JP3429291B2 - プロジェクションディスプレイ装置のプロジェクションレンズ - Google Patents
プロジェクションディスプレイ装置のプロジェクションレンズInfo
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- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/22—Telecentric objectives or lens systems
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
- G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
- G02B15/142—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having two groups only
- G02B15/1425—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having two groups only the first group being negative
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- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/06—Panoramic objectives; So-called "sky lenses" including panoramic objectives having reflecting surfaces
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- G02B17/08—Catadioptric systems
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- G02B3/00—Simple or compound lenses
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- G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
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- G02B3/0087—Simple or compound lenses with index gradient
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- G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
- G02B3/04—Simple or compound lenses with non-spherical faces with continuous faces that are rotationally symmetrical but deviate from a true sphere, e.g. so called "aspheric" lenses
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/142—Adjusting of projection optics
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B2003/0093—Simple or compound lenses characterised by the shape
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- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
- Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プロジェクション
ディスプレイ装置に関するもので、特に、６０度以上の
画角を有し、プロジェクションＴＶ（又はモニタ）を薄
くし、長い後面焦点距離を確保して色分離／合成用の光
学部品の配置を容易にしつつ、テレセントリック（Tele
centric）設計をして、色分離／合成用の光学部品の性
能が高く維持されるようにし、縦色収差を減少させるよ
うにしたプロジェクションディスプレイ装置のプロジェ
クションレンズに関するものである。
ディスプレイ装置に関するもので、特に、６０度以上の
画角を有し、プロジェクションＴＶ（又はモニタ）を薄
くし、長い後面焦点距離を確保して色分離／合成用の光
学部品の配置を容易にしつつ、テレセントリック（Tele
centric）設計をして、色分離／合成用の光学部品の性
能が高く維持されるようにし、縦色収差を減少させるよ
うにしたプロジェクションディスプレイ装置のプロジェ
クションレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、現代人は、個人的に余暇やレ
クリエーションを楽しもうという指向が強く、個人の自
由空間で映画やその他の映像物を視聴しようという指向
が強まっている。このような指向に応じて、映像のディ
スプレイ装置等の画面又はスクリーンが大型化される趨
勢にある。
クリエーションを楽しもうという指向が強く、個人の自
由空間で映画やその他の映像物を視聴しようという指向
が強まっている。このような指向に応じて、映像のディ
スプレイ装置等の画面又はスクリーンが大型化される趨
勢にある。
【０００３】このような画面又はスクリーンの大型化の
趨勢に合せて、最近、開発された技術が映写機の概念が
導入されたプロジェクション技術を利用したデータプロ
ジェクタ、プロジェクション・テレビ、プロジェクショ
ンモニタ等であって、これに使われるプロジェクション
ディスプレイ装置を図１を参照して説明すると、次のと
おりである。
趨勢に合せて、最近、開発された技術が映写機の概念が
導入されたプロジェクション技術を利用したデータプロ
ジェクタ、プロジェクション・テレビ、プロジェクショ
ンモニタ等であって、これに使われるプロジェクション
ディスプレイ装置を図１を参照して説明すると、次のと
おりである。
【０００４】そして、最近、ディスプレイが大型化され
るのに伴って、プロジェクション方法を利用してディス
プレイシステムを構成する背面投射型ＴＶ（又はモニ
タ）の開発が活発になっている。背面投射型ＴＶ（又は
モニタ）は、画面の大型化だけでなく、厚さの最薄化な
どを含んだシステムの最小化、最小画素数の増加と光量
増加、照明の均一度の増加などに伴う高画質化が要求さ
れている。
るのに伴って、プロジェクション方法を利用してディス
プレイシステムを構成する背面投射型ＴＶ（又はモニ
タ）の開発が活発になっている。背面投射型ＴＶ（又は
モニタ）は、画面の大型化だけでなく、厚さの最薄化な
どを含んだシステムの最小化、最小画素数の増加と光量
増加、照明の均一度の増加などに伴う高画質化が要求さ
れている。
【０００５】図１において、参照符号１１は、超高圧水
銀ランプ（Light source）である光源であり、１２は反
射鏡であり、１３はイルミネーションオプティック（il
lumination optic）である。また、参照符号２１は偏光
ビームスプリッタ（Polarized Beam Splitter, PBS）
で、２２は反射型光バルブ（imager）であり、３１はプ
ロジェクションレンズで、３２はスクリーンである。
銀ランプ（Light source）である光源であり、１２は反
射鏡であり、１３はイルミネーションオプティック（il
lumination optic）である。また、参照符号２１は偏光
ビームスプリッタ（Polarized Beam Splitter, PBS）
で、２２は反射型光バルブ（imager）であり、３１はプ
ロジェクションレンズで、３２はスクリーンである。
【０００６】超高圧水銀ランプ１１は、プロジェクショ
ンディスプレイ装置の光源として、超高圧水銀ランプ１
１で出る光の量によってプロジェクションディスプレイ
装置の明るさが決まる。
ンディスプレイ装置の光源として、超高圧水銀ランプ１
１で出る光の量によってプロジェクションディスプレイ
装置の明るさが決まる。
【０００７】超高圧水銀ランプ１１からの光は、反射鏡
１２から反射され、イルミネーションオプティック１３
を通過するようになる。イルミネーションオプティック
１３は、超高圧水銀ランプ１１からの光を均一で平行光
に近くなるようにし、最大限の効率を有し、光バルブ２
２に集束されるようにする。このとき、使われるイルミ
ネーションオプティック１３は、光トンネル（Light tu
nnel）、光パイプ（light pipe）又はフライアイレンズ
（Fly-eye lens）を使用する。
１２から反射され、イルミネーションオプティック１３
を通過するようになる。イルミネーションオプティック
１３は、超高圧水銀ランプ１１からの光を均一で平行光
に近くなるようにし、最大限の効率を有し、光バルブ２
２に集束されるようにする。このとき、使われるイルミ
ネーションオプティック１３は、光トンネル（Light tu
nnel）、光パイプ（light pipe）又はフライアイレンズ
（Fly-eye lens）を使用する。
【０００８】ここで、光パイプを使用する理由は、ラン
プから出る光において、広義のインテンシティ（intens
ity）が均一でなく、光軸方向での光の強度は強く、光
軸で遠ざかるほど光の強度はますます弱くなるためであ
る。こうした光がＬＣＤに反射されて出てくると、スク
リーンでイメージの明るさが均一でなくなる。従って、
ランプから出る均一でない光を可能な限り最大限に均一
化させるため、光パイプを使用する。
プから出る光において、広義のインテンシティ（intens
ity）が均一でなく、光軸方向での光の強度は強く、光
軸で遠ざかるほど光の強度はますます弱くなるためであ
る。こうした光がＬＣＤに反射されて出てくると、スク
リーンでイメージの明るさが均一でなくなる。従って、
ランプから出る均一でない光を可能な限り最大限に均一
化させるため、光パイプを使用する。
【０００９】偏光ビームスプリッタ２１を通過して反射
型光バルブ２２に入射される光は、光バルブ（imager）
信号によって変調されて、バックプレーン（back plai
n）で反射される。そして、プロジェクションレンズ３
１によりスクリーン３２で拡大投射される。
型光バルブ２２に入射される光は、光バルブ（imager）
信号によって変調されて、バックプレーン（back plai
n）で反射される。そして、プロジェクションレンズ３
１によりスクリーン３２で拡大投射される。
【００１０】このとき、使用されるプロジェクションレ
ンズ３１は、プロジェクション・テレビ又はモニタの厚
さを最薄化するため、非常に短い投射距離が必要とされ
る。即ち、画角（Field of View）の大きいプロジェク
ションレンズが要求されるようになるのである。また、
最小の画素数の増加と光バルブにおける全体の有効であ
る大きさの減少で高い分解能を有する高性能プロジェク
ションレンズが要求されている。プロジェクションシス
テムの光量と照明の均一度は、照明系の性能に大きく左
右されるが、照明系の性能に合せて比較的低いＦナンバ
ー（ｆ／３．５以下）と高い周辺光量比（８０％以上）
を有するプロジェクションレンズが必要になる。
ンズ３１は、プロジェクション・テレビ又はモニタの厚
さを最薄化するため、非常に短い投射距離が必要とされ
る。即ち、画角（Field of View）の大きいプロジェク
ションレンズが要求されるようになるのである。また、
最小の画素数の増加と光バルブにおける全体の有効であ
る大きさの減少で高い分解能を有する高性能プロジェク
ションレンズが要求されている。プロジェクションシス
テムの光量と照明の均一度は、照明系の性能に大きく左
右されるが、照明系の性能に合せて比較的低いＦナンバ
ー（ｆ／３．５以下）と高い周辺光量比（８０％以上）
を有するプロジェクションレンズが必要になる。
【００１１】また、プロジェクションディスプレイ装置
は、照明光を生成する照明系の光経路とプロジェクショ
ンレンズ３１の光経路の軸を変更するため、又は色分離
／合成のため、偏光プリズムや色フィルタをプロジェク
ションレンズと光バルブとの間に配置する。こうした光
部品の配置でプロジェクションレンズは、充分に長い後
面焦点距離を設けなければならない。
は、照明光を生成する照明系の光経路とプロジェクショ
ンレンズ３１の光経路の軸を変更するため、又は色分離
／合成のため、偏光プリズムや色フィルタをプロジェク
ションレンズと光バルブとの間に配置する。こうした光
部品の配置でプロジェクションレンズは、充分に長い後
面焦点距離を設けなければならない。
【００１２】さらに、偏光プリズムや色フィルタなど
は、光学コーティングで性能を具現するが、こうした光
学コーティングは、入射面と入射光がなす角に従って性
能の変化が大きい。
は、光学コーティングで性能を具現するが、こうした光
学コーティングは、入射面と入射光がなす角に従って性
能の変化が大きい。
【００１３】従って、こうした光部品に入射する各フィ
ールドの主光線の入射角が光バルブに垂直に入射される
ようにしてはじめて、各フィールド別の光学性能の低下
が防止できる。このような条件を満足させるためには、
プロジェクションレンズがテレセントリックしなければ
ならない。
ールドの主光線の入射角が光バルブに垂直に入射される
ようにしてはじめて、各フィールド別の光学性能の低下
が防止できる。このような条件を満足させるためには、
プロジェクションレンズがテレセントリックしなければ
ならない。
【００１４】プロジェクションレンズ３１の縦色収差
は、プロジェクションディスプレイ装置でＲ，Ｇ，Ｂ３
色のミスコンバージェンス（Misconvergence）で示され
るようになるが、このようなミスコンバージェンスが大
きくなると、１つの白い線がＲ，Ｇ，Ｂ３線の区別が可
能となる。即ち、ミスコンバージェンスが大きければ、
画質が低下する問題を発生させる。文字を多く表示する
モニタ用として使用する場合は、このようなミスコンバ
ージェンス問題は深刻であって、結局、プロジェクショ
ンレンズが縦色収差をたいへん小さくするように具現し
なければならない。
は、プロジェクションディスプレイ装置でＲ，Ｇ，Ｂ３
色のミスコンバージェンス（Misconvergence）で示され
るようになるが、このようなミスコンバージェンスが大
きくなると、１つの白い線がＲ，Ｇ，Ｂ３線の区別が可
能となる。即ち、ミスコンバージェンスが大きければ、
画質が低下する問題を発生させる。文字を多く表示する
モニタ用として使用する場合は、このようなミスコンバ
ージェンス問題は深刻であって、結局、プロジェクショ
ンレンズが縦色収差をたいへん小さくするように具現し
なければならない。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来では、こ
のようなプロジェクションディスプレイ装置でプロジェ
クションレンズが満足させなければならない性能をすべ
て満足できるレンズは具現されていなかった。
のようなプロジェクションディスプレイ装置でプロジェ
クションレンズが満足させなければならない性能をすべ
て満足できるレンズは具現されていなかった。
【００１６】また、プロジェクションディスプレイ装置
でプロジェクションレンズが満足させなければならない
性能のうち、どれか１つの性能を満足したり、部分的な
性能を満足したりするプロジェクションレンズは、比較
的容易に具現が可能であるが、あらゆる性能を満足する
ことのできるプロジェクションレンズの具現は難しい。
特に、６０度以上の広角の画角を有し、後面焦点距離が
長いながらもテレセントリックなプロジェクションレン
ズが理想の様々な性能を満足するほど、具現するのは容
易ではない、という問題があった。
でプロジェクションレンズが満足させなければならない
性能のうち、どれか１つの性能を満足したり、部分的な
性能を満足したりするプロジェクションレンズは、比較
的容易に具現が可能であるが、あらゆる性能を満足する
ことのできるプロジェクションレンズの具現は難しい。
特に、６０度以上の広角の画角を有し、後面焦点距離が
長いながらもテレセントリックなプロジェクションレン
ズが理想の様々な性能を満足するほど、具現するのは容
易ではない、という問題があった。
【００１７】本発明は上記のような従来技術の問題点を
解決するためになされたもので、その目的は、大画面、
最小の厚さ、高画質プロジェクションシステムに必要な
性能条件を満足させながらも、長い後面焦点距離を有し
て広角のテレセントリックプロジェクションレンズを具
現できるプロジェクションディスプレイ装置のプロジェ
クションレンズを提供することにある。
解決するためになされたもので、その目的は、大画面、
最小の厚さ、高画質プロジェクションシステムに必要な
性能条件を満足させながらも、長い後面焦点距離を有し
て広角のテレセントリックプロジェクションレンズを具
現できるプロジェクションディスプレイ装置のプロジェ
クションレンズを提供することにある。
【００１８】また、本発明の他の目的は、６０度以上の
画角を有し、プロジェクション・テレビ（又はモニタ）
を薄くし、長い後面焦点距離を確保して、色分離／合成
用光学部品の配置を容易にしつつ、テレセントリック設
計をして色分離／合成用光学部品の性能が高く維持され
るようにして縦色収差を減少させることができるプロジ
ェクションディスプレイ装置のプロジェクションレンズ
を提供することにある。
画角を有し、プロジェクション・テレビ（又はモニタ）
を薄くし、長い後面焦点距離を確保して、色分離／合成
用光学部品の配置を容易にしつつ、テレセントリック設
計をして色分離／合成用光学部品の性能が高く維持され
るようにして縦色収差を減少させることができるプロジ
ェクションディスプレイ装置のプロジェクションレンズ
を提供することにある。
【００１９】加えて、本発明の他の目的は、画角（Fiel
d of view）が６０度以上で、ＢＦＬ／Ｆ＞２．８を満
足させて後面焦点距離が充分に長くなるようにしつつ、
各フィールド（Field）の主光線が物体面に垂直入射す
るテレセントリック（Telecentric）を満足し、光バル
ブの最小画素によって決まるナイキスト周波数（Nyquis
t frequency）でＭＴＦ（Modulation Transfer Functio
n）が最外角フィールドでも４０％以上になる高分解能
を有し、歪曲収差（Distortion）が１％以内で色倍率が
小さく、画面全体の均一な明るさのため周辺の光量比が
８５％以上であるプロジェクションレンズを具現できる
プロジェクションディスプレイ装置のプロジェクション
レンズを提供することにある。
d of view）が６０度以上で、ＢＦＬ／Ｆ＞２．８を満
足させて後面焦点距離が充分に長くなるようにしつつ、
各フィールド（Field）の主光線が物体面に垂直入射す
るテレセントリック（Telecentric）を満足し、光バル
ブの最小画素によって決まるナイキスト周波数（Nyquis
t frequency）でＭＴＦ（Modulation Transfer Functio
n）が最外角フィールドでも４０％以上になる高分解能
を有し、歪曲収差（Distortion）が１％以内で色倍率が
小さく、画面全体の均一な明るさのため周辺の光量比が
８５％以上であるプロジェクションレンズを具現できる
プロジェクションディスプレイ装置のプロジェクション
レンズを提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、光源、照明光学系、光バルブ、色分離／合成系、
プロジェクションレンズを具備したプロジェクションデ
ィスプレイ装置において、前記プロジェクションディス
プレイ装置のスクリーン側から最初のネガティブパワー
を有する第１レンズ群と、ポジティブパワーを有する第
２レンズ群と、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群と
の間に開口絞りを位置させ、前記第１レンズ群の有効焦
点距離をｆ１、前記第２レンズ群の有効焦点距離をｆ
２、全体レンズの有効焦点距離をｆ、後面焦点距離をｂ
ｆｌ、２つのレンズ群間の距離をｄとするとき、次の条
件、 （１）−５．４＜ ｄ／ｆ１ ＜−０．２ （２） ０．４＜ ｄ／ｆ２ ＜ ５．１ （３） ２．８＜ ｂｆｌ／ｆ ＜ ７．８ を満足させるようにし、前記第１レンズ群は、少なくと
も１つ以上の非球面レンズエレメントと少なくとも３以
上の球面レンズエレメントを含み、前記第１レンズ群の
スクリーン反対側の最端にあるレンズエレメントはポジ
ティブパワーを有するようにし、前記第２レンズ群は、
３個のレンズエレメントの接合からなる３接合レンズを
含み、前記３接合レンズからスクリーン反対側に少なく
とも１つ以上のポジティブパワーを有するレンズエレメ
ントを含み、前記プロジェクションレンズを構成するこ
とを特徴とする。
明は、光源、照明光学系、光バルブ、色分離／合成系、
プロジェクションレンズを具備したプロジェクションデ
ィスプレイ装置において、前記プロジェクションディス
プレイ装置のスクリーン側から最初のネガティブパワー
を有する第１レンズ群と、ポジティブパワーを有する第
２レンズ群と、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群と
の間に開口絞りを位置させ、前記第１レンズ群の有効焦
点距離をｆ１、前記第２レンズ群の有効焦点距離をｆ
２、全体レンズの有効焦点距離をｆ、後面焦点距離をｂ
ｆｌ、２つのレンズ群間の距離をｄとするとき、次の条
件、 （１）−５．４＜ ｄ／ｆ１ ＜−０．２ （２） ０．４＜ ｄ／ｆ２ ＜ ５．１ （３） ２．８＜ ｂｆｌ／ｆ ＜ ７．８ を満足させるようにし、前記第１レンズ群は、少なくと
も１つ以上の非球面レンズエレメントと少なくとも３以
上の球面レンズエレメントを含み、前記第１レンズ群の
スクリーン反対側の最端にあるレンズエレメントはポジ
ティブパワーを有するようにし、前記第２レンズ群は、
３個のレンズエレメントの接合からなる３接合レンズを
含み、前記３接合レンズからスクリーン反対側に少なく
とも１つ以上のポジティブパワーを有するレンズエレメ
ントを含み、前記プロジェクションレンズを構成するこ
とを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、前記のような本発明のプロ
ジェクションディスプレイ装置におけるプロジェクショ
ンレンズの技術的思想に伴う一実施形態を、図面を参照
して説明すると、次のとおりである。
ジェクションディスプレイ装置におけるプロジェクショ
ンレンズの技術的思想に伴う一実施形態を、図面を参照
して説明すると、次のとおりである。
【００２２】図２は、本発明によるプロジェクションデ
ィスプレイ装置のプロジェクションレンズの一実施形態
を示した図面で、図６は本発明によるプロジェクション
ディスプレイ装置のプロジェクションレンズの他の実施
形態を示した図面である。
ィスプレイ装置のプロジェクションレンズの一実施形態
を示した図面で、図６は本発明によるプロジェクション
ディスプレイ装置のプロジェクションレンズの他の実施
形態を示した図面である。
【００２３】これに示したとおり、光源１１、照明光学
系１３、光バルブ（imager）２２、色分離／合成系２
１、プロジェクションレンズ３１を具備したプロジェク
ションディスプレイ装置において、前記プロジェクショ
ンディスプレイ装置のスクリーン側から始まり、ネガテ
ィブパワーを有する第１レンズ群Ｇ１と、ポジティブパ
ワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、前記第１レンズ群Ｇ
１と前記第２レンズ群Ｇ２との間に開口絞り（Aperture
Stop）を位置させ、前記第１レンズ群Ｇ１の有効焦点
距離をｆ１、前記第２レンズ群Ｇ２の有効焦点距離をｆ
２、全体レンズの有効焦点距離をｆ、後面焦点距離をｂ
ｆｌ、２つのレンズ群間の距離をｄとするとき、次の条
件、 （１）−５．４＜ ｄ／ｆ１ ＜−０．２ （２） ０．４＜ ｄ／ｆ２ ＜ ５．１ （３） ２．８＜ ｂｆｌ／ｆ ＜ ７．８ を満足させるようにし、前記第１レンズ群Ｇ１は、少な
くとも１つ以上の非球面レンズエレメント（lens eleme
nt）と少なくとも３つ以上の球面レンズエレメントを含
んでいる。前記第１レンズ群Ｇ１のスクリーン反対側の
最も端にあるレンズエレメントは、ポジティブパワー
（Positive power）を持つようにしている。前記第２レ
ンズ群Ｇ２は、３個のレンズエレメントの接合からなる
３接合レンズ（Cemented Triplet Lens）を含み、前記
３接合レンズからスクリーン反対側に少なくとも１つ以
上のポジティブパワーを有するレンズエレメントを含ん
で前記プロジェクションレンズを構成する。
系１３、光バルブ（imager）２２、色分離／合成系２
１、プロジェクションレンズ３１を具備したプロジェク
ションディスプレイ装置において、前記プロジェクショ
ンディスプレイ装置のスクリーン側から始まり、ネガテ
ィブパワーを有する第１レンズ群Ｇ１と、ポジティブパ
ワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、前記第１レンズ群Ｇ
１と前記第２レンズ群Ｇ２との間に開口絞り（Aperture
Stop）を位置させ、前記第１レンズ群Ｇ１の有効焦点
距離をｆ１、前記第２レンズ群Ｇ２の有効焦点距離をｆ
２、全体レンズの有効焦点距離をｆ、後面焦点距離をｂ
ｆｌ、２つのレンズ群間の距離をｄとするとき、次の条
件、 （１）−５．４＜ ｄ／ｆ１ ＜−０．２ （２） ０．４＜ ｄ／ｆ２ ＜ ５．１ （３） ２．８＜ ｂｆｌ／ｆ ＜ ７．８ を満足させるようにし、前記第１レンズ群Ｇ１は、少な
くとも１つ以上の非球面レンズエレメント（lens eleme
nt）と少なくとも３つ以上の球面レンズエレメントを含
んでいる。前記第１レンズ群Ｇ１のスクリーン反対側の
最も端にあるレンズエレメントは、ポジティブパワー
（Positive power）を持つようにしている。前記第２レ
ンズ群Ｇ２は、３個のレンズエレメントの接合からなる
３接合レンズ（Cemented Triplet Lens）を含み、前記
３接合レンズからスクリーン反対側に少なくとも１つ以
上のポジティブパワーを有するレンズエレメントを含ん
で前記プロジェクションレンズを構成する。
【００２４】前記第１レンズ群Ｇ１の非球面レンズエレ
メントは、少なくとも１面以上の非球面になるようにす
る。
メントは、少なくとも１面以上の非球面になるようにす
る。
【００２５】前記第１レンズ群Ｇ１の非球面レンズエレ
メントは、スクリーン側から考慮して最も前側に位置さ
せる。
メントは、スクリーン側から考慮して最も前側に位置さ
せる。
【００２６】前記第２レンズ群Ｇ２の３接合レンズは、
ポジティブオプティカルパワー（positive optical pow
er）を有するようにする。
ポジティブオプティカルパワー（positive optical pow
er）を有するようにする。
【００２７】前記第２レンズ群Ｇ２の３接合レンズは、
中央のレンズがネガティブオプティカルパワー（negati
ve optical power）を有するようにし、他の２レンズ
は、ポジティブオプティカルパワーを有するようにす
る。
中央のレンズがネガティブオプティカルパワー（negati
ve optical power）を有するようにし、他の２レンズ
は、ポジティブオプティカルパワーを有するようにす
る。
【００２８】前記第２レンズ群Ｇ２の３接合レンズは、
中央のレンズの屈折率（refractiveindex）Ｎｄｃと他
の２レンズの屈折率（refractive index）Ｎｄｓが次の
条件、 |Ｎｄｃ−Ｎｄｓ| ＞ ０．１６ を満足させるようにする。
中央のレンズの屈折率（refractiveindex）Ｎｄｃと他
の２レンズの屈折率（refractive index）Ｎｄｓが次の
条件、 |Ｎｄｃ−Ｎｄｓ| ＞ ０．１６ を満足させるようにする。
【００２９】前記第２レンズ群Ｇ２の３接合レンズは、
中央のレンズのアッベ数（Abbe number）Ｖｄｃと他の
２レンズのアッベ数（Abbe number）Ｖｄｓが次の条
件、 |Ｖｄｃ−Ｖｄｓ| ＞ ２３ を満足させるようにする。
中央のレンズのアッベ数（Abbe number）Ｖｄｃと他の
２レンズのアッベ数（Abbe number）Ｖｄｓが次の条
件、 |Ｖｄｃ−Ｖｄｓ| ＞ ２３ を満足させるようにする。
【００３０】前記第２レンズ群Ｇ２の３接合レンズは、
中央のレンズがポジティブオプティカルパワーを有し、
他の２レンズはネガティブオプティカルパワーを有する
ようにする。
中央のレンズがポジティブオプティカルパワーを有し、
他の２レンズはネガティブオプティカルパワーを有する
ようにする。
【００３１】前記プロジェクションレンズは、前記第１
レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２との間に反射鏡を
さらに含んで構成し、前記反射鏡は、前記第１レンズ群
と開口絞りとの間に位置するようにして前記反射鏡によ
って前記プロジェクションレンズ内部で光経路を変える
ことができるようにする。
レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２との間に反射鏡を
さらに含んで構成し、前記反射鏡は、前記第１レンズ群
と開口絞りとの間に位置するようにして前記反射鏡によ
って前記プロジェクションレンズ内部で光経路を変える
ことができるようにする。
【００３２】前記反射鏡は、前記反射鏡の入射主光線と
反射主光線とのなす角度ｔｈが次の条件、 ４５ ＜ ｔｈ ＜ ９０ を満足するようにする。
反射主光線とのなす角度ｔｈが次の条件、 ４５ ＜ ｔｈ ＜ ９０ を満足するようにする。
【００３３】前記プロジェクションレンズは、前記プロ
ジェクションレンズ３１と前記光バルブ２２に多数のプ
リズムを追加で接合させ、前記プロジェクションレンズ
３１、前記光バルブ２２、多数のプリズムの接合からな
る色分離／合成用プリズムブロックをさらに含んで構成
する。
ジェクションレンズ３１と前記光バルブ２２に多数のプ
リズムを追加で接合させ、前記プロジェクションレンズ
３１、前記光バルブ２２、多数のプリズムの接合からな
る色分離／合成用プリズムブロックをさらに含んで構成
する。
【００３４】前記プリズムブロックは、前記プリズムブ
ロックの屈折率Ｎｄｐとアッベ数Ｖｄｐが次の条件、 Ｎｄｐ ＞ １．６４ Ｖｄｐ ＜ ３３．０ を満足させるようにする。
ロックの屈折率Ｎｄｐとアッベ数Ｖｄｐが次の条件、 Ｎｄｐ ＞ １．６４ Ｖｄｐ ＜ ３３．０ を満足させるようにする。
【００３５】前記プロジェクションレンズは、１％以下
のディストーション（distortion）を有するようにす
る。
のディストーション（distortion）を有するようにす
る。
【００３６】前記プロジェクションレンズは、８４％以
上の周辺光量比を有するようにする。
上の周辺光量比を有するようにする。
【００３７】前記プロジェクションレンズは、６６度以
上の画角を有するようにする。
上の画角を有するようにする。
【００３８】前記プロジェクションレンズは、前記第１
レンズ群Ｇ１と光バルブ間の距離を固定し、前記第２レ
ンズ群Ｇ２を前後に動かし、フォーカシングを調節する
ようにする。
レンズ群Ｇ１と光バルブ間の距離を固定し、前記第２レ
ンズ群Ｇ２を前後に動かし、フォーカシングを調節する
ようにする。
【００３９】このように構成された本発明によるプロジ
ェクションディスプレイ装置のプロジェクションレンズ
の動作を図面によって詳細に説明すれば、次のとおりで
ある。
ェクションディスプレイ装置のプロジェクションレンズ
の動作を図面によって詳細に説明すれば、次のとおりで
ある。
【００４０】まず、本発明によるロングバックフォーカ
ルレングス（Long Back Focal Length）を有するワイド
アングルテレセントリックプロジェクションレンズ（Wi
de angle Telecentric Projection Lens）は、光源と照
明光学系、光バルブ（imager）、色分離／合成系、プロ
ジェクションレンズを有するプロジェクションディスプ
レイ装置に使われるプロジェクションレンズとして、多
数の画素で構成された映像表示装置に形成されたイメー
ジ（image）を拡大投射して、大画面高画質の映像を表
現する背面投射型プロジェクション・テレビ（又はモニ
タ）用プロジェクションレンズである。
ルレングス（Long Back Focal Length）を有するワイド
アングルテレセントリックプロジェクションレンズ（Wi
de angle Telecentric Projection Lens）は、光源と照
明光学系、光バルブ（imager）、色分離／合成系、プロ
ジェクションレンズを有するプロジェクションディスプ
レイ装置に使われるプロジェクションレンズとして、多
数の画素で構成された映像表示装置に形成されたイメー
ジ（image）を拡大投射して、大画面高画質の映像を表
現する背面投射型プロジェクション・テレビ（又はモニ
タ）用プロジェクションレンズである。
【００４１】そこで、図２のように、ネガティブパワー
（Negative Power）を有するレンズ群Ｇ１とポジティブ
パワー（Positive Power）を有するレンズ群Ｇ２の２つ
のレンズ群とからなり、レンズ群Ｇ１とレンズ群Ｇ２と
の間に開口絞り（Aperture Stop）が位置する。Ｇ１レ
ンズ群の有効焦点距離をｆ１、Ｇ２レンズ群の有効焦点
距離をｆ２、全体レンズの有効焦点距離をｆ、後面焦点
距離をｂｆｌ、２つのレンズ群間の距離をｄとすると
き、次の条件を満足する。 （１）−５．４＜ ｄ／ｆ１ ＜−０．２ （２） ０．４＜ ｄ／ｆ２ ＜ ５．１ （３） ２．８＜ ｂｆｌ／ｆ ＜ ７．８ 最初の第１レンズ群Ｇ１は、少なくとも１つ以上の非球
面レンズエレメント（lens element）と少なくとも３つ
以上の球面レンズエレメントを含んでいる。第１レンズ
群Ｇ１のスクリーン反対側の最も端にあるレンズエレメ
ントは、ポジティブパワー（Positive power）を有す
る。
（Negative Power）を有するレンズ群Ｇ１とポジティブ
パワー（Positive Power）を有するレンズ群Ｇ２の２つ
のレンズ群とからなり、レンズ群Ｇ１とレンズ群Ｇ２と
の間に開口絞り（Aperture Stop）が位置する。Ｇ１レ
ンズ群の有効焦点距離をｆ１、Ｇ２レンズ群の有効焦点
距離をｆ２、全体レンズの有効焦点距離をｆ、後面焦点
距離をｂｆｌ、２つのレンズ群間の距離をｄとすると
き、次の条件を満足する。 （１）−５．４＜ ｄ／ｆ１ ＜−０．２ （２） ０．４＜ ｄ／ｆ２ ＜ ５．１ （３） ２．８＜ ｂｆｌ／ｆ ＜ ７．８ 最初の第１レンズ群Ｇ１は、少なくとも１つ以上の非球
面レンズエレメント（lens element）と少なくとも３つ
以上の球面レンズエレメントを含んでいる。第１レンズ
群Ｇ１のスクリーン反対側の最も端にあるレンズエレメ
ントは、ポジティブパワー（Positive power）を有す
る。
【００４２】第２の第２レンズ群Ｇ２は、３個のレンズ
エレメントの接合からなる３接合レンズ（Cemented Tri
plet Lens）を含み、この３接合レンズからスクリーン
反対側に少なくとも１つ以上のポジティブパワーを有す
るレンズエレメントを含まなければならない。
エレメントの接合からなる３接合レンズ（Cemented Tri
plet Lens）を含み、この３接合レンズからスクリーン
反対側に少なくとも１つ以上のポジティブパワーを有す
るレンズエレメントを含まなければならない。
【００４３】６０度以上の広角の画角を有するようにす
ると、対面湾曲と歪曲収差、縦色収差等、残余収差が余
るようになるのだが、Ｇ１レンズ群に１つ以上の少なく
とも１面が非球面であるプラスチック非球面レンズを配
置して対面湾曲収差を満足するほど減らし、歪曲収差を
１％以内に縮める。ここで非球面レンズは、加工時、精
巧に削らなければならないのであって、ガラスを使用す
る場合、毎回削らなければならないが、金型でプラスチ
ックを製作して使用すると、価格帯と作業工程の減少面
で有利である。
ると、対面湾曲と歪曲収差、縦色収差等、残余収差が余
るようになるのだが、Ｇ１レンズ群に１つ以上の少なく
とも１面が非球面であるプラスチック非球面レンズを配
置して対面湾曲収差を満足するほど減らし、歪曲収差を
１％以内に縮める。ここで非球面レンズは、加工時、精
巧に削らなければならないのであって、ガラスを使用す
る場合、毎回削らなければならないが、金型でプラスチ
ックを製作して使用すると、価格帯と作業工程の減少面
で有利である。
【００４４】プロジェクションディスプレイ装置は、非
常に高いエネルギの光源を使用するために温度変化が激
しく、外部環境に伴う温度変化も重要視しなければなら
ない。従って、グラスレンズ（Glass lens）に比べて温
度に伴う性能変化が比較的激しいプラスチック非球面レ
ンズは、温度変化の影響を最小化するため、できれば弱
い屈折能を有するようにしなければならない。
常に高いエネルギの光源を使用するために温度変化が激
しく、外部環境に伴う温度変化も重要視しなければなら
ない。従って、グラスレンズ（Glass lens）に比べて温
度に伴う性能変化が比較的激しいプラスチック非球面レ
ンズは、温度変化の影響を最小化するため、できれば弱
い屈折能を有するようにしなければならない。
【００４５】また、レンズ射出時の均一な射出温度及び
圧力を維持するために、中心部と周辺部の厚さ差を最小
化しなければならない。
圧力を維持するために、中心部と周辺部の厚さ差を最小
化しなければならない。
【００４６】こうした条件を満足するために、最初の第
１レンズ群Ｇ１の非球面レンズエレメントは、弱いネガ
ティブオプティカルパワー（negative optical power）
又は弱いポジティブオプティカルパワー（positive opt
ical power）を有する。
１レンズ群Ｇ１の非球面レンズエレメントは、弱いネガ
ティブオプティカルパワー（negative optical power）
又は弱いポジティブオプティカルパワー（positive opt
ical power）を有する。
【００４７】このとき、使用した非球面の方程式は、次
の数式１のとおりである。
の数式１のとおりである。
【数１】
【００４８】ここで、ｚは光軸方向で、ｙは光軸方向と
垂直である方向であり、Ｒはレンズ面の半径で、Ｋはコ
ニック常数であり、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは非球面係数であ
る。
垂直である方向であり、Ｒはレンズ面の半径で、Ｋはコ
ニック常数であり、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは非球面係数であ
る。
【００４９】一般的にプロジェクションディスプレイ装
置に使われる反射型液晶光バルブ（imager）は、Ｒ，
Ｇ，Ｂそれぞれの３原色を表現する３個の光バルブを使
用する。この３個の光バルブのイメージは、色分離／合
成系により合成されてプロジェクションレンズを介して
拡大投射される。このとき、プロジェクションレンズの
縦色収差が大きいと、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれのイメージの
色倍率差によってスクリーン周辺部でのＲ，Ｇ，Ｂそれ
ぞれのイメージ不一致が発生する。
置に使われる反射型液晶光バルブ（imager）は、Ｒ，
Ｇ，Ｂそれぞれの３原色を表現する３個の光バルブを使
用する。この３個の光バルブのイメージは、色分離／合
成系により合成されてプロジェクションレンズを介して
拡大投射される。このとき、プロジェクションレンズの
縦色収差が大きいと、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれのイメージの
色倍率差によってスクリーン周辺部でのＲ，Ｇ，Ｂそれ
ぞれのイメージ不一致が発生する。
【００５０】従って、本発明によるプロジェクションレ
ンズでは、Ｇ２レンズ群に３個のレンズを接合したトリ
プル接合レンズ（Triple Cemented Lens）を使用して縦
色収差を縮めた。
ンズでは、Ｇ２レンズ群に３個のレンズを接合したトリ
プル接合レンズ（Triple Cemented Lens）を使用して縦
色収差を縮めた。
【００５１】トリプル接合レンズは、ポジティブオプテ
ィカルパワー（positive optical power）を有してお
り、中央のレンズがネガティブオプティカルパワーを有
し、他の２レンズは、ポジティブオプティカルパワーを
有する。そして、３接合レンズの中央のレンズの屈折率
（refractive index）Ｎｄｃと他の２レンズの屈折率
（refractive index）Ｎｄｓが次を満足する。 |Ｎｄｃ−Ｎｄｓ| ＞ ０．１６ また、３接合レンズの中央のレンズのアッベ数（Abbe n
umber）Ｖｄｃと他の２レンズのアッベ数（Abbe numbe
r）Ｖｄｓは、次を満足する。 |Ｖｄｃ−Ｖｄｓ| ＞ ２３ また、Ｇ１レンズ群に開口絞り（Aperture Stop）に最
も近いレンズは、量の屈折能を有するように配置して、
Ｇ２レンズ群に開口絞りと最も遠いレンズは、量の屈折
能を有するようにした。
ィカルパワー（positive optical power）を有してお
り、中央のレンズがネガティブオプティカルパワーを有
し、他の２レンズは、ポジティブオプティカルパワーを
有する。そして、３接合レンズの中央のレンズの屈折率
（refractive index）Ｎｄｃと他の２レンズの屈折率
（refractive index）Ｎｄｓが次を満足する。 |Ｎｄｃ−Ｎｄｓ| ＞ ０．１６ また、３接合レンズの中央のレンズのアッベ数（Abbe n
umber）Ｖｄｃと他の２レンズのアッベ数（Abbe numbe
r）Ｖｄｓは、次を満足する。 |Ｖｄｃ−Ｖｄｓ| ＞ ２３ また、Ｇ１レンズ群に開口絞り（Aperture Stop）に最
も近いレンズは、量の屈折能を有するように配置して、
Ｇ２レンズ群に開口絞りと最も遠いレンズは、量の屈折
能を有するようにした。
【００５２】一方、プロジェクションディスプレイ装置
の大きさと厚さを最小化するために、図６のように、プ
ロジェクションレンズの最初のレンズ群Ｇ１と第２レン
ズ群Ｇ２との間に反射鏡をおいてプロジェクションレン
ズ内部で光経路を変えることができる。即ち、反射鏡
は、第１レンズ群と開口絞りとの間に位置するようにし
てプロジェクションレンズ内部で光経路を変更できるよ
うにする。
の大きさと厚さを最小化するために、図６のように、プ
ロジェクションレンズの最初のレンズ群Ｇ１と第２レン
ズ群Ｇ２との間に反射鏡をおいてプロジェクションレン
ズ内部で光経路を変えることができる。即ち、反射鏡
は、第１レンズ群と開口絞りとの間に位置するようにし
てプロジェクションレンズ内部で光経路を変更できるよ
うにする。
【００５３】これによって、プロジェクションディスプ
レイ装置の奥行き（Depth）を減らすことができるよう
になる。また、プロジェクションレンズとスクリーンと
の間に２個又は３個の鏡を使用するシステムに比べて調
整が容易だけでなく、信頼性の面でも多くの長所を有し
ている。このとき、鏡の入射主光線と反射主光線がなす
角度ｔｈは、次を満足する。 ４５ ＜ ｔｈ ＜ ９０ また、図６のプロジェクションレンズのように、第１レ
ンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に反射鏡をおいて
プロジェクションレンズ内部で光経路を変えることがで
きる構造のレンズは、プロジェクションディスプレイ装
置に装着時、フォーカシング（focusing）のため、レン
ズを光軸に沿って前後に動かす場合、スクリーン上でイ
メージの位置が上下に従って動くようになるため、プロ
ジェクションレンズは、レンズ群Ｇ２のみを前後に動か
し、フォーカシング調節をすることができる。
レイ装置の奥行き（Depth）を減らすことができるよう
になる。また、プロジェクションレンズとスクリーンと
の間に２個又は３個の鏡を使用するシステムに比べて調
整が容易だけでなく、信頼性の面でも多くの長所を有し
ている。このとき、鏡の入射主光線と反射主光線がなす
角度ｔｈは、次を満足する。 ４５ ＜ ｔｈ ＜ ９０ また、図６のプロジェクションレンズのように、第１レ
ンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に反射鏡をおいて
プロジェクションレンズ内部で光経路を変えることがで
きる構造のレンズは、プロジェクションディスプレイ装
置に装着時、フォーカシング（focusing）のため、レン
ズを光軸に沿って前後に動かす場合、スクリーン上でイ
メージの位置が上下に従って動くようになるため、プロ
ジェクションレンズは、レンズ群Ｇ２のみを前後に動か
し、フォーカシング調節をすることができる。
【００５４】反射型リキッドクリスタル光バルブ（Liqu
id crystal imager）を使用したプロジェクションディ
スプレイ装置は、照明光学系及び色分離／合成系がプロ
ジェクションレンズと光バルブ間に位置する。
id crystal imager）を使用したプロジェクションディ
スプレイ装置は、照明光学系及び色分離／合成系がプロ
ジェクションレンズと光バルブ間に位置する。
【００５５】本発明のプロジェクションレンズは、光源
１１、照明光学系のイルミネーションオプティック１
３、光バルブ（imager）２２、色分離／合成系の偏光ビ
ームスプリッタ２１、プロジェクションレンズ３１を有
するプロジェクションディスプレイ装置に使われてプロ
ジェクションディスプレイ装置のスクリーン側から最初
のネガティブパワー（Negative Power）を有するレンズ
群Ｇ１とポジティブパワー（Positive Power）を有する
レンズ群Ｇ２の２つのレンズ群と多数のプリズム（Pris
m）の接合で構成される色分離／合成用プリズムブロッ
クとから構成されている。
１１、照明光学系のイルミネーションオプティック１
３、光バルブ（imager）２２、色分離／合成系の偏光ビ
ームスプリッタ２１、プロジェクションレンズ３１を有
するプロジェクションディスプレイ装置に使われてプロ
ジェクションディスプレイ装置のスクリーン側から最初
のネガティブパワー（Negative Power）を有するレンズ
群Ｇ１とポジティブパワー（Positive Power）を有する
レンズ群Ｇ２の２つのレンズ群と多数のプリズム（Pris
m）の接合で構成される色分離／合成用プリズムブロッ
クとから構成されている。
【００５６】そのため、プロジェクションレンズの設計
時から色分離／合成用プリズムブロックを考慮して、プ
ロジェクションレンズの設計がなされなければならな
い。一般的に、プリズムブロックの屈折率が高くなるほ
ど、バックフォーカルレングス（Back Focal Length）
の長さを縮める効果があるため、プロジェクションレン
ズの大きさを小さくすることができる。従って、球面収
差及び軸外収差（Off-axial aberrations）を補正する
のが容易になる。また、波長別の屈折率の差が少ない低
分散グラス（Glass）材質のプリズムブロックを使用す
ることによって、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの３原色を表現す
る３個の光バルブであることに起因するプロジェクショ
ンレンズの縦色収差を縮めることができ、これに伴い
Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれのイメージの色倍率の補正に有利で
ある。
時から色分離／合成用プリズムブロックを考慮して、プ
ロジェクションレンズの設計がなされなければならな
い。一般的に、プリズムブロックの屈折率が高くなるほ
ど、バックフォーカルレングス（Back Focal Length）
の長さを縮める効果があるため、プロジェクションレン
ズの大きさを小さくすることができる。従って、球面収
差及び軸外収差（Off-axial aberrations）を補正する
のが容易になる。また、波長別の屈折率の差が少ない低
分散グラス（Glass）材質のプリズムブロックを使用す
ることによって、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの３原色を表現す
る３個の光バルブであることに起因するプロジェクショ
ンレンズの縦色収差を縮めることができ、これに伴い
Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれのイメージの色倍率の補正に有利で
ある。
【００５７】従って、本発明によるプロジェクションレ
ンズの色分離／合成用プリズムブロックのリフラックテ
ィブインデックス（refractive index）Ｎｄｐとアッベ
数（Abbe number）Ｖｄｐは、次を満足する。 Ｎｄｐ ＞ １．６４ Ｖｄｐ ＜ ３３．０ ３個の光バルブを利用するプロジェクションディスプレ
イ装置の場合は、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれのパネル（Panne
l）が互いに独立的であるために、各波長別バックフォ
ーカルレングス（back focal length）の距離が互いに
他のズームレンズ（zooming lens）デザインを実行す
る。これによって、色倍率とＭＴＦ性能を改善すること
ができた。
ンズの色分離／合成用プリズムブロックのリフラックテ
ィブインデックス（refractive index）Ｎｄｐとアッベ
数（Abbe number）Ｖｄｐは、次を満足する。 Ｎｄｐ ＞ １．６４ Ｖｄｐ ＜ ３３．０ ３個の光バルブを利用するプロジェクションディスプレ
イ装置の場合は、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれのパネル（Panne
l）が互いに独立的であるために、各波長別バックフォ
ーカルレングス（back focal length）の距離が互いに
他のズームレンズ（zooming lens）デザインを実行す
る。これによって、色倍率とＭＴＦ性能を改善すること
ができた。
【００５８】以上の条件を満足するプロジェクションレ
ンズの実施形態を挙げるとすれば、次のとおりである。
ンズの実施形態を挙げるとすれば、次のとおりである。
【００５９】表１は、図２に対する第１実施形態を示し
た表で、図３は、表１の第１実施形態によるＭＴＦの分
析結果を示すグラフである。
た表で、図３は、表１の第１実施形態によるＭＴＦの分
析結果を示すグラフである。
【表１】
【００６０】そこで、第１実施形態は、画角８０度と全
体レンズの有効焦点距離Ｆ＝１１．４９９、Ｇ１レンズ
群の有効焦点距離Ｆ１＝−６９．０６、Ｇ２レンズ群の
有効焦点距離Ｆ２＝５７．２３、後面焦点距離ＢＦＬ＝
５４．５５で６０度以上の広角の画角とＢＦＬ／Ｆ＝
４．７の長い後面焦点距離、最外角フィールドの主光線
が光バルブ面に垂直に入射するテレセントリック条件を
満足する。
体レンズの有効焦点距離Ｆ＝１１．４９９、Ｇ１レンズ
群の有効焦点距離Ｆ１＝−６９．０６、Ｇ２レンズ群の
有効焦点距離Ｆ２＝５７．２３、後面焦点距離ＢＦＬ＝
５４．５５で６０度以上の広角の画角とＢＦＬ／Ｆ＝
４．７の長い後面焦点距離、最外角フィールドの主光線
が光バルブ面に垂直に入射するテレセントリック条件を
満足する。
【００６１】表１で、面２７の厚さは、それぞれのＲ，
Ｇ，Ｂ３色のパネルと色分離／合成のため光部品までの
距離を３個のズーム位置をおいて各々５．００２ｍｍ、
５．０ｍｍ、５．０２０５ｍｍにした。
Ｇ，Ｂ３色のパネルと色分離／合成のため光部品までの
距離を３個のズーム位置をおいて各々５．００２ｍｍ、
５．０ｍｍ、５．０２０５ｍｍにした。
【００６２】図３は、スペシャル周波数（spatial freq
uency）４０linepair／ｍｍまでのＭＴＦ（Modulation
Transfer Function）をＣＯＤＥ Ｖ（ＯＲＡ上のレン
ズ設計ソフトウェア）で分析した結果である。これに伴
い、あらゆるフィールド（Field）に対して４０linepai
r／ｍｍで４０％以上のＭＴＦを得ることができた。
uency）４０linepair／ｍｍまでのＭＴＦ（Modulation
Transfer Function）をＣＯＤＥ Ｖ（ＯＲＡ上のレン
ズ設計ソフトウェア）で分析した結果である。これに伴
い、あらゆるフィールド（Field）に対して４０linepai
r／ｍｍで４０％以上のＭＴＦを得ることができた。
【００６３】表２は、図２に対する第２実施形態を示し
た表で、図４は、表２の第２実施形態による表２のレイ
アウトを光線とともに表現した図面であり、図５は、表
２の第２実施形態によるＭＴＦの分析結果を示したグラ
フである。
た表で、図４は、表２の第２実施形態による表２のレイ
アウトを光線とともに表現した図面であり、図５は、表
２の第２実施形態によるＭＴＦの分析結果を示したグラ
フである。
【００６４】そこで、表２の実施形態は、画角６６度と
全体レンズの有効焦点距離Ｆ＝１４．９９、Ｇ１レンズ
群の有効焦点距離Ｆ１＝−１５１．５９、Ｇ２レンズ群
の有効焦点距離Ｆ２＝４２．８１５、後面焦点距離ＢＦ
Ｌ＝４２．２４２で６０度以上の広角の画角とＢＦＬ／
Ｆ＝２．８の長い後面焦点距離、最外角フィールドの主
光線における光バルブ面への垂直入射は、テレセントリ
ック条件を満足する。
全体レンズの有効焦点距離Ｆ＝１４．９９、Ｇ１レンズ
群の有効焦点距離Ｆ１＝−１５１．５９、Ｇ２レンズ群
の有効焦点距離Ｆ２＝４２．８１５、後面焦点距離ＢＦ
Ｌ＝４２．２４２で６０度以上の広角の画角とＢＦＬ／
Ｆ＝２．８の長い後面焦点距離、最外角フィールドの主
光線における光バルブ面への垂直入射は、テレセントリ
ック条件を満足する。
【００６５】表２の面２７の厚さは、それぞれのＲ，
Ｇ，Ｂ３色パネルと色分離／合成のための光部品までの
距離を３個のズーム位置をおいて各々２．４８０１６ｍ
ｍ、２．５ｍｍ、２．５４４８７ｍｍにした。
Ｇ，Ｂ３色パネルと色分離／合成のための光部品までの
距離を３個のズーム位置をおいて各々２．４８０１６ｍ
ｍ、２．５ｍｍ、２．５４４８７ｍｍにした。
【表２】
【００６６】図５は、スペシャル周波数４０linepair／
ｍｍまでのＭＴＦ（Modulation Transfer Function）を
ＣＯＤＥ Ｖ（ＯＲＡ上のレンズ設計ソフトウェア）で
分析した結果である。これに伴い、あらゆるフィールド
（Field）に対して４０linepair／ｍｍで４０％以上の
ＭＴＦを得ることができた。
ｍｍまでのＭＴＦ（Modulation Transfer Function）を
ＣＯＤＥ Ｖ（ＯＲＡ上のレンズ設計ソフトウェア）で
分析した結果である。これに伴い、あらゆるフィールド
（Field）に対して４０linepair／ｍｍで４０％以上の
ＭＴＦを得ることができた。
【００６７】表３は、図２に対する第３実施形態を示し
た表である。
た表である。
【表３】
【００６８】表３の実施形態は、画角７６．２度と全体
レンズの有効焦点距離Ｆ＝１２．１７２、Ｇ１レンズ群
の有効焦点距離Ｆ１＝−４６．４、Ｇ２レンズ群の有効
焦点距離Ｆ２＝４４．６１、後面焦点距離ＢＦＬ＝５
１．２５７で６０度以上の広角の画角とＢＦＬ／Ｆ＝
４．２の長い後面焦点距離、最外角フィールドの主光線
が光バルブ面に垂直に入射するテレセントリック条件を
満足する。
レンズの有効焦点距離Ｆ＝１２．１７２、Ｇ１レンズ群
の有効焦点距離Ｆ１＝−４６．４、Ｇ２レンズ群の有効
焦点距離Ｆ２＝４４．６１、後面焦点距離ＢＦＬ＝５
１．２５７で６０度以上の広角の画角とＢＦＬ／Ｆ＝
４．２の長い後面焦点距離、最外角フィールドの主光線
が光バルブ面に垂直に入射するテレセントリック条件を
満足する。
【００６９】表４は、図２に対する第４実施形態を示す
表である。
表である。
【表４】
【００７０】表４の実施形態は、画角７９．７度と全体
レンズの有効焦点距離Ｆ＝１２．２１７、Ｇ１レンズ群
の有効焦点距離Ｆ１＝−５３．２６９、Ｇ２レンズ群の
有効焦点距離Ｆ２＝４７．６５、後面焦点距離ＢＦＬ＝
５３．８９で６０度以上の広角の画角とＢＦＬ／Ｆ＝
４．４の長い後面焦点距離、最外角フィールドの主光線
が光バルブ面に垂直に入射するテレセントリック条件を
満足する。
レンズの有効焦点距離Ｆ＝１２．２１７、Ｇ１レンズ群
の有効焦点距離Ｆ１＝−５３．２６９、Ｇ２レンズ群の
有効焦点距離Ｆ２＝４７．６５、後面焦点距離ＢＦＬ＝
５３．８９で６０度以上の広角の画角とＢＦＬ／Ｆ＝
４．４の長い後面焦点距離、最外角フィールドの主光線
が光バルブ面に垂直に入射するテレセントリック条件を
満足する。
【００７１】表５は、図２に対する第５実施形態を示す
表である。
表である。
【表５】
【００７２】表５の実施形態は、画角８０．８度と全体
レンズの有効焦点距離Ｆ＝１１．１９５、Ｇ１レンズ群
の有効焦点距離Ｆ１＝−３４．０７１、Ｇ２レンズ群の
有効焦点距離Ｆ２＝４５．７７３、後面焦点距離ＢＦＬ
＝５０．７５で６０度以上の広角の画角とＢＦＬ／Ｆ＝
４．５の長い後面焦点距離、最外角フィールドの主光線
が光バルブ面に垂直に入射するテレセントリック条件を
満足する。
レンズの有効焦点距離Ｆ＝１１．１９５、Ｇ１レンズ群
の有効焦点距離Ｆ１＝−３４．０７１、Ｇ２レンズ群の
有効焦点距離Ｆ２＝４５．７７３、後面焦点距離ＢＦＬ
＝５０．７５で６０度以上の広角の画角とＢＦＬ／Ｆ＝
４．５の長い後面焦点距離、最外角フィールドの主光線
が光バルブ面に垂直に入射するテレセントリック条件を
満足する。
【００７３】表６は、図２に対する第６実施形態を示す
表である。
表である。
【表６】
【００７４】表６の実施形態は、画角７９．６度と全体
レンズの有効焦点距離Ｆ＝１１．５５５、Ｇ１レンズ群
の有効焦点距離Ｆ１＝−７３．１５、Ｇ２レンズ群の有
効焦点距離Ｆ２＝５７．７０２、後面焦点距離ＢＦＬ＝
３９．７６２で６０度以上の広角の画角とＢＦＬ／Ｆ＝
３．４の長い後面焦点距離、最外角フィールドの主光線
が光バルブ面に垂直に入射するテレセントリック条件を
満足する。
レンズの有効焦点距離Ｆ＝１１．５５５、Ｇ１レンズ群
の有効焦点距離Ｆ１＝−７３．１５、Ｇ２レンズ群の有
効焦点距離Ｆ２＝５７．７０２、後面焦点距離ＢＦＬ＝
３９．７６２で６０度以上の広角の画角とＢＦＬ／Ｆ＝
３．４の長い後面焦点距離、最外角フィールドの主光線
が光バルブ面に垂直に入射するテレセントリック条件を
満足する。
【００７５】このように本発明は、６０度以上の画角を
有し、プロジェクション・テレビ（又はモニタ）の厚さ
を縮小し、長い後面焦点距離を確保して色分離／合成用
光学部品の配置が容易になりつつ、テレセントリック設
計をして色分離／合成用光学部品の性能が高く維持され
るようにして、縦色収差を減少させるようにしている。
有し、プロジェクション・テレビ（又はモニタ）の厚さ
を縮小し、長い後面焦点距離を確保して色分離／合成用
光学部品の配置が容易になりつつ、テレセントリック設
計をして色分離／合成用光学部品の性能が高く維持され
るようにして、縦色収差を減少させるようにしている。
【００７６】以上、本発明の望ましい実施形態を説明し
たが、本発明では多様な変化と変更及び均等物の使用が
可能である。本発明は、前記実施形態を適切に変形して
同一に応用できることが明確である。従って、前記記載
内容は、特許請求の範囲の限界により決まる本発明の範
囲を限定するものでない。
たが、本発明では多様な変化と変更及び均等物の使用が
可能である。本発明は、前記実施形態を適切に変形して
同一に応用できることが明確である。従って、前記記載
内容は、特許請求の範囲の限界により決まる本発明の範
囲を限定するものでない。
【００７７】
【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によるプ
ロジェクションディスプレイ装置のプロジェクションレ
ンズは、６０度以上の画角を有し、プロジェクション・
テレビ（又はモニタ）の厚さを縮小し、長い後面焦点距
離を確保して色分離／合成用光学部品の配置を容易にし
つつ、テレセントリック設計をして色分離／合成用光学
部品の性能が高く維持されるようにして、縦色収差を減
少させることができる、といった効果を奏する。
ロジェクションディスプレイ装置のプロジェクションレ
ンズは、６０度以上の画角を有し、プロジェクション・
テレビ（又はモニタ）の厚さを縮小し、長い後面焦点距
離を確保して色分離／合成用光学部品の配置を容易にし
つつ、テレセントリック設計をして色分離／合成用光学
部品の性能が高く維持されるようにして、縦色収差を減
少させることができる、といった効果を奏する。
【００７８】また、プロジェクション・テレビ又はモニ
タの奥行きを最小化するためには非常に短い投射距離の
プロジェクションレンズを必要とするのに、このような
条件を満足するプロジェクションレンズは、相対的に広
いフィールドアングル（field angle）を要する。従っ
て、発明によるプロジェクションレンズは、画角が６０
度以上ながらも従来のプロジェクションレンズ等の必要
条件である解像度、ディストーション、色倍率、周辺光
量比などを充足でき、また、レンズ内部に反射鏡をおい
て、レンズ自体を曲げることができるようにして全体セ
ットの高さを最小化しただけでなく、単純に後群レンズ
群のみの調整で焦点調整を非常に便利にすることができ
る効果も奏する。
タの奥行きを最小化するためには非常に短い投射距離の
プロジェクションレンズを必要とするのに、このような
条件を満足するプロジェクションレンズは、相対的に広
いフィールドアングル（field angle）を要する。従っ
て、発明によるプロジェクションレンズは、画角が６０
度以上ながらも従来のプロジェクションレンズ等の必要
条件である解像度、ディストーション、色倍率、周辺光
量比などを充足でき、また、レンズ内部に反射鏡をおい
て、レンズ自体を曲げることができるようにして全体セ
ットの高さを最小化しただけでなく、単純に後群レンズ
群のみの調整で焦点調整を非常に便利にすることができ
る効果も奏する。
【００７９】また、分解能とは、様々なレンズのフォー
カシング及びコントラスト（Contrast）性能を示す基本
指標であるが、任意のイメージをレンズを介して拡大投
射してマッピングする過程で元来イメージの性能を最大
限同様に表現しなければならない性能指標の定量的表現
である。従って、本発明によるプロジェクションレンズ
は、ＳＸＧＡ０．７ｉｎｃｈの光バルブを使用して目標
分解能値の数値的表現で４０linepair／ｍｍＭＴＦ値が
中心では６０％以上、周辺では４０％以上の性能を満足
する長所もある。
カシング及びコントラスト（Contrast）性能を示す基本
指標であるが、任意のイメージをレンズを介して拡大投
射してマッピングする過程で元来イメージの性能を最大
限同様に表現しなければならない性能指標の定量的表現
である。従って、本発明によるプロジェクションレンズ
は、ＳＸＧＡ０．７ｉｎｃｈの光バルブを使用して目標
分解能値の数値的表現で４０linepair／ｍｍＭＴＦ値が
中心では６０％以上、周辺では４０％以上の性能を満足
する長所もある。
【００８０】また、ＰＢＳ及び２色性フィルタ（Dichro
ic filter）等の光学部品の性能を最大限維持するため
にテレセントリック光学の設計が必要である。即ち、レ
ンズに入射するあらゆるフィールドの中心光は平行でな
ければならない。そのため、入射ひとみ（enterance pu
pil）の位置は、無限大でなければならない。従って、
本発明は、このような条件を満足させるテレセントリッ
ク設計を具現して、色分離／合成光学部品の性能を最大
限に維持するプロジェクションレンズを具現した効果が
得られるようになる。
ic filter）等の光学部品の性能を最大限維持するため
にテレセントリック光学の設計が必要である。即ち、レ
ンズに入射するあらゆるフィールドの中心光は平行でな
ければならない。そのため、入射ひとみ（enterance pu
pil）の位置は、無限大でなければならない。従って、
本発明は、このような条件を満足させるテレセントリッ
ク設計を具現して、色分離／合成光学部品の性能を最大
限に維持するプロジェクションレンズを具現した効果が
得られるようになる。
【００８１】また、本発明は、色分離／合成系を配置で
きるようにレンズの後群と前群のパワー配分を適切に
し、８０ｍｍ以上のバックフォーカルレングス（back f
ocal length）を確保した効果もある。
きるようにレンズの後群と前群のパワー配分を適切に
し、８０ｍｍ以上のバックフォーカルレングス（back f
ocal length）を確保した効果もある。
【００８２】また、本発明は、３板式プロジェクション
装置のＲ，Ｇ，Ｂそれぞれのパネルが互いに独立的に調
整される点を考慮して各波長別バックフォーカルレング
スの距離が互いに他のズームレンズデザイン（zooming
lens design）を実行し、これによって色倍率とＭＴＦ
性能を改善できる効果もある。
装置のＲ，Ｇ，Ｂそれぞれのパネルが互いに独立的に調
整される点を考慮して各波長別バックフォーカルレング
スの距離が互いに他のズームレンズデザイン（zooming
lens design）を実行し、これによって色倍率とＭＴＦ
性能を改善できる効果もある。
【００８３】また、ワイドアングルレンズ（wide angle
lens）は、非常に低い周辺光量比を有しているが、本
発明によるプロジェクションレンズは、別途の機構的処
理がなくても、８０％以上の高い周辺光量比を維持でき
る効果も奏するようになる。
lens）は、非常に低い周辺光量比を有しているが、本
発明によるプロジェクションレンズは、別途の機構的処
理がなくても、８０％以上の高い周辺光量比を維持でき
る効果も奏するようになる。
【図１】一般的なプロジェクションディスプレイ装置の
ブロック構成図。
ブロック構成図。
【図２】本発明によるプロジェクションディスプレイ装
置のプロジェクションレンズの一実地形態を示す図面。
置のプロジェクションレンズの一実地形態を示す図面。
【図３】表１の第１実施形態によるＭＴＦの分析結果を
示すグラフ。
示すグラフ。
【図４】表２の第２実施形態によるレイアウトを光線と
共に表現した図面。
共に表現した図面。
【図５】表２の第２実施形態によるＭＴＦの分析結果を
示すグラフ。
示すグラフ。
【図６】本発明によるプロジェクションディスプレイ装
置のプロジェクションレンズの他の実施形態を示す図
面。
置のプロジェクションレンズの他の実施形態を示す図
面。
１１ 光源
１３ 照明光学系
２２ 光バルブ
２１ 色分離／合成系
３１ プロジェクションレンズ
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02B 13/04
Claims (16)
- 【請求項１】 光源、照明光学系、光バルブ、色分離／
合成系、プロジェクションレンズを具備したプロジェク
ションディスプレイ装置において、 前記プロジェクションディスプレイ装置のスクリーン側
から最初のネガティブパワーを有する第１レンズ群と、 ポジティブパワーを有する第２レンズ群と、 前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間に開口絞り
を位置させ、 前記第１レンズ群の有効焦点距離をｆ１、前記第２レン
ズ群の有効焦点距離をｆ２、全体レンズの有効焦点距離
をｆ、後面焦点距離をｂｆｌ、２つのレンズ群間の距離
をｄとするとき、次の条件、 （１）−５．４＜ ｄ／ｆ１ ＜−０．２ （２） ０．４＜ ｄ／ｆ２ ＜ ５．１ （３） ２．８＜ ｂｆｌ／ｆ ＜ ７．８ を満足させるようにし、 前記第１レンズ群は、少なくとも１つ以上の非球面レン
ズエレメントと少なくとも３以上の球面レンズエレメン
トを含み、前記第１レンズ群のスクリーン反対側の最端
にあるレンズエレメントはポジティブパワーを有するよ
うにし、 前記第２レンズ群は、３個のレンズエレメントの接合か
らなる３接合レンズを含み、前記３接合レンズからスク
リーン反対側に少なくとも１つ以上のポジティブパワー
を有するレンズエレメントを含み、前記プロジェクショ
ンレンズを構成することを特徴とするプロジェクション
ディスプレイ装置のプロジェクションレンズ。 - 【請求項２】 前記第１レンズ群の非球面レンズエレメ
ントは、少なくとも１面以上が非球面になるようにする
ことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクションデ
ィスプレイ装置のプロジェクションレンズ。 - 【請求項３】 前記第１レンズ群の非球面レンズエレメ
ントは、スクリーン側から考慮して最も前方に位置する
ようにすることを特徴とする請求項１に記載のプロジェ
クションディスプレイ装置のプロジェクションレンズ。 - 【請求項４】 前記第２レンズ群の３接合レンズは、ポ
ジティブオプティカルパワーを有するようにすることを
特徴とする請求項１に記載のプロジェクションディスプ
レイ装置のプロジェクションレンズ。 - 【請求項５】 前記第２レンズ群の３接合レンズは、中
央のレンズがネガティブオプティカルパワーを有するよ
うにし、他の２レンズは、ポジティブオプティカルパワ
ーを有するようにすることを特徴とする請求項１に記載
のプロジェクションディスプレイ装置のプロジェクショ
ンレンズ。 - 【請求項６】 前記第２レンズ群の３接合レンズは、中
央のレンズの屈折率Ｎｄｃと他の２レンズの屈折率Ｎｄ
ｓが次の条件、 |Ｎｄｃ−Ｎｄｓ| ＞ ０．１６ を満足させるようにすることを特徴とする請求項５に記
載のプロジェクションディスプレイ装置のプロジェクシ
ョンレンズ。 - 【請求項７】 前記第２レンズ群の３接合レンズは、中
央のレンズのアッベ数Ｖｄｃと他の２レンズのアッベ数
Ｖｄｓが次の条件、 |Ｖｄｃ−Ｖｄｓ| ＞ ２３ を満足させるようにすることを特徴とする請求項５に記
載のプロジェクションディスプレイ装置のプロジェクシ
ョンレンズ。 - 【請求項８】 前記第２レンズ群の３接合レンズは、中
央のレンズがポジティブオプティカルパワーを有し、他
の２レンズがネガティブオプティカルパワーを有するよ
うにすることを特徴とする請求項１に記載のプロジェク
ションディスプレイ装置のプロジェクションレンズ。 - 【請求項９】 前記プロジェクションレンズは、前記第
１レンズ群と前記第２レンズ群との間に反射鏡をさらに
含んで構成し、前記反射鏡は、前記第１レンズ群と開口
絞りとの間に位置するようにして前記反射鏡により前記
プロジェクションレンズ内部で光経路を変えることがで
きるようにすることを特徴とする請求項１に記載のプロ
ジェクションディスプレイ装置のプロジェクションレン
ズ。 - 【請求項１０】 前記反射鏡は、前記反射鏡の入射主光
線と反射主光線とのなす角度ｔｈは、次の条件、 ４５ ＜ ｔｈ ＜ ９０ を満足することを特徴とする請求項９に記載のプロジェ
クションディスプレイ装置のプロジェクションレンズ。 - 【請求項１１】 前記プロジェクションレンズは、前記
プロジェクションレンズ（３１）と前記光バルブ（２
２）に多数のプリズムを追加して接合させ、前記プロジ
ェクションレンズ（３１）と前記光バルブ（２２）と多
数のプリズムの接合からなる色分離／合成用プリズムブ
ロックをさらに含んで構成することを特徴とする請求項
１に記載のプロジェクションディスプレイ装置のプロジ
ェクションレンズ。 - 【請求項１２】 前記プリズムブロックは、前記プリズ
ムブロックのリフラックティブインデックスＮｄｐとア
ッベ数Ｖｄｐが次の条件、 Ｎｄｐ ＞ １．６４ Ｖｄｐ ＜ ３３．０ を満足させるようにすることを特徴とする請求項１１に
記載のプロジェクションディスプレイ装置のプロジェク
ションレンズ。 - 【請求項１３】 前記プロジェクションレンズは、１％
以下のディストーションを有するようにすることを特徴
とする請求項１に記載のプロジェクションディスプレイ
装置のプロジェクションレンズ。 - 【請求項１４】 前記プロジェクションレンズは、８４
％以上の周辺光量比を有するようにすることを特徴とす
る請求項１に記載のプロジェクションディスプレイ装置
のプロジェクションレンズ。 - 【請求項１５】 前記プロジェクションレンズは、６６
度以上の画角を有するようにすることを特徴とする請求
項１に記載のプロジェクションディスプレイ装置のプロ
ジェクションレンズ。 - 【請求項１６】 前記プロジェクションレンズは、前記
第１レンズ群と光バルブとの間の距離を固定し、前記第
２レンズ群を前後に動かしてフォーカシングを調節する
ようにすることを特徴とする請求項１に記載のプロジェ
クションディスプレイ装置のプロジェクションレンズ。
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