JP2981497B2 - レトロフォーカス型レンズ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、投写型表示装置を小型
化できるレトロフォーカス型の投写レンズに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図６１は液晶パネルを用いた従来の投写
型表示装置の光学系の説明図であり、例えば特開平１ー
１２０１９２号公報に開示された装置である。図におい
て、１はランプ１２０と反射鏡１３０とから成る光源で
あり、光源１は照明光束２を出射する。ランプ１２０と
しては、例えばメタルハライドランプ，キセノンラン
プ，ハロゲンランプ等の白色光源が用いられる。反射鏡
１３０の反射面は典型的には放物面または球面であり、
公知のように放物面の焦点位置または球面の曲率中心位
置にランプ１２０の発光中心が位置決めされている。照
明光束２の出射方向には、青色光を反射し緑・赤色光を
透過するダイクロイックミラー１４Ｂ、緑色光を反射し
赤色光を透過するダイクロイックミラー１４Ｇ及び光を
全反射するミラー１１ａが配設されている。ダイクロイ
ックミラー１４Ｂの反射方向には光を全反射するミラー
１１ｃが配設され、ミラー１１ｃの反射方向には液晶パ
ネル３Ｂが設けられている。ダイクロイックミラー１４
Ｇの反射方向には液晶パネル３Ｇが設けられている。ミ
ラー１１ａの反射方向には光を全反射するミラー１１ｂ
が配設され、ミラー１１ｂの反射方向には液晶パネル３
Ｒが設けられている。液晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂに画
像を表示させる駆動回路については図示を省略してい
る。これらの液晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂに囲まれて、
赤・青色光を選択的に反射し、緑色光を選択的に透過す
るダイクロイックプリズム１５が設置されており、ダイ
クロイックプリズム１５の出射方向には投写レンズ４が
設けられている。投写レンズ４以前の光学系を構成する
各部材は筐体２００内に保持されていて、筐体２００と
投写レンズ４とで投写器３００が構成されている。

【０００３】次に動作について説明する。光源１から出
射された照明光束２は、ダイクロイックミラー１４Ｂ及
びダイクロイックミラー１４Ｇによって赤・緑・青の３
原色に分解され、ミラー１１ａ，１１ｂ，１１ｃによっ
て折り曲げられて各原色に対応するモノクロ画像を表示
する液晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂに照射される。液晶パ
ネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂに形成された画像で変調された光
束は、ダイクロイックプリズム１５によって再び１本の
光束に合成されて、投写レンズ４により投写光１１０に
変換され、後述するようにスクリーン上に投写される。
投写レンズ４は良好な投写画像を得る為に各種収差を補
正する必要があり、複数枚の単レンズ（図示せず）を組
み合わせて構成される。そして、スクリーン上の投写画
像の焦点合わせは、投写レンズ４を構成するレンズの１
部もしくは投写レンズ４全体を光軸方向に駆動して行な
う。

【０００４】また、図６２は従来の液晶パネルを用いた
他の投写型表示装置の光学系の説明図であり、例えば特
開平１ー１５７６８８号公報に開示された装置である。
図において、１３１は光源１２の前方に設けられたコン
デンサレンズであり、本例では、光源１がランプ１２０
と反射鏡１３０とコンデンサレンズ１３１とから構成さ
れている。なお、他の構成は前述の従来例（図６１参
照）と同じであり、同一部分には同一番号を付して説明
を省略する。また、動作も前述の従来例と同様であるの
でその説明を省略する。

【０００５】従来より、投写型表示装置としては投写レ
ンズより出射する投写光を反射型のスクリーンに結像さ
せるフロント方式の装置と、投写器をキャビネットに納
め投写光を透過型のスクリーンに結像させるリア方式の
装置が知られていた。図６３に、実開平１ー１１５７７
８号公報に開示されたリア方式の投写型表示装置の構成
を示す。図において、１７０は、筐体２００と投写レン
ズ４とより構成される投写器３００を収納するキャビネ
ットである。投写器３００は図６１または図６２に示し
た投写器３００と同様の構成であり、筐体２００の内部
には光源１からダイクロイックプリズム１５に至る光学
系（図示せず）が保持されている。キャビネット１７０
の側壁には、透過型のスクリーン５が設置されている。
また、キャビネット１７０内には、投写レンズ４から出
射された投写光１１０をスクリーン５に導くための折り
曲げミラー１５０，１６０が設けられている。

【０００６】次に、図６３に示した装置の動作について
述べる。投写レンズ４を出射した投写光１１０は折り曲
げミラー１５０，及び１６０で反射された後、スクリー
ン５に拡大画像として結像される。折り曲げミラー１５
０，１６０は、投写レンズ４の先端からスクリーン５に
至る光路を折り曲げて、キャビネット１７０内に光学系
をコンパクトに収納するために用いられている。そし
て、観察者４００はスクリーン５に対して、投写器３０
０とは反対の方向から拡大画像を鑑賞する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のリア方式の投写
型表示装置では、図６３のように折り曲げミラー１５０
及び投写器３００がスクリーン５の下部に収納されてい
るためにキャビネット１７０のうち、スクリーン５の下
の部分１７１が大きい。このためにセットの高さＨの低
減が困難であった。このために、高さＨをほぼスクリー
ンの高さと同等にするには、折り曲げミラー１５０，１
６０を省略し、投写光１１０をスクリーン後方より直接
投写する方法が用いられていた。この場合、セットの奥
行きＤが大きくなり、キャビネット１７０の設置面積が
増加するといった問題点があった。

【０００８】この他に、セットの小型化のためには投写
距離（投写レンズ４の出射端からスクリーン５までの中
心光線長）を短縮する事が有効であった。このために、
投写レンズ４を広角化する手法が用いられていた。しか
し、投写レンズ４を広角化して出射光１１０の発散角を
大きくすると、必然的に折り曲げミラー１５０が大形化
して、セット高さＨの減少には限界があった。

【０００９】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたものであり、その目的とするところは、小
型の投写型表示装置に適用でき、折り曲げミラーを内蔵
できるレトロフォーカス型レンズを提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係るレトロフォ
ーカス型レンズは、大きな共役側から、負の屈折力の第
１レンズ群、該第１レンズ群と空気間隔Ｄ１をおいて配
置された正の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３
レンズ群の３群構成とし、前記第１レンズ群，第２レン
ズ群，第３レンズ群及び全レンズ系の焦点距離をｆ１，
ｆ２，ｆ３，ｆとするとき、 １．８＜Ｄ１／ｆ＜２．９ １．１＜ｆ２／ｆ３＜１．６ １．５＜｜ｆ１｜／ｆ＜２．３ なる条件を満足することを特徴とする。

【００１１】また、本発明において、前記第１レンズ群
と第２レンズ群との間に光路を折り曲げるミラー手段が
挿入されていることを特徴とする。

【００１２】また、本発明において、前記第２レンズ群
の近傍で、かつ前記第３レンズ群の大きな共役側の焦点
近傍に絞り手段が配置されていることを特徴とする。

【００１３】また、本発明において、前記第２レンズ群
の近傍で、かつ前記第３レンズ群の大きな共役側の焦点
近傍に絞り手段が配置され、該絞り手段の開口径を調節
可能に構成したことを特徴とする。

【００１４】また、本発明において、前記第２レンズ群
の近傍で、かつ前記第３レンズ群の大きな共役側の焦点
近傍に絞り手段が配置され、該絞り手段の開口径を変化
させるモータ手段を備えたことを特徴とする。

【００１５】また、本発明において、前記第３レンズ群
を構成するレンズのうち、最も小さな共役側のレンズが
非球面レンズであることを特徴とする。

【００１６】また、本発明において、前記第３レンズ群
を構成するレンズのうち、最も小さな共役側のレンズが
非球面レンズであり、該非球面レンズの焦点距離をｆ
４，全レンズ系の焦点距離をｆとするとき、 ｜ｆ４｜／ｆ＞１０ なる条件を満足することを特徴とする。

【００１７】また、本発明において、前記第１レンズ群
を構成するレンズのうち、最も大きな共役側のレンズが
非球面レンズであることを特徴とする。

【００１８】また、本発明において、前記第１レンズ群
を構成するレンズのうち、最も大きな共役側のレンズが
非球面レンズであり、該非球面レンズの焦点距離をｆ
５，全レンズ系の焦点距離をｆとするとき、 ｜ｆ５｜／ｆ＞１００ なる条件を満足することを特徴とする。

【００１９】また、本発明において、前記第１レンズ群
を構成するレンズのうち最も小さな共役側のレンズと、
前記第２レンズ群を構成するレンズとが、共に非球面レ
ンズであることを特徴とする。

【００２０】また、本発明において、前記第３レンズ群
と小さな共役側の像面との間に、その厚みの９０％以上
がプラスチック材料からなる平行平板を挿入した状態
で、収差補正がなされるべく構成したことを特徴とす
る。

【００２１】また、本発明において、前記第２レンズ群
の近傍で、かつ前記第３レンズ群の前記大きな共役側の
焦点近傍に絞り手段が配置され、前記第２レンズ群を光
軸方向に移動して全レンズ系の焦点距離を変化させ、か
つ前記第１レンズ群，第２レンズ群，第３レンズ群を一
体的に光軸方向に移動して像面の移動を補償して投写倍
率を変化させ、該投写倍率の変化する全変倍範囲におい
て、１．８＜Ｄ１／ｆ＜２．９を満足するように構成し
たことを特徴とする。

【００２２】また、本発明において、前記第２レンズ群
の近傍で、かつ前記第３レンズ群の前記大きな共役側の
焦点近傍に絞り手段が配置され、前記第２レンズ群を光
軸方向に移動して全系の焦点距離を変化させ、かつ前記
第１レンズ群，第２レンズ群，第３レンズ群の一体的な
光軸方向への移動と前記第１レンズ群の光軸方向への移
動とを併用して像面の移動を補償して投写倍率を変化さ
せ、該投写倍率の変化する全変倍範囲において、１．８
＜Ｄ１／ｆ＜２．９を満足するように構成したことを特
徴とする。

【００２３】

【作用】本発明のレトロフォーカス型レンズによれば、
液晶投写型表示装置に必要な以下の性能を有する投写レ
ンズが得られる。 （Ａ）ミラー挿入に必要な第１レンズ群〜第２レンズ群
の間隔を確保できる。 （Ｂ）レトロフォーカス構成なので比較的長いバックフ
ォーカスを確保できる。 （Ｃ）広角でありながら良好なテレセントリック性が得
られるので、液晶パネル側で軸外光束が光軸に略平行に
なり、色合成系の入射角依存性の影響を排除できる。 （Ｄ）広角でありながら良好な周辺照度比が得られる。

【００２４】また、本発明において、第１レンズ群のス
クリーン側のレンズまたは第３レンズ群の像面側のレン
ズに非球面を導入することにより、広画角化による軸外
収差、特に歪曲収差，非点収差を良好に補正できる。ま
た、第１レンズ群の像面側のレンズ、及び第２レンズ群
のレンズに非球面を導入することにより、軸上，軸外の
収差をバランスよく高度に補正できる。しかもレンズの
有効径が比較的小さいので非球面の作成が容易である。

【００２５】また、色合成用のダイクロイックプリズム
をＰＭＭＡ等のプラスチック材料で作成することを想定
し、第３レンズ群と像面との間に平行平板を挿入し、そ
の厚みの大部分をプラスチック材料にして収差補正すれ
ば、本レンズを使用する投写型表示装置の軽量化，低価
格化が可能である。

【００２６】また、第２レンズ群を光軸方向に移動可能
とすることにより全系の焦点距離を変化させ、これによ
って生じる像面ズレを第１・第２・第３レンズ群全系の
一体的な光軸方向への移動によって補償することで投写
レンズがズームレンズとなり、投写画像の大きさを微調
整できる。

【００２７】

【実施例】小型のリア方式の液晶投写型表示装置を実現
するためには、広角の投写レンズが必要である。従来広
角の画像用レンズとしては１眼レフレックスカメラ用の
広角レンズが知られている。しかし、本発明による液晶
投写型表示装置用の投写レンズは、１眼レフレックスカ
メラ用の広角レンズに対して以下の追加仕様を考慮して
いる。

【００２８】 （Ａ）折り曲げミラー挿入のために、レンズ系内に十分
な空気間隔を確保できる構成であること。 （Ｂ）色合成用のダイクロイックプリズムを挿入するた
めに、長いバックフォーカスを確保できること。 （Ｃ）ダイクロイックプリズムに対して、軸外光の主光
線が傾いていると色むらが生じる。また、照明光を平行
光（テレセントリック照明）とする場合、液晶パネル側
の軸外光の主光線が傾いていると等価的に軸外のＦ値が
増加し周辺光量が低下する。このため、投写レンズとし
ては液晶パネル側の軸外光の主光線がレンズ光軸に平行
であること（テレセントリック性）。 （Ｄ）広角レンズであっても、周辺照度比を十分確保で
きること。 本発明による投写レンズは、上記の要求をみたし、かつ
十分な解像力を有するレンズの構成を提供する。さら
に、投写倍率を微小に変化させ投写画像のモアレ軽減、
画面サイズ微調整ができるズームレンズの構成を提供す
る。

【００２９】以下、図面を参照しながら本発明の投写レ
ンズについて説明する。図１から図２６は、後述する本
発明の数値実施例のうち代表的な構成に対応するレンズ
断面図である。図には記載していないが、図１，図３，
図４，図６，図８，図１０，図１２，図１４，図１６，
図１８，図１９，図２０，図２１，図２３，図２４，図
２５の左方、及び図２，図５，図７，図９，図１１，図
１３，図１５，図１７，図２２，図２６の上方にスクリ
ーンがあるものとする。Ｇ１はスクリーン側（大きな共
役側）に位置し負の屈折力を有する第１レンズ群、Ｇ２
は正の屈折力を有する第２レンズ群、Ｇ３は液晶パネル
３側（小さな共役側）に位置し正の屈折力を有する第３
レンズ群である。第２レンズ群Ｇ２は、液晶パネル３側
の近傍で、かつ第３レンズ群Ｇ３のスクリーン側焦点近
傍に絞りＡＳＴを有する。また、第３レンズ群Ｇ３と液
晶パネル３との間には、従来例を示す図６１または図６
２におけるダイクロイックプリズム１５と液晶パネル３
のカバーガラス（図示せず）とを合わせた光学厚みを有
する平行平板Ｌ９（図１８ではＬ９及びＬ１０）が設け
られている。

【００３０】なお、図１，図２は実施例１であり、図２
は図１と同一のレンズ系に傾角４５°の折り曲げミラー
Ｍを挿入した状態を示している。図３は実施例２、図
４，図５は実施例３、図６，図７は実施例４、図８，図
９は実施例５、図１０，図１１は実施例６、図１２，図
１３は実施例７、図１４，図１５は実施例８、図１６，
図１７は実施例９〜１２，１４〜２０、図１８は実施例
１３、図１９は実施例２１，２２、図２０は実施例２
３、図２１，図２２は実施例２４、図２３〜図２６は実
施例２５の各レンズ断面図である。

【００３１】＜レンズ群の構成＞ （実施例１〜実施例８）（図１，図３，図４，図６，図
８，図１０，図１２，図１４参照）： 第１レンズ群Ｇ１は、正の屈折力を持ち大きな共役側が
凸面の第１レンズＬ１と、負の屈折力を持ち小さな共役
側に強い凹面を向けた第２レンズＬ２と、負の屈折力を
持ち小さな共役側に強い凹面を向けた第３レンズＬ３と
により構成されている。第２レンズ群Ｇ２は正の屈折力
を持った第４レンズＬ４により構成され、小さな共役側
近傍で、かつ第３レンズ群Ｇ３の大きな共役側の焦点近
傍に絞りＡＳＴが設けられている。第３レンズ群Ｇ３
は、負の屈折力を持ち小さい共役側に凹面を有する第５
レンズＬ５と、正の屈折力を持ち大きな共役側が凸面で
第５レンズＬ５に接合された第６レンズＬ６と、正の屈
折力を持った第７，第８レンズＬ７，Ｌ８とにより構成
されている。

【００３２】（実施例９〜実施例２０）（図１６，図１
８参照）： 第１レンズ群Ｇ１，第２レンズ群Ｇ２の構成は、実施例
１〜実施例８と同様である。第３レンズ群Ｇ３は、負の
屈折力を持ち小さい共役側に凹面を有する第５レンズＬ
５と、正の屈折力を持ち大きな共役側が凸面で第５レン
ズＬ５に接合された第６レンズＬ６と、正の屈折力を持
った第７レンズＬ７と、中心部分の屈折力が小さく、周
辺部分が強い負の屈折力を有する非球面の第８レンズＬ
８とにより構成されている。

【００３３】（実施例２１，実施例２２）（図１９参
照）： 第１レンズ群Ｇ１の構成は、実施例１〜実施例２０の構
成に対して、大きな共役側に中心部分の屈折力が弱く、
周辺部分が強い正の屈折力を有する非球面レンズＬ０を
追加している。第２レンズ群Ｇ２の構成は、実施例１〜
実施例２０と同様である。第３レンズ群Ｇ３は、実施例
１〜実施例２０と同様の第５，第６レンズＬ５，Ｌ６と
正の屈折力を持った球面レンズＬ７，Ｌ８とから構成さ
れている。

【００３４】（実施例２３）（図２０参照）： 第１レンズ群Ｇ１の構成は、実施例１〜実施例２０と同
様であるが、第３レンズＬ３が非球面レンズとなってい
る。第２レンズ群Ｇ２の構成は、実施例１〜実施例２０
と同様であるが、第４レンズＬ４は非球面レンズであ
る。第３レンズ群Ｇ３の構成は、実施例２１，２２と同
様である。

【００３５】（実施例２４）（図２１参照）： 第１レンズ群Ｇ１，第２レンズ群Ｇ２の構成は、実施例
１〜実施例２０と同様である。また、第３レンズ群Ｇ３
の構成は、実施例２１，２２と同様である。

【００３６】（実施例２５）（図２３〜図２５参照）： 第１〜第３レンズ群Ｇ１〜Ｇ３の構成は、実施例１〜実
施例２０と同様である。但し、本実施例では、投写倍率
を微少変化させるズームレンズとなっている。このため
に、第２レンズ群Ｇ２の第４レンズＬ４を光軸方向に移
動して全レンズ系の焦点距離を可変とし、これによって
生じる像面の移動を第１〜第３レンズ群Ｇ１〜Ｇ３の光
軸方向の移動により補償する。

【００３７】以上のとおり、各実施例は共に、負の屈折
力を持つ第１レンズ群Ｇ１と正の屈折力を持つ第２レン
ズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とを組み合わせてレトロフ
ォーカス構成とし、第３レンズ群Ｇ３以降に厚い平行平
板Ｌ９（図１８に示す実施例１３ではＬ９とＬ１０）を
挿入でき、かつ平行平板Ｌ９（図１８に示す実施例１３
ではＬ９とＬ１０）の前後に適切な空気間隔がとれるだ
けの大きなバックフォーカスを確保している。また、絞
りＡＳＴは第３レンズ群Ｇ３のスクリーン側（大きな共
役側）の焦点近傍に配置され、液晶パネル３側（小さな
共役側）で軸外主光線を光軸に略平行に保つテレセント
リック構成としている。また、第１レンズ群Ｇ１と第２
レンズ群Ｇ２との間に大きな空気間隔を確保し、折り曲
げミラーＭの挿入を可能としている。

【００３８】前述した投写レンズの仕様（Ａ）〜（Ｄ）
を達成するために、本レンズ系は第１，第２，第３レン
ズ群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３、及び全レンズ系の焦点距離をｆ
１，ｆ２，ｆ３，ｆとし、第１レンズ群Ｇ１と第２レン
ズ群Ｇ２との空気間隔をＤ１とするとき、以下の条件式
を満足している。 １．８＜Ｄ１／ｆ＜２．９ （１） １．１＜ｆ２／ｆ３＜１．６ （２） １．５＜｜ｆ１｜／ｆ＜２．３ （３）

【００３９】上記条件式の上限値，下限値の意味を以下
に説明する。まず第１群レンズ群Ｇ１，第２レンズ群Ｇ
２間距離Ｄ１と全レンズ系の焦点距離との比を定める
（１）式において、（１）式の上限値を越えるとミラー
Ｍの挿入には有利であるが、第１レンズ群Ｇ１の外径が
大きくなり、かつレンズ全長が不必要に大きくなる。逆
に（１）式の下限値を越えるとミラーＭの挿入が困難に
なり、また、必要画角を満たすためには第１レンズ群Ｇ
１の負のパワーが強くなり、軸外収差の補正が困難にな
る。

【００４０】第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との
焦点距離の比を定める（２）式の条件において、（２）
式の上限値を越えると第２レンズ群Ｇ２に比べて第３レ
ンズ群Ｇ３の正の屈折力分担が強くなりすぎるため、小
さな共役側で軸外主光線を光軸に略平行にしようとする
と、小さな共役側で見た軸外での歪曲収差が樽型に大き
く発生し、その補正が困難となる。逆に（２）式の下限
値を越えると第２レンズ群Ｇ２に比べて第３レンズ群Ｇ
３の正の屈折力分担が弱くなりすぎるので、レトロフォ
ーカス型の構成が弱くなってバックフォーカスを長く保
つことが困難となる。

【００４１】ついで、（３）式は、第１レンズ群Ｇ１の
全レンズ系に対する焦点距離の比を定めている。（３）
式の上限値を越えると第１レンズ群Ｇ１の負の屈折力分
担が弱すぎ、レトロフォーカス型の構成が弱くなるので
バックフォーカスを長く保つことが困難となる。また、
（３）式の上限値を越える状態で第１レンズ群Ｇ１の屈
折力を保ち、長いバックフォーカスを確保するには、第
１レンズ群Ｇ１，第２レンズ群Ｇ２間の距離を不必要に
大きくとる必要があるので、レンズ全長が増加し、それ
に伴って第１レンズ群Ｇ１のレンズ外径が大きくなるの
で好ましくない。逆に、（３）式の下限値を越えると第
１レンズ群Ｇ１の負の屈折力が強くなりすぎ軸外で大き
な非点収差が発生しその補正が困難となる。

【００４２】次に、本発明の数値実施例を示す。数値実
施例を示す表１ないし表２５に記載した記号の意味は以
下の通りである。なお、焦点距離，倍率はｅ線（５４
６．１ｎｍ）における値である。 ｆ：投写レンズ全系の焦点距離 θ：投写半画角（大きな共役側） Ｆ：基準投写倍率における、実効Ｆ値（小さな共役側） β：基準投写倍率 ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離 ｆ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離 ｆ３：第３レンズ群Ｇ３の焦点距離 ｆ４：非球面レンズＬ８の焦点距離（実施例９〜２０，
２５） ｆ５：非球面レンズＬ０の焦点距離（実施例２１，２
２） Ｄ１：第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との空気間
隔 ｍ：スクリーン側から順次数えた面番号 ｒｉ：スクリーン側から数えて第ｉ番目のレンズ面の曲
率半径 ｄｉ：スクリーン側から数えて第ｉ番目のレンズ成分の
厚み及び空気間隔 ｎｉ：スクリーン側から数えて第ｉ番目のレンズ成分の
波長５４６．１ｎｍ（ｅ線）に於ける屈折率（表１〜
８：実施例１〜８） ｎｉ：スクリーン側から数えて第ｉ番目のレンズ成分の
波長５８７．６ｎｍ（ｄ線）に於ける屈折率（表９〜２
５：実施例９〜２５） νｉ：スクリーン側から数えて第ｉ番目のレンズ成分の
アッベ数 ＡＳＴ：絞り面

【００４３】また、表９〜２５中に＊で示した非球面の
面形状は、面の中心を原点とし光軸方向をＺ軸とした直
交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）において、ｒを中心曲率半径，
Ｋを円錐定数、Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０を各々４次，
６次，８次，１０次の非球面係数とするとき、下記
（４），（５）式で表されるものとする。

【００４４】

【数１】

【００４５】＜実施例１＞ 図１は実施例１を示す。また本実施例の数値データを表
１に示す。図２は図１と同じ構成のレンズに傾角４５°
の折り曲げミラーＭを挿入し光線を通した例である。図
２において、第１レンズ群最終面中心（Ｃ１）とミラー
Ｍの中心（Ｃ２）との距離を４４．０６ｍｍとした。ま
た、絞りＡＳＴは第２レンズ群Ｇ２を構成するレンズＬ
４の小さな共役側の面に密接して配置している。図２に
より、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間にミ
ラーＭの挿入に十分な間隔を確保できていることがわか
る。周辺照度比は、軸外の瞳収差の効果により最大半画
角（４１．６０°）において８４．６％を得た。一般に
投写型表示装置では周辺照度比３０％が必要とされてい
るが、これに比べて十分良好な値である。また、軸外の
主光線角は０．３°以下であった。また、図２よりレン
ズ系の内部ではスクリーン側（大きな共役側）よりも軸
外光の光軸に対する傾角が小さくなることがわかる。こ
のために、ミラーＭは投写レンズ外（スクリーン側）に
配置する場合よりも小型にできる。

【００４６】

【表１】

【００４７】＜実施例２＞ 図３は実施例２を示す。また本実施例の数値データを表
２に示す。本実施例では第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ
群Ｇ２との間隔ｄ６（＝Ｄ１）は６８．９３ｍｍであ
り、実施例１よりも３．３２ｍｍ大きい間隔を確保でき
ており、ミラーＭの挿入には問題ない。

【００４８】

【表２】

【００４９】＜実施例３＞ 図４は実施例３を示す。また本実施例の数値データを表
３に示す。本実施例では第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ
群Ｇ２との間隔ｄ６（＝Ｄ１）は５３．８３ｍｍであ
り、実施例１よりも１１．７８ｍｍ小さい間隔となって
いる。図５は図４と同じ構成のレンズに傾角４５°のミ
ラーＭを挿入し光線を通した例である。図５において、
第１レンズ群Ｇ１の最終面中心（Ｃ１）からミラーＭの
中心（Ｃ２）に至る距離を３４．６ｍｍとした。また、
絞りＡＳＴは第２レンズ群Ｇ２を構成するレンズＬ4 の
小さな共役側の面に密接して配置している。図５によ
り、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に十分
ミラーＭを挿入できることがわかる。

【００５０】

【表３】

【００５１】＜実施例４＞ 図６は実施例４を示す。また本実施例の数値データを表
４に示す。本実施例では第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ
群Ｇ２との間隔ｄ６（＝Ｄ１）は４７．６５ｍｍであ
り、実施例１よりも１７．９６ｍｍ小さい間隔となって
いる。図７は図６と同じ構成のレンズに傾角４５°のミ
ラーＭを挿入し光線を通した例である。図７において、
第１レンズ群Ｇ1 の最終面中心（Ｃ１）からミラーＭの
中心（Ｃ２）に至る距離を２８．５ｍｍとした。また、
絞りＡＳＴは第２レンズ群Ｇ２を構成するレンズＬ４の
小さな共役側の面に密接して配置している。図７によ
り、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間にミラ
ーＭをコンパクトに実装できることがわかる。

【００５２】

【表４】

【００５３】＜実施例５＞ 図８は実施例５を示す。また本実施例の数値データを表
５に示す。図９は図８と同じ構成のレンズに傾角４５°
のミラーＭを挿入し光線を通した例である。図９におい
て、第１レンズ群最終面中心（Ｃ１）とミラーＭの中心
（Ｃ２）との距離を３７．００ｍｍとした。また、絞り
ＡＳＴは第２レンズ群Ｇ２を構成するレンズＬ４の小さ
な共役側の面の後方１ｍｍに配置している（表５の第９
面）。図９により、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ
２との間にミラーＭの挿入に十分な間隔を確保できてい
ることがわかる。周辺照度比は、軸外の瞳収差の効果に
より最大半画角（４３．３０°）において８１％を得
た。一般に投写型表示装置では周辺照度比３０％が必要
とされているが、これに比べて十分良好な値である。ま
た、軸外の主光線傾角は０．６°以下であった。また、
図９よりレンズ系の内部ではスクリーン側（大きな共役
側）に出射する光束よりも軸外光の光軸に対する傾角が
小さくなることがわかる。このために、ミラーＭは投写
レンズ外（スクリーン側）に配置する場合よりも小形に
できる。

【００５４】

【表５】

【００５５】＜実施例６＞ 図１０は実施例６を示す。また本実施例の数値データを
表６に示す。図１１は図１０と同じ構成のレンズに傾角
４５°のミラーＭを挿入し光線を通した例である。図１
１において、第１レンズ群最終面中心（Ｃ１）とミラー
Ｍの中心（Ｃ２）との距離を３７．００ｍｍとした。ま
た、絞りＡＳＴは第２レンズ群Ｇ２を構成するレンズＬ
４の小さな共役側の面の後方１ｍｍに配置している（表
６の第９面）。図１１により、第１レンズ群Ｇ１と第２
レンズ群Ｇ２との間にミラーＭの挿入に十分な間隔を確
保できていることがわかる。

【００５６】

【表６】

【００５７】＜実施例７＞ 図１２は実施例７を示す。また本実施例の数値データを
表７に示す。本実施例では第１レンズ群Ｇ１と第２レン
ズ群Ｇ２との間隔ｄ６（＝Ｄ１）は５０．４４ｍｍであ
り、実施例５よりも５．０１ｍｍ小さい間隔となってい
る。図１３は図１２と同じ構成のレンズに傾角４５°の
ミラーＭを挿入し光線を通した例である。図において、
第１レンズ群Ｇ1 の最終面中心（Ｃ１）からミラーＭの
中心（Ｃ２）に至る距離を３２．０ｍｍとした。また、
絞りＡＳＴは第２レンズ群Ｇ２を構成するレンズＬ４の
小さな共役側の面に密接して配置している（表７の第９
面）。図１３により、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群
Ｇ２との間に十分ミラーＭを挿入できることがわかる。

【００５８】

【表７】

【００５９】＜実施例８＞ 図１４は実施例８を示す。また、本実施例の数値データ
を表８に示す。本実施例では第１レンズ群Ｇ１と第２レ
ンズ群Ｇ２との間隔ｄ６（＝Ｄ１）は４５．１３ｍｍで
あり、実施例５よりも１０．３２ｍｍ小さい間隔となっ
ている。図１５は図１４と同じ構成のレンズに傾角４５
°のミラーＭを挿入し光線を通した例である。図におい
て、第１レンズ群Ｇ１の最終面中心（Ｃ１）からミラー
Ｍの中心（Ｃ２）に至る距離を２８．０ｍｍとした。ま
た、絞りＡＳＴは第２レンズ群を構成するレンズＬ４の
小さな共役側の面に密接して配置している（表８の第９
面）。図１５により、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群
Ｇ２との間にミラーＭをコンパクトに実装できることが
わかる。

【００６０】

【表８】

【００６１】＜実施例９＞ 図１６は実施例９を示す。また本実施例の数値データを
表９に示す。図１７は図１６と同じ構成のレンズに傾角
４５°のミラーＭを挿入し光線を通した例である。図１
７において、第１レンズ群最終面中心（Ｃ１）とミラー
Ｍの中心（Ｃ２）との距離を６０．０ｍｍとした。ま
た、絞りＡＳＴは第２レンズ群を構成するレンズＬ４の
小さな共役側の面の後方３．３ｍｍに配置している（表
９の第９面）。図１７により、第１レンズ群Ｇ１と第２
レンズ群Ｇ２との間にミラーＭの挿入に十分な間隔を確
保できていることがわかる。軸外の主光線傾角は１°以
下であり、良好なテレセントリック性が得られている。
また、図１７よりレンズ系の内部（Ｇ１〜Ｇ２間）では
スクリーン側（大きな共役側）に出射する光束よりも軸
外光の光軸に対する傾角が小さくなることがわかる。こ
のために、ミラーＭは投写レンズ外（スクリーン側）に
配置する場合よりも小形にできる。周辺照度比は、軸外
の瞳収差の効果により最大半画角にて５５％以上が得ら
れている。一般に投写型表示装置では周辺照度比３０％
が必要とされているのが、これに比べて十分良好な値で
ある。さらに、非球面レンズＬ８は中心のパワーが小さ
く周辺が大きな負のパワーを有しており、液晶パネル３
側でみた周辺部の負の歪曲収差と高次非点収差との補正
をバランスよく行っている。

【００６２】なお、後述する実施例１０〜２０及び実施
例２５を含めて、第３レンズ群Ｇ３の最終レンズＬ８を
非球面レンズとする構成では、Ｌ８の焦点距離ｆ４と全
レンズ系の焦点距離ｆの比が（６）式の関係を満たすこ
とが望ましい。 ｜ｆ４｜／ｆ＞１０ （６） （６）式の下限値を越えると、非球面レンズＬ８の軸上
屈折力が強くなりすぎる。この為、Ｌ８をプラスチック
材料で作成すると、温度・湿度等の環境変化による投写
画像の焦点ズレの問題が無視できなくなる。

【００６３】

【表９】

【００６４】＜実施例１０〜１２＞ 実施例１０〜１２の数値データを表１０〜１２に示す。
各実施例のレンズ断面図は、実施例９を示す図１６とほ
ぼ同等である。これら各実施例でも、第１レンズ群Ｇ
１，第２レンズ群Ｇ２間に実施例９と同程度の空気間隔
を確保できており、ミラーＭの挿入には問題ない。

【００６５】

【表１０】

【００６６】

【表１１】

【００６７】

【表１２】

【００６８】＜実施例１３＞ 図１８は実施例１３のレンズ断面図である。また数値デ
ータを表１３に示す。本実施例でも、第１レンズ群Ｇ
１，第２レンズ群Ｇ２間に実施例９と同程度の空気間隔
を確保できており、ミラーＭの挿入が可能である。ま
た、本実施例では、第３レンズ群Ｇ３後の平行平板とし
て厚さ７０ｍｍのＰＭＭＡ樹脂Ｌ９と、厚さ１ｍｍのガ
ラス板Ｌ１０（ＢＳＣ７：ＨＯＹＡ（株）製）を挿入し
た状態で収差補正を行なっている。これは、投写型表示
装置に関連して後述するように色合成用のダイクロイッ
クプリズムをＰＭＭＡ樹脂を用いて作成することを想定
したものである。また、１ｍｍ厚のガラス板は液晶パネ
ルの液晶封入用ガラス基板を想定している。

【００６９】本実施例の如くダイクロイックプリズムを
プラスチック化しても本発明のレトロフォーカスレンズ
は、良好に収差補正が可能であり、また本レンズを使用
する投写型表示装置の低価格化，軽量化を実現できる。
なお、ダイクロイックプリズム相当の平行平板Ｌ９は屈
折力を持たないので、温度・湿度等の環境変化によって
プラスチック材料の屈折率が変化しても投写画像の焦点
ずれには大きな影響がない。また、ＰＭＭＡ以外のプラ
スチック材料として、例えばＰＣ，ＺＥＯＮＥＸ（日本
ゼオン（株）製），ＯＺ１０００（日立化成工業（株）
製）ＡＲＴＯＮ（日本合成ゴム（株）製），ＡＰＯ（三
井石油化学工業（株）製）等も使用可能である。また、
本実施例ではプラスチック平行平板Ｌ９の厚みは７０ｍ
ｍとしたが、従来の投写型表示装置を示す図６１，図６
２より明らかなように、液晶パネル３の画面サイズに応
じて調節可能である。従って、７０ｍｍ以下の寸法（例
えば１５〜７０ｍｍ程度）でも、本レンズ系と同等の構
成により十分収差補正可能である。また、Ｌ９の厚みが
７０ｍｍを越えても、液晶パネル３の配置に支障がない
限りにおいて同様に収差補正可能である。すなわち、平
行平板の全厚みの９０％以上をプラスチック化しても本
発明のレトロフォーカスレンズは十分に収差補正可能で
ある。

【００７０】

【表１３】

【００７１】＜実施例１４〜２０＞ 実施例１４〜２０の数値データを表１４〜２０に示す。
各実施例のレンズ断面図は、実施例９を示す図１６と類
似しているので図示を省略する。これら各実施例でも、
第１レンズ群，第２レンズ群間に実施例９と同程度の空
気間隔を確保できており、ミラーＭの挿入には問題な
い。

【００７２】

【表１４】

【００７３】

【表１５】

【００７４】

【表１６】

【００７５】

【表１７】

【００７６】

【表１８】

【００７７】

【表１９】

【００７８】

【表２０】

【００７９】＜実施例２１＞ 図１９は実施例２１のレンズ断面図である。実施例２１
の数値データを表２１に示す。第１レンズ群Ｇ１，第２
レンズ群Ｇ２間に十分大きな空気間隔を確保できてお
り、ミラーＭの挿入には全く問題ない。本実施例では、
第１レンズ群Ｇ１を４枚構成とし、大きな共役側のレン
ズＬ０を軸上の屈折力が弱く、周辺部が強い正の屈折力
を有する両面非球面レンズとして、主として軸外の歪曲
収差を補正している。なお、非球面レンズＬ０は、後述
する実施例２２を含めて、Ｌ０の焦点距離ｆ５と全レン
ズ系の焦点距離ｆとの比が（７）式の関係を満たすこと
が望ましい。 ｜ｆ５｜／ｆ＞１００ （７） （７）式の下限値を越えると、非球面レンズＬ０の軸上
屈折力が強くなりすぎる。このため、Ｌ０をプラスチッ
ク材料で作成する場合、温度・湿度等の環境変化による
投写画像の焦点ズレの問題が無視できなくなる。

【００８０】

【表２１】

【００８１】＜実施例２２＞ 実施例２２の数値データを表２２に示す。本実施例のレ
ンズ断面図は、実施例２１を示す図１９と類似してい
る。本実施例でも、第１レンズ群Ｇ１，第２レンズ群Ｇ
２間に十分大きな空気間隔を確保できており、ミラーＭ
の挿入には問題ない。また、本実施例では第１レンズ群
のレンズＬ０の大きな共役側の面だけを非球面として、
主として軸外の歪曲収差を補正している。

【００８２】

【表２２】

【００８３】＜実施例２３＞ 図２０は実施例２３のレンズ断面図である。また、表２
３に本実施例の数値データを示す。本実施例では、上記
実施例２１，２２よりもさらに大きな第１レンズ群Ｇ
１，第２レンズ群Ｇ２間の空気間隔を確保できており、
ミラー挿入には問題ない。また、第１レンズ群Ｇ１の液
晶パネル３側のレンズＬ３及び第２レンズ群Ｇ２のレン
ズＬ４を共に非球面レンズとしており、軸上の球面収差
と軸外の歪曲収差，高次非点収差とを高度にバランスよ
く補正している。本実施例では、比較的レンズ径が小さ
なＬ３とＬ４とを非球面化しているので、非球面の作成
が容易である。

【００８４】

【表２３】

【００８５】＜実施例２４＞ 図２１は実施例２４を示す。また本実施例の数値データ
を表２４に示す。図２２は図２１と同じ構成のレンズに
傾角４５°のミラーＭを挿入し光線を通した例である。
図２２において、第１レンズ群最終面中心（Ｃ１）とミ
ラーＭの中心（Ｃ２）との距離を５６．２３ｍｍとし
た。また、絞りＡＳＴは第２レンズ群を構成するレンズ
Ｌ４の小さな共役側の面の後方１．６４ｍｍに配置して
いる（表２４の第９面）。第１レンズ群Ｇ１と第２レン
ズ群Ｇ２との比較的小さい間隔（８８．２３ｍｍ）にミ
ラーＭをコンパクトに挿入できることがわかる。なお、
本実施例は全レンズを球面レンズで構成しており、後に
収差図を示すように比較的歪曲収差が大きいものの、Ｔ
Ｖ画像の表示等の用途には十分な性能であり、しかも非
球面を使用しないので安価に製造可能である。

【００８６】

【表２４】

【００８７】＜実施例２５＞ 図２３，図２４，図２５は実施例２５を示す。本実施例
はズームレンズであり、図２３〜図２５の順に焦点距離
が大きくなっている。また本実施例の数値データを表２
５に示す。図２６（ａ）〜図２６（ｃ）は図２３〜図２
５と同じ構成のレンズに傾角４５°のミラーＭを挿入し
光線を通した例である。図２６において、第１レンズ群
Ｇ１の最終面中心（Ｃ１）とミラーＭの中心（Ｃ２）と
の距離を５３．００ｍｍとした。また、絞りＡＳＴは第
２レンズ群Ｇ２を構成するレンズＬ４の小さな共役側の
面の後方４〜２０ｍｍに配置している（表２５の第９
面）。図２６により、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群
Ｇ２との間にミラーＭを挿入できることがわかる。

【００８８】本実施例では全レンズ系の焦点距離を変え
るために、第２レンズ群Ｇ２のレンズＬ４を単独で光軸
方向に移動している（表２５のａ，ｂ）。これにより、
液晶パネル３側のテレセントリック性を保ったまま全レ
ンズ系の焦点距離を可変できる。そして、この焦点距離
変化にともなう液晶パネル３側の像面ズレを補償するた
めにレンズ群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の全系を平行平板Ｌ９に
対して一体的に光軸方向に移動している（表２５の
ｃ）。以上のズーム操作により、投写倍率βを１３．８
倍から１５．３倍へ約１１％調整できる。後述する投写
画像のモアレ軽減，マルチビジョンプロジェクタの倍率
調整には１０％程度の倍率微調整機能が求められるが、
本レンズのズーム機能はこの要求を満たすものである。
なお、像面ズレの補償はレンズ群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の一
体的移動と共に、レンズ群Ｇ１の単独移動（表２５，図
２３〜図２５のｄ６を微調整）を併用してもよく、これ
によりさらに良好な結像特性が得られる。

【００８９】

【表２５】

【００９０】図２７〜図５０は、それぞれ実施例１〜実
施例２４に対応する小さな共役側でみた収差曲線図であ
る。また、図５１〜図５３は、実施例２５の各ズーム状
態に対応する小さな共役側で見た収差曲線図である。球
面収差は (ＷＬ１＝６１０ｎｍ，ＷＬ２＝５４６．１ｎ
ｍ，ＷＬ１＝４７０ｎｍ）の３波長について示し、非点
収差，歪曲収差は546.1nm （ｅ線）について示してい
る。図２７〜図５３における各収差は十分実用に供され
るものである。

【００９１】なお、以上の各実施例においては、絞りＡ
ＳＴは第２レンズ群Ｇ２のレンズＬ４の後方に独立して
設けたが、レンズＬ４の小さな共役側の面の外径で代用
してもよいし、レンズＬ４を保持する鏡筒（図示せず）
の構造により絞り機能を実現してもよい。特に、前述し
た実施例１〜４，７，８，２２〜２４の如く絞りが第４
レンズＬ４の直後に配置されるレンズ構成においては、
このような代替絞り手段が有効である。また、実施例１
〜２５において、スクリーンから第１レンズＬ１（又は
Ｌ０）に至る距離が変化した場合のフォーカス調整は、
第１レンズ群Ｇ１全体を一体的に光軸方向に変位させる
か、レンズ群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，を一体的に平行平板Ｌ
９に対して光軸方向に移動させる方法が有効である。

【００９２】また、絞りＡＳＴは固定的に開口径を決め
る構成以外に、従来カメラレンズに等において公知のよ
うな開口径が可変の構成とし、実効Ｆ値を変化させるよ
うにしてもよい。絞り径を可変としたレンズは、投写型
表示装置に関連して図５９，６０を用いて説明するよう
に、透過光束の散乱状態と透明状態とを電気的に切り替
えるタイプの液晶パネル（ＰＤＬＣ，ＤＳＭ液晶等）と
組み合わせることにより、投写画像のコントラスト比と
輝度とを適宜調節できるので効果的である。しかも、後
述するように絞りの開口径を公知の如くモータ等の手段
で電気的に調節可能とすれば、外光の明るさを検出する
光センサの出力をもとに、コントラスト比と輝度とを自
動的に調節できる。

【００９３】図５４は投写型表示装置の構成図であり、
図５４（ａ）は側面図を示し、図５４（ｂ）は正面図を
示す。図において３００は筐体２００と投写レンズ４と
により構成された投写器である。投写レンズ４には、第
１の折り曲げミラー４１が内蔵されている。また、投写
器３００はキャビネット１７０内に収納されており、キ
ャビネット１７０は第２の折り曲げミラー１６０と透過
型のスクリーン５とを保持している。

【００９４】また、図５５は投写器３００の内部構成を
表しており、図５５（ａ）は平面図を示し、図５５
（ｂ）は正面図を示す。図において、１は、ランプ１２
０と、ランプ１２０の電極１２１と、凹面鏡１３０と、
コンデンサレンズ１３１とにて構成される光源である。
ランプ１２０はメタルハライドランプ，キセノンラン
プ，ハロゲンランプ等の白色光源が用いられる。図では
メタルハライドランプ，もしくはキセノンランプを想定
して、一対の電極１２１間に放電ギャップを設けた構成
を描いている。凹面鏡１３０はランプ１２０の発光点に
曲率中心を有し、図中でランプ１２０の右側に効率よく
光束を送り込むために設けられている。凹面鏡１３０に
は必要に応じて赤外光を透過するコーティングが施さ
れ、液晶パネル側に熱が放射される割合を減少させてい
る。また、必要に応じてコンデンサレンズ１３１の屈折
面には赤外線、及び／又は紫外線を反射し可視光を透過
するコーティングが施してある。

【００９５】光源１からの出射方向には可視光のみを透
過するフィルタ１４０が設けられ、フィルタ１４０の前
方には、青色光を反射し緑・赤色光を透過するダイクロ
イックミラー１４Ｂと、赤色光を反射し緑・青色光を透
過するダイクロイックミラー１４Ｒとが、直交させた態
様で配設されている。ダイクロイックミラー１４Ｒから
の反射光の光路には、光を全反射するミラー１１ｂ，１
１ｃ、画像表示部３ｒを有する液晶パネル３Ｒが設けら
れ、ダイクロイックミラー１４Ｂからの反射光の光路に
は、光を全反射するミラー１１ａ，１１ｄ、画像表示部
３ｂを有する液晶パネル３Ｂが設けられ、両ダイクロイ
ックミラー１４Ｂ，１４Ｒの透過光の光路には、画像表
示部３ｇを有する液晶パネル３Ｇが設けられている。液
晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの各表示部３ｒ，３ｇ，３ｂ
に画像を表示させる駆動回路については図示を省略して
いる。これらの液晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂに囲まれ
て、赤・青色光を選択的に反射し、緑色光を選択的に透
過する公知のダイクロイックプリズム１５が設置されて
おり、ダイクロイックプリズム１５の出射方向には投写
レンズ４が設けられている。投写レンズ４は、本発明に
係るものを用いており、第１の折り曲げミラー４１及び
絞りＡＳＴを内蔵しており、詳細構成は前述した通りで
ある。図５５（ｂ）では典型的な例として、折り曲げミ
ラーの４１の傾角が４５°の場合を図示している。な
お、第１の折り曲げミラー４１前後のレンズ系は図示省
略している。

【００９６】次に、実施例の動作について説明する。光
源１からの光（ランプ１２０の出射光及び凹面鏡１３０
の反射光）は、コンデンサレンズ１３１によって平行化
され、フィルタ１４０に入射する。フィルタ１４０は可
視光だけを透過し、不要な赤外・紫外光を反射もしくは
吸収する。フィルタ１４０を透過した光束は、ダイクロ
イックミラー１４Ｂ，１４Ｒに入射する。ダイクロイッ
クミラー１４Ｂ，１４Ｒによって照明光は赤（Ｒ），緑
（Ｇ），青（Ｂ）の３原色に分解される。青色光Ｂはミ
ラー１１ａ，１１ｄによって光路を曲げられて液晶パネ
ル３Ｂに照射され、赤色光Ｒはミラー１１ｂ，１１ｃに
よって光路を曲げられて液晶パネル３Ｒに照射され、緑
色光Ｇは液晶パネル３Ｇに照射される。このように液晶
パネルはコンデンサレンズ１３１により平行光で照明さ
れる（テレセントリック照明系）ので、ダイクロイック
ミラー１４Ｒ，１４Ｂの分光特性に入射角依存性があっ
ても、均一な色度の光で照明が可能である。また、液晶
パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの表示特性に照明光の入射角依
存性がある場合にでも、照明光が平行なのでパネルの表
示面内で均一な表示特性が得られる。

【００９７】液晶パネルの画像で変調された透過光は、
ダイクロイックプリズム１５により合成され、投写レン
ズ４に送り込まれる。合成光束は折り曲げミラー４１に
よって９０°折り曲げられ、図５５（ｂ）のように投写
光１１０が投写レンズ４より出射される。なお、折り曲
げミラー４１の傾角は４５°以外でもなんら問題なく、
要はセットの全体を設計する上で最適な角度に設定して
よい。

【００９８】なお、液晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの各画
像表示部３ｒ，３ｇ，３ｂの寸法は等しく、ＮＴＳＣ方
式の投写型表示装置の場合４：３の寸法比の画像を、Ｈ
ＤＴＶ方式の場合１６：９の寸法比の画像を、各々長手
方向が水平方向になるよう投写する必要がある。しか
し、第１の折り曲げミラー４１によって、液晶表示画面
の縦方向が横方向に変換される。そこで、画像表示部３
ｒ，３ｇ，３ｂはいずれも長手方向が正面図を示す図５
５（ｂ）中で上下方向、すなわち投写レンズから出射さ
れる投写光束の中心光線１１１の方向と一致するように
配置されている。なおＮＴＳＣ方式、ＨＤＴＶ方式では
投写画像の水平方向が長手方向であるが、ＯＡ用の投写
型ディスプレイ等では特別に投写画面の上下方向を長手
方向とすべき機種もある。このような場合には、液晶パ
ネルの表示面の短辺方向を図５５（ｂ）中で上下方向に
合わせて配置すべきである。なお、液晶パネルの表示方
向が上記のように入れ替わる現象は第１の折り曲げミラ
ー４１の傾角が４５°以外でも同様に生じるので、この
ミラーの傾角によらず水平に投写したい液晶の辺方向を
図５５（ｂ）の如く上下方向に合わせるように設定すべ
きである。

【００９９】前述した通り、絞りＡＳＴは投写レンズ４
のＦ値を決め、かつ液晶パネルの各点から投写レンズ４
に入射する光束の主光線をレンズ光軸に平行にする働き
がある。従って、絞りＡＳＴの開口径を大きく設定し投
写レンズ４のＦ値を小さくすると、スクリーン５に投写
される光束が増加し、輝度が上がる。また、絞りＡＳＴ
の開口径を小さくし投写レンズ４のＦ値を大きくする
と、スクリーン５に投写される光束が減少して輝度が下
がるが、投写レンズ４の収差が小さくなるので解像力は
改善される。また、絞りＡＳＴにより上記のように主光
線が平行になるので、ダイクロイックプリズム１５を透
過する光束に入射角のむらがなくなり、ダイクロイック
プリズム１５の分光特性の入射角依存性による投写画像
の色むらをなくすことができる。

【０１００】次に、セット全体の動作について図５４に
より説明する。投写器３００のうち、第１の折り曲げミ
ラー４１以前の部分（筐体２００）は、スクリーン側か
ら見た正面図（図５４（ｂ））においてスクリーン５の
中央より左側半分に配置されている。第１の折り曲げミ
ラー４１によって投写レンズ４内で折り曲げられた光束
は投写光１１０として鉛直上方向に立ち上げられて出射
し、側面図（図５４（ａ））に示すように第２の折り曲
げミラー１６０によってスクリーン５側に折り曲げら
れ、スクリーン５上に拡大画像が形成される。

【０１０１】なお、第２の折り曲げミラー１６０は長方
形でもよいし、投写光１１０の入射範囲だけに反射面が
あればよい。そこで、図５４（ｂ）に破線で示したよう
に台形状のミラーを使用すれば、最小限のミラー面積に
できるのでセットの軽量化に有効である。前述した通
り、折り曲げミラーをレンズ内に実装するとレンズ系内
部での軸外光の光軸に対する傾角はレンズ出射光の光軸
に対する傾角よりも小さくできるので、第１の折り曲げ
ミラー４１を小型にできる。しかも筐体２００をスクリ
ーン５の中央よりも左半分に収納すれば、キャビネット
１７０のスクリーン５よりも下の部分１７１が小さくで
きるので、セット高さＨの低減が容易である。

【０１０２】奥行きＤを小さくする点については、第２
の折り曲げミラー１６０の垂直線に対する角度θ１（図
５４（ａ））を４５°以下にすることが有効である。そ
のためには、筐体２００の底面２０１とキャビネットの
底面１７２（水平線に一致）とのなす角θ２を、一点鎖
線で示す投写光束の中心線１１１が垂直よりもセット後
方に傾くように設定すべきである。このためにはθ2 ≧
０°とすればよい。図５４では便宜上スクリーン５に入
射する投写光の中心線を水平方向に一致するように描い
たが、必ずしもこの限りではなく、中心線の延長線が鑑
賞者の目の位置となるように設定することが好ましい。

【０１０３】高さＨを小さくするには、筐体２００をで
きるだけ薄くすることが必要である。このために、図５
５の実施例では光源１からダイクロイックプリズム１５
に至る光学系を投写レンズ４の出射光の中心光線１１１
と直交する平面（図５５（ａ））内に配置し、筐体２０
０の厚みＨp を小さくしている。なお図５５（ｂ）で、
２０１は筐体２００の底面であり、投写光の中心光線１
１１と直交している。つまり、底面２０１は平面図を示
す図５５（ａ）と平行な面内に配置されている。図５５
と同一の光学部品を用いて、筐体２００を投写レンズ４
の光軸回りに９０°回転した光学系の配置も考えられる
が、この場合筐体２００の幅Ｗp が高さＨp よりも大き
いので、図５４の構成に適用して投写型表示装置全体の
高さを小さくする上には不利である。

【０１０４】また、スクリーン５はＮＴＳＣ方式の装置
では４：３、ＨＤＴＶ方式の装置では１６：９の寸法比
を有しており長手方向が水平方向に設定されている。図
５５（ｂ）に示したように、投写器３００内部で液晶パ
ネルの画像表示面の長手方向が上下方向となるように配
置すれば、第１の折り曲げミラー４１での反射によって
投写画像の長手方向がスクリーンの長手方向（水平方
向）と一致するように方向が変換されるので都合がよ
い。さらに、図５４ではスクリーン５の中央よりも左半
分に筐体２００を配置する例を示したが、筐体２００を
スクリーン５の中央よりも右半分に配置しても本発明の
効果には変わりはない。

【０１０５】以上のような筐体内の光学系配置のもと
で、セット全体の高さを低減するには図５４中で筐体２
００の底面２０１とキャビネット１７０の底面１７２
（図では便宜上水平線の方向と一致させている）とのな
す角θ２を適当に設定する必要がある。図５４は、実施
例１の投写レンズを用いて、画面サイズ４０インチ（縦
横比３：４）の装置を構成した例であり、図中θ１＝３
８°，θ２＝１４°としして描いている。この条件では
セット高さＨ＝７１２ｍｍ，奥行きＤ＝３６０ｍｍが得
られた。また、同じく４０インチ画面でθ１＝４５°，
θ２＝０°とすることにより、高さＨ＝６３６ｍｍ，奥
行きＤ＝４３２ｍｍとなり、奥行きは上記例よりも増加
するが、セット高さが低減できることがわかった。但
し、この例では投写器底面が水平方向と一致するので、
セットの組立，検査等が容易になり、奥行きの増加を許
容できれば、製造上好ましい構成といえる。前述のセッ
トの奥行きを小さくする条件（θ2 ≧０°）を勘案する
と、セットの奥行きと高さとをバランスよく低減するた
めには以下の条件式を満たすことが望ましい。０°≦θ
2 ≦２０° （８）条件式（８）の下限値を
越えるとセットの奥行きが不必要に大きくなる。また、
条件式（８）の上限値を越えると、セット高さが不必要
に増加する、筐体２００がスクリーン５への入射光束を
遮る、スクリーン５の面を越えて筐体２００がセット前
方にはみ出す等の不都合が生ずる。

【０１０６】図５６は投写型表示装置の他の構成図であ
り、図５６（ａ）は平面図を、図５６（ｂ）は正面図
を、図５６（ｃ）は側面図を示す。図において、図５４
と同一番号を付した部分は同一または相当部分を示すの
で、それらの説明は省略する。図において４１は投写レ
ンズ４内に内蔵された、図５４，図５５に示す第１の折
り曲げミラー４１と同等の折り曲げミラーである。ま
た、図５７は投写器３００の内部構成であり、図５７
（ａ）は投写レンズ４以前の光学系が配置された面の平
面図、図５７（ｂ）は側面図である。図において、図５
５と同一番号を付した部分は同一または相当部分を示す
ので、それらの説明は省略し、５１は光センサ、５２は
増幅器、５３はモータ／ランプ制御回路、５４はモータ
である。

【０１０７】次に、実施例の動作について説明する。光
源１からの光は、コンデンサレンズ１３１によって平行
化され、フィルタ１４０にて可視光だけが透過される。
フィルタ１４０を透過した光束は、ダイクロイックミラ
ー１４Ｂ，１４Ｇに入射する。ダイクロイックミラー１
４Ｂ，１４Ｇによって照明光は赤（Ｒ），緑（Ｇ），青
（Ｂ）の３原色に分解される。青色光はミラー１１ａに
よって光路を曲げられて液晶パネル３Ｂに照射され、赤
色光はミラー１１ｂ，１１ｃによって光路を曲げられて
液晶パネル３Ｒに照射され、緑色光はダイクロイックミ
ラー１４Ｇで反射されて液晶パネル３Ｇに照射される。
このように液晶パネルはコンデンサレンズ１３１により
平行光で照明される（テレセントリック照明系）ので、
ダイクロイックミラー１４Ｂ，１４Ｇの分光特性に入射
角依存性があっても、均一な色度の光で照明が可能であ
る。また、液晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの表示特性に照
明光の入射角依存性がある場合にでも、照明光が平行な
のでパネルの表示面内で均一な表示が得られる。

【０１０８】液晶パネルの画像で変調された透過光は、
ダイクロイックプリズム１５により合成され、投写レン
ズ４に入射する。本発明に関連して詳述したとおり、投
写レンズ４の内部には折り曲げミラー４１が内蔵されて
おり、ミラーの前後にレンズ系を有している（レンズ系
は図示省略）。図５７（ｂ）では典型的な例として、折
り曲げミラー４１の傾角が４５°の場合を図示した。上
記合成光束は折り曲げミラー４１によって９０°折り曲
げられ、図５７（ｂ）のように投写光１１０が投写レン
ズ４より出射される。なお、投写レンズ４以前の光学系
（光源１からダイクロイックプリズム１５までの光学
系）は、図５７（ａ）に平面図を示すように、筐体２０
０の底面２０１（図５７（ｂ）参照）に平行な平面内に
配置されている。

【０１０９】前述したところと同様にして、絞りＡＳＴ
は投写レンズ４のＦ値を決め、かつ液晶パネルの各点か
ら投写レンズ４に入射する光束の主光線をレンズ光軸に
平行にする働きがある。従って、絞りＡＳＴの開口径を
大きく設定し投写レンズ４のＦ値を小さくすると、スク
リーン５に投写される光束が増加し、輝度が上がる。ま
た、絞りＡＳＴの開口径を小さくし投写レンズ４のＦ値
を大きくすると、スクリーン５に投写される光束が減少
して輝度が低下するが、投写レンズ４の収差が小さくな
るので解像力は改善される。又、絞りＡＳＴにより上記
のように主光線が平行になるので、ダイクロイックプリ
ズム１５を透過する光束に入射角のむらがなくなり、ダ
イクロイックプリズム１５の分光特性の入射角依存性に
よる投写画像の色むらをなくすことができる。

【０１１０】次に、セット全体の動作について図５６に
より説明する。投写器３００のうち、折り曲げミラー４
１以前の部分（筐体２００）は、装置を上方から見た平
面図（図５６（ａ））においてスクリーン５の中央より
左側半分に配置されており、筐体２００の底面２０１は
スクリーン５と略平行に配置されている。折り曲げミラ
ー４１によって投写レンズ４内で折り曲げられた光束は
投写光１１０としてスクリーン５上に入射し拡大画像が
形成される。本実施例では、投写レンズ４から出射する
中心光線１１１は水平方向に進行し、スクリーン５にほ
ぼ垂直に入射する。

【０１１１】前述した通り、折り曲げミラー４１をレン
ズ内に配置すると、レンズ系内部での軸外光の光軸に対
する傾角をレンズ出射光の光軸に対する傾角よりも小さ
くできる。このため、投写レンズ４の外部にミラーを配
置する場合に比べてミラーの寸法を小さくできる。筐体
２００をスクリーン５の中央よりも左半分に収納するこ
とによって、キャビネット１７０の正面寸法（図５６
（ｂ）のＷ，Ｈ）をほぼスクリーン５の寸法と略同等に
できる。しかも、本発明で示したような広角の投写レン
ズ４を用いることでキャビネット１７０の奥行き（図５
６（ｃ）のＤ）も小さくできる。

【０１１２】以上のように、筐体の底面２０１をスクリ
ーン５に略平行に配置し、投写光１１０の中心光線１１
１が水平方向に出射するように配置することにより、装
置の正面寸法Ｗ，Ｈを最小化しながら、奥行きＤを小さ
くできる。図５７と同一の投写器を用いて、図５６
（ｂ）において筐体２００を中心光線１１１の回りに９
０°回転した配置も考えられる。このような投写器の配
置も本発明の変形例であることもちろんである。また、
図５６はスクリーン５の中心より左半分側に筐体２００
を配置する構成を示したが、右半分側に配置する構成で
も問題はない。

【０１１３】次に、上述の実施例の変形例を図５８によ
り説明する。図５８は、図５７に示した投写器３００を
縦横に複数個配列し、マルチビジョンプロジェクタを構
成した例である。図において、３００ａ〜３００ｄは各
々図５７に示したのと同様の投写器である。図では縦３
×横４の配列を示しているが、下２段の投写器３００ｅ
〜３００ｌ、及び投写レンズ４ｅ〜４ｌは簡単のために
図示を省略している。５ａ〜５ｌはスクリーンであり、
各スクリーン上に投写レンズ４ａ〜４ｌより出射する投
写光が入射し、単位投写画面を形成する。各投写器は、
隣接する単位画面が密に配列してスクリーン５ａ〜５ｌ
上に形成されるように配置されている。各単位投写器３
００ａ〜３００ｌの筐体の底面は図５６の場合と同様に
スクリーン５ａ〜５ｌと平行に配置されていている。１
７０ａ〜１７０ｌは、各投写器３００ａ〜３００ｌを内
蔵し、スクリーン５ａ〜５ｌを保持するキャビネットで
ある。

【０１１４】各スクリーン５ａ〜５ｌは単位画面毎に別
個のスクリーンを縦・横に配列してもよいし、全体が一
体でもよい。また部分的に、例えば２×２個等の単位画
面の集合に対応するスクリーンを一体化してあってもか
まわない（例：｛５ａ，５ｂ，５ｅ，５ｆ｝，｛５ｃ，
５ｄ，５ｇ，５ｈ｝が各々一体スクリーンで、｛５ｉ，
５ｊ｝，｛５ｋ，５ｌ｝が各々一体スクリーン）。ま
た、キャビネット１７０ａ〜１７０ｌは、各々が別体の
箱状のものを縦横に配列してもよいし、隣接する何個か
を箱状に一体化してこれらを配列した構造、又は全体を
箱状に一体化した構造であってもかまわない。

【０１１５】以上のように、図５８のマルチビジョンプ
ロジェクタは、図５６に示す正面寸法Ｗ，Ｈがスクリー
ン５の寸法と同等で、奥行きＤが小さい投写型表示装置
を縦・横に複数個配列した構成をなすので、単位画面間
の継ぎ目が小さくでき、しかも奥行きＤが小さい装置と
なる。単位画面の配列個数は、図５８は横４×縦３の例
であるが、これ以外の構成であっても問題ない。本実施
例はマルチビジョン構成なので、全体として超大画面、
かつ高解像度，高輝度な装置が容易に実現できる。

【０１１６】また、図５８の構成において投写レンズ４
ａ〜４ｌをズームレンズにすることで、各画面の投写倍
率に差があっても容易に同一の投写倍率に調整でき単位
画面間の画像の不連続を最小にできる。

【０１１７】なお、ダイクロイックプリズム１５は、ガ
ラス材料で作成してもよいが、実施例１３で述べたよう
にプラスチック材料（ＰＭＭＡ，ＰＣ，ＺＥＯＮＥＸ，
ＯＺ１０００，ＡＲＴＯＮ，ＡＰＯ等）を用いることに
より装置の軽量化，低価格化が可能である。

【０１１８】また、投写レンズ４を実施例２５で述べた
ズームレンズとすることにより、投写画像の寸法を調整
出来るようになる。公知のように、スクリーン５は水平
方向に周期構造を有するレンチキュラースクリーンが用
いられ、液晶パネル３はマトリクス状の電極による周期
構造を有しているので、拡大投写画像にも水平・垂直方
向に周期構造が観察される。これらの周期構造のうち、
スクリーン５と液晶投写像との水平周期構造の干渉によ
って縦縞モアレが発生し、画像鑑賞の妨げになることが
知られている。この縦縞モアレは、スクリーン５の水平
周期と液晶パネルの投写像の水平周期との比を最適化す
ることで視認性を下げ、画像鑑賞への影響を最小化でき
ることが公知である。そこで、上記のように投写レンズ
４をズームレンズとし、投写倍率を調整すれば投写画像
に重畳されるモアレを最も見えにくい状態に調整でき
る。

【０１１９】投写型表示装置に用いる液晶パネルには、
従来より公知のＴＮ(Twisted Nematic) 液晶，ＰＤＬＣ
(Polymer Dispersed Liquid Crystal)，ＤＳＭ(Dynamic
Scattering Mode) 液晶をはじめ、各種の動作原理にも
とづく液晶材料が適用可能である。上記ＰＤＬＣ，ＤＳ
Ｍ液晶は液晶の状態が画素への印加電圧に応じて散乱状
態と透明状態とが切り替わることが知られている。従っ
て、投写レンズ４で投写画像を形成する場合、液晶パネ
ルが散乱状態では、投写光束が図５５の投写レンズ４の
内部に設けられた絞りＡＳＴによって遮断されるので、
投写画像は暗レベルとなる。一方、液晶パネルが透明状
態の場合、パネルを透過した平行光束は投写レンズ４を
ほぼ損失なく透過して投写されるので投写画像は明レベ
ルとなる。

【０１２０】上記ＰＤＬＣ，ＤＳＭ液晶を用いた投写型
表示装置で、絞りＡＳＴの開口径を可変できるように構
成することが以下に述べる投写型表示装置の構成上の特
徴である。この構成によってもたらされる新規な効果に
ついて、その原理を説明する模式図である図５９を用い
て以下に説明する。図５９でＥＰは絞りＡＳＴの開口径
で変化する投写レンズ４の入射瞳を示しており、液晶パ
ネル３は説明の便宜上１枚だけとしている。図５９
（ｂ）は絞りＡＳＴの開口径を大きくした場合であり、
図５９（ａ）は絞りＡＳＴの開口径を小さくした場合を
示している。

【０１２１】液晶として透明／散乱状態を切り替えるタ
イプの液晶（ＰＤＬＣ，ＤＳＭ等）を想定して図５９を
説明する。液晶パネル３が透明状態の場合、照明光Ｉin
は平行な透過光Ｉt となり、損失なく入射瞳ＥＰを透過
し投写光束となる。一方、液晶パネル３が散乱状態の場
合には、透過光は拡散光束Ｉd となり、入射瞳の受容角
θ0 内の光束は透過して投写光束となるが、斜線で示し
た受容角θ０外の光束は投写されない。絞りＡＳＴの開
口径の調節により入射瞳ＥＰの開口径を変化させること
により、液晶パネル３が散乱状態の場合の投写光の強度
（暗レベル）が変化し、コントラスト比（投写画像の明
／暗の輝度比）が変化することがわかる。

【０１２２】また、現実的には液晶パネルの照明光（図
５９のＩin）は完全な平行光ではないので、絞りＡＳＴ
の開口径を変化させることによって、液晶パネルが透明
状態の場合の投写画像輝度（明レベル）も変化すること
になる。より具体的には、本発明の投写レンズにおける
絞りＡＳＴの開口径Ｄ（投写レンズの有効Ｆ値）を公知
の絞り羽根４２等で可変できるように構成することによ
り、投写画像のコントラスト比，輝度レベルを液晶パネ
ルの光学特性及び鑑賞者の好みに応じて最適に調節可能
である。なお、液晶パネルがＴＮ液晶のように透明／散
乱状態を切り替えるタイプでない場合にでも、上述した
ように照明光が完全に平行ではないので、主に投写画像
の輝度（明レベル）を変化させることは可能であり、本
発明の適用対象となることもちろんである。また、絞り
ＡＳＴの開口径を小さくすると、投写レンズの収差が小
さくなるので投写画像はより高解像に形成される。

【０１２３】なお、以上の実施例は、図５５の構成の１
例として説明した。しかし、投写レンズ４内の第１の折
り曲げミラー４１は必ずしも必要ではなく、公知の直管
鏡筒構造を有する投写レンズとしてもよい。また、投写
方式もリア方式に限らず、反射型スクリーンを用いるフ
ロント方式でもよい。

【０１２４】次に述べる投写型表示装置では、絞りＡＳ
Ｔの開口径及び／またはランプの駆動電力を装置が置か
れた場所の外光の明るさを検知する光センサの出力に応
じて制御し、外光の状態に対応して投写画像の輝度、及
び／またはコントラスト比を自動的に調節する。絞りＡ
ＳＴの開口径を調節する基本的な概念は、前述の実施例
と同様であり、図６０（ｂ）は絞りＡＳＴの開口径を大
きくした場合であり、図６０（ａ）は絞りＡＳＴの開口
径を小さくした場合を示している。この実施例では、モ
ータ５４を通じて絞り羽根４２を駆動して開口径Ｄを可
変とすることによって投写画像のコントラスト比，輝度
レベルを最適に調節する。

【０１２５】次にこの投写器の動作について、先の説明
に用いたのと共通の図５７により説明する。光センサ５
１は投写型表示装置が設置された環境の外光を検出し、
外光の明るさに応じて電気信号を出力する。増幅器５２
は、光センサの出力を増幅し、続いてモータ／ランプ制
御回路５３にてモータ５４の駆動信号、及びランプ１２
０の駆動電力信号を生成する。モータ５４は制御回路５
３の出力に応じて絞りＡＳＴの開口径を調節する。具体
的には、外光が明るいときには絞りＡＳＴの開口径を大
きくし、外光が暗くなるに従って絞りＡＳＴの開口径を
小さくする。液晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの液晶として
ＰＤＬＣ，ＤＳＭ等の透過／散乱状態を切り替えるタイ
プの材料を用いた場合、このような絞りＡＳＴの制御に
より、外光が明るい場合にはコントラスト比と解像度と
を下げながら高輝度の投写画像を形成し、外光が暗い場
合にはより低輝度で高コントラスト比，高解像度の投写
画像を形成することができる。なお、液晶パネル３Ｒ，
３Ｇ，３Ｂの液晶としてＴＮ液晶のような透過／散乱状
態を切り替えないタイプの液晶を使用した場合には、絞
りＡＳＴの開口径変化によって主に投写画像の輝度と解
像度とだけを制御できる。

【０１２６】図５７の装置では、絞りＡＳＴの開口径制
御と共に、制御回路５３の出力によりランプ１２０の駆
動電力も制御している。すなわち、外光が明るい場合に
はランプ１２０の駆動電力を増してより高輝度の投写画
像にし、外光が暗い場合にはランプ１２０の駆動電力を
下げてより低輝度のまぶしくない投写画像にする。な
お、以上の絞り制御とランプ駆動電力制御とは両方行っ
てもよいし、片方だけでもかまわない。

【０１２７】次に、図５６により上記光センサ５１の実
装について説明する。図中光センサ５１はスクリーン５
の端に受光面をキャビネット１７０の外側を向けて配置
している。これにより、スクリーン５の面の外光の明る
さを検出でき、図５７の増幅器５２以降の処理が行え
る。

【０１２８】なお、以上の実施例は、図５７を構成の１
例として説明した。しかし、投写レンズ内のミラー４１
は必ずしも必要ではなく、ミラーを内蔵しない直管鏡筒
構造を有する投写レンズとしてもよい。又、投写方式も
リア方式に限らず、フロント方式でもよい。フロント方
式投写の場合、光センサ５１は反射型スクリーンに設置
するか、筐体２００の一部もしくはその近傍に設置する
かのいずれかの形態が好適である。

【０１２９】

【発明の効果】以上に詳述したように、本発明によれ
ば、大きな共役側より負の屈折力の第１レンズ群と、小
さな共役側の近傍に絞りを有する正の屈折力の第２レン
ズ群と、正の屈折力の第３レンズ群で構成したレトロフ
ォーカス型レンズの屈折力配置を特定することにより、
折り曲げミラーを第１レンズ群，第２レンズ群間に挿入
可能とし、ダイクロイックプリズムの挿入に十分なバッ
クフォーカスを確保し、小さな共役側の軸外光束が光軸
に対して略平行で、かつ十分な周辺照度比を持った広角
投写レンズを得ることができる。

【０１３０】また、実施例中に詳述した通り、本発明の
折り曲げミラーを内蔵した投写レンズを投写型表示装置
に適用することにより、高さと奥行きとを低減した小型
の投写型表示装置を実現できる。

【０１３１】また、第１レンズ群の大きな共役側のレン
ズ、または第３レンズ群の小さな共役側のレンズ、また
は第１レンズ群の小さな共役側のレンズと第２レンズ群
のレンズとを非球面レンズとすることにより広画角性と
高度な結像特性とを両立できる。また、本発明のレトロ
フォーカス型レンズは、ダイクロイックプリズムをプラ
スチック材料で構成しても、良好に収差補正可能であ
る。しかもダイクロイックプリズムをプラスチック化す
ることにより、装置の軽量化，低価格化が可能である。
また第２レンズ群を単独に光軸方向に移動して焦点距離
を変化させると同時に、第１，第２，第３レンズ群を一
体的に光軸方向に移動して像面移動を補償することによ
ってテレセントリック性を保ったままズームレンズ化で
き、投写倍率の調整が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１によるレトロフォーカス型レンズの断
面図である。

【図２】実施例１によるレトロフォーカス型レンズの断
面図である。

【図３】実施例２によるレトロフォーカス型レンズの断
面図である。

【図４】実施例３によるレトロフォーカス型レンズの断
面図である。

【図５】実施例３によるレトロフォーカス型レンズの断
面図である。

【図６】実施例４によるレトロフォーカス型レンズの断
面図である。

【図７】実施例４によるレトロフォーカス型レンズの断
面図である。

【図８】実施例５によるレトロフォーカス型レンズの断
面図である。

【図９】実施例５によるレトロフォーカス型レンズの断
面図である。

【図１０】実施例６によるレトロフォーカス型レンズの
断面図である。

【図１１】実施例６によるレトロフォーカス型レンズの
断面図である。

【図１２】実施例７によるレトロフォーカス型レンズの
断面図である。

【図１３】実施例７によるレトロフォーカス型レンズの
断面図である。

【図１４】実施例８によるレトロフォーカス型レンズの
断面図である。

【図１５】実施例８によるレトロフォーカス型レンズの
断面図である。

【図１６】実施例９〜１２，１４〜２０によるレトロフ
ォーカス型レンズの断面図である。

【図１７】実施例９〜１２，１４〜２０によるレトロフ
ォーカス型レンズの断面図である。

【図１８】実施例１３によるレトロフォーカス型レンズ
の断面図である。

【図１９】実施例２１，２２によるレトロフォーカス型
レンズの断面図である。

【図２０】実施例２３によるレトロフォーカス型レンズ
の断面図である。

【図２１】実施例２４によるレトロフォーカス型レンズ
の断面図である。

【図２２】実施例２４によるレトロフォーカス型レンズ
の断面図である。

【図２３】実施例２５によるレトロフォーカス型レンズ
の断面図である。

【図２４】実施例２５によるレトロフォーカス型レンズ
の断面図である。

【図２５】実施例２５によるレトロフォーカス型レンズ
の断面図である。

【図２６】実施例２５によるレトロフォーカス型レンズ
の断面図である。

【図２７】実施例１によるレトロフォーカス型レンズの
諸収差図である。

【図２８】実施例２によるレトロフォーカス型レンズの
諸収差図である。

【図２９】実施例３によるレトロフォーカス型レンズの
諸収差図である。

【図３０】実施例４によるレトロフォーカス型レンズの
諸収差図である。

【図３１】実施例５によるレトロフォーカス型レンズの
諸収差図である。

【図３２】実施例６によるレトロフォーカス型レンズの
諸収差図である。

【図３３】実施例７によるレトロフォーカス型レンズの
諸収差図である。

【図３４】実施例８によるレトロフォーカス型レンズの
諸収差図である。

【図３５】実施例９によるレトロフォーカス型レンズの
諸収差図である。

【図３６】実施例１０によるレトロフォーカス型レンズ
の諸収差図である。

【図３７】実施例１１によるレトロフォーカス型レンズ
の諸収差図である。

【図３８】実施例１２によるレトロフォーカス型レンズ
の諸収差図である。

【図３９】実施例１３によるレトロフォーカス型レンズ
の諸収差図である。

【図４０】実施例１４によるレトロフォーカス型レンズ
の諸収差図である。

【図４１】実施例１５によるレトロフォーカス型レンズ
の諸収差図である。

【図４２】実施例１６によるレトロフォーカス型レンズ
の諸収差図である。

【図４３】実施例１７によるレトロフォーカス型レンズ
の諸収差図である。

【図４４】実施例１８によるレトロフォーカス型レンズ
の諸収差図である。

【図４５】実施例１９によるレトロフォーカス型レンズ
の諸収差図である。

【図４６】実施例２０によるレトロフォーカス型レンズ
の諸収差図である。

【図４７】実施例２１によるレトロフォーカス型レンズ
の諸収差図である。

【図４８】実施例２２によるレトロフォーカス型レンズ
の諸収差図である。

【図４９】実施例２３によるレトロフォーカス型レンズ
の諸収差図である。

【図５０】実施例２４によるレトロフォーカス型レンズ
の諸収差図である。

【図５１】実施例２５によるレトロフォーカス型レンズ
の諸収差図である。

【図５２】実施例２５によるレトロフォーカス型レンズ
の諸収差図である。

【図５３】実施例２５によるレトロフォーカス型レンズ
の諸収差図である。

【図５４】投写型表示装置の全体構成図である。

【図５５】投写型表示装置を構成する投写器の構成図で
ある。

【図５６】投写型表示装置の全体構成図である。

【図５７】投写型表示装置を構成する投写器の構成図で
ある。

【図５８】マルチビジョン投写型表示装置の全体構成図
である。

【図５９】投写レンズの絞りの開口径を可変とする場合
の効果の説明図である。

【図６０】投写レンズの絞りの開口径を可変とする場合
の効果の説明図である。

【図６１】従来の液晶投写型表示装置の投写器の構成図
である。

【図６２】従来の液晶投写型表示装置の投写器の構成図
である。

【図６３】従来の投写型表示装置の全体構成図である。

【符号の説明】

３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ 液晶パネル ４ 投写レンズ ５ 透過型スクリーン １５ ダイクロイックプリズム ４１ 第１の折り曲げミラー ５１ 光センサ ５２ 増幅器 ５３ モータ／ランプ制御回路 ５４ モータ １６０ 第２の折り曲げミラー １７０ キャビネット ２００ 筐体 ３００ 投写器 Ｍ 折り曲げミラー ＡＳＴ 絞り Ｇ１ 第１レンズ群 Ｇ２ 第２レンズ群 Ｇ３ 第３レンズ群

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 大きな共役側から、負の屈折力の第１レ
   ンズ群、該第１レンズ群と空気間隔Ｄ１をおいて配置さ
   れた正の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レン
   ズ群の３群構成とし、前記第１レンズ群，第２レンズ
   群，第３レンズ群及び全レンズ系の焦点距離をｆ１，ｆ
   ２，ｆ３，ｆとするとき、 １．８＜Ｄ１／ｆ＜２．９ １．１＜ｆ２／ｆ３＜１．６ １．５＜｜ｆ１｜／ｆ＜２．３ なる条件を満足することを特徴とする投写型表示装置に
   使用するレトロフォーカス型レンズ。
2. 【請求項２】 前記第１レンズ群と第２レンズ群との間
   に光路を折り曲げるミラー手段が挿入されていることを
   特徴とする請求項１記載のレトロフォーカス型レンズ。
3. 【請求項３】 前記第２レンズ群の近傍で、かつ前記第
   ３レンズ群の大きな共役側の焦点近傍に絞り手段が配置
   されていることを特徴とする請求項１記載のレトロフォ
   ーカス型レンズ。
4. 【請求項４】 前記第２レンズ群の近傍で、かつ前記第
   ３レンズ群の大きな共役側の焦点近傍に絞り手段が配置
   され、該絞り手段の開口径を調節可能に構成したことを
   特徴とする請求項１記載のレトロフォーカス型レンズ。
5. 【請求項５】 前記第２レンズ群の近傍で、かつ前記第
   ３レンズ群の大きな共役側の焦点近傍に絞り手段が配置
   され、該絞り手段の開口径を変化させるモータ手段を備
   えたことを特徴とする請求項１記載のレトロフォーカス
   型レンズ。
6. 【請求項６】 前記第３レンズ群を構成するレンズのう
   ち、最も小さな共役側のレンズが非球面レンズであるこ
   とを特徴とする請求項１記載のレトロフォーカス型レン
   ズ。
7. 【請求項７】 前記第３レンズ群を構成するレンズのう
   ち、最も小さな共役側のレンズが非球面レンズであり、
   該非球面レンズの焦点距離をｆ４，全レンズ系の焦点距
   離をｆとするとき、 ｜ｆ４｜／ｆ＞１０ なる条件を満足することを特徴とする請求項１記載のレ
   トロフォーカス型レンズ。
8. 【請求項８】 前記第１レンズ群を構成するレンズのう
   ち、最も大きな共役側のレンズが非球面レンズであるこ
   とを特徴とする請求項１記載のレトロフォーカス型レン
   ズ。
9. 【請求項９】 前記第１レンズ群を構成するレンズのう
   ち、最も大きな共役側のレンズが非球面レンズであり、
   該非球面レンズの焦点距離をｆ５，全レンズ系の焦点距
   離をｆとするとき、 ｜ｆ５｜／ｆ＞１００ なる条件を満足することを特徴とする請求項１記載のレ
   トロフォーカス型レンズ。
10. 【請求項１０】 前記第１レンズ群を構成するレンズの
    うち最も小さな共役側のレンズと、前記第２レンズ群を
    構成するレンズとが、共に非球面レンズであることを特
    徴とする請求項１記載のレトロフォーカス型レンズ。
11. 【請求項１１】 前記第３レンズ群と小さな共役側の像
    面との間に、その厚みの９０％以上がプラスチック材料
    からなる平行平板を挿入した状態で、収差補正がなされ
    るべく構成したことを特徴とする請求項１記載のレトロ
    フォーカス型レンズ。
12. 【請求項１２】 前記第２レンズ群の近傍で、かつ前記
    第３レンズ群の前記大きな共役側の焦点近傍に絞り手段
    が配置され、前記第２レンズ群を光軸方向に移動して全
    レンズ系の焦点距離を変化させ、かつ前記第１レンズ
    群，第２レンズ群，第３レンズ群を一体的に光軸方向に
    移動して像面の移動を補償して投写倍率を変化させ、該
    投写倍率の変化する全変倍範囲において、１．８＜Ｄ１
    ／ｆ＜２．９を満足するように構成したことを特徴とす
    る請求項１記載のレトロフォーカス型レンズ。
13. 【請求項１３】 前記第２レンズ群の近傍で、かつ前記
    第３レンズ群の前記大きな共役側の焦点近傍に絞り手段
    が配置され、前記第２レンズ群を光軸方向に移動して全
    系の焦点距離を変化させ、かつ前記第１レンズ群，第２
    レンズ群，第３レンズ群の一体的な光軸方向への移動と
    前記第１レンズ群の光軸方向への移動とを併用して像面
    の移動を補償して投写倍率を変化させ、該投写倍率の変
    化する全変倍範囲において、１．８＜Ｄ１／ｆ＜２．９
    を満足するように構成したことを特徴とする請求項１記
    載のレトロフォーカス型レンズ。