JP2924377B2 - 投写レンズおよび投写型表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ライトバルブ上に形成
された光学像をスクリーン上に拡大投写する投写レンズ
およびこの投写レンズを用いた投写型表示装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】大画面映像を得るために、ライトバルブ
に映像信号に応じた光学像を形成し、その光学像に光を
照射し投写レンズによりスクリーン上に拡大投写する方
法が従来よりよく知られている。最近では、ライトバル
ブとして液晶パネルを用いる投写型表示装置が注目され
ている。投写器とスクリーンを分離したフロント方式
（例えば、特開昭６２−１３３４２４号公報）、キャビ
ネットの前部に透過型のスクリーンを取り付けキャビネ
ット内にすべての光学部品を収納するリア方式（例え
ば、特開平２−２５００１５号公報）が提案され、両方
式ともセットがコンパクトになるという点が注目されて
いる。

【０００３】液晶パネルは、高画質の投写画像を得るた
めに、液晶材料としてツイストネマティック液晶を用
い、各画素にスイッチング素子としてＴＦＴを設けたア
クティブマトリックス型を用い、赤用、緑用、青用とし
て３枚の液晶パネルを用いるのが主流となりつつある。

【０００４】フロント方式の光学系の構成例を（図１
９）に示す。光源１１から出た光は、ダイクロイックミ
ラー１２，１３と平面ミラー１４で構成される色分解光
学系に入射し、赤、緑、青の３原色の光に分解される。
各原色光は、それぞれフィールドレンズ１５，１６，１
７を透過した後に、液晶パネル１８，１９，２０に入射
する。液晶パネル１８，１９，２０には映像信号に応じ
て透過率の変化として光学像が形成される。液晶パネル
１８，１９，２０からの出射光は、ダイクロイックミラ
ー２１，２２と平面ミラー２３で構成される色合成光学
系により１つの光に合成される。合成された光は投写レ
ンズ２４に入射し、３つの液晶パネル１８，１９，２０
上の光学像は、投写レンズ２４によりスクリーン上に拡
大投写される。

【０００５】リア方式の投写器の構成例を（図２０）に
示す。光源３１から出た光は、ダイクロイックミラー３
２，３３と平面ミラー３４で構成される色分解光学系に
入射し、赤、緑、青の３原色の光に分解される。各原色
光は、それぞれ液晶パネル３５，３６，３７を透過した
後に投写レンズ３８，３９，４０に入射する。液晶パネ
ル３５，３６，３７上には映像信号に応じて透過率の変
化として光学像が形成される。３つの液晶パネル３５，
３６，３７上の光学像は、それぞれ対応する投写レンズ
３８，３９，４０によりスクリーン上に拡大投写され
る。スクリーン上で３色の投写画像を重ね合わせるため
に、３本の投写レンズ３８，３９，４０の光軸は平行と
し、両端の液晶パネル３５，３７の画面中心は投写レン
ズ３８，４０の光軸からわずかにずらしている。

【０００６】（図２０）に示した投写器を用いた投写型
表示装置のキャビネット内の構成を（図２１）に示す。
キャビネット４１の前側上部に透過型のスクリーン４２
を配置し、下部後方に投写器４３を配置し、下部前方に
平面ミラー４４を配置し、スクリーン４２の後方に平面
ミラー４５を配置している。投写距離（投写レンズから
スクリーン中心までの光路長）を短くし、投写器４３を
小型にすることにより、キャビネット４１をコンパクト
にすることができる。スクリーン４２はフレネルレンズ
とレンティキュラ板を組み合わせたものが使用される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】（図２０）、（図２
１）に示した構成は、投写レンズが３本であることによ
り、カラーシフト（観察者が見る角度を変えた場合に投
写画像の色調が変化する現象）と、色むらの発生が問題
となる。カラーシフトは、水平適視視野角の広いスクリ
ーンを用いることにより、あるいは両面にレンティキュ
ラレンズを設けたレンティキュラ板を用いることにより
ある程度は改善できるが、完全になくすことは不可能で
ある。色むらは、電子回路によりある程度は補正できる
が、完全な補正は困難である。

【０００８】カラーシフト、色むらは投写レンズが３本
であるために発生するもので、これらの問題を解決する
には、３つの液晶パネルからの出射光をダイクロイック
ミラーを用いた色合成光学系により１つに合成し、投写
レンズを１本とするとよい。この場合の色合成光学系と
して、（図１９）に示したような２枚のダイクロイック
ミラーを平行に配置する構成、あるいは２枚のダイクロ
イックミラーをＸ字に交差させる構成（例えば、特開昭
６３−１１４４８９号公報、特開昭６３−１１６１２３
号公報）の採用が考えられる。前者の構成では照明光路
長（光源から各液晶パネルまでの光路長）が３色で等し
いが、後者の構成では照明光路長が１色だけ他の２色よ
り長い。３色の照明光路長が異なると色むらを発生しや
すいので、色の均一性を確保するには（図１９）に示し
た構成の方が優れている。

【０００９】ところで、（図１９）に示した構成は、液
晶パネルと投写レンズの間にダイクロイックミラーを２
枚配置する空間が必要となるので、投写レンズのバック
フォーカス（投写レンズの後玉頂点から後側焦点までの
距離）ｆ_Bを非常に長くする必要がある。一方、リア方
式でセットをコンパクトにするには、投写距離を短くす
る必要があり、このためには、投写レンズは焦点距離ｆ
を短くし広角にする必要がある。（図１８）に示したフ
ロント方式の構成に用いる投写レンズとして、ｆ＝９０
ｍｍ、ｆ_B ＝１６０ｍｍというものが実現されており、
バックフォーカス比ｆ_B ／ｆは１．８である。このフロ
ント方式と同じ液晶パネル、色合成光学系を用いてリア
方式でコンパクトなセットを実現しようとすると、概略
計算ではｆ＝６０ｍｍとする必要があり、バックフォー
カス比ｆ_B ／ｆを２．５以上、望ましくは２．７以上と
非常に大きくする必要がある。

【００１０】バックフォーカスｆ_B が焦点距離ｆより長
いレンズ構成として、スクリーン側から順に、負パワー
の前群、正パワーの後群を配置するレトロフォーカス型
が知られている。しかし、歪曲収差が小さく、しかもｆ
_B ／ｆ＝２．７というレンズは、写真レンズでは例がな
く、他の分野でも例がない。ただ、魚眼レンズでｆ_B／
ｆ＞３という例もあるが、これは歪曲収差が非常に大き
く、液晶表示装置にマトリックス電極を用いる場合には
極端な糸巻き状の図形歪みを発生するので、採用できな
い。一般に、バックフォーカスｆ_B を長くすることと、
焦点距離ｆを短くすることは相反するため、ｆ_B ／ｆ＝
２．７というような投写レンズは実現困難とされてい
た。

【００１１】本発明は、大画面でありながらコンパクト
であり、カラーシフトや色むらのない高画質の投写画像
を表示する投写型表示装置を提供することを目的とす
る。また、本発明は、そのような投写型表示装置を実現
するために、広角で、実質的なバックフォーカス比が
２．５〜３と大きく、歪曲収差が小さく、十分な解像度
を有する投写レンズを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の投写レンズは、スクリーン側から順に、負パワ
ーの第１レンズ群と、負パワーの第２レンズ群と、正パ
ワーの第３レンズ群と、正パワーの第４レンズ群とを備
え、前記第１レンズ群は凸面をスクリーン側に向けた負
メニスカスレンズを少なくとも２枚備え、前記第２レン
ズ群は正レンズと負レンズとを備え、前記負レンズのア
ッベ数に比べて前記正レンズのアッベ数が小さく、前記
第３レンズ群はスクリーン側から順に、負レンズと正レ
ンズとを組み合わせた接合レンズと、曲率の弱い面をス
クリーン側に向けた正レンズと、正レンズとを備え、前
記第４レンズ群は前記第１レンズ群と前記第２レンズ群
と前記第３レンズ群とで構成される主レンズ系の焦点の
近傍に配置され、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群
との間の空気間隔は全系の焦点距離の２．５〜３倍であ
り、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間の空気
間隔と、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間の
空気間隔は、一方が前記主レンズ系内の空気間隔の中で
最も長く、他方が前記主レンズ系内の空気間隔の中で２
番目に長く、前記スクリーンの反対側の空間において主
光線が前記第４レンズ群の光軸と略平行となるようにし
たものである。

【００１３】本発明の投写レンズは、第１レンズ群のパ
ワーに比べて第２レンズ群のパワーを弱くし、また、以
下の条件を満足させるのが望ましい。

【００１４】

【数８】

【００１５】

【数９】

【００１６】

【数１０】

【００１７】ただし、ｆは全系の合成焦点距離、ｆ_G1は
第１レンズ群の合成焦点距離、ｆ_G2は第２レンズ群の合
成焦点距離、ｄ_G1は第１レンズ群と第２レンズ群との間
の空気間隔、ｄ_G2は第２レンズ群と第３レンズ群との間
の空気間隔である。

【００１８】さらに、以下の条件を満足させるのが望ま
しい。

【００１９】

【数１１】

【００２０】ただし、ｆ_G4は第４レンズ群の合成焦点距
離、ｄ_G3は第３レンズ群と第４レンズ群との間の空気間
隔である。

【００２１】本発明の投写レンズは、第１レンズ群と第
２レンズ群との間または第２レンズ群と第３レンズ群と
の間に平面ミラーを配置することができる。

【００２２】本発明の他の投写レンズは、主レンズ群
と、同一特性を有する３つの補助レンズと、２つのダイ
クロイックミラーと、平面ミラーとを備え、主レンズ群
はスクリーン側から順に第１レンズ群と、第２レンズ群
と、第３レンズ群とを備え、第１の補助レンズと第２の
補助レンズからの出射光は第１のダイクロイックミラー
で合成されて第２のダイクロイックミラーに入射し、第
３の補助レンズからの出射光は平面ミラーを介して第２
のダイクロイックミラーに入射し、第２のダイクロイッ
クミラーに入射する２つの光は合成されて主レンズ群に
入射し、第１レンズ群から各補助レンズまでの３つの系
が所定の結像特性を有し、主レンズ群および補助レンズ
としてそれぞれ上記の投写レンズの第１レンズ群から第
３レンズ群までの系および第４レンズ群を用いたもので
ある。

【００２３】本発明の投写型表示装置は、３原色の色成
分を含む光を放射する光源と、光源の放射光を３つの原
色光に分解する色分解手段と、色分解手段の３つの出力
光が入射する３つのライトバルブと、３つのライトバル
ブ上の光学像をスクリーン上に投写する投写レンズとを
備え、投写レンズとして上記の投写レンズを用い、３つ
のライトバルブの出射光はそれぞれ対応する補助レンズ
に入射し、３つのライトバルブ上の光学像がスクリーン
上に投写されるようにしたものである。

【００２４】本発明の他の投写型表示装置は、透過型の
スクリーンと、３原色の色成分を含む光を放射する光源
と、光源の放射光を３つの原色光に分解する色分解手段
と、色分解手段の３つの出力光が入射する３つのライト
バルブと、投写レンズと、キャビネットとを備え、投写
レンズとして上記の投写レンズを用い、３つのライトバ
ルブの出射光はそれぞれ対応する補助レンズに入射し、
３つのライトバルブ上の光学像がスクリーン上に投写さ
れるようにし、キャビネット内に光源からスクリーンま
での光学部品を収納したものである。

【００２５】本発明の投写型表示装置は、投写レンズの
主レンズ群の内部に平面ミラーを内蔵させることがで
き、この場合には、光源の光軸と第３レンズ群の光軸と
を含む平面に対して第１レンズ群の光軸が垂直となるよ
うにするとよい。

【００２６】

【作用】本発明の投写レンズの各レンズ群を薄肉レンズ
と考えて、作用を説明する。

【００２７】まず、（図１）に示すように、第１レンズ
群Ｇ１から第３レンズ群Ｇ３までの系からなる主レンズ
群だけを考え、スクリーン側から光軸５１に平行で光線
高ｈ ₁ の光線５２が入射する場合を考える。光線５２は
負パワーの第１レンズ群Ｇ１で発散光線５３に変換さ
れ、第１レンズ群Ｇ１から離れた位置にある第２レンズ
群Ｇ２で光線高ｈ₂ と高くなる。第２レンズ群Ｇ２もパ
ワーが負であるため、軸上光線５３はより発散する光線
５４に変換され、第２レンズ群Ｇ２から離れた位置にあ
る第３レンズ群Ｇ３では軸上光線の光線高ｈ₃ がさらに
高くなる。第３レンズ群Ｇ３を出射した軸上光線は第３
レンズ群Ｇ３のパワーが正であるため収束光線５５にな
る。この収束光線５５が光軸５１と交わる点が焦点Ｆで
あり、光線５２と収束光線５５の交点５６から光軸５１
に下した垂線の足が主点Ｈとなる。主点Ｈから焦点Ｆま
での距離が焦点距離ｆであり、第３レンズ群Ｇ３から焦
点Ｆまでの距離がバックフォーカスｆ_B である。負パワ
ーの第２レンズ群Ｇ２がｈ₃／ｈ₁ を大きくするので、
主レンズのバックフォーカス比ｆ_B ／ｆを大きくするこ
とができる。

【００２８】第２レンズ群Ｇ２の位置で軸上光線の光線
高ｈ₂ がｈ₁ より高くなるので、第２レンズ群Ｇ２は弱
いパワーでも軸上光線をさらに発散させることができ、
第２レンズ群Ｇ２のパワーが弱ければ第２レンズ群Ｇ２
で発生する諸収差は小さいので、全系の諸収差をバラン
ス良く補正することができる。

【００２９】次に、（図１）に示した主レンズ群のライ
トバルブ側焦点の近傍に正パワーの第４レンズ群Ｇ４を
付加し、（図２）に示すように、スクリーン側から軸外
主光線５７が入射する場合を考える。本発明の投写レン
ズは、後述のように、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群
Ｇ４との間に２枚のダイクロイックミラーを配置するこ
とを想定しているので、本発明の投写レンズの実質的な
バックフォーカスは、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群
Ｇ４との間の空気間隔と考えるとよい。正パワーの第４
レンズ群Ｇ４がライトバルブＰの近傍に配置されるの
で、第４レンズ群Ｇ４のレンズ面形状を適切に選ぶこと
によりライトバルブ側空間の有効領域内の主光線５８を
光軸５１とほぼ平行にすることができる。また、（図
２）に示したように、第４レンズ群Ｇ４では軸上光線５
５の光線高が低く、軸外主光線５８の光線高が高いの
で、第４レンズ群Ｇ４は全系の球面収差をあまり変化さ
せることなく、全系の軸外収差を変化させることができ
る。そのため、第４レンズ群Ｇ４で正の歪曲収差を発生
させて、第１レンズ群Ｇ１から第３レンズ群Ｇ３までの
系で発生する負の歪曲収差を補正し、全系の歪曲収差を
小さくすることができる。

【００３０】次に、本発明の投写レンズが望ましい特性
を実現するための条件について説明する。

【００３１】（数８）の条件は、第１レンズ群Ｇ１の合
成争点距離ｆ_G1を一定範囲に限定することにより、全系
の収差バランスを保ちながら、主レンズ群のバックフォ
ーカスを所望の値とするためのものである。主レンズ群
のバックフォーカスは、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ
群Ｇ４との間の空気間隔よりわずかに長くする必要があ
る。ｆ_G1／ｆが下限値より小さい場合、所望のバックフ
ォーカスを確保しようとすると第２レンズ群Ｇ２の負担
が大きくなり、第２レンズ群Ｇ２で発生する諸収差を第
３レンズ群Ｇ３で補正することが困難となる。一方、ｆ
_G1／ｆが上限値より大きい場合には、所望のバックフォ
ーカスを得られるものの、第１レンズ群Ｇ１で発生する
軸外収差を第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３で補正
することが困難となる。

【００３２】（数９）の条件は、（数８）の条件を満足
させた上で第２レンズ群Ｇ２の合成焦点距離ｆ_G2を一定
範囲に限定することにより、全系の収差バランスを保ち
ながら、主レンズ群のバックフォーカスを所望の値とす
るためのものである。ｆ_G2／ｆが下限値より小さい場合
には、所望のバックフォーカスを得ることが困難とな
る。一方、ｆ_G2／ｆが上限値より大きい場合には、所望
のバックフォーカスを得られるものの、第２レンズ群Ｇ
>２で発生する諸収差を第３レンズ群Ｇ３で補正するこ
とが困難となる。

【００３３】（数１０）の条件は、主レンズ群のバック
フォーカスを所望の値にすると同時に、周辺光量の低下
を防ぐためのものである。（ｄ_G1＋ｄ_G2）／ｆが下限値
より小さい場合には、必要なバックフォーカスを得るこ
とが困難となる。無理にバックフォーカスを長くしよう
とすると、第３レンズ群Ｇ３の負担が大きくなり、全系
の諸収差をバランス良く補正することが困難となる。一
方、（ｄ_G1＋ｄ_G2）／ｆが上限値より大きい場合には、
バックフォーカスを長くする上では有利であるが、主レ
ンズ群の全長が長くなるために周辺光量の低下を避けら
れない。周辺光量を増やすために第１レンズ群Ｇ１の有
効径を大きくすることもできるが、大幅なコスト高を招
く。第１レンズ群Ｇ１の有効径が大きくなると、投写レ
ンズからスクリーンまでの光路中に平面ミラーを配置す
る場合には、投写レンズが有効光を遮らないようにする
ためにキャビネットを大きくせざるを得ないという問題
を発生する。また、周辺光量を増やすために第３レンズ
群Ｇ３の有効径を大きくすることもできるが、第３レン
ズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間に２枚の色合成用ダ
イクロイックミラーを配置することが困難となり、その
ために主レンズ群のバックフォーカスをさらに長くしな
ければならず、そうするとレンズ系全体の諸収差をバラ
ンス良く補正することが困難となる。

【００３４】（数１０）の条件を満足させることによ
り、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間または
第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に平面ミラ
ーを配置する空間を確保することができる。

【００３５】（数１１）の条件は、ライトバルブを通過
する主光線が光軸とほぼ平行になるように、つまりテレ
セントリック性を良好にするためのものである。一般
に、ライトバルブは光線の入射角により光学的特性が変
化するので、有効領域内の主光線が同一の入射角でライ
トバルブを通過しない場合には投写画像に画質むらを発
生する。これを避けるためにはテレセントリック性を良
好にするとよい。ｆ_G4／ｄ_G3が下限値より小さい場合あ
るいは上限値より大きい場合は、いずれもテレセントリ
ック性が不十分となるために、投写画像に画質のむらを
発生する。

【００３６】３つのライトバルブの出射光を色合成光学
系により１つの光に合成し、各ライトバルブ上の光学像
を実質的に１つの投写レンズによりスクリーン上に拡大
投写するので、カラーシフトは発生せず、色むらも少な
くなる。また、投写距離が短いために、さらに投写レン
ズの内部に平面ミラーを配置することにより投写器の奥
行が短くなるために、リア方式とした場合にセットがコ
ンパクトとなる。投写レンズからスクリーンまでの間に
平面ミラー２枚を配置し、投写光の光路を折り曲げれ
ば、さらにコンパクトなセットを実現することができ
る。

【００３７】

【実施例】以下に、本発明の投写レンズの具体的な実施
例について説明する。

【００３８】第１の実施例の構成を（図３）に、具体的
数値を（表１）に示す。Ｇ１は第１レンズ群、Ｇ２は第
２レンズ群、Ｇ３は第３レンズ群、Ｇ４は第４レンズ
群、Ａは絞り、Ｐは液晶パネルの出射側ガラス基板を示
し、Ｌ_i は第ｉレンズを示す。ｒ_j は第ｊ面の曲率半
径、ｄ_j は第ｊ面から次の面までの間隔、ｎ_i 、ν_i は
それぞれ第ｉレンズのｅ線における屈折率、アッベ数で
ある。また、ｒ_P1、ｒ_P2は液晶パネルの出射側ガラス基
板の両面の曲率半径、ｄ_P は液晶パネルの出射側ガラス
基板の厚さ、ｎ_P 、ν_P はそれぞれ出射側ガラス基板の
ｅ線における屈折率、アッベ数である。ωはスクリーン
側の半画角、ｍは拡大倍率である。また、＊を付したレ
ンズ面は非球面であり、その断面形状は（数１２）で与
えられる。

【００３９】

【数１２】

【００４０】ただし、ｈは光軸からの高さ、Ｓはレンズ
面の高さｈにおけるサグ量、κ_j は円錐定数、ｄ_j ，ｅ
_j ，ｆ_j，ｇ_j はそれぞれ４次、６次、８次、１０次の
非球面係数である。

【００４１】

【表１】

【００４２】スクリーン側から順に、第１レンズＬ１は
スクリーン側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、第２
レンズＬ２は両凸レンズ、第３レンズＬ３はスクリーン
側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、第４レンズＬ４
はスクリーン側に曲率の弱い面を向けた負レンズ、第５
レンズＬ５はスクリーン側に曲率の強い面を向けた正レ
ンズ、第６レンズＬ６は両凹レンズ、第７レンズＬ７は
両凸レンズ、第８レンズＬ８はスクリーン側に凹面を向
けた正メニスカスレンズ、第９レンズＬ９は両凸レン
ズ、第１０レンズＬ１０はスクリーン側に平面を向けた
平凸レンズである。第４レンズＬ４と第５レンズＬ５と
を接合し、第６レンズＬ６と第７レンズＬ７とを接合し
ている。第１０レンズＬ１０の第１８面は非球面であ
る。第１レンズＬ１から第３レンズＬ３までの３枚で第
１レンズ群Ｇ１が構成され、第４レンズＬ４と第５レン
ズＬ５の２枚で第２レンズ群Ｇ２が構成され、第６レン
ズから第９レンズＬ９までの４枚で第３レンズ群Ｇ３が
構成され、第１０レンズＬ１０で第４レンズ群が構成さ
れている。各レンズ群の間には比較的長い空気間隔が設
けられている。第１レンズ群Ｇ１から第３レンズ群Ｇ３
までの系を主レンズ群、第４レンズ群を補助レンズと呼
ぶことにする。絞りＡは、Ｆ値を決定する光線と軸外下
光線を規制するためのものである。また、破線で示すよ
うに、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に光
路を折り曲げるための平面ミラーＭを配置することがで
きる。

【００４３】レトロフォーカス型レンズは、歪曲収差と
倍率色収差の補正が容易でないことが知られている。そ
こで、第１の実施例では、歪曲収差を小さくするため
に、第１レンズ群Ｇ１を負正負の構成とし、第２レンズ
Ｌ２の第４面で正の歪曲収差を発生させて負レンズで発
生する負の歪曲収差を減らすようにしている。第１レン
ズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２で負パワーを分担している
ことも歪曲収差の補正を有利にしている。また、第２レ
ンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３に接合レンズを用い２つ
の接合面のバランスを調整することにより、軸上色収差
と倍率色収差をバランス良く補正している。第２レンズ
群Ｇ２が第１レンズ群Ｇ１で発生する色収差の大半を補
正するために、第２レンズ群Ｇ２を正レンズと負レンズ
の２枚で構成し、負レンズのアッベ数に比べて正レンズ
のアッベ数を小さくしている。この場合、２枚のレンズ
を分離すると対向する一方の面で全反射を生じる場合が
あるので、２枚のレンズを接合している。

【００４４】第３レンズ群Ｇ３は第１レンズ群Ｇ１と第
２レンズ群Ｇ２とで発生する諸収差を補正し、全系の収
差バランスを良好にする必要がある。しかも、主レンズ
群のバックフォーカスを長くするために、第３レンズ群
Ｇ３の主点をできる限りライトバルブ側に位置させる必
要がある。そこで、第６レンズＬ６と第７レンズＬ７に
よる接合レンズと、第８レンズＬ８とをいずれもスクリ
ーン側に凹面を向けた正メニスカスレンズとし、第９レ
ンズＬ９の正パワーを強くしている。第３レンズ群Ｇ３
は４枚構成とすれば、全系の諸収差をバランス良く補正
できる。

【００４５】本発明のように主レンズ群のバックフォー
カス比を大きくしようとすると、第１レンズ群Ｇ１の負
レンズの凹面の曲率半径が小さくなり、そのためにペッ
ツバール和は補正過剰となりやすい。そこで、正レンズ
は低屈折率に、負レンズは高屈折率にするとよい。そう
すると、有効径の大きい第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ
群Ｇ３に用いる正レンズとして比較的安価な硝材を選択
できるので、コスト面で有利になる。

【００４６】第４レンズ群Ｇ４の機能は、ライトバルブ
側空間における主光線が光軸とほぼ平行となるようにし
てテレセントリック性を良好にすることである。第４レ
ンズ群Ｇ４は、その全長が長いと色合成用のダイクロイ
ックミラー２枚の配置が困難となるので、１枚で構成
し、その外周を長方形状としている。テレセントリック
性をさらに良好にするために、ライトバルブ側の面を非
球面としている。スクリーン側の面を平面としている
が、これは鏡筒への組み込み時の精度を確保するためで
ある。このレンズは、量産性を確保するために、レンズ
の材料としてアクリル樹脂を用い、成形加工により製作
するとよい。

【００４７】（表１）に示した投写レンズの収差図を
（図４（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ））に示す。この収差図
では、液晶パネルの出射側ガラス基板による収差も含ま
れている。（図４）から分かるように、諸収差はバラン
ス良く補正されている。半画角はω＝３２．８°と広角
で、Ｆ値は４．０と液晶パネルを用いる投写型表示装置
に十分なレベルである。第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ
群Ｇ４との間の空気間隔が長く、この空間に色合成用の
ダイクロイックミラー２枚を配置することができる。ま
た、ライトバルブを通過する主光線が光軸となす角度は
有効表示領域内で±１°以下となっている。最大画角に
おける開口効率は８０％以上であるため、周辺光量も十
分に確保できる。

【００４８】平面ミラーＭは表面鏡を用いることになる
が、平面度に注意する必要がある。もちろん平面ミラー
Ｍを用いない構成でも投写レンズとして使用できる。

【００４９】次に、本発明の投写レンズの他の実施例に
ついて説明する。第２から第６までの実施例の構成をそ
れぞれ（図５）から（図９）に、具体的数値をそれぞれ
（表２）から（表６）に示す。また、各実施例における
収差図をそれぞれ（図１０）から（図１４）に示す。記
号は第１の実施例と同様である。

【００５０】

【表２】

【００５１】

【表３】

【００５２】

【表４】

【００５３】

【表５】

【００５４】

【表６】

【００５５】第２の実施例は第１の実施例と同様の構成
であり、第３、第４および第５の実施例は第１の実施例
を基本にして第２レンズ群Ｇ２を正負の構成としたもの
であり、第６の実施例は第１の実施例を基本にして第１
レンズ群Ｇ１を正負負の構成としたものである。いずれ
の実施例も第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間
に平面ミラーを配置することができる。第５の実施例で
は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に平面
ミラーを配置することもできる。

【００５６】第２から第６までの実施例はいずれも第１
の実施例と同様に、広角で、第３レンズ群Ｇ３と第４レ
ンズ群Ｇ４との間の空気間隔が非常に長く、諸収差も良
好に補正されている。ライトバルブを通過する主光線が
光軸となす角度は有効表示領域内で±２°以下である。

【００５７】以下に、添付図面を用いて本発明の投写型
表示装置の実施例について説明する。

【００５８】本発明の投写型表示装置の第１の実施例の
投写器の構成を（図１５）に示す。６１は光源、６７，
６８はダイクロイックミラー、６９は平面ミラー、７
０，７１，７２は液晶パネル、７３，７４，７５は補助
レンズ、７６，７７はダイクロイックミラー、７８は平
面ミラー、７９は主レンズ群、８０は第１レンズ群、８
１は第２レンズ群、８２は第３レンズ群、８３は平面ミ
ラーである。

【００５９】光源６１はランプ６２と凹面鏡６３とフィ
ルタ６４で構成されている。ランプ６２はメタルハライ
ドランプであり、３原色の色成分を含む光を放射する。
凹面鏡６３はガラス製で、反射面６５の形状は放物面で
あり、反射面６５に赤外光を透過させ可視光を反射する
多層膜を蒸着したものである。フィルタ６４は、ガラス
基板の上に可視光を透過させ赤外光と紫外光を反射する
多層膜を蒸着したものである。凹面鏡６３の光軸６６は
水平方向に向き、ランプ６２は管軸を光軸６６と一致さ
せて配置される。ランプ６２の放射光は、凹面鏡６３で
反射して赤外光が除去された平行に近い光に変換され、
フィルタ６４を透過して赤外光と紫外光を除去されて可
視光が出射する。

【００６０】光源６１の放射光は、２枚のダイクロイッ
クミラー６７，６８と平面ミラー６９とで構成される色
分解光学系により赤、緑、青の原色光に分解される。各
原色光は、いずれも液晶パネル７０，７１，７２を透過
して補助レンズ７３，７４，７５に入射する。液晶パネ
ル７０，７１，７２はツイストネマティック液晶を用い
たＴＦＴ液晶パネルであり、映像信号に応じて透過率の
変化として光学像が形成される。補助レンズ７３，７
４，７５の出射光は、ダイクロイックミラー７６，７７
と平面ミラー７８を組み合わせた色合成光学系により１
つの光に合成され、合成された光は主レンズ群７９に入
射する。主レンズ群７９はスクリーン側から順に第１レ
ンズ群８０、第２レンズ群８１、第３レンズ群８２で構
成され、それぞれ（図３）に示した第１レンズ群Ｇ１、
第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３に対応する。補助
レンズ７３，７４，７５は３つとも同一であり、（図
３）に示した第４レンズ群Ｇ４に対応する。第２レンズ
群８１と第３レンズ群８２との間に平面ミラー８３を配
置している。３つの液晶パネル７０，７１，７２上の光
学像は主レンズ群７９と補助レンズ７３，７４，７５に
より離れた位置にあるスクリーン（図示せず）上に拡大
投写される。

【００６１】光源６１から主レンズ群７９までの光学部
品により投写器が構成され、光源６１は投写器の上部に
配置され、主レンズ群７９は投写器の下部に配置され
る。凹面鏡６３の光軸６６と第３レンズ群８２の光軸８
４とを含む平面を基準平面と定義すると、３つの液晶パ
ネル７０，７１，７２の各画面垂直方向は基準平面と平
行であり、第１レンズ群８０の光軸８５は基準平面に垂
直である。なお、液晶パネルの画面垂直方向を基準平面
と垂直にし、第１レンズ群８０の光軸８５を基準平面と
平行にする方法も考えられるが、液晶パネルの外形寸法
が画面水平方向が画面垂直方向より長いので、主レンズ
群７９のバックフォーカスを長くする必要があり、その
分収差補正が不利になるという問題がある。

【００６２】主レンズ群７９を構成する第１レンズ群８
０、第２レンズ群８１、第３レンズ群８２と、３つの補
助レンズ７３，７４，７５、色合成用のダイクロイック
ミラー７６，７７、平面ミラー７８，８３とを１つの鏡
筒に収納するとよい。こうすると、補助レンズ７３，７
４，７５から第１レンズ群８０までの光学系を精度良く
組み立てることができる。ダイクロイックミラー７６，
７７、平面ミラー７８，８３も投写レンズの一部である
と考えるべきである。本発明の投写レンズは、テレセン
トリック性が良好という特殊性があるので、投写画像の
コンバージェンス性能の確保に注意が必要となる。テレ
セントリックでない通常の投写レンズを用いる場合に
は、液晶パネルの画像形成面に沿った平行移動と、液晶
パネルの光軸方向の微小移動によりコンバージェンス調
整を行うことができる。ところが、本発明の投写レンズ
はテレセントリック性が良好であるので、液晶パネル７
０，７１，７２を前後に微小移動してもフォーカスずれ
を生じるだけで投写画像の大きさはほとんど変化しな
い。この場合、投写レンズの倍率色収差が十分小さけれ
ば、コンバージェンス性能を確保できる。本発明の投写
レンズは軸上色収差と倍率色収差の補正に余裕があるの
で、倍率色収差を十分に小さく補正すれば、普通は大き
な問題にはならない。それでも不十分な場合には、補助
レンズ７３，７４，７５を光軸に沿って微小移動するこ
とによりコンバージェンス調整を行うとよい。この場
合、２色のフォーカスがずれるが、（図３）に示した投
写レンズは軸上色収差と倍率色収差が小さいので実用上
問題ない。

【００６３】投写画像のフォーカス調整は、主レンズ群
７９の第２レンズ群８１を光軸８５方向に微小移動する
とよい。あるいは、第１レンズ群８０と第２レンズ群８
１とを一体にして光軸８５方向に微小移動してもよい。
なお、第１ンズ群８０または第３レンズ群８２の微小移
動によるフォーカス調整は、レンズ群の移動量に対して
ガウス像面の移動量が小さいのでレンズ群を大きく移動
する必要があり、そうすると収差バランスが劣化するの
で望ましくない。

【００６４】本発明の投写型表示装置の第１の実施例の
キャビネット内の構成を（図１６）に示す。９１はキャ
ビネット、９２はスクリーン、９３は投写器、９４，９
５は平面ミラーである。

【００６５】キャビネット９１の前側上部にスクリーン
９２が配置され、下部後方に投写器９３が配置され、下
部前側に第１の平面ミラー９４が配置され、スクリーン
９２の後方に第２の平面ミラー９５が配置されている。
投写器９３の構成は（図１５）に示したものと同一であ
る。光源６１は投写器９３の上部に位置している。主レ
ンズ７９は、内部に平面ミラー８３が内蔵されており、
投写器９３の下部に位置している。凹面鏡６３の光軸６
６はスクリーン９２と平行である。主レンズ群７９から
の出射光は２枚の平面ミラー９４，９５で反射された後
にスクリーン９２に到達する。こうして、３つの液晶パ
ネル７０，７１，７２上の光学像がスクリーン９２の背
後から拡大投写される。

【００６６】（図１５）、（図１６）に示した構成の各
部の具体的寸法の一例を以下に示す。スクリーンの有効
画面サイズは対角４３インチ（アスペクト比４：３）、
液晶パネルの画面サイズは対角２．８インチ、投写レン
ズの焦点距離は６０ｍｍ、投写距離は８６０ｍｍ、キャ
ビネットの外形寸法は高さ９４０ｍｍ、奥行４３０ｍ
ｍ、幅９５０ｍｍである。このような寸法で構成するこ
とにより、大画面でありながら、セット全体を非常にコ
ンパクトにすることができる。このようにセットがコン
パクトになるのは、主レンズ群７９の内部に平面ミラー
８３を内蔵させることにより投写器９３の奥行方向の長
さが短くなること、主レンズ群７９の焦点距離が短いた
めに投写距離が短くなること、によるものである。

【００６７】（図１５）、（図１６）に示した構成は、
投写レンズが実質的に１本であるので、カラーシフトは
発生しない。また、光源６１から各液晶パネル７０，７
１，７２までの照明光路長が３色で等しく、また各液晶
パネル７０，７１，７２の画面中心が投写レンズの光軸
上に位置するので、色むらの発生は少ない。さらに、テ
レセントリック性が良好であるので、投写画像の画質む
らの発生も少ない。また、カラーシフトがないので、両
面にレンティキュラレンズを設けたレンティキュラ板を
用いる必要がなく、スクリーンは構成が簡単にり、低コ
スト化を期待できる。さらに、投写レンズを３本用いる
方式では、投写器をキャビネット内に組み込んだ後でな
ければ、フォーカス調整、コンバージェンス調整を行え
ず、その調整作業は面倒であったが、（図１５）、（図
１６）に示した構成では、投写器９３からの出射光を反
射型スクリーンに投写してコンバージェンス調整を行っ
た後、投写器９３をキャビネット９１に組み込み、フォ
ーカス調整のみを行えばよいので、光学系の調整が容易
という利点がある。

【００６８】次に、本発明の投写型表示装置の他の実施
例について説明する。投写器の光学系の構成は多くの変
形が考えられる。（図１７（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ））
に示すように、色分解光学系と色合成光学系のダイクロ
イックミラーの配置は共通でも、光源６１の位置と投写
レンズ７９の位置により４通りの方式が考えられる。た
だし、各方式でダイクロイックミラーに必要な分光透過
率特性が異なる。光源６１の出射光の光軸と投写レンズ
７９への入射光の光軸とを含む平面（基準平面）に対し
て液晶パネルの画面垂直方向を平行にする場合と垂直に
する場合とが考えられる。投写レンズ７９の使い方に
は、投写レンズ７９内に平面ミラーを含まない場合と含
む場合とがあり、平面ミラーを含む場合にはその出射光
の光軸の向きを基準平面に対して垂直とする場合と、基
準平面と平行で光源６１側に向ける場合と、基準平面と
平行で光源６１の反対側に向ける場合とが考えられる。
光学系の構成は、用途に応じて適宜最適な構成を選択す
るとよい。

【００６９】一般に、液晶パネルの外形寸法は画面垂直
方向に短く、画面水平方向に長いので、基準平面に対し
て液晶パネルの画面垂直方向を平行にする場合と垂直に
する場合を比較すると、前者の方が主レンズ群７９のバ
ックフォーカスを短めにすることができ、バックフォー
カスが短ければそれだけ投写レンズの収差補正は有利で
ある。前者の構成を採用した上で、投写器の奥行と高さ
を短くするには投写レンズの第１レンズ群の光軸を基準
平面と垂直にするのがよい。

【００７０】投写レンズ内に平面ミラーを内蔵しない場
合も有用であり、複数のセットを例えば横４台、縦４台
配列するような用途では、ＣＲＴ投写型ディスプレイに
よる同様のシステムに比べてセットの奥行が短くなる。
このような用途では、投写レンズ７９内に平面ミラーを
配置すれば、セットの奥行を短くすることができる。ま
た、（図１８）に示すような構成にすれば、セットの奥
行を大幅に短くすることができる。

【００７１】（図１８）は、キャビネット９１内の水平
断面構成を示したもので、投写レンズ７９からスクリー
ン９２までの光路中に１枚の平面ミラー９４を配置し、
投写器９３をキャビネット９１の右側または左側に配置
したものである。投写器９３の構成として、（図１７
（ｂ））または（図１７（ｄ））に示した構成を採用す
るとよい。第１レンズ群の光軸はスクリーン９２の画面
水平方向と平行であり、第３レンズ群の光軸と第１レン
ズ群の光軸とスクリーン９２の光軸とがコ字状となるよ
うにしている。また、各液晶パネルの画面垂直方向は、
光源の光軸と第３レンズ群の光軸とを含む平面と平行で
ある。この場合の各部の具体的寸法の一例を以下に示
す。スクリーンの有効画面サイズは対角４０インチ（ア
スペクト比４：３）、液晶パネルの画面サイズは対角
２．８インチ、投写レンズの焦点距離は６０ｍｍ、投写
距離は８００ｍｍ、キャビネットの外形寸法は高さ６２
０ｍｍ、奥行７２０ｍｍ、幅８２５ｍｍである。

【００７２】以上の実施例ではライトバルブがツイスト
ネマティック液晶を用いるＴＦＴ液晶パネルの場合につ
いて説明したが、他の方式の液晶パネルや電気光学結晶
を用いるものなど、光学的特性の変化として光学像を形
成する透過型のものであればライトバルブとして用いる
ことができる。（図１５）に示した構成で、各液晶パネ
ル７０，７１，７２の入射光側にそれぞれフィールドレ
ンズとして正レンズを配置することができるし、（図１
５）に示した構成で、フィールドレンズをダイクロイッ
クミラー６７とダイクロイックミラー６８との間、およ
びダイクロイックミラー６７と平面ミラー６９との間に
それぞれ配置することもできる。いずれも、フィールド
レンズのパワーを適切に選べば、投写画像の周辺部の明
るさを向上させることができる。

【００７３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、広角で、
焦点距離に比べて実質的なバックフォーカスが非常に長
く、収差補正の良好な投写レンズを提供することがで
き、また、この投写レンズを用いることにより、大画面
でありながらコンパクトで、しかも高画質の投写画像を
表示できるリア方式の投写型表示装置を提供することが
でき、非常に大なる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の投写レンズの原理を説明する説明図で
ある。

【図２】本発明の投写レンズの原理を説明する説明図で
ある。

【図３】本発明の投写レンズの第１の実施例における断
面構成図である。

【図４】本発明の投写レンズの第１の実施例における収
差図である。

【図５】本発明の投写レンズの第２の実施例における断
面構成図である。

【図６】本発明の投写レンズの第３の実施例における断
面構成図である。

【図７】本発明の投写レンズの第４の実施例における断
面構成図である。

【図８】本発明の投写レンズの第５の実施例における断
面構成図である。

【図９】本発明の投写レンズの第６の実施例における断
面構成図である。

【図１０】本発明の投写レンズの第２の実施例における
収差図である。

【図１１】本発明の投写レンズの第３の実施例における
収差図である。

【図１２】本発明の投写レンズの第４の実施例における
収差図である。

【図１３】本発明の投写レンズの第５の実施例における
収差図である。

【図１４】本発明の投写レンズの第６の実施例における
収差図である。

【図１５】本発明の投写型表示装置の投写器の構成を示
す斜視図である。

【図１６】本発明の投写型表示装置のキャビネット内の
光学系の構成を示す一部破断斜視図である。

【図１７】投写器の構成例を説明する概略構成図であ
る。

【図１８】本発明の投写型表示装置の他の実施例におけ
る水平断面図である。

【図１９】従来の投写型表示装置の投写器の構成を示す
概略構成図である。

【図２０】従来の投写型表示装置の投写器の構成を示す
斜視図である。

【図２１】従来の投写型表示装置のキャビネット内の構
成を示す側断面構成図である。

【符号の説明】

６１ 光源 ６７，６８ ダイクロイックミラー ６９ 平面ミラー ７０，７１，７２ 液晶パネル ７３，７４，７５ 補助レンズ ７６，７７ ダイクロイックミラー ７８ 平面ミラー ７９ 主レンズ群 Ｇ１，８０ 第１レンズ群 Ｇ２，８１ 第２レンズ群 Ｇ３，８２ 第３レンズ群 Ｍ，８３ 平面ミラー ９１ キャビネット ９２ スクリーン ９３ 投写器 ９４，９５ 平面ミラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伏見 吉正 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−250015（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−81311（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−181715（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−112746（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭58−５（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 13/16 G02B 13/18 H04N 5/74

Claims (26)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スクリーン側から順に、負パワーの第１
   レンズ群と、負パワーの第２レンズ群と、正パワーの第
   ３レンズ群と、正パワーの第４レンズ群とを備え、前記
   第１レンズ群は凸面をスクリーン側に向けた負メニスカ
   スレンズを少なくとも２枚備え、前記第２レンズ群は正
   レンズと負レンズとを備え、前記負レンズのアッベ数に
   比べて前記正レンズのアッベ数が小さく、前記第３レン
   ズ群はスクリーン側から順に、負レンズと正レンズとを
   組み合わせた接合レンズと、曲率の弱い面をスクリーン
   側に向けた正レンズと、正レンズとを備え、前記第４レ
   ンズ群は前記第１レンズ群と前記第２レンズ群と前記第
   ３レンズ群とで構成される主レンズ系の焦点の近傍に配
   置され、前記第１レンズ群のパワーに比べて前記第２レ
   ンズ群のパワーが弱く、前記第３レンズ群と前記第４レ
   ンズ群との間の空気間隔は全系の焦点距離の２．５〜３
   倍であり、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間
   の空気間隔と、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群と
   の間の空気間隔は、一方が前記主レンズ系内の空気間隔
   の中で最も長く、他方が前記主レンズ系内の空気間隔の
   中で２番目に長く、前記スクリーンの反対側の空間にお
   いて主光線が前記第４レンズ群の光軸と略平行である投
   写レンズ。
2. 【請求項２】 スクリーン側から順に、負パワーの第１
   レンズ群と、負パワーの第２レンズ群と、正パワーの第
   ３レンズ群と、正パワーの第４レンズ群とを備え、前記
   第１レンズ群は凸面をスクリーン側に向けた負メニスカ
   スレンズを少なくとも２枚備え、前記第２レンズ群は正
   レンズと負レンズとを備え、前記負レンズのアッベ数に
   比べて前記正レンズのアッベ数が小さく、前記第３レン
   ズ群はスクリーン側から順に、負レンズと正レンズとを
   組み合わせた接合レンズと、曲率の弱い面をスクリーン
   側に向けた正レンズと、正レンズとを備え、前記第４レ
   ンズ群は前記第１レンズ群と前記第２レンズ群と前記第
   ３レンズ群とで構成される主レンズ系の焦点の近傍に配
   置され、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間の
   空気間隔は全系の焦点距離の２．５〜３倍であり、前記
   第１レンズ群と前記第２レンズ群との間の空気間隔と、
   前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間の空気間隔
   は、一方が前記主レンズ系内の空気間隔の中で最も長
   く、他方が前記主レンズ系内の空気間隔の中で２番目に
   長く、前記スクリーンの反対側の空間において主光線が
   前記第４レンズ群の光軸と略平行で、前記第１レンズ群
   と前記第２レンズ群との間または前記第２レンズ群と前
   記第３レンズ群との間に平面ミラーを配置した投写レン
   ズ。
3. 【請求項３】 第１レンズ群のパワーに比べて第２レン
   ズ群のパワーが弱い請求項１または請求項２記載の投写
   レンズ。
4. 【請求項４】 以下の条件を満足する請求項１または請
   求項２記載の投写レンズ。 【数１】 【数２】 【数３】 ただし、ｆは全系の合成焦点距離、ｆ_G1は前記第１レン
   ズ群の合成焦点距離、ｆ_G2は前記第２レンズ群の合成焦
   点距離、ｄ_G1は前記第１レンズ群と前記第２レンズ群と
   の間の空気間隔、ｄ_G2は前記第２レンズ群と前記第３レ
   ンズ群との間の空気間隔である。
5. 【請求項５】 以下の条件を満足する請求項１または請
   求項２記載の投写レンズ。 【数４】 【数５】 【数６】 【数７】 ただし、ｆは全系の合成焦点距離、ｆ_G1は前記第１レン
   ズ群の合成焦点距離、ｆ_G2は前記第２レンズ群の合成焦
   点距離、ｆ_G4は前記第４レンズ群の合成焦点距離、ｄ_G1
   は前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間の空気間
   隔、ｄ_G2は前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間
   の空気間隔、ｄ_G3は前記第３レンズ群と前記第４レンズ
   群との間の空気間隔である。
6. 【請求項６】 第１レンズ群は、スクリーン側から順
   に、凸面をスクリーン側に向けた負メニスカスレンズ、
   正レンズ、凸面をスクリーン側に向けた負メニスカスレ
   ンズからなる請求項１から請求項５のいずれかに記載の
   投写レンズ。
7. 【請求項７】 第１レンズ群は、スクリーン側から順
   に、曲率の強い面をスクリーン側に向けた正レンズ、凸
   面をスクリーン側に向けた負メニスカスレンズ、凸面を
   スクリーン側に向けた負メニスカスレンズからなる請求
   項１から請求項５のいずれかに記載の投写レンズ。
8. 【請求項８】 第２レンズ群の正レンズと負レンズと
   は、接合されている請求項１から請求項５のいずれかに
   記載の投写レンズ。
9. 【請求項９】 第４レンズ群は平面をスクリーン側に向
   けた平凸レンズである請求項１から請求項５のいずれか
   に記載の投写レンズ。
10. 【請求項１０】 第４レンズ群は平面をスクリーン側に
    向けた平凸レンズであり、凸面が非球面である請求項１
    から請求項５のいずれかに記載の投写レンズ。
11. 【請求項１１】 第１レンズ群と第３レンズ群と第４レ
    ンズ群の位置を固定し、第２レンズ群を光軸方向に移動
    することによりフォーカス調整を行うようにした請求項
    １から請求項５のいずれかに記載の投写レンズ。
12. 【請求項１２】 主レンズ群と、同一特性を有する３つ
    の補助レンズと、２つのダイクロイックミラーと、平面
    ミラーとを備え、前記主レンズ群はスクリーン側から順
    に第１レンズ群と、第２レンズ群と、第３レンズ群とを
    備え、前記第１の補助レンズと前記第２の補助レンズの
    出射光は前記第１のダイクロイックミラーで合成されて
    前記第２のダイクロイックミラーに入射し、前記第３の
    補助レンズの出射光は前記平面ミラーを介して前記第２
    のダイクロイックミラーに入射し、前記第２のダイクロ
    イックミラーに入射する２つの光は合成されて前記主レ
    ンズ群に入射し、前記主レンズ群および前記補助レンズ
    としてそれぞれ請求項１記載の投写レンズの第１レンズ
    群から第３レンズ群までの系および第４レンズ群を用
    い、前記主レンズ群から前記各補助レンズまでの３つの
    系が所定の結像特性を有する投写レンズ。
13. 【請求項１３】 主レンズ群と、同一特性を有する３つ
    の補助レンズと、２つのダイクロイックミラーと、平面
    ミラーとを備え、前記主レンズ群はスクリーン側から順
    に第１レンズ群と、第２レンズ群と、第３レンズ群とを
    備え、前記第１の補助レンズと前記第２の補助レンズの
    出射光は前記第１のダイクロイックミラーで合成されて
    前記第２のダイクロイックミラーに入射し、前記第３の
    補助レンズの出射光は前記平面ミラーを介して前記第２
    のダイクロイックミラーに入射し、前記第２のダイクロ
    イックミラーに入射する２つの光は合成されて前記主レ
    ンズ群に入射し、前記主レンズ群および前記補助レンズ
    としてそれぞれ請求項２記載の投写レンズの第１レンズ
    群から第３レンズ群までの系および第４レンズ群を用
    い、前記主レンズ群から前記各補助レンズまでの３つの
    系が所定の結像特性を有する投写レンズ。
14. 【請求項１４】 主レンズ群と、３つの補助レンズと、
    ２つのダイクロイックミラーと、平面ミラーとを１つの
    筐体に収納した請求項１２または請求項１３記載の投写
    レンズ。
15. 【請求項１５】 ２つのダイクロイックミラーと平面ミ
    ラーとは、各反射面が互いに平行である請求項１２また
    は請求項１３記載の投写レンズ。
16. 【請求項１６】 ３つの補助レンズの各光軸が同一平面
    上にある請求項１２または請求項１３記載の投写レン
    ズ。
17. 【請求項１７】 ３つの補助レンズの各光軸が同一平面
    上にあり、その平面に対して第１レンズ群の光軸が垂直
    である請求項１３記載の投写レンズ。
18. 【請求項１８】 ３原色の色成分を含む光を放射する光
    源と、前記光源の放射光を３つの原色光に分解する色分
    解手段と、前記色分解手段の３つの出力光がそれぞれ入
    射する３つのライトバルブと、投写レンズとを備え、前
    記投写レンズとして請求項１２記載の投写レンズを用
    い、前記３つのライトバルブの出射光はそれぞれ対応す
    る補助レンズに入射し、前記３つのライトバルブ上の光
    学像がスクリーン上に投写されるようにした投写型表示
    装置。
19. 【請求項１９】 ３原色の色成分を含む光を放射する光
    源と、前記光源の放射光を３つの原色光に分解する色分
    解手段と、前記色分解手段の３つの出力光がそれぞれ入
    射する３つのライトバルブと、投写レンズとを備え、前
    記投写レンズとして請求項１３記載の投写レンズを用
    い、前記３つのライトバルブの出射光はそれぞれ対応す
    る補助レンズに入射し、前記３つのライトバルブ上の光
    学像がスクリーン上に投写されるようにした投写型表示
    装置。
20. 【請求項２０】 光源の光軸と第３レンズ群の光軸とを
    含む平面に対して第１レンズ群の光軸が垂直である請求
    項１９記載の投写型表示装置。
21. 【請求項２１】 透過型のスクリーンと、３原色の色成
    分を含む光を放射する光源と、前記光源の放射光を３つ
    の原色光に分解する色分解手段と、前記色分解手段の３
    つの出力光が入射する３つのライトバルブと、投写レン
    ズと、キャビネットとを備え、前記投写レンズとして請
    求項１２記載の投写レンズを用い、前記３つのライトバ
    ルブの出射光はそれぞれ対応する補助レンズに入射し、
    前記３つのライトバルブ上の光学像が前記スクリーン上
    に投写されるようにし、前記キャビネット内に前記光源
    から前記スクリーンまでの光学部品を収納した投写型表
    示装置。
22. 【請求項２２】 透過型のスクリーンと、３原色の色成
    分を含む光を放射する光源と、前記光源の放射光を３つ
    の原色光に分解する色分解手段と、前記色分解手段の３
    つの出力光が入射する３つのライトバルブと、投写レン
    ズと、キャビネットとを備え、前記投写レンズとして請
    求項１３記載の投写レンズを用い、前記３つのライトバ
    ルブの出射光はそれぞれ対応する補助レンズに入射し、
    前記３つのライトバルブ上の光学像が前記スクリーン上
    に投写されるようにし、前記キャビネット内に前記光源
    から前記スクリーンまでの光学部品を収納した投写型表
    示装置。
23. 【請求項２３】 光源の光軸と第３レンズ群の光軸とを
    含む平面に対して第１レンズ群の光軸が垂直である請求
    項２２記載の投写型表示装置。
24. 【請求項２４】 投写レンズからスクリーンまでの光路
    中に２枚の平面ミラーを配置した請求項２２記載の投写
    型表示装置。
25. 【請求項２５】 投写レンズからスクリーンまでの光路
    中に１枚の平面ミラーを配置し、第１レンズ群の光軸は
    前記スクリーンの画面水平方向と平行であり、第３レン
    ズ群の光軸と前記第１レンズ群の光軸と前記スクリーン
    の光軸とがコ字状となるようにした請求項２２記載の投
    写型表示装置。
26. 【請求項２６】 光源の光軸と第３レンズ群の光軸とを
    含む平面に対して第１レンズ群の光軸が垂直である請求
    項２５記載の投写型表示装置。