JP2002365537A - 投写レンズ装置およびプロジェクタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プロジェクタ装置に用いる投写レンズ装置に
ついて、プラスチック製の非球面レンズを用いて効果的
に収差を補正する。 【解決手段】 絞りＡの前側に、第１Ａレンズ群、第１
Ｂレンズ群を配置し、絞りＡの後側に、第２レンズ群を
配置する。第１Ａレンズ群の前側から２番目と、第２レ
ンズ群の後端とに、非球面レンズＬ2，Ｌ11を配置す
る。各非球面レンズＬ2，Ｌ11は、プラスチック製と
し、絞りＡから遠い面のみを非球面r3，r22とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、スクリー
ンに画像を投写するフロント投写型のプロジェクタ装置
及びこのプロジェクタ装置に用いる投写レンズ装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、特開平５−１５０１５８
号公報、特開平５−１５０１５９号公報、特開平６−１
６０７０８号公報、あるいは特開平７−７７６５２号公
報に記載されているように、投写レンズを備えたプロジ
ェクタ装置が知られている。すなわち、このようなプロ
ジェクタ装置は、光源と、この光源から照射された光を
変調する液晶パネルと、この液晶パネルにより変調され
た光をスクリーンに投写する投写レンズとを備えてい
る。

【０００３】そして、このような投写レンズは、各種の
収差の補正を行うなどのために、複数枚のレンズから構
成されている。そして、このような収差の補正を効率良
く行うとともにレンズの構成枚数を削減するためには、
非球面レンズを用いることが好ましく、また、加工の容
易さや製造コストの点では、プラスチック製のいわゆる
プラスチックレンズを用いることが好ましい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】今日において、効果的
に収差を補正できる構成が求められているとともに、製
造を容易にできる構成が求められている。

【０００５】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、効果的に収差を補正できるとともに製造を容易に
できる投写レンズ装置及びプロジェクタ装置を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の投写レン
ズ装置は、スクリーン側から順に、第１レンズ群と、絞
りと、第２レンズ群とを具備し、前記各レンズ群は、そ
れぞれ片側のみ非球面とした非球面レンズを備え、前記
各非球面レンズは、それぞれ前記非球面が前記絞りから
離間する側に向いて配置されたものである。

【０００７】そして、この構成では、非球面レンズを用
い、さらに、これら非球面レンズの非球面を絞りから遠
い位置に配置することにより、効果的な収差補正が可能
になる。また、非球面レンズは片側のみ非球面としたた
め、製造が容易になる。

【０００８】請求項２記載の投写レンズ装置は、請求項
１記載の投写レンズ装置において、各非球面レンズは、
プラスチック製で、一面を非球面とし、他面は球面及び
平面のいずれか一方としたものである。

【０００９】そして、この構成では、各非球面レンズを
プラスチック製としたため、製造が容易になる。さら
に、各非球面レンズは、一面を非球面とし、他面は球面
または平面とした。レンズの面形状の測定においては、
球面や平面の方が非球面の測定に比べて容易であるた
め、片面が球面あるいは平面である方が、両面とも非球
面とするより、面形状の測定が容易になり、また、この
他面すなわち球面あるいは平面を基準とすれば非球面の
測定も容易になり、製造コストが低減される。

【００１０】請求項３記載の投写レンズ装置は、請求項
１記載の投写レンズ装置において、各非球面レンズは、
プラスチック製で、第１レンズ群では、スクリーン側の
端部から２番目に位置し、第２レンズ群では、スクリー
ンの反対側の端部に位置するものである。

【００１１】そして、この構成では、プラチック製の非
球面レンズを用い、さらに、これら非球面レンズの非球
面を絞りから遠い位置に配置することにより、効果的な
収差補正が可能になるとともに、スクリーン側では端部
から２番目に配置することにより、プラスチック製のレ
ンズが保護される。

【００１２】請求項４記載のプロジェクタ装置は、光源
と、この光源から照射された光を変調する変調手段と、
この変調手段により変調された光を投写する請求項１な
いし３いずれか記載の投写レンズ装置とを具備したもの
である。

【００１３】そして、この構成では、請求項１ないし３
いずれか記載の投写レンズ装置を備えたため、効果的な
収差補正が可能になるとともに、製造が容易になり、製
造コストの低減が可能になる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の投写レンズ装置及
びプロジェクタ装置の第１の実施の形態を図面を参照し
て説明する。

【００１５】図１において、１は投写レンズ装置で、こ
の投写レンズ装置１の結像側すなわち後側に、１個のダ
イクロイッククロスプリズム３の出射面r23が配置され
ている。さらに、このダイクロイッククロスプリズム３
の３方の入射面r24には、それぞれ変調手段としての表
示デバイスであるＲ(赤)、Ｇ(緑)、Ｂ(青)の液晶パネル
４が配置されている。さらに、これら３枚の液晶パネル
４の後側には、図示しない光源光学系を介して、光源と
してのランプが配置されている。

【００１６】すなわち、ランプから照射された白色光
は、光源光学系により偏光されつつダイクロイックミラ
ーによりＲ(赤)、Ｇ(緑)、Ｂ(青)の色光に分離され、平
行光として各液晶パネル４に入射する。そして、各液晶
パネル４を透過する際に画像信号に応じて光変調された
色光は、３方の入射面r24からダイクロイッククロスプ
リズム３に入射し、このダイクロイッククロスプリズム
３で互いに色合成された上、出射面r23から投写レンズ
装置１に入射する。そして、この投写レンズ装置１によ
り、画像がスクリーン５に拡大して投写される。

【００１７】そして、投写レンズ装置１の構成は、図１
及び表１に示すように、１１枚のレンズＬ1〜Ｌ11を備
え、これらレンズＬ1〜Ｌ11は、スクリーン５側すなわ
ち前側から、前側に凸面を向けた負メニスカスレンズで
ある第１レンズＬ1、前側に凸面を向けた負メニスカス
レンズである非球面レンズとしての第２レンズＬ2、前
側に凸面を向けた負メニスカスレンズである第３レンズ
Ｌ3、両凸レンズである第４レンズＬ4、両凹レンズであ
る第５レンズＬ5、補正レンズである両凸レンズである
第６レンズＬ6、両凹レンズである第７レンズＬ7、両凸
レンズである第８レンズＬ8、両凸レンズである第９レ
ンズＬ9、両凸レンズである第１０レンズＬ10、後側に
凸面を向けた正メニスカスレンズである非球面レンズと
しての第１１レンズＬ11である。また、第４レンズＬ4
と第５レンズＬ5とが接合され、強い負パワーの第７レ
ンズＬ7と弱い正パワーの第８レンズＬ8とが接合されて
絞りＡに対向する接合レンズが構成されている。さら
に、第２レンズＬ2及び第１１レンズＬ11はプラスチッ
クレンズであり、この第２レンズＬ2の前面r3及び第１
１レンズＬ11の後面r22は非球面となっている。一方、
これら第２レンズＬ2の後面及び第１１レンズＬ11の前
面は球面となっている。また、Ａは絞り、r10及びr13は
仮想面である。

【００１８】そして、第１ないし第３のレンズにより、
第１レンズ群を構成する第１Ａレンズ群が構成され、第
４及び第５レンズにより、第１レンズ群を構成する第１
Ｂレンズ群が構成され、第７ないし第１１レンズによ
り、第２レンズ群が構成されている。

【００１９】なお、表１中、No.(r)はスクリーン５側か
らの仮想面を含むレンズ面、Ｒは曲率半径、Ｄは次のレ
ンズ面までの距離、Ｎdはレンズの屈折率、νdはレンズ
のアッベ数である。また、非球面(No.3)の表は、第２レ
ンズＬ2の前面の非球面形状、非球面(No.22)の表は、第
１１レンズＬ11の後面の非球面形状を示し、Ｋは円錐定
数、Ａnはそれぞれn次の非球面係数である。さらに、物
体距離無限時の表は、r6とr7との間の最小距離、及びr1
0とr11との間の最大距離を示している。また、この第１
の実施の形態においては、r1とスクリーン５面との間の
距離すなわち投写距離は、１５００．００mmとしてい
る。

【００２０】

【表１】

【００２１】また、図２は、この第１の実施の形態の縦
収差の収差図であり、(a)は球面収差、(b)は非点収差、
(c)は歪曲収差である。そして、非点収差において、破
線Ｍはメリディオナル、実線Ｓはサジタルである。

【００２２】そして、この第１の実施の形態によれば、
２枚の非球面レンズとしての第２レンズＬ2と第１１レ
ンズＬ11とを、絞りＡを挟んで非球面側r3，r22が絞り
Ａから遠い側に向くように配置したため、非球面での収
差補正、すなわち歪曲収差及び像面歪曲の補正を効果的
にできる。すなわち、収差を補正する非球面は、光線高
の大きいスクリーン５側の前端部と、スクリーン５側を
入射側とした場合の結像側である後端部との近くに配置
することが効果的である。一方、スクリーン５側の端部
のレンズは、特にフロント投写型のプロジェクタ装置に
おいては外部に露出するため、プラスチックレンズを配
置すると、傷付きやすい問題がある。そこで、２枚の非
球面レンズとしての第２レンズＬ2と第１１レンズＬ11
とを、第１Ａレンズ群の前側から２番目と、第２レンズ
群の後端部に配置し、さらに、絞りＡの前側のレンズは
前側に非球面r3を向け、絞りＡの後側のレンズは後側に
非球面r22を向けることにより、レンズを保護しつつ、
効果的に収差を補正できる。また、各非球面レンズは、
プラスチック製とすることにより容易に製造でき、製造
コストを低減できる。さらに、各非球面レンズは、一面
r3，r22のみ非球面とし、他面r4，r21は球面としたた
め、非球面の測定が１面で済み、また、この他面r4，r2
1を基準として非球面を測定でき、非球面レンズの検
査、製造を容易にして、製造コストを低減できる。さら
に、正パワーと負パワーのプラスチック製の非球面のレ
ンズを対をなして配置することにより、ランプの熱によ
りレンズの屈折率が変化し、あるいは形状が変化した場
合にも、発生した収差を互いにキャンセルする効果が期
待される。

【００２３】次に、本発明の投写レンズ装置の第２の実
施の形態を図３、図４及び表２を参照して説明する。

【００２４】図３において、１は投写レンズ装置、３は
ダイクロイッククロスプリズム、４は液晶パネルであ
り、本実施の形態では、ダイクロイッククロスプリズム
３の出射面はr22、入射面はr23である。

【００２５】そして、投写レンズ装置１の構成は、図３
及び表２に示すように、１０枚のレンズＬ1〜Ｌ10を備
え、これらレンズＬ1〜Ｌ10は、スクリーン５側すなわ
ち前側から、前側に凸面を向けた負メニスカスレンズで
ある第１レンズＬ1、前側に凸面を向けた負メニスカス
レンズである非球面レンズとしての第２レンズＬ2、前
側に凸面を向けた負メニスカスレンズである第３レンズ
Ｌ3、前側に凸面を向けた正メニスカスレンズである第
４レンズＬ4、前側に凸面を向けた平凸レンズである補
正レンズである第５レンズＬ5、両凹レンズである第６
レンズＬ6、両凸レンズである第７レンズＬ7、両凸レン
ズである第８レンズＬ8、両凸レンズである第９レンズ
Ｌ9、後側に凸面を向けた平凸レンズである非球面レン
ズとしての第１０レンズＬ10である。また、強い負パワ
ーの第６レンズＬ6と弱い正パワーの第７レンズＬ7とが
接合されて絞りＡに対向する接合レンズが構成されてい
る。さらに、第２レンズＬ2及び第１０レンズＬ10はプ
ラスチックレンズであり、この第２レンズＬ2の前面r3
及び第１０レンズＬ10の後面r21は非球面となってい
る。一方、これら第２レンズＬ2の後面は球面であり、
第１０レンズＬ10の前面は平面となっている。また、Ａ
は絞り、r9及びr12は仮想面である。

【００２６】そして、第１ないし第３のレンズにより、
第１レンズ群を構成する第１Ａレンズ群が構成され、第
４レンズにより、第１レンズ群を構成する第１Ｂレンズ
群が構成され、第６ないし第１０レンズにより、第２レ
ンズ群が構成されている。

【００２７】なお、表２中、No.(r)はスクリーン５側か
らの仮想面を含むレンズ面、Ｒは曲率半径、Ｄは次のレ
ンズ面までの距離、Ｎdはレンズの屈折率、νdはレンズ
のアッベ数である。また、非球面(No.3)の表は、第２レ
ンズＬ2の前面の非球面形状、非球面(No.21)の表は、第
１０レンズＬ10の後面の非球面形状を示し、Ｋは円錐定
数、Ａnはそれぞれn次の非球面係数である。さらに、物
体距離無限時の表は、r6とr7との間の最小距離、及びr9
とr10との間の最大距離を示している。また、この第２
の実施の形態においては、r1とスクリーン５面との間の
距離すなわち投写距離は、１５００．００mmとしてい
る。

【００２８】

【表２】

【００２９】また、図４は、この第２の実施の形態の縦
収差の収差図であり、(a)は球面収差、(b)は非点収差、
(c)は歪曲収差である。そして、非点収差において、破
線Ｍはメリディオナル、実線Ｓはサジタルである。

【００３０】そして、この第２の実施の形態によれば、
２枚の非球面レンズとしての第２レンズＬ2と第１０レ
ンズＬ10とを、絞りＡを挟んで非球面側r3，r21が絞り
Ａから遠い側に向くように配置したため、非球面での収
差補正、すなわち歪曲収差及び像面歪曲の補正を効果的
にできる。すなわち、収差を補正する非球面は、光線高
の大きいスクリーン５側の前端部と、スクリーン５側を
入射側とした場合の結像側である後端部との近くに配置
することが効果的である。一方、スクリーン５側の端部
のレンズは、特にフロント投写型のプロジェクタ装置に
おいては外部に露出するため、プラスチックレンズを配
置すると、傷付きやすい問題がある。そこで、２枚の非
球面レンズとしての第２レンズＬ2と第１０レンズＬ10
とを、第１Ａレンズ群の前側から２番目と、第２レンズ
群の後端部に配置し、さらに、絞りＡの前側のレンズは
前側に非球面r3を向け、絞りＡの後側のレンズは後側に
非球面r21を向けることにより、レンズを保護しつつ、
効果的に収差を補正できる。また、各非球面レンズは、
プラスチック製とすることにより容易に製造でき、製造
コストを低減できる。さらに、各非球面レンズは、一面
r3，r21のみ非球面とし、他面r4，r20は球面あるいは平
面としたため、非球面の測定が１面で済み、また、この
他面r4，r20を基準として非球面を測定でき、非球面レ
ンズの検査、製造を容易にして、製造コストを低減でき
る。さらに、正パワーと負パワーのプラスチック製の非
球面のレンズを対をなして配置することにより、ランプ
の熱によりレンズの屈折率が変化し、あるいは形状が変
化した場合にも、発生した収差を互いにキャンセルする
効果が期待される。

【００３１】次に、本発明の投写レンズ装置の第３の実
施の形態を図５、図６及び表３を参照して説明する。

【００３２】図５において、１は投写レンズ装置、３は
ダイクロイッククロスプリズム、４は液晶パネルであ
り、本実施の形態では、ダイクロイッククロスプリズム
３の出射面はr21、入射面はr22である。

【００３３】そして、投写レンズ装置１の構成は、図５
及び表３に示すように、１０枚のレンズＬ1〜Ｌ10を備
え、これらレンズＬ1〜Ｌ10は、スクリーン５側すなわ
ち前側から、前側に凸面を向けた負メニスカスレンズで
ある第１レンズＬ1、前側に凸面を向けた負メニスカス
レンズである非球面レンズとしての第２レンズＬ2、前
側に凸面を向けた負メニスカスレンズである第３レンズ
Ｌ3、両凸レンズである補正レンズである第４レンズＬ
4、後側に凸面を向けた正メニスカスレンズである第５
レンズＬ5、両凹レンズである第６レンズＬ6、両凸レン
ズである第７レンズＬ7、両凸レンズである第８レンズ
Ｌ8、両凸レンズである第９レンズＬ9、後側に凸面を向
けた正メニスカスレンズである非球面レンズとしての第
１０レンズＬ10である。また、弱い正パワーの第５レン
ズＬ5と強い負パワーの第６レンズＬ6と弱い正パワーの
第７レンズＬ7とが接合されて絞りＡに対向する接合レ
ンズが構成されている。さらに、第２レンズＬ2及び第
１０レンズＬ10はプラスチックレンズであり、この第２
レンズＬ2の前面r3及び第１０レンズＬ10の後面r20は非
球面となっている。一方、これら第２レンズＬ2の後面
及び第１０レンズＬ10の前面は球面となっている。ま
た、Ａは絞り、r7及びr8は仮想面である。

【００３４】そして、第１及び第２レンズにより、第１
レンズ群を構成する第１Ａレンズ群が構成され、第３レ
ンズにより、第１レンズ群を構成する第１Ｂレンズ群が
構成され、第５ないし第１０レンズにより、第２レンズ
群が構成されている。

【００３５】なお、表３中、No.(r)はスクリーン５側か
らの仮想面を含むレンズ面、Ｒは曲率半径、Ｄは次のレ
ンズ面までの距離、Ｎdはレンズの屈折率、νdはレンズ
のアッベ数である。また、非球面(No.3)の表は、第２レ
ンズＬ2の前面の非球面形状、非球面(No.20)の表は、第
１０レンズＬ10の後面の非球面形状を示し、Ｋは円錐定
数、Ａnはそれぞれn次の非球面係数である。さらに、物
体距離無限時の表は、r4とr5との間の最大距離、及びr6
とr7との間の最小距離を示している。また、この第３の
実施の形態においては、r1とスクリーン５面との間の距
離すなわち投写距離は、１５００．００mmとしている。

【００３６】

【表３】

【００３７】また、図６は、この第３の実施の形態の縦
収差の収差図であり、(a)は球面収差、(b)は非点収差、
(c)は歪曲収差である。そして、非点収差において、破
線Ｍはメリディオナル、実線Ｓはサジタルである。

【００３８】そして、この第３の実施の形態によれば、
２枚の非球面レンズとしての第２レンズＬ2と第１０レ
ンズＬ10とを、絞りＡを挟んで非球面側r3，r20が絞り
Ａから遠い側に向くように配置したため、非球面での収
差補正、すなわち歪曲収差及び像面歪曲の補正を効果的
にできる。すなわち、収差を補正する非球面は、光線高
の大きいスクリーン５側の前端部と、スクリーン５側を
入射側とした場合の結像側である後端部との近くに配置
することが効果的である。一方、スクリーン５側の端部
のレンズは、特にフロント投写型のプロジェクタ装置に
おいては外部に露出するため、プラスチックレンズを配
置すると、傷付きやすい問題がある。そこで、２枚の非
球面レンズとしての第２レンズＬ2と第１０レンズＬ10
とを、第１Ａレンズ群の前側から２番目と、第２レンズ
群の後端部に配置し、さらに、絞りＡの前側のレンズは
前側に非球面r3を向け、絞りＡの後側のレンズは後側に
非球面r20を向けることにより、レンズを保護しつつ、
効果的に収差を補正できる。また、各非球面レンズは、
プラスチック製とすることにより容易に製造でき、製造
コストを低減できる。さらに、各非球面レンズは、一面
r3，r20のみ非球面とし、他面r4，r19は球面としたた
め、非球面の測定が一面で済み、また、この他面r4，r1
9を基準として非球面を測定でき、非球面レンズの検
査、製造を容易にして、製造コストを低減できる。さら
に、正パワーと負パワーのプラスチック製の非球面のレ
ンズを対をなして配置することにより、ランプの熱によ
りレンズの屈折率が変化し、あるいは形状が変化した場
合にも、発生した収差を互いにキャンセルする効果が期
待される。

【００３９】

【発明の効果】請求項１記載の投写レンズ装置によれ
ば、非球面レンズを用い、さらに、これら非球面レンズ
の非球面を絞りから遠い位置に配置することにより、効
果的に収差補正できる。また、非球面レンズは片側のみ
非球面としたため、製造を容易にできる。

【００４０】請求項２記載の投写レンズ装置によれば、
請求項１記載の効果に加え、各非球面レンズをプラスチ
ック製としたため、製造を容易にできる。さらに、各非
球面レンズは、一面を非球面とし、他面は球面または平
面としたため、非球面の測定が一面で済み、また、他面
の球面あるいは平面を基準として非球面の測定を容易に
でき、製造コストを低減できる。

【００４１】請求項３記載の投写レンズ装置によれば、
請求項１記載の効果に加え、プラチック製の非球面レン
ズを用い、さらに、これら非球面レンズの非球面を絞り
から遠い位置に配置することにより、効果的に収差補正
できるとともに、スクリーン側では端部から２番目に配
置することにより、プラスチック製のレンズを保護でき
る。

【００４２】請求項４記載のプロジェクタ装置によれ
ば、請求項１ないし３いずれか記載の投写レンズ装置を
備えたため、効果的に収差補正できるとともに、容易に
製造でき、製造コストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の投写レンズ装置の第１の実施の形態を
示す構成図である。

【図２】同上投写レンズ装置の収差図である。

【図３】本発明の投写レンズ装置の第２の実施の形態を
示す構成図である。

【図４】同上投写レンズ装置の収差図である。

【図５】本発明の投写レンズ装置の第３の実施の形態を
示す構成図である。

【図６】同上投写レンズ装置の収差図である。

【符号の説明】

１ 投写レンズ装置 ４ 変調手段としての液晶パネル ５ スクリーン Ａ 絞り Ｌ2 非球面レンズとしての第２レンズ Ｌ11 非球面レンズとしての第１１レンズ r3，r22 非球面としての一面

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ａ Ｆターム(参考） 2H087 KA06 LA03 PA08 PA09 PA18 PA19 PB10 PB11 QA02 QA07 QA17 QA21 QA26 QA32 QA33 QA41 QA45 RA05 RA12 RA13 RA32 RA41 UA01 5C058 BA35 EA02 EA11 EA12 EA42

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スクリーン側から順に、第１レンズ群
   と、絞りと、第２レンズ群とを具備し、 前記各レンズ群は、それぞれ片側のみ非球面とした非球
   面レンズを備え、前記各非球面レンズは、それぞれ前記
   非球面が前記絞りから離間する側に向いて配置されたこ
   とを特徴とする投写レンズ装置。
2. 【請求項２】 各非球面レンズは、プラスチック製で、
   一面を非球面とし、他面は球面及び平面のいずれか一方
   としたことを特徴とする請求項１記載の投写レンズ装
   置。
3. 【請求項３】 各非球面レンズは、プラスチック製で、
   第１レンズ群では、スクリーン側の端部から２番目に位
   置し、第２レンズ群では、スクリーンの反対側の端部に
   位置することを特徴とする請求項１記載の投写レンズ装
   置。
4. 【請求項４】 光源と、 この光源から照射された光を変調する変調手段と、 この変調手段により変調された光を投写する請求項１な
   いし３いずれか記載の投写レンズ装置とを具備したこと
   を特徴とするプロジェクタ装置。