JP5253126B2 - レンズシステムおよび表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、プロジェクタ用のレンズシステムに関するものである。

画像生成デバイスとしてライトバルブを用い、光源からの光をライトバルブ（光変調デバイス）で変調してレンズを用いてスクリーンに投影するライトバルブ方式のプロジェクタ、画像生成デバイスとしてＣＲＴなどの高輝度で発光している表示装置を用い、表示装置に表示された画像をレンズによりスクリーンに投影するＣＲＴ方式のプロジェクタが知られている。光変調デバイスの典型的なものは、液晶パネル、ＤＭＤ（デジタルミラーデバイス、デジタルマイクロデバイス）である。ＤＭＤは、光の反射方向を変えて画像を形成する複数の素子を備えたものである。

特許文献１には、プロジェクタにおける投射レンズであって、スクリーン側より像面側に向かって順に配設された１枚の負の屈折力のレンズからなる第１レンズと、１枚の正の屈折力のレンズからなる第２レンズと、負の屈折力の第３１レンズと正の屈折力の第３２レンズとからなり全体で負の屈折力の第３レンズと、１枚の正の屈折力からなる第４レンズとの実質的に５枚のレンズからなり、像面側に向かって略テレセントリックに形成され、第１レンズの像面側の面と第３２レンズの像面側の面が、非球面に形成されていることを特徴とする投射レンズが記載されている。
特開２００４−２１２７２９号公報

コンパクトなプロジェクタまたはプロジェクタとしての機能を含むコンパクトな情報処理端末が提案されている。ＬＥＤを採用することなどにより高輝度でコンパクトな光源が得られるようになり、手のひらサイズのプロジェクタも実現可能な状況になりつつある。コンパクトなプロジェクタを実現するためには、プロジェクタに搭載されるレンズ（レンズシステム）を、さらにコンパクトにすることが要望されている。

本発明の１態様は、表示媒体に投影光を投写するためのレンズシステムであって、表示媒体側から順番に、表示媒体側に凸のメニスカスタイプの負の屈折力の第１のレンズと、表示媒体側に凹のメニスカスタイプの正の屈折力の第２のレンズと、表示媒体側に凹のメニスカスタイプの正の屈折力の第３のレンズと、表示媒体側に凹のメニスカスタイプで接合タイプの正の屈折力の第４のレンズとを有する。第３のレンズは、表示媒体側に向いた凹面の有効径が、第２のレンズの表示媒体側に向いた凹面の有効径より大きい。また、第４のレンズは、表示媒体側に向いた凹面の有効径が、第３のレンズの表示媒体側に向いた凹面の有効径より大きい。さらに、第４のレンズの凹面の少なくとも一部と、第３のレンズの凸面の少なくとも一部とは、光軸に沿った共通の空間にあり、第４のレンズの凹面の内側の空間に、第３のレンズの凸面が入り込んだ状態にアレンジされている。

このレンズシステムは、表示媒体の側から順に、表示媒体側に凸の負のメニスカスタイプのレンズ（第１のレンズ）と、表示媒体側に凹の正のメニスカスタイプの３つのレンズ（第２から第４のレンズ）とにより構成され、全体としてレトロフォーカスタイプで、バックフォーカスを長くできる。さらに、表示媒体側に凹の３つの正のパワーのメニスカスタイプのレンズを連ねることにより、表示媒体側に向かって（第１のレンズに向かって）徐々にほぼ単調に収束する光束を形成できる。そして、その光束に含まれる光線の広がり（表示媒体側から見て）に沿って、これら複数の正のメニスカスレンズの凹面、すなわち、表示媒体側の面の有効径を表示媒体側から順番に増加できる。したがって、このレンズシステムは、第１のレンズに向かって第４のレンズから収束する（第４のレンズに向けて拡大する）光束に含まれる光線に対して効率よく作用する面積の大きな複数のレンズ面を含む。このため、このレンズシステムにより、明るさを確保できるとともに、収差補正のために利用できるレンズの面積を拡大できる。したがって、収差が良好に補整され、Ｆナンバーの小さな、明るくコンパクトなレンズシステムを提供できる。

表示媒体の側に凹面が向いた複数のメニスカスレンズを連ねることにより、１つのレンズの凹面の内側の空間に、他のレンズの凸面が入り込んだアレンジを採用でき、レンズの面の数を確保しながら、レンズ長を短縮できる。このレンズシステムは、第４のレンズの凹面の内側の空間に、第３のレンズの凸面が入り込んだ状態にアレンジされる。

さらに、接合タイプのレンズを導入することにより色収差の補正能力を向上できる。このレンズシステムでは、特に、有効径が大きくなる第４のレンズを接合タイプにすることにより、コンパクトでありながら、色収差の高い補正能力が得られる。

したがって、第１のレンズの凸面から第４のレンズの凸面までの全長ＬＬと、バックフォーカス（空気中）ＢＦとが次の条件を満たす、コンパクトなレンズシステムを提供できる。
０．９５＜ＬＬ／ＢＦ＜１．５５ ・・・（１）

上記の条件の下限を下回ると、球面収差の補正能力が不足するようになる。一方、上記の条件の上限を上回ると、バックフォーカスに対してコンパクトなレンズシステムとは言いにくい。以下の実施形態に示すように、このレンズシステムは、ＬＬ／ＢＦが１．４５以下、さらには、ＬＬ／ＢＦが１．１５以下のものを提供できる。

また、第１のレンズの外径ＯＤ１と、第２のレンズの外径ＯＤ２と、第３のレンズの外径ＯＤ３と、第４のレンズの外径ＯＤ４とは次の条件を満たすことが望ましい。
０．８５＜ＯＤ２／ＯＤ１＜１．１
０．８５＜ＯＤ３／ＯＤ１＜１．１
０．８５＜ＯＤ４／ＯＤ１＜１．１ ・・・（２）

第１から第４のレンズの外径を上記の範囲に収めることにより、レンズシステム全体が寸胴でスペース効率がよく、さらに、明るく、Ｆナンバーの小さなレンズシステムを提供できる。

第１のレンズおよび第３のレンズをプラスチックレンズとし、第２のレンズおよび第４のレンズをガラスレンズにすることができる。プラスチックレンズとガラスレンズとを交互に使用することにより温度による収差補正能力の変動を抑制できる。また、適当な数のプラスチックレンズを導入することにより、プラスチックレンズの片面あるいは両面を非球面にすることにより収差補正能力を向上できる。特に、外径が最大となる可能性のある第４のレンズをガラスレンズにすることにより、接合タイプにできるとともに、有効径に対する外径との差を縮小でき、レンズシステム全体をコンパクトにするのに効果的である。

本発明の他の態様の１つは、上記のレンズシステムと、レンズシステムにより投影される画像を生成する画像生成デバイスとを有する表示装置である。レンズシステムを小型にすることにより、表示装置も小型化できる。この表示装置と、画像生成デバイスにより画像を生成するためのデータを送受信可能な通信装置とを有する情報処理端末を提供することも可能である。このレンズシステムは、レンズ長に対して十分に長いバックフォーカス長を確保できるので、画像生成デバイスとして、光の反射方向を変えて画像を生成する複数の素子を含んでいる光変調デバイスを採用した表示装置に適している。この表示装置の一例は、スクリーンを表示媒体として画像を表示するプロジェクタである。表示媒体は、スクリーンに限らず、壁面、床面、印画紙などであっても良く、画像を投影する種々の表示装置に適用できる。

図１に、本発明の一実施形態の情報処理端末の概略構成を示している。この情報処理端末１は、手のひら９に乗る程度のサイズの端末であり、卓上の面や壁面６などをスクリーン（表示媒体）として画像７を表示（投影）することができるプロジェクタ（表示装置）８を含む。プロジェクタ８は、レンズシステム１０と、このズームレンズシステム１０により表示媒体６に投影される画像を生成する画像生成デバイス２と、画像生成デバイス２に照明光を照射するための照明ユニット３とを備えている。この画像生成デバイス２は、光変調デバイス（ライトバルブ）であって、たとえば、光の反射方向を変えて画像を生成する複数の素子（マイクロミラー）を含んだＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）である。ライトバルブ２は、液晶デバイスなどであってもよい。照明ユニット３は、３原色を時分割で出力する光源を含む。光源は、例えば、白色ＬＥＤなどの光源と、色分割用のフィルタとの組み合わせである。光源は、複数色のＬＥＤなどであってもよい。

端末１は、さらに、無線ＬＡＮなどの無線あるいは有線の通信媒体を介して画像生成デバイス２により画像を生成するためのデータを送受信可能な通信ユニット４を含む。端末１は、さらに、照明ユニット３などに電力を供給するためのバッテリー５を含む。

図２に、レンズシステム１０をさらに詳しく示している。また、図３に、各レンズのデータを示している。図３のレンズデータにおいて、Ｒは表示媒体（スクリーン）側から順番に並んだ各レンズの面の曲率半径（ｍｍ）、ｄはスクリーン側から順番に並んだ各レンズの面の間の距離（ｍｍ）、ｎｄはスクリーン側から順番に並んだ各レンズの屈折率（ｄ線）、νｄはスクリーン側から順番に並んだ各レンズのアッベ数（ｄ線）を示す。また、ｉｎｆは、平面を示す。さらに、各レンズの各面の有効径（ｍｍ）と、各レンズの外径（ｍｍ）とを示している。

このレンズシステム１０は、表示媒体６に投影光ＰＬを投写するためのシステムであって、表示媒体（スクリーン）６の側からライトバルブ２に向かって順番に、スクリーン６の側に凸のメニスカスタイプの負の屈折力の第１のレンズＬ１１と、スクリーン６の側に凹のメニスカスタイプの正の屈折力の第２のレンズＬ１２と、スクリーン６の側に凹のメニスカスタイプの正の屈折力の第３のレンズＬ１３と、スクリーン６の側に凹のメニスカスタイプで接合タイプの正の屈折力の第４のレンズＬ１４とから構成されている。したがって、第４のレンズＬ１４は、スクリーン側に配置された両凹の負レンズＬ１と、ライトバルブ側に配置された両凸の正レンズＬ２との接合レンズである。

さらに、第３のレンズＬ１３の凹面（スクリーン側の面）Ｓ６の有効径ＥＤ６は、第２のレンズＬ１２の凹面（スクリーン側の面）Ｓ３の有効径ＥＤ３より大きい。また、第４のレンズＬ１４の凹面（スクリーン側の面）Ｓ８の有効径ＥＤ８は、第３のレンズＬ１３の凹面Ｓ６の有効径ＥＤ６より大きい。さらに、第４のレンズＬ１４の凹面Ｓ８の一部と、第３のレンズＬ１３の凸面（ライトバルブ側の面）Ｓ７の一部とが光軸Ｃに沿った共通の空間にある。すなわち、第４のレンズＬ１４の凹面Ｓ８の曲率半径Ｒ８よりも、第３のレンズＬ１３の凸面Ｓ７の曲率半径Ｒ７が小さく、第４のレンズＬ１４の凹面Ｓ８の内側の空間に、第３のレンズＬ１３の凸面Ｓ７が入り込んだ状態にアレンジされている。

手のひら９に乗るようなコンパクトなプロジェクタ８に採用されるレンズシステム１０には、レンズ長が短いだけではなく、品質の高い画像を表示媒体６、たとえば、スクリーン、壁面、ガラス面などに表示できることも要望される。そのために、レンズシステム１０には、色収差などの諸収差を良好に補正できることが要望される。さらに、レンズシステム１０が小さい分、明るい、Ｆナンバーが小さなレンズシステムであることが要望される。

このレンズシステム１０は、スクリーン６の側に凸の負のメニスカスタイプのレンズＬ１１と、スクリーン６の側に凹の正のメニスカスタイプの３つのレンズＬ１２〜Ｌ１４とにより構成され、全体としてスクリーン６の側から負−正のパワーの組み合わせのレトロフォーカスタイプで、バックフォーカスを長くできる。したがって、プロジェクタ８のレンズシステム１０に適している。

さらに、このレンズシステム１０は、スクリーン６の側からレンズＬ１１〜Ｌ１４が負、正、正、正の組み合わせとなり、レンズＬ１２〜Ｌ１４は、スクリーン６の側に凹面が向いた３つの適当な正のパワー（あるいは３つの比較的弱い正のパワー）のメニスカスタイプのレンズＬ１２〜Ｌ１４を連ねた配置としている。このようなレンズＬ１２〜Ｌ１４の配置を採用することにより、ライトバルブ２の側の第４のレンズＬ１４から第１のレンズＬ１１に向けて、徐々に、ほぼ単調に収束する（負の第１のレンズＬ１１の凹面Ｓ２から第４のレンズＬ１４に向けて拡大する）光束Ｃｂを形成できる。

また、凹面が向いた３つの正のメニスカスタイプのレンズＬ１２〜Ｌ１４を連ねた配置により、レンズＬ１２〜Ｌ１４のスクリーン側の凹面Ｓ３、Ｓ６およびＳ８の有効径ＥＤ３、ＥＤ６およびＥＤ８をスクリーン６の側から順番に、あるいは単調に増加させることができる。したがって、これら３つの正のメニスカスレンズＬ１２〜Ｌ１４の各面を、スクリーン６の側からライトバルブ２の側に徐々に広がる光束Ｃｂに含まれる光線が分散して横断し、３つの正のメニスカスレンズＬ１２〜Ｌ１４の各面により収差補正を効率的に行えるような配置にできる。たとえば、正のメニスカスレンズＬ１２〜Ｌ１４の各面は、スクリーン６の側に向いて同心円的（実際に中心が同じだという意味ではなく）に配置され、図２には破線で示した光軸Ｃを主光線とする光束ＣｂはメニスカスレンズＬ１２〜Ｌ１４の各面の作用を受けつつ、第４のレンズＬ１４に向かって徐々に拡大（第４のレンズＬ１４から第１のレンズＬ１１の凹面Ｓ２に向けて徐々に収束）している。

さらに、スクリーン６の側に凹面が向いたメニスカスレンズＬ１２〜Ｌ１４を連ねた配置とすることにより、１つのレンズＬ１４の凹面Ｓ８の内側の空間に、前のレンズＬ１３の凸面Ｓ７が入り込み、限られた空間を複数のレンズの面で共有するアレンジを採用できる。したがって、このレンズシステム１０は、レンズの面の数を確保しながら、レンズ長を短縮できる。

特許文献１に示した従来のレンズシステムでは、負、正、負、正というシステムを採用していることもあり、最もスクリーン側の負レンズで光束を絞ることに加え、最もライトバルブ側の正レンズの前の負レンズで有効径を絞っている。また、最もライトバルブ側の正レンズの有効径を絞ったレンズシステムも公知である（たとえば、特開２００８−１０７７９８号公報）。これらのレンズシステムは、たとえ、少ない枚数でレンズシステムを構成できても、レンズの有効径が相対的に小さくなるので、暗く、Ｆナンバーの大きなレンズシステムになってしまう。

これらのレンズに対し、本例のレンズシステム１０は、最もスクリーン側の負レンズで光束が絞られる以外は、最終（最もライトバルブ２の側）の第４のレンズＬ１４に向かって光束Ｃｂの断面はほぼ単調に増加する。このため、明るく、Ｆナンバーが小さく、Ｆナンバーが２．０以下、さらに好ましくは１．９以下のレンズシステム１０を提供できる。

さらに、レンズＬ１２〜Ｌ１４の各面は、最終（最もライトバルブ２の側）の第４のレンズＬ１４に向かってほぼ単調に増加する光束Ｃｂの増加する方向に対抗するように凹面が配置されるので、各レンズＬ１２〜Ｌ１４を通過する光線を分散でき、各光線の入射角が小さく、各光線を補正しやすい。このため、少ないレンズ枚数で、収差の補正能力の高いレンズシステム１０を提供できる。たとえば、これらのレンズＬ１２〜Ｌ１４の一部の面を非球面にすることにより、収差補正をさらに効率よく行える。このレンズシステム１０では、レンズＬ１３の両面Ｓ６およびＳ７を非球面にしている。

さらに、最もスクリーン６の側の負レンズＬ１１も、スクリーン６の側に凸のメニスカスレンズとしているので、収差の補正能力を向上できる。また、このレンズＬ１１のいずれかの面を非球面にすることにより、収差補正をさらに効率よく行える。このレンズシステム１０では、レンズＬ１１の両面Ｓ１およびＳ２を非球面にしている。

さらに、最もライトバルブ２の側のレンズＬ１４を、負レンズＬ１と正レンズＬ２の接合タイプのレンズとすることにより、レンズシステム１０の色収差の補正能力をさらに向上している。このレンズシステム１０では、第４のレンズＬ１４の有効径が最も大きくなる。したがって、第４のレンズＬ１４を接合タイプにすることにより、コンパクトでありながら、色収差の補正能力を向上できる。また、最もライトバルブ２の側のレンズＬ１４は、温度による影響を受けやすく（比較的高温になりやすく）、ガラスレンズが採用される接合タイプのレンズを配置する場所として適している。

さらに、ガラスレンズは、モールドにより製造されることが多いプラスチックレンズと比較し、レンズの外径ＯＤに対して有効径ＥＤを大きくできる。したがって、第３のレンズＬ１３の凸面Ｓ７が入りこむ側のレンズＬ１４をガラスレンズにすることにより、レンズＬ１４の外径ＯＤ４が必要以上に大きくなることを抑制できる。したがって、レンズＬ１４にガラスレンズを採用することは、レンズシステム１０の径方向のサイズをコンパクトにするためにも有効である。

このレンズシステム１０においては、正のメニスカスレンズＬ１２〜Ｌ１４の外径ＯＤ２〜ＯＤ４と、負のメニスカスレンズＬ１１の外径ＯＤ１との比、すなわち、ＯＤ２／ＯＤ１、ＯＤ３／ＯＤ１およびＯＤ４／ＯＤ１は、０．８７、０．９３および１．０である。したがって、第１から第４のレンズの外径ＯＤ１〜ＯＤ４は、上記（２）式の条件の範囲に収まっている。したがって、このレンズシステム１０は、全体が寸胴でスペース効率がよい。さらに、各レンズの有効径も大きくなるので、さらに、明るく、Ｆナンバーの小さなレンズシステム１０となっている。

また、このレンズシステム１０では、第１のレンズＬ１１および第３のレンズＬ１３にプラスチックレンズを採用し、第２のレンズＬ１２および第４のレンズＬ１４にガラスレンズを採用している。プラスチックレンズとガラスレンズとを交互に使用することにより温度による収差補正能力の変動を抑制できる。また、第２のレンズＬ１２は屈折率が高い方が収差補正能力を得やすいので、屈折率の高いものが得やすいガラスレンズであることが好ましい。さらに、プラスチックレンズＬ１１およびＬ１３は、それらの両面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ６およびＳ７を非球面にすることにより収差補正能力を向上している。

図４に各面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ６およびＳ７の非球面係数を示している。非球面は、Ｘを光軸方向の座標、Ｙを光軸と垂直方向の座標、光の進行方向を正とし、以下の係数Ｋ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを用いて次式で表される。以下においても同様である。
Ｘ＝［（１／Ｒ）Ｙ²］／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（１／Ｒ）²Ｙ²｝^1/2］
＋ＡＹ⁴＋ＢＹ⁶＋ＣＹ⁸＋ＤＹ¹⁰ ・・・（３）

図５に、レンズシステム１０の諸数値を示している。図５には、レンズシステム１０の合成焦点距離、Ｆナンバー、カバーガラスＣＧを含むバックフォーカス長、カバーガラスを含まないバックフォーカス長（空気中）ＢＦ、第１のレンズＬ１１の最もスクリーン６の側から第４のレンズＬ１４の最もライトバルブ２の側までのレンズ長ＬＬ、レンズ長ＬＬおよびバックフォーカスＢＦを含めたレンズ全長などが含まれている。このレンズシステム１０のレンズ長ＬＬと、バックフォーカス長ＢＦとの比、ＬＬ／ＢＦは１．４５以下であり、上記の式（１）の条件の範囲内に収まる。したがって、このレンズシステム１０は、バックフォーカス長ＢＦに対してレンズ長ＬＬが小さなコンパクトなレンズシステムである。実際のサイズとしても、レンズ長ＬＬが３２ｍｍ程度、最大径が１５ｍｍ程度と非常に小さなレンズシステムである。

図６に、このレンズシステム１０の球面収差、非点収差および歪曲収差を縦収差図により示している。球面収差は、６５０ｎｍ（破線）、５２０ｎｍ（実線）および４３０ｎｍ（一点鎖線）の各波長における値を示している。また、非点収差においては、タンジェンシャル光線（Ｘ）およびサジタル光線（Ｙ）の収差をそれぞれ示している。これらの図からわかるように、諸収差の値は、良好に補正されており、このレンズシステム１０は、良好な光学性能を備えている。

図７に、異なるレンズシステム１０を示している。また、図８に、各レンズのデータを示している。各数値の単位は上記の例と同様である。

このレンズシステム１０も、スクリーン６などの表示媒体に投影光ＰＬを投写するためのシステムであって、スクリーン６の側からライトバルブ２に向かって順番に、スクリーン６の側に凸のメニスカスタイプの負の屈折力の第１のレンズＬ１１と、スクリーン６の側に凹のメニスカスタイプの正の屈折力の第２のレンズＬ１２と、スクリーン６の側に凹のメニスカスタイプの正の屈折力の第３のレンズＬ１３と、スクリーン６の側に凹のメニスカスタイプで接合タイプの正の屈折力の第４のレンズＬ１４とから構成されている。第４のレンズＬ１４は、スクリーン側に配置された両凹の負レンズＬ１と、ライトバルブ側に配置された両凸の正レンズＬ２との接合レンズである。

さらに、第３のレンズＬ１３の凹面（スクリーン側の面）Ｓ６の有効径ＥＤ６は、第２のレンズＬ１２の凹面（スクリーン側の面）Ｓ３の有効径ＥＤ３より大きい。また、第４のレンズＬ１４の凹面（スクリーン側の面）Ｓ８の有効径ＥＤ８は、第３のレンズＬ１３の凹面Ｓ６の有効径ＥＤ６より大きい。また、第４のレンズＬ１４の凹面Ｓ８の一部と、第３のレンズＬ１３の凸面（ライトバルブ側の面）Ｓ７の一部とが光軸Ｃに沿った共通の空間にある。すなわち、第４のレンズＬ１４の凹面Ｓ８の曲率半径Ｒ８よりも、第３のレンズＬ１３の凸面Ｓ７の曲率半径Ｒ７が小さく、第４のレンズＬ１４の凹面Ｓ８の内側の空間に、第３のレンズＬ１３の凸面Ｓ７が入り込んだ状態になっている。

このレンズシステム１０も、スクリーン６の側に凸の負のメニスカスタイプのレンズＬ１１と、スクリーン６の側に凹の正のメニスカスタイプの３つのレンズＬ１２〜Ｌ１４とにより構成され、全体としてスクリーン６の側から負−正のパワーの組み合わせのレトロフォーカスタイプである。そして、上記のレンズシステム１０と同様に、コンパクトで、明るく、Ｆナンバーが小さく、諸収差の補正能力も高い。

このレンズシステム１０においては、正のメニスカスレンズＬ１２〜Ｌ１４の外径ＯＤ２〜ＯＤ４と、負のメニスカスレンズＬ１１の外径ＯＤ１との比、すなわち、ＯＤ２／ＯＤ１、ＯＤ３／ＯＤ１およびＯＤ４／ＯＤ１は、０．８８、０．９６および１．０８である。したがって、第１から第４のレンズの外径ＯＤ１〜ＯＤ４は、上記（２）式の条件の範囲に収まっている。したがって、このレンズシステム１０は、全体が寸胴でスペース効率がよい。さらに、各レンズの有効径も大きくなるので、さらに、明るく、Ｆナンバーの小さなレンズシステム１０となっている。

このレンズシステム１０においても、第１のレンズＬ１１および第３のレンズＬ１３にプラスチックレンズを採用し、第２のレンズＬ１２および第４のレンズＬ１４にガラスレンズを採用している。プラスチックレンズとガラスレンズとを交互に使用することにより温度による収差補正能力の変動を抑制できる。また、プラスチックレンズＬ１１およびＬ１３の両面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ６およびＳ７を非球面にすることにより収差補正能力を向上している。

図９に各面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ６およびＳ７の非球面係数を示している。このレンズシステム１０では、第３のレンズＬ１３を光軸Ｃに近い部分は正のパワー、光軸Ｃから離れた部分はパワーがほぼないか、または弱い負のパワーになるようにして、収差の補正能力をさらに向上している。

図１０に、レンズシステム１０の諸数値を示している。このレンズシステム１０のレンズ長ＬＬと、バックフォーカス長ＢＦとの比、ＬＬ／ＢＦは１．１５以下であり、上記の式（１）の条件の範囲内に十分に収まる。したがって、このレンズシステム１０は、バックフォーカス長ＢＦに対してレンズ長ＬＬがさらに小さなコンパクトなレンズシステムである。実際のサイズとしても、レンズ長ＬＬが２５ｍｍ程度、最大径が１４ｍｍ程度と非常に小さなレンズシステムである。

図１１に、このレンズシステム１０の球面収差、非点収差および歪曲収差を縦収差図により示している。これらの図からわかるように、諸収差の値は、良好に補正されており、このレンズシステム１０は、良好な光学性能を備えている。

以上に説明したように、この４枚構成（ただし１枚は接合レンズ）のレンズシステム１０は、レンズ長が３０ｍｍ前後、あるいはそれ以下と非常に小さいながら、Ｆナンバーが２．０以下と非常に明るく、さらに収差の補正能力も高い。したがって、このレンズシステム１０を採用することにより、手のひらサイズのコンパクトなプロジェクタ８および／または端末１であって、スクリーン６などの表示媒体に、鮮明で明るい画像を投影できる装置を提供できる。このプロジェクタ８は、モバイル用の情報端末と共に持ち歩いたり、あるいは情報端末１に内蔵することにより、壁面などの身近なものを表示媒体として手軽に画像を投影でき、種々の用途に使用できる。

レンズシステムを搭載した端末の概略構成を示す図。 レンズシステムのレンズ構成を示す図。 図２に示すレンズシステムのレンズデータを示す図。 図２に示すレンズの非球面係数を示す図。 図２に示すレンズシステムの諸数値を示す図。 図２に示すレンズシステムの収差を示す縦収差図。 異なるレンズシステムのレンズ構成を示す図。 図７に示すレンズシステムのレンズデータを示す図。 図７に示すレンズの非球面係数を示す図。 図７に示すレンズシステムの諸数値を示す図。 図７に示すレンズシステムの収差を示す縦収差図。

符号の説明

１ 情報端末、 ８ プロジェクタ
１０ レンズシステム

Claims (5)

1. 表示媒体に投影光を投写するためのレンズシステムであって、表示媒体側から順番に、
   前記表示媒体側に凸のメニスカスタイプの負の屈折力の第１のレンズと、
   前記表示媒体側に凹のメニスカスタイプの正の屈折力の第２のレンズと、
   前記表示媒体側に凹のメニスカスタイプの正の屈折力の第３のレンズであって、凹面の有効径が前記第２のレンズの凹面の有効径より大きな第３のレンズと、
   前記表示媒体側に凹のメニスカスタイプで接合タイプの正の屈折力の第４のレンズであって、凹面の有効径が前記第３のレンズの凹面の有効径より大きく、凹面の少なくとも一部と前記第３のレンズの凸面の少なくとも一部とが光軸に沿った共通の空間にある第４のレンズとから構成され、前記第１のレンズの凸面から前記第４のレンズの凸面までの全長ＬＬと、バックフォーカスＢＦとが次の条件を満たすレンズシステム。
   ０．９５＜ＬＬ／ＢＦ＜１．５５
2. 請求項１において、前記第１のレンズの外径ＯＤ１と、前記第２のレンズの外径ＯＤ２と、前記第３のレンズの外径ＯＤ３と、前記第４のレンズの外径ＯＤ４とが次の条件を満たすレンズシステム。
   ０．８５＜ＯＤ２／ＯＤ１＜１．１
   ０．８５＜ＯＤ３／ＯＤ１＜１．１
   ０．８５＜ＯＤ４／ＯＤ１＜１．１
3. 請求項１または２において、
   前記第１のレンズおよび前記第３のレンズはプラスチックレンズであり、前記第２のレンズおよび前記第４のレンズはガラスレンズである、レンズシステム。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のレンズシステムと、
   前記レンズシステムにより投影される画像を生成する画像生成デバイスとを有する表示装置。
5. 請求項４に記載の表示装置と、
   前記画像生成デバイスにより画像を生成するためのデータを送受信可能な通信装置とを有する情報処理端末。

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