JP3508011B2 - 投写レンズとそれを用いたビデオプロジェクターおよびマルチビジョンシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は投写レンズ、特に空
間光変調素子の映像をスクリーン上に拡大投写するプロ
ジェクター用投写レンズ、およびその投写レンズを用い
たビデオプロジェクターならびにマルチビジョンシステ
ムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】大画面映像を得る方法として、空間光変
調素子（Ｓpatial Ｌight Ｍodulater：ＳＬＭ）に映像
信号に応じた光学像を形成し、その光学像に光を照射し
投写レンズによりスクリーン上に拡大投写する方法が従
来よりよく知られている。最近では空間光変調素子とし
て液晶パネルを用いるプロジェクターが注目されてい
る。空間光変調素子として反射型のパネルを用いるもの
は光源からの照明光をより有効に投写レンズに導くこと
ができる。

【０００３】カラー画像を得る方法としてＲ，Ｇ，Ｂ各
色の映像信号に応じた３枚の液晶パネルを使用し、ダイ
クロイックプリズムを使用して３枚の液晶パネルの映像
を合成する方法や、光源からの光を時間的にＲ，Ｇ，Ｂ
に分割する方法が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】プリズムを使用したプ
ロジェクターでは、レンズと空間光変調素子の間にプリ
ズム配置のための大きな空間を必要とするのでバックフ
ォーカス（最終レンズ後端から空間光変調素子の像面ま
での距離）の長い投写レンズを必要とする。

【０００５】プリズムを使用したプロジェクターでは、
プリズムに対する入射角の依存性が大きく、設計された
入射角以外の角度で入射した光線は、透過率が変化し、
画面上で色むらや輝度むらとなる。そこで投写レンズに
はテレセントリック性（空間光変調素子からの光がどの
像高でもほぼ空間光変調素子の像面に対して垂直となる
こと）が必要である。

【０００６】表示画面周辺での性能が厳しく要求される
データ表示やグラフィック表示用のプロジェクターにお
いては図形歪みや色のにじみが無いことが重要であり、
投写レンズの歪曲収差と倍率の色収差が良好に補正され
ていることが必要である。

【０００７】周辺での明るさも要求され、周辺光量比で
７０％以上を要求される。

【０００８】これらの課題は一般に、プロジェクターの
セットサイズのコンパクト化を図るのに必要な投写レン
ズの小型化の実現に対して大きな障害となるものであ
る。

【０００９】特開平２−２２８６２０号公報では、バッ
クフォーカスとテレセントリック性と歪曲収差を補正し
た投写レンズを実現している。しかしながら、以下の問
題がある。

【００１０】上記の公報で提案されている構成では、小
型のセットとするには投写レンズの全長が長すぎる。

【００１１】また、一方で、プリズムを持ったプロジェ
クターは空間光変調素子の像側にテレセントリック性を
持たせるため、像側のレンズは像高以上の大きなレンズ
径となり、不要光を投写レンズに取り込み、迷光を発生
させシステムのコントラストを低下させる。

【００１２】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたもので、レンズ構成を適切に設定することによ
り、全長が短くコンパクトでありながら、バックフォー
カスが長く、周辺まで明るく、歪曲収差、倍率の色収差
が十分に補正され、画面全体にわたって高画質な画像を
実現できる投写レンズを提供することを目的としてい
る。また、投写レンズとプリズムの間に迷光を遮光する
手段を配置することにより高コントラストな画像を実現
できるビデオプロジェクター、あるいは大画面表示が行
えるマルチビジョンシステムを提供することを目的とし
ている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明にかかわる投写レ
ンズは、スクリーン側より順に負のパワーの第１群レン
ズ、正のパワーの第２群レンズ、負のパワーの第３群レ
ンズ、正のパワーの第４群レンズよりなる４群構成であ
り、投写レンズ全系の焦点距離をｆ０、第１群レンズの
焦点距離をｆ１ｇ、第２群レンズの焦点距離をｆ２ｇ、
第３群レンズの焦点距離をｆ３ｇ、第４群レンズの焦点
距離をｆ４ｇ、最終レンズ後端から像面までをすべて空
気としたときの空気間隔をｂｆとして、 −０．８≦ｆ１ｇ／ｆ０≦−０．５ ……………………………（１） ０．５≦ｆ２ｇ／ｆ０≦０．６ ……………………………（２） −０．７≦ｆ３ｇ／ｆ０≦−０．５ ……………………………（３） ０．９≦ｆ４ｇ／ｂｆ≦１．１ ……………………………（４） の４つの式で与えられる条件のうち、少なくとも式
（４）で与えられる条件と、式（１），（２）のうち少
なくともいずれか一つで与えられる条件とを満たすよう
に構成したものである。

【００１４】式（１）は第１群レンズの負のパワーに関
する式で、下限を下回るとペッツバール和を補正できな
くなり、ペッツバール和を補正しようとするとレンズ全
長が大きくなる。上限を超えると歪曲収差が補正できな
くなる。

【００１５】式（２）は第２群レンズの正のパワーに関
する式で、下限を下回ると球面収差が補正できなくな
る。上限を超えると主光線の上側光線が跳ね上がり、テ
レセントリック性が悪くなる。さらにレンズ全長が大き
くなる。

【００１６】式（３）は第３群レンズの負のパワーに関
する式で、下限を下回ると倍率の色収差を補正できなく
なり、バックフォーカスが短くなってダイクロイックプ
リズムの配置空間がとれなくなってしまう。上限を超え
ると主光線の上側光線が跳ね上がり、テレセントリック
性が悪くなる。

【００１７】式（４）は第４群レンズの正のパワーとバ
ックフォーカス（最終レンズ後端から空間光変調素子の
像面までの距離）の比に関する式で、下限を下回ると歪
曲収差と倍率の色収差が補正できなくなる。上限を超え
るとレンズ全長が大きくなる。

【００１８】

【００１９】式（４），（２）の組み合わせの場合は、
レンズ全長を所定範囲で充分に短くでき、球面収差を良
好に補正でき、高いテレセントリック性を持たせること
ができる。

【００２０】式（４），（１）の組み合わせの場合は、
レンズ全長を所定範囲で充分に短くでき、歪曲収差およ
びペッツバール和をを良好に補正でき、バックフォーカ
スを長くとれる。

【００２１】その他の組み合わせの場合の作用について
は自ずと理解されるはずである。すべての条件を満たす
ときは、バックフォーカスが長くしかもレンズ全長が短
くてコンパクトでテレセントリック性を持ち、倍率の色
収差と歪曲収差とペッツバール和が補正される。

【００２２】本発明にかかわるビデオプロジェクター
は、光源と、光源から放射される光により照明されると
ともに光学像を形成する空間光変調素子と、空間光変調
素子上の光学像を投写する投写手段とを備え、投写手段
として上記のような投写レンズを用いるものである。投
写レンズの全長が短いので、コンパクトなビデオプロジ
ェクターを実現できる。また、場合によっては、光源か
らの光を赤、緑、青の３色に時間的に制限する手段と、
前記光源から放射される光により照明されるとともに時
間的に変化する赤、緑、青の３色に対応する光学像を形
成する空間光変調素子を用いる。倍率の色収差が良好に
補正され、赤、緑、青の３色の映像をスクリーン上でず
れることなく投写でき、明るくて高精細な映像を得る。

【００２３】上記のビデオプロジェクターをリアプロジ
ェクターに用いたときは、そのリアプロジェクターをコ
ンパクトなセットにまとめることができる。また、上記
のビデオプロジェクターをマルチビジョンシステムに用
いたときは、奥行きの小さいセットを得ることができ
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下の説明において、投写レンズ
全系の焦点距離をｆ０、第１群レンズの焦点距離をｆ１
ｇ、第２群レンズの焦点距離をｆ２ｇ、第３群レンズの
焦点距離をｆ３ｇ、第４群レンズの焦点距離をｆ４ｇ、
最終レンズ後端から像面までをすべて空気としたときの
空気間隔をｂｆとする。

【００２５】

【００２６】 本発明にかかわる請求項１の投写レンズ
は、スクリーン側より順に負のパワーの第１群レンズ、
正のパワーの第２群レンズ、負のパワーの第３群レン
ズ、正のパワーの第４群レンズよりなる４群構成であ
り、 ０．９≦ｆ４ｇ／ｂｆ≦１．１ ……………………………（４） ０．５≦ｆ２ｇ／ｆ０≦０．６ ……………………………（２） の条件を満たすように構成したものであり、レンズ全長
を所定範囲で充分に短くでき、球面収差を良好に補正で
き、高いテレセントリック性を持たせることができる。

【００２７】 本発明にかかわる請求項２の投写レンズ
は、上記同様の４群構成であり、 ０．９≦ｆ４ｇ／ｂｆ≦１．１ ……………………………（４） −０．８≦ｆ１ｇ／ｆ０≦−０．５ ……………………………（１） の条件を満たすように構成したものであり、レンズ全長
を所定範囲で充分に短くでき、歪曲収差およびペッツバ
ール和を良好に補正でき、バックフォーカスを長くとれ
る。

【００２８】 本発明にかかわる請求項３の投写レンズ
は、上記同様の４群構成であり、 ０．９≦ｆ４ｇ／ｂｆ≦１．１ ……………………………（４） −０．７≦ｆ３ｇ／ｆ０≦−０．５ ……………………………（３） −０．８≦ｆ１ｇ／ｆ０≦−０．５ ……………………………（１） の条件を満たすように構成したものであり、レンズ全長
を所定範囲で充分に短くでき、歪曲収差および倍率の色
収差ならびにペッツバール和を良好に補正でき、高いテ
レセントリック性を持たせ、バックフォーカスを長くと
れる。

【００２９】 本発明にかかわる請求項４の投写レンズ
は、上記同様の４群構成であり、 ０．９≦ｆ４ｇ／ｂｆ≦１．１ ……………………………（４） −０．７≦ｆ３ｇ／ｆ０≦−０．５ ……………………………（３） ０．５≦ｆ２ｇ／ｆ０≦０．６ ……………………………（２） の条件を満たすように構成したものであり、レンズ全長
を所定範囲で充分に短くでき、倍率の色収差と球面収差
とペッツバール和を良好に補正でき、高いテレセントリ
ック性を持たせ、バックフォーカスを長くとれる。

【００３０】 本発明にかかわる請求項５の投写レンズ
は、上記同様の４群構成であり、 ０．９≦ｆ４ｇ／ｂｆ≦１．１ ……………………………（４） −０．８≦ｆ１ｇ／ｆ０≦−０．５ ……………………………（１） ０．５≦ｆ２ｇ／ｆ０≦０．６ ……………………………（２） の条件を満たすように構成したものであり、レンズ全長
を所定範囲で充分に短くでき、歪曲収差と倍率の色収差
およびペッツバール和を良好に補正でき、高いテレセン
トリック性を持たせ、バックフォーカスを長くとれる。

【００３１】 本発明にかかわる請求項６の投写レンズ
は、上記同様の４群構成であり、 ０．９≦ｆ４ｇ／ｂｆ≦１．１ ……………………………（４） −０．８≦ｆ１ｇ／ｆ０≦−０．５ ……………………………（１） ０．５≦ｆ２ｇ／ｆ０≦０．６ ……………………………（２） −０．７≦ｆ３ｇ／ｆ０≦−０．５ ……………………………（３） の条件を満たすように構成したものであり、バックフォ
ーカスが長くしかもレンズ全長が短くてコンパクトでテ
レセントリック性を持ち、倍率の色収差と歪曲収差とが
補正される。

【００３２】 本発明にかかわる請求項７の投写レンズ
は、上記請求項１〜６において、第２群レンズ、第３群
レンズおよび第４群レンズはそれぞれ少なくとも２枚以
上のレンズで構成されており、倍率の色収差の補正のほ
かに非点収差の補正の作用が充分となる。

【００３３】 本発明にかかわる請求項８の投写レンズ
は、上記請求項１〜７において、第１群レンズが１枚の
両凹レンズで、第２群レンズが凸の非球面レンズと凸の
球面レンズとで、第３群レンズが２枚の貼り合わせレン
ズで、第４群レンズが凸の非球面レンズと凸の球面レン
ズとで構成されており、各収差を充分に補正しながら、
バックフォーカスが長くしかもレンズ全長が短く、高い
テレセントリック性を持たせることができる。

【００３４】 本発明にかかわる請求項９の投写レンズ
は、上記請求項１〜８において、第２群レンズがスクリ
ーン側から順に１枚の両凸非球面レンズと１枚の球面レ
ンズで、第４群レンズがスクリーン側から順に弱いパワ
ーの非球面レンズと１枚の球面レンズで構成され、投写
レンズ全系の焦点距離をｆ０、第４群レンズの球面レン
ズの焦点距離をｆ７として、 １．１≦ｆ７／ｆ０≦１．３ ………………………………（５） の条件を満たすように構成したものであり、歪曲収差お
よびコマ収差を補正できるとともに、プラスチックによ
り非球面レンズを作製したときに温度ドリフトが補正さ
れる。

【００３５】 本発明にかかわる請求項１０の投写レン
ズは、上記請求項１〜９において、半画角として２５度
以上を有し、Ｆナンバーが３．０以下とするものであ
り、コントラストの低下のない範囲で最大限明るいシス
テムを実現し、スクリーンへの距離も短くする。

【００３６】 本発明にかかわる請求項１１のビデオプ
ロジェクターは、光源と、前記光源から放射される光に
より照明されるとともに光学像を形成する空間光変調素
子と、前記空間光変調素子上の光学像を投写する投写手
段とを備え、前記投写手段として請求項１〜１０のいず
れかに記載の投写レンズを用いるものであり、投写レン
ズの全長が短いので、コンパクトなビデオプロジェクタ
ーを実現できる。

【００３７】 本発明にかかわる請求項１２のビデオプ
ロジェクターは、光源と、光源からの光を赤、緑、青の
３色に時間的に制限する手段と、前記光源から放射され
る光により照明されるとともに時間的に変化する赤、
緑、青の３色に対応する光学像を形成する空間光変調素
子と、前記空間光変調素子上の光学像を投写する投写手
段とを備え、前記投写手段として請求項１〜１０までの
いずれかに記載の投写レンズを用いるものであり、倍率
の色収差が良好に補正され、赤、緑、青の３色の映像を
スクリーン上でずれることなく投写でき、明るくて高精
細な映像を得る。

【００３８】 本発明にかかわる請求項１３のビデオプ
ロジェクターは、光源と、前記光源から放射される光に
より照明されるとともに光学像を形成する空間光変調素
子と、前記空間光変調素子上の光学像を投写する投写手
段と、前記投写手段として請求項１から請求項１０まで
のいずれかに記載の投写レンズを用い、前記空間光変調
素子と前記投写手段の間に位置し投写レンズの光軸に平
行な光線を遮光するのを最小にするように光軸と平行に
置かれたルーバー状の複数の平板を遮光手段として備え
て構成されており、投写レンズに入射する不要光を遮光
手段によって遮光し、投写レンズ内での迷光を減少させ
てコントラストの高い映像を得る。

【００３９】 本発明にかかわる請求項１４のビデオプ
ロジェクターは、光源と、前記光源から放射される光に
より照明されるとともに光学像を形成する反射型の空間
光変調素子と、前記空間光変調素子上の光学像を投写す
る投写手段と、前記投写手段として請求項１から請求項
１０までのいずれかに記載の投写レンズを用い、反射型
の空間光変調素子に前記光源から放射される光を照明す
るため前記投写手段と前記反射型の空間光変調素子の間
に位置するプリズムと、前記空間光変調素子と前記投写
手段の間に位置し投写レンズの光軸に平行な光線を遮光
するのを最小にするように光軸と平行に置かれ前記プリ
ズムに入射する光の光軸と法線が同一平面上になるよう
に配置されたルーバー状の複数の平板を遮光手段として
備えて構成されており、空間光変調素子上の光学像を明
るく投写しながら、投写レンズに入射する反射型の空間
光変調素子やプリズムからの不要光を前記遮光手段によ
って遮光し、投写レンズ内での迷光を減少させコントラ
ストの高い映像を得ることができる。

【００４０】 本発明にかかわる請求項１５のビデオプ
ロジェクターは、光源と、光源からの光を赤、緑、青の
３色に時間的に制限する手段と、前記光源から放射され
る光により照明されるとともに光学像を形成する反射型
の空間光変調素子と、前記空間光変調素子上の光学像を
投写する投写手段と、前記投写手段として請求項１から
請求項１０までのいずれかに記載の投写レンズを用い、
反射型の空間光変調素子に前記光源から放射される光を
照明するため前記投写手段と前記反射型の空間光変調素
子の間に位置するプリズムと、前記空間光変調素子と前
記投写手段の間に位置し光軸に平行な光線を遮光するの
を最小にするように光軸と平行に置かれ前記プリズムに
入射する光の光軸と法線が同一平面上になるように配置
されたルーバー状の複数の平板を遮光手段として備えて
構成されており、コントラストの高い映像を得ることが
できる。

【００４１】 本発明にかかわる請求項１６のリアプロ
ジェクターは、上記請求項１１〜１５のいずれかのビデ
オプロジェクターと、投写レンズから投写された光を折
り曲げるミラーと、さらに投写された光を映像に映し出
す透過型スクリーンとから構成されており、コンパクト
に構成しながら、コントラストの高い映像を得ることが
できる。

【００４２】 本発明にかかわる請求項１７のマルチビ
ジョンシステムは、上記請求項１１〜１５のいずれかの
ビデオプロジェクターと投写された光を映像に映し出す
透過型スクリーンと筐体から構成されたシステムを複数
台と、映像を分割する映像分割回路で構成されており、
コントラストの高い大画面映像を得ることができる。

【００４３】以下、本発明にかかわる投写レンズの具体
的な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。説明
に先立って、以下のことを簡単にまとめておく。

【００４４】本発明は絞り位置を比較的スクリーン側に
配置することでテレセントリック性と倍率の色収差補正
を満足しながら短い全長を実現している。テレセントリ
ック性を得るためには主光線をレンズの仕様からくる半
画角から水平まで曲げる必要がある。このことはテレセ
ントリック性を持たないレンズに比べて主光線を大きく
曲げることとなる。このことは歪曲や倍率の色収差補正
にとって非常に大きな負担となる。歪曲や倍率の色収差
の補正は、絞りに対して対称構成をとることが有利であ
ると知られているが、テレセントリック性である限り主
光線の対称性を得ることはできない。さらに絞りの前方
に正のレンズを付加することは主光線の傾角を増大させ
ることになり、レンズ後部での主光線の曲げる量を増大
させ、歪曲や倍率の色収差補正に逆効果となる。本発明
では絞り前方の歪曲や倍率色補正のための正レンズを配
置せず、主光線の曲げる量を最小となるよう、レンズ後
部の正パワーを少なくし、絞りを比較的レンズ前方に配
置し前絞りに近い構成をとることで、歪曲や倍率色収差
の発生を少なく抑えながらレンズ全長を短くしている。
第１群と第３群を負のレンズとして軸上光線の低いとこ
ろに配置し、ペッツバール和を補正するとともに、軸上
光線の高さを変更し必要なバックフォーカスを得てい
る。さらに投写レンズ全長を短くするためには、第１群
から第３群の各群の間隔を短くすることで達成される
が、ペッツバール和を維持するために各群のパワーは大
きくなり収差補正を困難にする。そのため第２群は非球
面を含む２枚の正レンズで構成される。第３群と第４群
の間の軸上光線は傾きが少なく、主光線は大きな傾きを
持っているために第３群と第４群の空気間隔を調整する
ことでテレセントリック性を調整できる。第４群は大き
な正パワーを持っているため、歪曲の発生源となる。そ
のため第４群は非球面の補正レンズと正パワーを受け持
つ正の球面レンズの２枚のレンズで構成される。

【００４５】（実施の形態１）本発明の実施の形態１に
かかわる投写レンズについて、図面を参照しつつ説明す
る。図１は実施の形態１の投写レンズの構成図である。

【００４６】投写レンズ１０は、第１群レンズ１と第２
群レンズ２と第３群レンズ３と第４群レンズ４とからな
る。２０は投写レンズ１０の背後に配置されたダイクロ
イックプリズム、３１，３２，３３はダイクロイックプ
リズム２０に接近させて配置されたＲ，Ｇ，Ｂの空間光
変調素子としての液晶パネルである。

【００４７】第１群レンズ１は、両凹の１枚のレンズ１
ａで構成されて強い負のパワーを持ち、軸上光線を大き
く跳ね上げて、バックフォーカスを確保する。バックフ
ォーカスは、投写レンズ１０における最終レンズすなわ
ち第４群レンズ４の２番目のレンズ４ｂの後端から液晶
パネル３１，３２，３３の像面までの距離である。第１
群レンズ１は、さらに入射瞳を前進させて大きな開口効
率を実現する。さらにペッツバール和を補正している。
第１群レンズ１としては一般に逆望遠型の先頭の凹レン
ズは歪曲収差の発生を抑えるためにスクリーン側（図の
左側）を凸にしたメニスカス形状となることが多いが、
本実施の形態１では非点収差が補正不足になるのを防ぐ
ために両凹の形状となる。歪曲収差に対しては主光線の
高さが低いため発生量が少なく、第２群レンズ２以降で
補正できる。

【００４８】第２群レンズ２は、強い正のパワーを持つ
ようにするため両凸の非球面レンズ２ａと凸の球面レン
ズ２ｂとで構成されて、強い正のパワーを持ち、第３群
レンズ３に入る軸上光線を収束光とする。第３群レンズ
３の倍率の色収差補正のための強い負パワーは主光線の
上側光線を補正過剰とする。このため第３群レンズ３に
入射する軸上光線は収束光とする必要がある。第１群レ
ンズ１は低屈折率で構成され、第２群レンズ２の球面レ
ンズ２ｂは高屈折率で構成され、ペッツバール和を補正
する。

【００４９】第３群レンズ３は、高屈折率高分散の負レ
ンズ３ａと低屈折率低分散の正レンズ３ｂの２枚の貼り
合わせレンズから構成されて、強い負のパワーを持ち、
倍率の色収差を補正する。

【００５０】第４群レンズ４は、スクリーン側（図の左
側）から順に弱いパワーの歪曲収差補正用の非球面レン
ズ４ａと、正のパワーを受け持つ球面レンズ４ｂの２枚
構成となっている。第４群レンズ４は正のパワーを持
ち、テレセントリック性を実現する。主光線が高い位置
に第４群レンズ４は位置するため歪曲収差が大きく発生
する。このため歪曲補正のための非球面レンズ４ａが付
加される。第１群レンズ１の前端から液晶パネル３１の
像面までの距離で表すレンズ全長を短くするためには主
光線を大きく曲げる位置が像面側にある方がよく、それ
を球面レンズ４ｂに受け持たせている。

【００５１】本実施の形態１の投写レンズ１０は、投写
レンズ全系の焦点距離をｆ０、第１群レンズ１の焦点距
離をｆ１ｇ、第２群レンズ２の焦点距離をｆ２ｇ、第３
群レンズ３の焦点距離をｆ３ｇ、第４群レンズ４の焦点
距離をｆ４ｇ、最終レンズである球面レンズ４ｂの後端
から液晶パネル３１の像面までをすべて空気としたとき
の空気間隔をｂｆとして、以下の式（１）〜（４）の関
係を満足するように構成してある。

【００５２】 −０．８≦ｆ１ｇ／ｆ０≦−０．５ ……………………………（１） ０．５≦ｆ２ｇ／ｆ０≦０．６ ……………………………（２） −０．７≦ｆ３ｇ／ｆ０≦−０．５ ……………………………（３） ０．９≦ｆ４ｇ／ｂｆ≦１．１ ……………………………（４） レンズ全長については、ｆ０＝３１．６ｍｍのときに、
第１群レンズ１の前端から液晶パネル３１の像面までの
レンズ全長Ｌ₁ ＝１００ｍｍとする。

【００５３】式（１）は第１群レンズ１の負のパワーに
関する式で、下限を下回るとペッツバール和を補正でき
なくなり、ペッツバール和を補正しようとするとレンズ
全長が大きくなる。上限を超えると歪曲収差が補正でき
なくなる。

【００５４】式（２）は第２群レンズ２の正のパワーに
関する式で、下限を下回ると球面収差が補正できなくな
る。上限を超えると主光線の上側光線が跳ね上がり、テ
レセントリック性が悪くなる。さらにレンズ全長が大き
くなる。

【００５５】式（３）は第３群レンズ３の負のパワーに
関する式で、下限を下回ると倍率の色収差を補正できな
くなり、バックフォーカスが短くなってダイクロイック
プリズム２０の配置空間がとれなくなってしまう。上限
を超えると主光線の上側光線が跳ね上がり、テレセント
リック性が悪くなる。

【００５６】式（４）は第４群レンズ４の正のパワーと
バックフォーカスの比に関する式で、下限を下回ると歪
曲収差と倍率の色収差が補正できなくなる。上限を超え
るとレンズ全長が大きくなる。

【００５７】本実施の形態１は、前記式（１）〜（４）
の関係式を満足しているので、バックフォーカスを満足
し、しかもレンズ全長Ｌ₁ が１００ｍｍと比較的に短く
てコンパクトであり、歪曲収差や倍率の色収差を良好に
補正することができ、さらにテレセントリック性を満足
し、ペッツバール和を補正できる。

【００５８】さらに第４群レンズ４の球面レンズ４ｂの
焦点距離をｆ７とすると、以下の式（５）を満足するこ
とが好ましい。

【００５９】 １．１≦ｆ７／ｆ０≦１．３ ………………………………（５） 式（５）は第４群レンズ４の球面レンズ４ｂの正のパワ
ーに関する式で、下限を下回ると球面レンズ４ｂの正の
パワーが強すぎて製造コストが高くなる。上限を超える
と非球面レンズ４ａのパワーが強くなり、プラスチック
で非球面レンズを構成した場合には温度変化による温度
ドリフトが大きくなる。

【００６０】以下、本発明の実施の形態１にかかわる投
写レンズ１０についての具体的な数値の例を示す。

【００６１】（具体的数値例）Ｆナンバー＝３．００、
投写レンズ全系の焦点距離ｆ０＝３１．６ｍｍ、倍率＝
７０、半画角ω＝２６．３１°、口径比＝１：３．０の
投写レンズ１０において、式（１）〜（４）の条件を満
足することにより、バックフォーカスが長くしかもレン
ズ全長が短くてコンパクトでテレセントリック性を持
ち、倍率の色収差と歪曲収差とが補正され、また、式
（５）の条件を満足することによりプラスチック使用に
よる温度ドリフトが補正されることを目的とした設計例
である。すなわち、 ｆ０＝３１．６ｍｍ ｆ１ｇ＝２１．０８ｍｍ ｆ２ｇ＝１７．３５ｍｍ ｆ３ｇ＝１９．０５ｍｍ ｆ４ｇ＝２６．２４ｍｍ ｂｆ＝２６．０１ｍｍ ｆ７＝３７．６０ｍｍ として、 ｆ１ｇ／ｆ０＝−０．６６７ ｆ２ｇ／ｆ０＝０．５４９ ｆ３ｇ／ｆ０＝−０．６０３ ｆ４ｇ／ｂｆ＝１．０１９ ｆ７／ｆ０＝１．１９ 投写レンズ１０の構成を示す図１においてｒｉ（ｉ＝
１，２，３…）はｉ番目のレンズ各面の曲率半径（ｍ
ｍ）、ｄｉはｉ番目のレンズのレンズ厚またはレンズ間
間隔（ｍｍ）である。各レンズのｄ線での屈折率をｎｉ
（ｉ＝１，２，３…）、各レンズのｄ線でのアッベ数を
νｉとして、 ｒ１＝−33.5 ｄ１＝2.00 ｎ１＝1.56873 ν１＝63.1 ｒ２＝19.183 ｄ２＝4.16 ｒ３＝69.346 ｄ３＝4.00 ｎ２＝1.60602 ν２＝57.4 ｒ４＝-41.257 ｄ４＝5.34 ｒ５＝21.695 ｄ５＝5.50 ｎ３＝1.69680 ν３＝55.4 ｒ６＝-70.500 ｄ６＝11.31 ｒ７＝-15.128 ｄ７＝2.00 ｎ４＝1.78472 ν４＝25.7 ｒ８＝39.223 ｄ８＝7.10 ｎ５＝1.62299 ν５＝58.12 ｒ９＝-188.770 ｄ９＝5.47 ｒ１０＝-116.125 ｄ１０＝4.20 ｎ６＝1.51645 ν６＝56.9 ｒ１１＝-28.825 ｄ１１＝0.50 ｒ１２＝91.270 ｄ１２＝13.30 ｎ７＝1.62299 ν７＝58.1 ｒ１３＝-29.970 ｄ１３＝5.15 ｒ１４＝0.0 ｄ１４＝31.50 ｎ８＝1.51633 ν８＝64.1 ｒ１５＝0.0 レンズの非球面形状は、Ｘをレンズの光軸からの開口の
半径距離ｈの位置におけるレンズ頂点からの変位量とす
るとき、以下の式（６）で表される回転対称非球面であ
る。

【００６２】

【数１】

【００６３】第２群レンズ２における非球面レンズ２ａ
の半径ｒ３の３面の非球面係数は、 Ａ４＝１．８５２８０×１０^-5 である。すなわち、式（６）における総和Σは、 Σ＝Ａ４・ｈ⁴ となる。また、第４群レンズ４における非球面レンズ４
ａの半径ｒ１０の１０面の非球面係数は、 Ａ４＝２．１１６１０×１０^-5 Ａ６＝５．０９５９０×１０^-6 Ａ８＝５．００８４０×１０^-11 Ａ１０＝−６．１４７６０×１０^-14 である。すなわち、式（６）における総和Σは、 Σ＝Ａ４・ｈ⁴ ＋Ａ６・ｈ⁶ ＋Ａ８・ｈ⁸ ＋Ａ１０・ｈ
¹⁰ となる。

【００６４】図２（ａ），（ｂ），（ｃ）は上記の具体
例の場合の球面収差、非点収差、歪曲収差であり、良好
に補正されている。

【００６５】以上のようにして、本実施の形態１によれ
ば、バックフォーカスが長くしかもレンズ全長が短くて
コンパクトでテレセントリック性を持ち、倍率の色収差
と歪曲収差とが補正されており、しかもプラスチック使
用による温度ドリフトが補正されている。

【００６６】次に、変形の実施の形態について考察す
る。

【００６７】式（１）の下限値および上限値にそれぞれ
±２０％の誤差を持たせ、同様に式（２）〜（５）の下
限値および上限値にそれぞれ±２０％の誤差を持たせる
ことを前提にして、次のような変形の形態で実施するこ
とも可能である。

【００６８】 (1) ０．９≦ｆ４ｇ／ｂｆ≦１．１ ……………………………（４） −０．７≦ｆ３ｇ／ｆ０≦−０．５ ……………………………（３） この場合に、式（１），（２）は上記のように下限値お
よび上限値にそれぞれ±２０％の誤差を持っていてよ
い。

【００６９】 (2) ０．９≦ｆ４ｇ／ｂｆ≦１．１ ……………………………（４） ０．５≦ｆ２ｇ／ｆ０≦０．６ ……………………………（２） この場合に、式（１），（３）は下限値および上限値に
それぞれ±２０％の誤差を持っていてよい。

【００７０】 (3) ０．９≦ｆ４ｇ／ｂｆ≦１．１ ……………………………（４） −０．８≦ｆ１ｇ／ｆ０≦−０．５ ……………………………（１） この場合に、式（２），（３）は下限値および上限値に
それぞれ±２０％の誤差を持っていてよい。

【００７１】 (4) ０．９≦ｆ４ｇ／ｂｆ≦１．１ ……………………………（４） −０．７≦ｆ３ｇ／ｆ０≦−０．５ ……………………………（３） −０．８≦ｆ１ｇ／ｆ０≦−０．５ ……………………………（１） この場合に、式（２）は上記のように下限値および上限
値にそれぞれ±２０％の誤差を持っていてよい。

【００７２】 (5) ０．９≦ｆ４ｇ／ｂｆ≦１．１ ……………………………（４） −０．７≦ｆ３ｇ／ｆ０≦−０．５ ……………………………（３） ０．５≦ｆ２ｇ／ｆ０≦０．６ ……………………………（２） この場合に、式（１）は上記のように下限値および上限
値にそれぞれ±２０％の誤差を持っていてよい。

【００７３】 (6) ０．９≦ｆ４ｇ／ｂｆ≦１．１ ……………………………（４） −０．８≦ｆ１ｇ／ｆ０≦−０．５ ……………………………（１） ０．５≦ｆ２ｇ／ｆ０≦０．６ ……………………………（２） この場合に、式（３）は上記のように下限値および上限
値にそれぞれ±２０％の誤差を持っていてよい。

【００７４】 (7) −０．７≦ｆ３ｇ／ｆ０≦−０．５ ……………………………（３） −０．８≦ｆ１ｇ／ｆ０≦−０．５ ……………………………（１） この場合に、式（２），（４）は上記のように下限値お
よび上限値にそれぞれ±２０％の誤差を持っていてよ
い。

【００７５】 (8) −０．７≦ｆ３ｇ／ｆ０≦−０．５ ……………………………（３） ０．５≦ｆ２ｇ／ｆ０≦０．６ ……………………………（２） この場合に、式（１），（４）は上記のように下限値お
よび上限値にそれぞれ±２０％の誤差を持っていてよ
い。

【００７６】 (9) ０．５≦ｆ２ｇ／ｆ０≦０．６ ……………………………（２） −０．８≦ｆ１ｇ／ｆ０≦−０．５ ……………………………（１） この場合に、式（３），（４）は上記のように下限値お
よび上限値にそれぞれ±２０％の誤差を持っていてよ
い。

【００７７】 (10) −０．７≦ｆ３ｇ／ｆ０≦−０．５ ……………………………（３） ０．５≦ｆ２ｇ／ｆ０≦０．６ ……………………………（２） −０．８≦ｆ１ｇ／ｆ０≦−０．５ ……………………………（１） この場合に、式（４）は上記のように下限値および上限
値にそれぞれ±２０％の誤差を持っていてよい。

【００７８】（実施の形態２）図３は本発明の実施の形
態２にかかわるビデオプロジェクター４０ａの構成図で
ある。図３において、Ａは実施の形態１で示した投写レ
ンズ、Ｂは光学像を形成する液晶パネルなどの空間光変
調素子であり、この空間光変調素子ＢはＲ，Ｇ，Ｂ
（赤、緑、青）のフィルタ付きのカラータイプに構成さ
れている。Ｃは光源、Ｐはこのビデオプロジェクター４
０ａで投写された映像のフォーカス面としてのスクリー
ンである。空間光変調素子Ｂはモノクロタイプでもよ
い。ビデオプロジェクターのタイプとしては、フロント
型でもリア型でもよい。このような実施の形態２によれ
ば、光源Ｃにより照明される空間光変調素子Ｂに形成さ
れた光学像を投写レンズＡによってスクリーンＰに拡大
投写する。投写レンズＡに実施の形態１で示した投写レ
ンズＡを用いることによって、投写レンズの全長が短
く、コンパクトなビデオプロジェクターが得られる。

【００７９】（実施の形態３）図４は本発明の実施の形
態３にかかわるビデオプロジェクター４０ｂの構成図で
ある。図４において、Ａは実施の形態１で示した投写レ
ンズ、Ｂは光学像を形成する空間光変調素子であり、こ
の空間光変調素子ＢはＲ，Ｇ，Ｂの３種の光学像が時間
的に分割されて形成される。ＤはＲ，Ｇ，Ｂのフィルタ
を回転させることで赤、緑、青の３色に時間的に制限す
るカラーフィルタ手段である。ビデオプロジェクターの
タイプとしては、フロント型でもリア型でもよい。この
ような実施の形態２によれば、光源Ｃからの光は、回転
に伴ってＲ，Ｇ，Ｂの３色に時間的に制限するカラーフ
ィルタ手段Ｄによって赤、緑、青の３色に時間的に分解
され、空間光変調素子Ｂを照明する。空間光変調素子Ｂ
は赤、緑、青の３種の光学像が時間的に分割されて形成
され、投写レンズＡによって拡大投写される。投写レン
ズＡに実施の形態１で示した投写レンズを用いることに
よって、明るくて、色のにじみや歪みが少ない映像が得
られ、投写レンズの全長が短いので小さくて携帯できる
ビデオプロジェクターが実現できる。

【００８０】（実施の形態４）図５は本発明の実施の形
態４にかかわるリアプロジェクター５０の構成図であ
る。図５において、Ｇは実施の形態２で示したビデオプ
ロジェクター４０ａや実施の形態３で示したビデオプロ
ジェクター４０ｂ、Ｈは光を折り曲げるミラー、Ｉは透
過型スクリーン、Ｊは筐体である。このように構成され
たリアプロジェクター５０においては、ビデオプロジェ
クターＧから投写される映像はミラーＨによって反射さ
れ、透過型スクリーンＩに結像される。このような実施
の形態４によれば、ビデオプロジェクターＧに実施の形
態２や３で示したビデオプロジェクターを用いることに
よって、セットの高さが低く抑えることができ、コンパ
クトなセットが実現できる。

【００８１】（実施の形態５）図６は本発明の実施の形
態５にかかわるマルチビジョンシステム６０の構成図で
ある。マルチビジョンシステムは、単位表示画面の複数
個を縦横に並べた大きな表示画面に１つの映像を表示す
るときに、その１つの映像を単位表示画面ごとに分割
し、各分割映像を単位表示画面に表示するものである。
図６において、Ｇは実施の形態２や３で示したビデオプ
ロジェクター、Ｉは透過型スクリーン、Ｋは筐体、Ｌは
映像を分割する映像分割回路である。このように構成さ
れたマルチビジョンシステム６０においては、映像信号
は映像分割回路Ｌによって加工分割されて複数台のビデ
オプロジェクターＧに送られる。各ビデオプロジェクタ
ーＧから投写される映像はそれぞれの透過型スクリーン
Ｉに結像され、複数の透過型スクリーンＩに映出された
分割映像が合成されて１つの映像として見える。このよ
うな実施の形態５によれば、ビデオプロジェクターＧに
実施の形態２や３で示したビデオプロジェクターを用い
ることによって、奥行きの短いセットが実現できる。

【００８２】（実施の形態６）図７は本発明の実施の形
態６にかかわるビデオプロジェクター４０ｃの構成図で
ある。図７において、Ｍは投写レンズＡの光軸と平行に
置かれたルーバー状の複数の平板の遮光手段、Ａは実施
の形態１で示したような投写レンズである。ただし、こ
の投写レンズＡとしては実施の形態１の投写レンズに限
定されることはなく、テレセントリック性を持つ投写レ
ンズであればよい。Ｂは光学像を形成する液晶パネルな
どのカラータイプの空間光変調素子、Ｃは光源である。
図８は本発明の実施の形態６にかかわるビデオプロジェ
クター４０ｃの投写像を構成する有効な光束を示す説明
図である。光源Ｃからの光は、空間光変調素子Ｂを照明
する。空間光変調素子Ｂは光学像が形成され、この光学
像は投写レンズＡの光軸と平行に置かれたルーバー状の
複数の平板の遮光手段Ｍによって一部分は遮光される。
遮光されない光は投射レンズＡによって拡大投写され
る。しかし、空間光変調素子Ｂから投写レンズＡへ入射
する光は投射レンズＡがテレセントリック性を持ってい
るので投写レンズの光軸に平行である。このため遮光手
段Ｍによって遮光される光としては、平板の遮光手段Ｍ
の厚みと主光線以外の上光線や下光線のような広がり角
を持った光線が投写レンズの光軸に平行に置かれた遮光
手段Ｍによって投写レンズの瞳を影にするわずかな一部
分にすぎない。図８において斜線部分は空間光変調素子
Ｂの光学像を投写レンズＡが拡大投射する有効な光束を
示している。遮光手段Ｍによって一部分は遮光される
が、遮光手段Ｍが投写レンズＡの光軸に対して平行に配
置されるため、有効光を遮光する量は少ないことを示し
ている。

【００８３】これに対して投写レンズの光軸に対してＦ
ナンバー光線以上の角度を持った光線はすべて不要光と
考えられ、もしその迷光が投写レンズに入射すると投写
映像のコントラストを低下させる原因となる。図９は本
発明の実施の形態６にかかわるビデオプロジェクター４
０ｃのコントラストを低下させる不要な光束が投写レン
ズＡに入射しようとするが、それが遮光手段Ｍによって
遮光されている状態を示す説明図である。図９において
斜線部は空間光変調素子Ｂから照らし出されて投写レン
ズＡに入射しようとする不要光を示している。これらの
不要光は投写レンズＡの光軸に対して角度を持っている
ために平板の遮光手段Ｍによって遮光され、したがっ
て、投写レンズの中に入って迷光となって投写映像のコ
ントラストを低下させることを未然に防ぐことができ
る。この遮光手段Ｍによる投写映像のコントラスト改善
の効果は遮光手段Ｍのルーバー状の平板の数が多いほ
ど、また遮光手段Ｍの光軸方向に測った距離が長いほど
効果が高い。本来の光学像の投写映像の明るさはルーバ
ー状の平板の数が多いほど、また遮光手段Ｍの光軸方向
に測った距離が長いほど暗くなる。このような実施の形
態６によれば、遮光手段Ｍを用いることによってコント
ラストの高い映像を投写できるビデオプロジェクターが
得られる。

【００８４】（実施の形態７）図１０は本発明の実施の
形態７にかかわるビデオプロジェクター４０ｄの構成図
である。図１０において、Ａは実施の形態１で示したよ
うな投写レンズ、Ｍはルーバー状の複数の平板からなる
遮光手段であって、投写レンズＡの光軸と平行に置かれ
ている。Ｏは光学像を形成する反射型のカラータイプの
空間光変調素子、Ｃは光源、Ｎは光源Ｃからの光を空間
光変調素子Ｏに照明するためのプリズムである。空間光
変調素子Ｏは投写レンズＡの光軸に垂直で、その光軸が
空間光変調素子Ｏの中心を通る状態に配置されている。
光源Ｃは、その光軸が投写レンズＡの光軸と直角で、プ
リズムＮに対してそれに入射した光が空間光変調素子Ｏ
の中心軸に入射するように配置されている。投写レンズ
Ａは実施の形態１の投写レンズに限定されることはな
く、テレセントリック性を持つ投写レンズであればよ
い。光源Ｃからの光は、プリズムＮを通して反射型の空
間光変調素子Ｏを照明する。反射型の空間光変調素子Ｏ
は光学像が形成され、この光学像はプリズムＮを通して
投写レンズＡの光軸と平行に置かれたルーバー状の複数
の平板の遮光手段Ｍによって一部分は遮光される。遮光
されない光は投射レンズＡによって拡大投写される。し
かし、空間光変調素子Ｏから投写レンズＡへ入射する光
は投射レンズＡがテレセントリック性を持っているので
投写レンズＡの光軸に平行である。このため遮光手段Ｍ
によって遮光される光としては、平板の遮光手段Ｍの厚
みと主光線以外の上光線や下光線のような広がり角を持
った光線が投写レンズの光軸に平行に置かれた遮光手段
Ｍによって投写レンズの瞳を影にするわずかな一部分に
すぎない。

【００８５】これに対して投写レンズの光軸に対してＦ
ナンバー光線以上の角度を持った光線はすべて不要光と
考えられ、特にプリズムＮの内面での反射や、角度を持
った反射型の空間光変調素子Ｏのオフ光が、投写レンズ
内に入射すると投写映像のコントラストを低下させる原
因となる。これらの不要光は投写レンズＡの光軸に対し
て角度を持っているために平板の遮光手段Ｍによって遮
光され、したがって、投写レンズの中に入って迷光とな
って投写映像のコントラストを低下させることを未然に
防ぐことができる。不要光の角度はプリズムＮに入射す
る照明光の光軸と投写レンズＡの光軸を含む平面上で大
きくなるので、平板の遮光手段Ｍは、この平板の法線が
プリズムに入射する光の光軸と同一平面上になるように
この遮光手段Ｍを配置する。遮光手段Ｍによる投写映像
のコントラスト改善の効果は遮光手段Ｍの平板の数が多
いほど、また遮光手段Ｍの光軸方向に測った距離が長い
ほど効果が高い。本来の光学像の投写映像の明るさは遮
光手段Ｍの数が多いほど、また遮光手段Ｍの光軸方向に
測った距離が長いほど暗くなる。このような実施の形態
７によれば、遮光手段Ｍを用いることによって反射型の
空間光変調素子Ｏを使って明るくてコントラストの高い
映像を投写できるビデオプロジェクターが得られる。

【００８６】（実施の形態８）図１１は本発明の実施の
形態８にかかわるビデオプロジェクター４０ｅの構成図
である。図１１において、Ａは実施の形態１で示したよ
うな投写レンズ、Ｍはルーバー状の複数の平板からなる
遮光手段であって、投写レンズＡの光軸と平行に置かれ
ている。Ｏは光学像を形成する反射型のカラータイプの
空間光変調素子、Ｃは光源、Ｎは光源Ｃからの光を空間
光変調素子Ｏに照明するためのプリズム、ＤはＲ，Ｇ，
Ｂのフィルタを回転させることで赤、緑、青の３色に時
間的に制限するカラーフィルタ手段である。カラーフィ
ルタ手段Ｄは光源Ｃの光軸に対して垂直に配置され、光
源Ｃの光軸と平行な軸心まわりに回転されるようになっ
ている。投写レンズＡは実施の形態１の投写レンズに限
定されることはなく、テレセントリック性を持つ投写レ
ンズであればよい。光源Ｃからの光は、赤、緑、青の３
色に時間的に制限するカラーフィルタ手段Ｄによって
赤、緑、青の３色に時間的に分解され、プリズムＮを通
して反射型の空間光変調素子Ｏを照明する。反射型の空
間光変調素子Ｏは赤、緑、青の３種の光学像が時間的に
分割されて形成され、この光学像はプリズムＮを通して
投写レンズＡの光軸と平行に置かれたルーバー状の複数
の平板の遮光手段Ｍによって一部分は遮光される。遮光
されない光は投射レンズＡによって拡大投写される。し
かし、空間光変調素子Ｏから投写レンズＡへ入射する光
は投射レンズＡがテレセントリック性を持っているので
投写レンズＡの光軸に平行である。このため遮光手段Ｍ
によって遮光される光としては、平板の遮光手段Ｍの厚
みと主光線以外の上光線や下光線のような広がり角を持
った光線が投写レンズの光軸に平行に置かれた遮光手段
Ｍによって投写レンズの瞳を影にするわずかな一部分に
すぎない。

【００８７】これに対して投写レンズの光軸に対してＦ
ナンバー光線以上の角度を持った光線はすべて不要光と
考えられ、特にプリズムＮの内面での反射や、角度を持
った反射型の空間光変調素子Ｏのオフ光が、投写レンズ
内に入射すると投写映像のコントラストを低下させる原
因となる。これらの不要光は投写レンズＡの光軸に対し
て角度を持っているために平板の遮光手段Ｍによって遮
光され、したがって、投写レンズＡの中に入って迷光と
なって投写映像のコントラストを低下させることを未然
に防ぐことができる。不要光の角度はプリズムＮに入射
する照明光の光軸と投写レンズの光軸を含む平面上で大
きくなるので、平板の遮光手段Ｍは、この平板の法線が
プリズムに入射する光の光軸と同一平面上になるように
この遮光手段Ｍを配置する。遮光手段Ｍによる投写映像
のコントラスト改善の効果は遮光手段Ｍの平板の数が多
いほど、また遮光手段Ｍの光軸方向に測った距離が長い
ほど効果が高い。本来の光学像の投写映像の明るさは遮
光手段Ｍの数が多いほど、また遮光手段Ｍの光軸方向に
測った距離が長いほど暗くなる。このような実施の形態
８によれば、遮光手段Ｍを用いることによって反射型の
空間光変調素子Ｏを使って明るくてコントラストの高
い、色ずれの少ない映像を投写できるビデオプロジェク
ターが得られる。

【００８８】なお、図７、図１０、図１１に示すビデオ
プロジェクターを図５のリアプロジェクター５０に適用
してもよいし、図６のマルチビジョンシステム６０に適
用してもよい。また、空間光変調素子としては、液晶パ
ネルのほか、反射型ミラーデバイスを用いることもでき
る。

【００８９】

【発明の効果】以上記載したように本発明によれば、レ
ンズ構成を適切に設定することにより、レンズ全長が短
くて、バックフォーカスが長く、テレセントリック性を
持った、色のにじみの少ない、歪みの少ない画像を実現
できる投写レンズを提供することができる。また本発明
は、そのような投写レンズを用いることにより、明るく
高画質な大画面映像をコンパクトに実現できるビデオプ
ロジェクター、リアプロジェクター、マルチビジョンシ
ステムを提供することができる。また本発明は投写レン
ズの光軸に平行に配置された平板の遮光手段を投写レン
ズと空間光変調素子の間に配置することにより、明るく
コントラストの高い高画質な大画面映像を実現できるビ
デオプロジェクター、マルチビジョンシステムを提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１にかかわる投写レンズ
の構成図

【図２】 実施の形態１の場合の収差図

【図３】 実施の形態２にかかわるビデオプロジェクタ
ーの構成図

【図４】 実施の形態３にかかわるビデオプロジェクタ
ーの構成図

【図５】 実施の形態４にかかわるリアプロジェクター
の構成図

【図６】 実施の形態５にかかわるマルチビジョンシス
テムの構成図

【図７】 実施の形態６にかかわるビデオプロジェクタ
ーの構成図

【図８】 実施の形態６にかかわるビデオプロジェクタ
ーの有効な光束を示す説明図

【図９】 実施の形態６にかかわるビデオプロジェクタ
ーの不要な光束を示す説明図

【図１０】 実施の形態７にかかわるビデオプロジェク
ターの構成図

【図１１】 実施の形態８にかかわるビデオプロジェク
ターの構成図

【符号の説明】

１……第１群レンズ、 １ａ……両凹レンズ、 ２……
第２群レンズ、 ２ａ……非球面レンズ、 ２ｂ……凸
の球面レンズ、 ３……第３群レンズ、 ３ａ……高屈
折率高分散の負レンズ、 ３ｂ……低屈折率低分散の正
レンズ、 ４……第４群レンズ、 ４ａ……非球面レン
ズ、 ４ｂ……球面レンズ、 １０……投写レンズ、
２０……ダイクロイックプリズム、 ３１，３２，３３
……液晶パネル（空間光変調素子）、 ４０ａ，４０
ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ……ビデオプロジェクタ
ー、 ５０……リアプロジェクター、 ６０……マルチ
ビジョンシステム、 Ａ……投写レンズ、 Ｂ……空間
光変調素子、 Ｃ……光源、Ｄ……カラーフィルタ手
段、 Ｇ……ビデオプロジェクター、 Ｈ……ミラー、
Ｉ……透過型スクリーン、 Ｊ……筐体、 Ｋ……筐
体、 Ｌ……映像分割回路、 Ｍ……遮光手段、 Ｎ…
…プリズム、 Ｏ……反射型の空間光変調素子、Ｐ……
スクリーン

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−20192（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−145613（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−174809（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−203871（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−201688（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−211286（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−170824（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−297276（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−130293（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−209581（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−166538（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−320433（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−26542（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−243917（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−329740（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−133106（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−133110（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−161597（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−163985（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−101812（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−10206（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−280814（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−139517（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−139516（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−139515（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−25932（ＪＰ，Ｕ) 国際公開96／018124（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 13/24 G02B 9/62

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スクリーン側より順に負のパワーの第１
   群レンズ、正のパワーの第２群レンズ、負のパワーの第
   ３群レンズ、正のパワーの第４群レンズよりなる４群構
   成であり、投写レンズ全系の焦点距離をｆ０、第２群レ
   ンズの焦点距離をｆ２ｇ、第４群レンズの焦点距離をｆ
   ４ｇ、最終レンズ後端から像面までをすべて空気とした
   ときの空気間隔をｂｆとして、 ０．９≦ｆ４ｇ／ｂｆ≦１．１ ……………………………（４） ０．５≦ｆ２ｇ／ｆ０≦０．６ ……………………………（２） の条件を満たす投写レンズ。
2. 【請求項２】 スクリーン側より順に負のパワーの第１
   群レンズ、正のパワーの第２群レンズ、負のパワーの第
   ３群レンズ、正のパワーの第４群レンズよりなる４群構
   成であり、投写レンズ全系の焦点距離をｆ０、第１群レ
   ンズの焦点距離をｆ１ｇ、第４群レンズの焦点距離をｆ
   ４ｇ、最終レンズ後端から像面までをすべて空気とした
   ときの空気間隔をｂｆとして、 ０．９≦ｆ４ｇ／ｂｆ≦１．１ ……………………………（４） −０．８≦ｆ１ｇ／ｆ０≦−０．５ ……………………………（１） の条件を満たす投写レンズ。
3. 【請求項３】 スクリーン側より順に負のパワーの第１
   群レンズ、正のパワーの第２群レンズ、負のパワーの第
   ３群レンズ、正のパワーの第４群レンズよりなる４群構
   成であり、投写レンズ全系の焦点距離をｆ０、第１群レ
   ンズの焦点距離をｆ１ｇ、第３群レンズの焦点距離をｆ
   ３ｇ、第４群レンズの焦点距離をｆ４ｇ、最終レンズ後
   端から像面までをすべて空気としたときの空気間隔をｂ
   ｆとして、 ０．９≦ｆ４ｇ／ｂｆ≦１．１ ……………………………（４） −０．７≦ｆ３ｇ／ｆ０≦−０．５ ……………………………（３） −０．８≦ｆ１ｇ／ｆ０≦−０．５ ……………………………（１） の条件を満たす投写レンズ。
4. 【請求項４】 スクリーン側より順に負のパワーの第１
   群レンズ、正のパワーの第２群レンズ、負のパワーの第
   ３群レンズ、正のパワーの第４群レンズよりなる４群構
   成であり、投写レンズ全系の焦点距離をｆ０、第２群レ
   ンズの焦点距離をｆ２ｇ、第３群レンズの焦点距離をｆ
   ３ｇ、第４群レンズの焦点距離をｆ４ｇ、最終レンズ後
   端から像面までをすべて空気としたときの空気間隔をｂ
   ｆとして、 ０．９≦ｆ４ｇ／ｂｆ≦１．１ ……………………………（４） −０．７≦ｆ３ｇ／ｆ０≦−０．５ ……………………………（３） ０．５≦ｆ２ｇ／ｆ０≦０．６ ……………………………（２） の条件を満たす投写レンズ。
5. 【請求項５】 スクリーン側より順に負のパワーの第１
   群レンズ、正のパワーの第２群レンズ、負のパワーの第
   ３群レンズ、正のパワーの第４群レンズよりなる４群構
   成であり、投写レンズ全系の焦点距離をｆ０、第１群レ
   ンズの焦点距離をｆ１ｇ、第２群レンズの焦点距離をｆ
   ２ｇ、第４群レンズの焦点距離をｆ４ｇ、最終レンズ後
   端から像面までをすべて空気としたときの空気間隔をｂ
   ｆとして、 ０．９≦ｆ４ｇ／ｂｆ≦１．１ ……………………………（４） −０．８≦ｆ１ｇ／ｆ０≦−０．５ ……………………………（１） ０．５≦ｆ２ｇ／ｆ０≦０．６ ……………………………（２） の条件を満たす投写レンズ。
6. 【請求項６】 スクリーン側より順に負のパワーの第１
   群レンズ、正のパワーの第２群レンズ、負のパワーの第
   ３群レンズ、正のパワーの第４群レンズよりなる４群構
   成であり、投写レンズ全系の焦点距離をｆ０、第１群レ
   ンズの焦点距離をｆ１ｇ、第２群レンズの焦点距離をｆ
   ２ｇ、第３群レンズの焦点距離をｆ３ｇ、第４群レンズ
   の焦点距離をｆ４ｇ、最終レンズ後端から像面までをす
   べて空気としたときの空気間隔をｂｆとして、 ０．９≦ｆ４ｇ／ｂｆ≦１．１ ……………………………（４） −０．８≦ｆ１ｇ／ｆ０≦−０．５ ……………………………（１） ０．５≦ｆ２ｇ／ｆ０≦０．６ ……………………………（２） −０．７≦ｆ３ｇ／ｆ０≦−０．５ ……………………………（３） の条件を満たす投写レンズ。
7. 【請求項７】 第２群レンズ、第３群レンズおよび第４
   群レンズはそれぞれ少なくとも２枚以上のレンズで構成
   されている請求項１から６までのいずれかに記載の投写
   レンズ。
8. 【請求項８】 第１群レンズが１枚の両凹レンズで、第
   ２群レンズが凸の非球面レンズと凸の球面レンズとで、
   第３群レンズが２枚の貼り合わせレンズで、第４群レン
   ズが凸の非球面レンズと凸の球面レンズとで構成されて
   いる請求項１から請求項７までのいずれかに記載の投写
   レンズ。
9. 【請求項９】 第２群レンズがスクリーン側から順に１
   枚の両凸非球面レンズと１枚の球面レンズで、第４群レ
   ンズがスクリーン側から順に弱いパワーの非球面レンズ
   と１枚の球面レンズで構成され、投写レンズ全系の焦点
   距離をｆ０、第４群レンズの球面レンズの焦点距離をｆ
   ７として、 １．１≦ｆ７／ｆ０≦１．３ ………………………………（５） の条件を満たす請求項１から８までのいずれかに記載の
   投写レンズ。
10. 【請求項１０】 半画角として２５度以上を有し、Ｆナ
    ンバーが３．０以下である請求項１から請求項９までの
    いずれかに記載の投写レンズ。
11. 【請求項１１】 光源と、前記光源から放射される光に
    より照明されるとともに光学像を形成する空間光変調素
    子と、前記空間光変調素子上の光学像を投写する投写手
    段とを備え、前記投写手段として請求項１から請求項１
    ０までのいずれかに記載の投写レンズを用いるビデオプ
    ロジェクター。
12. 【請求項１２】 光源と、光源からの光を赤、緑、青の
    ３色に時間的に制限する手段と、前記光源から放射され
    る光により照明されるとともに時間的に変化する赤、
    緑、青の３色に対応する光学像を形成する空間光変調素
    子と、前記空間光変調素子上の光学像を投写する投写手
    段とを備え、前記投写手段として請求項１から請求項１
    ０までのいずれかに記載の投写レンズを用いるビデオプ
    ロジェクター。
13. 【請求項１３】 光源と、前記光源から放射される光に
    より照明されるとともに光学像を形成する空間光変調素
    子と、前記空間光変調素子上の光学像を投写する投写手
    段と、前記投写手段として請求項１から請求項１０まで
    のいずれかに記載の投写レンズを用い、前記空間光変調
    素子と前記投写手段の間に位置し投写レンズの光軸に平
    行な光線を遮光するのを最小にするように光軸と平行に
    置かれたルーバー状の複数の平板を遮光手段として備え
    て構成されているビデオプロジェクター。
14. 【請求項１４】 光源と、前記光源から放射される光に
    より照明されるとともに光学像を形成する反射型の空間
    光変調素子と、前記空間光変調素子上の光学像を投写す
    る投写手段と、前記投写手段として請求項１から請求項
    １０までのいずれかに記載の投写レンズを用い、反射型
    の空間光変調素子に前記光源から放射される光を照明す
    るため前記投写手段と前記反射型の空間光変調素子の間
    に位置するプリズムと、前記空間光変調素子と前記投写
    手段の間に位置し投写レンズの光軸に平行な光線を遮光
    するのを最小にするように光軸と平行に置かれ前記プリ
    ズムに入射する光の光軸と法線が同一平面上になるよう
    に配置されたルーバー状の複数の平板を遮光手段として
    備えて構成されているビデオプロジェクター。
15. 【請求項１５】 光源と、光源からの光を赤、緑、青の
    ３色に時間的に制限する手段と、前記光源から放射され
    る光により照明されるとともに光学像を形成する反射型
    の空間光変調素子と、前記空間光変調素子上の光学像を
    投写する投写手段と、前記投写手段として請求項１から
    請求項１０までのいずれかに記載の投写レンズを用い、
    反射型の空間光変調素子に前記光源から放射される光を
    照明するため前記投写手段と前記反射型の空間光変調素
    子の間に位置するプリズムと、前記空間光変調素子と前
    記投写手段の間に位置し光軸に平行な光線を遮光するの
    を最小にするように光軸と平行に置かれ前記プリズムに
    入射する光の光軸と法線が同一平面上になるように配置
    されたルーバー状の複数の平板を遮光手段として備えて
    構成されているビデオプロジェクター。
16. 【請求項１６】 請求項１１から請求項１５までのいず
    れかに記載のビデオプロジェクターと、投写レンズから
    投写された光を折り曲げるミラーと、さらに投写された
    光を映像に映し出す透過型スクリーンとから構成されて
    いるリアプロジェクター。
17. 【請求項１７】 請求項１１から請求項１５までのいず
    れかに記載のビデオプロジェクターと投写された光を映
    像に映し出す透過型スクリーンと筐体から構成されたシ
    ステムを複数台と、映像を分割する映像分割回路で構成
    されているマルチビジョンシステム。