JP2003195164A - 広角投射レンズ及び広角投射レンズを用いた投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】良好な光学性能と長いバックフォーカスとを有
し、縮小側の瞳位置が十分に遠い広角投射レンズ及び広
角投射レンズを用いた投射型表示装置を提供する。 【解決手段】拡大側から順に配置された、負の屈折力を
有する第１レンズ群Ｇ1 と、正の屈折力を有する第２レ
ンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と
を備え、第１レンズ群Ｇ1 は非球面を有するレンズを備
え、第３レンズ群Ｇ３の前側焦点の近傍に開口絞りを有
する広角投射レンズにおいて、投射レンズ全系の使用倍
率時の空気換算バックフォーカスをＢｆ、投射レンズ全
系の焦点距離をｆ、投射レンズ全系の全長をΣＤとした
とき、以下の条件を満足させた。 ２．５＜Ｂｆ／ｆ＜６ ６．５＜ΣＤ／ｆ＜１４

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は広角投射レンズ及び広
角投射レンズを用いた投射型表示装置に関し、特に反射
型液晶表示素子を用いた背面投射（リアプロジェクショ
ン）型表示装置に使用される、縮小側にて略テレセント
リックな広角投射レンズ及び広角投射レンズを用いた投
射型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶方式の投射型表示装置には、ＣＲＴ
方式の投射型表示装置と比較して装置が簡便であり、か
つ小型化が容易であるという利点がある。このため、近
年、ＣＲＴ方式の投射型表示装置に代わり、液晶方式の
投射型表示装置の需要が増している。

【０００３】また、液晶方式の投射型表示装置には、ス
クリーン前方（すなわちスクリーンを観察する側）から
投射するフロントプロジェクション方式と、スクリーン
後方（背後）から投射するリアプロジェクション方式と
がある。そして、リアプロジェクション方式の投射型表
示装置の需要が増加している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】液晶表示デバイスを用
いた投射型表示装置では、ＣＲＴ方式のような自発光式
の投射型表示装置と異なり、照明用光源と照明光学系と
を用いて液晶表示デバイスを照明することで画像を投射
している。

【０００５】また、カラー画像を得るためには、まず、
照明光をダイクロイックプリズム等の色分離・合成手段
によって赤・緑・青の３原色に分光し、各色光を液晶表
示デバイスで変調している。そして、変調された各色光
を再び色分離・合成手段によって合成した後、投射光学
系で投射している。

【０００６】したがって、液晶表示デバイスを用いた投
射型表示装置用の投射光学系では色分離・合成手段等を
配置するために長いバックフォーカスが必要となる。

【０００７】また、色分離・合成手段の分光特性の角度
依存性に起因するカラーシェーディングを防ぐため、入
射瞳が十分に遠方にあること、すなわち縮小側にテレセ
ントリックな光学系であることが必要である。

【０００８】更に、スクリーンの背面から投射するリア
プロジェクション装置やプロジェクションテレビ等の投
射光学系には、装置全体の小型化のため、広い画角を有
し、かつ歪曲収差が小さいことが必要である。

【０００９】一般に、バックフォーカスが長く、画角が
広いレンズタイプとして、レトロフォーカスタイプが知
られている。

【００１０】しかし、レトロフォーカスタイプのような
非対称性の強いレンズタイプでは歪曲収差を小さくする
ことが困難である。

【００１１】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、良好な光学性能と長いバックフォーカスとを
有し、縮小側の瞳位置が十分に遠い広角投射レンズ及び
広角投射レンズを用いた投射型表示装置を提供すること
である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、拡大側から順に配置され
た、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折
力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第
３レンズ群Ｇ３とを備え、前記第１レンズ群Ｇ１は非球
面を有するレンズを備え、前記第３レンズ群Ｇ３の前側
焦点の近傍に開口絞りを有する広角投射レンズにおい
て、投射レンズ全系の使用倍率時の空気換算バックフォ
ーカスをＢｆ、投射レンズ全系の焦点距離をｆ、投射レ
ンズ全系の全長をΣＤとしたとき、 ２．５＜Ｂｆ／ｆ＜６ （１） ６．５＜ΣＤ／ｆ＜１４ （２） の条件を満足することを特徴とする。

【００１３】広角投射レンズは、液晶表示素子等に表示
される画像を拡大倍率のもとで図示しないスクリーン上
に投射するものであり、拡大側から順に（長い共役長
側、すなわちスクリーン側から順に）、負の屈折力を有
する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レン
ズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とを
備えている。そして、前記第１レンズ群Ｇ１は非球面を
有するレンズを備えており、この非球面レンズにより歪
曲収差の補正を行う。また、第３レンズ群Ｇ３の前側焦
点の近傍に開口絞りＳを有しており、縮小側にテレセン
トリックな光学系を実現している。

【００１４】条件式（１）は反射型液晶表示素子を用い
た投射型表示装置等で使用できる広角投射レンズを構成
するための条件である。通常、透過型液晶表示素子を用
いた投射型表示装置に比べて、反射型液晶表示素子を用
いた投射型表示装置の場合、投射光学系と表示素子との
間にダイクロイックプリズム等の色合成手段のほかに、
ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）等の偏光分離手段を配
置するため、投射光学系では長いバックフォーカスを必
要とする。

【００１５】条件式（１）の下限値を下回ると、投射光
学系と表示素子の間を長くできないため、反射型液晶表
示素子を用いた投射型表示装置を構成することが困難と
なる。条件式（１）の上限値を上回ると、投射光学系の
バックフォーカスを長くするために、レトロフォーカス
（逆望遠）型の屈折力配置の傾向（非対称性）が強ま
り、歪曲収差、倍率色収差の補正が困難となる。更に、
投射型表示装置全体の大型化を招くので好ましくない。

【００１６】条件式（２）は長いバックフォーカスを得
ながら、良好な光学性能を得るための条件である。条件
式（２）の下限値を下回ると、第１レンズ群Ｇ１と第２
レンズ群Ｇ２との負の合成屈折力と、第３レンズ群Ｇ３
の正の屈折力とがともに強くなるため、良好な光学性能
を得ることが難しくなり、特に倍率色収差の補正が困難
となる。条件式（２）の上限値を上回ると、投射型表示
装置全体の大型化を招くので好ましくない。

【００１７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の広
角投射レンズにおいて、前記第１レンズ群Ｇ１と前記第
２レンズ群Ｇ２との合成焦点距離をｆ１２、投射レンズ
全系の焦点距離をｆとしたとき、 −３＜ｆ１２／ｆ＜−１ （３） の条件を満足することを特徴とする。

【００１８】条件式（３）は、長いバックフォーカスを
有しつつ、良好な光学性能を得るための条件である。条
件式（３）の下限値を下回ると、必要とされる長いバッ
クフォーカスの確保が困難となる。また、条件式（３）
の上限値を上回ると、投射レンズ全系のペッツバール和
が負に増加し、像面の平坦性を保つことが困難となる。
同時に、軸上物点より発する最縁光束（Ｒａｎｄ光束）
の第３レンズ群Ｇ３への入射高が高くなり、球面収差、
コマ収差の補正が困難となるため好ましくない。

【００１９】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の広角投射レンズにおいて、前記第１レンズ群Ｇ１の
焦点距離をｆ１としたとき、 −２＜ｆ１／ｆ＜−１ （４） の条件を満足することを特徴とする。

【００２０】条件式（４）は、第１レンズ群Ｇ１の拡大
側のレンズ径を小さくするための条件である。条件式
（４）の下限値を下回ると、拡大側の入射瞳位置が遠く
なるため、第１レンズ群Ｇ１の拡大側のレンズ径を小さ
くすることが困難となる。条件式（４）の上限値を上回
ると、投射レンズ全系のペッツバール和が負に増加し、
像面の平坦性を保つことが困難となり、良好な光学性能
を得ることができなくなる。

【００２１】請求項４記載の発明は、請求項３記載の広
角投射レンズにおいて、前記第２レンズ群Ｇ２は、正の
屈折力を有する第２レンズ前群Ｇ２Ｆと弱い正又は負の
屈折力を有する第２レンズ後群Ｇ２Ｒとを有し、前記第
２レンズ後群Ｇ２Ｒの焦点距離をｆ２Ｒとしたとき、 −４０＜ｆ２Ｒ／ｆ＜−３ （５） の条件を満足することを特徴とする。

【００２２】ここで、第２レンズ前群Ｇ２Ｆは、小さな
入射角で入射した軸外光束を再び光軸側に屈折させるこ
とにより、拡大側の入射瞳位置を近づけている。

【００２３】条件式（５）は、軸上光束の収差と軸外光
束の収差とを良好に補正するための条件である。条件式
（５）の下限値を下回ると、第２レンズ後群Ｇ２Ｒにお
いて発生する球面収差が大きくなり、好ましくない。条
件式（５）の上限値を上回ると、投射レンズ全系のペッ
ツバール和が負に増加し、像面の平坦性を保つことが困
難となる。

【００２４】請求項５記載の発明は、前記請求項１〜４
のいずれか１項記載の広角投射レンズを用いたことを特
徴とする投射型表示装置である。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
に基づいて説明する。

【００２６】各実施形態の広角投射レンズは、拡大側か
ら順に負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈
折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する
第３レンズ群Ｇ３とを備えている。また、絞りＳは第２
レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間に設けられてお
り、第３レンズ群Ｇ３の前側焦点の近傍にある。

【００２７】[実施例１]図１はこの発明の第１実施形態
に係る広角投射レンズの構成を示す図である。

【００２８】この広角投射レンズは、第１レンズ群Ｇ１
と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３とから構成
される。

【００２９】第１レンズ群Ｇ１は、拡大側から順に、拡
大側に凸面を向け、両面ともに非球面を有する正メニス
カスレンズ、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
及び拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズからな
る。

【００３０】第２レンズ群Ｇ２は、拡大側から順に、拡
大側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズと
の接合レンズからなる第２レンズ前群Ｇ２Ｆと、両凹レ
ンズと両凸レンズとの接合レンズからなる第２レンズ後
群Ｇ２Ｒとを有する。

【００３１】第３レンズ群Ｇ３は、拡大側から順に、両
凸レンズ、両凹レンズと両凸レンズとの接合レンズ、両
凸レンズと縮小側に凸面を向けた負メニスカスレンズと
の接合レンズ及び両凸レンズからなる。

【００３２】また、開口絞りＳは第２レンズ後群Ｇ２Ｒ
の直後に配置される。更に、プリズムブロックＰＢは第
３レンズ群Ｇ３の後に配置される。

【００３３】以下の表１に、この第１実施形態の諸元の
値を掲げる。表１中のｆは全系の焦点距離、βは基準倍
率、ＦはＦナンバー、２ωは基準倍率時における画角を
それぞれ表す。そして、左端の数字は物体側からの順序
を表し、ｒはレンズ面の曲率半径、ｄはレンズ面間隔、
ｎはｅ線（λ＝５４６ｎｍ）屈折率、νはアッベ数をそ
れぞれ表している。更に、ｄ０は物体（スクリーン）と
レンズ第１面との距離、ｄ１はガラスブロックから表示
素子との距離をそれぞれ表している。

【００３４】また、非球面式は次式、 ｘ＝ｃｙ²／{１＋（１−κｃ²ｙ²）^1/2}＋Ｃ４ｙ⁴＋…
＋Ｃ１０ｙ¹⁰ で表される。ここで、ｃは曲率（ｃ＝１／ｒ）、ｙは光
軸に垂直な高さ、ｘは高さｙにおけるサグ量、κは円錐
係数、Ｃ４、Ｃ６・・・等は非球面係数をそれぞれ示して
いる。

【００３５】 （非球面係数） 第１面 κ ＝ 1.0000 Ｃ２＝ 0.0000 Ｃ４＝ 8.2688E-6 Ｃ６＝-2.0279E-9 Ｃ８＝ 2.0060E-12 第２面 κ ＝ 1.0000 Ｃ２＝ 0.0000 Ｃ４＝ 4.7562E-6 Ｃ６＝ 2.7644E-10 Ｃ８＝-2.8551E-12 （間隔データ） β -0.0138 d0 1300.000 d1 5.298 （条件式対応値） （１） Ｂｆ／ｆ ＝３．８９ （２） ΣＤ／ｆ ＝８．１９ （３） ｆ１２／ｆ＝−１．５８ （４） ｆ１／ｆ ＝−１．６０ （５） ｆ２Ｒ／ｆ＝−１１．２２

【００３６】図２は投射倍率が−０．０１３８の状態に
おける諸収差図である。

【００３７】図２において、ＦNOはＦナンバー、Ｙは像
高、ｅはｅ線（λ＝５４６ｎｍ）及びｇはｇ線（λ＝４
３６ｎｍ）をそれぞれ示している。また、この第１実施
形態も含めて全ての実施形態の諸収差図は、ＰＢＳ等の
平行平板が光学系に存在するときの収差を示している。
図２からも明らかなように諸収差が良好に補正されてい
ることがわかる。

【００３８】[実施例２]図３はこの発明の第２実施形態
に係る広角投射レンズの構成を示す図である。

【００３９】この広角投射レンズは、第１レンズ群Ｇ１
と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３とから構成
される。

【００４０】第１レンズ群Ｇ１は、拡大側から順に、拡
大側に凸面を向け、両面ともに非球面を有する正メニス
カスレンズ、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
及び両凹レンズからなる。

【００４１】第２レンズ群Ｇ２は、拡大側から順に、拡
大側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズと
の接合レンズからなる第２レンズ前群Ｇ２Ｆと、拡大側
に凸面を向けた負メニスカスレンズと拡大側に凸面を向
けた凸メニスカスレンズとの接合レンズからなる第２レ
ンズ後群Ｇ２Ｒとを有する。

【００４２】第３レンズ群Ｇ３は、拡大側から順に、両
凸レンズ、両凹レンズと両凸レンズとの接合レンズ、両
凹レンズと両凸レンズとの接合レンズ及び両凸レンズか
らなる。

【００４３】また、開口絞りＳは第２レンズ後群Ｇ２Ｒ
の直後に配置される。更に、プリズムブロックＰＢは第
３レンズ群Ｇ３の後に配置される。

【００４４】以下の表２に、この第２実施形態の諸元の
値を掲げる。

【００４５】 （非球面係数） 第１面 κ ＝ 1.0000 Ｃ２＝ 0.0000 Ｃ４＝ 4.5070E-6 Ｃ６＝-1.5810E-9 Ｃ８＝-9.1109E-13 第２面 κ ＝ 1.0000 Ｃ２＝ 0.0000 Ｃ４＝-1.1767E-7 Ｃ６＝-4.9235E-10 Ｃ８＝-1.7154E-12 （間隔データ） β -0.0137 d0 1300.000 d1 7.999 （条件式対応値） （１） Ｂｆ／ｆ ＝３．８８ （２） ΣＤ／ｆ ＝８．１８ （３） ｆ１２／ｆ＝−１．７９ （４） ｆ１／ｆ ＝−１．６６ （５） ｆ２Ｒ／ｆ＝−２０．９６

【００４６】図４は投射倍率が−０．０１３７の状態に
おける収差図である。

【００４７】図４からも明らかなように諸収差が良好に
補正されていることがわかる。

【００４８】[実施例３]図５はこの発明の第３実施形態
に係る広角投射レンズの構成を示す図である。

【００４９】この広角投射レンズは、第１レンズ群Ｇ１
と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３とから構成
される。

【００５０】第１レンズ群Ｇ１は、拡大側から順に、拡
大側に凸面を向け、両面ともに非球面を有する負メニス
カスレンズ、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
及び両凹レンズからなる。

【００５１】第２レンズ群Ｇ２は、拡大側から順に、拡
大側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズと
の接合レンズからなる第２レンズ前群Ｇ２Ｆと、両凹レ
ンズと両凸レンズとの接合レンズからなる第２レンズ後
群Ｇ２Ｒとを有する。

【００５２】第３レンズ群Ｇ３は、拡大側から順に、縮
小側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、両凹レンズと
両凸レンズとの接合レンズ、両凸レンズと両凹レンズと
の接合レンズ、両凸レンズ及び両凸レンズからなる。

【００５３】また、開口絞りＳは第２レンズ後群Ｇ２Ｒ
の直後に配置さる。更に、プリズムブロックＰＢは第３
レンズ群Ｇ３の後に配置される。

【００５４】以下の表３に、この第３実施形態の諸元の
値を掲げる。

【００５５】 （非球面係数） 第１面 κ ＝ 1.0000 Ｃ２＝ 0.0000 Ｃ４＝ 4.7830E-6 Ｃ６＝-6.7798E-10 Ｃ８＝ 9.8330E-13 第２面 κ ＝ 1.0000 Ｃ２＝ 0.0000 Ｃ４＝ 9.8114E-7 Ｃ６＝ 1.5325E-9 Ｃ８＝-1.3829E-12 （間隔データ） β -0.0138 d0 1000.000 d1 5.399 （条件式対応値） （１） Ｂｆ／ｆ ＝４．８９ （２） ΣＤ／ｆ ＝１１．８９ （３） ｆ１２／ｆ＝−１．６７ （４） ｆ１／ｆ ＝−１．８６ （５） ｆ２Ｒ／ｆ＝−３．９３

【００５６】図６は、投射倍率が−０．０１３８の状態
における収差図を示す。

【００５７】図６からも明らかなように諸収差が良好に
補正されていることがわかる。

【００５８】[実施例４]図７はこの発明の第４実施形態
に係る広角投射レンズの構成を示す図である。

【００５９】この広角投射レンズは、第１レンズ群Ｇ１
と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３とから構成
される。

【００６０】第１レンズ群Ｇ１は、拡大側から順に、拡
大側に凸面を向け、両面ともに非球面を有する正メニス
カスレンズ、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
及び拡大側に強い凹面を向けた両凹レンズからなる。

【００６１】第２レンズ群Ｇ２は、拡大側から順に、拡
大側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズと
の接合レンズからなる第２レンズ前群Ｇ２Ｆと、拡大側
に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとの接
合レンズからなる第２レンズ後群Ｇ２Ｒとを有する。

【００６２】第３レンズ群Ｇ３は、拡大側から順に、縮
小側に強い凸面を向けた両凸レンズ、両凹レンズと両凸
レンズとの接合レンズ、両凹レンズと両凸レンズとの接
合レンズ及び両凸レンズからなる。

【００６３】また、開口絞りは第２レンズ後群Ｇ２Ｒの
直後に配置されている。更に、プリズムブロックＰＢは
第３レンズ群Ｇ３の後に配置される。

【００６４】以下の表４に、第４実施形態の諸元の値を
掲げる。

【００６５】 （非球面係数） 第１面 κ ＝ 1.0000 Ｃ２＝ 0.0000 Ｃ４＝ 7.5259E-6 Ｃ６＝-2.3425E-11 Ｃ８＝ 1.3674E-12 第２面 κ ＝ 1.0000 Ｃ２＝ 0.0000 Ｃ４＝ 2.4918E-6 Ｃ６＝ 5.7495E-9 Ｃ８＝-6.6480E-12 （間隔データ） β -0.0139 d0 1200.000 d1 8.001 （条件式対応値） （１） Ｂｆ／ｆ ＝４．１４ （２） ΣＤ／ｆ ＝９．６３ （３） ｆ１２／ｆ＝−２．２７ （４） ｆ１／ｆ ＝−１．５９ （５） ｆ２Ｒ／ｆ＝−２９．０６

【００６６】図８は投射倍率が−０．０１３９の状態に
おける収差図である。

【００６７】図８からも明らかなように諸収差が良好に
補正されていることがわかる。

【００６８】[実施例５]図９は投射型表示装置の構成を
示す図である。

【００６９】投射型表示装置は光源５０と偏光ビームス
プリッタ１００と色合成分解プリズム２００とライトバ
ルブ１５０Ｒ、１５０Ｂ、１５０Ｇと投射レンズＴＬと
を有する。

【００７０】光源５０はランプＬと放物面形状の凹面鏡
ＰＭとで構成される。

【００７１】偏光ビームスプリッタ１００は三角柱形状
のプリズム１００Ａと１００Ｂと両プリズム１００Ａ，
１００Ｂの接合面に形成された偏光分離部１００Ｐとで
構成される。

【００７２】色合成分解プリズム２００はプリズム２０
１とプリズム２０２とプリズム２０３との３つのプリズ
ムで構成される。

【００７３】プリズム２０１は第１面２０１ａと第２面
２０１ｂと第３面２０１ｃとを有し、光源５０からの光
からＢ光成分を取り出す。第２面２０１ｂはＢ光を反射
し、Ｒ光とＧ光とを透過するＢ光反射ダイクロイック膜
ＤＢを有している。

【００７４】プリズム２０２はプリズム２０１の第２面
２０１ｂに対し空隙を介して配置され、光源５０からの
光からＲ光成分を取り出す。プリズム２０２は第１面２
０２ａと第２面２０２ｂと第３面２０２ｃとを有してい
る。第２面２０２ｂはＲ光を反射し、Ｇ光を透過するＲ
光反射ダイクロイック膜ＤＲを有している。

【００７５】プリズム２０３は第１面２０３ａと第２面
２０３ｂと第３面２０３ｃとを有し、光源５０からの光
からＧ光成分を取り出す。プリズム２０３の第１面２０
３ａはプリズム２０２の第２面２０２ｂに接着剤によっ
て固着されている。

【００７６】ライトバルブ１５０Ｒ、１５０Ｂ、１５０
Ｇは反射型の液晶ライトバルブである。ライトバルブ１
５０Ｒ、１５０Ｂ、１５０Ｇはマトリックス状に配置さ
れた複数の画素を有している。各画素は液晶分子を有す
る液晶層とこの液晶層の背面に設けられた反射層とを有
する。各画素毎に配置されたＴＦＴ等のスイッチング素
子により液晶層の厚み方向に印加する電圧の値を変える
ことで液晶分子の向きを変更することができる。そし
て、液晶分子の向きに応じてライトバルブ１５０Ｒ、１
５０Ｂ、１５０Ｇに入射した光の偏光の傾きが変わる。
すなわち、入射光の偏光状態を変調することができる。
このように、印加電圧を変化させることで偏光状態を変
えて画像の階調レベルを変えることができる。

【００７７】ライトバルブ１５０Ｒ、１５０Ｂ、１５０
Ｇの液晶層に電圧が印加されていない画素は階調レベル
が最低、すなわち最も暗い画素である。このとき、液晶
層の液晶分子は初期状態を維持している。この状態の液
晶層を経由して反射層で反射され、再度液晶層を経由し
て射出した光は変調作用を受けていない非変調光とな
る。

【００７８】また、ライトバルブ１５０Ｒ、１５０Ｂ、
１５０Ｇの液晶層に最高電圧が印加されている画素は階
調レベルが最高、すなわち最も明るい画素である。この
液晶層の液晶分子は初期状態から離れて所定方向に配列
され、波長板層が形成される。この状態の液晶層を経由
して反射層で反射され、再度液晶層を経由して射出した
光は変調作用を受けている変調光となる。

【００７９】投射レンズＴＬは上記各実施形態で述べた
構成の広角投射レンズである。

【００８０】光源５０から射出された光源光は凹面鏡Ｐ
Ｍによってほぼ平行光に変換され、偏光ビームスプリッ
タ１００に入射する。光源５０からの光源光は偏光分離
部１００Ｐを透過するＰ偏光と反射するＳ偏光とに偏光
分離される。偏光ビームスプリッタ１００を透過したＰ
偏光は色分解合成プリズム２００に入射する。また、Ｓ
偏光は光路を９０°折り曲げられ、廃棄される。

【００８１】光源光はプリズム２０１の第１面２０１ａ
に入射し、第２面２０１ｂで反射され、第１面２０１ａ
で反射された後、第３面２０１ｃからＢ光として射出さ
れる。第３面２０１ｃから射出したＢ光はＢ光用ライト
バルブに１５０Ｂ入射する。

【００８２】プリズム２０１の第２面２０１ｂを透過し
た光はプリズム２０２の第１面２０２ａに入射し、第２
面２０２ｂで反射され、第１面２０２ａで反射された
後、第３面２０２ｃからＲ光として射出される。第３面
２０２ｃから出射したＲ光はＲ光用ライトバルブ１５０
Ｒに入射する。

【００８３】プリズム２０２の第２面２０２ｂを透過し
た光はプリズム２０３の第１面２０３ａに入射し、第２
面２０３ｂで全反射され、第３面２０３ｃからＧ光とし
て射出される。第３面２０３ｃを射出したＧ光はＧ光用
ライトバルブに入射する。

【００８４】ライトバルブ１５０Ｒ、１５０Ｂ、１５０
Ｇで変調作用を受けた変調光はＳ偏光として、また変調
作用を受けていない非変調光はＰ偏光としてそれぞれ色
合成分解プリズム２００へ再入射する。

【００８５】色合成分解プリズム２００はライトバルブ
１５０Ｒ、１５０Ｂ、１５０Ｇからの反射光を色合成す
る。色合成された光は偏光ビームスプリッタ１００の偏
光分離部１００Ｐで検光される。そして、ライトバルブ
１５０Ｒ、１５０Ｂ、１５０Ｇで変調されたＳ偏光成分
だけが投射レンズＴＬに入射する。

【００８６】投射レンズＴＬはＲ、Ｂ、Ｇ色のライトバ
ルブ１５０Ｒ、１５０Ｂ、１５０Ｇの像をスクリーンＳ
Ｃにフルカラー像として投射する。なお、非変調光であ
るＰ偏光成分は偏光ビームスプリッタ１００の分離部１
００Ｐを直進し、光源５０側に出射されて廃棄される。

【００８７】この広角投射レンズを用いた投射型表示装
置によれば、良好なコントラスト、結像特性を得ること
ができる。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
良好な光学性能を有し、バックフォーカスが長く、かつ
縮小側の瞳位置が十分に遠い広角投射レンズ及びそれを
用いた投射型表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の第１実施形態に係る広角投射
レンズの構成を示す図である。

【図２】図２は投射倍率が−０．０１３８の状態におけ
る諸収差図である。

【図３】図３はこの発明の第２実施形態に係る広角投射
レンズの構成を示す図である。

【図４】図４は投射倍率が−０．０１３７の状態におけ
る収差図である。

【図５】図５はこの発明の第３実施形態に係る広角投射
レンズの構成を示す図である。

【図６】図６は投射倍率が−０．０１３８の状態におけ
る収差図を示す。

【図７】図７はこの発明の第４実施形態に係る広角投射
レンズの構成を示す図である。

【図８】図８は投射倍率が−０．０１３９の状態におけ
る収差図である。

【図９】図９は投射型表示装置の構成を示す図である。

【符合の説明】

Ｇ１・・・ 第１レンズ群 Ｇ２・・・ 第２レンズ群 Ｇ２Ｆ・・・第２レンズ前群 Ｇ２Ｒ・・・第２レンズ後群 Ｇ３・・・第３レンズ群 Ｓ・・・絞り ＰＢ・・・プリズムブロック Ｌ・・・光源 ＰＭ・・・放物面鏡 １００・・・偏光ビームスプリッタ ２０１，２０２，２０３・・・プリズム １５０Ｒ，１５０Ｇ，１５０Ｂ・・・ライトバルブ ＴＬ・・・投射レンズ ＳＣ・・・スクリーン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H087 KA06 LA03 NA02 PA09 PA10 PA16 PB13 PB14 QA02 QA07 QA12 QA22 QA26 QA34 QA41 QA42 QA45 QA46 RA05 RA12 RA32 RA41 5C058 BA23 EA02 EA12

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】拡大側から順に配置された、負の屈折力を
   有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レ
   ンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と
   を備え、 前記第１レンズ群Ｇ１は非球面を有するレンズを備え、 前記第３レンズ群Ｇ３の前側焦点の近傍に開口絞りを有
   する広角投射レンズにおいて、 投射レンズ全系の使用倍率時の空気換算バックフォーカ
   スをＢｆ、投射レンズ全系の焦点距離をｆ、投射レンズ
   全系の全長をΣＤとしたとき、 ２．５＜Ｂｆ／ｆ＜６ ６．５＜ΣＤ／ｆ＜１４ の条件を満足することを特徴とする広角投射レンズ。
2. 【請求項２】前記第１レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群
   Ｇ２との合成焦点距離をｆ１２、投射レンズ全系の焦点
   距離をｆとしたとき、 −３＜ｆ１２／ｆ＜−１ の条件を満足することを特徴とする請求項１記載の広角
   投射レンズ。
3. 【請求項３】前記第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１と
   したとき、 −２＜ｆ１／ｆ＜−１ の条件を満足することを特徴とする請求項１又は２記載
   の広角投射レンズ。
4. 【請求項４】前記第２レンズ群Ｇ２は、正の屈折力を有
   する第２レンズ前群Ｇ２Ｆと弱い正又は負の屈折力を有
   する第２レンズ後群Ｇ２Ｒとを有し、 前記第２レンズ後群Ｇ２Ｒの焦点距離をｆ２Ｒとしたと
   き、 −４０＜ｆ２Ｒ／ｆ＜−３ の条件を満足することを特徴とする請求項３記載の広角
   投射レンズ。
5. 【請求項５】前記請求項１〜４のいずれか１項記載の広
   角投射レンズを用いたことを特徴とする投射型表示装
   置。