JP3500210B2 - 液晶プロジェクターの投射光学系装置 - Google Patents
液晶プロジェクターの投射光学系装置Info
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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- H04N5/7416—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor involving the use of a spatial light modulator, e.g. a light valve, controlled by a video signal
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- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
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- 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
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- 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
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＬＣＤ（Liquid Crystal
Display）に示された画像を大型スクリーンに拡大投射
するための液晶プロジェクターの投射光学系装置に係
り、特にレンズの口径及び厚さが画期的に短縮され製作
費用が節約されうる液晶プロジェクターの投射光学系装
置に関する。
Display）に示された画像を大型スクリーンに拡大投射
するための液晶プロジェクターの投射光学系装置に係
り、特にレンズの口径及び厚さが画期的に短縮され製作
費用が節約されうる液晶プロジェクターの投射光学系装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近来半導体集積技術の発達に従い高密度
化が飛躍的になされ、液晶テレビの本格的な普及がなさ
れている。液晶テレビは小型及び携帯用である場合には
実用及び生産に何の問題もない。しかしながら、大画面
テレビの場合にはツイストネマチック（twisted nemati
c ; ＴＮ）液晶を光制御媒質として使用し、そして画素
のスイチッング素子として薄膜トランジスタ（thin fil
m transistor;ＴＦＴ）を使用するＴＦＴ・ＬＣＤは極
めて複雑な高難度の製作工程を必要としており、そして
大型化されるほど歩留まりがはるかに低くなるので、大
型化には限界がある。従って、ＴＦＴ・ＬＣＤで大型画
面を得るために、大型画面を容易に得ることができる投
射装置に、光源から入射された光を電気的画像信号によ
って制御するイメージプロセッサーとしてＴＦＴ・ＬＣ
Ｄを使用している。
化が飛躍的になされ、液晶テレビの本格的な普及がなさ
れている。液晶テレビは小型及び携帯用である場合には
実用及び生産に何の問題もない。しかしながら、大画面
テレビの場合にはツイストネマチック（twisted nemati
c ; ＴＮ）液晶を光制御媒質として使用し、そして画素
のスイチッング素子として薄膜トランジスタ（thin fil
m transistor;ＴＦＴ）を使用するＴＦＴ・ＬＣＤは極
めて複雑な高難度の製作工程を必要としており、そして
大型化されるほど歩留まりがはるかに低くなるので、大
型化には限界がある。従って、ＴＦＴ・ＬＣＤで大型画
面を得るために、大型画面を容易に得ることができる投
射装置に、光源から入射された光を電気的画像信号によ
って制御するイメージプロセッサーとしてＴＦＴ・ＬＣ
Ｄを使用している。
【０００３】図１は複数のレンズよりなる従来の液晶プ
ロジェクターの投射光学系装置の概略図であり、図２は
従来の液晶プロジェクターの光学部品の配置構造を概略
的に示したものである。
ロジェクターの投射光学系装置の概略図であり、図２は
従来の液晶プロジェクターの光学部品の配置構造を概略
的に示したものである。
【０００４】この場合に、レンズ装置とスクリーンとの
間の十分な距離を確保するために、従来の液晶プロジェ
クターは、Ｒ13面からスクリーン１０までの後焦点長さ
（back focal length）が比較的長い逆望遠レンズ（ret
rofocus）光学系装置より構成されるべきであった。
間の十分な距離を確保するために、従来の液晶プロジェ
クターは、Ｒ13面からスクリーン１０までの後焦点長さ
（back focal length）が比較的長い逆望遠レンズ（ret
rofocus）光学系装置より構成されるべきであった。
【０００５】図１に示したように従来の液晶プロジェク
ターの投射光学系装置は全部で６枚のレンズより構成さ
れているが、第１レンズは両側に曲率半径Ｒ1及びＲ2を
有する平凸レンズ（plano-convex lens）であり、第２
レンズは両側に曲率半径Ｒ3及びＲ4を有する凹レンズで
あり、この第１レンズ及び第２レンズが前レンズ部３１
を構成する。第３レンズは両側に曲率半径Ｒ6及びＲ7を
有する凹メニスカスレンズ（meniscus lens）であり、
第４レンズは両側に曲率半径Ｒ8及びＲ9を有する凸メニ
スカスレンズであり、第５レンズは両側に曲率半径Ｒ10
及びＲ11を有する凸メニスカスレンズであり、第６レン
ズは両側に曲率半径Ｒ12及びＲ13を有する凸メニスカス
レンズであって、第３レンズ乃至第６レンズが後レンズ
部３２を形成する。そして、前記前レンズ部３１と後レ
ンズ部３２の間には絞り２０が備えられる。
ターの投射光学系装置は全部で６枚のレンズより構成さ
れているが、第１レンズは両側に曲率半径Ｒ1及びＲ2を
有する平凸レンズ（plano-convex lens）であり、第２
レンズは両側に曲率半径Ｒ3及びＲ4を有する凹レンズで
あり、この第１レンズ及び第２レンズが前レンズ部３１
を構成する。第３レンズは両側に曲率半径Ｒ6及びＲ7を
有する凹メニスカスレンズ（meniscus lens）であり、
第４レンズは両側に曲率半径Ｒ8及びＲ9を有する凸メニ
スカスレンズであり、第５レンズは両側に曲率半径Ｒ10
及びＲ11を有する凸メニスカスレンズであり、第６レン
ズは両側に曲率半径Ｒ12及びＲ13を有する凸メニスカス
レンズであって、第３レンズ乃至第６レンズが後レンズ
部３２を形成する。そして、前記前レンズ部３１と後レ
ンズ部３２の間には絞り２０が備えられる。
【０００６】そして、図２を参照すれば、４５゜の角度
で相互に交差したダイクロイックフィルター４６ｃ、４
６ｄを有するプリズム４６の光出射面４６ａの前方に投
射光学系装置３０が備えられ、そして３個の光入射面４
６ｇ、４６ｂ、４６ｒの前方には３個の液晶パネルが備
えられる。前記各液晶パネル４８ａ、４８ｂ、４８ｃの
各々には１つの光源４１から得られた赤、緑、青の光が
入射されるようになる。光源４１の前方には出射された
光のうち、赤外線を透過させる赤外線フィルター４４ａ
が備えられ、赤外線フィルター４４ａの前方には進行中
の光から緑色光を分離して反射する第１ダイクロイック
ミラー４４ｂが備えられる。緑色光の進行経路上には緑
色光を緑色ＬＣＤ４８ａに反射する第１全反射ミラー４
２ａが備えられ、そして第１ダイクロイックミラー４４
ｂを透過した光、即ち赤色光と青色光の合成光の進行経
路上には青色光を青色ＬＣＤ４８ｂに反射する第２ダイ
クロイックミラー４４ｃが備えられる。また、第２ダイ
クロイックミラー４４ｃを透過した赤色光の進行経路上
には赤色光を赤色ＬＣＤ４８ｃに反射する第２、第３全
反射ミラー４２ｂ、４２ｃが位置する。
で相互に交差したダイクロイックフィルター４６ｃ、４
６ｄを有するプリズム４６の光出射面４６ａの前方に投
射光学系装置３０が備えられ、そして３個の光入射面４
６ｇ、４６ｂ、４６ｒの前方には３個の液晶パネルが備
えられる。前記各液晶パネル４８ａ、４８ｂ、４８ｃの
各々には１つの光源４１から得られた赤、緑、青の光が
入射されるようになる。光源４１の前方には出射された
光のうち、赤外線を透過させる赤外線フィルター４４ａ
が備えられ、赤外線フィルター４４ａの前方には進行中
の光から緑色光を分離して反射する第１ダイクロイック
ミラー４４ｂが備えられる。緑色光の進行経路上には緑
色光を緑色ＬＣＤ４８ａに反射する第１全反射ミラー４
２ａが備えられ、そして第１ダイクロイックミラー４４
ｂを透過した光、即ち赤色光と青色光の合成光の進行経
路上には青色光を青色ＬＣＤ４８ｂに反射する第２ダイ
クロイックミラー４４ｃが備えられる。また、第２ダイ
クロイックミラー４４ｃを透過した赤色光の進行経路上
には赤色光を赤色ＬＣＤ４８ｃに反射する第２、第３全
反射ミラー４２ｂ、４２ｃが位置する。
【０００７】以上のような従来技術では、液晶プロジェ
クターの特性上、投射された映像の明るさと室内照明間
の対比が大きいことが必要であった。
クターの特性上、投射された映像の明るさと室内照明間
の対比が大きいことが必要であった。
【０００８】更に、プロジェクターを構成する全体光学
系装置がテレセントリック（telecentric）光学系装置
であるものが必要とされるので、光学系装置の後レンズ
部３２の有効径の増加が不可避になって、レンズの直径
が相対的に大きくなるという欠点があった。
系装置がテレセントリック（telecentric）光学系装置
であるものが必要とされるので、光学系装置の後レンズ
部３２の有効径の増加が不可避になって、レンズの直径
が相対的に大きくなるという欠点があった。
【０００９】なお、図１を参照しながら、従来の投射光
学系装置のレンズ構成を説明すると、Ｒ1〜Ｒ11の曲率
を有するレンズ群、即ち第１レンズ乃至第５レンズは対
称型ガウス形式の形状をしており、特にテレセントリッ
ク光学系装置の構成を有しており、絞り２０は前レンズ
部３１と後レンズ部３２との間に位置する。
学系装置のレンズ構成を説明すると、Ｒ1〜Ｒ11の曲率
を有するレンズ群、即ち第１レンズ乃至第５レンズは対
称型ガウス形式の形状をしており、特にテレセントリッ
ク光学系装置の構成を有しており、絞り２０は前レンズ
部３１と後レンズ部３２との間に位置する。
【００１０】後焦点長さを大きくするために逆望遠レン
ズ形態が必要とされ、このために曲率半径Ｒ12及びＲ13
を有する強い凸レンズである第６レンズが追加された。
これはペッツバルの和（petzval's sum）の不均衡をも
たらす。結果的にＲ4とＲ6の曲率は典型的なガウス型の
レンズ形態とは多少異なることになる。
ズ形態が必要とされ、このために曲率半径Ｒ12及びＲ13
を有する強い凸レンズである第６レンズが追加された。
これはペッツバルの和（petzval's sum）の不均衡をも
たらす。結果的にＲ4とＲ6の曲率は典型的なガウス型の
レンズ形態とは多少異なることになる。
【００１１】前記の要件（即ち、リトロフォーカスタイ
プレンズ形態）を達成するためには、後レンズ部３２の
レンズ直径が大きくなるという問題点が更に発生する。
また、長い後焦点長さを有することにより液晶プロジェ
クター３０の長さが長くなり、製作費用が増加する短所
があった。
プレンズ形態）を達成するためには、後レンズ部３２の
レンズ直径が大きくなるという問題点が更に発生する。
また、長い後焦点長さを有することにより液晶プロジェ
クター３０の長さが長くなり、製作費用が増加する短所
があった。
【００１２】フォーカシングはｄ13の長さを増やしたり
減らしたりして調整するが、光学系装置全体が一つの筒
に入るようになると、大型筒の製作と大型筒の移動が難
しくなるという問題点が生ずる。
減らしたりして調整するが、光学系装置全体が一つの筒
に入るようになると、大型筒の製作と大型筒の移動が難
しくなるという問題点が生ずる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した問題
点を解決するために、優秀なフォーカシング性能を有す
るより小型の液晶プロジェクターの投射光学系装置を提
供することを目的とする。
点を解決するために、優秀なフォーカシング性能を有す
るより小型の液晶プロジェクターの投射光学系装置を提
供することを目的とする。
【００１４】
【課題を達成するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の液晶プロジェクターの投射光学系装置は、
像面における遠い側から順にメニスカスレンズ、第１凹
レンズ、凸レンズ及び第２凹レンズを有する前レンズ部
と、該前レンズ部と像面との間に設けられ、像面向きの
一側面が平面であり、前記一側面に関して前記像面とは
反対側の他側面が凸面である２枚の平凸レンズよりなる
後レンズ部とを具備することを特徴とする。
に、本発明の液晶プロジェクターの投射光学系装置は、
像面における遠い側から順にメニスカスレンズ、第１凹
レンズ、凸レンズ及び第２凹レンズを有する前レンズ部
と、該前レンズ部と像面との間に設けられ、像面向きの
一側面が平面であり、前記一側面に関して前記像面とは
反対側の他側面が凸面である２枚の平凸レンズよりなる
後レンズ部とを具備することを特徴とする。
【００１５】
【作用】メニスカスレンズ、第１凹レンズ、凸レンズ及
び第２凹レンズが組み合わされた前レンズ部と、像面向
きの一側面が平面であり、かつ前記一側面に関して前記
像面とは反対側の他側面が凸面である２枚の平凸レンズ
よりなる後レンズ部との間の間隔を調節して液晶表示素
子の画像をスクリーンに投射する。
び第２凹レンズが組み合わされた前レンズ部と、像面向
きの一側面が平面であり、かつ前記一側面に関して前記
像面とは反対側の他側面が凸面である２枚の平凸レンズ
よりなる後レンズ部との間の間隔を調節して液晶表示素
子の画像をスクリーンに投射する。
【００１６】
【実施例】以下、添付した図面に基づき本発明を詳細に
説明する。
説明する。
【００１７】図３は赤、緑、青の画素を有する単板式カ
ラーＬＣＤを使用した液晶プロジェクターの概略的な構
成を示す。図３を参照すると、光源１４１と赤外線フィ
ルター１４４、カラーＬＣＤ１４８そして投射光学系装
置１３０が同一の光ビーム進行軸上に備えられる。この
ため、このような構造の液晶プロジェクターは既に説明
された図２で例示されたようなミラーが不要になり、色
合成ダイクロイックプリズムもまた不要になる。
ラーＬＣＤを使用した液晶プロジェクターの概略的な構
成を示す。図３を参照すると、光源１４１と赤外線フィ
ルター１４４、カラーＬＣＤ１４８そして投射光学系装
置１３０が同一の光ビーム進行軸上に備えられる。この
ため、このような構造の液晶プロジェクターは既に説明
された図２で例示されたようなミラーが不要になり、色
合成ダイクロイックプリズムもまた不要になる。
【００１８】前記のような単板式液晶表示装置は、図２
に示した３枚のＬＣＤを有するプロジェクターに比べて
全体的に構造が簡単で小型化が可能である。また、カラ
ーＬＣＤ１４８と光源１４１間の距離が短縮されてプロ
ジェクターの全長を短縮することが可能である。
に示した３枚のＬＣＤを有するプロジェクターに比べて
全体的に構造が簡単で小型化が可能である。また、カラ
ーＬＣＤ１４８と光源１４１間の距離が短縮されてプロ
ジェクターの全長を短縮することが可能である。
【００１９】図４は本発明の実施例による液晶プロジェ
クターの投射光学系装置のレンズ構成を示したものであ
る。この際、投射光学系装置は全部で６枚のレンズより
なっている。第１レンズは両側に曲率半径Ｒ1及びＲ2を
有するメニスカスレンズであって、第２レンズは両側に
曲率半径Ｒ4及びＲ5を有する凹レンズであり、第３レン
ズは両側に曲率半径Ｒ6及びＲ7を有する凸レンズであ
り、第４レンズは両側に曲率半径Ｒ8及びＲ9を有する凹
レンズであって、前記第１レンズ乃至第４レンズが前レ
ンズ部１３１を形成する。
クターの投射光学系装置のレンズ構成を示したものであ
る。この際、投射光学系装置は全部で６枚のレンズより
なっている。第１レンズは両側に曲率半径Ｒ1及びＲ2を
有するメニスカスレンズであって、第２レンズは両側に
曲率半径Ｒ4及びＲ5を有する凹レンズであり、第３レン
ズは両側に曲率半径Ｒ6及びＲ7を有する凸レンズであ
り、第４レンズは両側に曲率半径Ｒ8及びＲ9を有する凹
レンズであって、前記第１レンズ乃至第４レンズが前レ
ンズ部１３１を形成する。
【００２０】そして、第５レンズは両側に曲率半径Ｒ10
及びＲ11を有する平凸レンズであり、第６レンズは両側
に曲率半径Ｒ12及びＲ13を有する平凸レンズであって、
前記第５レンズ及び第６レンズが後レンズ部１３２を形
成している。
及びＲ11を有する平凸レンズであり、第６レンズは両側
に曲率半径Ｒ12及びＲ13を有する平凸レンズであって、
前記第５レンズ及び第６レンズが後レンズ部１３２を形
成している。
【００２１】液晶プロジェクターのテレセントリック特
性を維持しながら投射光学系装置の長さを短縮しようと
すれば、Ｒ13面と像面までの後焦点長さｄ13と、曲率半
径がＲ3である絞り１２０から曲率半径Ｒ13を有するレ
ンズ面までの間隔とが短縮されなければならない。投射
光学系装置の長さを短縮するために前レンズ部１３１に
対してテレセントリックタイプの光学系装置を採用し
た。また、曲率半径Ｒ9を有するレンズ面Ｒ9の発散角が
大きくなることを補償して光ビームを像面１１０に垂直
に誘導するために、後レンズ部１３２の各部材として、
強い正のバージェンス（vergence）を有する平凸レンズ
を使用した。
性を維持しながら投射光学系装置の長さを短縮しようと
すれば、Ｒ13面と像面までの後焦点長さｄ13と、曲率半
径がＲ3である絞り１２０から曲率半径Ｒ13を有するレ
ンズ面までの間隔とが短縮されなければならない。投射
光学系装置の長さを短縮するために前レンズ部１３１に
対してテレセントリックタイプの光学系装置を採用し
た。また、曲率半径Ｒ9を有するレンズ面Ｒ9の発散角が
大きくなることを補償して光ビームを像面１１０に垂直
に誘導するために、後レンズ部１３２の各部材として、
強い正のバージェンス（vergence）を有する平凸レンズ
を使用した。
【００２２】前記のようなレンズ構成要素を有する液晶
プロジェクターの投射光学系装置によると、一定した設
計仕様により收差補正効果が得られる。
プロジェクターの投射光学系装置によると、一定した設
計仕様により收差補正効果が得られる。
【００２３】まず、第１レンズと第３レンズには高屈
折、低分散特性を有する素材を使用して、ペッツバル和
の均衡と色收差が相当に改善され得る。
折、低分散特性を有する素材を使用して、ペッツバル和
の均衡と色收差が相当に改善され得る。
【００２４】次に、第３レンズから第４レンズまでの間
隔は長くなるほど、ペッツバル和及び非点収差（Astigm
atism）の補正に有利だということが知られているが、
第３レンズから第４レンズまでの間隔を大きくしようと
すれば、レンズ筒が長くなるべきであり、レンズの直径
も大きくならなければいけない。このような理由のた
め、第３レンズと第４レンズとの間隔は適正な値に制限
されるべきである。
隔は長くなるほど、ペッツバル和及び非点収差（Astigm
atism）の補正に有利だということが知られているが、
第３レンズから第４レンズまでの間隔を大きくしようと
すれば、レンズ筒が長くなるべきであり、レンズの直径
も大きくならなければいけない。このような理由のた
め、第３レンズと第４レンズとの間隔は適正な値に制限
されるべきである。
【００２５】最後に第３レンズ、第５レンズ及び第６レ
ンズにより発生された大きいペッツバル和はＲ5、Ｒ8面
で相殺される。
ンズにより発生された大きいペッツバル和はＲ5、Ｒ8面
で相殺される。
【００２６】また、全てのレンズ成分が移動可能である
と、焦点を合わせるに難点があるので、フォーカシング
の簡易性のために、前レンズ部と後レンズ部の収差をそ
れぞれ分離補正して第４レンズと第５レンズとの間の距
離を変えることにより、フォーカシングがなされるよう
にすることが有利である。このようにして、投射距離変
化に応じて必要になるフォーカシング再調整を簡便に遂
行することができ、筒の製作においても費用減少効果を
得ることができる。
と、焦点を合わせるに難点があるので、フォーカシング
の簡易性のために、前レンズ部と後レンズ部の収差をそ
れぞれ分離補正して第４レンズと第５レンズとの間の距
離を変えることにより、フォーカシングがなされるよう
にすることが有利である。このようにして、投射距離変
化に応じて必要になるフォーカシング再調整を簡便に遂
行することができ、筒の製作においても費用減少効果を
得ることができる。
【００２７】本発明による実施例では第５レンズ及び第
６レンズの直径が大きいので、固定の便宜のためＲ11、
Ｒ13面を平面として処理した平凸レンズを第５レンズ及
び第６レンズとして使用した。
６レンズの直径が大きいので、固定の便宜のためＲ11、
Ｒ13面を平面として処理した平凸レンズを第５レンズ及
び第６レンズとして使用した。
【００２８】一方、レンズの一面を平面処理することに
より、後レンズ部１３２が前レンズ部１３１から分離さ
れる時、後レンズ部１３２のレンズ間の間隔を小さくす
ることが可能である。
より、後レンズ部１３２が前レンズ部１３１から分離さ
れる時、後レンズ部１３２のレンズ間の間隔を小さくす
ることが可能である。
【００２９】次の表１は本発明による液晶プロジェクタ
ーの投射光学系装置の望ましい第１の実施例によるレン
ズの規格を示す資料である。ここで、ｎ1〜ｎ12は各素
材の屈折率であり、ν1〜ν12はアベ数（Abbe's numbe
r）である。
ーの投射光学系装置の望ましい第１の実施例によるレン
ズの規格を示す資料である。ここで、ｎ1〜ｎ12は各素
材の屈折率であり、ν1〜ν12はアベ数（Abbe's numbe
r）である。
【００３０】
【表１】
【００３１】この際、光学系装置１３０の有効焦点長さ
を１とした時、Ｒ1面から〜像面１１０までの距離は
１．２４９である。
を１とした時、Ｒ1面から〜像面１１０までの距離は
１．２４９である。
【００３２】一方、次の表２は本発明による液晶プロジ
ェクターの投射光学系装置の望ましい第２の実施例によ
るレンズの規格を示した資料である。
ェクターの投射光学系装置の望ましい第２の実施例によ
るレンズの規格を示した資料である。
【００３３】
【表２】
【００３４】前記第１実施例及び第２実施例による液晶
プロジェクターの投射光学系装置の収差特性は図５及び
図６にそれぞれ示されている。
プロジェクターの投射光学系装置の収差特性は図５及び
図６にそれぞれ示されている。
【００３５】本発明による液晶プロジェクターの投射光
学系装置において、有効焦点長さは１である。光学系装
置の全体の正規化されたパワーが１である時、前レンズ
部１３１のパワーは０．７程度であり、後レンズ部１３
２のパワーは０．９７程度で後レンズ部１３２にパワー
が集中される。一方、前レンズ部１３１の長さを短縮す
るために第４レンズのパワーを−１．７６で強く維持さ
せて前レンズ部１３１のみをテレセントリック形態で構
成した。
学系装置において、有効焦点長さは１である。光学系装
置の全体の正規化されたパワーが１である時、前レンズ
部１３１のパワーは０．７程度であり、後レンズ部１３
２のパワーは０．９７程度で後レンズ部１３２にパワー
が集中される。一方、前レンズ部１３１の長さを短縮す
るために第４レンズのパワーを−１．７６で強く維持さ
せて前レンズ部１３１のみをテレセントリック形態で構
成した。
【００３６】上述した表１及び表２に表示された実施例
の値よりも、小さい後レンズ部１３２の拡大倍率を小さ
い値に選択しても解像力の性能には別の問題はないが、
後レンズ部１３２のパワーを減少させながらテレセント
リックを維持するためには、前レンズ部１３１と後レン
ズ部１３２との間の間隔ｄ9の間隔が長くならなければ
いけない。従って、第１レンズから像面１１０までの光
学系装置全体の長さを有効焦点長さの１．３倍以内に維
持するために、後レンズ部１３２のパワーが光学系装置
全体のパワーの８０％以上となるようにする。
の値よりも、小さい後レンズ部１３２の拡大倍率を小さ
い値に選択しても解像力の性能には別の問題はないが、
後レンズ部１３２のパワーを減少させながらテレセント
リックを維持するためには、前レンズ部１３１と後レン
ズ部１３２との間の間隔ｄ9の間隔が長くならなければ
いけない。従って、第１レンズから像面１１０までの光
学系装置全体の長さを有効焦点長さの１．３倍以内に維
持するために、後レンズ部１３２のパワーが光学系装置
全体のパワーの８０％以上となるようにする。
【００３７】一方、後レンズ部１３２のパワーが光学系
装置全体のパワーの１３０％以上となる場合には、ペッ
ツバル和と色収差の過度な増加のために、前レンズ部１
３１における収差の補正が難しくなる。
装置全体のパワーの１３０％以上となる場合には、ペッ
ツバル和と色収差の過度な増加のために、前レンズ部１
３１における収差の補正が難しくなる。
【００３８】前レンズ部１３１のみをみると第１レン
ズ、第２レンズ及び第３レンズは一般的な３重レンズ
（triplet）の形態を取り、それぞれ凸メニスカスレン
ズ、凹レンズ及び凸レンズの順に結合しており、第４レ
ンズは前レンズ部及び後レンズ部のペッツバル和を補正
する役割をする。正のバージェンスを有する第１レンズ
及び第３レンズによるペッツバル和はＲ5面とＲ8面で主
に補正され、第１レンズ及び第３レンズにより発生され
た色収差は第４レンズで主に補正される。
ズ、第２レンズ及び第３レンズは一般的な３重レンズ
（triplet）の形態を取り、それぞれ凸メニスカスレン
ズ、凹レンズ及び凸レンズの順に結合しており、第４レ
ンズは前レンズ部及び後レンズ部のペッツバル和を補正
する役割をする。正のバージェンスを有する第１レンズ
及び第３レンズによるペッツバル和はＲ5面とＲ8面で主
に補正され、第１レンズ及び第３レンズにより発生され
た色収差は第４レンズで主に補正される。
【００３９】全体的にレンズの直径を小さく維持するた
めに、絞り１２０を第１レンズのＲ2面と第２レンズの
Ｒ4面の間に配置した。絞り１２０をＲ5とＲ6の間に配
置する場合、絞り１２０と第１レンズとの間の間隔をそ
のまま維持しながらレンズ装置に印加される照明を一定
に維持するためには、第１レンズ乃至第４レンズの口径
が必然的に増加するようになる。
めに、絞り１２０を第１レンズのＲ2面と第２レンズの
Ｒ4面の間に配置した。絞り１２０をＲ5とＲ6の間に配
置する場合、絞り１２０と第１レンズとの間の間隔をそ
のまま維持しながらレンズ装置に印加される照明を一定
に維持するためには、第１レンズ乃至第４レンズの口径
が必然的に増加するようになる。
【００４０】実験によると、本投射光学系装置は従来技
術と比べより大きい投射角に対しても優秀なフォーカシ
ング結果を提供する。また、１．０フィールドの場合に
は、周辺照明を映像の明るさの４８％以上に維持したに
もかかわらず、第１レンズ乃至第４レンズの半径（有効
半径）を５０％以下に低減することができ、レンズの材
料費及び加工費の節減ができた。
術と比べより大きい投射角に対しても優秀なフォーカシ
ング結果を提供する。また、１．０フィールドの場合に
は、周辺照明を映像の明るさの４８％以上に維持したに
もかかわらず、第１レンズ乃至第４レンズの半径（有効
半径）を５０％以下に低減することができ、レンズの材
料費及び加工費の節減ができた。
【００４１】
【発明の効果】前記したような本発明による液晶プロジ
ェクターの投射光学系装置はレンズの全長が有効焦点長
さの１２５％以下である極めて小型化された光学系装置
であって加工費の節減することができる。
ェクターの投射光学系装置はレンズの全長が有効焦点長
さの１２５％以下である極めて小型化された光学系装置
であって加工費の節減することができる。
【００４２】また、望ましくは後レンズ部の凸レンズに
低屈折、低分散の低価素材（例えば、ＢＫ−７）を使用
して素材価格を低減することも可能である。
低屈折、低分散の低価素材（例えば、ＢＫ−７）を使用
して素材価格を低減することも可能である。
【００４３】上述したような本発明による投射光学系装
置の画角は従来技術の投射光学系装置の画角よりはるか
に大きく、複雑な環境でも改善された結像特性を示す。
置の画角は従来技術の投射光学系装置の画角よりはるか
に大きく、複雑な環境でも改善された結像特性を示す。
【図１】従来の液晶プロジェクターの投射光学系装置の
概略的構成を示す概略図。
概略的構成を示す概略図。
【図２】従来の液晶プロジェクターの光学部品の配置構
造を示す概略図。
造を示す概略図。
【図３】本発明による液晶プロジェクターの概略的な構
成を示す概略図。
成を示す概略図。
【図４】本発明による液晶プロジェクターの投射光学系
装置の概略的な構成を示す概略図。
装置の概略的な構成を示す概略図。
【図５】本発明の一実施例による収差特性図。
【図６】本発明の他の実施例による収差特性図。
１０ スクリーン
２０ 絞り
３０ 投射光学系装置
３１ 前レンズ部
３２ 後レンズ部
４１ 光源４１
４２ａ 第１全反射ミラー
４２ｂ 第２全反射ミラー
４２ｃ 第３全反射ミラー
４４ａ 赤外線フィルター
４４ｂ 第１ダイクロイックミラー
４４ｃ 第２ダイクロイックミラー
４６ プリズム
４６ａ プリズム４６の光出射面
４６ｂ、４６ｇ、４６ｒ プリズム４６の光入射面
４６ｃ、４６ｄ ダイクロイックフィルター
４８ａ、４８ｂ、４８ｃ 液晶パネル
１１０ 像面
１２０ 絞り
１３０ 投射光学系装置
１３１ 前レンズ部
１３２ 後レンズ部
１４１ 光源
１４４ 赤外線フィルター
１４８ カラーＬＣＤ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02B 13/00
G02B 9/00
Claims (6)
- 【請求項１】 像面における遠い側からメニスカスレ
ンズ、第１凹レンズ、凸レンズ及び第２凹レンズが順に
組合わされた前レンズ部と、 前記前レンズ部に隣接して設けられ、前記像面向きの一
側面が平面であり、かつ前記一側面に関して前記像面と
は反対側の他側面が凸面である２枚の平凸レンズよりな
る後レンズ部とを具備し、 前記後レンズ部のパワーが光学系装置の全体のパワーの
８０％以上であり、 前記後レンズ部と前記前レンズ部との間隔を調節するこ
とにより、フォーカシング動作が遂行され、かつ、 前記レンズが、ｆは前記投射光学系装置全体の焦点長さ
であり、ｆbackは前記後レンズ部の焦点長さであり、ｆ
4は前記第２凹レンズの焦点長さであり、ｎ6は前記凸レ
ンズで前記像面の反対側表面の屈折率であり、ｎ10及び
ｎ12はそれぞれ前記平凸レンズの凸面の屈折率であり、
ν10及びν12はそれぞれ前記平凸レンズの凸面のアベ数
であり、Ｒ1は前記メニスカスレンズの前記像面の反対
側球面の曲率半径であり、Ｒ5は前記第１凹レンズの前
記像面側球面の曲率半径であるとき、 以下の関係式、 （１）ｆ／１．３ ≦ ｆback ＜ ｆ／０．８、 （２）ｆ／２．０ ≦ ｜ｆ4｜ ＜ ｆ／１．４、 （３）１．７５ ≦ ｎ６、 （４）ｎ10 ＜ １．５５、 （５）ｎ12 ＜ １．５５、 （６）ν10 ＞ ６０、 （７）ν12 ＞ ６０、 （８）０．８ ≦ Ｒ5／Ｒ1 ＜ １．２、 を満足する ことを特徴とする液晶プロジェクターの投射
光学系装置。 - 【請求項２】 前記前レンズ部の前記メニスカスレン
ズ及び前記第１凹レンズの間で前記第１凹レンズに隣接
して設けられた絞りを更に具備することを特徴とする請
求項１に記載の液晶プロジェクターの投射光学系装置。 - 【請求項３】 前記後レンズ部のパワーが光学系装置
の全体のパワーの８５％以上であることを特徴とする請
求項１に記載の液晶プロジェクターの投射光学系装置。 - 【請求項４】 前記投射光学系装置の全長と前記投射
光学系装置の前記像面間の距離の和が前記投射光学系装
置の有効焦点長さの１．３倍以下であることを特徴とす
る請求項３に記載の液晶プロジェクターの投射光学系装
置。 - 【請求項５】 主光線の前記像面への入射角度が８０
度から１００度の間であることを特徴とする請求項４に
記載の液晶プロジェクターの投射光学系装置。 - 【請求項６】 前記後レンズ部の前記平凸レンズは前
記投射光学系装置のレンズ中で最も低いパワーを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶プロジェクター
の投射光学系装置。
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP3500210B2 true JP3500210B2 (ja) | 2004-02-23 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30710894A Expired - Fee Related JP3500210B2 (ja) | 1994-03-28 | 1994-11-17 | 液晶プロジェクターの投射光学系装置 |
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|---|---|
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| KR (1) | KR0141203B1 (ja) |
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| CA (1) | CA2137198A1 (ja) |
| DE (1) | DE4443936A1 (ja) |
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| US5778532A (en) * | 1996-10-31 | 1998-07-14 | Leahy; Mark A. | Method and apparatus for reconditioning carburetor throttle bodies |
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| JP2005195830A (ja) * | 2004-01-07 | 2005-07-21 | Hitachi Ltd | 表示装置、及び背面投写型映像表示装置 |
| JP4898205B2 (ja) * | 2005-12-08 | 2012-03-14 | キヤノン株式会社 | 光学系及びそれを有する光学機器 |
| JP5707984B2 (ja) | 2011-02-03 | 2015-04-30 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクター |
| CN104503002A (zh) * | 2014-11-19 | 2015-04-08 | 南京联河讯光电科技有限责任公司 | 包含5枚镜片的微型联合光具组用第四镜片 |
| CN104749746B (zh) * | 2015-04-17 | 2017-04-26 | 张家港中贺自动化科技有限公司 | 一种宽光谱大视场投影物镜 |
| CN108181779A (zh) * | 2018-01-18 | 2018-06-19 | 安徽三弟电子科技有限责任公司 | 一种投影仪投影调节系统 |
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|---|---|---|---|---|
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-
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- 1994-03-28 KR KR1019940006231A patent/KR0141203B1/ko not_active IP Right Cessation
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- 1994-12-02 CA CA002137198A patent/CA2137198A1/en not_active Abandoned
- 1994-12-02 GB GB9424428A patent/GB2288034B/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-12-06 US US08/349,983 patent/US5539580A/en not_active Expired - Lifetime
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- 1994-12-09 CN CN94112930A patent/CN1057161C/zh not_active Expired - Fee Related
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| GB2288034B (en) | 1998-04-22 |
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| DE4443936A1 (de) | 1995-10-05 |
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