JP2011221089A - 投写用広角レンズおよび投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】広角で明るく、コンパクトで、温度変化の影響を受け難く、低コストで光学性能が良好なフロント型レンズに好適な投写用広角レンズ、および投写型表示装置を提供する。
【解決手段】拡大側から順に、負の第１群Ｇ_１、正の第２群Ｇ_２、正の第３群Ｇ_３が配列され、第１群Ｇ_１は、拡大側から、少なくとも１面が非球面とされたプラスチック材からなる負の第１レンズと、縮小側に凹面を向けた負の第２レンズとで構成され、第２群Ｇ_２は、拡大側に凸面を向けた正の第３レンズにて構成され、第３群Ｇ_３は、拡大側から、拡大側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第４レンズＬ_４、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第５レンズＬ_５、全体として正の屈折力を有し、第６レンズＬ_６および第７レンズＬ_７を互いに接合してなる、接合面が縮小側に凹面を向けた接合レンズ、ならびに拡大側に凸面を向けた正の第８レンズからなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクタ装置等の投写レンズとして用いられる投写用広角レンズに関し、特に、液晶表示素子等のライトバルブ上に表示される原画像を、スクリーン上に拡大投写する、いわゆるフロントタイプに適した投写用広角レンズおよびこれを搭載した投写型表示装置に関する。

装置前方のスクリーン上に画像を投写する、いわゆるフロント投写型のプロジェクタ装置は、学校教育用や企業研修用、プレゼンテーション用等としてますます一般的に用いられるようになっている。さらに、このプロジェクタ市場の成熟に伴い、プロジェクタの多様性が増し、大画面の劇場用の大型プロジェクタから携帯電話用の超小型プロジェクタに到るまで各種タイプのものが用いられている。

しかし、最も古いプロジェクション市場であるデータプロジェクション市場においては、明るく、小型で、解像力が高く、コストの低いものが強く要求されている。このような要求を達成するためには、標準投写画角のレンズがレンズ全体の大きさを一番小さくでき、また枚数も比較的少なくできることから、最適である。

ところで、広画角のレンズでは、広画角領域の収差補正のためにどうしてもレンズ枚数が多くなり、また外径も大きくなりがちであるため、コスト上昇をきたしていた。この広画角レンズの分野では、リア型のプロジェクションレンズが多く知られており、そのうち、下記特許文献１に開示されたものは、プラスチック非球面レンズを２枚使用した８枚構成のレンズであって、Ｆ２．４、画角９２度を達成している。

特許第３９８２３６３号 特許第３６２５９２３号

上記リア型のプロジェクションレンズに対し、フロント型のプロジェクションレンズは、画角的には、上記リア型のものと同等とし得るが、一般にレンズシフトが必要となることから、イメージサイズを大きくする必要がある。その結果として、フロント型は、リア型よりも焦点距離を長くする必要があるため、バックフォーカスを確保する上では若干有利になるものの、これに応じて収差が拡大されるため、高解像力を満たすことが収差補正的にも難しい問題となる。またリア型のものはプラスチック非球面レンズをレンズ系の前後に使ってもレンズ系全体が筐体内に収納されるため、所定温度に到達する時間が速く温度補償が容易という利点があるのに対し、フロント型のものでは、プラ非球面レンズの前後の温度差が所定となるまでのスピードが環境に左右されやすく温度補償が難しい、という問題がある。

上記特許文献２に開示されたものは、非球面レンズをレンズ前群と後群に各々用い、各々の非球面レンズは、温度変化の影響が少なくなるよう各々を最小の屈折力で構成し、かつ互いの温度変化の影響を相殺するようにしたフロント型のレンズであり、Ｆ２．５、画角８０度を達成しているものの、配列されているレンズの位置によって温度変化による影響が異なってくるので、必ずしも非球面レンズにおいて発生する温度変化の影響を相殺することができない。また、上記特許文献２のものよりも、より広角で明るいものへの要求は強いものがある。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、広角で明るく、コンパクトで、温度変化の影響を受け難く、低コストで光学性能が良好なものとされたフロント型のレンズに好適な投写用広角レンズ、および投写型表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明に係る第１の投写用広角レンズは、
拡大側から順に、全体として負の第１レンズ群と、全体として正の第２レンズ群と、全体として正の第３レンズ群とが配列され、
前記第１レンズ群は、拡大側から順に、少なくとも１面が非球面とされてなるプラスチック材からなる負の第１レンズと、縮小側に凹面を向けた負の第２レンズとの２枚のレンズで構成され、
前記第２レンズ群は、拡大側に凸面を向けた正の第３レンズ１枚にて構成され、
前記第３レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凹面を向けた負のメニスカスレンズからなる第４レンズ、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５レンズ、全体として負の屈折力を有し、第６レンズおよび第７レンズを互いに接合してなる、接合面が縮小側に凹面を向けた接合レンズ、ならびに拡大側に凸面を向けた正の第８レンズの５枚のレンズで構成されてなることを特徴とするものである。

また、本発明に係る投写用広角レンズにおいて、下記条件式（１）を満足することが好ましい。
２．２ ＜ｂｆ／ｆｔ （１）
ただし、
ｆｔ：全系の焦点距離
ｂｆ：バックフォーカス

また、本発明に係る投写用広角レンズにおいて、下記条件式（２）を満足することが好ましい。
２．５ ＜ Ｄ_１２／ｆｔ ＜ ６．０ （２）
ただし、
Ｆ_Ｇ１：前記第１レンズ群の焦点距離
Ｄ_１２：前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との光軸上での間隔

また、本発明に係る投写用広角レンズにおいて、下記条件式（３）を満足することが好ましい。
２．０ ＜Ｆ_１／Ｆ_２ （３）
ただし、
Ｆ_１：前記第１レンズの焦点距離
Ｆ_２：前記第２レンズの焦点距離

また、本発明に係る投写用広角レンズにおいて、下記条件式（４）を満足することが好ましい。
Ｆ_４／Ｆ_Ｇ３ ＜ −０．８ （４）
ただし、
Ｆ_４：前記第４レンズの焦点距離
Ｆ_Ｇ３：前記第３レンズ群の焦点距離

また、本発明に係る投写用広角レンズにおいて、下記条件式（５）を満足することが好ましい。
−５．０ ＜ Ｆ_Ｇ１／ｆｔ ＜ −１．０ （５）
ただし、
Ｆ_Ｇ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆｔ：全系の焦点距離

また、本発明に係る投写用広角レンズにおいて、下記条件式（６）を満足することが好ましい。
０．９ ＜ （ＦＨＨ３+Ｄｓｔ）／Ｆ_Ｇｒ３ ＜ １．１ （６）
ただし、
ＦＨＨ３：前記第３レンズ群の最も拡大側の面位置から、前記第３レンズ群の前側主点位置までの光軸上での距離
Ｄｓｔ：絞り位置から前記第３レンズ群の最も拡大側の面位置までの光軸上での距離
Ｆ_Ｇｒ３：前記第３レンズ群の前側合成焦点位置から、前記第３レンズ群の前側主点位置までの光軸上での距離

また、本発明に係る投写型表示装置は、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、上述したいずれかの投写用広角レンズとを備え、該光源からの光束を該ライトバルブで光変調し、該投写用広角レンズによりスクリーンに投写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。

上記目的を達成するため、本発明の第１および第２の投写用広角レンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正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レンズ群とが配列された８枚構成からなり、そのうち、前記第３レンズ群は、最も拡大側の第４レンズが拡大側に凹面を向けた負のメニスカスレンズからなり、また、この第４レンズの縮小側に隣接した第５レンズは、縮小側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる。

例えば、上述した特許文献１においては、第３レンズ群の最も拡大側の第４レンズを両凹形状としているため、この部分で強い負のパワーが生じており、さらに、この強い負のパワーを打ち消すために、その縮小側に隣接する第５レンズを両凸レンズとしている。このため、明るさを良好に保ちつつ光学性能を良化するのが困難であった。

これに対し、本発明においては、上述したように、第３レンズ群の最も拡大側の第４レンズは、拡大側に凹面を向けた負のメニスカスレンズとされており、この部分での負のパワーの発生を緩和することができるようにしており、これに伴い、その縮小側に隣接する第５レンズも、強い正のパワーを生じさせなくてよくなるので、縮小側に凸面を向けた正のメニスカスレンズとしてこの部分での正のパワーの発生を緩和するようにしている。

これにより、従来必要とされていた、縮小側の非球面を用いることなく、広角化および明るさを維持しつつ、光学性能を良化することができる。また、８枚レンズ構成とするとともに縮小側の非球面を省略することで、コンパクト化および低コスト化を図ることができる。

また、縮小側の非球面を省略することができ、縮小側にはプラスチックレンズを使用せずともよくなるので、温度変化の影響を受け難いレンズ系とすることができる。

また、前記第３レンズ群は、第６レンズおよび第７レンズを互いに接合し、その接合面が縮小側に凹面を向けた形状となるようにしているから、像面を良好なものとすることができる。

実施例１に係る投写用広角レンズの詳細な構成図である。 実施例１に係る投写用広角レンズに入射した光線の軌跡を示す図である。 実施例２に係る投写用広角レンズの詳細な構成図である。 実施例２に係る投写用広角レンズに入射した光線の軌跡を示す図である。 実施例１に係る投写用広角レンズの諸収差図（球面収差（ｉ）、非点収差（ｉｉ）、ディストーション（ｉｉｉ）および倍率色収差（ｉｖ））である。 実施例２に係る投写用広角レンズの諸収差図（球面収差（ｉ）、非点収差（ｉｉ）、ディストーション（ｉｉｉ）および倍率色収差（ｉｖ））である。 条件式（６）の説明に用いられる、レンズ系の一部を示す概念図である。 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は後述する実施例１のレンズ構成図であり、このレンズを代表例として、以下に説明する。

本実施形態の投写用広角レンズは、図１、３に示す実施例１、２を含む態様であり、拡大側（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Ｇ_１と、正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とから構成されている。

ここで、第１レンズ群Ｇ_１は、拡大側から順に、少なくとも１面が非球面とされてなるプラスチック材からなる負の第１レンズＬ_１と、縮小側に凹面を向けた負の第２レンズＬ_２との２枚のレンズで構成されている。

また、第２レンズ群Ｇ_２は、拡大側に凸面を向けた正の第３レンズＬ_３１枚にて構成されている。

前記第３レンズ群Ｇ_３は、拡大側から順に、拡大側に凹面を向けた負のメニスカスレンズからなる第４レンズＬ_４、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５レンズＬ_５、全体として正の屈折力を有し、第６レンズＬ_６および第７レンズＬ_７を互いに接合してなる、接合面が縮小側に凹面を向けてなる接合レンズ（下記実施例１、２では第６レンズＬ_６が両凹レンズで第７レンズＬ_７が両凸レンズ）および拡大側に凸面を向けた正の第８レンズＬ_８の５枚のレンズで構成されてなる。

このように、第３レンズ群Ｇ_３の最も拡大側の第４レンズＬ_４は、拡大側に凹面を向けた負のメニスカスレンズとされており、この部分での負のパワーの発生を緩和することができるようにしている。また、この第４レンズＬ_４のパワーの発生を緩和したことに伴い、その縮小側に隣接する第５レンズも、強い正のパワーを生じさせなくてよくなるので、縮小側に凸面を向けた正のメニスカスレンズとし、この部分での正のパワーの発生によるレンズ収差の劣化を緩和するようにしている。これにより、縮小側に非球面レンズを使用せずとも、広角で、明るさを維持しつつ、光学性能を良化することができる。また、これとともに、レンズ系をレンズ８枚で構成し、縮小側の非球面を省略することができるので、コンパクト化およびコストの低減を図ることができる。さらに、縮小側の非球面を省略することで、縮小側にはプラスチックレンズを使用せずとも製造性は低下しないので、温度変化の影響を受け難いレンズ系とすることができる。

また、前記第３レンズ群Ｇ_３において、第６レンズＬ_６および第７レンズＬ_７を互いに接合し、その接合面が縮小側に凹面を向けた形状となるようにしているから、像面を良好なものとすることができる。

また、図示はされていないが、例えば、第２レンズ群Ｇ_２と第３レンズ群Ｇ_３との間に、絞り（一部をマスクとすることも可）を適宜設けることが可能である。

また、フォーカシングに際しては、第１レンズ群Ｇ_１を光軸方向に移動させるように構成されているが、その他のレンズを移動させてフォーカシングを行うことも可能である。

また、本実施形態の投写用広角レンズは、縮小側に配置された、ライトバルブ（反射型液晶表示板（ＬＣＯＳ型）、透過型液晶表示板あるいはＤＭＤ等）の画像表示面１において画像情報を与えられた光束が、縮小側（図中右側）より色合成光学系２ａおよび各種フィルタ２ｂを介して入射し、当該投写用広角レンズにより、拡大側（図中左側）に配置されたスクリーン上に拡大投写するようになっている。

また、本実施形態の投写用広角レンズは、条件式（１）〜（６）の少なくともいずれか１つの式を満足することが好ましい。
２．２ ＜ｂｆ／ｆｔ （１）
２．５ ＜ Ｄ_１２／ｆｔ ＜ ６．０ （２）
２．０ ＜Ｆ_１／Ｆ_２ （３）
Ｆ_４／Ｆ_Ｇ３ ＜ −０．８ （４）
−５．０ ＜ Ｆ_Ｇ１／ｆｔ ＜ −１．０ （５）
０．９ ＜ （ＦＨＨ３+Ｄｓｔ）／Ｆ_Ｇｒ３ ＜ １．１ （６）
ただし、
ｆｔ：全系の焦点距離
ｂｆ：バックフォーカス
Ｆ_Ｇ１：第１レンズ群Ｇ_１の焦点距離
Ｆ_Ｇ３：第３レンズ群Ｇ_３の焦点距離
Ｄ_１２：第１レンズ群Ｇ_１と第２レンズ群Ｇ_２の光軸上での間隔
Ｆ_１：第１レンズＬ_１の焦点距離
Ｆ_２：第２レンズＬ_２の焦点距離
Ｆ_４：第４レンズＬ_４の焦点距離
ＦＨＨ３：第３レンズ群Ｇ_３の最も拡大側の面位置から、第３レンズ群Ｇ_３の前側主点位置までの光軸上での距離
Ｄｓｔ：絞り位置から第３レンズ群Ｇ_３の最も拡大側の面位置までの光軸上での距離
Ｆ_Ｇｒ３：第３レンズ群Ｇ_３の前側合成焦点位置から、第３レンズ群Ｇ_３の前側主点位置までの光軸上での距離

上記条件式（１）は、レンズのバックフォーカスｂｆの長さを全系の焦点距離で規格化した値の範囲を規定するための条件式であり、この条件式（１）を満足することにより、レンズ系と液晶表示素子等のライトバルブとの間に色合成プリズムを挿入することが容易となる。

なお、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く、下記条件式（１´´）を満足することがさらに好ましい。
２．４ ≦ｂｆ／ｆｔ （１´）
２．７ ≦ｂｆ／ｆｔ （１´´）

一般に第２レンズ群Ｇ_２の屈折力を強くしすぎると収差に悪影響を及ぼす可能性がある。これを抑制するには、第１レンズ群Ｇ_１内に配した非球面レンズの効果を発揮せしめるとともに、上記条件式（２）、（５）を満足させることにより、収差に及ぼす悪影響が最小となるように補正する。

すなわち、下記条件式（２）、（５）を満足させることで、第１レンズ群Ｇ_１と第２レンズ群Ｇ_２の間隔を、レンズ径が大きくならないよう制限しながら、調整して、第１レンズ群Ｇ_１の屈折力を最適にし、第２レンズ群Ｇ_２の屈折力による影響が全体に及ばないように構成することが好ましい。

条件式（２）の上限を上回ると、像面の補正が困難となり、その下限を下回るとレンズ径の増大およびコストの増大を招く。また、条件式（５）の上限を上回ると、レンズ径の増大を招き、その下限を下回ると像面の補正が困難となる。

なお、このような鑑点から、上記条件式（２）、（５）に替えて、下記条件式（２´）、（５´）を満足することが好ましく、下記条件式（２´´）、（５´´）を満足することがさらに好ましい。
３．０ ＜ Ｄ_１２／ｆｔ ＜ ５．０ （２´）
３．５ ＜ Ｄ_１２／ｆｔ ＜ ４．２ （２´´）
−３．０ ＜ Ｆ_Ｇ１／ｆｔ ＜ −１．５ （５´）
−２．１ ＜ Ｆ_Ｇ１／ｆｔ ＜ −１．９ （５´´）

また、本実施形態のものでは、フォーカシング時に移動するレンズ部の枚数削減のため、第１レンズ群Ｇ_１をいずれも負のレンズ２枚構成とし、そのうち１枚を非球面レンズとすることが好ましい。さらにレトロフォーカス型レンズでは、歪曲収差を補正することが難しいが、非球面の効果を強めるため、拡大側にプラスチックの非球面レンズを配設している。このような前提の下、プラスチックレンズの温度変化を小さくするため、下記条件式（３）を満足することが好ましい。

すなわち、この条件式（３）を満足することにより、第１レンズ群Ｇ_１の負の屈折力が小さくなり、第２レンズ群Ｇ_２の正の屈折力が大きくなる。また投写型表示装置点灯後の温度変化は、その多くの光束を遮る第３レンズ群Ｇ_３の周辺鏡筒の温度上昇が激しく、第１レンズ群Ｇ_１を構成するレンズは全体の周辺温度変化と近い動きをするため、影響を少なくできる。したがって、条件式（３）の下限を下回ると、プラスチックレンズの温度変化が大きくなり過ぎる。

なお、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´）を満足することが好ましく、下記条件式（３´´）を満足することがさらに好ましい。
３．０ ＜ Ｆ_１／Ｆ_２ （３´）
３．５ ＜ Ｆ_１／Ｆ_２ （３´´）

また、上記条件式（４）は、第３レンズ群Ｇ_３の焦点距離に対する第４レンズの焦点距離を規定するものである。すなわち、本実施形態のものでは、テレセントリック系でバックフォーカスを長くするため、拡大側（フォーカスレンズ群）に負の屈折力の第１レンズ群Ｇ_１、縮小側に正の屈折力の第２、第３レンズ群Ｇ_２、Ｇ_３を各々配するようにしており、また軸上光束の径が大きい（Ｆ２．２）ことと、テレセントリック系であることも相俟って、最も縮小側の第３レンズ群Ｇ_３のレンズ外径はどうしても大きくなる。この第３レンズ群Ｇ_３の領域では軸上光束と周辺光束の分離がないため、レンズを５枚用いて構成することで性能向上を図っている。

このような状況下において、第３レンズ群Ｇ_３の最も拡大側に設けた第４レンズＬ_４の負の屈折力を上記条件式（４）を満足する比較的小さい数値範囲とすれば、軸上収差と周辺収差のバランスを図ることができるので好ましい。すなわち、この条件式（４）の上限を上回ると、軸上収差と周辺収差のバランスをとることが難しくなる。

なお、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´）を満足することが好ましく、下記条件式（４´´）を満足することがさらに好ましい。
Ｆ_４／Ｆ_Ｇ３ ＜ −１．２ （４´）
Ｆ_４／Ｆ_Ｇ３ ＜ −１．４ （４´´）

また、上記条件式（６）は、（ＦＨＨ３＋Ｄｓｔ）とＦ_Ｇｒ３との比を規定するものである。すなわち、図７に示すように、ＦＨＨ３＋Ｄｓｔは、絞りから、絞りよりも縮小側の全レンズの前側主点位置（主平面位置）Ｈまでの距離を表し、一方、Ｆ_Ｇｒ３は、絞りと、第３レンズ群Ｇ_３の前側合成焦点位置との距離を表すものである。したがって、条件式（６）の意味するところは、絞りが、第３レンズ群Ｇ_３の前側焦点位置の付近に配されるということであり、この前側焦点位置と絞り位置とが一致した時に、縮小側がテレセントリックな状態となることから、条件式（６）の範囲に設定されることにより、縮小側がテレセントリックに近い状態とされていることになる。

このように、上記条件式（６）を満足すれば、縮小側のテレセントリック性を得ることができるので好ましい。

すなわち、この条件式（６）の上限を上回ったり、下限を下回ったりすると、テレセントリック性が得られなくなる。

なお、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´）を満足することが好ましく、下記条件式（６´´）を満足することがさらに好ましい。
０．９５ ＜ （ＦＨＨ３＋Ｄｓｔ）／Ｆ_Ｇｒ３ ＜ １．０８ （６´）
０．９８ ＜ （ＦＨＨ３＋Ｄｓｔ）／Ｆ_Ｇｒ３ ＜ １．０２ （６´´）

＜投写型表示装置＞
次に、本発明に係る投写型表示装置の実施形態について説明する。図８は、投写型表示装置の主要部である、照明光学系３０および投写レンズ１０を示す構成図である。

図８に示すように上記照明光学系３０は、光源１５と、ライトバルブとしての透過型液晶パネル１１ａ〜１１ｃと、色分解のためのダイクロイックミラー１２、１３と、色合成のためのクロスダイクロイックプリズム１４と、コンデンサレンズ１６ａ〜１６ｃと、全反射ミラー１８ａ〜１８ｃとを備えている。ダイクロイックミラー１２の前段には光源１５が配され、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〜１１ｃに入射されて光変調され、投写レンズにより図示されないスクリーンに投写される。

この投写型表示装置は、本発明に係る投写レンズを用いているので、収差が良好に補正された高解像度な大画面を得ることが可能となっている。

以下、本発明に係る投写用広角レンズの具体的な実施例について説明する。なお、実施例２の構成を示す図３、４において、実施例１と同様の作用効果をなす部材には、図１、２で用いたものと同一の符号を付している。

＜実施例１＞
図１（レンズ構成図）および図２（光線軌跡図）に示すように、実施例１に係る投写用広角レンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ_１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ_２と、絞り３（取り除くことも可能）と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ_３とから構成されており、縮小側がテレセントリックとされており、第３レンズ群Ｇ_３の縮小側には、液晶表示パネル等からなるライトバルブの画像表示面１が配置されている。

上記第１レンズ群Ｇ_１は、拡大側より順に、両面が非球面とされてなるプラスチック材からなる第１レンズ（光軸Ｚ上で負の屈折力を有する）と、縮小側に、より強い凹面を向けた両凹レンズからなる第２レンズＬ_２との２枚のレンズで構成され、上記第２レンズ群Ｇ_２は、両凸レンズよりなる第３レンズＬ_３からなる。

また、上記第３レンズ群Ｇ_３は、拡大側より順に、拡大側に凹面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第４レンズＬ_４と、縮小側に凸面を向けた正のメニスカスレンズよりなる第５レンズＬ_５と、両凹レンズからなる第６レンズＬ_６と、両凸レンズからなる第７レンズＬ_７と、両凸レンズからなる第８レンズＬ_８とから構成され、上記第６レンズＬ_６と第７レンズＬ_７とは互いに接合されて接合レンズを構成している。また、この接合レンズの接合面は縮小側に凹面を向けた形状に構成される。

なお、第２レンズＬ_２から第８レンズＬ_８の各レンズ面は全て球面とされているので、コスト的に有利である。

上記非球面の形状は、下記に示す非球面式により規定される。非球面を有する第１レンズＬ_１においては、いずれか一方の面が非球面とされたレンズであっても効果を得ることができるが、両面が非球面とされたレンズであることがより好ましい。

実施例１に係る投写用広角レンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、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（ｍｍ）、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（表１に示されるデータは実寸である。実施例２についても同じ）。なお、最上段には、全系の焦点距離、画角、Ｆｎｏ．およびバックフォーカス（ｍｍ）を示す。

また、実施例１に係る投写用広角レンズは、表３に示すように、条件式（１）〜（６）、（１´）〜（６´）および（１´´）〜（６´´）が全て満足されている。

また、表１に示されるように、画角２ωは９３．６度、Ｆｎｏ．は２．２と広角で明るいレンズとされている。また、バックフォーカスｂｆは２６．８７５ｍｍとされ、十分大きな値とされている。

＜実施例２＞
図３（レンズ構成図）および図４（光線軌跡図）に示すように、実施例２に係る投写用広角レンズは、実施例１に係る投写用広角レンズと略同様の構成とされている。

実施例２に係る投写用広角レンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、軸上面間隔Ｄ（ｍｍ）、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。なお、最上段には、全系の焦点距離、画角、Ｆｎｏ．およびバックフォーカス（ｍｍ）を示す。

また、実施例２に係る投写用広角レンズは、表３に示すように、条件式（１）〜（６）、（１´）〜（６´）および（１´´）〜（６´´）が全て満足されている。

また、表２に示されるように、画角２ωは９３．５度、Ｆｎｏ．は２．２と広角で明るいレンズとされている。また、バックフォーカスｂｆは２６．８９６ｍｍとされ、十分大きな値とされている。

また、図５、６は、実施例１、２に係る投写用広角レンズの諸収差（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（球面収差（ｉ）、非点収差（ｉｉ）、ディストーション（ｉｉｉ）および倍率色収差（ｉｖ））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Ｇ（緑）、Ｂ（青）およびＲ（赤）の各波長に対する収差曲線を示し、倍率色収差の収差図にはＧに対するＢおよびＲの収差曲線を示している。図５、６に示すように、実施例１、２に係る投写用広角レンズは、球面収差、ディストーション、さらには倍率色収差をはじめとする各収差が良好に補正されている。

なお、本発明の投写用広角レンズとしては、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および軸上面間隔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、本発明の投写用広角レンズを備えた種々の装置構成が可能である。

以上、本実施形態においては、明るさがＦｎｏ．２．２以上で画角が９０度を超えるテレセントリックで明るい広角レンズを、１枚の非球面レンズを用いることで得ることができる。

１ 画像表示面
２ａ 色合成光学系
２ｂ 各種フィルタ
３ 絞り（マスク）
１０ 照明光学系
１１ａ〜１１ｃ 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〜１６ｃ コンデンサレンズ
１８ａ〜１８ｃ 全反射ミラー
Ｇ_１〜Ｇ_３ レンズ群
Ｌ_１〜Ｌ_８ レンズ
Ｒ_１〜Ｒ_１８ レンズ面等の曲率半径
Ｄ_１〜Ｄ_１８ 軸上面間隔
Ｚ 光軸

Claims (8)

1. 拡大側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群とが配列され、
   前記第１レンズ群は、拡大側から順に、少なくとも１面が非球面とされてなるプラスチック材からなる負の第１レンズと、縮小側に凹面を向けた負の第２レンズとの２枚のレンズで構成され、
   前記第２レンズ群は、拡大側に凸面を向けた正の第３レンズ１枚にて構成され、
   前記第３レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凹面を向けた負のメニスカスレンズからなる第４レンズ、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５レンズ、全体として正の屈折力を有し、第６レンズおよび第７レンズを互いに接合してなる、接合面が縮小側に凹面を向けた接合レンズ、ならびに拡大側に凸面を向けた正の第８レンズの５枚のレンズで構成されてなることを特徴とする投写用広角レンズ。
2. 下記条件式（１）を満足することを特徴とする請求項１記載の投写用広角レンズ。
   ２．２ ＜ｂｆ／ｆｔ （１）
   ただし、
   ｆｔ：全系の焦点距離
   ｂｆ：バックフォーカス
3. 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記載の投写用広角レンズ。
   ２．５ ＜ Ｄ_１２／ｆｔ ＜ ６．０ （２）
   ただし、
   Ｆ_Ｇ１：前記第１レンズ群の焦点距離
   Ｄ_１２：前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との光軸上での間隔
4. 下記条件式（３）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項記載の投写用広角レンズ。
   ２．０ ＜Ｆ_１／Ｆ_２ （３）
   ただし、
   Ｆ_１：前記第１レンズの焦点距離
   Ｆ_２：前記第２レンズの焦点距離
5. 下記条件式（４）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項記載の投写用広角レンズ。
   Ｆ_４／Ｆ_Ｇ３ ＜ −０．８ （４）
   ただし、
   Ｆ_４：前記第４レンズの焦点距離
   Ｆ_Ｇ３：前記第３レンズ群の焦点距離
6. 下記条件式（５）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項記載の投写用広角レンズ。
   −５．０ ＜ Ｆ_Ｇ１／ｆｔ ＜ −１．０ （５）
   ただし、
   Ｆ_Ｇ１：前記第１レンズ群の焦点距離
   ｆｔ：全系の焦点距離
7. 下記条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項記載の投写用広角レンズ。
   ０．９ ＜ （ＦＨＨ３+Ｄｓｔ）／Ｆ_Ｇｒ３ ＜ １．１ （６）
   ただし、
   ＦＨＨ３：前記第３レンズ群の最も拡大側の面位置から、前記第３レンズ群の前側主点位置までの光軸上での距離
   Ｄｓｔ：絞り位置から前記第３レンズ群の最も拡大側の面位置までの光軸上での距離
   Ｆ_Ｇｒ３：前記第３レンズ群の前側合成焦点位置から、前記第３レンズ群の前側主点位置までの光軸上での距離
8. 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１〜７のうちいずれか１項記載の投写用広角レンズとを備え、該光源からの光束を該ライトバルブで光変調し、該投写用広角レンズによりスクリーンに投写することを特徴とする投写型表示装置。
   

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