％
    以下にしたことを特徴とする投射型画像表示装置。
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