JP2011209564A

JP2011209564A - 投写用レンズおよびこれを用いた投写型表示装置

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Publication number: JP2011209564A
Application number: JP2010078038A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Yamamoto; 力山本
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2011-10-20
Anticipated expiration: 2030-03-30
Also published as: CN202119963U; US8508855B2; JP5442515B2; US20110242685A1

Abstract

【課題】系全体の短縮化および拡大側レンズの外径の小型化を図ることで、レンズ系のコンパクト化を図り得る投写用レンズ、および投写型表示装置を得る。
【解決手段】拡大側から順に、正の第１群Ｇ_１と、負の第２群Ｇ_２と、正の第３群Ｇ_３からなるとともに、縮小側がテレセントリックに構成されてなり、以下の条件式（１）、（２）を満足する。
０．３０≦ｄ_２３／ｆ_３≦０．６５（１）、１０≦｜Ｄ_１２／ｆｆ｜（２）
ここで、ｄ_２３は第２群Ｇ_２と第３群Ｇ_３の空気換算間隔、ｆ_３は第３群Ｇ_３の焦点距離、Ｄ_１２は第１群Ｇ_１および第２群Ｇ_２の全体の長さ、ｆｆは全系の最も拡大側面から全系の拡大側焦点位置までの距離、である。
【選択図】図１

Description

本発明は、投写型表示装置に搭載される投写用レンズおよびその投写型表示装置に関し、特に透過型液晶、反射型液晶、あるいはＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）等のライトバルブを搭載した小型のプロジェクタ装置に好適に用いられる投写用レンズおよび投写型表示装置に関するものである。

近年のプロジェクタの普及スピードは急激であり、それと共に利便性や設置性が良好で、小型、軽量かつ安価なプロジェクタが求められている。また、その要求に応えるべく、プロジェクタに使用される投写用レンズとしても、小型で軽量、かつ安価な投写用レンズが求められている。

特に、バックフォーカスを短くすることで投写用レンズの縮小側レンズの外径をコンパクトにすることができるが、そのような投写用レンズとして、下記特許文献１、２に記載された投写用レンズが知られている。

特許第４１６４２８３号公報特開２００５−２１５３１０号公報

しかしながら、上記特許文献１、２に開示されたものは、縮小側レンズの外径を小さくすることができるものの、レンズ構成枚数が１０〜１１枚と多く、全長が長くなり過ぎているため、また、拡大側のレンズの外径が大型化することに対する配慮がなされていないため、系全体で見ればコンパクト化が十分に図られているとはいえない。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、系全体の短縮化および拡大側レンズの外径の小型化を図ることで、レンズ系のコンパクト化を図り得る投写用レンズ、および投写型表示装置を提供することを目的とする。

本発明の投写用レンズは、拡大側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とからなるとともに、縮小側がテレセントリックに構成されてなり、
以下の条件式（１）、（２）を満足するように構成されてなることを特徴とするものである。
０．３０ ≦ ｄ_２３／ｆ_３ ≦ ０．６５（１）
１０ ≦ ｜Ｄ_１２／ｆｆ｜（２）
ここで、
ｄ_２３：前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気換算間隔
ｆ_３：前記第３レンズ群の焦点距離
Ｄ_１２：前記第１レンズ群および前記第２レンズ群の全体の長さ
ｆｆ：全系の最も拡大側面から全系の拡大側焦点位置までの距離

また、以下の条件式（３）を満足することが好ましい。
ｂｆ／ｆ_３ ≦ ０．２（３）
ここで、
ｂｆ：全系の空気換算バックフォーカス

また、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
１．２ ≦ ｆ_３／ｆ ≦ １．９（４）
ここで、
ｆ：全系の焦点距離

また、以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
０．４ ≦ Ｄ_１２／ｆ_３ ≦ １．１（５）

また、以下の条件式（６）を満足することが好ましい。
０．２ ≦ ｆ_１／ｆ ≦ １．０（６）
ここで、
ｆ_１：前記第１レンズ群の焦点距離

また、以下の条件式（７）を満足することが好ましい。
−３．５ ≦ ｆ_２／ｆ ≦ −０．５（７）
ここで、
ｆ_２：前記第２レンズ群の焦点距離

また、前記第１レンズ群は、拡大側から順に、負のＧ_１１レンズ、正のＧ_１２レンズおよび正のＧ_１３レンズからなること、または拡大側から順に、負のＧ_１１レンズおよび正のＧ_１２レンズからなること、が好ましい。

また、前記第２レンズ群は、拡大側から順に、負のＧ_２１レンズおよび正のＧ_２２レンズからなることが好ましい。

また、前記第３レンズ群は、正のＧ_３１レンズのみからなることが好ましい。

また、前記第２レンズ群と第３レンズ群の間の領域で照明光と投写光の分離を行うことが好ましい。

また、前記第２レンズ群と第３レンズ群の間の領域で複数のライトバルブからの光束を合成することが好ましい。

また、前記第１レンズ群よりも拡大側の位置に絞りが配されていることが好ましい。

また、本発明の投写型表示装置は、光源と、ライトバルブと、該光源からの光束を該ライトバルブへ導く照明光学部と、上記いずれかの投写用レンズとを備え、前記光源からの光束を前記ライトバルブで光変調し、該投写用レンズによりスクリーンに投影することを特徴とするものである。

なお、上記「拡大側」とは、被投写側（スクリーン側）を意味し、縮小投影する場合も、便宜的にスクリーン側を拡大側と称するものとする。一方、上記「縮小側」とは、原画像表示領域側（ライトバルブ側）を意味し、縮小投影する場合も、便宜的にライトバルブ側を縮小側と称するものとする。

本発明の投写用レンズおよびこれを用いた投写型表示装置によれば、正、負、正の３群構成からなり、さらに上述したように条件式（１）、（２）を満足するように構成されている。

このように、本発明の投写用レンズおよびこれを用いた投写型表示装置によれば、条件式（１）を満足することにより、第２レンズ群と第３レンズ群の間の領域に、照明光と投写光の分離処理を行なうための光束分離光学系、あるいは複数の変調素子からの光束を合成する光束合成光学系等を挿入することを可能としつつ、全系の全長が過大となるのを抑制することができる。すなわち、本発明の投写用レンズにおいては、レンズ系内の第２レンズ群と第３レンズ群の間に光学プリズム挿入用のスペースを設け、レンズ系の縮小側には余り間を空けずにライトバルブを配置しうる特有の構成とされており、これにより縮小側レンズの外径を小さくすることが可能である。

また、条件式（２）を満足することにより、系の縮小側をテレセントリックに保ちつつ、拡大側レンズの外径を小さくすることが可能となる。すなわち、条件式（２）を満足することにより、第１レンズ群と第２レンズ群の長さの和を抑制することができ、条件式（１）の上限値の規定と相俟って、レンズ全長の短縮化、コンパクト化を図ることができる。また、条件式（２）を満足することは、全系の最も拡大側面から全系の拡大側焦点位置までの距離ｆｆが極めて短いことを意味し、また系の縮小側がテレセントリックとされていることから、拡大側レンズ付近に、光束が最も絞られる前側焦点が位置することになる。これにより、従来技術において課題とされていた、拡大側レンズの外径のコンパクト化を図ることができ、レンズ系全体としてのコンパクト化も図ることが可能である。

実施例１に係る投写用レンズのレンズ構成図である。実施例２に係る投写用レンズのレンズ構成図である。実施例３に係る投写用レンズのレンズ構成図である。実施例４に係る投写用レンズのレンズ構成図である。実施例５に係る投写用レンズのレンズ構成図である。実施例６に係る投写用レンズのレンズ構成図である。実施例１に係る投写用レンズの各収差図(（（ｉ）は球面収差、（ii）は非点収差、（iii）ディストーションおよび（iv）倍率色収差）、拡大倍率72.0倍)である。実施例２に係る投写用レンズの各収差図（（ｉ）は球面収差、（ii）は非点収差、（iii）ディストーションおよび（iv）倍率色収差）、拡大倍率72.0倍)である。実施例３に係る投写用レンズの各収差図(（（ｉ）は球面収差、（ii）は非点収差、（iii）ディストーションおよび（iv）倍率色収差）拡大倍率72.0倍)である。実施例４に係る投写用レンズの各収差図(（（ｉ）は球面収差、（ii）は非点収差、（iii）ディストーションおよび（iv）倍率色収差）拡大倍率72.0倍)である。実施例５に係る投写用レンズの各収差図(（（ｉ）は球面収差、（ii）は非点収差、（iii）ディストーションおよび（iv）倍率色収差）拡大倍率72.0倍)である。実施例６に係る投写用レンズの各収差図(（（ｉ）は球面収差、（ii）は非点収差、（iii）ディストーションおよび（iv）倍率色収差）拡大倍率72.0倍)である。本実施形態において、透過型ＬＣＤパネル（ＲＧＢ用の３板タイプ）とクロスダイクロプリズムを用いた光学系の概念図である。本実施形態において、反射型ＬＣＤパネル（単板タイプ）とＰＢＳプリズムを用いた光学系の概念図である。本実施形態において、ＤＭＤ表示パネルとＴＩＲプリズムを用いた光学系の概念図である。本実施形態において、ＤＭＤ表示パネルとミラーを用いた光学系の概念図である。本発明の一実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は本発明に係る実施例１の投写用レンズの基本構成を示すものである。図１に示す投写用レンズを本実施形態の代表例として、以下に説明する。

すなわちこの投写用レンズは、拡大側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ_１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ_２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ_３と、からなるとともに、縮小側がテレセントリックに構成されてなり、少なくとも以下の条件式（１）、（２）を満足するように構成されてなるものである。
０．３０ ≦ ｄ_２３／ｆ_３ ≦ ０．６５（１）
１０ ≦ ｜Ｄ_１２／ｆｆ｜（２）
ここで、
ｄ_２３：第２レンズ群Ｇ_２と第３レンズ群Ｇ_３の空気換算間隔
ｆ_３：第３レンズ群Ｇ_３の焦点距離
Ｄ_１２：第１レンズ群Ｇ_１および第２レンズ群Ｇ_２の全体の長さ
ｆｆ：全系の最も拡大側面から全系の拡大側焦点位置までの距離

上記条件式（１）は、第２レンズ群Ｇ_２と第３レンズ群Ｇ_３との間に、光学プリズムを挿入し得る広い間隔を空ける、という本実施形態に係る投写用レンズの基本的な形状を表すものであり、この条件式（１）を満足することにより、第２レンズ群Ｇ_２と第３レンズ群Ｇ_３の間隔が、照明光と投写光の分離処理を行なうための光束分離光学系、あるいは複数の変調素子からの光束を合成する光束合成光学系等を挿入することを可能としつつ、全系の全長が長くなり過ぎるのを抑制することができる。また、第３レンズ群Ｇ_３のバックを短縮できることから縮小側レンズの外径を小さくすることができる。なお、この条件式（１）の上限を上回ると、レンズ全長が長くなり過ぎてしまい、一方、その下限を下回ると、照明光と投写光の分離処理を行なうための光束分離光学系、あるいは複数の変調素子からの光束を合成する光束合成光学系等を挿入することが困難となる。

このような鑑点から、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。
０．３５ ≦ ｄ_２３／ｆ_３ ≦ ０．５５（１´）

また、上記条件式（２）を満足することは、全系の最も拡大側面から全系の拡大側焦点位置までの距離ｆｆが極めて短いことを意味し、また系の縮小側がテレセントリックとされていることから、拡大側レンズ付近に、光束が最も絞られる前側焦点が位置することになる。このように、条件式（２）を満足することにより、拡大側レンズの外径はコンパクトなものにし得ることになるから、結局、レンズ系全体のコンパクト化を図ることが可能となる。また、条件式（２）を満足することは、第１レンズ群と第２レンズ群の長さの和を抑制することになるから、レンズ全長の短縮化を図ることができ、そのような鑑点からも系全体のコンパクト化を図ることができる。

このような鑑点から、上記条件式（２）に替えて下記条件式（２´）を満足することが好ましく、（２´´）を満足することがさらに好ましい。
１５ ≦ ｜Ｄ_１２／ｆｆ｜（２´）
３０ ≦ ｜Ｄ_１２／ｆｆ｜（２´´）

また、上記第１レンズ群Ｇ_１は、拡大側から順に、負の第Ｇ_１１レンズ（第１レンズＬ_１）、正の第Ｇ_１２レンズ（第２レンズＬ_２）および正の第Ｇ_１３レンズ（第３レンズＬ_３）からなる（実施例１、２、４、５を参照）こと、または拡大側から順に、負の第Ｇ_１１レンズ（第１レンズＬ_１）および正の第Ｇ_１２レンズ（第２レンズＬ_２）からなる（実施例３、６を参照）ことが好ましい。

また、上記第２レンズ群Ｇ_２は、拡大側から順に、負の第Ｇ_２１レンズ（実施例１、２、４、５では第４レンズＬ_４、実施例３、６では第３レンズＬ_３）および正の第Ｇ_２２レンズ（実施例１、２、４、５では第５レンズＬ_５、実施例３、６では第４レンズＬ_４）からなることが好ましい。

また、上記第３レンズ群Ｇ_３は、正のＧ_３１レンズ（実施例１、２、４、５では第６レンズＬ_６、実施例３、６では第５レンズＬ_５）のみからなることが好ましい。

また、上記第２レンズ群Ｇ_２と第３レンズ群Ｇ_３の間の領域で、照明光と投写光の分離処理、あるいは複数の空間変調素子からの光束を合成する処理を行うことが好ましい。

また、上記第１レンズ群Ｇ_１よりも拡大側の位置に絞り（またはマスク）が配されていることが好ましい。または該第１レンズ群Ｇ_１内において、最も拡大側のレンズ（Ｇ_１１レンズ）と拡大側から２番目のレンズ（Ｇ_１２レンズ）の間の位置に絞り（またはマスク）を配するようにしてもよい。

具体的な各レンズ形状等については、下記の各実施例において説明する。
なお、第３レンズ群Ｇ_３と、画像表示面１との間には、赤外線をカットするフィルタやローパスフィルタ等を含むフィルタ１ａが、また、第２レンズ群Ｇ_２と第３レンズ群Ｇ_３との間には、光束分離光学系または光束合成光学系に相当するガラスブロック（光学プリズム）２が配設されている。なお、図中Ｚは光軸を表している。

ところで、上記第２レンズ群Ｇ_２と第３レンズ群Ｇ_３との間に配設するガラスブロック（光学プリズム）２としては、例えば、図１３〜図１６に示す態様のものを含む種々のタイプのものとすることができる。

すなわち、例えば、図１３に示すように、各３色光に対応する透過型液晶表示パネルにより変調され、その画像表示面１Ｂ、１Ｇ、１Ｒから射出された各色光が、各々に対応する第３レンズ群Ｇ_３を通過した後、これら第３レンズ群Ｇ_３と第２レンズ群Ｇ_２との間に挿入されたクロスダイクロイックプリズム２ａによって合成され、第２レンズ群Ｇ_２および第１レンズ群Ｇ_１を通過した後、図示されないスクリーンに向けて投写される。

また、例えば、図１４に示すように、光軸Ｚに対して直交する方向から入射した照明光を、反射型液晶表示パネルの画像表示面１Ｐ方向に偏向するとともに、反射型液晶表示パネルの画像表示面１Ｐから射出された変調光を光軸Ｚに沿って直進せしめるＰＢＳプリズム２ｂが、第３レンズ群Ｇ_３と第２レンズ群Ｇ_２との間に挿入されており、ＰＢＳプリズム２ｂによって、照明光と変調光が分離されることとなる。なお、この後、分離された変調光は、第２レンズ群Ｇ_２および第１レンズ群Ｇ_１を通過し、図示されないスクリーンに向けて投写される。

また、例えば、図１５に示すように、光軸Ｚに対して斜め下方向から入射した照明光を、ＤＭＤ表示パネルの画像表示面１Ｑ方向に偏向するとともに、ＤＭＤ表示パネルの画像表示面１Ｑから射出された変調光を光軸Ｚに沿って直進せしめるＴＩＲプリズム２ｃが、第３レンズ群Ｇ_３と第２レンズ群Ｇ_２との間に挿入されており、ＴＩＲプリズム２ｃによって、照明光と変調光が分離されることとなる。なお、この後、分離された変調光は、第２レンズ群Ｇ_２および第１レンズ群Ｇ_１を通過し、図示されないスクリーンに向けて投写される。

また、例えば、図１６に示すように、光軸Ｚに対して直交する方向から入射した照明光を、ＤＭＤ表示パネルの画像表示面１Ｓ方向に偏向するとともに、ＤＭＤ表示パネルの画像表示面１Ｓから射出された変調光が光軸Ｚに沿って直進することを許容する凹面ミラー２ｄが、第３レンズ群Ｇ_３と第２レンズ群Ｇ_２との間の、光軸Ｚから離間した位置に挿入されており、この凹面ミラー２ｄによって、照明光と変調光が分離されることとなる。なお、この後、分離された変調光は、第２レンズ群Ｇ_２および第１レンズ群Ｇ_１を通過し、図示されないスクリーンに向けて投写される。

また、本実施形態における各非球面は、下記非球面式により表される。

また、本実施形態においては、上述した条件式（１）、（２）を満足しているが、さらに下記条件式（３）〜（７）のうち少なくとも１つの条件式を適宜満足することが好ましい。
ｂｆ／ｆ_３ ≦ ０．２（３）
１．２ ≦ ｆ_３／ｆ ≦ １．９（４）
０．４ ≦ Ｄ_１２／ｆ_３ ≦ １．１（５）
０．２ ≦ ｆ_１／ｆ ≦ １．０（６）
−３．５ ≦ ｆ_２／ｆ ≦ −０．５（７）
ここで、
ｂｆ：全系の空気換算バックフォーカス
ｆ：全系の焦点距離
ｆ_１：第１レンズ群Ｇ_１の焦点距離
ｆ_２：第２レンズ群Ｇ_２の焦点距離
ｆ_３：第３レンズ群Ｇ_３の焦点距離
Ｄ_１２：第１レンズ群Ｇ_１および第２レンズ群Ｇ_２の全体の長さ

以下、上述した条件式（３）〜（７）の技術的意義について説明する。
上記条件式（３）は、全系の空気換算バックフォーカスｂｆを第３レンズ群Ｇ_３の焦点距離ｆ_３で割った値の範囲を規定するものであり、第３レンズ群Ｇ_３の小型化を図るための範囲を規定するものである。すなわち、条件式（３）の上限を上回ると、第３レンズ群Ｇ_３の小型化を図ることが困難となる。

このような鑑点から、上記条件式（３）に替えて下記条件式（３´）を満足することがより好ましい。
ｂｆ／ｆ_３ ≦ ０．１５（３´）

また、上記条件式（４）は、第３レンズ群Ｇ_３の焦点距離を全系の焦点距離ｆで割った値の範囲を規定するものであり、像面補正などの収差補正を良好にしつつ、第２レンズ群Ｇ_２の小型化を図り得る範囲を規定するものである。すなわち、条件式（４）の上限を上回ると、第２レンズ群Ｇ_２の全長が長くなり過ぎて、系のコンパクト化が困難となり、一方、その下限を下回ると、第３レンズ群Ｇ_３のパワーが過大となり像面補正などの収差補正が困難となる。

このような鑑点から、上記条件式（４）に替えて下記条件式（４´）を満足することがより好ましい。
１．３ ≦ ｆ_３／ｆ ≦ １．７（４´）

また、上記条件式（５）は、第１レンズ群Ｇ_１および第２レンズ群Ｇ_２の全体の長さＤ_１２を第３レンズ群Ｇ_３の焦点距離ｆ_３で割った値の範囲を規定するものであり、この条件式（５）を満足することで、第１レンズ群Ｇ_１および第２レンズ群Ｇ_２の全体の長さＤ_１２が、短くなり過ぎず、収差補正が良好となるとともに、第１レンズ群Ｇ_１と第２レンズ群Ｇ_２の長さが長くなり過ぎず、系のコンパクト化を図ることができる。すなわち、条件式（５）の上限を上回ると、第１レンズ群Ｇ_１と第２レンズ群Ｇ_２の全体の長さが長くなり過ぎ、一方、その下限を下回ると、第１レンズ群Ｇ_１と第２レンズ群Ｇ_２の全体の長さが短くなり過ぎ像面補正などの収差補正が困難となる。

このような鑑点から、上記条件式（５）に替えて下記条件式（５´）を満足することがより好ましい。
０．５ ≦ Ｄ_１２／ｆ_３ ≦ ０．９（５´）

また、上記条件式（６）は、第１レンズ群Ｇ_１の焦点距離ｆ_１を全系の焦点距離ｆで割った値の範囲を規定するものであり、色収差補正を良好にしつつ、第１レンズ群Ｇ_１の小型化を図り得る範囲を規定するものである。すなわち、条件式（６）の上限を上回ると、第１レンズ群Ｇ_１の全長が長くなり過ぎ、ひいては系全体のコンパクト化を図ることが困難となり、一方、その下限を下回ると、第１レンズ群Ｇ_１のパワーが過大となり色収差などの収差補正が困難となる。

このような鑑点から、上記条件式（６）に替えて下記条件式（６´）を満足することがより好ましく、（６´´）を満足することがさらに好ましい。
０．３ ≦ ｆ_１／ｆ ≦ ０．８（６´）
０．４ ≦ ｆ_１／ｆ ≦ ０．７（６´´）

また、上記条件式（７）は、第２レンズ群Ｇ_２の焦点距離ｆ_２を全系の焦点距離ｆで割った値の範囲を規定するものであり、諸収差の補正を良好にしつつ、第２レンズ群Ｇ_２の小型化を図り得る範囲を規定するものである。すなわち、条件式（７）の上限を上回ると、第２レンズ群Ｇ_２のパワーが過大となり諸収差の補正が困難となり、一方、その下限を下回ると、第２レンズ群Ｇ_２の全長が長くなり過ぎ、ひいては系全体のコンパクト化を図ることが困難となる。

このような鑑点から、上記条件式（７）に替えて下記条件式（７´）を満足することがより好ましく、（７´´）を満足することがさらに好ましい。
−３．０ ≦ ｆ_２／ｆ ≦ −０．７（７´）
−２．５ ≦ ｆ_２／ｆ ≦ −０．８（７´´）

次に、上述した投写用レンズを搭載した投写型表示装置の一例を、図１７により説明する。図１７に示す投写型表示装置３０は、ライトバルブとして透過型液晶パネル１１ａ〜ｃを備え、投写用レンズ１０として上述した実施形態に係る投写用レンズを用いている。また、光源１５とダイクロイックミラー１２の間は図示を省略しているが、光源１５からの白色光は照明光学部を介して、３つの色光光束（Ｇ光、Ｂ光、Ｒ光）にそれぞれ対応する液晶パネル１１ａ〜ｃに入射されて光変調され、クロスダイクロイックプリズム１４により、色合成され投写用レンズ１０により図示されないスクリーン上に投映される。この装置は、コンデンサレンズ１６ａ〜ｃ、全反射ミラー１８ａ〜ｃを備えている。

本実施形態の投写型表示装置３０は、レンズ系全体のコンパクト化を図った投写用レンズを用いているので、装置全体のコンパクト化を図ることができる。

なお、本発明の投写用レンズにおいては、ライトバルブとして、透過型の液晶表示パネルを用いたものに限られるものではなく、反射型の液晶表示パネルあるいはＤＭＤ等の他の光変調手段を用いた装置の投写用レンズ等として用いることも可能である。

以下、各実施例についてデータを用いて具体的に説明する。

＜実施例１＞
この実施例１にかかる投写用レンズは、前述したように図１に示す如き構成とされている。すなわちこの投写用レンズは、第１レンズ群Ｇ_１が、拡大側より順に、両面が非球面形状をなすプラスチックよりなる第１レンズＬ_１（光軸近傍で両凹形状）と、ガラスよりなる両凸レンズである第２レンズＬ_２と、拡大側に凸面を向けた正のメニスカスレンズよりなる第３レンズＬ_３とから構成されてなり、第２レンズ群Ｇ_２が、両凹レンズからなる第４レンズＬ_４および両凸レンズからなる第５レンズＬ_５とから構成されてなり、第３レンズ群Ｇ_３が、拡大側に凸面を向けた平凸レンズからなる第６レンズＬ_６から構成されてなる。

また、第２レンズ群Ｇ_２と第３レンズ群Ｇ_３との間隔が広く確保されており、この間隔に色合成プリズム（または光束分離プリズム）２が配設される。この間隔は上記条件式（１）を満足する範囲で構成されており、具体的には、上記ｄ_２３／ｆ_３の値が、０．４３に設定されている。

また、この実施例１の第１レンズＬ_１の両面は上記非球面式により表される非球面とされている。

この実施例１における各レンズ面の曲率半径Ｒ（レンズ全系の焦点距離を１．００として規格化されている；以下の各表において同じ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（上記曲率半径Ｒと同様に規格化されている；以下の各表において同じ）、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を表１の上段に示す。なお、この表１および後述する表３、５、７、９、１１において、各記号Ｒ、Ｄ、Ｎ_ｄ、ν_ｄに対応させた数字は拡大側から順次増加するようになっている。

また、この表１および後述する表３、５、７、９、１１における最上段には、全系の焦点距離ｆ、半画角ωおよびＦｎｏ．が示されている。
また、上述したように第１レンズＬ_１の両面は各々非球面とされており、表２に、これら各非球面について、上記非球面式の各定数Ｋ、Ａ_３、Ａ_４、Ａ_５、Ａ_６、Ａ_７、Ａ_８、Ａ_９、Ａ_１０、Ａ_１１、Ａ_１２の値を示す。

また、図７は、実施例１の収差図（（（ｉ）は球面収差、（ii）は非点収差、（iii）ディストーションおよび（iv）倍率色収差）、拡大倍率72.0倍)を示すものである。なお、図７および以下の図８〜１２において、各球面収差図にはｄ線、Ｆ線、Ｃ線に対する収差が示されており、各非点収差図にはサジタル像面およびタンジェンシャル像面に対する収差が示されており、各倍率色収差図にはｄ線に対するＦ線およびＣ線の収差が示されている。

この図７から明らかなように、実施例１の投写用レンズによれば、各収差は良好に補正されている。
また、表１３に示すように実施例１の投写用レンズによれば、条件式（１）〜（７）、（１´）〜（７´）および（２´´）、（６´´）、（７´´）が満足されている。

＜実施例２＞
実施例２に係る投写用レンズの概略構成を図２に示す。この実施例２にかかる投写用レンズは、実施例１のものと略同様の構成とされているが、主として、第１レンズ群Ｇ_１を構成する第３レンズＬ_３が、プラスチックよりなる両面非球面レンズからなり、さらに、第２レンズ群Ｇ_２を構成する第５レンズＬ_５が、凸面を縮小側に向けた正のメニスカスレンズとされている点において相違している。

この実施例２における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を表３に示す。
また、上述したように第１レンズＬ_１および第３レンズＬ_３は各々非球面とされており、表４に、これら各非球面について、上記非球面式の各定数Ｋ、Ａ_３、Ａ_４、Ａ_５、Ａ_６、Ａ_７、Ａ_８、Ａ_９、Ａ_１０、Ａ_１１、Ａ_１２の値を示す。

図８は、実施例２の収差図（（（ｉ）は球面収差、（ii）は非点収差、（iii）ディストーションおよび（iv）倍率色収差）、拡大倍率72.0倍)を示すものである。
この図８から明らかなように、実施例２の投写用レンズによれば、各収差は良好に補正されている。

また、表１３に示すように実施例２の投写用レンズによれば、条件式（１）〜（７）、（１´）〜（７´）および（２´´）、（６´´）、（７´´）が満足されている。

＜実施例３＞
実施例３に係る投写用レンズの概略構成を図３に示す。この実施例３にかかる投写用レンズは、実施例１のものと類似する構成を有しているが、５枚レンズ構成とされている点において大きく相違している。すなわちこの投写用レンズは、第１レンズ群Ｇ_１が、拡大側より順に、両面が非球面形状をなすプラスチックよりなる第１レンズＬ_１（光軸近傍で拡大側に凹面を向けた負のメニスカスレンズ形状）と、両面が非球面形状をなすプラスチックよりなる第２レンズＬ_２（光軸近傍で両凸レンズ形状）とから構成されてなり、第２レンズ群Ｇ_２が、両凹レンズからなる第３レンズＬ_３および縮小側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる第４レンズＬ_４とから構成されてなり、第３レンズ群Ｇ_３が、拡大側に凸面を向けた平凸レンズからなる第５レンズＬ_５から構成されてなる。

また、第２レンズ群Ｇ_２と第３レンズ群Ｇ_３との間隔が広く確保されており、この間隔に色合成プリズム（または光束分離プリズム）２が配設される。この間隔は上記条件式（１）を満足する範囲で構成されており、具体的には、上記ｄ_２３／ｆ_３の値が、０．４６に設定されている。

この実施例３における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を表５に示す。
また、上述したように第１レンズＬ_１および第２レンズＬ_２の両面は各々非球面とされており、表６に、これら各非球面について、上記非球面式の各定数Ｋ、Ａ_３、Ａ_４、Ａ_５、Ａ_６、Ａ_７、Ａ_８、Ａ_９、Ａ_１０、Ａ_１１、Ａ_１２の値を示す。

図９は上記実施例３の収差図（（（ｉ）は球面収差、（ii）は非点収差、（iii）ディストーションおよび（iv）倍率色収差）、拡大倍率72.0倍)を示すものである。
この図９から明らかなように、実施例３の投写用レンズによれば、各収差は良好に補正されている。

また、表１３に示すように実施例３の投写用レンズによれば、条件式（１）〜（７）、（１´）〜（７´）および（６´´）、（７´´）が満足されている。

＜実施例４＞
実施例４に係る投写用レンズの概略構成を図４に示す。この実施例４にかかる投写用レンズは、実施例１のものと略同様の構成とされているが、主として、第１レンズ群Ｇ_１を構成する第３レンズＬ_３が、プラスチックよりなる両面非球面レンズ（光軸近傍において拡大側に凸面を向けた正のメニスカスレンズ形状）からなる点において相違している。

また、第２レンズ群Ｇ_２と第３レンズ群Ｇ_３との間隔が広く確保されており、この間隔に色合成プリズム（または光束分離プリズム）２が配設される。この間隔は上記条件式（１）を満足する範囲で構成されており、具体的には、上記ｄ_２３／ｆ_３の値が、０．４９に設定されている。

この実施例４における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を表７に示す。
また、上述したように第１レンズＬ_１および第３レンズＬ_３の両面は各々非球面とされており、表８に、これら各非球面について、上記非球面式の各定数Ｋ、Ａ_３、Ａ_４、Ａ_５、Ａ_６、Ａ_７、Ａ_８、Ａ_９、Ａ_１０、Ａ_１１、Ａ_１２の値を示す。

図１０は上記実施例４の収差図（（（ｉ）は球面収差、（ii）は非点収差、（iii）ディストーションおよび（iv）倍率色収差）、拡大倍率72.0倍)を示すものである。
この図１０から明らかなように、実施例４の投写用レンズによれば、各収差は良好に補正されている。

また、表１３に示すように実施例４の投写用レンズによれば、条件式（１）〜（７）、（１´）〜（７´）および（２´´）、（６´´）、（７´´）が満足されている。

＜実施例５＞
実施例５に係る投写用レンズの概略構成を図５に示す。この実施例５にかかる投写用レンズは、実施例２のものと略同様の構成とされているが、第１レンズＬ_１の拡大側に絞り（マスクとすることが可能）３が設けられている点において相違している。

また、第２レンズ群Ｇ_２と第３レンズ群Ｇ_３との間隔が広く確保されており、この間隔に色合成プリズム（または光束分離プリズム）２が配設される。この間隔は上記条件式（１）を満足する範囲で構成されており、具体的には、上記ｄ_２３／ｆ_３の値が、０．５０に設定されている。

この実施例５における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を表９に示す。
また、上述したように第１レンズＬ_１および第３レンズＬ_３の両面は各々非球面とされており、表１０に、これら各非球面について、上記非球面式の各定数Ｋ、Ａ_３、Ａ_４、Ａ_５、Ａ_６、Ａ_７、Ａ_８、Ａ_９、Ａ_１０、Ａ_１１、Ａ_１２の値を示す。

図１１は上記実施例５の収差図（（（ｉ）は球面収差、（ii）は非点収差、（iii）ディストーションおよび（iv）倍率色収差）、拡大倍率72.0倍)を示すものである。
この図１１から明らかなように、実施例５の投写用レンズによれば、各収差は良好に補正されている。

また、表１３に示すように実施例５の投写用レンズによれば、条件式（１）〜（７）、（１´）〜（７´）および（２´´）、（６´´）、（７´´）が満足されている。

＜実施例６＞
実施例６に係る投写用レンズの概略構成を図６に示す。この実施例６にかかる投写用レンズは、実施例３のものと同様に５枚レンズ構成とされているが、主として、第２レンズ群Ｇ_２を構成する第４レンズＬ_４が、プラスチックよりなる両面非球面レンズ（光軸近傍において両凸レンズ形状）からなり、さらに、第２レンズ群Ｇ_２と第３レンズ群Ｇ_３の間に光学プリズムが配されていない点において相違している。なお、本実施例のものにおいて、第２レンズ群Ｇ_２と第３レンズ群Ｇ_３の間に光束分離/合成用の光学プリズムを挿入することも可能であるし、図１６に示すように光束分離用の反射ミラー（２ｄ）を配設するようにしてもよい。

また、第２レンズ群Ｇ_２と第３レンズ群Ｇ_３との間隔は上記条件式（１）を満足する範囲で構成されており、具体的には、上記ｄ_２３／ｆ_３の値が、０．５２に設定されている。

この実施例６における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を表１１に示す。
また、上述したように第１レンズＬ_１、第２レンズＬ_２および第４レンズＬ_４の両面は各々非球面とされており、表１２に、これら各非球面について、上記非球面式の各定数Ｋ、Ａ_３、Ａ_４、Ａ_５、Ａ_６、Ａ_７、Ａ_８、Ａ_９、Ａ_１０、Ａ_１１、Ａ_１２の値を示す。

図１２は実施例６の収差図（（（ｉ）は球面収差、（ii）は非点収差、（iii）ディストーションおよび（iv）倍率色収差）、拡大倍率72.0倍)を示すものである。
この図１２から明らかなように、実施例６の投写用レンズによれば、各収差は良好に補正されている。

また、表１３に示すように実施例６の投写用レンズによれば、条件式（１）〜（７）、（１´）〜（７´）および（６´´）、（７´´）が満足されている。

なお、本発明に係る投写光学系およびこれを用いた投写型表示装置としては、上述した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る。例えば、各レンズ群を構成するレンズの形状、枚数や配設位置は適宜設定することができる。

Ｇ_１〜Ｇ_３レンズ群
Ｌ_１〜Ｌ_６レンズ
Ｒ_１〜Ｒ_１７レンズ面等の曲率半径
Ｄ_１〜Ｄ_１６レンズ面間隔（レンズ厚）
Ｚ光軸
１、１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ、１Ｐ、１Ｑ、１Ｓ画像表示面
１ａフィルタ
２ガラスブロック（光学プリズム）
２ａクロスダイクロイックプリズム
２ｂＰＢＳプリズム
２ｃＴＩＲプリズム
２ｄ凹面ミラー
３絞り（マスク）
１０投写用レンズ
１１ａ〜ｃ透過型液晶パネル
１２、１３ダイクロイックミラー
１４クロスダイクロイックプリズム
１５光源
１６ａ〜ｃコンデンサレンズ
１８ａ〜ｃ全反射ミラー
３０投写型表示装置

Claims

拡大側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とからなるとともに、縮小側がテレセントリックに構成されてなり、
以下の条件式（１）、（２）を満足するように構成されてなることを特徴とする投写用レンズ。
０．３０ ≦ ｄ_２３／ｆ_３ ≦ ０．６５（１）
１０ ≦ ｜Ｄ_１２／ｆｆ｜（２）
ここで、
ｄ_２３：前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気換算間隔
ｆ_３：前記第３レンズ群の焦点距離
Ｄ_１２：前記第１レンズ群および前記第２レンズ群の全体の長さ
ｆｆ：全系の最も拡大側面から全系の拡大側焦点位置までの距離
以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１記載の投写用レンズ。
ｂｆ／ｆ_３ ≦ ０．２（３）
ここで、
ｂｆ：全系の空気換算バックフォーカス
以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１または２記載の投写用レンズ。
１．２ ≦ ｆ_３／ｆ ≦ １．９（４）
ここで、
ｆ：全系の焦点距離
以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の投写用レンズ。
０．４ ≦ Ｄ_１２／ｆ_３ ≦ １．１（５）
以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載の投写用レンズ。
０．２ ≦ ｆ_１／ｆ ≦ １．０（６）
ここで、
ｆ_１：前記第１レンズ群の焦点距離
以下の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項記載の投写用レンズ。
−３．５ ≦ ｆ_２／ｆ ≦ −０．５（７）
ここで、
ｆ_２：前記第２レンズ群の焦点距離
前記第１レンズ群は、拡大側から順に、負のＧ_１１レンズ、正のＧ_１２レンズおよび正のＧ_１３レンズからなること、または拡大側から順に、負のＧ_１１レンズおよび正のＧ_１２レンズからなること、を特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項記載の投写用レンズ。
前記第２レンズ群は、拡大側から順に、負のＧ_２１レンズおよび正のＧ_２２レンズからなることを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１項記載の投写用レンズ。
前記第３レンズ群は、正のＧ_３１レンズのみからなることを特徴とする請求項１〜８のうちいずれか１項記載の投写用レンズ。
前記第２レンズ群と第３レンズ群の間の領域で照明光と投写光の分離を行うことを特徴とする請求項１〜９のうちいずれか１項記載の投写用レンズ。
前記第２レンズ群と第３レンズ群の間の領域で複数のライトバルブからの光束を合成することを特徴とする請求項１〜９のうちいずれか１項記載の投写用レンズ。
前記第１レンズ群よりも拡大側の位置に絞りが配されていることを特徴とする請求項１〜１１のうちいずれか１項記載の投写用レンズ。
光源と、ライトバルブと、該光源からの光束を該ライトバルブへ導く照明光学部と、請求項１〜１２のうちいずれか１項記載の投写用レンズとを備え、前記光源からの光束を前記ライトバルブで光変調し、該投写用レンズによりスクリーンに投影することを特徴とする投写型表示装置。