JP2011002518A - 投写光学系、およびこれを用いた投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反射型ライトバルブを用い、コンパクトで、偏光分離部における偏光分離状態を良好なものとすることができ、かつテレセントリックな状態を生成する別途の光学系を設ける必要のない投写光学系およびこれを用いた投写型光学装置を得る。
【解決手段】投写光学系１０は、拡大側から順に、照明光と変調光を分離する偏光分離手段としてのＰＢＳ１、複数枚のレンズ（Ｌ_１〜Ｌ_４）よりなる投写レンズ２、および反射型ライトバルブであるＬＣＯＳ３、を配列してなる。
また、投写光学系１０は、下記条件式（１）を満足することが好ましい。
−１．０＜ＦＦ／ｆ＜１．０・・・・（１）
ただし、ＦＦは投写レンズ２の拡大側焦点位置、ｆは投写レンズ２の焦点距離、を示す。
【選択図】 図１

Description

本発明は、反射型ライトバルブに表示された画像をスクリーン上に拡大投映する投写光学系、およびこれを搭載した投写型表示装置に関し、特に、極めて小型で携帯性に優れ、光源の輝度も比較的小さい投写光学系および投写型表示装置に関する。

近年、プロジェクタにおいて、携帯性に優れたハンディータイプのものが求められている。
そのようなハンディータイプのものの中でも、プロジェクタを懐中電灯やペンライトのように片手で把持し、所望する場所（例えば、壁や天井等）に投写することができれば便利である。

ところで、プロジェクタに搭載されるライトバルブとして、反射型液晶表示素子（ＬＣＯＳ）やＤＭＤ（デジタル・マイクロ・デバイス）等の反射型ライトバルブが知られている。反射型ライトバルブは、透過型のものよりも開口率を増大させることができ、光量変換の効率化という利点を有するばかりではなく、装置のコンパクト化を促進し得る点でも有用である。

一方、このような投写光学系の配置としては、一般に、投写レンズと反射型ライトバルブの間に偏光分離部としてのＰＢＳ（偏光分離プリズム）を配置し、光源部からの照明光はＰＢＳを介して反射型ライトバルブに入射せしめ、この反射型ライトバルブからの変調光は、上記ＰＢＳにおいて上記照明光と光路分離し、投写レンズを用いてスクリーン方向に投写せしめるようにしたものが知られている。

しかしながら、このような投写光学系では、上記ＰＢＳが入射角度特性を有しており、偏光分離面への光入射角度が範囲を有していると、それに応じて輝度むらや色むら等の不都合が発生することから、ＰＢＳにはテレセントリックな状態で照明光を入射させることが必要となり、投写レンズの縮小側をテレセントリックな状態とし得る構成とした上で、ＰＢＳおよび反射型ライトバルブを配置する必要があった。

このような従来の投写光学系を搭載した投写表示装置の一例を図１６に示す。すなわち、この３色ＬＥＤ光源１１１ａ〜ｃ、ダイクロイックミラー１１２ａ、ｂ、光量均一化手段としてのフライアイインテグレータ１１３ａ、ｂ、照明光を、いずれかの直線偏光（Ｐ偏光またはＳ偏光）に揃える櫛型フィルタ１１４、および１対のフィールドレンズ（コンデンサレンズ）１１５ａ、１１５ｂからなる照明光学系１２０から出射された照明光は、投写光学系１１０の、ＰＢＳ１０１に入射する。ＰＢＳ１０１に入射した照明光は所定の直線偏光方向に揃えられており、偏光分離面で反射型液晶表示素子１０３方向に反射され、この反射型液晶表示素子１０３において、所定の画像信号により変調されるとともに、逆位相の直線偏光に変換される。この後、反射型液晶表示素子１０３から反射出射された変調光は、逆位相の直線偏光に変換されているのでＰＢＳ１０１の偏光分離面を透過し、投写レンズ１０２によってスクリーン上に拡大投写される。

しかし、図１６に示すような従来例によっては、上述したように、投写レンズ１０２の縮小側をテレセントリックな状態としつつ、ＰＢＳを挿入し得るバックを確保する必要があり、投写レンズのうち、特に縮小側のレンズの径が大型化し、その結果、投写光学系や投写型表示装置としてのコンパクト化が図れないという問題があった。また、図１６に示すような従来例のものでは、照明光学系１２０からの光束がＰＢＳ１０１に入射する際には、偏光分離面の入射角度特性を考慮する必要があることから、照明光学系１２０からの光束をテレセントリックな状態とするための、コンデンサレンズ１１５ａ、１１５ｂが必要とされ、これが投写光学系のコストアップおよび大型化につながるという問題があった。

このような問題に応じ、光学要素の配置を工夫して光学系のコンパクト化を図った投写光学系として、下記特許文献１、２に記載されたものが知られている。

特開平４−３２６３１５ 特開平５−２０３８７２

上記特許文献１，２に記載のものは、投写レンズがＰＢＳを挟んで２つの部分に分断され、一方はＰＢＳのスクリーン側に、他方はＰＢＳの反射型液晶表示素子側に配されている。

このように、ＰＢＳを投写レンズの中間部に配置したことにより、ＰＢＳを挿入し得るバックを確保するスペースが必要となる、という上述した従来技術の問題はある程度緩和される。また、ＰＢＳの拡大側のみならず縮小側も、投写レンズの一部が配されることから、図１６におけるコンデンサレンズ１１５ａ、１１５ｂの如き光学要素は不要とし得る。

しかしながら、上記特許文献１，２に記載のものによれば、一般的な縮小側テレセントリックな投写レンズの瞳付近にＰＢＳを配置しており、ＰＢＳの拡大側に投写レンズの一部が配置されることになるため、投写レンズ全体としての大型化が十分に抑制されているとはいえない。また、照明光学系をも含めた投写型表示装置としても十分にコンパクト化を図ることは困難である。

また、投写レンズのレンズ群間にＰＢＳが配置されているため、上述したように、投写レンズの構成がＰＢＳにより拡大側と縮小側に分断されてしまうことから、投写レンズの組立作業の難易性を考慮すると良好なレンズ性能の確保が難しくなる。

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、反射型ライトバルブを用い、コンパクトで、偏光分離部における偏光分離状態を良好なものとすることができ、かつテレセントリックな状態を生成する別途の光学系を設ける必要のない、光学性能が良好な投写光学系およびこれを用いた投写型光学装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る投写光学系は、
入射された照明光を、入力された画像信号に応じて変調してなる変調光を反射出射する反射型ライトバルブと、
該反射型ライトバルブに入射する前記照明光、および該反射型ライトバルブから出射された変調光を通過させる、縮小側がテレセントリックとされた投写レンズと、
該投写レンズに入射する前記照明光と、該投写レンズから出射された変調光の光路を分離する偏光分離手段と、
をこの順に配列してなることを特徴とするものである。

また、前記投写レンズが、以下の条件式（１）を満足することが好ましい。
−１．０＜ＦＦ／ｆ＜１．０・・・・（１）
ただし、
ＦＦ:前記投写レンズの拡大側焦点位置（当該投写レンズの最も拡大側のレンズの拡大側面頂点を原点とし、縮小側に向かう方向を正にとる）
ｆ :前記投写レンズの焦点距離

また、前記反射型ライトバルブが１枚で構成され、さらに下記条件式（２）を満足することが好ましい。
Ｂｆ／ｆ＜０．８・・・・（２）
ただし、
Ｂｆ:前記投写レンズの縮小側バックフォーカス

また、前記投写レンズが４枚以下のレンズで構成されていることが好ましい。

また、前記投写レンズの最も縮小側に配置されたレンズの少なくとも１面が非球面とされていることが好ましい。

前記投写レンズを構成する全レンズを通過する光束のうち、光軸に対して垂直方向の有効光束径の最大値が１５ｍｍ以下である場合に、特に有用である。

また、本発明の投写型表示装置は、前述したいずれかの投写光学系と、
前記照明光を発光するとともに、該照明光の光量均一化を図る照明光学系とを備えたことを特徴とするものである。

本発明に係る投写光学系によれば、照明光は、まず偏光分離部に入射し、次に投写レンズを全長に亘って通過して反射型ライトバルブに照射される。その一方、変調光（投写光）は、反射型ライトバルブにて反射出射され、投写レンズを戻るように全長に亘って通過し、偏光分離部において、照明光の光路と分離されて、スクリーン方向に投写される。このように、本発明に係る投写光学系においては、偏光分離部が全ての投写レンズの拡大側（スクリーン側）に位置することになり、レンズバックを極めて短縮化することができる。レンズバックを極めて短縮化することができれば、レンズバックがテレセントリックとされる投写レンズの縮小側に近いレンズの径を小さくすることができるので、投写光学系およびこれを搭載した投写型表示装置のコンパクト化を図ることができる。また、照明光学系からの照明光に対して投写光学系によりテレセントリックな状態が構築されるので、図１６において示されるような別途のレンズ１１５ａ、１１５ｂを設ける必要がなく、投写光学系および投写型光学装置のコンパクト化を促進できる。

これにより、装置構成をコンパクトとし得る反射型ライトバルブを用いていることと相俟って、例えば、装置全体を懐中電灯やペンライトのように片手で把持し得る、コンパクトタイプの投写型表示装置とすることが可能である。

また、本発明に係る投写光学系において、上記条件式（１）を満足するように構成すれば、投写レンズの前側瞳位置を、投写レンズのうち最も拡大側のレンズおよび、このレンズから偏光分離部にかけての領域に設定し易くなるので、投写レンズのうち縮小側に近いレンズの径を小さくしつつ、偏光分離部における偏光分離特性を良好なものとすることができる。

本発明の実施例１に係る投写光学系の構成を表す図である。 本発明の実施例２に係る投写光学系の構成を表す図である。 本発明の実施例３に係る投写光学系の構成を表す図である。 本発明の実施例４に係る投写光学系の構成を表す図である。 本発明の実施例５に係る投写光学系の構成を表す図である。 本発明の実施例６に係る投写光学系の構成を表す図である。 本発明の実施例７に係る投写光学系の構成を表す図である。 実施例１に係る投写光学系の諸収差図である。 実施例２に係る投写光学系の諸収差図である。 実施例３に係る投写光学系の諸収差図である。 実施例４に係る投写光学系の諸収差図である。 実施例５に係る投写光学系の諸収差図である。 実施例６に係る投写光学系の諸収差図である。 実施例７に係る投写光学系の諸収差図である。 本発明の実施形態に係る投写型表示装置の主要部の概略構成を表す図である。 従来例に係る投写型表示装置の主要部の概略構成を表す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。

図１５は、本発明の実施形態に係る投写型表示装置を説明するための概略図である。
この装置は、３色ＬＥＤ光源１１ａ〜ｃ、該光源１１ａ〜ｃから出射された各照明光を合成するダイクロイックミラー１２ａ、ｂ、光量均一化手段としてのフライアイインテグレータ１３ａ、ｂ、および振動面が直交する２つの直線偏光の一方を他方に揃えて出射する偏光変換素子（櫛型フィルタ）１４よりなる照明光学系２０と、偏光分離手段としての偏光分離プリズム（ＰＢＳ：以下同じ）１、複数枚のレンズ（Ｌ_１〜Ｌ_４）よりなる投写レンズ２、および反射型液晶表示素子（ＬＣＯＳ：以下同じ）３よりなる投写光学系１０と、を備えてなる。

すなわち照明光学系２０は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色を合成してなる所定の直線偏光を出力する従来より知られている照明光学系であり、この所定の直線偏光の偏光方向が、ＰＢＳ１の偏光分離面１Ｐにおいて、略１００％反射されるように設定されている。

また、投写光学系１０は、前述したようにＰＢＳ１、投写レンズ２およびＬＣＯＳ３という特徴的な配置とされている。すなわち、照明光学系２０からの照明光は、ＰＢＳ１で反射され、投写レンズ２を、その全長に亘り通過してＬＣＯＳ３に照射される一方、ＬＣＯＳ３により変調されるとともに逆位相の直線偏光に変換される（直線偏光の位相が180度回転される）。変調光は、直線偏光の位相が逆位相に変換されているので、このＬＣＯＳ３から反射出射され、投写レンズ２を、その全長に亘って通過した後、ＰＢＳ１の偏光分離面１Ｐを透過することになり、図示されないスクリーン上に投写される。なお、ＬＣＯＳ３における照明光の変調は入力された所定の画像信号に基づいてなされるものであり、これにより変調光に担持された画像情報がスクリーン上に拡大投写されることになる。

このように、本実施形態に係る投写光学系では、照明光は、まずＰＢＳ１に入射し、次に投写レンズ２を通過してＬＣＯＳ３に照射される。その一方、変調光は、ＬＣＯＳ３から反射出射され、投写レンズ２を通過し、ＰＢＳ１において、照明光の光路と分離されて、スクリーン方向に進む。したがって、本実施形態の投写光学系においては、ＰＢＳ１が全ての投写レンズ２の拡大側（スクリーン側）に位置することになり、投写レンズ２とＬＣＯＳ３の距離を短縮することができる。この距離を短縮することができれば、投写レンズ２の縮小側バックをテレセントリックとしつつ、投写レンズ２のうち縮小側のレンズＬ_４の径を小さくすることができる。これにより、投写光学系およびこれを搭載した投写型表示装置のコンパクト化を図ることができる。

また、上記投写光学系１０は、下記条件式（１）を満足することが好ましい。
−１．０＜ＦＦ／ｆ＜１．０・・・・（１）
ただし、
ＦＦ:投写レンズ２の拡大側焦点位置（投写レンズ２の最も拡大側のレンズＬ_１の拡大側面頂点を原点とし、縮小側に向かう方向を正にとる）
ｆ :投写レンズ２の焦点距離

すなわち、上記条件式（１）を満足することにより、投写レンズ２の拡大側瞳位置を、投写レンズ２のうち最も拡大側のレンズＬ_１および、このレンズＬ_１からＰＢＳ１にかけての領域付近に設定し易くなるので、投写レンズ２の最も縮小側のレンズＬ_４の径を小さくしつつ、ＰＢＳ１における偏光分離特性を良好なものとすることができる。このことを、より具体的に説明するならば、ＰＢＳ１の近傍に、縮小側がテレセントリックな投写レンズの拡大側焦点位置を配置することで、反射型ライトバルブの各画素への照明光や反射型ライトバルブの各画素からの投写光がＰＢＳ内で略平行光束となるため、一定の角度内での分離特性が均一化された偏光分離特性を維持することができる、ということである。

そして、このことにより、画面内の輝度むらや色むらの発生を抑制することができる。
また、ＰＢＳ１の近傍に、縮小側がテレセントリックな投写レンズの拡大側焦点位置を配置することにより、光束が最も集まり、有効光束領域が小さくなる部分に、コスト的にも重量的にも大きなウエイトを占めるＰＢＳを配置することができ、このＰＢＳを小サイズのものとし得るので、コスト軽減や軽量化を図ることができる。

この条件式の範囲を外れると、投写レンズの縮小側に近いレンズの径が大型化するとともに、ＰＢＳ１における偏光分離特性が劣化する。

このような観点から、上記条件式（１）に替えて、下記条件式（１´）を満足することが好ましい。
−０．５＜ＦＦ／ｆ＜０．６・・・・（１´）

さらに、上記条件式（１´）に替えて、下記条件式（１´´）を満足することがより好ましい。
−０．２５＜ＦＦ／ｆ＜０．４５・・・・（１´´）

また、上記投写光学系１０において、ＬＣＯＳ３が１枚（単板）で構成され、さらに下記条件式（２）を満足することが好ましい。
Ｂｆ／ｆ＜０．８・・・・（２）
ただし、
Ｂｆ:投写レンズ２の縮小側バックフォーカス

ＬＣＯＳ３が単板であれば、投写レンズ２とＬＣＯＳ３との間に色合成光学系を挿入する必要がなく、この条件式（２）の範囲とすることが容易となり、また実際にこの範囲を満足することにより投写光学系のコンパクト化を図ることができる。

さらに、このような観点から、また光学系の組立て作業性等をも併せて考慮すると、上記条件式（２）に替えて、下記条件式（２´）を満足することがより好ましい。
０．０５＜Ｂｆ／ｆ＜０．５０・・・・（２´）

また、投写レンズ２の構成枚数としては、携帯性に優れたハンディータイプのプロジェクタとする場合には、レンズ枚数を制限することによるコンパクト化が必須となることから、４枚以下であることが望ましい。すなわち、実用上、４枚（実施例１を参照）、３枚（実施例２、３、４、５を参照）または２枚（実施例６、７を参照）とすることが好ましい。

また、投写レンズ２の最も縮小側に配置されたレンズの少なくとも１面（図１５ではレンズＬ_４の両面）が非球面とされていることが好ましい。これにより、投写光学系において特に重要となる歪曲の収差補正を良好なものとすることができる。また、少ない枚数のレンズにより諸収差をなるべく良好にする、という観点から、他のレンズのうち少なくとも１枚を非球面レンズとすることが好ましい。

また、投写レンズ２を構成する全レンズ（図１５では、Ｌ_１〜Ｌ_４）を通過する光束のうち、光軸Ｚに対して垂直方向の有効光束径の最大値が１５ｍｍ以下であることが好ましい。

すなわち、本実施形態においては、このように有効光束径の最大値が１５ｍｍ以下となるような、例えば、１００ルーメン（好ましくは１０ルーメン）程度の明るさ（一般的なプロジェクタの明るさに比して（１/１０）〜（１/１００）の明るさ）が確保できるような小型のプロジェクタに使用されることが好ましい。

上述したように、本実施形態のものでは、ＰＢＳ１を投写レンズ２の拡大側（スクリーン側）に配置したことによって多くの利点が得られる反面、光束が投写レンズ２を２回通過することになり、投写レンズの熱的歪が生じ易くなるという課題も発生する。しかしながら、本実施形態の主要用途は前述したように、携帯性に優れたハンディータイプの小型プロジェクタを近距離投影するものであるため、そのような用途には、例えば、１００ルーメンの明るさが確保できれば十分と考えられ、そうであれば投写レンズ２を光束が往復しても、熱的歪がほとんど生じない、との本願発明者の知見に基づいてなされたものである。したがって、本発明の投写型光学装置は、このような小型プロジェクタに適用すると極めて有効である。

以下、本発明に係る投写レンズの具体的な実施例について説明する。なお、各実施例において、互いに同様の作用効果をなす部材については同一の符号を付している。

＜４枚構成態様＞
図１に示すように、実施例１に係る投写光学系は、拡大側から順に、ＰＢＳ１と、両凸レンズよりなる第１レンズＬ_１と、両凹レンズよりなる第２レンズＬ_２と、両凸レンズよりなる第３レンズＬ_３と、光軸Ｚ上で縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状の両面非球面レンズよりなる第４レンズＬ_４と、ＬＣＯＳ３と、からなる。なお、上記４枚のレンズＬ_１〜Ｌ_４により投写レンズ２が構成される。

本実施例のものでは、上記のように構成されているので、コンパクトでありながらより高性能な光学系とすることができる。

また、上記第４レンズＬ_４の両面の非球面形状は、下記非球面式により規定される。

実施例１に係る投写光学系の各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔（以下「軸上面間隔」と称す）Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎ_ｄおよびアッベ数ν_ｄの値を、表１の上段に示す。なお、表１および以下の表において面番号の数字は拡大側からの順番を表すものであり、面番号の右側に＊印が付された面は非球面とされている。なお、表１の面番号１、２はＰＢＳ１の両面を表す。また、表１の下段には各非球面を表す非球面係数を示す。さらに、表１中でＯＢＪとは、図示されないスクリーンの位置を示すものである（以下の表２〜７において同じ）。また、表１中で、第１、２面は、ＰＢＳ１の両面を示すものである（以下の表２〜４、６、７において同じ）。

また、実施例１に係る投写光学系は、表８に示すように、条件式（１）、（２）、（１´）、（１´´）（２´）を満足している。

＜３枚構成態様の１＞
実施例２に係る投写光学系の構成は、図２に示すとおりであり、拡大側から順に、ＰＢＳ１と、拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズよりなる第１レンズＬ_１と、両凹レンズよりなる第２レンズＬ_２と、光軸Ｚ上で縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状の両面非球面レンズよりなる第３レンズＬ_３と、ＬＣＯＳ３と、からなる。なお、上記３枚のレンズＬ_１〜Ｌ_３により投写レンズ２が構成される（以下の実施例３〜５において同じ）。

本実施例のものでは、上記のように構成されているので、コンパクト化と高性能化の両者を達成した光学系とすることができる。

上記第３レンズＬ_３の両面の非球面形状は、上記非球面式により規定される。

実施例２に係る投写光学系の各レンズ面の曲率半径Ｒ、軸上面間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎ_ｄおよびアッベ数ν_ｄの値を、表２の上段に示す。また、各非球面を表す非球面係数を、表２の下段に示す。

また、実施例２に係る投写光学系は、表８に示すように、条件式（１）、（２）、（１´）、（１´´）（２´）を満足している。

＜３枚構成態様の２＞
実施例３に係る投写光学系の構成は、図３に示すとおりであり、実施例２のものと略同様の構成とされているが、主として、第１レンズＬ_１が両凸レンズとされている点、および第２レンズＬ_２が両凹形状の両面非球面レンズとされている点、および第３レンズＬ_３が光軸Ｚ上において両凸形状の両面非球面レンズとされている点、において相違する。

本実施例のものでは、上記のように構成されているので、コンパクト化と高性能化の両者を達成した光学系とすることができる。

上記第２レンズＬ_２および第３レンズＬ_３の両面の非球面形状は、上記非球面式により規定される。

実施例３に係る投写光学系の各レンズ面の曲率半径Ｒ、軸上面間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎ_ｄおよびアッベ数ν_ｄの値を、表３の上段に示す。また、各非球面を表す非球面係数を、表３の下段に示す。

実施例３に係る投写光学系は、表８に示すように、上記条件式（１）、（２）、（１´）、（１´´）（２´）を満足するように構成されている。

＜３枚構成態様の３＞
実施例４に係る投写光学系の構成は、図４に示すとおりであり、実施例３のものと略同様の構成とされている。

本実施例のものでは、このように構成されているので、コンパクト化と高性能化の両者を達成した光学系とすることができる。

上記第２レンズＬ_２および第３レンズＬ_３の両面の非球面形状は、上記非球面式により規定される。

実施例４に係る投写光学系の各レンズ面の曲率半径Ｒ、軸上面間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎ_ｄおよびアッベ数ν_ｄの値を、表４の上段に示す。また、各非球面を表す非球面係数を、表４の下段に示す。

実施例４に係る投写光学系は、表８に示すように、上記条件式（１）、（２）、（１´）、（１´´）（２´）を満足するように構成されている。

＜３枚構成態様の４＞
実施例５に係る投写光学系の構成は、図５に示すとおりであり、実施例３、４のものと略同様の構成とされているが、主として、偏光分離手段として偏光分離ミラー１Ａが用いられている点、第２レンズＬ_２が球面レンズよりなる点、および第３レンズＬ_３が光軸Ｚ上のみならず、レンズ全体としても両凸形状の両面非球面レンズとされている点において相違する。

本実施例のものでは、上記のように構成されているので、コンパクト化と高性能化の両者を達成した光学系とすることができる。

上記第３レンズＬ_３の両面の非球面形状は、上記非球面式により規定される。

実施例５に係る投写光学系の各レンズ面の曲率半径Ｒ、軸上面間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎ_ｄおよびアッベ数ν_ｄの値を、表５の上段に示す。なお、表５の面番号１、２は第１レンズＬ_１の両面を表すものである。
また、各非球面を表す非球面係数を、表５の下段に示す。

実施例５に係る投写光学系は、表８に示すように、上記条件式（１）、（２）、（１´）、（１´´）（２´）を満足するように構成されている。

＜２枚構成態様の１＞
実施例６に係る投写光学系の構成は、図６に示すとおりであり、拡大側から順に、ＰＢＳ１と、全体として、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状の両面非球面レンズよりなる第１レンズＬ_１と、全体として、縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状の両面非球面レンズよりなる第２レンズＬ_２と、ＬＣＯＳ３と、からなる。なお、上記２枚のレンズＬ_１、Ｌ_２により投写レンズ２が構成される（以下の実施例７において同じ）。

本実施例のものでは、上記のように構成されているので、よりコンパクトな光学系とすることができる。

上記第１レンズＬ_１および上記第２レンズＬ_２の両面の非球面形状は、上記非球面式により規定される。

実施例６に係る投写光学系の各レンズ面の曲率半径Ｒ、軸上面間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎ_ｄおよびアッベ数ν_ｄの値を、表６の上段に示す。また、各非球面を表す非球面係数を、表６の下段に示す。

また、実施例６に係る投写光学系は、表８に示すように、条件式（１）、（２）、（１´）、（１´´）（２´）を満足している。

＜２枚構成態様の２＞
実施例７に係る投写光学系の構成は、図７に示すとおりであり、実施例６のものと略同様の構成とされている。

本実施例のものでは、このように構成されているので、よりコンパクトな光学系とすることができる。

上記第１レンズＬ_１および上記第２レンズＬ_２の両面の非球面形状は、上記非球面式により規定される。

実施例７に係る投写光学系の各レンズ面の曲率半径Ｒ、軸上面間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎ_ｄおよびアッベ数ν_ｄの値を、表７の上段に示す。また、各非球面を表す非球面係数を、表７の下段に示す。

また、実施例７に係る投写光学系は、表８に示すように、条件式（１）、（２）、（１´）、（１´´）（２´）を満足している。

また、図８〜１４は、実施例１〜７に係る投写光学系の諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図である。これらの収差図において、ωは半画角を示し、球面収差の収差図にはｄ線、Ｆ線およびＣ線の収差曲線を示し、倍率色収差の収差図にはｄ線に対するＦ線（点線：以下同じ）およびＣ線（２点鎖線：以下同じ）の収差曲線を示している。図８〜１４に示すように、実施例１〜７に係る投写光学系は、歪曲収差や倍率色収差をはじめ各収差が良好に補正されている。

なお、本発明の投写光学系としては、上記実施例のものに限られるものではなく種々の態様の変更が可能であり、例えば各レンズの曲率半径Ｒおよびレンズ間隔（もしくはレンズ厚）Ｄを適宜変更することが可能である。

また、本発明の投写型表示装置としても、上記構成のものに限られるものではなく、本発明の投写光学系を備えた種々の装置構成が可能である。ライトバルブとしては、反射タイプのものであればよく、例えば、上記反射型液晶表示素子（ＬＣＯＳ）に替えて、傾きを変えることができる微小な鏡が略平面上に多数形成された微小ミラー素子（例えば、テキサス・インスツルメント社製のデジタルマイクロミラーデバイス）を用いることができる。また、照明光学系としても、ライトバルブの種類に対応した適切な構成を採用することができる。

また、上述した偏光分離面と反射型液晶表示素子との間の光路中にミラー等が配設されている場合にも、上記実施形態のものと実質的に同じ作用を奏するのであれば、上記実施形態に含まれるものである。

また、上記実施形態においては、偏光分離手段において、照明光を反射する一方変調光を透過して、両者の光路を分離するようにしているが、照明光を透過する一方変調光を反射するようにして両者の光路を分離してもよい。

また、投写レンズを構成するレンズの枚数は４枚以下とすることが好ましいが、レンズ枚数を５枚以上としたものに、本発明を適用することは勿論可能である。

また、前記光源部の発光体としては、半導体レーザーなどの他の発光体を用いることが可能であり、これにより装置のコンパクト化を図ることができる。勿論、他の種類のレーザーや他の種類の光源を用いることも可能である。

なお、照明光は、光源から出射される段階で直線偏光であってもよいし、図１５に示すように、光源から出射された後に直線偏光に変換されるようにしてもよい。

１、１０１ 偏光分離プリズム（ＰＢＳ）
１Ａ 偏光分離ミラー
２、１０２ 投写レンズ
３、１０３ 反射型液晶表示素子（ＬＣＯＳ）
１０、１１０ 投写光学系
１１ａ〜１１ｃ、１１１ａ〜１１１ｃ ３色ＬＥＤ光源
１２ａ、１２ｂ、１１２ａ、１１２ｂ ダイクロイックミラー
１３ａ、１３ｂ、１１３ａ、１１３ｂ フライアイインテグレータ
１４、１１４ 偏光変換素子（櫛型フィルタ）
２０、１２０ 照明光学系
Ｌ_１〜Ｌ_４ レンズ
Ｒ_１〜Ｒ_１０ レンズ面等の曲率半径
Ｄ_１〜Ｄ_９ 軸上面間隔
Ｚ 光軸

Claims (7)

1. 入射された照明光を、入力された画像信号に応じて変調してなる変調光を反射出射する反射型ライトバルブと、
   該反射型ライトバルブに入射する前記照明光、および該反射型ライトバルブから出射された変調光を通過させる、縮小側がテレセントリックとされた投写レンズと、
   該投写レンズに入射する前記照明光と、該投写レンズから出射された変調光の光路を分離する偏光分離手段と、
   をこの順に配列してなることを特徴とする投写光学系。
2. 前記投写レンズが、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする請求項１記載の投写光学系。
   −１．０＜ＦＦ／ｆ＜１．０・・・・（１）
   ただし、
   ＦＦ:前記投写レンズの拡大側焦点位置（当該投写レンズの最も拡大側のレンズの拡大側面頂点を原点とし、縮小側に向かう方向を正にとる）
   ｆ :前記投写レンズの焦点距離
3. 前記反射型ライトバルブが１枚で構成され、さらに下記条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１または２記載の投写光学系。
   Ｂｆ／ｆ＜０．８・・・・（２）
   ただし、
   Ｂｆ:前記投写レンズの縮小側バックフォーカス
4. 前記投写レンズが４枚以下のレンズで構成されたことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の投写光学系。
5. 前記投写レンズの最も縮小側に配置されたレンズの少なくとも１面が非球面とされていることを特徴とする請求項４記載の投写光学系。
6. 前記投写レンズを構成する全レンズを通過する光束のうち、光軸に対して垂直方向の有効光束径の最大値が１５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項記載の投写光学系。
7. 請求項１〜６のうちいずれか１項記載の投写光学系と、
   前記照明光を発光するとともに、該照明光の光量均一化を図る照明光学系とを備えたことを特徴とする投写型表示装置。
   

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