JP6582465B2

JP6582465B2 - 投影レンズおよびプロジェクター

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Inventors: みゆき寺本; 澤井　靖昌; 靖昌澤井; 浩滋高原
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Description

この発明は、投影レンズおよびプロジェクターに関する。

プロジェクターでの色バランスに言及している発明の例を下記に示す。特開２００５−２６６１１５公報（特許文献１）には、液晶プロジェクターにおいてダイクロミラーの分離および合成について配置を工夫することで色バランスの改善を行なう技術が開示されている。特開２００１−１８３７６４公報（特許文献２）には、液晶プロジェクターにおいて透過波長を制限することで、色温度や色純度を向上させる技術が開示されている。

特開２００５−２６６１１５公報特開２００１−１８３７６４公報

ランプ光源を用いたプロジェクターは、波長によりランプ強度が異なる。たとえば、赤色の波長域は強度分布に合わせて短めの６２０ｎｍ付近の透過率を重視し、６５０ｎｍ付近の透過率が低くても画像の明るさや色味に大きな問題は生じなかった。

レーザー光源を用いたプロジェクターは、レーザー光波長近傍の透過率が低くなると、画像の明るさや色味が極端に悪化するという課題がある。

レーザー光源を用いたプロジェクターは、画像の明るさに関する課題を解決するに、青色、緑色、赤色の３色に対応する波長について全て反射率を低くすることが望ましい。しかし、レンズ表面の反射防止膜の帯域幅の影響で、特に赤色領域にて光量が不足しやすい傾向にある。

したがって、本発明は上記課題を解決することにあり、赤色領域の透過率を重視することで、赤色領域の光量不足を改善することを目的とした、投影レンズおよびプロジェクターを提供することにある。

この発明に基づいた投影レンズによれば、光源としてレーザー光を用いるプロジェクターに使用される投影レンズであって、上記レーザー光は、光源として波長域の異なる第１の青色レーザー光、第２の青色レーザー光、第１の緑色レーザー光、第２の緑色レーザー光、第１の赤色レーザー光、および、第２の赤色レーザー光を含み、当該投影レンズは、波長６４５ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の間に光軸の透過率の極大値を有する。

他の形態においては、当該投影レンズは、複数枚のレンズを有し、半数以上の上記レンズの表面に、波長６４５ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の間に反射率の極小値を有する反射防止膜が成膜されている。

他の形態においては、波長６６０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の間に光軸の透過率の極大値を有する。

他の形態においては、当該投影レンズは、複数枚のレンズを有し、半数以上の上記レンズの表面に、波長６６０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の間に反射率の極小値を有する反射防止膜が成膜されている。

他の形態においては、波長５３０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の間に、当該投影レンズの光軸の透過率の極大値を有する。

他の形態においては、当該投影レンズは、複数枚のレンズを有し、半数以上の上記レンズの表面に、波長５３０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の間に反射率の極小値を有する反射防止膜が成膜されている。

他の形態においては、波長５５０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の間に光軸の透過率の極大値が有する。

他の形態においては、当該投影レンズは、複数枚のレンズを有し、半数以上の上記レンズの表面に、波長５５０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の間に反射率の極小値を有する反射防止膜が成膜されている。

他の形態においては、上記反射防止膜は、高屈折率材料として酸化チタン含有材料、中間屈折率材料として酸化アルミニウム含有材料、低屈折率材料としてフッ化マグネシウムまたは二酸化ケイ素を用いる。

この発明に基づいたプロジェクターは、上述のいずれかに記載の投影レンズを用いている。

この発明に基づいた他の局面における投影レンズは、光源としてレーザー光を用いるプロジェクターに使用される投影レンズであって、上記レーザー光は、光源として波長域の異なる第１の青色レーザー光、第２の青色レーザー光、第１の緑色レーザー光、第２の緑色レーザー光、第１の赤色レーザー光、および、第２の赤色レーザー光を含み、当該投影レンズは、波長６４５ｎｍ以上の波長域に光軸の透過率の極大値を有する。

この発明に基づいたさらに他の局面における投影レンズは、光源を用いるプロジェクターに使用される投影レンズであって、上記光源は、波長域の異なる第１の青色光源、第２の青色光源、第１の緑色光源、第２の緑色光源、第１の赤色光源、および、第２の赤色光源を含み、当該投影レンズは、波長６４５ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の間に光軸の透過率の極大値を有する。

この発明によれば、赤色領域の透過率を重視することで、赤色領域の光量不足を改善することを目的とした、投影レンズおよびプロジェクターの提供を可能とする。

実施の形態におけるプロジェクターの全体構成を示す図である。実施の形態におけるカラープリズムユニットの全体構成を示す図である。実施の形態における他のプロジェクターの全体構成を示す図である。実施例１におけるレンズの反射防止膜の構成を示す図である。実施例１の分光反射率を示す図である。実施例２におけるレンズの反射防止膜の構成を示す図である。実施例２の分光反射率を示す図である。実施例３におけるレンズの反射防止膜の構成を示す図である。実施例３の分光反射率を示す図である。比較例１におけるレンズの反射膜の構成を示す図である。比較例１の分光反射率を示す図である。実施例４における投影レンズの光軸での全系透過率を示す図である。実施例５における投影レンズの光軸での全系透過率を示す図である。実施例６における投影レンズの光軸での全系透過率を示す図である。比較例２における投影レンズの光軸での全系透過率を示す図である。比較例３における投影レンズの光軸での全系透過率を示す図である。比較例４における投影レンズの光軸での全系透過率を示す図である。実施例７における投影レンズの構成を示す図である。実施例７における投影レンズの光軸上での全系透過率を示す図である。実施例７における投影レンズの光軸外での全系透過率を示す図である。実施例７における投影レンズの反射防止膜を適用したレンズの適用枚数と透過率との関係を示す図である。実施例８における投影レンズの構成を示す図である。実施例８における投影レンズのグループ分けの構成を示す図である。実施例８における投影レンズの光軸上での全系透過率を示す図である。実施例８における投影レンズの光軸外での全系透過率を示す図である。実施例８における投影レンズの反射防止膜を適用したレンズの「変更なし」、「全数変更」、「ＡＢ変更」、「ＡＣ変更」、および、「ＢＣ変更」と透過率との関係を示す図である。

この発明に基づいた実施の形態におけるプロジェクター用投影レンズおよびそれを用いたプロジェクターを、図を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。また、以下の各図に示す照明光および投影光は、主光線を図示している。

以下に示す実施の形態は、投影レンズおよびプロジェクターに関するものであり、たとえば、デジタル・マイクロミラー・デバイス(digital micromirror device)やＬＣＤ(liquid crystal display)等の画像表示素子の表示画像をスクリーンに投影するための投影レンズと、それを備えたプロジェクターに関するものである。

３Ｄ（three dimensions）プロジェクターの表示方式のひとつに、ＲＧＢの各色でそれぞれ２つの波長のレーザー光を照明光として用いる方式がある。具体的には各色の２波長での波長差や偏光の違いで別々の光路へ分離し合成することで、右眼用と左眼用の二つの異なるカラー画像を表示することができる。

従来のランプ光源を用いたプロジェクターでは、ランプ強度の波長分布に従って赤色の波長域は、短めの６２０ｎｍ辺りの透過率を重視しており、６５０ｎｍ辺りは透過率が低くても画像の明るさや色味に大きな問題は生じなかった。一方、レーザー光源を用いる場合は、レーザー光波長近傍の透過率が低くなると、画像の明るさや色味が極端に悪化するという課題がある。

レンズ透過率は、主に投影レンズ硝材の吸収損失とレンズの表面に設けられている反射防止膜の分光透過率に影響を受けるが、硝材損失は光学設計上の硝材選択により決まってしまうため、反射防止膜の分光透過率により波長のバランスを制御することが現実的である。

従来は色バランスを制御するため、光量の多い色を減光するフィルターを入れる手法を取ることがあった。しかし、この方法だと、光源の光の一部を意図的に捨てることになり、その分光源のパワーを上げることが必要になり効率的ではない。

レーザー光源を使用する際に、画像の明るさに関する課題を解決するには、青色（波長：４４０ｎｍから４７０ｎｍ）、緑色（波長：５２０ｎｍから５６０ｎｍ）、赤色（波長：６３０ｎｍから６６５ｎｍ）の３色の波長について、全て反射率を低くすることが望ましい。しかし、レンズ表面の反射防止膜の帯域幅の影響で、特に赤色領域にて光量が不足しやすい傾向にある。そのため、本実施の形態では、赤色領域の透過率を重視することで、赤色領域の光量不足を改善することを目的としている。

波長６４５ｎｍから６８０ｎｍおよび波長５３０ｎｍから５７０ｎｍの波長範囲は、軸外光での透過率の短波長シフトを前提として、上記レーザー光波長の範囲より１０ｎｍから１５ｎｍ長波長寄りにしている。

また、３Ｄ表示ではＲＧＢ各色で２つの帯域の波長を使用するが、その２つの帯域で光量が多くかつ光量の差異が小さいことが望ましいため、一の観点においては、各色について２波長（波長６４５ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の間、波長５３０ｎｍ以上５７０ｎｍ）の指定の波長範囲内に透過率の場合は極大値、反射率の場合には極小値があることを条件とした。

一方、他の観点においては、軸外光の透過率および反射率を重視して、２波長（波長６４５ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の間、波長５３０ｎｍ以上５７０ｎｍの間）、特に長波長側へ極値を持つことを条件とした。透過率の場合には極大値、反射率の場合には極小値があることを条件としている。

以下に、本実施の形態におけるプロジェクターおよびそのプロジェクターに採用される投影レンズについて、図を参照しながら説明する。

（プロジェクター１０００）
図１および図２を参照して、プロジェクター１０００の構成について説明する。図１は、プロジェクターの全体構成を示す図、図２は、カラープリズムユニットの全体構成を示す図である。光源は、波長４４５ｎｍの第１の青色レーザー光源ＢＬ１、波長４６５ｎｍの第２の青色レーザー光源ＢＬ２、波長５２５ｎｍの第１の緑色レーザー光源ＧＬ１、波長５４７ｎｍの第２の緑色レーザー光源ＧＬ２、波長６３７ｎｍの第１の赤色レーザー光源ＲＬ１、波長６５７ｎｍの第２の赤色レーザー光源ＲＬ２で構成される。各レーザー光源は、コントローラー１により制御されている。

各レーザー光源は、ファイバーＦＢを経由してロッドインテグレーター２に入射させている。ロッドインテグレーター２に入射した光は、ここで内面反射を繰り返し、均一な光量分布となって他端の射出面より射出する。ロッドインテグレーター２の射出面直後には集光レンズ３が配置されている。集光レンズ３の後方にはリレー光学系４が配置されている。

ロッドインテグレーター２から射出した光は、集光レンズ３で効率よくリレー光学系４に導かれ、折り返しミラー５を経て、ＴＩＲ（total internal reflection）プリズムユニット２０の入射側に配置されたエントランスレンズ２３を介して、ＴＩＲプリズムユニット２０からカラープリズムユニット１００を経てＤＭＤ２４を照明する。以上のロッドインテグレーター２からエントランスレンズ２３までを照明光学系１０とする。

ＴＩＲプリズムユニット２０は、それぞれ略三角柱状の第１プリズム２１と第２プリズム２２とを有し、各プリズム斜面間にエアギャップ層ＡＧが設けられている。このＴＩＲプリズムユニット２０によって、ＤＭＤ２４に対する入力光と出力光との分離が行なわれる。

照明光学系１０から射出した照明光は第２プリズム２２に入射し、エアギャップ層ＡＧを形成する斜面に全反射条件を満たす角度で入射し全反射してカラープリズムユニット１００に入射する。カラープリズムユニット１００で照明光は、赤色、緑色、青色の各色に分解される。カラープリズムユニット１００は、図２に示すように、略三角柱状のクリアプリズム１０１、青色プリズム１０２、赤色プリズム１０３、および、ブロック状の緑色プリズム１０４が、順次組み合わされている。

クリアプリズム１０１と青色プリズム１０２との間には、エアギャップ層ＡＧが設けられ、投影光軸に対し傾斜している。投影光軸とエアギャップ層ＡＧの法線からなる面は、ＴＩＲプリズムユニット２０のエアギャップ層ＡＧと投影光軸からなる面と直交している。

青色プリズム１０２と赤色プリズム１０３との間には、青色光を反射する青色ダイクロイック面１０２ａ、および、それに隣接してエアギャップ層ＡＧが設けられている。このエアギャップ層ＡＧは投影光軸に対し傾斜しており、投影光軸とエアギャップ層ＡＧの法線からなる面は、ＴＩＲプリズムユニット２０のエアギャップ層ＡＧと投影光軸からなる面と直交している。傾斜方向は、クリアプリズム１０１と青色プリズム１０２によるエアギャップ層ＡＧの傾き方向とは逆方向である。

赤色プリズム１０３と緑色プリズム１０４との間には、赤色光を反射する赤色ダイクロイック面１０３ａ、および、それに隣接してエアギャップ層ＡＧが設けられている。このエアギャップ層ＡＧも投影光軸に対し傾斜しており、投影光軸とエアギャップ層ＡＧの法線からなる面は、同様にＴＩＲプリズムユニット２０のエアギャップ層ＡＧの法線と投影光軸からなる面と直交している。傾斜方向は、クリアプリズム１０１と青色プリズム１０２によるエアギャップ層ＡＧの傾き方向と同じ方向である。

クリアプリズム１０１の入射出面より入射した照明光は、クリアプリズム１０１を通過後、青色プリズム１０２に入射し、青色ダイクロイック面１０２ａで青色光が反射され、他の赤色光および緑色光は透過する。

青色ダイクロイック面１０２ａで反射された青色光は、クリアプリズム側のエアギャップ層ＡＧにより全反射され、青色プリズム側面である青色入射出面１０２ｂより射出して、青色用ＤＭＤ１２０を照明する。

青色ダイクロイック面１０２ａを透過した赤色光と緑色光のうち、赤色光は赤色ダイクロイック面１０３ａで反射され、緑色光は透過する。赤色ダイクロイック面１０３ａで反射された赤色光は、赤色ダイクロイック面１０３ａに隣接して設けられたエアギャップ層ＡＧにより全反射され、赤色プリズム側面である赤色入射出面１０３ｂより射出して、赤色用ＤＭＤ１１０を照明する。

赤色ダイクロイック面１０３ａを透過した緑色光は、緑色プリズム１０４の下面である緑色入射出面１０４ｂより射出して、緑色用ＤＭＤ１３０を照明する。

青色用ＤＭＤ１２０で反射された青色の投影光は、青色入射出面１０２ｂに入射してクリアプリズム１０１側のエアギャップ層ＡＧで全反射された後、青色ダイクロイック面１０２ａで反射される。

赤色用ＤＭＤ１１０で反射された赤色の投影光は、赤色入射出面１０３ｂに入射して、青色ダイクロイック面１０２ｂに隣接して設けられたエアギャップ層ＡＧにより全反射された後、赤色ダイクロイック面１０３ａで反射され、更に青色ダイクロイック面１０２ａを透過する。

緑色用ＤＭＤ１３０で反射された緑色の投影光は、緑色入射出面１０４ｂに入射して、赤色ダイクロイック面１０３ａ、および、青色ダイクロイック面１０２ａを透過する。

その後、これら赤色、青色、および、緑色の各投影光は、同一光軸に合成され、クリアプリズム１０１の入射出面から射出して、ＴＩＲプリズムユニット２０に入射する。ＴＩＲプリズムユニット２０に入射した投影光は、ここでは全反射条件を満たさないのでエアギャップ層ＡＧを透過し、投影レンズ３０によってスクリーン（図示省略）に投影される。

第１の赤色レーザー光源ＲＬ１、第１の青色レーザー光源ＢＬ１、および、第１の緑色レーザー光源ＧＬ１と、第２の赤色レーザー光源ＲＬ２、第２の青色レーザー光源ＢＬ２、および、第２の緑色レーザー光源ＧＬ２とは、交互に発光するようにコントローラー１で制御されている。

第１の赤色レーザー光源ＲＬ１、第１の青色レーザー光源ＢＬ１、および、第１の緑色レーザー光源ＧＬ１が発光している時にＤＭＤには左目用の画像が表示され、第２の赤色レーザー光源ＲＬ２、第２の青色レーザー光源ＢＬ２、および、第２の緑色レーザー光源ＧＬ２が発光している時にＤＭＤには右目用の画像が表示される。

鑑賞者は、左目に第１の赤色レーザー光源ＲＬ１、第１の青色レーザー光源ＢＬ１、および、第１の緑色レーザー光源ＧＬ１の光のみが透過するフィルター、右目に第２の赤色レーザー光源ＲＬ２、第２の青色レーザー光源ＢＬ２、および、第２の緑色レーザー光源ＧＬ２の光のみを透過するフィルターを装着することで、３Ｄの画像を鑑賞することができる。

（プロジェクター２０００）
次に、図３を参照して、２組の光学系で３Ｄ投影をするプロジェクター２０００の構成について説明する。図３は、プロジェクター２０００の全体構成を示す図である。

第１光学系Ｌには、第１の赤色レーザー光源ＲＬ１、第１の青色レーザー光源ＢＬ１、および、第１の緑色レーザー光源ＧＬ１を配置し、第２光学系Ｒには、第２の赤色レーザー光源ＲＬ２、第２の青色レーザー光源ＢＬ２、および、第２の緑色レーザー光源ＧＬ２第を配置する。

第１光学系Ｌおよび第２光学系Ｒのそれぞれの光学系は、図１および図２の光学系と同様の作用で、第１光学系Ｌの投影レンズ３０Ｌからは、第１の赤色レーザー光源ＲＬ１、第１の青色レーザー光源ＢＬ１、および、第１の緑色レーザー光源ＧＬ１を用いた、左目用の画像が投影され、第２光学系Ｒの投影レンズ３０Ｒからは、第２の赤色レーザー光源ＲＬ２、第２の青色レーザー光源ＢＬ２、および、第２の緑色レーザー光源ＧＬ２を用いた、右目用の画像が投影される。

このプロジェクター２０００の場合、鑑賞者の左目および右目には、図１に示すプロジェクター１０００とは異なり、途切れることなく投影された画像が目に入ってくるので、ちらつきもなく快適な３Ｄ画像を鑑賞することができる。

以降で説明する本実施の形態における投影レンズは、プロジェクター１０００の投影レンズ３０、プロジェクター２０００の投影レンズ３０Ｌ，３０Ｒのいずれにも適用することができるものである。

（実施例１）
図４に、実施例１におけるレンズの反射防止膜の構成を示し、図５に実施例１の分光反射率を示す。図４に示すレンズには、ＢＫ７が用いられ、第１層膜に、ＴｉＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３（屈折率２．１、物理膜厚１８．８ｎｍ）、第２層膜に、ＭｇＦ_２（屈折率１．３８５、物理膜厚２６．０ｎｍ）、第３層膜に、ＴｉＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３（屈折率２．１、物理膜厚８６．０ｎｍ）、第４層膜に、ＭｇＦ_２（屈折率１．３８５、物理膜厚８．２ｎｍ）、第５層膜に、ＴｉＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３（屈折率２．１、物理膜厚５４．５ｎｍ）、第６層膜に、ＭｇＦ_２（屈折率１．３８５、物理膜厚２３．８ｎｍ）、第７層膜に、ＴｉＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３（屈折率２．１、物理膜厚１４４．９ｎｍ）、および、第８層膜に、ＭｇＦ_２（屈折率１．３８５、物理膜厚９５．５ｎｍ）が、順に積層されている。

その結果、図５に示す、波長（ｎｍ）と反射率（％）との関係を示すグラフに現れるように、波長６４５ｎｍから６８０ｎｍの範囲に反射防止膜の反射率の極小値を持っており、また、波長５３０ｎｍから５７０ｎｍの範囲にも反射防止膜の反射率の極小値をもっている。

（実施例２）
図６に、実施例２におけるレンズの反射防止膜の構成を示し、図７に実施例２の分光反射率を示す。図６に示すレンズには、ＬＡＣ８が用いられ、第１層膜に、ＴｉＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３（屈折率２．１、物理膜厚２３．５ｎｍ）、第２層膜に、ＭｇＦ_２（屈折率１．３８５、物理膜厚１３．３ｎｍ）、第３層膜に、ＴｉＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３（屈折率２．１、物理膜厚９３．０ｎｍ）、第４層膜に、ＭｇＦ_２（屈折率１．３８５、物理膜厚１４．４ｎｍ）、第５層膜に、ＴｉＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３（屈折率２．１、物理膜厚４５．３ｎｍ）、第６層膜に、ＭｇＦ_２（屈折率１．３８５、物理膜厚２７．６ｎｍ）、第７層膜に、ＴｉＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３（屈折率２．１、物理膜厚１４２．４ｎｍ）、および、第８層膜に、ＭｇＦ_２（屈折率１．３８５、物理膜厚９５．４ｎｍ）が、順に積層されている。

その結果、図７に示す、波長（ｎｍ）と反射率（％）との関係を示すグラフに現れるように、波長６４５ｎｍから６８０ｎｍの範囲に反射防止膜の反射率の極小値を持っており、また、波長５３０ｎｍから５７０ｎｍの範囲にも反射防止膜の反射率の極小値をもっている。

（実施例３）
図８に、実施例３におけるレンズの反射防止膜の構成を示し、図９に実施例３の分光反射率を示す。図８に示すレンズには、ＢＫ７が用いられ、第１層膜に、ＡＬ_２Ｏ_３（屈折率１．６２、物理膜厚１６１．２ｎｍ）、第２層膜に、ＭｇＦ_２（屈折率１．３８５、物理膜厚２１．７ｎｍ）、第３層膜に、ＡＬ_２Ｏ_３（屈折率１．６２、物理膜厚１０１．２ｎｍ）、第４層膜に、ＴｉＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３（屈折率２．１、物理膜厚１２１．５ｎｍ）、および、第５層膜に、ＭｇＦ_２（屈折率１．３８５、物理膜厚９５．１ｎｍ）が、順に積層されている。

その結果、図９に示す、波長（ｎｍ）と反射率（％）との関係を示すグラフに現れるように、波長６４５ｎｍから６８０ｎｍの範囲に反射防止膜の反射率の極小値を持っており、また、波長５３０ｎｍから５７０ｎｍの範囲にも反射防止膜の反射率の極小値をもっている。

（比較例１）
図１０に、比較例１におけるレンズの反射防止膜の構成を示し、図１１に比較例１の分光反射率を示す。図１０に示すレンズには、ＢＫ７が用いられ、第１層膜に、ＭｇＦ_２（屈折率１．３８５、物理膜厚２６．６ｎｍ）、第２層膜に、ＡＬ_２Ｏ_３（屈折率１．６２、物理膜厚１００．６ｎｍ）、第３層膜に、ＴｉＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３（屈折率２．１、物理膜厚１２４．１ｎｍ）、および、第５層膜に、ＭｇＦ_２（屈折率１．３８５、物理膜厚９５．１ｎｍ）、が、順に積層されている。

その結果、図１１に示す、波長（ｎｍ）と反射率（％）との関係を示すグラフに現れるように、波長６４５ｎｍから６８０ｎｍの範囲に反射防止膜の反射率の極小値は有しておらず、また、波長５３０ｎｍから５７０ｎｍの範囲にも反射防止膜の反射率の極小値は有していない。

なお、上記した各実施例および比較例においては、ＴｉＯ_２＋Ｌａ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＦ_２の膜材料を記載しているが、膜材料については、これらの膜種に限定されず、高屈折率材料として酸化チタン含有材料、中間屈折率材料として酸化アルミニウム含有材料、低屈折率材料としてフッ化マグネシウムまたは二酸化ケイ素を用いてもよい。

（実施例４）
図１２に、実施例４として、投影レンズの光軸での全系透過率を示す。波長５３０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下、および、波長６４５ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の範囲に極大値を持っている。この投影レンズは、たとえば、上述の実施例１から実施例３のような分光反射率の反射防止膜を半数以上のレンズ面に設けて構成している。

（実施例５）
図１３に、実施例５として、投影レンズの光軸での全系透過率を示す。波長５３０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下、および、波長６４５ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の範囲に極大値を持っている。この投影レンズは、たとえば、上述の実施例１から実施例３のような分光反射率の反射防止膜を半数以上のレンズ面に設けて構成している。

（実施例６）
図１４に、実施例６として、投影レンズの光軸での全系透過率を示す。波長５３０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下、および、波長６４５ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の範囲に極大値を持っている。この投影レンズは、たとえば、上述の実施例１から実施例３のような分光反射率の反射防止膜を半数以上のレンズ面に設けて構成している。

ここで、実施例４から実施例６の投影レンズの構成上の違いについて説明する。実施例４は、１６枚のレンズを用いた投影レンズ光学系で、反射防止膜の適用面数は３２枚である。実施例５は、１７枚のレンズを用いた投影レンズ光学系で、反射防止膜の適用面数は３４枚である。実施例６は、１５枚のレンズを用いた投影レンズ光学系で、反射防止膜の適用面数は３０枚である。

（比較例２）
図１５に、比較例２として、投影レンズの光軸での全系透過率を示す。波長５３０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下、および、波長６４５ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の範囲に極大値はもっていない。この投影レンズは、たとえば、上述の比較例１のような分光反射率の反射防止膜をレンズ面に設けて構成している。

（比較例３）
図１６に、比較例３として、投影レンズの光軸での全系透過率を示す。波長５３０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下、および、波長６４５ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の範囲に極大値はもっていない。この投影レンズは、たとえば、上述の比較例１のような分光反射率の反射防止膜をレンズ面に設けて構成している。

（比較例４）
図１７に、比較例４として、投影レンズの光軸での全系透過率を示す。波長５３０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下、および、波長６４５ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の範囲に極大値はもっていない。この投影レンズは、たとえば、上述の比較例１のような分光反射率の反射防止膜をレンズ面に設けて構成している。

ここで、比較例２から比較例４の投影レンズの構成上の違いについて説明する。比較例２は、１６枚のレンズを用いた投影レンズ光学系で、反射防止膜の適用面数は３２枚である。比較例３は、１７枚のレンズを用いた投影レンズ光学系で、反射防止膜の適用面数は３４枚である。比較例４は、１５枚のレンズを用いた投影レンズ光学系で、反射防止膜の適用面数は３０枚である。よって、実施例４と比較例２、実施例５と比較例３、実施例６と比較例４は、それぞれ同一の投影レンズ光学系で反射防止膜を変更したものとなる。

上記比較例２から比較例４において、波長５３０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下、および、波長６４５ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の範囲における透過率は、９１％から９２％程度であるが、実施例４から実施例６では、波長５３０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下、および、波長６４５ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の範囲における透過率は、９４％以上と向上した。本実施例および比較例により、明るさを向上する効果が確認できた。

（実施例７）
次に、実施例７として、適用するレンズの枚数（面数）について確認を行なった。図１８に、本実施例における投影レンズ３０Ａの構成を示す。投影レンズ３０Ａの系においては、Ｌ１〜Ｌ１１の合計１１枚のレンズが用いられている。全てのレンズ面の反射防止膜が、従来例の反射防止膜の場合を「変更なし」、全てのレンズ面の反射防止膜の半数を実施例１と同等の分光反射率を持つ反射防止膜へ変更した場合を「半数変更」、全てのレンズ面の反射防止膜を実施例１と同等の分光反射率を持つ反射防止膜へ変更した場合を「全数変更」と記載した。

図１９は、投影レンズ３０Ａの光軸上での全系透過率である。「全数変更」、「半数変更」の場合は、波長５３０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下、および、波長６４５ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の範囲に極大値を有している。一方、「変更なし」の場合は、波長５３０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下、および、波長６４５ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の範囲に極大値を有していない。

図２０は、投影レンズ３０Ａの光軸外での全系透過率である。光軸外の赤色波長域では、「半数変更」、「全数変更」での透過率向上の効果が確認できる。これは高入射角の光線に対して透過率の低下が起こりにくくなっているためである。また、波長６４５ｎｍから６８０ｎｍおよび波長５３０ｎｍから５７０ｎｍの波長範囲は、軸外光での透過率の短波長シフトを前提として、レーザー光波長の範囲より１０ｎｍから１５ｎｍ長波長寄りにしたことにより透過率向上の効果が得られていると考えられる。

図２１を参照して、本実施例の反射防止膜を適用したレンズの適用枚数と透過率との関係について説明する。図２１に示すように、光軸上および光軸外での、「全系透過率（Ｗ（Ｂ，Ｇ，Ｒ））」、「青色透過率（Ｂ：波長４４０ｎｍ〜４７０ｎｍ）」、「緑色透過率（Ｇ：波長５２０ｎｍ〜５６０ｎｍ）」、および、「赤色透過率（Ｒ：波長６３０ｎｍ〜６６５ｎｍ）」を示す図である。本実施例の反射防止膜を適用したレンズの適用枚数が増えるのに伴い、投影レンズ３０Ａの「全系透過率」が高くなっていることが確認できた。

（実施例８）
次に、実施例８として、１９枚のレンズを有する投影レンズ３０Ｂの系において、６枚、６枚、７枚の３グループに分け、実施例１と同等の分光反射率を持つ反射防止膜を適用したレンズを適用する位置による差を確認した。

図２２に、投影レンズ３０Ｂの構成を示す。Ｇｒｏｕｐ−Ａは、レンズＬ１からレンズＬ６を有している。Ｇｒｏｕｐ−Ｂは、レンズＬ７からレンズＬ１２を有している。Ｇｒｏｕｐ−Ｃは、レンズＬ１３からレンズＬ１９を有している。Ｇｒｏｕｐ−Ａ、Ｇｒｏｕｐ−Ｂ、および、Ｇｒｏｕｐ−Ｃの３区分として、全グループに適用した場合、２ヶ所ずつに適用した場合の全系透過率を確認した。

具体的には、図２３に示すように、Ｇｒｏｕｐ−ＡからＧｒｏｕｐ−Ｃの全てに適用した場合を「全数変更」と称し、Ｇｒｏｕｐ−ＡおよびＧｒｏｕｐ−Ｂに適用した場合を「ＡＢ変更」と称し、Ｇｒｏｕｐ−ＡおよびＧｒｏｕｐ−Ｃに適用した場合を「ＡＣ変更」と称し、Ｇｒｏｕｐ−ＢおよびＧｒｏｕｐ−Ｃに適用した場合を「ＢＣ変更」と称した。

図２４は、投影レンズ３０Ｂの光軸上での全系透過率である。「全数変更」、「ＡＢ変更」、「ＡＣ変更」、および、「ＢＣ変更」の場合は、波長５３０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下、および、波長６４５ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の範囲に極大値を有している。一方、「変更なし」の場合は、波長５３０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下、および、波長６４５ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の範囲に極大値を有していない。

図２５は、投影レンズ３０Ｂの光軸外での全系透過率である。光軸外の赤色波長域では、「全数変更」、「ＡＢ変更」、「ＡＣ変更」、および、「ＢＣ変更」での透過率向上の効果が確認できる。これは高入射角の光線に対して透過率の低下が起こりにくくなっているためである。また、波長６４５ｎｍから６８０ｎｍおよび波長５３０ｎｍから５７０ｎｍの波長範囲は、軸外光での透過率の短波長シフトを前提として、レーザー光波長の範囲より１０ｎｍから１５ｎｍ長波長寄りにした効果が得られていると考えられる。

図２６を参照して、本実施例の投影レンズ３０Ｂにおいて、反射防止膜を適用したレンズの「変更なし」、「全数変更」、「ＡＢ変更」、「ＡＣ変更」、および、「ＢＣ変更」と透過率との関係について説明する。図２６は、光軸上および光軸外での、「全系透過率（Ｗ（Ｂ，Ｇ，Ｒ））」、「青色透過率（Ｂ：波長４４０ｎｍ〜４７０ｎｍ）」、「緑色透過率（Ｇ：波長５２０ｎｍ〜５６０ｎｍ）」、および、「赤色透過率（Ｒ：波長６３０ｎｍ〜６６５ｎｍ）」を示す図である。光軸上においては「ＡＣ変更」、「ＢＣ変更」の透過率が高いためＧｒｏｕｐ−Ｃの変更の効果が高いことが確認できた。また、光軸外においては「ＡＢ変更」、「ＡＣ変更」の透過率が高いためＧｒｏｕｐ−Ａの変更の効果が高いことが確認できた。

たとえば、一部のレンズにのみ反射防止膜の変更を適用する場合には、上記のように特に有効な位置へ適用することで、限られた条件内でのより高い効果を期待することができる。

以上、本実施の形態における投影レンズおよびその投影レンズを採用したプロジェクターによれば、明るさを向上する効果が得られる。特に、レーザー光源にて不足しがちな赤色光、緑色光について効果を得ることができる。

なお、本実施の形態における効果は、光源としてレーザー光を用いるプロジェクターに使用される投影レンズであって、このレーザー光は、光源として波長域の異なる第１の青色レーザー光、第２の青色レーザー光、第１の緑色レーザー光、第２の緑色レーザー光、第１の赤色レーザー光、および、第２の赤色レーザー光を含み、当該投影レンズは、波長６４５ｎｍ以上の波長域に光軸の透過率の極大値を有する投影レンズであれば、明るさを向上する効果が得られる。特に、レーザー光源にて不足しがちな赤色光、緑色光について効果を得ることができる。

また、レーザー光源に限定されるものではなく、光源を用いるプロジェクターに使用される投影レンズであって、この光源は、波長域の異なる第１の青色光源、第２の青色光源、第１の緑色光源、第２の緑色光源、第１の赤色光源、および、第２の赤色光源を含み、当該投影レンズは、波長６４５ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の間に光軸の透過率の極大値を有する投影レンズであれば、同様の効果を得ることができる。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１コントローラー、２ロッドインテグレーター、３集光レンズ、４リレー光学系、５折り返しミラー、１０照明光学系、２０ＴＩＲプリズムユニット、２１第１プリズム、２３エントランスレンズ、２４ＤＭＤ、３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｌ，３０Ｒ投影レンズ、１００カラープリズムユニット、１０１クリアプリズム、１０２青色プリズム、１０２ａ青色ダイクロイック面、１０２ｂ青色入射出面、１０３赤色プリズム、１０３ａ赤色ダイクロイック面、１０３ｂ赤色入射出面、１０４緑色プリズム、１０４ｂ緑色入射出面、１１０赤色用ＤＭＤ、１２０青色用ＤＭＤ、１３０緑色用ＤＭＤ、１０００，２０００プロジェクター、ＡＧエアギャップ層、ＢＬ１第１の青色レーザー光源、ＢＬ２第２の青色レーザー光源、ＦＢファイバー、ＧＬ１第１の緑色レーザー光源、ＧＬ２第２の緑色レーザー光源、ＲＬ１第１の赤色レーザー光源、ＲＬ２第２の赤色レーザー光源。

Claims

光源としてレーザー光を用いるプロジェクターに使用される投影レンズであって、
前記レーザー光は、
光源として青色レーザー光、緑色レーザー光、および、赤色レーザー光を含み、
当該投影レンズは、軸外光での透過率の短波長シフトを前提として、上記レーザー光波長の範囲より１０ｎｍから１５ｎｍ長波長寄りにして、波長６４５ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の間に光軸の透過率の極大値を有する、投影レンズ。
当該投影レンズは、複数枚のレンズを有し、
半数以上の前記レンズの表面に、波長６４５ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の間に反射率の極小値を有する反射防止膜が成膜されている、
請求項１に記載の投影レンズ。
波長６６０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の間に光軸の透過率の極大値を有する、
請求項１に記載の投影レンズ。
当該投影レンズは、複数枚のレンズを有し、
半数以上の前記レンズの表面に、波長６６０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の間に反射率の極小値を有する反射防止膜が成膜されている、
請求項１に記載の投影レンズ。
波長５３０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の間に、当該投影レンズの光軸の透過率の極大値を有する、
請求項１から請求項４のいずれかに記載の投影レンズ。
当該投影レンズは、複数枚のレンズを有し、
半数以上の前記レンズの表面に、波長５３０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の間に反射率の極小値を有する反射防止膜が成膜されている、
請求項５に記載の投影レンズ。
波長５５０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の間に光軸の透過率の極大値が有する、
請求項５に記載の投影レンズ。
当該投影レンズは、複数枚のレンズを有し、
半数以上の前記レンズの表面に、波長５５０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の間に反射率の極小値を有する反射防止膜が成膜されている、
請求項７に記載の投影レンズ。
前記反射防止膜は、
高屈折率材料として酸化チタン含有材料、中間屈折率材料として酸化アルミニウム含有材料、低屈折率材料としてフッ化マグネシウムまたは二酸化ケイ素を用いる、請求項２、請求項４、請求項６、請求項８のいずれか１項に記載の投影レンズ。
光源としてレーザー光を用いるプロジェクターに使用される投影レンズであって、
前記レーザー光は、
光源として波長域の異なる第１の青色レーザー光、第２の青色レーザー光、第１の緑色レーザー光、第２の緑色レーザー光、第１の赤色レーザー光、および、第２の赤色レーザー光を含む、
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の投影レンズ。
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の投影レンズを用いた、プロジェクター。
光源を用いるプロジェクターに使用される投影レンズであって、
光源として青色レーザー光、緑色レーザー光、および、赤色レーザー光を含み、
当該投影レンズは、軸外光での透過率の短波長シフトを前提として、上記レーザー光波長の範囲より１０ｎｍから１５ｎｍ長波長寄りにして、波長６４５ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の間に光軸の透過率の極大値を有する、投影レンズ。