JP3345568B2 - 照明レンズ - Google Patents
照明レンズInfo
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- JP3345568B2 JP3345568B2 JP19368597A JP19368597A JP3345568B2 JP 3345568 B2 JP3345568 B2 JP 3345568B2 JP 19368597 A JP19368597 A JP 19368597A JP 19368597 A JP19368597 A JP 19368597A JP 3345568 B2 JP3345568 B2 JP 3345568B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、照明レンズに関
し、より詳細には、液晶パネルを照射する光学系に適し
た照射レンズに関する。
し、より詳細には、液晶パネルを照射する光学系に適し
た照射レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の３板式の液晶プロジェクタでは、
一般にＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）３色に分離された
光源からの光により各色用の液晶パネルを照明し、各々
の液晶パネルからの画像をダイクロイックミラーやクロ
スダイクロイックプリズムなどで合成して投写レンズで
スクリーン上に拡大投影する方法が用いられている。ス
クリーン上に高精度な画像を投写するためには、諸収差
が良好に補正された投写レンズが必要であるところか
ら、近年では、非球面プラスチックレンズを有効に用い
て収差補正を行い、レンズの枚数削減による低コスト化
を実現したレンズ設計例が数多く見られる。
一般にＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）３色に分離された
光源からの光により各色用の液晶パネルを照明し、各々
の液晶パネルからの画像をダイクロイックミラーやクロ
スダイクロイックプリズムなどで合成して投写レンズで
スクリーン上に拡大投影する方法が用いられている。ス
クリーン上に高精度な画像を投写するためには、諸収差
が良好に補正された投写レンズが必要であるところか
ら、近年では、非球面プラスチックレンズを有効に用い
て収差補正を行い、レンズの枚数削減による低コスト化
を実現したレンズ設計例が数多く見られる。
【０００３】一方、カラーフィルタを用いない単板方式
の液晶プロジェクタでは、一般にダイクロイックミラー
によりＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）３色に分離された
光源からの光を液晶パネル上に設けられたマイクロレン
ズによって液晶の各色の画素開口部に個別に集光させる
照明方式が用いられているため、カラーフィルタを用い
た一般の単板方式の液晶パネルに比べて光の利用効率が
高い。
の液晶プロジェクタでは、一般にダイクロイックミラー
によりＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）３色に分離された
光源からの光を液晶パネル上に設けられたマイクロレン
ズによって液晶の各色の画素開口部に個別に集光させる
照明方式が用いられているため、カラーフィルタを用い
た一般の単板方式の液晶パネルに比べて光の利用効率が
高い。
【０００４】このような単板方式のプロジェクタでは、
マイクロレンズにより１つの画素開口部が取込む光束の
立体角の大きさが制限される。すなわち、マイクロレン
ズに入射する光束の立体角の大きさ及び主光線の角度が
最適値の範囲から外れると、１つの画素だけでは光束を
取込みきれずに、例えば、緑の光が周辺の赤の画素にも
入射して単色の色純度の低下を引き起こす。従って、液
晶パネルの照明範囲全体をＲ，Ｇ，Ｂの広範な波長領域
にわたり適切な光束の立体角の大きさでテレセントリッ
ク照明できる照明システムが必要である。近年では液晶
パネルサイズの小型化が進み、光源から出射する光を所
望の照明範囲に適切な光束の立体角の大きさで集光する
ことが困難になってきている。
マイクロレンズにより１つの画素開口部が取込む光束の
立体角の大きさが制限される。すなわち、マイクロレン
ズに入射する光束の立体角の大きさ及び主光線の角度が
最適値の範囲から外れると、１つの画素だけでは光束を
取込みきれずに、例えば、緑の光が周辺の赤の画素にも
入射して単色の色純度の低下を引き起こす。従って、液
晶パネルの照明範囲全体をＲ，Ｇ，Ｂの広範な波長領域
にわたり適切な光束の立体角の大きさでテレセントリッ
ク照明できる照明システムが必要である。近年では液晶
パネルサイズの小型化が進み、光源から出射する光を所
望の照明範囲に適切な光束の立体角の大きさで集光する
ことが困難になってきている。
【０００５】上述したＲ，Ｇ，Ｂ３色の合成にダイクロ
イックミラーが用いられている３板式の液晶プロジェク
タでは、液晶パネルと投写レンズの間に、２枚の該ミラ
ーを挿入するために十分なスぺースが必要となるため、
投写レンズはバックフォーカスが焦点距離に比べて非常
に長いレトロフォーカスタイプが要求される。このと
き、液晶パネルからの光は軸上，軸外の全ての領域にお
いてほぼパネルの法線方向を軸に有限の立体角方向に出
射するので、バックフォーカスが長いタイプのレンズの
場合、レンズの取リ込み光量を確保しつつレンズ径の小
型化を実現するためにパネルに近接してフィールドレン
ズを配置する必要がある。また、リア型プロジェクタの
場合、小型化，低コスト化のために共役長および投写距
離をあまり大きくとることができないため、所望の結像
倍率を得るためには、投写レンズは短焦点距離，広画角
となる場合が多い。
イックミラーが用いられている３板式の液晶プロジェク
タでは、液晶パネルと投写レンズの間に、２枚の該ミラ
ーを挿入するために十分なスぺースが必要となるため、
投写レンズはバックフォーカスが焦点距離に比べて非常
に長いレトロフォーカスタイプが要求される。このと
き、液晶パネルからの光は軸上，軸外の全ての領域にお
いてほぼパネルの法線方向を軸に有限の立体角方向に出
射するので、バックフォーカスが長いタイプのレンズの
場合、レンズの取リ込み光量を確保しつつレンズ径の小
型化を実現するためにパネルに近接してフィールドレン
ズを配置する必要がある。また、リア型プロジェクタの
場合、小型化，低コスト化のために共役長および投写距
離をあまり大きくとることができないため、所望の結像
倍率を得るためには、投写レンズは短焦点距離，広画角
となる場合が多い。
【０００６】このようなタイプの投写レンズで、一定の
明るさを保ちつつ軸上および軸外の広範囲にわたり高い
結像性能を得る場合、球面レンズのみを用いた構成では
レンズの枚数が多くなってしまうという問題点が生じ
る。
明るさを保ちつつ軸上および軸外の広範囲にわたり高い
結像性能を得る場合、球面レンズのみを用いた構成では
レンズの枚数が多くなってしまうという問題点が生じ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】一方、カラーフィルタ
を用いない単板式の液晶プロジェクタでは、液晶パネル
の照明範囲全体をＲ，Ｇ，Ｂの広範な波長領域にわたり
適切な立体角の大きさ及び主光線の角度を有する入射光
束で照明する必要がある。また、液晶パネル上で糸巻き
型の歪曲が大きすぎるとパネル中心の照度に対するパネ
ル周辺の照度を下げることになり、明るさのロスにな
る。
を用いない単板式の液晶プロジェクタでは、液晶パネル
の照明範囲全体をＲ，Ｇ，Ｂの広範な波長領域にわたり
適切な立体角の大きさ及び主光線の角度を有する入射光
束で照明する必要がある。また、液晶パネル上で糸巻き
型の歪曲が大きすぎるとパネル中心の照度に対するパネ
ル周辺の照度を下げることになり、明るさのロスにな
る。
【０００８】本発明は、上記のような問題点に鑑みてな
されたものであり、小型・軽量でコマ収差，色収差及び
歪曲収差の小さな照明レンズを提供することをその解決
すべき課題とする。
されたものであり、小型・軽量でコマ収差，色収差及び
歪曲収差の小さな照明レンズを提供することをその解決
すべき課題とする。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】本発明は、光源側より順に、入射光束を制
限し仮想の物体面を形成するアパーチャ、被照明体側に
凸面を向けた正のメニスカス形状の第１のレンズ、両凸
の第２のレンズ、両凸の第３のレンズ、両凸の第４のレ
ンズ、前記被照明体に入射する光束の立体角を制限する
ための絞り、及び前記被照明体側に凸面を向けた平凸面
の第５のレンズを具備し、前記第５のレンズの凸面はフ
レネル面であるように構成され、下記の条件（１）ない
し（３）； Ｄ 5 ／ｆ 5 ＜０.４ …（１） ２×（ａ 0 −ａ r ）／（ａ 1 ＋ａ 2 ）＜０.０２ …（２） ２×ｂ 0 ／（ｂ 1 ＋ｂ 2 ）＜０.０４ …（３） ただし、Ｄ 5 ：第５のレンズの最大有効径 ｆ 5 ：第５のレンズの焦点距離 ａ r ：物体面を形成するアパーチャに実際に入射する光
束の主光線と物 体面の法線とのなす角度 ａ 0 ：物体面で最大物体高さを有する物点における光束
の主光線と物体 面の法線とがなす角度 ａ 1 ：物体面で最大物体高さを有する物点における光束
の上光線と物体 面の法線とがなす角度 ａ 2 ：物体面で最大物体高さを有する物点における光束
の下光線と物体 面の法線とがなす角度 ｂ 0 ：像面で最大像高を有する像点における光束の主光
線と像面の法線 とがなす角度 ｂ 1 ：像面で最大像高を有する像点における光束の上光
線と像面の法線 とがなす角度 ｂ 2 ：像面で最大像高を有する像点における光束の下光
線と像面の法線 とがなす角度 を満足するようにしたものである。
限し仮想の物体面を形成するアパーチャ、被照明体側に
凸面を向けた正のメニスカス形状の第１のレンズ、両凸
の第２のレンズ、両凸の第３のレンズ、両凸の第４のレ
ンズ、前記被照明体に入射する光束の立体角を制限する
ための絞り、及び前記被照明体側に凸面を向けた平凸面
の第５のレンズを具備し、前記第５のレンズの凸面はフ
レネル面であるように構成され、下記の条件（１）ない
し（３）； Ｄ 5 ／ｆ 5 ＜０.４ …（１） ２×（ａ 0 −ａ r ）／（ａ 1 ＋ａ 2 ）＜０.０２ …（２） ２×ｂ 0 ／（ｂ 1 ＋ｂ 2 ）＜０.０４ …（３） ただし、Ｄ 5 ：第５のレンズの最大有効径 ｆ 5 ：第５のレンズの焦点距離 ａ r ：物体面を形成するアパーチャに実際に入射する光
束の主光線と物 体面の法線とのなす角度 ａ 0 ：物体面で最大物体高さを有する物点における光束
の主光線と物体 面の法線とがなす角度 ａ 1 ：物体面で最大物体高さを有する物点における光束
の上光線と物体 面の法線とがなす角度 ａ 2 ：物体面で最大物体高さを有する物点における光束
の下光線と物体 面の法線とがなす角度 ｂ 0 ：像面で最大像高を有する像点における光束の主光
線と像面の法線 とがなす角度 ｂ 1 ：像面で最大像高を有する像点における光束の上光
線と像面の法線 とがなす角度 ｂ 2 ：像面で最大像高を有する像点における光束の下光
線と像面の法線 とがなす角度 を満足するようにしたものである。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】本発明の照明レンズは、光源側より仮想の
物体面となるアパーチャーを設けてレンズ系への入射光
量を制限する。ここで、アパーチャーの大きさは照明レ
ンズを出射する出射光束の立体角と液晶パネルの大きさ
及びパネルに設けられたマイクロレンズの取込みの立体
角により決定される。必要以上の光をレンズ系に入射さ
せてパネルの有効領域に集光させようとしても、パネル
各点に入射する光束の立体角が増大するため、１つの画
素だけでは光束を取込みきれずに、例えば、緑の光が周
辺の赤の画素にも入射して単色の色純度の低下を引き起
こす。逆に光束の立体角を絞れば、照明範囲が過大にな
り、光熱によるパネル周辺部の温度上昇を招く。第１の
レンズは集光作用を行い、液晶パネル側に凸面を向けた
メニスカス形状にすることにより球面収差やコマ収差が
大きく発生することを防ぎ、物体側主点を液晶パネル側
に移動させて物体面を前記第１のレンズに近づけ、レン
ズ径の小型化を実現している。第２のレンズから第４の
レンズは、それぞれ同程度のパワーを持ち、集光作用を
緩やかに伝達することによって諸収差の発生を抑えてい
る。絞りは、例えば、液晶パネルの画素のアスペクト比
が縦横で異なるために光の取込み角が縦横で異なる場
合、開口を矩形にして液晶パネルへの光線の入射角度の
調整を行う。第５のレンズは、強い集光作用により軸外
光束の主光線の方向を光軸とほぼ平行にする作用を行
い、テレセントリック照明を実現する。
物体面となるアパーチャーを設けてレンズ系への入射光
量を制限する。ここで、アパーチャーの大きさは照明レ
ンズを出射する出射光束の立体角と液晶パネルの大きさ
及びパネルに設けられたマイクロレンズの取込みの立体
角により決定される。必要以上の光をレンズ系に入射さ
せてパネルの有効領域に集光させようとしても、パネル
各点に入射する光束の立体角が増大するため、１つの画
素だけでは光束を取込みきれずに、例えば、緑の光が周
辺の赤の画素にも入射して単色の色純度の低下を引き起
こす。逆に光束の立体角を絞れば、照明範囲が過大にな
り、光熱によるパネル周辺部の温度上昇を招く。第１の
レンズは集光作用を行い、液晶パネル側に凸面を向けた
メニスカス形状にすることにより球面収差やコマ収差が
大きく発生することを防ぎ、物体側主点を液晶パネル側
に移動させて物体面を前記第１のレンズに近づけ、レン
ズ径の小型化を実現している。第２のレンズから第４の
レンズは、それぞれ同程度のパワーを持ち、集光作用を
緩やかに伝達することによって諸収差の発生を抑えてい
る。絞りは、例えば、液晶パネルの画素のアスペクト比
が縦横で異なるために光の取込み角が縦横で異なる場
合、開口を矩形にして液晶パネルへの光線の入射角度の
調整を行う。第５のレンズは、強い集光作用により軸外
光束の主光線の方向を光軸とほぼ平行にする作用を行
い、テレセントリック照明を実現する。
【００１８】上記作用を十分に行うため、第５のレンズ
は非球面形状とする。レンズの硝材は照明レンズのコス
ト低下と軽量化及び波長分散の抑制を考慮し、アッベ数
の比較的大きなアクリル系のプラスチックとする。
は非球面形状とする。レンズの硝材は照明レンズのコス
ト低下と軽量化及び波長分散の抑制を考慮し、アッベ数
の比較的大きなアクリル系のプラスチックとする。
【００１９】本発明における照明レンズは、下記（１）
〜（３）を満足するものである。Ｄ 5 ／ｆ 5 ＜０.４ …（１） ２×（ａ 0 −ａ r ）／（ａ 1 ＋ａ 2 ）＜０.０２ …（２） ２×ｂ 0 ／（ｂ 1 ＋ｂ 2 ）＜０.０４ …（３） ただし、Ｄ 5 ：第５のレンズの最大有効径 ｆ 5 ：第５のレンズの焦点距離 ａ r ：物体面を形成するアパーチャに実際に入射する光
束の主光線と物 体面の法線とのなす角度 ａ 0 ：物体面で最大物体高さにおける光束の主光線と物
体面の法線とが なす角度 ａ 1 ：物体面で最大物体高さにおける光束の上光線と物
体面の法線とが なす角度 ａ 2 ：物体面で最大物体高さにおける光束の下光線と物
体面の法線とが なす角度 ｂ 0 ：像面で最大像高における光束の主光線と像面の法
線とがなす角度 ｂ 1 ：像面で最大像高における光束の上光線と像面の法
線とがなす角度 ｂ 2 ：像面で最大像高における光束の下光線と像面の法
線とがなす角度 条 件（１）は第５のレンズの焦点距離の制限であり、制
限を越えると軸外光束のＲ，Ｇ，Ｂの角度収差が過大と
なり、色純度の低下を引き起こす。条 件（２）の左辺は、照明レンズの設計値としての最大
物体高における光束の主光線の傾き角度と実際の照明光
束の主光線の傾き角度の差に関する量であり、全ての物
体高，広範な波長領域に対して値を上限内に抑えること
によってアパーチャよりも光源側の照明系との優れたマ
ッチングを実現している。条 件（３）の左辺は、照明レンズの設計値としての最大
像高における光束の主光線の傾き角度に関する量であ
り、全ての像高，広範な波長領域に対して値を上限内に
抑えることによって色純度の低下を抑制する。
〜（３）を満足するものである。Ｄ 5 ／ｆ 5 ＜０.４ …（１） ２×（ａ 0 −ａ r ）／（ａ 1 ＋ａ 2 ）＜０.０２ …（２） ２×ｂ 0 ／（ｂ 1 ＋ｂ 2 ）＜０.０４ …（３） ただし、Ｄ 5 ：第５のレンズの最大有効径 ｆ 5 ：第５のレンズの焦点距離 ａ r ：物体面を形成するアパーチャに実際に入射する光
束の主光線と物 体面の法線とのなす角度 ａ 0 ：物体面で最大物体高さにおける光束の主光線と物
体面の法線とが なす角度 ａ 1 ：物体面で最大物体高さにおける光束の上光線と物
体面の法線とが なす角度 ａ 2 ：物体面で最大物体高さにおける光束の下光線と物
体面の法線とが なす角度 ｂ 0 ：像面で最大像高における光束の主光線と像面の法
線とがなす角度 ｂ 1 ：像面で最大像高における光束の上光線と像面の法
線とがなす角度 ｂ 2 ：像面で最大像高における光束の下光線と像面の法
線とがなす角度 条 件（１）は第５のレンズの焦点距離の制限であり、制
限を越えると軸外光束のＲ，Ｇ，Ｂの角度収差が過大と
なり、色純度の低下を引き起こす。条 件（２）の左辺は、照明レンズの設計値としての最大
物体高における光束の主光線の傾き角度と実際の照明光
束の主光線の傾き角度の差に関する量であり、全ての物
体高，広範な波長領域に対して値を上限内に抑えること
によってアパーチャよりも光源側の照明系との優れたマ
ッチングを実現している。条 件（３）の左辺は、照明レンズの設計値としての最大
像高における光束の主光線の傾き角度に関する量であ
り、全ての像高，広範な波長領域に対して値を上限内に
抑えることによって色純度の低下を抑制する。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１は、投写レンズの実施形態を
示す図である。図１において、図示しないスクリーン側
より順に、面Ｓ１，面Ｓ２を有する負のメニスカス形状
の第１群レンズＬ１、面Ｓ３，面Ｓ４を有する負のメニ
スカス形状の第２群レンズＬ２、面Ｓ５，面Ｓ６を有す
る正のレンズと面Ｓ６を共有面とし、面Ｓ７を有する両
凹レンズの貼り合わせレンズおよび面Ｓ８，面Ｓ９を有
する正のレンズよりなる第３群レンズＬ３、面Ｓ１０，
面Ｓ１１を有する負のレンズおよび面Ｓ１２，面Ｓ１３
及び面Ｓ１４，面Ｓ１５を有する２枚の正のレンズより
なる第４群レンズＬ４、および面Ｓ１６，面Ｓ１７を有
する正のレンズである第５群レンズＬ５より構成され、
この第５群レンズに近接して液晶パネルＬＣＤが配置さ
れる。そして、上記第１群レンズＬ１は両面を、上記第
５群レンズＬ５は少なくとも１面を非球面形状とし、硝
材はどちらもプラスチックを用いている。
示す図である。図１において、図示しないスクリーン側
より順に、面Ｓ１，面Ｓ２を有する負のメニスカス形状
の第１群レンズＬ１、面Ｓ３，面Ｓ４を有する負のメニ
スカス形状の第２群レンズＬ２、面Ｓ５，面Ｓ６を有す
る正のレンズと面Ｓ６を共有面とし、面Ｓ７を有する両
凹レンズの貼り合わせレンズおよび面Ｓ８，面Ｓ９を有
する正のレンズよりなる第３群レンズＬ３、面Ｓ１０，
面Ｓ１１を有する負のレンズおよび面Ｓ１２，面Ｓ１３
及び面Ｓ１４，面Ｓ１５を有する２枚の正のレンズより
なる第４群レンズＬ４、および面Ｓ１６，面Ｓ１７を有
する正のレンズである第５群レンズＬ５より構成され、
この第５群レンズに近接して液晶パネルＬＣＤが配置さ
れる。そして、上記第１群レンズＬ１は両面を、上記第
５群レンズＬ５は少なくとも１面を非球面形状とし、硝
材はどちらもプラスチックを用いている。
【００２１】Ｌ１ないしＬ５の群レンズからなる図１に
示される実施形態における具体例として上記レンズ面Ｓ
１ないしＳ１７および液晶パネルＬＣＤにおける曲率半
径ｒ、面間距離ｄ、ｄ線（５８７.６ｎｍ）における硝
材の屈折率ｎｄ、アッベ数νｄを規定した例を次に示
す。ただし、ｒはスクリーン側に向って凸の場合を正と
し、また、この投写レンズに用いられている非球面レン
ズの非球面形状式は、非球面の面頂から光軸方向にスク
リーンから液晶パネルに向かう方向を正としてその位置
をｙ、光軸と垂直方向の位置をｘとすると、一般式とし
て次式で表される形状をなす。
示される実施形態における具体例として上記レンズ面Ｓ
１ないしＳ１７および液晶パネルＬＣＤにおける曲率半
径ｒ、面間距離ｄ、ｄ線（５８７.６ｎｍ）における硝
材の屈折率ｎｄ、アッベ数νｄを規定した例を次に示
す。ただし、ｒはスクリーン側に向って凸の場合を正と
し、また、この投写レンズに用いられている非球面レン
ズの非球面形状式は、非球面の面頂から光軸方向にスク
リーンから液晶パネルに向かう方向を正としてその位置
をｙ、光軸と垂直方向の位置をｘとすると、一般式とし
て次式で表される形状をなす。
【００２２】
【数１】
【００２３】ここで、Ａ1は円錐係数を表し、Ａ2〜Ａ5
はそれぞれ４，６，８，１０の次数の非球面係数を表
す。
はそれぞれ４，６，８，１０の次数の非球面係数を表
す。
【００２４】（例１）例 １の投写レンズの構成を規定する数値の中、（表１−
１）には、レンズ及びＬＣＤの面（Ｓ１，Ｓ２…ＬＣ
Ｄ）に関し、ｒ，ｄ，ｎｄ，νｄを、（表１−２）に
は、第１群レンズ（Ｓ１，Ｓ２），第５群レンズ（Ｓ１
７）の非球面形状を表す係数Ａ1〜Ａ5を、また、球面収
差，横収差，非点収差，歪曲収差をそれぞれ図２
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に示す。なお、各レン
ズ群の配置は前述したとおり図１に示すものである。 （表１−１） （表１−２） Ａ1 Ａ2 Ａ3 Ａ4 Ａ5 Ｓ１ 1.017206 0.913301E-06 -0.143931E-09 -0.187160E-13 0.166667E-16 Ｓ２ 0.233275 0.965881E-06 -0.396733E-09 0.135861E-12 -0.305557E-16 Ｓ16 4.766193 -0.133071E-05 0.490990E-09 -0.451215E-12 -0.415205E-16
１）には、レンズ及びＬＣＤの面（Ｓ１，Ｓ２…ＬＣ
Ｄ）に関し、ｒ，ｄ，ｎｄ，νｄを、（表１−２）に
は、第１群レンズ（Ｓ１，Ｓ２），第５群レンズ（Ｓ１
７）の非球面形状を表す係数Ａ1〜Ａ5を、また、球面収
差，横収差，非点収差，歪曲収差をそれぞれ図２
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に示す。なお、各レン
ズ群の配置は前述したとおり図１に示すものである。 （表１−１） （表１−２） Ａ1 Ａ2 Ａ3 Ａ4 Ａ5 Ｓ１ 1.017206 0.913301E-06 -0.143931E-09 -0.187160E-13 0.166667E-16 Ｓ２ 0.233275 0.965881E-06 -0.396733E-09 0.135861E-12 -0.305557E-16 Ｓ16 4.766193 -0.133071E-05 0.490990E-09 -0.451215E-12 -0.415205E-16
【００２５】（例２）例 ２の投写レンズの構成を（表２−１）及び（表２−
２）に球面収差，横収差，非点収差，歪曲収差をそれぞ
れ図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に示す。なお、
諸元については例１と同様である。 （表２−１） （表２−２） Ａ1 Ａ2 Ａ3 Ａ4 Ａ5 Ｓ１ 1.106668 0.937609E-06 -0.124183E-09 -0.392733E-14 0.996998E-17 Ｓ２ 0.169312 0.983685E-06 -0.294614E-09 0.170200E-12 -0.478866E-16 Ｓ16 3.728660 -0.103775E-05 0.426144E-09 -0.460534E-12 0.487242E-16
２）に球面収差，横収差，非点収差，歪曲収差をそれぞ
れ図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に示す。なお、
諸元については例１と同様である。 （表２−１） （表２−２） Ａ1 Ａ2 Ａ3 Ａ4 Ａ5 Ｓ１ 1.106668 0.937609E-06 -0.124183E-09 -0.392733E-14 0.996998E-17 Ｓ２ 0.169312 0.983685E-06 -0.294614E-09 0.170200E-12 -0.478866E-16 Ｓ16 3.728660 -0.103775E-05 0.426144E-09 -0.460534E-12 0.487242E-16
【００２６】（例３）例 ３の投写レンズの構成を（表３−１）及び（表３−
２）に球面収差，横収差，非点収差，歪曲収差をそれぞ
れ図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に示す。なお、
諸元については例１と同様である。 （表３−１） （表３−２） Ａ1 Ａ2 Ａ3 Ａ4 Ａ5 Ｓ１ 1.077014 0.918997E-06 -0.151824E-09 -0.904261E-15 0.104865E-16 Ｓ２ 0.195761 0.874010E-06 -0.272507E-09 0.132765E-12 -0.445730E-16 Ｓ16 4.496393 -0.126637E-05 0.552309E-09 -0.415371E-12 -0.401768E-16
２）に球面収差，横収差，非点収差，歪曲収差をそれぞ
れ図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に示す。なお、
諸元については例１と同様である。 （表３−１） （表３−２） Ａ1 Ａ2 Ａ3 Ａ4 Ａ5 Ｓ１ 1.077014 0.918997E-06 -0.151824E-09 -0.904261E-15 0.104865E-16 Ｓ２ 0.195761 0.874010E-06 -0.272507E-09 0.132765E-12 -0.445730E-16 Ｓ16 4.496393 -0.126637E-05 0.552309E-09 -0.415371E-12 -0.401768E-16
【００２７】次いで、本発明の照明レンズの実施形態を
以下に説明する。図５は、本発明の照明レンズの実施形
態を示す図である。図５に示すように図示しない光源側
より液晶パネル（ＬＣＤ）に向って順に、入射光束を制
限し、仮想の物体ＯＢＪを形成するためのアパーチャ、
液晶パネル側に凸面を向けた正のメニスカス形状の第１
のレンズＬ１、両凸の第２のレンズＬ２、両凸の第３の
レンズＬ３、両凸の第４レンズＬ４、液晶パネルに入射
する光束の立体角を制限するための絞り、液晶パネル側
に凸面を向けた平凸の第５のレンズＬ５より構成され、
前記第５のレンズＬ５の凸面はフレネル面である。
以下に説明する。図５は、本発明の照明レンズの実施形
態を示す図である。図５に示すように図示しない光源側
より液晶パネル（ＬＣＤ）に向って順に、入射光束を制
限し、仮想の物体ＯＢＪを形成するためのアパーチャ、
液晶パネル側に凸面を向けた正のメニスカス形状の第１
のレンズＬ１、両凸の第２のレンズＬ２、両凸の第３の
レンズＬ３、両凸の第４レンズＬ４、液晶パネルに入射
する光束の立体角を制限するための絞り、液晶パネル側
に凸面を向けた平凸の第５のレンズＬ５より構成され、
前記第５のレンズＬ５の凸面はフレネル面である。
【００２８】図５に示される実施形態において、ＯＢＪ
はアパーチャにより形成される仮想物体、Ｓｉは光束が
通過する各レンズの面のうちｉ番目の面番号、Ｌｊは光
源側からｊ番目のレンズ番号、ＬＣＤは液晶パネルを表
し、ｒは曲率半径、ｄは面間距離、ｎｄはｄ線（587.6n
m）における硝材の屈折率、νｄはアッベ数を表す。た
だし、ｒは光源側に向かって凸の場合を正とする。ま
た、この照明レンズに用いられているフレネルレンズの
非球面形状式は、光源から液晶パネルに向かう方向を正
として、面頂から光軸方向の変位をｙ、光軸と垂直方向
の変位をｘとすると、次式で表される。
はアパーチャにより形成される仮想物体、Ｓｉは光束が
通過する各レンズの面のうちｉ番目の面番号、Ｌｊは光
源側からｊ番目のレンズ番号、ＬＣＤは液晶パネルを表
し、ｒは曲率半径、ｄは面間距離、ｎｄはｄ線（587.6n
m）における硝材の屈折率、νｄはアッベ数を表す。た
だし、ｒは光源側に向かって凸の場合を正とする。ま
た、この照明レンズに用いられているフレネルレンズの
非球面形状式は、光源から液晶パネルに向かう方向を正
として、面頂から光軸方向の変位をｙ、光軸と垂直方向
の変位をｘとすると、次式で表される。
【００２９】
【数２】
【００３０】ここで、Ａ1は円錐係数を表し、Ａ2〜Ａ5
はそれぞれ４，６，８，１０次の非球面係数を表す。
はそれぞれ４，６，８，１０次の非球面係数を表す。
【００３１】（実施例） 照 明レンズの構成を規定する数値の中、（表４−１）に
各レンズ面ＬＣＤ，ＯＢＪ，及び絞りに関し、ｒ，ｄ，
ｎｄ，νｄを、（表４−２）にはフレネル面の非球面形
状を表す係数Ａ1〜Ａ5を、また、図６に横収差を、図７
（Ａ），（Ｂ）に非点収差，歪曲収差をそれぞれ示す。
なお、各レンズＬＣＤ，ＯＢＪ，及び絞りの配置は、前
述したとおり、図５に示すものである。 （表４−１） （表４−２） Ａ1 Ａ2 Ａ3 Ａ4 Ａ5 Ｓ10 -0.965751 -1.208064E-07 1.378072E-11 -7.127269E-16 3.644513E-20
各レンズ面ＬＣＤ，ＯＢＪ，及び絞りに関し、ｒ，ｄ，
ｎｄ，νｄを、（表４−２）にはフレネル面の非球面形
状を表す係数Ａ1〜Ａ5を、また、図６に横収差を、図７
（Ａ），（Ｂ）に非点収差，歪曲収差をそれぞれ示す。
なお、各レンズＬＣＤ，ＯＢＪ，及び絞りの配置は、前
述したとおり、図５に示すものである。 （表４−１） （表４−２） Ａ1 Ａ2 Ａ3 Ａ4 Ａ5 Ｓ10 -0.965751 -1.208064E-07 1.378072E-11 -7.127269E-16 3.644513E-20
【００３２】
【００３３】本発明における照明レンズにより光源側の
照明系とマッチングが良好で、特にコマ収差および歪曲
収差が良好に補正されており、広範な波長領域における
光線の角度収差が小さいために、カラーフィルタを用い
ない単板式の液晶プロジェクタに用いた場合に色純度の
低下が抑えられた明るい照明が実現できる。また、この
照明レンズを液晶パネルの照明レンズとして用いること
により性能の優れた液晶プロジェクタを提供することが
できる。
照明系とマッチングが良好で、特にコマ収差および歪曲
収差が良好に補正されており、広範な波長領域における
光線の角度収差が小さいために、カラーフィルタを用い
ない単板式の液晶プロジェクタに用いた場合に色純度の
低下が抑えられた明るい照明が実現できる。また、この
照明レンズを液晶パネルの照明レンズとして用いること
により性能の優れた液晶プロジェクタを提供することが
できる。
【図１】投写レンズの実施形態の構成の概略を示す図で
ある。
ある。
【図２】図１の投写レンズを具体化した例１に関する収
差図であり、（Ａ）は球面収差，（Ｂ）は横収差，
（Ｃ）は非点収差，（Ｄ）は歪曲収差を示す図である。
差図であり、（Ａ）は球面収差，（Ｂ）は横収差，
（Ｃ）は非点収差，（Ｄ）は歪曲収差を示す図である。
【図３】図１の投写レンズを具体化した例２に関する収
差図であり、（Ａ）は球面収差，（Ｂ）は横収差，
（Ｃ）は非点収差，（Ｄ）は歪曲収差を示す図である。
差図であり、（Ａ）は球面収差，（Ｂ）は横収差，
（Ｃ）は非点収差，（Ｄ）は歪曲収差を示す図である。
【図４】図１の投写レンズを具体化した例３に関する収
差図であり、（Ａ）は球面収差，（Ｂ）は横収差，
（Ｃ）は非点収差，（Ｄ）は歪曲収差を示す図である。
差図であり、（Ａ）は球面収差，（Ｂ）は横収差，
（Ｃ）は非点収差，（Ｄ）は歪曲収差を示す図である。
【図５】本発明の照明レンズ実施形態の構成の概略を示
す図である。
す図である。
【図６】図５の照明レンズを具体化した実施例に関する
横収差を示す図である。
横収差を示す図である。
【図７】図５の照明レンズを具体化した実施例に関する
収差図であり（Ａ）は非点収差，（Ｂ）は歪曲収差を示
す図である。
収差図であり（Ａ）は非点収差，（Ｂ）は歪曲収差を示
す図である。
Ｌ１〜Ｌ５…群レンズまたはレンズ、Ｓ１〜Ｓ１７…レ
ンズ面。
ンズ面。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 19/00 G02B 9/00 G02B 13/00
Claims (1)
- 【請求項１】 光源側より順に、入射光束を制限し仮想
の物体面を形成するアパーチャ、被照明体側に凸面を向
けた正のメニスカス形状の第１のレンズ、両凸の第２の
レンズ、両凸の第３のレンズ、両凸の第４のレンズ、前
記被照明体に入射する光束の立体角を制限するための絞
り、及び前記被照明体側に凸面を向けた平凸面の第５の
レンズを具備し、前記第５のレンズの凸面はフレネル面
として構成されている照明レンズであって、 下記の条件（１）ないし（３）； Ｄ 5 ／ｆ 5 ＜０.４ …（１） ２×（ａ 0 −ａ r ）／（ａ 1 ＋ａ 2 ）＜０.０２ …（２） ２×ｂ 0 ／（ｂ 1 ＋ｂ 2 ）＜０.０４ …（３） ただし、Ｄ 5 ：第５のレンズの最大有効径 ｆ 5 ：第５のレンズの焦点距離 ａ r ：物体面を形成するアパーチャに実際に入射する光
束の主光線と物 体面の法線とのなす角度 ａ 0 ：物体面で最大物体高さにおける光束の主光線と物
体面の法線とが なす角度 ａ 1 ：物体面で最大物体高さにおける光束の上光線と物
体面の法線とが なす角度 ａ 2 ：物体面で最大物体高さにおける光束の下光線と物
体面の法線とが なす角度 ｂ 0 ：像面で最大像高における光束の主光線と像面の法
線とがなす角度 ｂ 1 ：像面で最大像高における光束の上光線と像面の法
線とがなす角度 ｂ 2 ：像面で最大像高における光束の下光線と像面の法
線とがなす角度 を満足するようにした照明レンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19368597A JP3345568B2 (ja) | 1996-11-12 | 1997-07-18 | 照明レンズ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-300096 | 1996-11-12 | ||
| JP30009696 | 1996-11-12 | ||
| JP19368597A JP3345568B2 (ja) | 1996-11-12 | 1997-07-18 | 照明レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10197790A JPH10197790A (ja) | 1998-07-31 |
| JP3345568B2 true JP3345568B2 (ja) | 2002-11-18 |
Family
ID=26508019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19368597A Expired - Fee Related JP3345568B2 (ja) | 1996-11-12 | 1997-07-18 | 照明レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3345568B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113311563B (zh) * | 2020-02-27 | 2024-02-06 | 中强光电股份有限公司 | 光学镜头 |
-
1997
- 1997-07-18 JP JP19368597A patent/JP3345568B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10197790A (ja) | 1998-07-31 |
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