JP3285538B2 - 投写型表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、投写型表示装置に
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】従来より、例えば外光によるスクリーン面
の照度が高いと投写画像が相対的に暗くなって見えにく
くなるので、より輝度を上げて鑑賞したいという要求が
あった。逆に外光の照度が低い場合、投写画像の輝度は
抑え気味にして、コントラストを向上させて（特に黒レ
ベルの輝度をより下げて）鑑賞したいという要求があっ
た。しかし、従来の投写型表示装置では、装置の置かれ
た場所の照明状態に応じて輝度，コントラストを自動調
整する機能がないといった問題点があった。

【００１０】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、装
置の奥行きと高さとを低減した小型の投写型表示装置を
提供することにある。更に他の目的は、装置の正面寸法
をスクリーンの寸法と同程度にでき、しかも奥行き寸法
を小さくできる小型の投写型表示装置を提供することに
ある。更に他の目的は、小型の投写型表示装置用の投写
器を複数個縦横に配列した、奥行きが小さなマルチビジ
ョン投写型表示装置を提供することにある。

【００１１】また、更に他の目的は、画像表示デバイス
として、画像の明暗に応じて素子の透明／散乱状態が切
り替わる機能を有する素子を用いた場合に、投写画像の
コントラスト比及び輝度を変化できる投写型表示装置を
提供することにある。また、更に他の目的は、投写画像
のコントラスト比及び／または輝度が、装置が置かれた
外光の明るさに応じて自動的に可変となる投写型表示装
置を提供することにある。

【００１２】

【００１３】また、第１の発明において、第１のミラー
で光路が立ち上げられる際に、スクリーン上で水平方向
に表示されるべき画像表示デバイスの表示方向が回転す
るのに対応して、スクリーンの水平方向に対応する画像
表示デバイスの方向を投写レンズの出射光の中心線方向
に合わせるべく構成する。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【課題を解決するための手段】 第１の発明に係る投写型
表示装置は、投写手段の投写レンズ内に光路を折り曲げ
るミラーを有し、このミラーによって投写レンズから出
射される投写光の中心光線を略水平方向に折り曲げて透
過型のスクリーンに入射させるように構成し、投写手段
のミラー以前の光学系が投写レンズの出射光の中心光線
と略直交する平面内に配置されており、この光学系が配
置される平面と略平行に設けられた、この光学系を保持
する筐体の底面部がスクリーンと略平行となる構成とな
す。また、前記投写レンズは、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とともに、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を挿入し
たレトロフォーカス型レンズである。

【００１７】また、第１の発明において、複数個の投写
手段を縦・横に配列し、各投写手段の投写画像で単位画
面を形成し、隣合う単位画面を密に配列するよう構成す
る。

【００１８】また、第１の発明において、投写レンズの
直前に、３原色の合成を行なうプラスチック製のダイク
ロイックプリズムを備えた構成をなす。

【００１９】また、第１の発明において、投写倍率が調
整可能なズームレンズを投写レンズとして使用した構成
となす。

【００２０】第２の発明に係る投写型表示装置は、画像
表示デバイスが表示画像の明暗に応じて散乱／透明状態
が切り替わる機能を有し、画像表示デバイスより出射す
る光束の受容角を制限する絞りの開口径を制御する構成
をなす。

【００２１】第３の発明に係る投写型表示装置は、装置
が置かれた場所の照明状態を検出し、その照明状態に応
じて、投写手段より出射する光束の受容角を制限する絞
りの開口径及び／または画像表示デバイスを照明するラ
ンプの駆動電力を変化させる構成をなす。

【００２２】また、第３の発明において、画像表示デバ
イスが、表示画像の明暗に応じて散乱／透明状態が切り
替わる機能を有する。

【００２３】

【００２４】

【００２５】第１の発明では、スクリーンに入射する投
写光を投写レンズに内蔵したミラーによって水平方向に
折り曲げ、かつ投写レンズ以前の光学系をスクリーンに
略平行な面内に配置できる。また、所定の焦点距離を有
する３群のレンズ群を有し、かつそのうちの２つのレン
ズ群の間にミラー手段を配置した投写レンズを有してい
る。したがって、装置の正面寸法をスクリーン寸法と略
同等にしながら装置の奥行きを小さくできる。

【００２６】また、第１の発明では、上記のように装置
の正面寸法がスクリーン寸法と略同等に出来るので、縦
横に複数の投写手段を配置し、各投写手段の投写光によ
って形成する単位画面を縦横に密に配列することによ
り、奥行きが小さく、しかも単位画面間の継ぎ目が小さ
いマルチビジョン投写型表示装置を実現できる。

【００２７】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れば、従来公
知のガラス材料のダイクロイックプリズムを用いた装置
に比べて軽量化・低価格化が可能である。

【００２８】また、投写倍率の微調整が可能なズームレ
ンズを用いることによって、スクリーンの周期構造と液
晶パネルの投写像の周期構造との寸法比が可変となるの
で、投写画像に重畳されるモアレを実用上問題のない低
視認の状態に調節可能である。さらに、マルチビジョン
投写型表示装置を構成する各投写手段の投写レンズをズ
ームレンズとすることにより、レンズの製造誤差，光学
部品の配置誤差等で単位画面間の投写倍率差が生じて
も、同一の投写倍率に調整可能となる。

【００２９】第２の発明では、投写レンズ内部に開口径
可変に構成された絞りを設け、散乱／透明状態が切り替
わる画像表示デバイスの出射光の受容角を可変とするの
で、投写画像のコントラスト比及び輝度が観察者の好み
に応じて調節可能であり、従来の投写型表示装置にはな
い新たな機能を追加することができる。

【００３０】第３の発明では、外光の明るさに応じて投
写レンズ内部の絞りの開口径が制御できるので、散乱／
透明状態が切り替わる画像表示デバイスより入射する光
束の受容角が可変となり、外光が変化した場合の投写画
像のコントラスト比，輝度を良好な状態に自動調節でき
る。さらに、外光の明るさに応じて画像表示デバイスを
照明するランプの駆動電力が可変となるので、外光が変
化した場合の投写画像の輝度をコントラスト比とは独立
に自動調節できる。以上により、従来の投写型表示装置
にはない新たな機能を付加することができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】本発明の投写型表示装置の説明に
先立ち、この装置に採用して好適なレトロフォーカス型
レンズについて説明する。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
発明の液晶投写型表示装置に用いて好適な投写レンズ
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。

【００３２】（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。 本発明装置に用いる投写レンズは、上記の要求をみた
し、かつ十分な解像力を有し、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とする。

【００３３】以下、図面を参照しながらこのような投写
レンズについて説明する。図１から図２６は、後述する
数値実施の形態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２
５の左方、及び図２，図５，図７，図９，図１１，図１
３，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６２
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。

【００３４】なお、図１，図２は実施の形態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は実施の形態
２、図４，図５は実施の形態３、図６，図７は実施の形
態４、図８，図９は実施の形態５、図１０，図１１は実
施の形態６、図１２，図１３は実施の形態７、図１４，
図１５は実施の形態８、図１６，図１７は実施の形態９
〜１２，１４〜２０、図１８は実施の形態１３、図１９
は実施の形態２１，２２、図２０は実施の形態２３、図
２１，図２２は実施の形態２４、図２３〜図２６は実施
の形態２５の各レンズ断面図である。

【００３５】＜レンズ群の構成＞ （実施の形態１〜実施の形態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。

【００３６】（実施の形態９〜実施の形態２０）（図１
６，図１８参照）： 第１レンズ群Ｇ１，第２レンズ群Ｇ２の構成は、実施の
形態１〜実施の形態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Ｌ８とにより構成されている。

【００３７】（実施の形態２１，実施の形態２２）（図
１９参照）： 第１レンズ群Ｇ１の構成は、実施の形態１〜実施の形態
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
施の形態１〜実施の形態２０と同様である。第３レンズ
群Ｇ３は、実施の形態１〜実施の形態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。

【００３８】（実施の形態２３）（図２０参照）： 第１レンズ群Ｇ１の構成は、実施の形態１〜実施の形態
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、実施の形態１
〜実施の形態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、実施の
形態２１，２２と同様である。

【００３９】（実施の形態２４）（図２１参照）： 第１レンズ群Ｇ１，第２レンズ群Ｇ２の構成は、実施の
形態１〜実施の形態２０と同様である。また、第３レン
ズ群Ｇ３の構成は、実施の形態２１，２２と同様であ
る。

【００４０】（実施の形態２５）（図２３〜図２５参
照）： 第１〜第３レンズ群Ｇ１〜Ｇ３の構成は、実施の形態１
〜実施の形態２０と同様である。但し、本実施の形態で
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Ｇ
１〜Ｇ３の光軸方向の移動により補償する。

【００４１】以上のとおり、各実施の形態は共に、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に示す実施の形態１３ではＬ９とＬ
１０）を挿入でき、かつ平行平板Ｌ９（図１８に示す実
施の形態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。

【００４２】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＜３．０ （１） １．１＜ｆ２／ｆ３＜１．６ （２） １．５＜｜ｆ１｜／ｆ＜２．３ （３）

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】次に、数値例を示す。数値実施の形態を示
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（５４６．１ｎ
ｍ）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（実施の形態９〜２
０，２５） ｆ５：非球面レンズＬ０の焦点距離（実施の形態２１，
２２） 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：実施の形態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：実施の形態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

【００４７】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。

【００４８】

【数１】

【００４９】＜実施の形態１＞図１は実施の形態１を示
す。また本実施の形態の数値データを表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（Ｃ
２）との距離を４４．０６ｍｍとした。また、絞りＡＳ
Ｔ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（４１．６
０°）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。

【００５０】

【表１】

【００５１】＜実施の形態２＞図３は実施の形態２を示
す。また本実施の形態の数値データを表２に示す。本実
施の形態では第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、実施の形
態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。

【００５２】

【表２】

【００５３】＜実施の形態３＞図４は実施の形態３を示
す。また本実施の形態の数値データを表３に示す。本実
施の形態では第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、実施の形
態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（Ｃ
２）に至る距離を３４．６ｍｍとした。また、絞りＡＳ
Ｔ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。

【００５４】

【表３】

【００５５】＜実施の形態４＞図６は実施の形態４を示
す。また本実施の形態の数値データを表４に示す。本実
施の形態では第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、実施の形
態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（Ｃ
２）に至る距離を２８．５ｍｍとした。また、絞りＡＳ
Ｔ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。

【００５６】

【表４】

【００５７】＜実施の形態５＞図８は実施の形態５を示
す。また本実施の形態の数値データを表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（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。

【００５８】

【表５】

【００５９】＜実施の形態６＞図１０は実施の形態６を
示す。また本実施の形態の数値データを表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１１において、第
１レンズ群最終面中心（Ｃ１）とミラーＭの中心（Ｃ
２）との距離を３７．００ｍｍとした。また、絞りＡＳ
Ｔ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。

【００６０】

【表６】

【００６１】＜実施の形態７＞図１２は実施の形態７を
示す。また本実施の形態の数値データを表７に示す。本
実施の形態では第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、実施の
形態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。

【００６２】

【表７】

【００６３】＜実施の形態８＞図１４は実施の形態８を
示す。また、本実施の形態の数値データを表８に示す。
本実施の形態では第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
の形態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。

【００６４】

【表８】

【００６５】＜実施の形態９＞図１６は実施の形態９を
示す。また本実施の形態の数値データを表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１７において、第
１レンズ群最終面中心（Ｃ１）とミラーＭの中心（Ｃ
２）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。

【００６６】なお、後述する実施の形態１０〜２０及び
実施の形態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。

【００６７】

【表９】

【００６８】＜実施の形態１０〜１２＞実施の形態１０
〜１２の数値データを表１０〜１２に示す。各実施の形
態のレンズ断面図は、実施の形態９を示す図１６とほぼ
同等である。これら各実施の形態でも、第１レンズ群Ｇ
１，第２レンズ群Ｇ２間に実施の形態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。

【００６９】

【表１０】

【００７０】

【表１１】

【００７１】

【表１２】

【００７２】＜実施の形態１３＞図１８は実施の形態１
３のレンズ断面図である。また数値データを表１３に示
す。本実施の形態でも、第１レンズ群Ｇ１，第２レンズ
群Ｇ２間に実施の形態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、本実施の
形態では、第３レンズ群Ｇ３後の平行平板として厚さ７
０ｍｍのＰＭＭＡ樹脂Ｌ９と、厚さ１ｍｍのガラス板Ｌ
１０（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、第３の発明に関連し
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。

【００７３】本実施の形態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良好に収差補正が可能であ
り、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、
本実施の形態ではプラスチック平行平板Ｌ９の厚みは７
０ｍｍとしたが、従来の投写型表示装置を示す図６１，
図６２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
ても十分に収差補正可能である。

【００７４】

【表１３】

【００７５】＜実施の形態１４〜２０＞実施の形態１４
〜２０の数値データを表１４〜２０に示す。各実施の形
態のレンズ断面図は、実施の形態９を示す図１６と類似
しているので図示を省略する。これら各実施の形態で
も、第１レンズ群，第２レンズ群間に実施の形態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。

【００７６】

【表１４】

【００７７】

【表１５】

【００７８】

【表１６】

【００７９】

【表１７】

【００８０】

【表１８】

【００８１】

【表１９】

【００８２】

【表２０】

【００８３】＜実施の形態２１＞図１９は実施の形態２
１のレンズ断面図である。実施の形態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。本実施の形態では、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、後述する実施の
形態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。

【００８４】

【表２１】

【００８５】＜実施の形態２２＞実施の形態２２の数値
データを表２２に示す。本実施の形態のレンズ断面図
は、実施の形態２１を示す図１９と類似している。本実
施の形態でも、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
入には問題ない。また、本実施の形態では第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。

【００８６】

【表２２】

【００８７】＜実施の形態２３＞図２０は実施の形態２
３のレンズ断面図である。また、表２３に本実施の形態
の数値データを示す。本実施の形態では、上記実施の形
態２１，２２よりもさらに大きな第１レンズ群Ｇ１，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。本実施の形態では、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。

【００８８】

【表２３】

【００８９】＜実施の形態２４＞図２１は実施の形態２
４を示す。また本実施の形態の数値データを表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、本実施の形態は
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、ＴＶ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。

【００９０】

【表２４】

【００９１】＜実施の形態２５＞図２３，図２４，図２
５は実施の形態２５を示す。本実施の形態はズームレン
ズであり、図２３〜図２５の順に焦点距離が大きくなっ
ている。また本実施の形態の数値データを表２５に示
す。図２６（ａ）〜図２６（ｃ）は図２３〜図２５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。

【００９２】本実施の形態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Ｌ
９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。

【００９３】

【表２５】

【００９４】図２７〜図５０は、それぞれ実施の形態１
〜実施の形態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、実施の形態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＝
５４６．１ｎｍ，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。

【００９５】なお、以上の各実施の形態においては、絞
りＡＳＴ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
述した実施の形態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、
実施の形態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Ｌ９に対して光軸方向に移動させる方法が有
効である。

【００９６】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、第４，
５の発明に関連して図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。

【００９７】以下本発明の投写型表示装置について説明
する。 ＜第１，第２の発明＞図５４は第１，第２の発明による
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３０
０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４
１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。

【００９８】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。

【００９９】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、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
構成はレンズの説明で述べた通りである。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。

【０１００】次に、実施の形態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１４
０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１１
ｂ，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。

【０１０１】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
よく、本発明の変形例の範疇である。

【０１０２】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。

【０１０３】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。

【０１０４】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。

【０１０５】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。

【０１０６】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。

【０１０７】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の実施の形態では光源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１
１１と直交する平面（図５５（ａ））内に配置し、筐体
２００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１１１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。

【０１０８】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。

【０１０９】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
の形態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
＝３８°，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＝６３６ｍ
ｍ，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°≦θ2 ≦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。以上の構成を言い替えると次のとおりである。画像
表示デバイスを内蔵し、該画像表示デバイスに表示され
た画像を拡大表示する投写手段と、該投写手段の出射部
に設けられた投写レンズと、該投写レンズの内部に設け
られ、光を反射する第１のミラーと、前記投写レンズか
ら出射された投写光を反射する第２のミラーと、該第２
のミラーにて反射された投写光が入射して、拡大画像を
形成する透過型のスクリーンと、前記投写手段を内蔵
し、かつ前記第２のミラー、スクリーンを保持するキャ
ビネットとを備え、前記投写手段の第１のミラー以前の
部分が前記スクリーンの中央部よりも一側側に実装さ
れ、前記投写手段から前記スクリーンの面に平行に出射
された投写光を前記第１のミラーによって略上方向に立
ち上げた後、前記第２のミラーにてその光路を略水平方
向に折り曲げて前記スクリー ンに入射させるべく構成さ
れており、前記第２のミラーは、その上端を前記スクリ
ーン側に傾斜させた状態で前記キャビネットに保持され
た１枚のものであり、前記投写手段は、前記画像表示デ
バイスを含む光学系を内蔵した筐体を有し、前記投写光
が前記投写レンズを通過して前記第２のミラーに向かっ
て出射されるように前記筐体の底面部とキャビネットの
底面部との間の角度θを所定の角度範囲内に設定した状
態で、前記投写光が前記スクリーンに略平行に出射され
るように、前記キャビネットに内蔵されていることを特
徴とする投写型表示装置である。 また、この構成におい
て、前記スクリーンの水平方向に対応する前記画像表示
デバイスの方向を、前記投写レンズからの出射光の中心
線の方向に一致すべく構成してもよい。 また、前記投写
レンズの内部に前記画像表示デバイスから出射される光
束の受容角を制限する絞り手段を設けてもよい。 また、
前記角度θの設定により、前記投写レンズの出射光の中
心光線が鉛直方向よりも装置の背面側に傾いて出射する
べく構成され、前記角度θが、０°≦θ≦２０°なる条
件を満足するようにしてもよい。 以上の構成によれば、
スクリーンの正面中心から見て右手もしくは左手方向に
投写手段の大部分を収納し、また、その上端をスクリー
ン側に傾斜させた状態でキャビネットに保持された１枚
の第２のミラーを備え、さらに、投写光が投写レンズを
通過して第２のミラーに向かって出射されるように投写
手段の一部である筐体の底面部とキャビネットの底面部
との間の角度θを所定の角度範囲内に設定した状態で、
投写光がスクリーンに略平行に出射されるように、筐体
をキャビネット内に内蔵している。したがって、高さ方
向及び奥行き方向の小さなリア式投写型表示装置を実現
できる。

【０１１０】＜第３の発明＞図５６は第３の発明による
投写型表示装置の構成図であり、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、第
１，２の発明の第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５５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、５
１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。

【０１１１】次に、実施の形態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１４Ｂ，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１
３１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。

【０１１２】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。前述のように、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５
７（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２００の底面２０１
（図５７（ｂ）参照）に平行な平面内に配置されてい
る。

【０１１３】第１，２発明と同様に、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１
５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。

【０１１４】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。本実施の形態では、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。

【０１１５】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、前述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５６
（ｃ）のＤ）も小さくできる。

【０１１６】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。

【０１１７】次に、以上に説明した第３の発明の変形例
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３００ａ〜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。１７０ａ〜１７０ｌは、各投写器３０
０ａ〜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。

【０１１８】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。

【０１１９】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
の形態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。

【０１２０】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。

【０１２１】なお、上述の第１，２，３発明におけるダ
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、実施の形態１３で述べたようにプラスチック材
料（ＰＭＭＡ，ＰＣ，ＺＥＯＮＥＸ，ＯＺ１０００，Ａ
ＲＴＯＮ，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。

【０１２２】また、投写レンズ４を実施の形態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。

【０１２３】＜第４の発明＞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，ＤＳＭ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。

【０１２４】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
成することが第４の発明の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、第４の発明の原理を説明する模式図である図５
９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。

【０１２５】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。

【０１２６】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、前述した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。

【０１２７】なお、以上の第４の発明の実施の形態は、
第１，２の発明の投写器構成を示す図５５の構成の１例
として説明した。しかし、第１，２の発明において必須
の構成要素であった投写レンズ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。

【０１２８】＜第５の発明＞第５の発明による投写型表
示装置では、絞りＡＳＴ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ＡＳＴの開口径を調節する基本的な
概念は、前述の第４の発明と同様であり、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。この第５の発明では、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。

【０１２９】第５の発明による投写器の動作について、
第３の発明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５１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１２０の駆動電力信号を生成する。モー
タ５４は制御回路５３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，３
Ｇ，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。

【０１３０】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。

【０１３１】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。

【０１３２】なお、以上の第５の発明の実施の形態は、
第３の発明の投写器構成を示す図５７を構成の１例とし
て説明した。しかし、第３の発明において必須の構成要
素であった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２
００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。

【０１３３】

【０１３４】

【０１３５】

【発明の効果】 第１の発明によれば、投写レンズ内部に
折り曲げミラーを配置し、折り曲げミラーで投写レンズ
より出射する投写光の中心光線を略水平方向に折り曲げ
て透過型のスクリーンに入射させる構成とし、投写器の
筐体内の光源からダイクロイックプリズムに至る光学系
を投写レンズ出射光の中心光線と直交する平面内に配置
して、この平面と略平行な筐体底面とスクリーンとが略
平行となるように構成している。また、所定の焦点距離
を有する３群のレンズ群を有し、かつそのうちの２つの
レンズ群の間にミラー手段を配置した投写レンズを有し
ている。したがって、装置の正面寸法がスクリーンの寸
法と略同等にでき、しかも奥行きが短い投写型表示装置
を実現できる。

【０１３６】また、色合成用のダイクロイックプリズム
をプラスチック材料で構成することにより、装置の軽量
化，低価格化が実現できる。さらに、各投写器の投写光
によって投写される単位画面が密に配列するように、縦
横に複数個の投写器を配置することによって、奥行きが
小さくしかも単位画面間の継ぎ目が小さなマルチビジョ
ン投写型表示装置を実現できる。さらに、投写レンズと
して投写倍率の調整が可能なズームレンズを用いること
によって、投写画像に重畳されるモアレを実用上問題な
い低視認状態に調整できる。また、マルチビジョン投写
型表示装置の各投写レンズをズームレンズとすることに
より、各単位画面の投写倍率に製造上の差があっても同
一の投写倍率に調整可能である。

【０１３７】第２の発明によれば、液晶パネルの液晶材
料としてパネルの透明／散乱状態を切り替えるタイプの
材料（ＰＤＬＣ，ＤＳＭ液晶等）を用い、絞りの開口径
を可変できる投写レンズで拡大投写画像を形成するよう
に構成し、絞りの開口系の調節によって投写レンズの実
効Ｆ値を変化させることによって投写画像のコントラス
ト比と輝度とを可変出来るので、パネルの光学特性及び
鑑賞者の好みに応じて最適な状態で画像を鑑賞できる。

【０１３８】第３の発明によれば、光センサによって外
光の明るさを検出し、センサの出力に応じてモータを駆
動して投写レンズ内の絞りの開口径を制御するように構
成したので、外光状態に応じて輝度，解像度，コントラ
スト比が自動調節可能な投写型表示装置を実現できる。
また、この光センサの出力に応じて液晶パネルを照明す
るランプの駆動電力を可変とすることにより、外光に対
応して投写画像の輝度を自動的に調節できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 実施の形態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】 第１の発明、第２の発明、及び第４の発明
による投写型表示装置の全体構成図である。

【図５５】 第１の発明、第２の発明、及び第４の発明
による投写型表示装置を構成する投写器の構成図であ
る。

【図５６】 第３の発明、及び第５の発明による投写型
表示装置の全体構成図である。

【図５７】 第３の発明、及び第５の発明による投写型
表示装置を構成する投写器の構成図である。

【図５８】 第３の発明による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】 第４の発明において、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】 第５の発明において、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、４
１ 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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−249233（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−138471（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−26833（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−122982（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−115778（ＪＰ，Ｕ)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像表示デバイスを内蔵し、該画像表示
   デバイスに表示された画像で変調された光束を出射する
   投写手段と、該投写手段の出射部に設けられた投写レン
   ズと、前記投写手段の前記投写レンズ以前の光学系を保
   持する筐体と、前記投写レンズの内部に設けられ、前記
   光束を反射するミラーと、前記投写レンズから出射され
   た投写光が入射して、拡大画像を形成する透過型のスク
   リーンと、前記投写手段を内蔵し、かつ前記スクリーン
   を保持するキャビネットとを備え、 前記投写レンズから出射される投写光の中心光線を前記
   ミラーによって略水平方向に折り曲げて前記スクリーン
   に入射させるように構成し、前記投写手段の前記ミラー
   以前の部分の光学系が前記投写手段の出射光の中心光線
   と略直交する平面内に設けられており、この光学系が配
   置される平面と略平行に設けられた前記筐体の底面部が
   前記スクリーンと略平行であり、 前記投写レンズは、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とともに、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を挿入し
   たレトロフォーカス型レンズであることを特徴とする投
   写型表示装置。
2. 【請求項２】 前記投写手段をマトリックス状に複数個
   配列し、各投写手段の投写画像で単位画面を形成すべく
   構成したことを特徴とする請求項１記載の投写型表示装
   置。
3. 【請求項３】 前記投写レンズの直前に、３原色の合成
   を行なうプラスチック製のダイクロイックプリズムを備
   えたことを特徴とする請求項１記載の投写型表示装置。
4. 【請求項４】 前記投写レンズとして、投写倍率が調整
   可能なズームレンズを使用したことを特徴とする請求項
   １記載の投写型表示装置。
5. 【請求項５】 画像表示デバイスを内蔵し、該画像表示
   デバイスに表示された画像で変調された光束を出射する
   投写手段と、該投写手段の出射部に設けられた投写レン
   ズと、該投写レンズの内部に設けられ、前記投写手段か
   ら出射される光束の受容角を制限する絞り手段と、前記
   投写レンズから出射される投写光が入射して、拡大画像
   を形成するスクリーンとを備え、 前記画像表示デバイスが表示画像の明暗に応じて表示面
   内の光学特性が散乱状態と透明状態とで切り替わる機能
   を有し、前記絞り手段の開口径を調節可能とすべく構成
   したことを特徴とする投写型表示装置。
6. 【請求項６】 画像表示デバイス及び該画像表示デバイ
   スを照明するランプを内蔵し、前記画像表示デバイスに
   表示された画像で変調された光束を出射する投写手段
   と、該投写手段の出射部に設けられ、前記画像表示デバ
   イスの表示画面を拡大投写する投写レンズと、該投写レ
   ンズの内部に設けられ、前記投写手段から投写レンズに
   入射される光束の受容角を制限する絞り手段と、前記投
   写レンズから出射される投写光が入射して、拡大画像を
   形成するスクリーンと、前記絞り手段の開口径を変化さ
   せるモータと、入射光量に応じて電気信号を出力する光
   センサと、該光センサの出力を増幅する増幅回路と、該
   増幅回路の出力より前記モータの駆動制御信号及び／ま
   たは前記ランプの駆動電力制御信号を生成する制御回路
   とを備え、 前記光センサにより検出された照明状態に応じて、前記
   絞り手段の開口径及び／または前記ランプの駆動電力を
   変化させるべく構成したことを特徴とする投写型表示装
   置。
7. 【請求項７】 前記画像表示デバイスが、表示画像の明
   暗に応じて表示面内の光学特性が散乱状態と透明状態と
   の間で切り替わる機能を有することを特徴とする請求項
   ６記載の投写型表示装置。