JP5480074B2 - 投写用レンズおよび投写型表示装置 - Google Patents

Description

本発明は投写用レンズおよび投写型表示装置に関し、詳しくは、６枚のレンズで構成した投写用レンズおよびこの投写用レンズを用いた投写型表示装置に関するものである。

近年、パソコン等から出力される画像データの表す画像をスクリーン上へ投写する投写型表示装置（プロジェクタともいう）が急速に普及している。このようなプロジェクタには、光源から発せられライトバルブで変調された光を投写用レンズに通してスクリーン上へ投写するものが知られている。また、ライトバルブとしては、透過型や反射型の液晶表示装置、または角度可変の微小ミラーを配列してなるＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等が知られている。

また、このようなプロジェクタでは、光源から発せられた光をライトバルブへ導く光学系やライトバルブで変調された光を投写用レンズへ導く光学系を構成するためのスペースが必要となる。そのため、プロジェクタに搭載される投写用レンズは、この投写用レンズとライトバルブとの間にそのようなスペースを設けられるように、大きなバックフォーカスを有している。

例えば、赤色光、緑色光、青色光それぞれを変調する各ライトバルブを有しカラー画像を投写するプロジェクタは、各色の光をライトバルブへ導く光学系、および、ライトバルブで変調された各色の光を１つの投写用レンズへ導く光学系を配置するスペースを、投写用レンズとライトバルブとの間に確保する必要がある。

そのようなスペースを確保するためのバックフォーカスが定められている投写用レンズとして、例えばＦ値（Ｆナンバー）が１．８〜２．８に定められた６枚のレンズからなる投写用レンズが知られている（特許文献１から３参照）。

さらに、６枚のレンズで構成されたＦ値の小さい（明るい）投写用レンズとして、Ｆ値が１．７の投写用レンズ（特許文献４参照）や、Ｆ値が１．５の投写用レンズ（特許文献５参照）が知られている。

なお、接合レンズを含む場合のレンズ枚数については、ｎ枚のレンズを接合してなる接合レンズはｎ枚のレンズからなるものとしてそのレンズ枚数を数えるものとする。

特開２００１−１２４９８８号公報 特開２００５−１６４８３９号公報 特開２００９−２１０５９６号公報 特開２００６−３０９０７６号公報 特開２００４−１８４９３２号公報

ところで、プロジェクタを通して画像が投写されるスクリーンの設置場所は暗くするのが一般的であるが、その設置場所をさほど暗くすることなく投写された画像を見られるようにしたいという強い要請がある。これに対して、特許文献１から３に記載されている比較的Ｆ値（Ｆナンバー）の大きい投写用レンズを搭載したプロジェクタは、そのような要請に応えられるものではない。一方、特許文献４および５に記載されているようなＦ値の小さい（明るい）投写用レンズを搭載したプロジェクタは、上記要請に応えることができるものではあるが、Ｆ値を小さく（明るく）したことにより装置サイズが大型化したり、色収差の発生を抑えることが難しくなったりするという問題が生じる。

より具体的には、例えば、特許文献４の投写用レンズ（Ｆ値：１．７）は各レンズのパワーバランスに問題があるため、拡大側のレンズが大型化やバックフォーカスが小さくなっている。また、特許文献５の投写用レンズ（Ｆ値：１．５）は球面収差のマージナルレイの色収差の補正が不足している。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、収差の発生や装置サイズの大型化を抑制し投写用レンズとライトバルブとの間に光源から発せられた光をライトバルブへ導く光学系やライトバルブで変調された光を投写用レンズへ導く光学系を構成するためのスペースを設けつつ、Ｆ値を小さく（明るく）することができる投写用レンズおよびこの投写用レンズを用いた投写型表示装置を提供することを目的とするものである。

本発明の投写用レンズは、６枚のレンズからなり縮小側にテレセントリックな投写用レンズであって、拡大側から順に、凹面を縮小側に向けた負の第１レンズ、凸面を拡大側に向けた正の第２レンズ、凹面を拡大側に向けた負の第３レンズ、凸面を縮小側に向けた正の第４レンズ、正の第５レンズ、正の第６レンズを配してなるものであり、第３レンズの縮小側面と第４レンズの拡大側面との間に隙間が設けられたものであり、レンズ全系の空気換算バックフォーカスをＢｆ、レンズ全系の焦点距離をｆ、第３レンズの縮小側面と第４レンズの拡大側面との間に形成された空気レンズの焦点距離をｆ３４ｎとしたときに、条件式（Ａ）：１．２≦Ｂｆ／ｆ≦２．５、および（Ｅ）：ｆ３４ｎ／ｆ≦−２．５を満足するものである。

前記投写用レンズは、第３レンズの拡大側面の焦点距離をｆ３Ｆとしたときに、条件式（Ｂ）：−２．０≦ｆ３Ｆ／ｆ≦−０．８を満足することが望ましく、条件式（Ｂ′）：−１．８≦ｆ３Ｆ／ｆ≦−１．０を満足することがより望ましい。

前記投写用レンズは、第１レンズと第２レンズの合成焦点距離をｆ１２としたときに、条件式（Ｃ）：０．０＜ｆ／ｆ１２≦０．８を満足することが望ましく、条件式（Ｃ′）：０．１＜ｆ／ｆ１２≦０．５を満足することがより望ましい。

前記投写用レンズは、第１レンズと第２レンズとの間の空気間隔をｄ１２としたときに、条件式（Ｄ）：１．０≦ｄ１２／ｆ≦２．７を満足することが望ましく、条件式（Ｄ′）：１．４≦ｄ１２／ｆ≦２．５を満足することがより望ましい。

なお、空気レンズの焦点距離は、この空気レンズの拡大側面と縮小側面での空気換算合成焦点距離のことである。より具体的には、１／空気レンズ焦点距離＝（１−拡大側レンズ屈折率）／拡大側曲率半径＋（縮小側レンズ屈折率−１）／縮小側曲率半径＋（１−拡大側レンズ屈折率）×（１−縮小側レンズ屈折率）×空気間隔／（拡大側曲率半径×縮小側曲率半径）である。

前記投写用レンズは、レンズ全系のＦ値（Ｆナンバー）をＦｎｏとしたときに、条件式（Ｆ）：Ｆｎｏ≦１．７を満足することが望ましい。

前記第１レンズは、少なくとも片面が非球面であることが望ましい。

前記第５レンズまたは前記第６レンズを構成するレンズ面のうち、少なくとも１面は非球面であることが望ましい。

前記第１レンズおよび前記第６レンズが、透明な樹脂材料で形成されたものであり、かつ、第１レンズの焦点距離をｆ１、第６レンズの焦点距離をｆ６としたときに、以下の条件式（Ｇ）：−０．７＜ｆ１／ｆ６≦−０．１を満足するものとすることが望ましい。

本発明の投写型表示装置は、前記投写用レンズと、光源と、この光源から発せられた光束を変調するライトバルブとを備え、このライトバルブで変調された光束を投写用レンズに通してスクリーンに投写するものである。

前記投写用レンズは、単レンズのみで構成したり、接合レンズを含むように構成することができる。

縮小側にテレセントリックとは、図４（実施例１）の断面図で示されるような縮小側の任意の点に集光する光束の断面において、イメージサークル上すべての位置を通るそれぞれの光束断面における２等分角線が光軸に対して平行に近い状態であることを指すものであり、完全にテレセントリックな場合、すなわち前記２等分角線が光軸に対して完全に平行な場合に限るものではなく、多少の誤差がある場合をも含むものを意味する。ここで多少の誤差がある場合とは、光軸に対する前記２等分角線の傾きが±３°の範囲内の場合である。

接合レンズを含む場合のレンズ枚数については、ｎ枚のレンズを接合してなる接合レンズはｎ枚のレンズからなるものとしてそのレンズ枚数をカウントする。なお、空気レンズについてはレンズ枚数としてカウントしない。

バックフォーカスは、投写用レンズを構成するレンズ面のうち最も縮小側のレンズ面からこの投写用レンズの縮小側の焦点までの光軸上における距離（空気換算距離）である。

各レンズの焦点距離、および組み合わされた複数のレンズの焦点距離（合成焦点距離）は、正負を区別しており、レンズに光線を通したときの焦点が、このレンズの射出側にある場合を正とし、このレンズの入射側にある場合を負とする。

レンズ面の焦点距離Ｆｓｕｒｆは、式：Ｆｓｕｒｆ＝ｒ／（ｎ２−ｎ１）によって求められるものである。ここで、ｎ１はレンズ面の拡大側の媒質の屈折率、ｎ２はレンズ面の縮小側の媒質の屈折率、ｒはレンズ面の曲率半径である。なお、曲率半径は拡大側に凸の場合を正、縮小側に凸の場合を負としている。

また、レンズの縮小側面は、このレンズの縮小側に形成されたレンズ面を意味し、レンズの拡大側面は、このレンズの拡大側に形成されたレンズ面を意味する。

なお、非球面レンズの正負は、この非球面レンズの近軸領域での正負を示すものとする。また、非球面の正負や凹凸は、この非球面の近軸領域での正負や凹凸を示すものとする。

本発明の投写用レンズおよび投写型表示装置によれば、６枚のレンズからなる縮小側にテレセントリックな投写用レンズであって、拡大側から順に、凹面を縮小側に向けた負の第１レンズ、凸面を拡大側に向けた正の第２レンズ、凹面を拡大側に向けた負の第３レンズ、凸面を縮小側に向けた正の第４レンズ、正の第５レンズ、正の第６レンズを配し、バックフォーカスをＢｆ、レンズ全系の焦点距離をｆとしたときに条件式（Ａ）：１．２≦Ｂｆ／ｆ≦２．５を満足するようにしたので、収差の発生や装置サイズの大型化を抑制しつつ、よりＦ値の小さい（明るい）レンズとすることができる。

すなわち、上記のようにレンズの正負の配列（パワーバランス）を適切に定めることにより、少ないレンズ枚数（６枚）でありながら収差のバランスを良好に保つことができ、装置サイズを大型化することなくＦ値の小さい（明るい）投写用レンズを形成することができる。これにより、小型、軽量、高性能な投写用レンズを得ることができる。

なお、バックフォーカスをＢｆとレンズ全系の焦点距離ｆとの比の値の範囲を示す条件式（Ａ）の下限を下回るように投写用レンズを構成すると、光源から発せられた光をライトバルブへ導く照明用の光学系やライトバルブで変調された光を投写用レンズへ導く導光用の光学系を配置するためのスペースが狭くなってしまい、照明用や導光用の各光学系を配置することが困難になるという問題が生じる。

一方、条件式（Ａ）の上限を上回るように投写用レンズを構成すると、この投写用レンズの装置サイズが大きくなってしまうという問題が生じる。

本発明の実施の形態による投写用レンズを備えた投写型表示装置の概略構成を示す断面図 投写型表示装置の備える光変調部を拡大して示す断面図 投写型表示装置の備える他の光変調部を拡大して示す断面図 実施例１の投写用レンズの概略構成を示す断面図 実施例２の投写用レンズの概略構成を示す断面図 実施例３の投写用レンズの概略構成を示す断面図 実施例４の投写用レンズの概略構成を示す断面図（条件式Ｂの下限を超えた場合） 実施例５の投写用レンズの概略構成を示す断面図（条件式Ｂの上限を超えた場合） 実施例１の投写用レンズの諸収差を示す図 実施例２の投写用レンズの諸収差を示す図 実施例３の投写用レンズの諸収差を示す図 実施例４の投写用レンズの諸収差を示す図（条件式Ｂの下限を超えた場合） 実施例５の投写用レンズの諸収差を示す図（条件式Ｂの上限を超えた場合）

以下、本発明の投写用レンズおよびこの投写用レンズを備えた投写型表示装置について図面を参照して説明する。

図１は本発明の投写用レンズを備えた投写型表示装置の概略構成を示す断面図である。

図示の投写型表示装置４００は、投写用レンズ１００と、光源から発せられた光束をライトバルブで変調する光変調部２００とを備え、光変調部２００を通して変調された光束を投写用レンズ１００に通してスクリ−ン１へ投写するものである。

＜投写用レンズの基本構成について＞
以下、投写用レンズ１００の基本構成について説明する。

投写用レンズ１００は、６枚のレンズで構成されたものであり、拡大側（図中矢印−Ｚで示す側）から順に、縮小側（図中矢印＋Ｚで示す側）に凹面を向けた負の第１レンズＬ１、拡大側に凸面を向けた正の第２レンズＬ２、拡大側に凹面を向けた負の第３レンズＬ３、縮小側に凸面を向けた正の第４レンズＬ４、正の第５レンズＬ５、正の第６レンズＬ６を配置したものである。

この投写用レンズ１００は、縮小側にテレセントリックな光学系であり、バックフォーカスの大きさをＢｆ、レンズ全系の焦点距離をｆとしたときに条件式（Ａ）１．２≦Ｂｆ／ｆ≦２．５を満足するものである。

また、投写用レンズ１００は、マスクＭｋを有するものとすることができる。

このマスクＭｋは、投写用レンズ１００を通る光線を遮断する部材で形成されたものであり、例えば、投写用レンズ１００を通る周辺光束を遮断してテレセントリック性を確保したり、Ｆ値（Ｆナンバー）を定めたりするためのものである。各図中に示すマスクＭｋは、マスクの形状や大きさを示すものではなく光軸方向の位置を示すものである。

なお、バックフォーカスＢｆは、投写用レンズ１００を構成するレンズの最終レンズ面（最も光変調部２００の側に配されるレンズ面）から後側焦点（光変調部２００の側に定められる投写用レンズ１００の焦点）までの光軸上の距離（空気換算距離）である。

ここでは、バックフォーカスＢｆは、投写用レンズ１００を構成する最も縮小側に配されたレンズ面Ｓ１３からライトバルブ（後述するＤＭＤ２１０や液晶パネル２６０Ｒ〜２６０Ｂ）までの光軸上における距離（空気換算距離）に対応する。

次に、光変調部２００について説明する。

＜ライトバルブとしてＤＭＤを用いた光変調部について＞
図２は、ライトバルブとしてＤＭＤ（デジタルマイクロミラーディバイス）を採用した光変調部を示す図である。

図２に示す光変調部２００Ａは、ＤＭＤ２１０と、光源２２０と、光源２２０から発せられた光束ＬｋをＤＭＤ２１０へ導く内部全反射プリズム（以後、ＴＩＲプリズム２３０という）とを有している。

光源２２０から発せられた光束Ｌｋは、ＴＩＲプリズム２３０へ入射しＴＩＲプリズム２３０を構成する２つのプリズム２３１、２３２の境界面２３０Ｋで全反射されＤＭＤ２１０に入射する。ＤＭＤ２１０に入射した光束Ｌｋは、このＤＭＤ２１０を構成する多数の微小ミラー２１１で反射され変調される。すなわち、微小ミラー２１１は、ＤＭＤ２１０に入力された画像データＧに応じてＯＮ方向（投写用レンズ１００の方向）あるいはＯＦＦ方向（投写用レンズ１００以外の方向）に偏向され、これにより、ＤＭＤ２１０に入射した光束Ｌｋが変調される。

ＤＭＤ２１０で変調された光束Ｌｋは、ＴＩＲプリズム２３０を透過した後、投写用レンズ１００の縮小側（図中矢印＋Ｚ側）へ入射し拡大側（図中矢印−Ｚ側）から射出されてスクリ−ン１上に投写される。これにより、ＤＭＤ２１０で変調され投写用レンズ１００を通して拡大された光束がスクリ−ン１上に投写され、ＤＭＤ２１０に入力された画像データの表す画像がスクリ−ン１上に形成される。

ここで、例えば、光源２２０から発せられた赤色光束Ｌｋｒ、緑色光束Ｌｋｇ、青色光束Ｌｋｂを時分割して順番にＤＭＤ２１０へ入射させるとともに、各光束のＤＭＤ２１０への入射に同期させて赤色画像を表す画像データＧｒ、緑色画像を表す画像データＧｇ、青色画像を表す画像データＧｂをＤＭＤ２１０へ入力して各光束を変調させる面順次画像表示方式を採用することにより、カラー画像をスクリーン１上に表示させることができる。＜ライトバルブとして液晶パネルを用いた光変調部について＞
図３は、ライトバルブとして透過型の液晶パネルを用いた光変調部を示す図である。

図３に示す光変調部２００Ｂは、白色光を発する光源２７０と、光源２７０から発せられた白色の光束Ｌｋを赤色、緑色、青色の各色に色分離するためのダイクロイックミラー２８１、２８２と、各色に色分離された光束Ｌｋ（赤色光束Ｌｋｒ、緑色光束Ｌｋｇ、青色光束Ｌｋｂ）それぞれを変調させる液晶パネル２６０Ｒ、２６０Ｇ、２６０Ｂと、各液晶パネル２６０Ｒ、２６０Ｇ、２６０Ｂを透過し変調された各光束Ｌｋ（赤色光束Ｌｋｒ、緑色光束Ｌｋｇ、青色光束Ｌｋｂ）を１つの光束Ｌｋに合成する色合成用ダイクロイックプリズム２９０とを有している。

光源２７０から発せられた白色光は、ダイクロイックミラー２８１、２８２により、赤色、緑色、青色の各色の光束Ｌｋ（赤色光束Ｌｋｒ、緑色光束Ｌｋｇ、青色光束Ｌｋｂ）に色分離され、全反射ミラー２８３、２８４、２８５等を介して各液晶パネル２６０Ｒ、２６０Ｇ、２６０Ｂに入射する。

各液晶パネル２６０Ｒ、２６０Ｇ、２６０Ｂを通して変調された赤色光束Ｌｋｒ、緑色光束Ｌｋｇ、青色光束Ｌｋｂそれぞれは、色合成用ダイクロイックプリズム２９０を通して１つの光束Ｌｋに合成される。

なお、各液晶パネル２６０Ｒ、２６０Ｇ、２６０Ｂを通して変調された赤色光束Ｌｋｒ、緑色光束Ｌｋｇ、青色光束Ｌｋｂそれぞれは、各液晶パネル２６０Ｒ、２６０Ｇ、２６０Ｂに入力された各画像データＧｒ、Ｇｇ、Ｇｂに応じて変調されたものである。

色合成用ダイクロイックプリズム２９０を通して合成された光束Ｌｋは、投写用レンズ１００の縮小側（図中矢印＋Ｚ側）へ入射し拡大側（図中矢印−Ｚ側）から射出されてスクリ−ン１上に投写される。これにより、各液晶パネル２６０Ｒ、２６０Ｇ、２６０Ｂに入力された画像データの表すカラー画像がスクリ−ン１上に形成される。

＜投写用レンズの基本構成をさらに限定する構成について＞
次に、図示の投写用レンズ１００および投写型表示装置４００の備える上記基本構成をさらに限定する構成要素およびその作用、効果について説明する。なお、基本構成をさらに限定するこれらの構成要素は本発明の投写用レンズ１００および投写型表示装置４００にとって必須の構成ではない。

さらに、本願発明の投写用レンズおよび投写型表示装置は、上記基本構成をさらに限定する構成要素の全てを満足するものとしてもよいし、それらのうち、１つのみを満足するものとしたり２つ以上を組合わせたものを満足するものとしてもよい。

はじめに、各条件式において記号で示す各パラメータの意味をまとめて以下に示す。

Ｂｆ：バックフォーカス
ｆ：レンズ全系の焦点距離
ｆ3Ｆ：第３レンズの拡大側面の焦点距離
ｆ１２：第１レンズと第２レンズの合成焦点距離
ｄ１２：第１レンズと第２レンズとの間の空気間隔
ｆ３４ｎ：第３レンズの縮小側面と第４レンズの拡大側面との間に形成された空気レンズの焦点距離
Ｆｎｏ：レンズ全系のＦ値
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ６：第６レンズの焦点距離
◇条件式（Ｂ）による構成の限定
条件式（Ｂ）：−２．０≦ｆ３Ｆ／ｆ≦−０．８、およびより望ましい条件式（Ｂ′）：−３．０≦ｆ３Ｆ／ｆ≦−１．４は、第３レンズの拡大側面の焦点距離ｆ３Ｆとレンズ全系（投写用レンズ１００）の焦点距離ｆとの比の値の範囲を規定するものである。

条件式（Ｂ）の下限を下回るように投写用レンズ１００を構成すると、球面収差、特にマージナルレイの色収差の補正が困難になる。

また、これとは逆に、条件式（Ｂ）の上限を上回るように投写用レンズ１００を構成すると、バックフォーカスを確保しつつ像面を補正することが困難となる。

なお、条件式（Ｂ）または条件式（Ｂ′）を満足するように投写用レンズ１００を構成すれば、そのような問題の発生を抑制することができる。また、条件式（Ｂ′）を満足するように投写用レンズ１００を構成すれば、条件式（Ｂ）を満足する場合よりもさらに望ましいレンズ特性を得ることができる。

◇条件式（Ｃ）による構成の限定
条件式（Ｃ）：０．０＜ｆ／ｆ１２≦０．８、およびより望ましい条件式（Ｃ′）：０．１＜ｆ／ｆ１２≦０．５は、レンズ全系の焦点距離ｆと第１レンズと第２レンズの合成焦点距離ｆ１２との比の値の範囲を規定するものである。

条件式（Ｃ）の下限を下回るように投写用レンズ１００を構成すると、像面の補正を行なうことが困難になる。

また、これとは逆に、条件式（Ｃ）の上限を上回るように投写用レンズ１００を構成すると、縮小側にテレセントリックな光学系とすることが困難になったり、レンズが大型化するという問題が生じる。特に縮小側に配されたレンズが大型化するという問題が生じる。

なお、条件式（Ｃ）または条件式（Ｃ′）を満足するように投写用レンズ１００を構成すれば、そのような問題の発生を抑制することができる。また、条件式（Ｃ′）を満足するように投写用レンズ１００を構成すれば、条件式（Ｃ）を満足する場合よりもさらに望ましいレンズ特性を得ることができる。

◇条件式（Ｄ）による構成の限定
条件式（Ｄ）：１．０≦ｄ１２／ｆ≦２．７、およびより望ましい条件式（Ｄ′）：１．４＜ｄ１２／ｆ≦２．５は、第１レンズと第２レンズとの間の光軸Ｚ１上における間隔である空気間隔ｄ１２とレンズ全系の焦点距離ｆとの比の値の範囲を規定するものである。

条件式（Ｄ）の下限を下回るように投写用レンズ１００を構成すると、球面収差の補正や像面の補正が困難になる。

また、これとは逆に、条件式（Ｄ）の上限を上回るように投写用レンズ１００を構成すると、レンズが大型化したりバックフォーカスが小さくなったりするという問題が生じる。

なお、条件式（Ｄ）または条件式（Ｄ′）を満足するように投写用レンズ１００を構成すれば、そのような問題の発生を抑制することができる。また、条件式（Ｄ′）を満足するように投写用レンズ１００を構成すれば、条件式（Ｄ）を満足する場合よりもさらに望ましいレンズ特性を得ることができる。

◇条件式（Ｅ）による構成の限定
条件式（Ｅ）：ｆ３４ｎ／ｆ≦−２．５、およびより望ましい条件式（Ｅ′）：ｆ３４ｎ／ｆ≦−７．０は、第３レンズの縮小側面と第４レンズの拡大側面との間に設けられた空気レンズＬ３４の焦点距離ｆ３４ｎとレンズ全系（投写用レンズ１００）の焦点距離ｆとの比の値の範囲を規定するものである。

条件式（Ｅ）の上限を上回るように投写用レンズ１００を構成すると、像面の補正が困難になるという問題が生じる。

なお、条件式（Ｅ）または条件式（Ｅ′）を満足するように投写用レンズ１００を構成すれば、そのような問題の発生を抑制することができる。また、条件式（Ｅ′）を満足するように投写用レンズ１００を構成すれば、条件式（Ｅ）を満足する場合よりもさらに望ましいレンズ特性を得ることができる。

◇条件式（Ｆ）による構成の限定
条件式（Ｆ）：Ｆｎｏ≦１．７は、投写用レンズ１００のＦ値の範囲を規定するものである。

この投写用レンズ１００は、Ｆ値が１．７以下となるように構成することが望ましい。

また、第１レンズＬ１は、いずれかのレンズ面あるは両面を非球面とすることができる。さらに、第５レンズＬ５または第６レンズＬ６を構成するレンズ面Ｓ１０〜Ｓ１３のうち、少なくとも１つのレンズ面を非球面とすることができる。このような場合に、第１レンズＬ１および第６レンズＬ６は、透明な樹脂材料で形成されたものとすることができる。さらに加えて、樹脂材料で形成された第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１と樹脂材料で形成された第６レンズＬ６の焦点距離ｆ６との比の値の範囲を規定する条件式（Ｇ）：−０．７＜ｆ１／ｆ６≦−０．１を満足するものとすることが望ましい。

条件式（Ｇ）を満足するように投写用レンズ１００を構成すれば、第１レンズＬ１の温度変化による焦点距離ｆ１の変化を、その温度変化による第６レンズＬ６の焦点距離ｆ６の変化によって相殺し投写用レンズ１００のピント移動を抑制する効果を得ることができる。

これに対して、条件式（Ｇ）上限を上回るように、あるは下限を下回るように投写用レンズ１００を構成すると、第１レンズＬ１の温度変化による焦点距離ｆ１の変化を、その温度変化による第６レンズＬ６の焦点距離ｆ６の変化によって相殺する効果を得ることが難しくなり、温度による投写用レンズ１００のピント移動を抑制することが困難になる。

なお、投写用レンズは、単レンズのみで構成したり、接合レンズを含むように構成したりすることができる。

＜具体的な実施例＞
以下、図４〜１３、表１〜６を参照し、本発明の投写用レンズの実施例１〜５およびそれぞれの数値データ等についてまとめて説明する。

図４〜８は、実施例１〜５の投写用レンズそれぞれの概略構成を示す断面図である。

実施例１の投写用レンズの断面を示す図４は、この投写用レンズを通る光の光路をも示すものであり、この図によれば、実施例１の投写用レンズが縮小側にテレセントリックな光学系であることがわかる。なお、他の実施例２〜５の投写用レンズについても縮小側にテレセントリックな光学系とすることができる。

また、図４〜８の各図中に示すＬ１、Ｌ２、・・・の符号は、投写用レンズを構成する各レンズを指す符号であり、拡大側（図中矢印−Ｚで示す側）から順に並ぶレンズの順番に対応している。

なお、符号ＬＬは、光変調部を構成するＴＩＲプリズムや色合成用ダイクロイックプリズム等の光学部材を示している。この光学部材ＬＬは、投写用レンズを構成するものではない。

表１〜５は、実施例１〜５の投写用レンズそれぞれの基本的なデータを示す図である。表１〜５の各表中の上部（図中符号（ａ）で示す）にレンズデータを、下部（図中符号（ｂ）で示す）に非球面係数を示す。なお、レンズデータの面番号に付加した＊印は、その面が非球面であることを示している。

ここで用いられる非球面式を以下に示す。

また、表６は、実施例１〜５の投写用レンズに関し、条件式（Ａ）〜(Ｇ)それぞれの不等式によって範囲が定められる各値（不等式中に記載された計算式によって算出される値）、あるいは不等式中の記号で示される投写用レンズに係る光学系の定数を示すものである。

なお、実施例１〜３の投写用レンズについては、いずれも条件式（Ａ）〜(Ｇ)の全てを同時に満足している。また、実施例４の投写用レンズは、条件式（Ｂ）を満足していないが、この条件式（Ｂ）を除く他の条件式、すなわち条件式（Ａ）および条件式（Ｃ）〜(Ｇ)を同時に満足している。実施例５の投写用レンズは、条件式（Ｂ）および（Ｅ）を満足していないが、この条件式（Ｂ）（Ｅ）を除く他の条件式、すなわち条件式（Ａ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｆ）(Ｇ)を同時に満足している。なお、実施例４は条件式Ｂの下限を超えた場合を示すものであり、実施例５は条件式Ｂの上限を超えた場合を示すものである。

表１〜５の上部の各レンズデータにおいて、面番号Ｓｉは、最も拡大側から縮小側（図中矢印＋Ｚで示す側）に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１、２、３、・・・）のレンズ面等の番号を示す。なお、これらのレンズデータにはマスクＭｋや光学部材ＬＬも含めて記載している。

光学部材ＬＬは、レンズデータ上では平行平面板とみなしてデータ化している。

曲率半径Ｒｉはｉ番目（ｉ＝１、２、３、・・・）の面の曲率半径を示し、面間隔Ｄｉ（ｉ＝１、２、３、・・・）はｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上における面間隔を示す。レンズデータの符号Ｒｉおよび符号Ｄｉは、レンズ面等を示す符号Ｓｉ（ｉ＝１、２、３、・・・）と対応している。

Ｎｄｊは拡大側から縮小側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、・・・）の光学要素について波長５８７．６ｎｍ（ｄ線）に対する屈折率を示し、νｄｊはｊ番目の光学要素のｄ線を基準としたアッベ数を示す。

なお、ｄ線を基準とした光学要素のアッベ数νは、ν＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）の式で求められる値である。ただし、ＮＦ：Ｆ線（４８６．１ｎｍ）に対する光学部材の屈折率、Ｎｄ：ｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する光学部材の屈折率、ＮＣ：Ｃ線（６５６．３ｎｍ）に対する光学部材の屈折率である。

実施例１〜５のＬ１，Ｌ６は樹脂材料で形成されたものである。

表１〜５のレンズデータにおいて、曲率半径および面間隔の単位は全系の焦点距離を１として規格化したものであり、曲率半径は拡大側に凸の場合を正、縮小側に凸の場合を負としている。

なお、表１〜６は「発明を実施するための形態」における説明の最後にまとめて示す。

また、図９〜１３は、実施例１〜実施例５の各投写用レンズの諸収差を示す図である。中には、ｄ線、Ｆ線、Ｃ線の各光に関する収差が示されている。

上記図９〜１３の各図中に示す符号（Ａ）〜（Ｄ）は、球面収差（Ａ）、非点収差（Ｂ）、ディストーション（歪曲収差）（Ｃ）、倍率色収差（倍率の色収差）（Ｄ）それぞれを示している。

なお、ディストーションの図については、レンズ全系の焦点距離ｆ、半画角θ（変数扱い、０≦θ≦ω）を用いて、理想像高をｆ×ｔａｎθとし、それからのずれ量を示す。

実施例１〜５に関する数値データおよび収差図等からわかるように、これらの投写用レンズは、収差の発生や装置サイズの大型化を抑制しつつ、Ｆ値の小さい、すなわち明るいレンズを実現したものである。

なお、本発明は、上記各実施例に限定されず、発明の要旨を変更しない限りにおいて種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズの曲率半径、面間隔および屈折率の値などは、上記各表中に示した数値に限定されず、他の値を取り得る。

Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ４ 第４レンズ
Ｌ５ 第５レンズ
Ｌ６ 第６レンズ

Claims (9)

1. ６枚のレンズからなる縮小側にテレセントリックな投写用レンズであって、
   拡大側から順に、凹面を縮小側に向けた負の第１レンズ、凸面を拡大側に向けた正の第２レンズ、凹面を拡大側に向けた負の第３レンズ、凸面を縮小側に向けた正の第４レンズ、正の第５レンズ、正の第６レンズを配置してなるものであり、
   前記第３レンズの縮小側面と前記第４レンズの拡大側面との間に隙間が設けられたものであり、
   以下の条件式（Ａ）、（Ｅ）を満足するものであることを特徴とする投写用レンズ。
   １．２≦Ｂｆ／ｆ≦２．５・・・（Ａ）
   ｆ３４ｎ／ｆ≦−２．５・・・（Ｅ）
   ただし、
   Ｂｆ：レンズ全系の空気換算バックフォーカス
   ｆ：レンズ全系の焦点距離
   ｆ３４ｎ：第３レンズの縮小側面と第４レンズの拡大側面との間に形成された空気レンズの焦点距離
2. 以下の条件式（Ｂ）を満足することを特徴とする請求項１記載の投写用レンズ。
   −２．０≦ｆ３Ｆ／ｆ≦−０．８・・・（Ｂ）
   ただし、
   ｆ３Ｆ：第３レンズの拡大側面の焦点距離
3. 以下の条件式（Ｃ）を満足することを特徴とする請求項１または２記載の投写用レンズ。
   ０．０＜ｆ／ｆ１２≦０．８・・・（Ｃ）
   ただし、
   ｆ１２：第１レンズと第２レンズの合成焦点距離
4. 以下の条件式（Ｄ）を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の投写用レンズ。
   １．０≦ｄ１２／ｆ≦２．７・・・（Ｄ）
   ただし、
   ｄ１２：第１レンズと第２レンズとの間の空気間隔
5. 以下の条件式（Ｆ）を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の投写用レンズ。
   Ｆｎｏ≦１．７・・・（Ｆ）
   ただし、
   Ｆｎｏ：レンズ全系のＦ値
6. 前記第１レンズは、少なくとも片面が非球面であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の投写用レンズ。
7. 前記第５レンズまたは前記第６レンズを構成するレンズ面のうち、少なくとも１面が非球面であることを特徴とする請求項６記載の投写用レンズ。
8. 前記第１レンズおよび前記第６レンズが、樹脂材料で形成されたものであり、かつ、以下の条件式（Ｇ）を満足するものであることを特徴とする請求項７８記載の投写用レンズ。
   −０．７＜ｆ１／ｆ６≦−０．１・・・（Ｇ）
   ただし、
   ｆ１：第１レンズの焦点距離
   ｆ６：第６レンズの焦点距離
9. 請求項１から８のいずれか１項記載の投写用レンズを備えた投写型表示装置であって、
   光源と、該光源から発せられた光束を変調するライトバルブとを備え、
   前記ライトバルブで変調された光束を前記投写用レンズに通して投写するものであることを特徴とする投写型表示装置。

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