JP2003140049A - 投影光学系及びそれを用いた投影装置 - Google Patents
投影光学系及びそれを用いた投影装置Info
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- G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 画像情報をスクリーン上に良好なる光学性能
を維持しつつ、投射することができる投影光学系及びそ
れを用いた投射装置を得ること。 【解決手段】 画像表示素子に形成される画像情報を被
投影面上に拡大投影する為の複数の光学素子を含む投影
光学系において、該画像表示素子と被投影面はいずれも
該投影光学系の基準光軸に対して垂直に配置されてお
り、該投影光学系を構成する複数の光学素子のうち１枚
以上の光学素子は、その光軸が該投影光学系の基準光軸
からシフト又は／及び該基準光軸に対してチルトしてい
る。
を維持しつつ、投射することができる投影光学系及びそ
れを用いた投射装置を得ること。 【解決手段】 画像表示素子に形成される画像情報を被
投影面上に拡大投影する為の複数の光学素子を含む投影
光学系において、該画像表示素子と被投影面はいずれも
該投影光学系の基準光軸に対して垂直に配置されてお
り、該投影光学系を構成する複数の光学素子のうち１枚
以上の光学素子は、その光軸が該投影光学系の基準光軸
からシフト又は／及び該基準光軸に対してチルトしてい
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、投影光学系及びそ
れを用いた投影装置に関し、例えば液晶素子に基づく画
像情報を投影光軸に対して上方のスクリーン面上に拡大
投影する固定シフト機構を持つような液晶プロジェクタ
ーに好適なものである
れを用いた投影装置に関し、例えば液晶素子に基づく画
像情報を投影光軸に対して上方のスクリーン面上に拡大
投影する固定シフト機構を持つような液晶プロジェクタ
ーに好適なものである
【０００２】
【従来の技術】従来より、液晶表示装置（液晶パネル、
ＬＣＤ）に基づく画像情報を所定面上に投影する液晶プ
ロジェクター（投影装置）は、例えばパソコン等の画像
を大画面に投影してみることができる装置として会議お
よびプレゼンテーション等に広く利用されてきている。
ＬＣＤ）に基づく画像情報を所定面上に投影する液晶プ
ロジェクター（投影装置）は、例えばパソコン等の画像
を大画面に投影してみることができる装置として会議お
よびプレゼンテーション等に広く利用されてきている。
【０００３】そのため液晶プロジェクター用の投影光学
系としてはスクリーンから装置までの距離が短く、又拡
大側の投影画像がなるべく高い位置、つまり上方に投影
されることが望まれている。上方投影する１つの方法と
して投影光学系の光軸と液晶表示装置の中心とを、故意
にずらして固定することによって（所謂シフト投影光学
系）、拡大側共役（スクリーン）面に関して投影光学系
の光（基準）軸から主に上側に画像が拡大投影する方法
がある。
系としてはスクリーンから装置までの距離が短く、又拡
大側の投影画像がなるべく高い位置、つまり上方に投影
されることが望まれている。上方投影する１つの方法と
して投影光学系の光軸と液晶表示装置の中心とを、故意
にずらして固定することによって（所謂シフト投影光学
系）、拡大側共役（スクリーン）面に関して投影光学系
の光（基準）軸から主に上側に画像が拡大投影する方法
がある。
【０００４】つまり図１４に示すように、縮小共役面に
関していえば投影光学系ＰＬの光（基準）軸Ｌａより主
に下側に液晶表示装置ＬＣＤの中心がくるようにシフト
した後固定配置している。この為、投影光学系ＰＬの本
来の有効像円（有効画面）の（下側）半分程度の領域し
か使っていないといった例が多く見られる。
関していえば投影光学系ＰＬの光（基準）軸Ｌａより主
に下側に液晶表示装置ＬＣＤの中心がくるようにシフト
した後固定配置している。この為、投影光学系ＰＬの本
来の有効像円（有効画面）の（下側）半分程度の領域し
か使っていないといった例が多く見られる。
【０００５】尚、図１４はＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ
（青色）チャンネルのＲチャンネルから見た図である。
（青色）チャンネルのＲチャンネルから見た図である。
【０００６】一般に２〜３台といった複数の液晶プロジ
ェクターを用いてスクリーン上に複数の投影画像を重ね
合わせ投影をする大型の液晶プロジェクター等の場合で
は、この液晶表示装置のシフト量は可変になっているケ
ースがある。しかし、特に０．９型以下の液晶表示装置
を用いた小型軽量の液晶プロジェクターでは液晶表示装
置のシフト機構は固定で使用され、むしろ可変シフト機
構にしてセットが大型化したり複雑になったりすること
を嫌い、むしろ小型・軽量のため固定シフト機構が採用
されている。
ェクターを用いてスクリーン上に複数の投影画像を重ね
合わせ投影をする大型の液晶プロジェクター等の場合で
は、この液晶表示装置のシフト量は可変になっているケ
ースがある。しかし、特に０．９型以下の液晶表示装置
を用いた小型軽量の液晶プロジェクターでは液晶表示装
置のシフト機構は固定で使用され、むしろ可変シフト機
構にしてセットが大型化したり複雑になったりすること
を嫌い、むしろ小型・軽量のため固定シフト機構が採用
されている。
【０００７】この他、上方投影をするための別の手段と
して、投影光学系をスクリーンに対して斜めにあおって
投影する方法がある。その際スクリーン面と投影系光
（基準）軸との傾き角に起因する台形歪みおよび像面倒
れに関して光学系で補正する投影装置が、例えば特開平
９−３０４７３２号公報で提案されている。
して、投影光学系をスクリーンに対して斜めにあおって
投影する方法がある。その際スクリーン面と投影系光
（基準）軸との傾き角に起因する台形歪みおよび像面倒
れに関して光学系で補正する投影装置が、例えば特開平
９−３０４７３２号公報で提案されている。
【０００８】また、近年、液晶表示装置の画素数の増加
等によって高い解像度、および明るい蛍光燈およびデイ
ライト下でも使用に耐えうる明るい大口径の投影光学系
が望まれてきている。一方、小型の液晶表示装置を用い
て５ポンド以下といった小型・軽量なプロジェクターも
強く望まれている。
等によって高い解像度、および明るい蛍光燈およびデイ
ライト下でも使用に耐えうる明るい大口径の投影光学系
が望まれてきている。一方、小型の液晶表示装置を用い
て５ポンド以下といった小型・軽量なプロジェクターも
強く望まれている。
【０００９】そのため近年、液晶プロジェクター用の投
影レンズ（投影光学系）として４群または５群より成
り、高解像かつ小型化を実現したズームレンズが、例え
ば特開平１０−１８６２３５号公報や特開平１０−２６
８１９３号公報等で提案されている。
影レンズ（投影光学系）として４群または５群より成
り、高解像かつ小型化を実現したズームレンズが、例え
ば特開平１０−１８６２３５号公報や特開平１０−２６
８１９３号公報等で提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】画像表示素子（液晶表
示装置）を投影光学系の光軸に対してシフトさせて使用
する場合でも又、スクリーンに対し投影光学系の光軸を
傾けて使用する場合でも、投影画像に台形歪が発生して
くる。また、スクリーンに対して投影装置の光軸を傾け
ない場合でも、画像表示素子の中心と光軸が異なってお
り、投影光学系を光軸に対して非対称に使用するため、
投影光学系に歪曲収差が残存している場合などに画像が
ひずんで投影されてしまう。
示装置）を投影光学系の光軸に対してシフトさせて使用
する場合でも又、スクリーンに対し投影光学系の光軸を
傾けて使用する場合でも、投影画像に台形歪が発生して
くる。また、スクリーンに対して投影装置の光軸を傾け
ない場合でも、画像表示素子の中心と光軸が異なってお
り、投影光学系を光軸に対して非対称に使用するため、
投影光学系に歪曲収差が残存している場合などに画像が
ひずんで投影されてしまう。
【００１１】特開平９−３０４７３２号公報では、液晶
プロジェクターにおいて上方に投影する際に、台形歪み
および像面倒れを光学的に補正する手段を開示している
が、投影光学系を構成するレンズおよびレンズ面の形
状、さらには加工上の負荷に無理が生じ、そのまま変倍
光学系に適用するのは困難である。
プロジェクターにおいて上方に投影する際に、台形歪み
および像面倒れを光学的に補正する手段を開示している
が、投影光学系を構成するレンズおよびレンズ面の形
状、さらには加工上の負荷に無理が生じ、そのまま変倍
光学系に適用するのは困難である。
【００１２】一般に、投影光学系を明るくし、かつ高解
像力化を図る為に、開放瞳径を大きくしながら高解像力
が可能な構成を探索していくには、各レンズ構成を適切
に設定する必要がある。
像力化を図る為に、開放瞳径を大きくしながら高解像力
が可能な構成を探索していくには、各レンズ構成を適切
に設定する必要がある。
【００１３】各レンズ群のレンズ構成を適切に設定しな
いと、例えば光学系全体の小型化は実現できても、変倍
に伴うレンズ群の移動が複雑になったり、レンズ鏡筒が
増える等に投影装置全体が複雑になってくる。
いと、例えば光学系全体の小型化は実現できても、変倍
に伴うレンズ群の移動が複雑になったり、レンズ鏡筒が
増える等に投影装置全体が複雑になってくる。
【００１４】本発明は装置全体の簡素化を図りつつ、高
い光学性能を維持しつつ、画像情報をスクリーン上に上
方投影することができる投影光学系及びそれを用いた投
影装置の提供を目的とする。
い光学性能を維持しつつ、画像情報をスクリーン上に上
方投影することができる投影光学系及びそれを用いた投
影装置の提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の投影光
学系は画像表示素子に形成される画像情報を被投影面上
に拡大投影する為の複数の光学素子を含む投影光学系に
おいて、該画像表示素子と被投影面はいずれも該投影光
学系の基準光軸に対して垂直に配置されており、該投影
光学系を構成する複数の光学素子のうち１枚以上の光学
素子は、その光軸が該投影光学系の基準光軸からシフト
又は／及び該基準光軸に対してチルトしていることを特
徴としている。
学系は画像表示素子に形成される画像情報を被投影面上
に拡大投影する為の複数の光学素子を含む投影光学系に
おいて、該画像表示素子と被投影面はいずれも該投影光
学系の基準光軸に対して垂直に配置されており、該投影
光学系を構成する複数の光学素子のうち１枚以上の光学
素子は、その光軸が該投影光学系の基準光軸からシフト
又は／及び該基準光軸に対してチルトしていることを特
徴としている。
【００１６】請求項２の発明は請求項１の発明において
前記投影光学系の基準光軸からシフト又は及びチルトし
ている１以上の光学素子は、レンズ鏡筒に固定されてい
ることを特徴としている。
前記投影光学系の基準光軸からシフト又は及びチルトし
ている１以上の光学素子は、レンズ鏡筒に固定されてい
ることを特徴としている。
【００１７】請求項３の発明は請求項１の発明において
前記画像表示素子は、その中心が前記投影光学系の基準
光軸からずれて固定されていることを特徴としている。
前記画像表示素子は、その中心が前記投影光学系の基準
光軸からずれて固定されていることを特徴としている。
【００１８】請求項４の発明は請求項１の発明において
前記画像表示素子は、その中心が前記投影光学系の基準
光軸と重力方向にずれて固定されており、かつ該投影光
学系の複数の光学素子のうち１枚以上の光学素子は、そ
の光軸が該投影光学系の基準光軸から重力方向にずれて
固定されていることを特徴としている。
前記画像表示素子は、その中心が前記投影光学系の基準
光軸と重力方向にずれて固定されており、かつ該投影光
学系の複数の光学素子のうち１枚以上の光学素子は、そ
の光軸が該投影光学系の基準光軸から重力方向にずれて
固定されていることを特徴としている。
【００１９】請求項５の発明は請求項３の発明において
前記画像表示素子の中心の前記投影光学系の基準光軸に
対する重力方向へのずれ量をｄｙａ、該画像表示素子の
重力方向の有効幅をＹａとするとき、 ０．４５ ＜ ｄｙ ／ Ｙａ ＜ ０．７５ の条件式を満足することを特徴としている。
前記画像表示素子の中心の前記投影光学系の基準光軸に
対する重力方向へのずれ量をｄｙａ、該画像表示素子の
重力方向の有効幅をＹａとするとき、 ０．４５ ＜ ｄｙ ／ Ｙａ ＜ ０．７５ の条件式を満足することを特徴としている。
【００２０】請求項６の発明は請求項１の発明において
前記投影光学系を構成する、複数の光学素子はレンズを
含むことを特徴としている。
前記投影光学系を構成する、複数の光学素子はレンズを
含むことを特徴としている。
【００２１】請求項７の発明は請求項６の発明において
前記投影光学系は、非球面レンズを有していることを特
徴としている。
前記投影光学系は、非球面レンズを有していることを特
徴としている。
【００２２】請求項８の発明は請求項１の発明において
前記投影光学系は複数のブロックから構成され、該複数
のブロックのうち２以上を光軸上移動させることによっ
て像倍率を連続的に変化させることを特徴としている。
前記投影光学系は複数のブロックから構成され、該複数
のブロックのうち２以上を光軸上移動させることによっ
て像倍率を連続的に変化させることを特徴としている。
【００２３】請求項９の発明は請求項８の発明において
前記投影光学系の複数のブロックのうち最も拡大側およ
び最も縮小側の２つのブロックは変倍の際に固定である
ことを特徴としている。
前記投影光学系の複数のブロックのうち最も拡大側およ
び最も縮小側の２つのブロックは変倍の際に固定である
ことを特徴としている。
【００２４】請求項１０の発明は請求項１又は８の発明
において前記投影光学系の、最も拡大側に位置するブロ
ックを光軸上移動させて、フォーカス調整を行うことを
特徴としている。
において前記投影光学系の、最も拡大側に位置するブロ
ックを光軸上移動させて、フォーカス調整を行うことを
特徴としている。
【００２５】請求項１１の発明は請求項１乃至５のいず
れか１項に記載の発明において前記投影光学系は、拡大
側から順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の
第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力
の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群を有し、変
倍に際して、２以上のレンズ群を動かし、該第１レンズ
群と第５レンズ群は、変倍中固定であり、該第２レンズ
群は、正の屈折力のレンズと負の屈折力のレンズを有
し、それらの各レンズはその光軸が該投影光学系基準光
軸に対して、重力方向にシフトしていることを特徴とし
ている。
れか１項に記載の発明において前記投影光学系は、拡大
側から順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の
第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力
の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群を有し、変
倍に際して、２以上のレンズ群を動かし、該第１レンズ
群と第５レンズ群は、変倍中固定であり、該第２レンズ
群は、正の屈折力のレンズと負の屈折力のレンズを有
し、それらの各レンズはその光軸が該投影光学系基準光
軸に対して、重力方向にシフトしていることを特徴とし
ている。
【００２６】請求項１２の発明は請求項１乃至５のいず
れか１項に記載１の発明において前記投影光学系は、拡
大側から順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力
の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折
力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群を有し、
変倍に際して、２以上のレンズ群を動かし、該第１レン
ズ群と第５レンズ群は、変倍中固定であり、該第４レン
ズ群は、負の屈折力のレンズを有し、該第５レンズ群は
正の屈折力のレンズを有し、それらの各レンズはその光
軸が、該投影光学系の基準光軸に対してチルトしている
ことを特徴としている。
れか１項に記載１の発明において前記投影光学系は、拡
大側から順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力
の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折
力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群を有し、
変倍に際して、２以上のレンズ群を動かし、該第１レン
ズ群と第５レンズ群は、変倍中固定であり、該第４レン
ズ群は、負の屈折力のレンズを有し、該第５レンズ群は
正の屈折力のレンズを有し、それらの各レンズはその光
軸が、該投影光学系の基準光軸に対してチルトしている
ことを特徴としている。
【００２７】請求項１３の発明は請求項１乃至５のいず
れか１項に記載１の発明において前記投影光学系は、拡
大側から順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力
の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折
力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群、正の屈
折力の第６レンズ群を有し、変倍に際して、２以上のレ
ンズ群を動かし、該第１レンズ群と第６レンズ群は、変
倍中固定であり、該第２レンズ群は正の屈折力のレンズ
を有し、第４レンズ群は負の屈折力のレンズを有し、そ
れらの各レンズはその光軸が該投影光学系基準光軸に対
して、重力方向にシフトしていることを特徴としてい
る。
れか１項に記載１の発明において前記投影光学系は、拡
大側から順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力
の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折
力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群、正の屈
折力の第６レンズ群を有し、変倍に際して、２以上のレ
ンズ群を動かし、該第１レンズ群と第６レンズ群は、変
倍中固定であり、該第２レンズ群は正の屈折力のレンズ
を有し、第４レンズ群は負の屈折力のレンズを有し、そ
れらの各レンズはその光軸が該投影光学系基準光軸に対
して、重力方向にシフトしていることを特徴としてい
る。
【００２８】請求項１４の発明は請求項１乃至５のいず
れか１項に記載１の発明において前記投影光学系は、拡
大側から順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力
の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折
力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群、を有
し、広角端のズーム位置から望遠端のズーム位置への変
倍に際して、２以上のレンズ群を動かし、該第１レンズ
群と第５レンズ群は、変倍中固定であり、該第４レンズ
群は、負、正、正の屈折力のレンズを有し、それらの各
レンズはその光軸が、該投影光学系の基準光軸に対して
チルトしていることを特徴としている。
れか１項に記載１の発明において前記投影光学系は、拡
大側から順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力
の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折
力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群、を有
し、広角端のズーム位置から望遠端のズーム位置への変
倍に際して、２以上のレンズ群を動かし、該第１レンズ
群と第５レンズ群は、変倍中固定であり、該第４レンズ
群は、負、正、正の屈折力のレンズを有し、それらの各
レンズはその光軸が、該投影光学系の基準光軸に対して
チルトしていることを特徴としている。
【００２９】請求項１５の発明の投影装置は請求項１か
ら１４のいずれか１項の投影光学系を用いて投影像原画
をスクリーン面上に投影していることを特徴としてい
る。
ら１４のいずれか１項の投影光学系を用いて投影像原画
をスクリーン面上に投影していることを特徴としてい
る。
【００３０】
【発明の実施の形態】本実施形態では複数の光学素子に
よって構成され、２つの共役面（スクリーン面と画像表
示面）のうち縮小側の画像をスクリーン面に拡大する投
影光学系において投影光学系の基準光軸（基準光軸と
は、投影光学系が有する複数の光学素子のうち過半数も
しくはすべての光学素子の中心を結んだ軸）に対して２
つの共役面は垂直に配置され、かつ投影光学系を構成す
る光学素子のうち少なくとも１枚の光学素子の中心は投
影光学系の基準光軸からずれて固定されており、投影光
学系の基準光軸は縮小側共役面の中心からずれて固定さ
れている。つまり、図１４によって前述したように従来
の液晶表示装置用の投影光学系では縮小共役面では投影
光学系の基準光軸から下側のみを有効領域とする非対称
な光学系となっている点に着目して、故意に光学系内に
関して（非対称な）光学偏心を作用させ共軸光学系で問
題となっている残存収差に積極的に付加して、前記有効
領域に関して諸収差をキャンセルしている。
よって構成され、２つの共役面（スクリーン面と画像表
示面）のうち縮小側の画像をスクリーン面に拡大する投
影光学系において投影光学系の基準光軸（基準光軸と
は、投影光学系が有する複数の光学素子のうち過半数も
しくはすべての光学素子の中心を結んだ軸）に対して２
つの共役面は垂直に配置され、かつ投影光学系を構成す
る光学素子のうち少なくとも１枚の光学素子の中心は投
影光学系の基準光軸からずれて固定されており、投影光
学系の基準光軸は縮小側共役面の中心からずれて固定さ
れている。つまり、図１４によって前述したように従来
の液晶表示装置用の投影光学系では縮小共役面では投影
光学系の基準光軸から下側のみを有効領域とする非対称
な光学系となっている点に着目して、故意に光学系内に
関して（非対称な）光学偏心を作用させ共軸光学系で問
題となっている残存収差に積極的に付加して、前記有効
領域に関して諸収差をキャンセルしている。
【００３１】投影光学系の基準光軸は、共役面の中心か
ら重力（垂直）方向にずれていれば、前述のように拡大
側の画像を上方に投影することが可能となる。このよう
な系では、共役面中心に関して左右（水平）方向は対称
性が保存されているため、投影光学系を構成する偏心し
た光学素子の中心軸は投影光学系の基準光軸から非対称
性を有する方向と同じくする重力方向に偏心して固定す
れば、左右方向の対称性は保存されたまま液晶表示装置
が置かれる有効領域に積極的に偏心収差を作用させるこ
とができる。
ら重力（垂直）方向にずれていれば、前述のように拡大
側の画像を上方に投影することが可能となる。このよう
な系では、共役面中心に関して左右（水平）方向は対称
性が保存されているため、投影光学系を構成する偏心し
た光学素子の中心軸は投影光学系の基準光軸から非対称
性を有する方向と同じくする重力方向に偏心して固定す
れば、左右方向の対称性は保存されたまま液晶表示装置
が置かれる有効領域に積極的に偏心収差を作用させるこ
とができる。
【００３２】また投影光学系の光基準光軸に関して、縮
小共役面の中心からの重力（垂直）方向へのずれ量は、
図１４に示すように基準光軸が液晶表示装置の上端近傍
までずれているような、有効領域の非対称性が大きいと
きに特に有効である。つまり、液晶素子装置の中心の基
準光軸からのずれ量をｄｙａ、縮小共役面（液晶表示装
置）の垂直方向の有効幅をＹａとするとき、条件式
（１）を満足するようにしている。
小共役面の中心からの重力（垂直）方向へのずれ量は、
図１４に示すように基準光軸が液晶表示装置の上端近傍
までずれているような、有効領域の非対称性が大きいと
きに特に有効である。つまり、液晶素子装置の中心の基
準光軸からのずれ量をｄｙａ、縮小共役面（液晶表示装
置）の垂直方向の有効幅をＹａとするとき、条件式
（１）を満足するようにしている。
【００３３】
０．４５ ＜ ｄｙ ／ Ｙａ ＜ ０．７５ （１）
一般的にｄｙａ／Ｙａ＝０．５の状態を「フルシフトな
状態」と呼び、拡大側共役面での液晶表示領域は投影光
学系の基準光軸から下に画像は投影されない。
状態」と呼び、拡大側共役面での液晶表示領域は投影光
学系の基準光軸から下に画像は投影されない。
【００３４】また、投影光学系を構成する、光学素子は
反射系の放物または楕円鏡等のミラーも考えられるが、
これらの構成によると投影光学系の用途としては、瞳径
を大きくしづらかったり、また光学素子の構成配置等を
含めて考えると、屈折系であるレンズで構成されている
ことが望ましい。 さらには、そのレンズに関して、非
球面形状を採用することによって諸収差を良好に補正す
ることができる。
反射系の放物または楕円鏡等のミラーも考えられるが、
これらの構成によると投影光学系の用途としては、瞳径
を大きくしづらかったり、また光学素子の構成配置等を
含めて考えると、屈折系であるレンズで構成されている
ことが望ましい。 さらには、そのレンズに関して、非
球面形状を採用することによって諸収差を良好に補正す
ることができる。
【００３５】また投影光学系は複数のブロックから構成
され、前記ブロックを少なくとも２つ移動させることに
よって像倍率を連続的に変化させる変倍光学系であれ
ば、スクリーンサイズと投影距離が決まっているような
投影条件にも投影レンズの倍率で投影サイズを調整して
フレキシブルに対応できるため好ましい。さらには、最
も拡大および縮小共役側の２つのブロックは縮小側共役
面に対して固定されていれば、変倍時に投影光学系の全
長は不変であり、投影光学系の構成として堅牢性を確保
できる。さらには、投影距離を変えて画面サイズを変え
るときのフォーカス調整は最も拡大側に配置されたブロ
ックで調整する（所謂前群フォーカス）であれば簡易的
な機構で変倍系投写レンズを実現できる。
され、前記ブロックを少なくとも２つ移動させることに
よって像倍率を連続的に変化させる変倍光学系であれ
ば、スクリーンサイズと投影距離が決まっているような
投影条件にも投影レンズの倍率で投影サイズを調整して
フレキシブルに対応できるため好ましい。さらには、最
も拡大および縮小共役側の２つのブロックは縮小側共役
面に対して固定されていれば、変倍時に投影光学系の全
長は不変であり、投影光学系の構成として堅牢性を確保
できる。さらには、投影距離を変えて画面サイズを変え
るときのフォーカス調整は最も拡大側に配置されたブロ
ックで調整する（所謂前群フォーカス）であれば簡易的
な機構で変倍系投写レンズを実現できる。
【００３６】次に本発明の各実施形態を説明する。
【００３７】図１は本発明の数値実施例１の広角端のレ
ンズ断面図である。
ンズ断面図である。
【００３８】図２は本発明の数値実施例１の広角端の収
差図である。
差図である。
【００３９】図３は本発明の数値実施例１の望遠端の収
差図である。
差図である。
【００４０】図４は本発明の数値実施例２の広角端のレ
ンズ断面図である。
ンズ断面図である。
【００４１】図５は本発明の数値実施例２の広角端の収
差図である。
差図である。
【００４２】図６は本発明の数値実施例２の望遠端の収
差図である。
差図である。
【００４３】図７は本発明の数値実施例３の広角端のレ
ンズ断面図である。
ンズ断面図である。
【００４４】図８は本発明の数値実施例３の広角端の収
差図である。
差図である。
【００４５】図９は本発明の数値実施例３の望遠端の収
差図である。
差図である。
【００４６】図１０は本発明の数値実施例４の広角端の
レンズ断面図である。
レンズ断面図である。
【００４７】図１１は本発明の数値実施例４の広角端の
収差図である。
収差図である。
【００４８】図１２は本発明の数値実施例４の望遠端の
収差図である。
収差図である。
【００４９】収差図では数値実施例をｍｍ単位で表した
とき、像面より２．８ｍ先のスクリーンに投影したとき
の球面収差（液晶側）、像面湾曲（液晶側）、および歪
曲収差（スクリーン側）を示している。
とき、像面より２．８ｍ先のスクリーンに投影したとき
の球面収差（液晶側）、像面湾曲（液晶側）、および歪
曲収差（スクリーン側）を示している。
【００５０】まず図１の実施形態１について説明する。
【００５１】レンズ断面図において、ＰＬは投影光学系
であり、ズームレンズより成っている。Ｌ１は負の屈折
力の第１群（第１レンズ群）、Ｌ２は正の屈折力の第２
群（第２レンズ群）、Ｌ３は正の屈折力の第３群（第３
レンズ群）、Ｌ４は、負の屈折力の第４群（第４レンズ
群）、Ｌ５は正の屈折力の第５群（第５レンズ群）であ
る。
であり、ズームレンズより成っている。Ｌ１は負の屈折
力の第１群（第１レンズ群）、Ｌ２は正の屈折力の第２
群（第２レンズ群）、Ｌ３は正の屈折力の第３群（第３
レンズ群）、Ｌ４は、負の屈折力の第４群（第４レンズ
群）、Ｌ５は正の屈折力の第５群（第５レンズ群）であ
る。
【００５２】Ｓはスクリーン面（投影面）、ＬＣＤは液
晶表示装置（液晶表示素子）等の原画像（被投影面）で
ある。スクリーン面Ｓと原画像ＬＣＤとは共役関係にあ
り、一般にはスクリーン面Ｓは距離の長い方の共役点
（第１共役点）に、原画像ＬＣＤは距離の短いほうの共
役点（第２の共役点）に相当している。
晶表示装置（液晶表示素子）等の原画像（被投影面）で
ある。スクリーン面Ｓと原画像ＬＣＤとは共役関係にあ
り、一般にはスクリーン面Ｓは距離の長い方の共役点
（第１共役点）に、原画像ＬＣＤは距離の短いほうの共
役点（第２の共役点）に相当している。
【００５３】スクリーン面Ｓと原画像ＬＣＤは投影光学
系ＰＬの基準光軸Ｌａ（全てのレンズの光軸が一致して
いない為に、大部分のレンズの光軸が一致している軸を
いう。）に対して垂直に配置されている。
系ＰＬの基準光軸Ｌａ（全てのレンズの光軸が一致して
いない為に、大部分のレンズの光軸が一致している軸を
いう。）に対して垂直に配置されている。
【００５４】ＧＢは色合成プリズムや偏光フィルター、
そしてカラーフィルター等のガラスブロックである。
そしてカラーフィルター等のガラスブロックである。
【００５５】投影光学系ＰＬは接続部剤（不図示）を介
して液晶プロジェクター本体に装着されている。ガラス
ブロックＧＢ以降の液晶表示素子ＬＣＤ側はプジェクタ
ー本体に含まれている。
して液晶プロジェクター本体に装着されている。ガラス
ブロックＧＢ以降の液晶表示素子ＬＣＤ側はプジェクタ
ー本体に含まれている。
【００５６】広角端から望遠端への変倍に際して、第１
レンズ群と第５レンズ群は固定で、変倍に際し全長が一
定であり、第２〜第４レンズ群は拡大側に独立に移動し
ている。またスクリーンＳ上での照度を確保するために
各レンズ面に多層コートを施している。
レンズ群と第５レンズ群は固定で、変倍に際し全長が一
定であり、第２〜第４レンズ群は拡大側に独立に移動し
ている。またスクリーンＳ上での照度を確保するために
各レンズ面に多層コートを施している。
【００５７】各レンズ面に多層コートを施すこと、及び
スクリーン面Ｓと液晶素子ＬＣＤが光軸Ｌａに対して垂
直配置されていることは、後述する各実施形態において
も同様である。
スクリーン面Ｓと液晶素子ＬＣＤが光軸Ｌａに対して垂
直配置されていることは、後述する各実施形態において
も同様である。
【００５８】図１３は、本発明の投影装置において投影
光学系ＰＬで画像表示装置（ＬＣＤ）に基づく画像情報
をスクリーンＳ上に上方に拡大投影している状態の説明
図である。
光学系ＰＬで画像表示装置（ＬＣＤ）に基づく画像情報
をスクリーンＳ上に上方に拡大投影している状態の説明
図である。
【００５９】カラー液晶プロジェクターのときには、液
晶表示装置（ＬＣＤ）と光源手段（ＬＳ）との間には色
分解系（不図示）が配置され、又、投影光学系（ＰＬ）
と画像表示装置（ＬＣＤ）との間には、色合成系（不図
示）が配置される。
晶表示装置（ＬＣＤ）と光源手段（ＬＳ）との間には色
分解系（不図示）が配置され、又、投影光学系（ＰＬ）
と画像表示装置（ＬＣＤ）との間には、色合成系（不図
示）が配置される。
【００６０】画像表示素子（ＬＣＤ）は、その中心ＬＣ
Ｄａが投影光学系ＰＬの基準光軸Ｌａに対して、重力方
向（垂直方向）にシフト又は／及びチルトして配置され
ている。
Ｄａが投影光学系ＰＬの基準光軸Ｌａに対して、重力方
向（垂直方向）にシフト又は／及びチルトして配置され
ている。
【００６１】本実施形態において液晶表示装置ＬＣＤは
その中心ＬＣＤａが投影光学系ＰＬの基準光軸Ｌａに対
して、重力方向（垂直方向、−Ｙ方向）にずれている。
その中心ＬＣＤａが投影光学系ＰＬの基準光軸Ｌａに対
して、重力方向（垂直方向、−Ｙ方向）にずれている。
【００６２】そのずれ量ｄｙａは液晶素子装置ＬＣＤの
重力（垂直）方向の有効幅をＹａとしたとき ０．４５ ＜ ｄｙａ ／ Ｙａ ＜ ０．７５ （１） を満足するようにしている。
重力（垂直）方向の有効幅をＹａとしたとき ０．４５ ＜ ｄｙａ ／ Ｙａ ＜ ０．７５ （１） を満足するようにしている。
【００６３】具体的には、液晶表示装置ＬＣＤの重力方
向（Ｙ方向）の表示領域の長さ１３．９ｍｍに対して約
６．９５ｍｍだけ基準光軸Ｌａから下方向（−Ｙ方）に
ずれることによって、拡大側で上方投影している所謂フ
ルシフト仕様となっている。
向（Ｙ方向）の表示領域の長さ１３．９ｍｍに対して約
６．９５ｍｍだけ基準光軸Ｌａから下方向（−Ｙ方）に
ずれることによって、拡大側で上方投影している所謂フ
ルシフト仕様となっている。
【００６４】即ち、前述の条件式（１）の数値は
ｄｙａ ／ Ｙａ ＝０．５
となっている。
【００６５】尚、後述する数値実施例では、シフト及び
チルト偏心量に関して単位はそれぞれｍｍとｄｅｇであ
る。
チルト偏心量に関して単位はそれぞれｍｍとｄｅｇであ
る。
【００６６】本実施形態では第２レンズ群Ｌ２を構成す
る正と負の屈折力の２つのレンズＧ５，Ｇ６を一体的に
又は独立に投影光学系ＰＬの光（基準）軸Ｌａから下方
向（図１では−Ｙ方向）に任意にずらして（シフト偏心
して）固定保持している。
る正と負の屈折力の２つのレンズＧ５，Ｇ６を一体的に
又は独立に投影光学系ＰＬの光（基準）軸Ｌａから下方
向（図１では−Ｙ方向）に任意にずらして（シフト偏心
して）固定保持している。
【００６７】このため、液晶表示領域に関して紙面と垂
直方向の水平方向（Ｘ方向）には対称性が保存されてい
る（液晶表示領域はＹ軸に関して左右対称）。
直方向の水平方向（Ｘ方向）には対称性が保存されてい
る（液晶表示領域はＹ軸に関して左右対称）。
【００６８】投影光学系ＰＬはＸＺ断面内において、光
軸Ｌａに対して対称となっているが、ＹＺ断面内では、
光軸Ｌａに対して非対称となっている。
軸Ｌａに対して対称となっているが、ＹＺ断面内では、
光軸Ｌａに対して非対称となっている。
【００６９】これらのレンズＧ５，Ｇ６は偏心収差の見
地からすると、光軸Ｌａに対してお互い同じ方向にレン
ズＧ５，Ｇ６の光軸をずらせば（シフト偏心のとき）偏
心コマ収差の劣化がほとんどなく、像面の湾曲を自由に
補正することが可能である。逆にレンズＧ５，Ｇ６をお
互い逆方向に光軸をずらせば像面の湾曲がほとんどな
く、偏心コマによってコマ収差をある程度補正すること
ができる構成となっている。本実施例では、レンズＧ
５，Ｇ６を光軸Ｌａに対してお互いに同じ方向（−Ｙ方
向）にそれらの光軸をずらしている。レンズＧ５，Ｇ６
のお互いずらす量は独立であるが、共軸系の構成では除
去できなかった、特に画面中間〜画面最周辺の像高での
像面湾曲を補正することができている。また、問題とな
っている収差によってはレンズＧ５およびレンズ６がお
互いに逆に光軸がずれるようにしてコマ収差を補正する
ようにしても良い。
地からすると、光軸Ｌａに対してお互い同じ方向にレン
ズＧ５，Ｇ６の光軸をずらせば（シフト偏心のとき）偏
心コマ収差の劣化がほとんどなく、像面の湾曲を自由に
補正することが可能である。逆にレンズＧ５，Ｇ６をお
互い逆方向に光軸をずらせば像面の湾曲がほとんどな
く、偏心コマによってコマ収差をある程度補正すること
ができる構成となっている。本実施例では、レンズＧ
５，Ｇ６を光軸Ｌａに対してお互いに同じ方向（−Ｙ方
向）にそれらの光軸をずらしている。レンズＧ５，Ｇ６
のお互いずらす量は独立であるが、共軸系の構成では除
去できなかった、特に画面中間〜画面最周辺の像高での
像面湾曲を補正することができている。また、問題とな
っている収差によってはレンズＧ５およびレンズ６がお
互いに逆に光軸がずれるようにしてコマ収差を補正する
ようにしても良い。
【００７０】光軸Ｌａに対して、光軸をシフトさせるレ
ンズとしてはレンズＧ５，Ｇ６の代わりに他の単一又は
複数のレンズであっても良い。
ンズとしてはレンズＧ５，Ｇ６の代わりに他の単一又は
複数のレンズであっても良い。
【００７１】本実施形態において、光軸Ｌａに対して光
軸をずらすレンズを選択する際、回転しながら移動する
機構を持つレンズ群等には用いることが難しいため、全
て直進方式の保持機構とするのが良い。
軸をずらすレンズを選択する際、回転しながら移動する
機構を持つレンズ群等には用いることが難しいため、全
て直進方式の保持機構とするのが良い。
【００７２】本実施形態では第１群を光軸上移動させて
フォーカスを行っている。尚、フォーカスは変倍の際に
固定の第５群を移動させて行っても良い。
フォーカスを行っている。尚、フォーカスは変倍の際に
固定の第５群を移動させて行っても良い。
【００７３】図２、図３は後述する数値実施例をｍｍ単
位で表し、液晶表示素子ＬＣＤからスクリーンＳまでの
距離を２．８ｍとし、第１群Ｌ１でフォーカスしたとき
の、広角端および望道端での収差の状況を示している。
これらの図で非点収差の像高はＬＣＤ表示領域側の像高
である。また、歪曲収差に関してはスクリーン側の歪曲
を表している。
位で表し、液晶表示素子ＬＣＤからスクリーンＳまでの
距離を２．８ｍとし、第１群Ｌ１でフォーカスしたとき
の、広角端および望道端での収差の状況を示している。
これらの図で非点収差の像高はＬＣＤ表示領域側の像高
である。また、歪曲収差に関してはスクリーン側の歪曲
を表している。
【００７４】尚、収差図の表示方法は後述する各実施形
態において、全て同じである。
態において、全て同じである。
【００７５】次に図４の本発明の実施形態２について説
明する。
明する。
【００７６】本実施形態は実施形態１に比べてレンズを
シフトさせる代わりにレンズをチルトさせている点が異
なっている。投影光学系ＰＬのズームタイプは５群構成
で同じである。
シフトさせる代わりにレンズをチルトさせている点が異
なっている。投影光学系ＰＬのズームタイプは５群構成
で同じである。
【００７７】本実施形態では第４レンズ群Ｌ４を構成す
る負の屈折力のレンズＧ８および第５レンズ群Ｌ５を構
成する正の屈折力のレンズＧ１２をそれぞれ図４に示す
ように投影光学系ＰＬの基準軸Ｌａから独立に光軸を倒
して（チルト偏心して）固定保持している。
る負の屈折力のレンズＧ８および第５レンズ群Ｌ５を構
成する正の屈折力のレンズＧ１２をそれぞれ図４に示す
ように投影光学系ＰＬの基準軸Ｌａから独立に光軸を倒
して（チルト偏心して）固定保持している。
【００７８】液晶表示領域に関して水平方向（Ｘ方向）
には対称性が保存されている（液晶表示領域はＹ軸に関
して左右対称）。
には対称性が保存されている（液晶表示領域はＹ軸に関
して左右対称）。
【００７９】これらのレンズＧ８，Ｇ１２は偏心収差の
見地からすると、お互い同じ方向に光軸を倒せば（チル
ト偏心のとき）偏心コマ収差の劣化がほとんどなく、像
面の湾曲を自由に補正することが可能である。逆にお互
い逆に光軸を倒せば像面の湾曲がほとんどなく、偏心コ
マによってコマ収差を補正することができる。本実施形
態に関しては、レンズＧ８およびレンズＧ１２をお互い
に同じ方向に独立に光軸を倒すことによって、共軸系の
みの構成では除去できなかった特に画面中間〜画面最周
辺の像高での像面湾曲を補正することができている。ま
た、問題となっている収差によってはレンズＧ８および
レンズ１２がお互いに逆に倒れてコマ収差を補正するよ
うにしても良い。
見地からすると、お互い同じ方向に光軸を倒せば（チル
ト偏心のとき）偏心コマ収差の劣化がほとんどなく、像
面の湾曲を自由に補正することが可能である。逆にお互
い逆に光軸を倒せば像面の湾曲がほとんどなく、偏心コ
マによってコマ収差を補正することができる。本実施形
態に関しては、レンズＧ８およびレンズＧ１２をお互い
に同じ方向に独立に光軸を倒すことによって、共軸系の
みの構成では除去できなかった特に画面中間〜画面最周
辺の像高での像面湾曲を補正することができている。ま
た、問題となっている収差によってはレンズＧ８および
レンズ１２がお互いに逆に倒れてコマ収差を補正するよ
うにしても良い。
【００８０】前述の各条件式（１）に対する数値は
ｄｙａ ／ Ｙａ ＝ ０．５
である。
【００８１】尚、本実施形態において、レンズＧ８、レ
ンズＧ１２をチルトさせるとともにシフトさせても良
い。
ンズＧ１２をチルトさせるとともにシフトさせても良
い。
【００８２】その他の点については、実施形態１と同様
なので詳細な説明は省略する。
なので詳細な説明は省略する。
【００８３】次に図７の本発明の実施形態３について説
明する。
明する。
【００８４】レンズ断面図において、ＰＬは投影光学系
でありズームレンズより成っている。Ｌ１は負の屈折力
の第１群（第１レンズ群）、Ｌ２は正の屈折力の第２群
（第２レンズ群）、Ｌ３は正の屈折力の第３群（第３レ
ンズ群）、Ｌ４は負の屈折力の第４群（第４レンズ
群）、Ｌ５は正の屈折力の第５群（第５レンズ群）Ｌ６
は正の屈折力の第６群（第６レンズ群）である。
でありズームレンズより成っている。Ｌ１は負の屈折力
の第１群（第１レンズ群）、Ｌ２は正の屈折力の第２群
（第２レンズ群）、Ｌ３は正の屈折力の第３群（第３レ
ンズ群）、Ｌ４は負の屈折力の第４群（第４レンズ
群）、Ｌ５は正の屈折力の第５群（第５レンズ群）Ｌ６
は正の屈折力の第６群（第６レンズ群）である。
【００８５】Ｓはスクリーン面（投影面）、ＬＣＤは液
晶パネル（液晶表示素子）等の原画像（被投影面）であ
る。スクリーン面Ｓと原画像ＬＣＤとは共役関係にあ
り、一般にはスクリーン面Ｓは距離の長い方の共役点
（第１共役点）に、原画像ＬＣＤは距離の短い方の共役
点（第２共役点）に相当している。
晶パネル（液晶表示素子）等の原画像（被投影面）であ
る。スクリーン面Ｓと原画像ＬＣＤとは共役関係にあ
り、一般にはスクリーン面Ｓは距離の長い方の共役点
（第１共役点）に、原画像ＬＣＤは距離の短い方の共役
点（第２共役点）に相当している。
【００８６】ＧＢは色合成プリズムや偏光フィルター、
そしてカラーフィルターなどのガラスブロックである。
そしてカラーフィルターなどのガラスブロックである。
【００８７】投影光学系ＰＬは接続部材（付図示）を介
して液晶プロジェクター本体に装着されている。ガラス
ブロックＧＢ以降の液晶表示素子ＬＣＤ側はプロジェク
ター本体に含まれている。
して液晶プロジェクター本体に装着されている。ガラス
ブロックＧＢ以降の液晶表示素子ＬＣＤ側はプロジェク
ター本体に含まれている。
【００８８】広角端から望道端への変倍に際して、第１
レンズ群と第６レンズ群は固定で、変倍に際し全長が一
定であり、第２〜第５レンズ群は拡大側に独立に移動し
ている。またスクリーンＳ上での照度を確保するため
に、各レンズ面に多層コートを施している。
レンズ群と第６レンズ群は固定で、変倍に際し全長が一
定であり、第２〜第５レンズ群は拡大側に独立に移動し
ている。またスクリーンＳ上での照度を確保するため
に、各レンズ面に多層コートを施している。
【００８９】スクリーン面Ｓと液晶素子（ＬＣＤ）は投
影光学系ＰＬの基準軸（Ｚ軸）Ｌａに対して垂直に配置
されている。
影光学系ＰＬの基準軸（Ｚ軸）Ｌａに対して垂直に配置
されている。
【００９０】本実施形態において液晶素子ＬＣＤはその
中心ＬＣＤａが投影光学系ＰＬの光軸Ｌａに対して、重
力方向（垂直方向、−Ｙ方向）にずれている。
中心ＬＣＤａが投影光学系ＰＬの光軸Ｌａに対して、重
力方向（垂直方向、−Ｙ方向）にずれている。
【００９１】具体的には、液晶表示素子ＬＣＤの重力方
向（Ｙ方向）の表示領域の長さ１３．９ｍｍに対して約
５．５３ｍｍだけレンズ基準軸Ｌａから下方向（−Ｙ方
向）にずれることによって、拡大側で上方投影してい
る。
向（Ｙ方向）の表示領域の長さ１３．９ｍｍに対して約
５．５３ｍｍだけレンズ基準軸Ｌａから下方向（−Ｙ方
向）にずれることによって、拡大側で上方投影してい
る。
【００９２】即ち、前述の条件式（１）の数値は
ｄｙａ ／ Ｙａ ＝ ０．４５
となっている。
【００９３】本実施形態では第２レンズ群Ｌ２を構成す
る正の屈折力のレンズＧ５および第４レンズ群Ｌ４を構
成する負の屈折力のレンズＧ８をそれぞれ独立に投影光
学系ＰＬの基準軸Ｌａから任意にずらして（シフト偏心
して）固定保持している。液晶表示領域に関して水平方
向（Ｘ方向）には対称性が保存されている（液晶表示領
域はＹ軸に関して左右対称）。
る正の屈折力のレンズＧ５および第４レンズ群Ｌ４を構
成する負の屈折力のレンズＧ８をそれぞれ独立に投影光
学系ＰＬの基準軸Ｌａから任意にずらして（シフト偏心
して）固定保持している。液晶表示領域に関して水平方
向（Ｘ方向）には対称性が保存されている（液晶表示領
域はＹ軸に関して左右対称）。
【００９４】投影光学系ＰＬはＸＺ断面内において、光
軸Ｌａに対して対称となっているが、ＹＺ断面内では、
光軸Ｌａに対して非対称となっている。
軸Ｌａに対して対称となっているが、ＹＺ断面内では、
光軸Ｌａに対して非対称となっている。
【００９５】レンズＧ８はシフト偏心に対して偏心コマ
敏感度がほとんど０なことに着目して、レンズＧ５で共
軸系のコマ収差を補正する方向の偏心コマを積極的に発
生させるとともに、それに伴って発生する偏心による像
面の湾曲をレンズＧ８にて補正している。
敏感度がほとんど０なことに着目して、レンズＧ５で共
軸系のコマ収差を補正する方向の偏心コマを積極的に発
生させるとともに、それに伴って発生する偏心による像
面の湾曲をレンズＧ８にて補正している。
【００９６】本実施形態のような広角端にて口径比１．
７程度の大口径の投影レンズで、高い空間周波数でのレ
スポンスが要求されると許容錯乱径が小さくなることに
よって像面側の深度が浅くなる。このため、中間像高で
の像直湾曲および非点収差が大きいと解像感が急激に劣
化するため、特に像面系の収差に十分な配慮がなされて
いる。
７程度の大口径の投影レンズで、高い空間周波数でのレ
スポンスが要求されると許容錯乱径が小さくなることに
よって像面側の深度が浅くなる。このため、中間像高で
の像直湾曲および非点収差が大きいと解像感が急激に劣
化するため、特に像面系の収差に十分な配慮がなされて
いる。
【００９７】次に図１０の本発明の実施形態４について
説明する。
説明する。
【００９８】本実施形態では実施形態１に比べて、レン
ズをシフトさせる代わりにチルトさせていること。
ズをシフトさせる代わりにチルトさせていること。
【００９９】投影光学系ＰＬのズームタイプは５群構成
で同じであるが非球面ＡＳＰを用いている点が異なって
いる。
で同じであるが非球面ＡＳＰを用いている点が異なって
いる。
【０１００】液晶表示素子ＬＣＤは、重力方向（垂直方
向）の表示領域の長さ１３．９ｍｍに対して約８．３４
ｍｍだけレンズ光（基準）軸Ｌａから下方向（−Ｙ方
向）にずれることによって、拡大側で上方投影してい
る。
向）の表示領域の長さ１３．９ｍｍに対して約８．３４
ｍｍだけレンズ光（基準）軸Ｌａから下方向（−Ｙ方
向）にずれることによって、拡大側で上方投影してい
る。
【０１０１】即ち前述の条件式（１）の数値は
ｄｙａ ／ Ｙａ ＝ ０．６３
となっている。
【０１０２】本実施形態の投影光学系の光（基準）軸Ｌ
ａの位置は液晶表示素子ＬＣＤの表示領域よりも、上
（十Ｙ）方向にはみ出している。
ａの位置は液晶表示素子ＬＣＤの表示領域よりも、上
（十Ｙ）方向にはみ出している。
【０１０３】そのため、投影光学系に関して画角は大き
くなっておりレンズの外径等もつれて大きくなってい
る。その大きくなったレンズの周辺部分を通る光来によ
る高次の像面湾曲等の収差を補正するためにレンズＧ５
に非球面を、また高次の倍率色収差を補正するために正
の屈折力の、レンズＧ１０の材質にＦＫ０１（商品名）
材を導入している。非球面は、採用する素子面の敏感度
によってはプラスチック材による非球面を採用すること
も考えられるが、特に小型の液晶表示装置を用いたＸＧ
Ａクラスの投影光学系に採用する非球面ということを考
えると面精度に優れる硝子モールドタイプの非球面が好
ましい。また、本実施形態では製作面での要件によりレ
ンズＧ５といった比較的光学系の内部に非球面を配置し
ているが、特にこの限りではなく、軸外収差、特に歪曲
収差等を効果的に非球面で補正しようとすれば、最も拡
大・縮小側といった第３レンズ群Ｌ３近傍に設ける絞り
から遠い素子に採用することが好ましい。
くなっておりレンズの外径等もつれて大きくなってい
る。その大きくなったレンズの周辺部分を通る光来によ
る高次の像面湾曲等の収差を補正するためにレンズＧ５
に非球面を、また高次の倍率色収差を補正するために正
の屈折力の、レンズＧ１０の材質にＦＫ０１（商品名）
材を導入している。非球面は、採用する素子面の敏感度
によってはプラスチック材による非球面を採用すること
も考えられるが、特に小型の液晶表示装置を用いたＸＧ
Ａクラスの投影光学系に採用する非球面ということを考
えると面精度に優れる硝子モールドタイプの非球面が好
ましい。また、本実施形態では製作面での要件によりレ
ンズＧ５といった比較的光学系の内部に非球面を配置し
ているが、特にこの限りではなく、軸外収差、特に歪曲
収差等を効果的に非球面で補正しようとすれば、最も拡
大・縮小側といった第３レンズ群Ｌ３近傍に設ける絞り
から遠い素子に採用することが好ましい。
【０１０４】ＦＫ０１材は、本実施形態では第４レンズ
Ｌ４群の貼り合わせレンズを構成する正の屈折力のレン
ズＧ１０に採用しているが、この限りでなく特に絞り位
置から遠くなる最も拡大側のブロック（第１レンズ群）
の特に負の屈折力のレンズ等に採用すれば、特に可視光
短波長側の倍率色収差の補正に優れた構成とできる。
Ｌ４群の貼り合わせレンズを構成する正の屈折力のレン
ズＧ１０に採用しているが、この限りでなく特に絞り位
置から遠くなる最も拡大側のブロック（第１レンズ群）
の特に負の屈折力のレンズ等に採用すれば、特に可視光
短波長側の倍率色収差の補正に優れた構成とできる。
【０１０５】さらに、非球面に関して、本実施形態では
回転対称な非球面を導入しているが、例えば特殊な非球
面（ツエルニケ多項式等で定義される面）等も用いれ
ば、本実施形態のようなシフト機構をもった上方投影す
る投影光学系に特有の上下方向にみられる非対称な歪曲
収差等を補正するのに有利に作用する。このような特殊
非球面を採用するときには、変倍時の光線通過位置が変
動しない例えば第５レンズ群Ｌ５の固定のレンズ面等に
用いることが望ましい。
回転対称な非球面を導入しているが、例えば特殊な非球
面（ツエルニケ多項式等で定義される面）等も用いれ
ば、本実施形態のようなシフト機構をもった上方投影す
る投影光学系に特有の上下方向にみられる非対称な歪曲
収差等を補正するのに有利に作用する。このような特殊
非球面を採用するときには、変倍時の光線通過位置が変
動しない例えば第５レンズ群Ｌ５の固定のレンズ面等に
用いることが望ましい。
【０１０６】また、本実施形態では第４レンズ群Ｌ４を
構成する負、正、正の屈折力のレンズＧ９〜１１は独立
に投影光学系光（基準）軸から任意に倒して（チルト偏
心して）固定保持されており、液晶表示領域に関して水
平方向には対称性が保存されている（液晶表示領域はＹ
軸に関して左右対称）。主に広角端において画面中間か
ら画面周辺までの像面の湾曲量およびアス（非点収差）
を補正することができる。また、問題になっている収差
によってはレンズ面のシフト偏心を採用するようにして
も良い。
構成する負、正、正の屈折力のレンズＧ９〜１１は独立
に投影光学系光（基準）軸から任意に倒して（チルト偏
心して）固定保持されており、液晶表示領域に関して水
平方向には対称性が保存されている（液晶表示領域はＹ
軸に関して左右対称）。主に広角端において画面中間か
ら画面周辺までの像面の湾曲量およびアス（非点収差）
を補正することができる。また、問題になっている収差
によってはレンズ面のシフト偏心を採用するようにして
も良い。
【０１０７】その他の点については、実施形態１と同様
なので詳細な説明は省略する。
なので詳細な説明は省略する。
【０１０８】次に本発明の数値実施例を示す。尚、数値
実施例においてｉはスクリーン側からの面の順番を示
し、Ｒｉは各面の曲率半径、Ｄｉはスクリーン側より順
に第ｉ番目と第ｉ＋１番目の間の部材厚又は、空気間
隔、Ｎｉとνｉはそれぞれ光学部材のｄ線に対する屈折
率とアッベ数である。
実施例においてｉはスクリーン側からの面の順番を示
し、Ｒｉは各面の曲率半径、Ｄｉはスクリーン側より順
に第ｉ番目と第ｉ＋１番目の間の部材厚又は、空気間
隔、Ｎｉとνｉはそれぞれ光学部材のｄ線に対する屈折
率とアッベ数である。
【０１０９】又、数値実施例における最後の２つの面は
光学フィルター、フェースプレート等を示す。
光学フィルター、フェースプレート等を示す。
【０１１０】非球面形状は光軸からの高さＨの位置での
光軸方向の変位を面頂点を基準にＸとし、光の進行方向
を正とし、Ｒを近軸曲率半径、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを各
々非球面係数としたとき、
光軸方向の変位を面頂点を基準にＸとし、光の進行方向
を正とし、Ｒを近軸曲率半径、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを各
々非球面係数としたとき、
【０１１１】
【数１】
【０１１２】なる式で表している。
【０１１３】Ｗは広角端、Ｔは望遠端を示す。Ｙ−Ｄｅ
ｃｅｎｔｅｒはＹ方向のシフト量（ｍｍ）Ｙ−Ｔｉｌｔ
はチルト量（度）を示す。
ｃｅｎｔｅｒはＹ方向のシフト量（ｍｍ）Ｙ−Ｔｉｌｔ
はチルト量（度）を示す。
【０１１４】
【外１】
【０１１５】
【外２】
【０１１６】
【外３】
【０１１７】
【外４】
【０１１８】
【発明の効果】本発明によれば装置全体の簡素化を図り
つつ、高い光学性能を維持しつつ、画像情報をスクリー
ン上に上方投影することができる投影光学系及びそれを
用いた投影装置を達成することができる。
つつ、高い光学性能を維持しつつ、画像情報をスクリー
ン上に上方投影することができる投影光学系及びそれを
用いた投影装置を達成することができる。
【０１１９】この他、本発明によれば装置全体が複雑と
なる特別な手段を用いなくても光学素子の偏心にて収差
補正できるため、従来よりも少ない構成要素によって高
解像の投影光学系を実現できる。又、従来と同じ構成に
よって小型・軽量な例えば固定シフト機構をもつ液晶型
の投影光学系を容易に得ることができる。
なる特別な手段を用いなくても光学素子の偏心にて収差
補正できるため、従来よりも少ない構成要素によって高
解像の投影光学系を実現できる。又、従来と同じ構成に
よって小型・軽量な例えば固定シフト機構をもつ液晶型
の投影光学系を容易に得ることができる。
【図１】 本発明の投影装置の実施形態１の要部断面
図。
図。
【図２】 本発明の数値実施例１の２．８ｍにフォーカ
スしたときの広角端の球面収差、像面湾曲（液晶側）、
歪曲収差（スクリーン側）。
スしたときの広角端の球面収差、像面湾曲（液晶側）、
歪曲収差（スクリーン側）。
【図３】 本発明の数値実施例１の２．８ｍにフォーカ
スしたときの望遠端の球面収差、像面湾曲（液晶側）、
歪曲収差（スクリーン側）。
スしたときの望遠端の球面収差、像面湾曲（液晶側）、
歪曲収差（スクリーン側）。
【図４】 本発明の投影装置の実施形態２の要部断面
図。
図。
【図５】 本発明の数値実施例２の２．８ｍにフォーカ
スしたときの広角端の球面収差、像面湾曲（液晶側）、
歪曲収差（スクリーン側）。
スしたときの広角端の球面収差、像面湾曲（液晶側）、
歪曲収差（スクリーン側）。
【図６】 本発明の数値実施例２の２．８ｍにフォーカ
スしたときの望遠端の球面収差、像面湾曲（液晶側）、
歪曲収差（スクリーン側）。
スしたときの望遠端の球面収差、像面湾曲（液晶側）、
歪曲収差（スクリーン側）。
【図７】 本発明の投影装置の実施形態３の要部断面
図。
図。
【図８】 本発明の数値実施例３の２．８ｍにフォーカ
スしたときの広角端の球面収差、像面湾曲（液晶側）、
歪曲収差（スクリーン側）。
スしたときの広角端の球面収差、像面湾曲（液晶側）、
歪曲収差（スクリーン側）。
【図９】 本発明の数値実施例３の２．８ｍにフォーカ
スしたときの望遠端の球面収差、像面湾曲（液晶側）、
歪曲収差（スクリーン側）。
スしたときの望遠端の球面収差、像面湾曲（液晶側）、
歪曲収差（スクリーン側）。
【図１０】 本発明の投影装置の実施形態４の要部断面
図。
図。
【図１１】 本発明の数値実施例４の２．８ｍにフォー
カスしたときの広角端の球面収差、像面湾曲（液晶
側）、歪曲収差（スクリーン側）。
カスしたときの広角端の球面収差、像面湾曲（液晶
側）、歪曲収差（スクリーン側）。
【図１２】 本発明の数値実施例４の２．８ｍにフォー
カスしたときの望遠端の球面収差、像面湾曲（液晶
側）、歪曲収差（スクリーン側）。
カスしたときの望遠端の球面収差、像面湾曲（液晶
側）、歪曲収差（スクリーン側）。
【図１３】 本発明の投影装置の要部概略図
【図１４】 従来の３板方式の投写ユニットをＲｃｈ表
示装置側から眺めた図。
示装置側から眺めた図。
【符号の説明】
Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ４ 第４レンズ群
Ｌ５ 第５レンズ群
Ｌ６ 第６レンズ群
ＡＳＰ 非球面
ＬＣＤ 液晶表示装置（像面）
ＧＢ 硝子ブロック（色合成プリズム等）
ΔＳ Ｓａｇｉｔｔａｌ像面の倒れ
ΔＭ Ｍｅｒｉｄｉｏｎａｌ像面の倒れ
Ｓ スクリーン面
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2H087 KA06 MA12 NA11 NA14 PA10
PA11 PA18 PA19 PB12 QA02
QA07 QA12 QA17 QA22 QA25
QA26 QA34 QA41 QA45 RA05
RA12 RA41 RA42 RA43 SA44
SA46 SA49 SA53 SA55 SA57
SA63 SA64 SA65 SA66 SA72
SA76 SB04 SB14 SB23 SB34
SB42 UA06
5C058 BA27 EA02 EA12 EA26
Claims (15)
- 【請求項１】 画像表示素子に形成される画像情報を被
投影面上に拡大投影する為の複数の光学素子を含む投影
光学系において、該画像表示素子と被投影面はいずれも
該投影光学系の基準光軸に対して垂直に配置されてお
り、該投影光学系を構成する複数の光学素子のうち１枚
以上の光学素子は、その光軸が該投影光学系の基準光軸
からシフト又は／及び該基準光軸に対してチルトしてい
ることを特徴とする投影光学系。 - 【請求項２】 前記投影光学系の基準光軸からシフト又
は及びチルトしている１以上の光学素子は、レンズ鏡筒
に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の投
影光学系。 - 【請求項３】 前記画像表示素子は、その中心が前記投
影光学系の基準光軸からずれて固定されていることを特
徴とする請求項１に記載の投影光学系。 - 【請求項４】 前記画像表示素子は、その中心が前記投
影光学系の基準光軸と重力方向にずれて固定されてお
り、かつ該投影光学系の複数の光学素子のうち１枚以上
の光学素子は、その光軸が該投影光学系の基準光軸から
重力方向にずれて固定されていることを特徴とする請求
項１に記載の投影光学系。 - 【請求項５】 前記画像表示素子の中心の前記投影光学
系の基準光軸に対する重力方向へのずれ量をｄｙａ、該
画像表示素子の重力方向の有効幅をＹａとするとき、 ０．４５ ＜ ｄｙ ／ Ｙａ ＜ ０．７５ の条件式を満足することを特徴とする請求項３に記載の
投影光学系。 - 【請求項６】 前記投影光学系を構成する、複数の光学
素子はレンズを含むことを特徴とする請求項１に記載の
投影光学系。 - 【請求項７】 前記投影光学系は、非球面レンズを有し
ていることを特徴とする請求項６に記載の投影光学系。 - 【請求項８】 前記投影光学系は複数のブロックから構
成され、該複数のブロックのうち２以上を光軸上移動さ
せることによって像倍率を連続的に変化させることを特
徴とする請求項１に記載の投影光学系 - 【請求項９】 前記投影光学系の複数のブロックのうち
最も拡大側および最も縮小側の２つのブロックは変倍の
際に固定であることを特徴とする請求項８に記載の投影
光学系。 - 【請求項１０】 前記投影光学系の、最も拡大側に位置
するブロックを光軸上移動させて、フォーカス調整を行
うことを特徴とする請求項１又は８に記載の投影光学
系。 - 【請求項１１】 前記投影光学系は、拡大側から順に、
負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ
群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レン
ズ群、正の屈折力の第５レンズ群を有し、変倍に際し
て、２以上のレンズ群を動かし、該第１レンズ群と第５
レンズ群は変倍中固定であり、該第２レンズ群は、正の
屈折力のレンズと負の屈折力のレンズを有し、それらの
各レンズはその光軸が該投影光学系の基準光軸に対し
て、重力方向にシフトしていることを特徴とする請求項
１乃至５のいずれか１項に記載の投影光学系。 - 【請求項１２】 前記投影光学系は、拡大側から順に、
負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ
群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レン
ズ群、正の屈折力の第５レンズ群を有し、変倍に際し
て、２以上のレンズ群を動かし、該第１レンズ群と第５
レンズ群は、変倍中固定であり、該第４レンズ群は、負
の屈折力のレンズを有し、該第５レンズ群は正の屈折力
のレンズを有し、それらの各レンズはその光軸が、該投
影光学系の基準光軸に対してチルトしていることを特徴
とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の投影光学
系。 - 【請求項１３】 前記投影光学系は、拡大側から順に、
負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ
群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レン
ズ群、正の屈折力の第５レンズ群、正の屈折力の第６レ
ンズ群を有し、変倍に際して、２以上のレンズ群を動か
し、該第１レンズ群と第６レンズ群は、変倍中固定であ
り、該第２レンズ群は正の屈折力のレンズを有し、第４
レンズ群は負の屈折力のレンズを有し、それらの各レン
ズはその光軸が該投影光学系の基準光軸に対して、重力
方向にシフトしていることを特徴とする請求項１乃至５
のいずれか１項に記載の投影光学系。 - 【請求項１４】 前記投影光学系は、拡大側から順に、
負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ
群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レン
ズ群、正の屈折力の第５レンズ群を有し、変倍に際し
て、２以上のレンズ群を動かし、該第１レンズ群と第５
レンズ群は、変倍中固定であり、該第４レンズ群は、
負、正、正の屈折力のレンズを有し、それらの各レンズ
はその光軸が、該投影光学系の基準光軸に対してチルト
していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１
項に記載の投影光学系。 - 【請求項１５】 請求項１から１４のいずれか１項の投
影光学系を用いて投影像原画をスクリーン面上に投影し
ていることを特徴とする投影装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001339337A JP2003140049A (ja) | 2001-11-05 | 2001-11-05 | 投影光学系及びそれを用いた投影装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001339337A JP2003140049A (ja) | 2001-11-05 | 2001-11-05 | 投影光学系及びそれを用いた投影装置 |
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ID=19153697
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001339337A Withdrawn JP2003140049A (ja) | 2001-11-05 | 2001-11-05 | 投影光学系及びそれを用いた投影装置 |
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