KR20040032903A - 투사렌즈 - Google Patents

Abstract

백포커스가 길고, 텔레센트릭 특성(telecentric)을 가지며, 높은 콘트라스트로 투사가능하며, 왜곡수차등의 모든 수차가 작고, 그 내부에서 광로가 변환된레트로 포커스(retro focus) 형태의 투사렌즈이다. 화면측으로부터, 부의 굴절력을 가지고 있으며 광로변환수단을 내장하는 제 1렌즈군)(0)과, 조리개(400)와, 정의 굴절력을 가지며 비구면렌즈를 구비한 제 2렌즈군(300)을 배치하고, 제 1렌즈군(0)은, 부의 굴절력을 가지며 동시에 1매 이상의 비구면 렌즈를 구비한 제 1A렌즈군(100)과, 광로변환수단으로서의 곡절미러(M)와, 정의 굴절력을 가지는 제 1B렌즈군(200)으로 구성된다. 그리고, 1A렌즈군중의 렌즈는, 광로변환의 방향의 유효광선 외부분이 절단된 외형이며, 광로변환의 방향은, 직사각형의 화상형상소자의 단변방향으로 한다. 또한, 전체 시스템의 초점거리를 FL, 백포커스를 FB, 상기 제 2렌즈군의 전측 초점거리를 FFP2, 상기 조리개와 상기 제 2렌즈군의 간격을 Dst, 상기 제 1렌즈군과 상기 제 2렌즈군의 광축상의 공기환산거리를 D2로 하여, [FB /FL > 2.2], [0.59 <ㅣFFP2/Dstㅣ<0.96], [3.75 < D2]의 각 조건식을 만족하도록 한다.

Description

투사렌즈{Projection lens}

근년, 투사표시장치가 널리 보급되고 있다.

이와같은 투사표시장치의 한 개로서, 투과형의 화면에 대해서 그 배면측으로부터 화상광을 투사함으로써 표시를 행하며, 소위 배면투사형의 투사표시장치가 알려져 있다.

상기와 같은 배면투사형의 투사표시장치에서는, 예를 들면, 백색광의 광을 반사기등에 의해 콜리메트(collimate)한 광속이 색분해 미러에 의해, 적, 녹, 청의 3색의 광속으로 분해된다.

그리고, 상기 3색의 광속은, 적, 녹, 청(R, G, B)의 영상전기신호에 대응하여 형성된 각 2차원 화상표시소자(예를 들면 LCD)에 입광된다. 이러한 적, 녹, 청에 대응하는 각 2차원 화상표시소자상에 얻어진 영상광은, 색합성 광학계에 의해 백색으로 색합성되며, 투사렌즈를 통해 투과형의 화면상에 확대투사된다.

한편, 동일한 구성의 렌즈로서, 퀵리턴 미러(quick return mirror)에 의한 제한등을 고려하여, 백포커스가 기다란 일안의 리플렉스 카메라(reflex camera)용의 광학계의 사진렌즈와, CRT에 의한 투사TV용의 광학투사렌즈도 많이 제안되었다.

또한, 투사표시장치로서, 투사렌즈를 형성하는 렌즈계에 있어서, 광로를 변환하는 구조를 채택하는 경우가 있다.

이에 의해, 투사표시장치내에 있어서 투사장치의 광체의 배치방향과, 투사장치내부의 색분리로부터 색합성까지의 각종 광학소자의 설치방향을 변경하기도 하며, 더욱이, 상기 각종 광학소자를 소형화하는 것이 가능하게 되어, 투사표시장치의 소형화를 도보하는 것이 가능하게 된다.

또한, 특히 근년의 투사표시장치에 있어서는, 투영 영상의 고정세화, 및 장치 전체의 소형화의 요구가 강하게 요구되므로, 투시렌즈에서도, 보다 얇은 각이 되는 것과, 보다 높은 광학성능이 요구되고 있다.

그러나, 상기와 같은 투사표시장치의 구성에서는, 색합성 광학계로서, 다이크로익 프리즘(dichroic prism) 또는 다이크로익 미러등의 광학소자를 배치할 필요의 제한 때문에, 2차원 화상표시소자로부터 투사렌즈의 최후단 까지의 거리에 상당하는, 소위 백포커스를 길게 확보하지 않으면 안된다.

또한, 투사표시장치로서, 1개의 투사장치로 투과형의 화면 전체에 확대화상을 형성하는 경우, 투사표시장치 자체의 소형화를 위해서는, 투영거리(예를 들면 투사렌즈의 출사단으로부터 미러를 통해 투과형 화면에 이르는 중심광선길이)를 단축할 필요가 있다. 그렇게 하기 위해서는, 투사렌즈를 광각화하여 출사광의 발산각을 크게 하여 개화면을 얻을 필요가 있다.

또한, 2차원 화상표시소자에 광원으로부터 도착하는 광을 투과시키고, 2차원화상표시소자상의 화상을 높은 콘트라스트로 화면에 확대투영하기 위해서는, 2차원 화상표시소자로부터, 수직에 가까운 각도에서 출사하여 온 광속을 이용하지 않으면 안된다.

따라서, 투영렌즈의 축외의 주광선이 2차원 화상표시소자에 수직이 되도록 텔레센트릭 특성을 가지는 것이 필요하게 된다.

또한, 2차원 화상표시소자에는, 통상 LCD 등의 표시장치가 채용되지만, LCD는 매트릭스 전극을 이용하여 구동되므로, CRT를 이용하는 경우와는 다르며, 투사렌즈의 왜곡을 보정하는 것은 곤란하다. 즉, CRT의 경우라면, 권선 왜곡보정등의 라스타(raster) 형상의 보정기능을 이용하여 투사렌즈의 왜곡을 보정하는 것이 비교적 용이하게 가능하지만, LCD와 같이 도트 매트릭스 표시가 행해지는 표시장치에서는, 이와같은 라스타의 왜곡보정은 통상 행해지지 않는다.

상기와 같은 사정이라면, 투사렌즈의 왜곡수차는 가능한한 작게 하는 것이 요망된다. 그러나, 이것은, 투사렌즈의 광각화와 기다란 백포커스를 얻는 것에 대해서 장해가 되는 것이다.

즉, 투사렌즈로서, 광각화 및 기다란 백포커스를 확보하며, 텔레센트릭 특성을 부여하면, 렌즈 전체길이가 길어지게 되며, 렌즈 직경등이 크게 되는 경향을 가지게 된다는 것을 알 수 있다.

또한, 전술한 바와같이, 투사렌즈를 형성하는 렌즈계에 있어서, 광로를 변환하는 구조를 채택하면, 투사표시장치의 높이를 억제하고, 깊이를 얇게 하는 것이 가능하다. 이 결과, 투사표시장치의 소형화를 도모하는 것이 가능하게 되지만,근년에 있어서는, 이와같은 광로변환을 행하는 투사렌즈를 구비한 투사표시장치에 있어서도, 특히 소형화가 요구되고 있다. 또한, 투영 영상의 고정세화도 촉진되는 상황에 있다.

본 발명은, 투사렌즈에 관한 것이며, 예를 들면 투사표시장치의 투영장치등에 구비된 투사렌즈에 적용하기에 적합한 것이다.

도 1은, 본 발명의 실시의 형태의 투사렌즈를 구비한 투사표시장치의 전체 구성(제 1예)을 도시한 도면이다.

도 2는, 본 발명의 실시의 형태의 투사렌즈를 구비한 투사표시장치의 전체 구성(제 2예)을 도시한 도면이다.

도 3은, 본 발명의 실시의 형태의 투사렌즈를 구비한 투사표시장치의 내부구성(제 1예)을 도시한 도면이다.

도 4는, 본 발명의 실시의 형태의 투사렌즈를 구비한 투사표시장치의 내부구성(제 2예)을 도시한 도면이다.

도 5는, 본 발명의 실시의 형태의 투사렌즈를 구비한 투사표시장치의 전체 구성(제 3예)을 도시한 도면이다.

도 6a 내지 도 6d는, 레트로 포커스의 원리를 도시한 설명도이다.

도 7a 내지 도 7b는, 조리개 위치와 주광선의 텔레센트릭성의 관계를 도시한 설명도이다.

도 8은, 제 1의 실시의 형태로서의 투사렌즈의 구조에를 도시한 렌즈단면도이다.

도 9는, 제 2의 실시의 형태로서의 투사렌즈의 구조에를 도시한 렌즈단면도이다.

도 10은, 제 3의 실시의 형태로서의 투사렌즈의 구조에를 도시한 렌즈단면도이다.

도 11은, 제 4의 실시의 형태로서의 투사렌즈의 구조에를 도시한 렌즈단면도이다.

도 12는, 제 5의 실시의 형태로서의 투사렌즈의 구조에를 도시한 렌즈단면도이다.

도 13은, 본 실시의 형태(제 1의 실시의 형태)의 투사렌즈로서, 라이트 밸브의 단변방향에 따라 광로변환을 행하는 경우의 구조예를 입체적으로 도시한 입체도이다.

도 14는, 본 실시의 형태(제 1의 실시의 형태)의 투사렌즈로서, 라이트 밸브의 장변방향에 따라 광로변환을 행하는 경우의 구조예를 입체적으로 도시한 입체도이다.

도 15a 내지 도 15c는, 제 1의 실시의 형태로서의 투사렌즈의 수치 실시형태를 도시한 도면이다.

도 16a 내지 도 16d는, 제 2의 실시의 형태로서의 투사렌즈의 수치 실시형태를 도시한 도면이다.

도 17a 내지 도 17d는, 제 3의 실시의 형태로서의 투사렌즈의 수치 실시형태를 도시한 도면이다.

도 18 내지 도 18d는, 제 4의 실시의 형태로서의 투사렌즈의 수치 실시형태를 도시한 도면이다.

도 19a 내지 도 19d는, 제 5의 실시의 형태로서의 투사렌즈의 수치 실시형태를 도시한 도면이다.

도 20은, 제 1 - 제 5의 각 실시의 형태에 있어서 조건식 (1) - (4)에 대해서의 계산치 예를 도시한 도면이다.

도 21은, 제 1의 실시의 형태로서의 투사렌즈의 구면수차, 비점수차, 및 왜곡수차를 도시한 수차도이다.

도 22는, 제 2의 실시의 형태로서의 투사렌즈의 구면수차, 비점수차, 및 왜곡수차를 도시한 수차도이다.

도 23은, 제 3의 실시의 형태로서의 투사렌즈의 구면수차, 비점수차, 및 왜곡수차를 도시한 수차도이다.

도 24는, 제 4의 실시의 형태로서의 투사렌즈의 구면수차, 비점수차, 및 왜곡수차를 도시한 수차도이다.

도 25는, 제 5의 실시의 형태로서의 투사렌즈의 구면수차, 비점수차, 및 왜곡수차를 도시한 수차도이다.

그리고 본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위해서, 그 시스템에 있어서 광로변환이 행해지는 투사렌즈로서, 넓은 화상각도, 짧은 투사거리에서 기다란 백포커스와 커다란 축외 광량과 텔레센트릭 특성을 가지며, 게다가, 왜곡수차와 모든 수차가 작은 것이 얻어지도록 하는 것을 목적으로 한다.

그러므로, 광원으로부터의 빛을 복수의 색광으로 분리하고, 이러한 분리된 색광의 각각을 직사각형의 화상형성소자에 의해 영상색광으로 형성하고, 이러한 영상색광에 대해서 합성한 합성광이 입사되며, 이 입사된 합성광을 화면에 확대투사하기 위한 투사렌즈로서 다음과 같이 구성한다.

본 발명의 투사렌즈는, 화면측으로부터 상기 화상형성소자측에 걸쳐, 부(-)의 굴절력을 가지고 있으며 광로변환수단을 내장하는 제 1렌즈군과, 조리개와, 정(+)의 굴절력을 가지는 제 2렌즈군이 배치된 레트로 포커스 형태(retro focus type)로 된다.

그리고, 제 1렌즈군은, 부의 굴절력을 가지며 동시에 적어도 1매 이상의 비구면 렌즈를 구비한 제 1A렌즈군과, 광로변환수단과, 정의 굴절력을 가지는 제 1B렌즈군으로 구성됨과 동시에, 상기 제 2렌즈군은 적어도 비구면렌즈를 구비하는 것으로 한다.

또한, 제 1A렌즈군중의 렌즈는, 광로변환의 방향의 유효광선 외부분이 절단된 외부직경을 가지며, 상기 광로변환수단에 의한 광로변환의 방향은, 상기 직사각형의 화상형상소자의 단변방향이 되도록 한다.

이와 함께, 전체 시스템의 초점거리를 FL, 백포커스(back focus)를 FB, 상기 제 2렌즈군의 전측 초점거리를 FFP2, 상기 조리개와 상기 제 2렌즈군의 간격을 Dst, 상기 제 1렌즈군과 상기 제 2렌즈군의 광축상의 공기환산거리를 D2로 하여,

FB /FL > 2.2

0.59 <ㅣFFP2/Dstㅣ<0.96

3.75 < D2가 되는 조건식을 만족하도록 구성한다.

또한, 광원으로부터의 빛을 복수의 색광으로 분리하고, 이러한 분리된 색광의 각각을 직사각형의 화상형성소자에 의해 영상색광으로 형성하고, 이러한 영상색광에 대해서 합성한 합성광이 입사되며, 이 입사된 합성광을 화면에 확대투사하기 위한 투사렌즈로서 다음과 같이도 구성한다.

이 투사렌즈는, 화면측으로부터 상기 화상형성소자측에 걸쳐, 부(-)의 굴절력을 가지고 있으며 광로변환수단을 내장하는 제 1렌즈군과, 조리개와, 정의 굴절력을 가지는 제 2렌즈군이 배치된 레트로 포커스 형태로 된다.

그리고, 제 1렌즈군은, 부의 굴절력을 가지며 동시에 적어도 1매 이상의 비구면 렌즈를 구비한 제 1A렌즈군과, 광로변환수단과, 정의 굴절력을 가지는 제 1B렌즈군으로 구성됨과 동시에, 상기 제 2렌즈군은 적어도 비구면렌즈를 구비하는 것으로 한다.

또한, 제 1A렌즈군중의 렌즈는, 광로변환의 방향의 유효광선 외부분이 절단된 외부직경을 가지며, 상기 광로변환수단에 의한 광로변환의 방향은, 상기 직사각형의 화상형상소자의 장변방향이 되도록 한다.

이와 함께, 전체 시스템의 초점거리를 FL, 백포커스(back focus)를 FB, 상기 제 2렌즈군의 전측 초점거리를 FFP2, 상기 조리개와 상기 제 2렌즈군의 간격을 Dst, 상기 제 1렌즈군과 상기 제 2렌즈군의 광축상의 공기환산거리를 D2로 하여,

FB /FL > 2.2

0.59 <ㅣFFP2/Dstㅣ<0.96

3.75 < D2가 되는 조건식을 만족하도록 구성한다.

상기 구성에 의하면, 본 발명의 투사렌즈로서는, 그 내부에 광로변환수단을 구비하는 것으로 된다. 그리고, 이와같이 투사렌즈에 이어, 상기 구성에 의한 렌즈배치로 하여 각 조건식을 만족하므로, 높은 화상각에 있어서, 더욱 긴 백포커스가 되면서도 짧은 투사거리가 확보되며, 더욱이, 텔레센트릭 특성을 보유하는 투사렌즈를 얻기 위한 조건이 만족된다.

이하, 본 발명의 실시의 형태의 투사렌즈에 대해서 설명하기로 한다.

본 실시의 형태의 투사렌즈는, 2차원 화상표시소자로서 LCD를 채용한 배면투사형의 투사표시장치의 투사장치에 구비된 것으로 설명한다.

한편, 이하의 설명은 다음의 순서대로 진행되는 것으로 한다.

1. 투사표시장치의 구성

1-1. 전체구성(제 1예)

1-2. 전체구성(제 2예)

1-3. 투사장치의 내부구성(제 1예)

1-4. 투사장치의 내부구성(제 2예)

1-5. 투사장치의 내부구성(제 3예)

2. 렌즈

3. 투사렌즈의 구성

3-1. 렌즈의 배치구조

3-2. 조건식

3-3. 수치실시형태등

1.투사표시장치의 구성

1-1. 전체구성(제 1예)

우선, 본 실시의 형태의 투사렌즈를 구비한 투사장치를 탑재하여 구성된 투사표시장치의 전체 구성에 대해서 설명한다.

도 1(a), (b)는, 이와같은 투사표시장치의 전체 구성으로서, 제 1예를 도시한 측면도, 및 정면도이다.

이러한 도면에 도시한 투사표시장치(500)에서는, 그 캐비넷(501)의 배면에 있어서 곡절미러(504)가 설치되며, 또한, 캐비넷(501)의 전면에는, 투과형의 화면(21)이 설치되어 있다. 곡절미러(504)는, 다음에 설명하는 투사장치(502)로부터 투사된 화상광을 반사하여 화면(21)에 투사할 수 있는 각도를 가지도록 부착된다.

투사장치(502)는, 도면의 실선으로 도시한 바와같이 하여 캐비넷(501)내에 있어서, 그 아래측에 설치된다. 여기에서, 사선은 종래의 투사장치를 도시하고 있다.

투사장치(502)의 광학유니트(503)내에는, 후술하는 광원, 다이크로익 미러, 액정패널블록, 및 다이크로익 프리즘(광합성소자)등의 광학부품이 배치되며, 이러한 동작에 의해 화상광으로서의 광속을 얻는다. 여기에서 얻어진 화상광으로서의 광속은 투사렌즈(20)에 의해 투사되며, 투사광(600)으로서 출사된다.

또한, 본 실시의 형태에 있어서는, 투사렌즈(20)를 형성하는 렌즈계의 광로내에 있어서, 광로를 변환하기 위한 곡절미러(M)가 배치된다. 이에 의해, 본 실시의 형태에서는, 화상광으로서의 광속이 투사렌즈(20)내에서 구부러지게 된다.

이와같은 구조의 투사표시장치(500)에서는, 투사광(600)은, 곡절미러(504)에 대해 조사되도록 하여, 상방향으로 투사렌즈(20)로부터 출사된다.

그리고, 투사렌즈(20)로부터 출사된 투사광(600)은 곡절미러(504)에 의해 그 광로가 구부러지며, 화면(21)에 대해 조사되어지게 된다.

화면(21)에는, 투사렌즈(20)로부터 투사된 투사광에 의해 얻어지는 확대화상이 표시되어지게 된다. 예를 들면 감상자는, 투사렌즈(20)가 배치되어 있는 것과는 반대의 방향으로부터 화면(21)을 관찰함으로써, 표시화상을 감상하도록 된다.

도 1의 실선으로 도시한 바와같이 하여, 투사렌즈(20)에 있어서 광로를 변환하는 수법은, 주로, 투사표시장치(500)의 캐비넷(501)의 소형화를 도모하기 위해 채택되는 것이다.

즉, 예를 들면, 도 1의 경우라면, 투사장치(502)의 광학유니트(503)내에서 얻어진 화상광으로서의 광속의 광로를, 투사렌즈(20)에 있어서 상방향으로 90°변환하게 된다. 이에 의해, 투사장치(502)의 광학유니트(503) 자체는, 도 1에 도시한 바와같이, 거의 평형 배치(실제로는 도 1(a)로부터 알 수 있듯이, 곡절미러(504)에 적정하에 투사광(600)이 조사되도록 경사지게 된다)의 상태가 얻어짐과 동시에, 광학유니트(503)의 정면(투사장치(502)가 부착된 측의 측면)/배면이, 투사표시장치(500)의 캐비넷(501)의 측면에 대향하도록 하여 설치하는 것이 가능하게 된다.

이에 의해, 예를 들면, 파선으로 도시된 종래의 투사장치(502)와 같이 광로를 변환하지 않는 경우와 비교하면, 투사표시장치(500)의 캐비넷(501)에 있어서 화면(21)으로부터 아래측의 부분의 공간도 작게되므로, 캐비넷(501)의 높이(H)를 작게 하는 것이 가능하게 된다. 또한, 종래의 투사장치(502)에 있어서, 캐비넷의 높이를 작게 하기 때문에, 투사장치(502)를 위로 이동시키고, 곡절미러(504)와의 거리를 짧게 하면, 곡절미러(504)와 화면(21)의 거리를 취할 필요가 있으므로, 캐비넷(501)의 깊이(D)가 크게 된다. 이에 비해, 광로를 변환하는 투사장치(502)에서는, c(500)의 캐비넷(501)의 깊이(D)를 작게 하는 것이 가능하게 된다.

1-2. 전체구성(제 2예)

또한, 본 실시의 형태에 대응하는 투사표시장치로서의 전체구성의 제 2예를 도 2(a), (b)에 도시하고 있다. 한편, 이 도면에 있어서 도 1과 동일부분에는 동일부호를 부여하여 설명을 생략하였다.

이러한 도면에 도시한 투사표시장치(500A)에서는, 투사장치(502A)가 설치된다. 이 투사장치(502A)는, 도 2(a)에 도시한 광로(600a)의 경로에서 알 수 있는 바와같이, 투사렌즈(20)에 있어서, 광로를 90°이상 변환하고 있다.

도 1에 도시한 구성에서는, 투사장치(502)의 광학유니트(503)가, 약간 경사져 있는 위치상태(도 1(a)참조)에 의해 배치되어 있지만, 도 2에 도시한투사장치(502A)와 같이 하여, 광로를 90°이상변환하도록 하면, 도 2(a)에도 도시되도록 하여, 투사장치(502A)를 완전한 평형 배치의 상태로 배치하는 것이 가능하게 된다.

한편, 본 발명이 채용하는 투사표시장치로는, 상기 도 1과 도 2에 도시한 구성에 한정되어 잇는 것은 아니며, 예를 들면, 투사표시장치의 캐비넷에 있어서 투사장치의 설치형태등도, 투사장치의 투사렌즈에 있어서 광로변환 방향등에 의해 적절히 변경되어도 상관이 없는 것이다.

1-3. 투사장치의 내부구성(제 1예)

이어서, 상기 도 1과 도 2에 도시한 투사장치(502, 502A)의 내부구성에 대해서, 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3은, 본 실시의 형태의 투사렌즈를 탑재한 투사장치(502, 502A)로서, 제 1예로서의 내부구조를 개념적으로 도시하고 있다. 여기에서는, 화면(21) 이외의 부위가 투사장치(502, 502A)를 형성하는 것으로 된다.

한편, 본 실시의 형태에서는, 도 1과 도 2에 도시된 바와같이, 투사표시장치의 구조로서, 투사렌즈(20)와 화면(21)과의 사이에 곡절미러(504)가 설치되어 광로가 변환되는 것이지만, 여기에서는, 투사장치(502, 502A)의 내부구성의 설명을 주안으로 하는 형편상, 도 3에 있어서 곡절미러(504)의 도시는 공히 생략하고 있다.

도 3에 도시한 투사장치(502, 502A)로는, 예를 들면, 금속 할로이드 램프등으로 구성되는 광원으로 램프(1)가, 반사기(2)(방물면경)의 초점위치에 배치되어 있다. 램프(1)로부터 조사된 광은, 반사기(2)에 반사되어 광축에 거의 평행하게되도록 콜리메트되어, 반사기(2)의 개구부로부터 출사된다.

상기 반사기(2)의 개구부로부터 출사된 빛에서, 적외영역과 자외영역의 불필요한 광선은 IR-UV 차단필터(3)에 의해 차단되며, 표시에 유효한 광선(색광)만이 그 후단에 배치되어 각종 광학소자에 유도된다.

IR-UV차단필터(3)의 후단에는, 멀티렌즈 어레이(4)에 이어서, 멀티렌즈 어레이(5)가 배치된다.

이 경우, 멀티렌즈 어레이(4)는, 후술하는 광변조수단이 되는 각 액정패널블록의 유효개구의 애스펙트비와 동등한 상이형을 하는 외형을 가지는 복수의 볼록렌즈가, 그 위상을 예를 들면 1/2차이가 나는 상태에서 엇갈리게 되어 있는 격자상으로 배열된 평형 형상을 가지도록 되어 있다.

멀티렌즈 어레이(5)는, 상기 멀티렌즈 어레이(4)의 볼록렌즈에 대향하는 측으로 복수의 볼록렌즈(5a)가 형성되어 있는 평볼록형으로 된다.

이러한 멀티렌즈 어레이(4)와 멀티렌즈 어레이(5)를 배치함으로써, IR-UV 차단필터(3)를 통과한 광속이 효율이 좋고, 게다가 균일하게 후술하는 액정패널블록의 유효개구에 조사되도록 된다.

멀티렌즈 어레이(5)와 액정패널블록의 유효개구의 사이에는, 램프(1)로부터의 광속을 적, 녹, 청색으로 분해하기 위해서 다이크로익 미러(6, 10)가 배치되어 있다.

이 도면에 도시한 예에서는, 우선 다이크로익 미러(6)에 의해 적색의 광속(R)을 반사하여 녹색의 광속(G) 및 청색의 광속(B)을 투과시키고 있다.이 다이크로익 미러(6)에 의해 반사된 적색의 광속(R)은 미러(7)에 의해 진행방향을 90°구부러지게 하여 적색용의 액정패널블록(9)의 앞의 콘덴서 렌즈(8)로 유도된다.

다이크로익 미러(6)를 투과한 적색 및 청색의 광속(G, B)은 다이크로익 미러(10)에 의해 분리되어진다. 즉, 녹생의 광속(G)은 반사되어 진행방향을 90°구부러지게 하여 녹색용의 액정패널블록(12) 전의 콘덴서 렌즈(11)로 유도된다. 그리고 청색의 광속(B)은 다이크로익 미러(10)를 투과하여 직진하고, 릴레이 렌즈(relay lens : 13), 미러(14), 반전용 릴레이 렌즈(15), 미러(16)를 통해 청색용의 액정패널블록(18) 앞의 콘덴서 렌즈(17)에 유도된다.

이와같이 하여, 적, 청, 녹색의 광속 R, B, G는 각각의 콘덴서 렌즈(8, 11, 17)를 통과하여 각 색용의 액정패널블록(9, 12, 18)(라이트 밸브에 상당)에 입사된다.

이러한 각 색의 액정패널블록(9, 12, 18)에 있어서는, 각각, 액정패널이 구비되며, 액정패널의 전단에 입사한 빛의 편광방향을 일정 방향으로 배치하기 위한 입사측 편광판이 설치되어 있다. 또한, 액정패널의 후단에는 출사한 빛의 소정의 편광면을 가지는 빛만 투과하는 소위 검광자가 배치되며, 액정을 구동하는 회로의 전압에 의해 빛의 강도를 변조하도록 된다.

일반적으로는, 다이크로익 미러(6, 10)의 특성을 유효하게 이용하기 때문에, P편파면의 반사, 투과특성을 사용하고 있다. 따라서, 각각의 액정패널블록(9, 12, 18)내의 상기 입사측 편광판은, 도 3의 지면내에 평행한 편파면을 투과하도록배치되어 있다.

또한, 액정패널블록(9, 12, 18)을 구성하는 각 액정패널은 예를 들면 TN(Twisted Nematic)형이 이용되며, 그리고 그 동작은 소위 예를 들면 노멀리 화이트형(normaly white)으로 구성되며, 검광자는 도 3의 지면에 수직한 편파광을 투과하도록 배치되어 있다.

그리고, 액정패널블록(9, 12, 18)에 의해 광변조된 각 색의 광속은, 광합성소자(크로스 다이크로익 프리즘)(19)에 있어서 도시한 각 면에 대해서 입사된다. 이 광합성소자는, 소정 형상의 프리즘에 대해 반사막(19a, 19b)이 조합되어 구성된다.

광합성소자(19)에 있어서 적색의 광속(R)은 반사막(19a)에 의해 반사되며, 또한 청색의 광속(B)은 반사막(19b)에 의해 반사되며, 투사렌즈(20)에 대해서 입사된다. 그리고 녹색의 광속(G)은 광합성소자(19)의 내부를 직진하여 투과하도록 하여 투사렌즈(20)에 대해서 입사된다. 이에 의해, 각 광속(R, G, B)이 한 개의 광속으로 합성된 상태에서 투사렌즈(20)에 입사된다.

투사렌즈(20)에서는, 광합성소자(19)로부터 입사된 광속을 투사광으로 변환하여 예를 들면 투과형의 화면(21)에 대해서 투사하게 된다.

1-4. 투사장치의 내부구성(제 2예)

도 4는 본 실시의 형태의 투사렌즈(20)를 탑재한 투사장치(502, 502A)의 제 2예로서의 내부구조를 개념적으로 도시하고 있다. 한편, 이 도면에 있어서도 3과 동일부분에는 동일부호를 부여하여 설명을 생략한다.

이 경우에는, 멀티렌즈 어레이(5)의 후단의 다이크로익 미러(6A)에 의해 광속(B)을 반사하며, 광속(R), 광속(G)을 통과시키도록 하고 있다.

다이크로익 미러(6A)에 의해 반사된 광속(B)은, 미러(7A)에 의해 반사되며, 그리고, 콘덴서 렌즈(8A)를 통과하며, 청색용의 액정패널블록(9A)을 통해 광변조된 후에, 도시한 방향으로부터 광합성소자(19A)에 입사된다.

다이크로익 미러(6A)를 통과한 광속(R), 광속(G)은, 그 후단의 다이크로익 미러(10A)에 입사된다. 이 경우, 다이크로익 미러(10A)에서는 광속(R)을 반사하고, 광속(G)은 통과된다.

다이크로익 미러(10A)에 의해 반사된 광속(R)은, 콘덴서 렌즈(11A)를 통과하고, 적색용의 액정패널블록(12A)을 통해 광변조된 후에, 도시한 방향으로부터 광합성소자(19A)에 입사된다.

다이크로익 미러(10A)를 통과한 광속(G)은, 릴레이 렌즈(13), 미러(14A), 반전용 릴레이 렌즈(15A), 미러(16A)를 통해 콘덴서 렌즈(17A)에 도달한다. 그리고, 콘덴서 렌즈(17A)를 통과하여, 녹색용의 액정패널블록(18A)을 통해 광변조된 후에, 도시한 방향으로부터 광합성소자(19A)에 입사된다.

광합성소자(19A)도, 소정형상의 프리즘에 대해서, 반사막(19A-a, 19A-b)이 조합되어 구성된다.

이 광합성소자(19A)에 입사된 각 색의 광속중, 광속(B)은 반사막(19A-b)에 의해 반사되어 투사렌즈(20)에 입사되며, 광속(G)은 반사막(19A-a)에 의해 반사되어 투사렌즈(20)에 입사된다. 또한, 광속(R)은 광합성소자(19A)를 직진으로통과하여 투사렌즈(20)에 입사된다. 이 결과 각 광속(R, G, B)이 한 개의 광속에 합성되어 투사렌즈(20)에 입사되게 된다.

1-5. 투사장치의 내부구성(제 3예)

도 5는 본 실시의 형태의 투사렌즈를 탑재한 투사장치의 제 3예로서의 내부구조를 개념적으로 도시한 것이다. 한편, 이 도면에 있어서 도 3 및 도 4와 동일부분에는 동일부호를 부여하여 설명을 생략한다.

이 경우에는, 다이크로익 미러(6B)에 의해 광속(G)을 반사하며, 광속(R), 광속(B)을 통과시키도록 하고 있다.

다이크로익 미러(6B)에 의해 반사된 광속(G)은, 미러(7B), 콘덴서 렌즈(8B)를 통과하며, 녹색용의 액정패널블록(9B)을 통과한 후에, 도시한 방향으로부터 광합성소자(19B)에 입사된다.

다이크로익 미러(6B)를 통과한 광속(R), 광속(B)은, 다이크로익 미러(10B)에 입사되므로, 광속(R)이 반사되고, 광속(B)은 통과된다.

이 다이크로익 미러(10A)에 의해 반사된 광속(R)은, 콘덴서 렌즈(11B), 적색용의 액정패널블록(12B)을 통해, 도시한 방향으로부터 광합성소자(19B)에 입사된다.

다이크로익 미러(10B)를 통과한 광속(B)은, 릴레이 렌즈(13B), 미러(14B), 반전용 릴레이 렌즈(15B), 미러(16B), 콘덴서 렌즈(17B), 및 청색용의 액정패널블록(18B)을 순차적으로 통과한 후에, 도시한 방향으로부터 광합성소자(19B)에 입사된다.

광합성소자(19B)도, 소정형상의 프리즘에 대해서, 반사막(19B-a, 19B-b)이 조합되어 구성된다. 여기에서는, 광합성소자(19B)에 입사된 각 색의 광속중, 광속(G)은 반사막(19B-a)에 의해 반사되며, 광속(B)은 반사막(19B-b)에 의해 반사되고, 광속(R)은 광합성소자(19B)를 직진으로 통과하여, 한 개의 광속으로 되어 투사렌즈(20)에 입사된다.

상기 제 1에 - 제 3에에 도시한 구조에 있어서 구비된 투과형 라이트 밸브(액정패널블록)로는, 예를 들면, STN(Super Twisted Nematic)액정표시소자, 강유전성 액정표시소자, 고분자분산형 액정표시소자등을 채용하는 것이 가능하다. 또한, 구동방식으로는, 단순 매트릭스 구동 또는 능동 매트릭스구동이 열거된다.

이상, 3개의 예를 나열하여, 본 실시의 형태로서의 투사장치를 설명하였지만, 이것은 어디까지나 한 예이며, 본 실시의 형태의 투사렌즈를 탑재한 투사표시장치의 내부구성으로는, 다른 각종이 고려된다.

2. 렌즈

또한, 이하 설명하는 본 실시의 형태의 투사렌즈(20)로는, 소위 레트로 포커스형태의 렌즈계가 채용되고 있지만, 여기에서, 레트로 포커스 렌즈의 원리에 대해서 도 6a 내지 도 6d 및 도 7a 내지 도 7b를 참조하여 간단하게 설명해 둔다.

도 6a는, 통상의 정의 굴절력을 가지는 렌즈는, 물체가 무한위치에 있을 때에는, 초점위치는 렌즈(L1)의 중심 즉 주점으로부터 작은 공역측의 초점거리의 위치에 있는 것을 도시하고 있다.

이에 대해서, 도 6b에 도시한 바와같이, 물점이 인접해 있는 경우에는, 초점위치는 길게 된다.

한편, 도 6c에 도시한 렌즈(L2)는, 부의 굴절력을 가지고 있다. 이 도 6c에서는, 부의 굴절력을 가지는 렌즈에서는, 물체가 무한위치에 있을 때에는, 주점으로부터 커다란 공역측의 초점거리의 위치에 있는 것을 도시하고 있다.

그런데, 도 6d에 도시한 바와같이 하여, 상기한 특성을 가지는 정의 굴절력을 가지는 렌즈와, 부의 굴절력을 가지는 렌즈를 조합하여, 레트로 포커스 형태의 렌즈계를 형성하는 것이 가능하다.

이러한 레트로 포커스 형태는, 앞측의 부의 굴절력을 가지는 렌즈(L2)(렌즈군으로 간주해도 좋다)에 의해, 일단, 커다란 공역측의 근거리에 영상을 만들고, 그 뒤의 정의 굴절력을 가지는 렌즈(L1)(렌즈군으로 간주해도 좋다)는 그 영상을 물점으로 하므로, 주점과 초점간의 백포커스가 기다란 것이 얻어지게 된다.

그리고, 본 실시의 형태로는, 후술하는 바와같이, 앞측의 부의 굴절력을 가지는 렌즈(L2)에 상당하는 제 1렌즈군(0)에 있어서, 부의 굴절력을 흔드는 제 1A렌즈군(100)과, 정의 굴절력을 흔드는 제 1B렌즈군(200)의 간격을 넓게 취함과 동시에, 균형에 의해 굴절력을 배분하여, 투사렌즈(20)내에 있어서 광로변환을 가능하게 하는 넓은 공간이 얻어지도록 하는 것이다.

또한, 여기에서 레트로 포커스 형태의 렌즈계에 있어서 조리개 위치와 주광선의 텔레센트릭 특성과의 관계에 대해서 도 7a 내지 도 7b에 도시하고 있다.

도 7a에 도시한 바와같이 하여, 무한위치에 물체가 있을 때, 렌즈에는 평행광선이 들어가 초점에서 집광한다. 반대로, 초점위치에 물점이 있을 때, 렌즈로부터 평행광선이 출사하게 된다.

여기에서, 도 7b에 도시한 바와같이 하여, 주광선을 조리개의 중심을 통과하는 광선으로 한 것이다. 조리개로부터 뒤의 렌즈군의 전측 초점위치에 조리개 위치를 설정하면, 사출광선은 평행광선으로 된다. 이것을 주광선의 텔레센트릭 특성이라고 말한다.

3. 투사렌즈의 구성

3-1. 렌즈의 배치구조

이어서, 본 실시의 형태로서의 투사렌즈에 있어서 렌즈의 배치구조에 대해서, 도 8 - 도 12, 및 도 13을 참조하여 설명한다. 이하 설명하는 제 1 - 제 5의 실시의 형태로서의 투사렌즈는, 우선 도 3 - 도 5에 도시한 투사표시장치에 있어서 투사렌즈(20)로서 채용된 것이다.

한편, 여기에서는, 주로, 제 1 - 제 5의 각 실시의 형태로서의 렌즈의 배치구조에 대한 설명에 그쳤지만, 각 렌즈의 형상, 렌즈간의 거리등은, 뒤에 도시한 수치실시형태에 의해 표시한 것으로 한다.

또한, 이후 설명하는 도 8 - 도 12에 있어서, r1 - r22(r20)까지에 표시된 부호는 렌즈면 번호를 나타내며, d1 - d21(d19)까지에 표시된 부호는 주광선축에 있어서 렌즈면 간격 및 렌즈간격(렌즈 두께)을 나타낸다.

또한, 본 실시의 형태에서는, 곡절미러(M)에 의해 투사렌즈(20)의 내부에서 광로가 변환되는 구성을 채택하지만, 도 8 - 도 12에 있어서는, 투사렌즈(20)내의 렌즈의 위치관계를 명확하게 나타내므로, 광로는 직선적으로 도시하고 잇다. 그러므로, 곡절미러(M)로서는, 이 직선적 광로내에 있어서 배치순서만을 나타내고 있다.

또한, 본 실시의 형태의 투사렌즈로는, 후술하는 바와같이 하여, 렌즈계에 있어서 전측의 렌즈군(전군 : 제 1렌즈군) 및 후측의 렌즈군(후군 : 제 2렌즈군)의 각각에 있어서, 소요의 비구면 형상을 가지는 비구면 렌즈가 배치되는 구조를 채택하고 있지만, 여기에서 렌즈로서 비구면을 사용하는 조건에 대해서 간략하게 기술해 둔다.

전군의 부의 렌즈로서 비구면 렌즈를 사용하는 경우, 광축으로부터 분리됨에 따라 부의 전원(부의 굴절력)이 약해지는 형상으로 한다.

또한, 후군의 부의 렌즈에 비구면 렌즈를 사용하는 경우, 광축으로부터 분리됨에 따라, 정의 전원(정의 굴절력)이 약해지는 형상으로 한다. 이에 대해서, 후군의 부의 렌즈에 비구면 렌즈를 사용하는 경우에는, 광축으로부터 분리됨에 따라, 부의 전원(부의 굴절력)이 약해지는 형상으로 한다.

이 경우, 비구면렌즈로서의 비구면부는 가능한 축외광속의 광축으로부터의 높이가 높고, 예를 들면, 도 8의 렌즈(102)와 같이 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 다른 영상 높이의 광속의 오버랩양이 작게 되며, 비점수차와 왜곡수차등의 축외수차의 보정에 효과가 있다. 또한, 축상, 축외의 오버랩하는 면, 예를 들면, 도 8의 렌즈(302)에 비구면부를 사용하면, 구면수차와 코마수차등의 보정에 효과가 있다.

우선, 제 1의 실시의 형태로서의 투사렌즈(20)의 배치구조에 대해서 설명한다.

도 8은, 제 1의 실시의 형태로서의 투사렌즈(20)의 배치구조를 개념적으로 도시한 렌즈 단면도이다. 이러한 도면에 있어서는, 도면의 좌측이 화면(21)에 존재하는 [화면측]으로 되며, 우측이 라이트 밸브 및 광합성소자가 존재하는 [패널측]으로 된다. 또한, 광합송소자(60)는, 예를 들면 도 3 - 도 5에 도시한 각 광합성소자(19, 19A, 19B)를 개념적으로 도시한 것이며, 라이트 밸브(70)는, 도 3 - 도 5에 도시한 라이트 밸브(RGB 각색의 액정패널블록)를 개념적으로 도시한 것이다.

제 1의 실시의 형태로서의 투사렌즈(20)로서는, 도 8에 도시한 바와같이 화면측으로부터 패널측에 걸쳐, 제 1렌즈군(0), 조리개(400), 제 2렌즈군(300)이 순서대로 배열되어 구성된 것이다.

이 경우, 제 1렌즈군(0)은, 화면측으로부터 패널측에 걸쳐, 제 1A렌즈군(100), 제 1B렌즈군(200)을 구비하며, 전체적으로는, 부의 굴절력을 가진다. 또한, 제 1렌즈군(0)은, 제 1A렌즈군(100)과, 제 1B렌즈군(200)과의 사이에 광로변환수단으로서의 곡절미러(M)가 개재되도록 되어 있고, 이에 의해 실제로는, 이 곡절미러(M)에 있어서 반사에 의해, 제 1A렌즈군(0)내에 있어서 광로가 변환되어진다.

이 경우의 제 1A렌즈군(100)은, 화면측으로부터 패널측에 걸쳐 있는 순서대로, 미니스커스 렌즈(101), 비구면렌즈(102)가 배치되어 구성된다.

여기에서, 가장 화면측에 위치하는 양면이 비구면이 되는 미니스커스렌즈(101)는, 부의 굴절력을 가지며, 화면측에 볼록의 형상을 가진다. 비구면렌즈(102)도, 부의 굴절력을 가지며, 화면측에 볼록의 형상을 가지는 미니스커스 렌즈로서의 전체 형상을 가진다. 또한, 비구면렌즈(102)에 있어서 패널측의 렌즈면(r4)은, 후에 도시하는 수치실시형태에 있어서 비구면계수에 따르는 비구면을 가진다. 그리고, 제 1A렌즈군(100)으로는 부의 굴절력을 가지게 된다.

제 1B렌즈군(200)은, 1매의 정의 렌즈(201)가 배치되어 구성된 것이며, 따라서, 전체적으로는 정의 굴절력을 가지게 된다.

또한, 제 2렌즈군(300)은, 화면측으로부터 패널측에 걸쳐 있는 순서대로, 미니스커스 렌즈(301), 비구면렌즈(302), 접합렌즈(303), 정렌즈(306), 및 정렌즈(307)가 배치되어 구성된다.

접합렌즈(303)는, 화면측으로부터 패널측에 걸쳐 배치된 두 개의 오목렌즈(304), 정렌즈(305)를 서로 교대로 접합함으로써 구성된다.

또한, 비구면렌즈(302)의 패널측의 렌즈면(r12)은, 후에 도시하는 수치실시형태에 있어서 비구면계수에 따르는 비구면을 가진다. 그리고, 제 2렌즈군중의 렌즈중, 적어도, 라이트 밸브(70)측(패널측)으로부터 배치되며, 정렌즈(307), 정렌즈(306), 접합렌즈(303)는, 유리렌즈로 된다.

이와같은 구성에 의해, 제 2렌즈군(300)은 전체로서 정의 굴절력을 가진다.

도 9의 렌즈 단면도는, 제 2의 실시의 형태로서의 투사렌즈(20)의 렌즈배치구조를 도시하며, 도 8과 동일부분에 대해서는, 동일부호를 부여하여 설명을 생략한다.

이 도면에 도시한 투사렌즈(20)에 있어서는, 제 2렌즈군(300)의 렌즈배치구조로서, 화면측으로부터 패널측에 걸쳐 있는 순서대로, 비구면렌즈(311), 정렌즈(312), 접합렌즈(313), 정렌즈(316)가 배치된다.

비구면렌즈(311)는, 화면측의 렌즈면(r9)과 패널측의 렌즈면(r10)이 비구면으로 되어 있다.

또한, 제 2렌즈군중의 렌즈중, 적어도, 라이트 밸브(70)측(패널측)으로부터 배치되며, 정렌즈(316), 접합렌즈(313), 정렌즈(312)는, 유리렌즈로 된다.

또한, 이 경우의 접합렌즈(313)는, 화면측으로부터 패널측에 걸쳐 배치된 두 개의 오목렌즈(314), 정렌즈(315)를 접합하여 구성한 것이다.

도 10 및 도 11에 도시한 렌즈 단면도는, 각각, 제 3, 제 4실시의 형태로서의 투사렌즈(20)의 렌즈배치구조를 도시한 것이며, 도 8 및 도 9와 동일부분에 대해서는, 동일부호를 부여하여 설명을 생략한다.

이 도면에 도시한 투사렌즈(20)의 제 2렌즈군(300)은, 화면측으로부터 패널측에 걸쳐 있는 순서대로, 접합렌즈(321), 정렌즈(324), 정렌즈(325), 비구면렌즈(326)가 배치된다. 즉, 이 경우에는, 제 2렌즈군(300)내에 배치되는 비구면렌즈는, 가장 패널측에 가까이 인접하고 있다. 그리고, 이 경우의 비구면렌즈(326)는, 그 양면(r16, r17)이 비구면으로 되어 있다.

또한, 정렌즈(324)와 정렌즈(325)와의 사이의 중심공기간격(d13)은, 제 2렌즈군(300)중에 있어서 가장 넓은 중심공기간격으로 된다.

또한, 제 2렌즈군중의 렌즈중, 적어도, 화면측으로부터 배치되며,접합렌즈(321), 정렌즈(324), 정렌즈(325)는, 유리렌즈로 된다.

또한, 정렌즈(325)는, 제 2렌즈군중에 있어서 가장 강한 굴절력을 가지고 있다.

또한, 접합렌즈(321)는, 화면측으로부터 패널측에 걸쳐 배치된 두 개의 오목렌즈(322), 정렌즈(323)를 접합함으로써 구성된다.

도 12의 렌즈 단면도는, 제 5의 실시의 형태로서의 투사렌즈(20)의 렌즈배치구조를 도시하고 있다. 이 도면에 있어서, 도 8 - 도 11과 동일부분에 대해서는, 동일부호를 부여하여 설명을 생략한다.

이 도 12에 도시한 제 5의 실시의 형태의 투사렌즈(20)에 있어서는, 제 2렌즈군(300)의 렌즈 배치구조로서, 화면측으로부터 패널측에 걸쳐 있는 순서대로, 정렌즈(331), 접합렌즈(332), 정렌즈(335), 비구면렌즈(336)가 배치된다.

또한, 제 2렌즈군중의 렌즈중, 적어도, 정렌즈(331), 접합렌즈(332), 정렌즈(335)는, 유리렌즈로 된다.

이 경우의 접합렌즈(332)도 또한, 화면측으로부터 패널측에 걸쳐 배치된 두 개의 오목렌즈(323), 정렌즈(334)를 접합함으로써 구성된다. 또한, 비구면렌즈(336)에 대해서는, 그 양면(r16, r17)이 비구면으로 되어 있다.

또한, 상기 도 8 - 도 12에는 도시하지는 않았지만, 본 실시의 형태에 있어서는, 제 1B렌즈군으로서의 정렌즈(201) 대신에, 정렌즈와 부렌즈로 구성되는 색소 렌즈로서의 접합렌즈로 하는 것도 가능하다.

이와같은 구성으로 하는 경우에는, 제 1렌즈군(0)내에 있어서 색수차를 포함하는 모든 수차의 발생이 억제되어 지므로, 후단의 제 2렌즈군(300)에 의한 수차보정의 정도를 모다 작게 하는 것으로 하는 것이 가능하다.

또한, 상기 각 실시의 형태의 투사렌즈(20)는, 곡절미러(M)를 구비함으로써, 광로를 소정 각도에 의해 변환하게 되지만, 이와같은 투사렌즈(20)에 있어서 렌즈군에 대한 입체적 위치관계 예를 도 13과 도 14에 도시해 두고 있다. 한편, 이러한 각 도면에 있어서는, 도 8에 도시한 제 1의 실시의 형태의 렌즈구조에 의한 경우의 투사렌즈를 도시하고 있다.

이러한 도 13 및 도 14에 있어서는, 우선, 라이트 밸브(70)와, 이 라이트 밸브(70)로부터 입사된 각 색광을 합성하여 백색광으로 투사렌즈측에 출사하는 광합성소자(60)가 도시되어 있다.

예를 들면 광합성소자(60)로부터, 제 2렌즈군(300)의 가장 패널측으로부터 입사한 빛은, 제 2렌즈군(300)을 형성하는 복수매의 렌즈(307 ---> 306 ---> 303(305 ---> 304) --->302 ---> 301)를 통과하고, 게다가 조리개(400), 제 1B렌즈군(정렌즈 : 201)을 통과하여 곡절미러(M)에 도달한다. 그리고 이 경우에는, 상방향으로 소정 각도에 의해 광로가 변환되어, 제 1A렌즈군(100 : 102 -->101)에 대해서 입사되는 것이다.

또한, 도 13 및 도 14에 도시한 투사렌즈(20)의 구성에 의하면, 제 1A렌즈군을 형성하는 렌즈(101, 102)에 대해서는, 그 외형이, 광로변환의 방향(화상표시소자의 단변방향)의 유효광선외 부분이 차단되는 형상을 가지고 있다.

상기한 바와같은 본 실시의 형태에서는, 제 1렌즈군(0)내에 있어서, 광속의광로를 소정 각도에 의해 변환하도록 하지만, 여기에서, 광로를 변환하기 위한 경우에는, 다음에 기술하는 바와같이 2개의 수법이 고려된다.

예를 들면, 액정패널블록(라이트 밸브 : 70)의 표시영역은, 화상의 애스펙트비에 대응하여, 각각 한 쌍의 장변과 단변을 가지는 장방형(직사각형)으로 되어 있다.

그런데, 곡절미러(M)에 의해 광로변환을 행하는 경우, 액정패널블록을 기준으로 하면, 액정패널블록의 장변방향에 따라 광로를 변환하는 수법과, 단변방향에 따라 광로를 변환하는 수법이 고려된다.

본 실시의 형태로는, 액정패널블록(라이트 밸브 : 70)의 장변방향을 따라 광로를 변환하는 수법이, 상기 도 14에 도시한 투사렌즈(20)의 구조에 의해 실현되며, 액정패널블록(라이트 밸브 : 70)의 단변방향에 따라 광로를 변환하는 수법이, 상기 도 13에 도시한 투사렌즈(20)의 구조에 의해 실현되는 것이다.

한편, 이러한 도 13 및 도 14에 도시된 곡절미러(M)의 형상으로도, 액정패널블록(라이트 밸브 : 70)의 표시영역 형상에 대응하여, 각각 한 쌍의 장변과 단변을 가지는 장방형(직사각형)으로 되어 있다. 그리고, 곡절미러(M)의 위치상태로는, 도 13에 있어서는, 그 단변방향에 따라 광로가 변환되어 배치되며, 도 14에 있어서는, 그 장변방향에 따라 광로가 변환되어 배치되도록 된다.

본 실시의 형태로는, 액정패널블록의 장변과 단변의 어느 방향에 따라 광로를 변환하여도, 예를 들면, 투사표시장치의 캐비넷의 소형화를 도모하는 것이 가능하지만, 도 1에 도시한 투사표시장치의 구성으로 한 경우에는, 액정패널블록의 장변방향에 따라 광로변환을 행하는 것이 유리하게 된다.

이것은, 다음과 같은 이유에 있다.

도 1에 도시한 구성에 의하면 투사표시장치(500)의 경우, 액정패널블록으로부터의 투사렌즈(20)에 입사한 변조화상광의 광속은, 우선, 투사렌즈(20)내의 곡절미러(M)에 의해 반사되어 광로가 변환된 후, 그리고, 투사표시장치의 캐비넷(501)에 설치된 곡절미러(504)에 의해 반사되어 광로가 변환되어 화면(21)에 투사된다.

이와같이 하여, 액정패널블록으로부터의 변조화상광은, 도 1에 도시한 바와같은 위치관계를 가지는 2매의 미러를 통해 화면에 투영된 것이지만, 이 경우, 액정패널블록으로부터 화면(21)에 이르기까지의 과정에 있어서 화상은 90°회전하게 된다.

따라서, 투사장치(502)의 광학유니트(503)내에 있어서는, 액정패널블록의 장변방향(화상으로는 수평방향)이 세로 방향으로 되도록 배치된다. 이에 의해, 최종적으로 화면(21)에는 화상장변방향이 수평방향으로 되는 적절한 상태에서 화상이 표시된다. 또한, 이에 따라, 다른 투사장치(502)를 형성하는 각종 광학소자도 장변방향이 세로방향이 되도록 하여 배치되게 된다.

그런데, 본 실시의 형태로는, 상기와 같이 액정패널블록 및 다른 광학소자의 장변방향이 세로방향으로 되도록 하여 배열된 광학유니트(503)에 대해서, 이 장변방향에 다라 광속의 광로를 변환하도록 한다.

이 경우에는, 결과적으로 도 1에 도시한 바와같이 하여 광로의 변환이 행해진다. 즉, 투사장치(502)의 광학유니트(503)에 대해서, 상방향으로 되도록 하여 광로가 변환된다.

여기에서, 투사장치(502)로서, 액정패널블록 및 다른 광학소자등의 부품구성의 장변방향이 세로 방향으로 되도록 하여 배치된 경우, 단변이 가로방향으로 되도록 하므로, 각 구성부품의 단변방향이 세로방향으로 되도록 배치된 경우와 비교하면, 투사장치(502)의 광학유니트(503)의 폭(W)을 작게 하는 것이 용이하게 된다. 또한, 내부의 각 구성부위의 배치에 의하면, 각 구성부위 자체를 소형화하는 것도 가능하다.

이와같이 하여, 투사장치(502)의 광학유니트(503)의 소형화가 보다 유리하게 되므로, 투사표시장치(500)의 소형화(특히 깊이의 축소)를 더욱 촉진하는 것이 가능하게 된다.

이에 대해서, 도 2에 도시한 구성의 투사표시장치(500A)의 경우에는, 액정패널블록으로부터 투사렌즈(20)에 입사한 변조화상광의 광속은, 우선, 투사렌즈(20)내의 곡절미러(M)에 의해 반사되어 광로가 변환된 후, 투사표시장치(500)의 캐비넷(501)에 설치된 곡절미러(504)에 의해 반사되어 광로가 변환된다.

따라서 이 경우에는, 액정패널블록 및 다른 광학소자등의 단변방향에 따라, 투사렌즈(20)내에서 광로변환을 행하는 편이, 투사장치(502)의 광학유니트(503)의 폭(W)을 작게 한다는 점에서는 유리하게 된다.

즉, 본 실시의 형태의 투사렌즈(20)로서는, 도 1에 도시한 투사표시장치의 경우에는, 액정패널블록(라이트 밸브)의 장변방향에 따라 광로변환이 행해지도록 구성하며, 도 2에 도시한 투사표시장치의 경우에는, 액정패널블록(라이트 밸브)의단변방향에 따라 광로변환이 행해지도록 구성한다.

즉, 도 1에 도시한 투사표시장치에 대해서는, 도 14에 도시한 광로변환구조의 투사렌즈(20)를 채용하며, 도 2에 도시한 투사표시장치에 대해서는, 도 13에 도시한 광로변환구조의 투사렌즈(20)를 채용하는 것이다.

이에 의해, 양자의 형태의 투사표시장치에 대해서 가능한 만큼 소형화가 이루어지도록 배려한 것이다.

한편, 투사렌즈(20)내에 있어서 광로를 변환하는 수단으로는, 상기 곡절미러(M)등의 구성을 채용하는 것 외에, 예를 들면, 프리즘등을 채용하는 것도 고려된다. 이 경우, 프리즘 부분의 광로길이는, 프리즘의 곡절률에 의해 분할된 값으로 되며, 제 1A렌즈군(100)과 제 2A렌즈군(200)의 물리적 길이를 길게 하는 것이 가능하므로, 곡절미러와 프리즘과의 사이에서의 치환이 가능하게 된 것이다.

또한, 본 실시의 형태와 같이 하여, 투사장치로서 액정패널블록을 이용하도록 하는 경우, 실제로 이용하는 빛으로는, 잘 알려진 바와같이, S편광성분 또는 P편광성분중 어느 한 편광성분만을 이용하도록 된다.

그런데, 투사렌즈(20)내에 있어서 광로를 변환하는 곡절미러(M)와 프리즘에 대해서 광반사효과를 얻기 위한 코팅을 실시하는 고려한 경우, 도 3 내지 도 5의 광합성소자(19, 19A, 19B)로부터 최종적으로 출사된 광속의 편광면에 대해서, S편광성분 또는 P편광성분중 어느 한 편광성분에 대해서만 높은 반사율을 가지도록 코팅을 행한다면 바람직하다. 반대로 말하면, 본 실시의 형태의 광로변환수단으로는, 반드시 S편광성분 및 P편광성분의 양자를 전반사하는 구성을 채택하지 않더라도 바람지한 것이며, 예를 들면 그만큼 높은 효율로 화상광을 반사시키는 것이 가능하게 되며, 결과적으로는, 비용의 절감을 도모하는 것도 가능하게 된다.

3-2. 조건식

상기 구성에 의한 제 1 - 제 3의 실시의 형태로서의 투사렌즈(20)에 있어서는, 다음과 같이 도시한 조건식 (1) - (4)을 만족하고 있다.

전체 시스템의 초점거리를 FL, 백포커스(back focus)를 FB, 상기 제 2렌즈군의 전측 초점거리를 FFP2, 상기 조리개와 상기 제 2렌즈군의 간격을 Dst, 상기 제 1렌즈군과 상기 제 2렌즈군의 광축상의 공기환산거리를 D2로 하여,

FB /FL > 2.2 -------(1)

0.59 <ㅣFFP2/Dstㅣ<0.96 ------(2)

3.75 < D2 ------(3)이 되며,

또한, 제 1A렌즈군(100)의 초점거리를 Fa1로 하여,

1.74 < ㅣFa1/FLㅣ< 2.54 -----(4)로 된다.

이어서, 상기 각 조건식에 대해서 설명한다.

예를 들면, 본 실시의 형태에서는, 투사렌즈(20)에 있어서, 예를 들면 광로변환수단으로서의 곡절미러(M)가 내장되어 있지만, 이 때문에, 기다란 공기간격이 필요하게 된다. 또한, 도 3 - 도 5에 도시한 구성으로부터 알 수 있는 바와같이, 투사표시장치에 있어서 색합성용의 다이크로익 미러와 다이크로익 프리즘등의 광학소자를 이용할 필요가 있으므로, 투사렌즈(20)로서는, 기다란 백포커스가 필요하게 되며, 또한, 텔레센트릭 특성이 강한 레트로 포커스형의 렌즈구성으로 할 필요가있다.

본 실시의 형태에 있어서, 조건식 (1), (2), (3)을 만족함으로써, 상기한 기다란 공기간격 및 기다란 백포커스의 투사렌즈를 형성하고, 게다가, 텔레센트릭 특성이 강한 레트로 포커스형의 렌즈구성을 얻는 것이 가능하다.

조건식(1)은, 백포커스의 길이를 제한하고 있다. 백포커스가, 이 조건식(1)에 의해 제한되는 길이보다 짧다면, 색합성계의 공간이 없어지게 된다. 즉, 색합성 프리즘이 들어가지 않게 된다.

조건식(2)은, 조리개(400)의 위치와, 텔레센트릭 특성의 범위를 규정한다. 이 조건식(2)의 범위를 벗어나면, 텔레센트릭 특성이 약해진다.

즉, 패널면에 입사하는 주광선에 각도가 지나치게 부여되어 균일한 콘트라스트가 얻어지지 않게 된다.

조건식(3)은, 광축상에 있어서 광로변환수단이 들어가는 공간을 규정한다. 즉, 제 1A 렌즈군(100) - 제 1B렌즈군(200) 사이에 대해서, 곡절미러(M)가 배치가능한 공간을 규정한 것이다. 이 조건식(3)에 의해 도시된 하한치를 초과하면, 제 1A렌즈군의 렌즈직경이 크게 된다. 또한, 상한치를 초과하면, 제 1B렌즈군의 정굴절력이 크게 되며, 비점수차와 왜곡수차의 보정이 곤란하게 된다.

또한, 본 실시의 형태에 있어서, 제 1A렌즈군(100)을 형성하는 렌즈는, 화면측에 볼록의 미니스커스 렌즈(101)와, 동일하게 화면측에 볼록의 미니스커스 렌즈로 되며, 게다가, 패널측의 렌즈면(4r)이 비구면이 되는 비구면렌즈(102)로 구성된다. 즉, 전체의 렌즈는, 부의 굴절력을 가지는, 화면측에 볼록의 미니스커스렌즈형상을 가지며, 이에 의해, 제 1A렌즈군(100) 전체도 부의 굴절력을 가지도록 되어 있다. 그리고, 이와같은 부의 굴절력을 가지는 제 1A렌즈군(100)에 대해서는, 각 축외광속을 렌즈의 다른 부분을 통과하도록 하면, 광선의 굴절의 상태를 작게 하면서 변화시키게 되므로, 각 면의 수차의 발생을 작게 하여 제 2렌즈군(300)으로 전파하는 것이 가능하다.

조건식(4)은, 이와같은 제 1A렌즈군(100)이 가지게 되는 부의 굴절력의 범위를 규정한 것이다.

이 조건식(4)에 의해 도시된 상한치를 초과하면, 제 1A렌즈군(100)의 렌즈 직경이 크게 되며, 제 2렌즈군(300) 이후의 정의 굴절력을 강하게 해야만 하므로, 이에 의해 발생한 모든 수차의 보정이 곤란하게 된다.

또한, 하한치를 초과하면, 렌즈의 곡률이 지나치게 강하게 되어, 제 1A렌즈군(100)에 의해 발생한 수차를, 제 2렌즈군(300)에 의해 보정하는 것이 곤란하게 되어 좋지 않게 된다.

3-3. 수치실시형태등

상기 제 1 - 제 5의 실시의 형태의 투사렌즈로서의 수치실시형태는, 각각 도 15a 내지 도 19d에 의해 도시된다.

도 15a 내지 도 19d의 각 a도에 있어서, [면수]는 화면측으로부터 계수된 렌즈면의 면번호(렌즈 면번호)이며, 이것은 도 8 - 도 12에 있어서, r1 - r21(r19)까지의 부호에 의해 도시된 렌즈면에 대응한다. 그리고, 이러한 각 렌즈면 번호에 대응하여, 렌즈면의 곡률반경, 렌즈면 간격, 파장 587.56mm의 렌즈의 굴절률,렌즈의 아베(Abbe) 수를 나타낸다. 또한, 도 15a 내지 도 19d의 각 a도의 난외의 FL은, 당해 투사렌즈의 초점거리를 나타내며, M은 투사배율을 나타내며, FNo는 F번호를 나타내며, 2W는 화각을 나타낸다.

또한, 도 15b 내지 도 15c 및 도 16a 내지 도 19d의 각 b, c, d에 도시한, 비구면으로서의 면형상(비구면계수)은, 면의 중심을 원점으로하며, 광축방향을 Z로 하는 직교좌표계(X, Y, Z)에 있어서, r을 중심곡률반경, K를 원추정수, A4, A6, A8, A10을 각각 4차, 6차, 8차, 10차의 비구면계수라고 할 때,

로 표시되는 식에 의해 표시되는 것이다.

또한, 도 20에, 제 1 - 제 5의 실시의 형태에 있어서, 미리 설명한 조건식(1) - (4)에 대한 구체적인 계산치 예를 나타내고 있다.

또한, 도 21 - 도 25의 각각에 의해, 제 1 - 제 5의 실시의 형태의 투사렌즈(20)에 대한 구면수차, 비점수차, 및 왜곡수차를 도시하고 있다.

한편, 이러한 각 도면에 도시한 모든 수차에 나타난 결과를 얻기 위해서는, 수치실시형태에는 도시하지 않았지만, 색합성을 위한 프리즘이며, 도 3 - 도 5에도시한 광합성소자(19, 19A, 19B)로서, 소정의 중심면 간격을 가지는 평행 평면판을 삽입하여 계산을 행하고 있다. 단지, 이와같은 색합성 프리즘에 관한 수치는, 본 발명의 투사렌즈의 구성에 영향을 끼치는 것은 아니다.

또한, 상기 제 1 - 제 5의 실시의 형태로서의 투사렌즈의 실제의 구조는, 도 8 - 도 12에 도시한 것에 한정되어 있는 것은 아니며, 이제까지 설명한 조건식이 만족되는 한, 각 렌즈군을 형성하는 렌즈 매수등의 변경이 있더라도 상관없는 것이다.

또한, 상기 실시의 형태에 있어서는, 본 발명의 투사렌즈는, 배면투사형의 투사표시장치에 있어서, 액정패널, 라이트 밸브를2차원 화상표시소자로 이용하는 투사장치에 구비된 것으로 설명하였지만, 이것에 한정되어 있는 것은 아니며, 예를 들면, 전방투사방식등, 배면투사형 이외의 투사장치와, 일안 리플렉스 카메라용, 공업용카메라, 전자사진용등의 광각계의 사진렌즈, 게다가, CRT를 이용한 투사 TV용의 투사렌즈등에도 적용이 가능하게 된다.

또한, 본 발명에 의하면, 제 1B렌즈군을 접합렌즈로 하여, 제 1렌즈군내에서의 색수차를 포함하는 모든 수차의 발생이 억제되며, 제 2렌즈군에 있어서 수차보정의 정도를 경감하는 것이 가능하다. 그리고 특히 적절한 색보정을 행하는 것이 가능한 것이다.

또한, 본 발명에서는, 광로변환수단을, P편광성분 또는 S 편광성분의 어느 것을 강하게 반사하도록 구성한 것이지만, 예를 들면, 당해 투사렌즈를 구비한 투사장치의 광학계에 있어서, P편광성분 또는 S 편광성분의 어느 것이 한 방향의 편광면을 이용하는 경우에는, 굳이 P편광성분과 S 편광성분의 양방의 편광면에 대응하여 평균적으로 반사하는 구성을 채택할 필요는 없다. 따라서, 이와같은 경우에는, 본 발명을 적용하여, 광학계가 이용하는 편광성분만을 강하게 반사하는 광로변환수단으로 구성하여, 화상광을 효율적으로 반사하는 것이 가능하게 된다.

즉, 본 발명에 의해, 백포커스가 길고, 강한 텔레센트릭 특성을 가지며, 특히 액정패널을 이용한 투사장치에서는 높은 콘트라스트로 투사가능하며, 더욱이, 왜곡수차등을 비롯한 모든 수차가 작게 되는, 내부에서 광로변환을 수행하는 투사렌즈가 실현된 것이다.

Claims (26)

1. 광원으로부터의 빛을 복수의 색광으로 분리하고, 이러한 분리된 색광의 각각을 직사각형의 화상형성소자에 의해 영상색광으로 형성하고, 이러한 영상색광에 대해서 합성한 합성광이 입사되며, 이 입사된 합성광을 화면에 확대투사하기 위한 투사렌즈에 있어서,

   화면측으로부터 상기 화상형성소자측에 걸쳐, 부(-)의 굴절력을 가지고 있으며 광로변환수단을 내장하는 제 1렌즈군과, 조리개와, 정(+)의 굴절력을 가지는 제 2렌즈군이 배치된 레트로 포커스 형태(retro focus type)로 되며,

   상기 제 1렌즈군은, 부의 굴절력을 가지며 동시에 적어도 1매 이상의 비구면 렌즈를 구비한 제 1A렌즈군과, 광로변환수단과, 정의 굴절력을 가지는 제 1B렌즈군으로 구성됨과 동시에, 상기 제 2렌즈군은 적어도 비구면렌즈를 구비하며,

   상기 제 1A렌즈군중의 렌즈는, 광로변환의 방향의 유효광선 외부분이 절단된 외부직경을 가지며,

   상기 광로변환수단에 의한 광로변환의 방향은, 상기 직사각형의 화상형상소자의 단변방향이 되도록 하고,

   전체 시스템의 초점거리를 FL, 백포커스(back focus)를 FB, 상기 제 2렌즈군의 전측 초점거리를 FFP2, 상기 조리개와 상기 제 2렌즈군의 간격을 Dst, 상기 제 1렌즈군과 상기 제 2렌즈군의 광축상의 공기환산거리를 D2로 하여,

   FB /FL > 2.2

   0.59 <ㅣFFP2/Dstㅣ<0.96

   3.75 < D2가 되는 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 투사렌즈.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1A렌즈군은, 적어도 2매 이상의 렌즈를 구비하며, 이러한 2매 이상의 렌즈의 전체는, 부의 굴절력을 가지는 화면측에 볼록한 미니스커스(meniscus)렌즈로 됨과 동시에,

   상기 제 1A렌즈군의 초점거리를 Fa1로 하여,

   1.74 < ㅣFa1/FLㅣ< 2.54로 되는 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 투사렌즈.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1B렌즈군은, 접합렌즈가 되는 것을 특징으로 하는 투사렌즈.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 제 2렌즈군은, 화상형성소자측으로부터, 가장 가까운 순서대로, 적어도 정(+)렌즈, 정렌즈, 접합렌즈의 유리렌즈를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 투사렌즈.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 제 2렌즈군은, 화상형성소자측으로부터, 가장 가까운 순서대로, 적어도 정렌즈, 접합렌즈, 정렌즈의 유리렌즈를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 투사렌즈.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 제 2렌즈군은, 화면측으로부터, 적어도 접합렌즈, 정렌즈, 상기 제 2렌즈군 중에서 가장 넓은 중심공기간격을 통과하는 정렌즈의 순서대로 유리렌즈를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 투사렌즈.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 제 2렌즈군은, 화면측으로부터, 적어도 정렌즈, 접합렌즈, 상기 제 2렌즈군 중에서 가장 굴절력이 강한 정렌즈의 유리렌즈를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 투사렌즈.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 제 2렌즈군 중에서 상기 비구면렌즈는, 화면측에 가장 가까이 위치하는 것을 특징으로 하는 투사렌즈.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 제 2렌즈군 중에서 상기 비구면렌즈는, 화상형성소자측에 가장 가까이 위치하는 것을 특징으로 하는 투사렌즈.
10. 제 1항에 있어서,

    상기 제 2렌즈군 중에서 상기 비구면렌즈는, 부의 굴절력을 가지는 두 개의 오목렌즈가 되는 것을 특징으로 하는 투사렌즈.
11. 제 1항에 있어서,

    상기 광로변환수단은, S편광성분 보다도 P편광성분을 강하게 반사하도록 구성되거나, 또는 P편광성분 보다도 S편광성분을 강하게 반사하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 투사렌즈.
12. 광원으로부터의 빛을 복수의 색광으로 분리하고, 이러한 분리된 색광의 각각을 직사각형의 화상형성소자에 의해 영상색광으로 형성하고, 이러한 영상색광에 대해서 합성한 합성광이 입사되며, 이 입사된 합성광을 화면에 확대투사하기 위한 투사렌즈에 있어서,

    화면측으로부터 상기 화상형성소자측에 걸쳐, 부(-)의 굴절력을 가지고 있으며 광로변환수단을 내장하는 제 1렌즈군과, 조리개와, 정의 굴절력을 가지는 제 2렌즈군이 배치된 레트로 포커스 형태로 되며,

    상기 제 1렌즈군은, 부의 굴절력을 가지며 동시에 적어도 1매 이상의 비구면 렌즈를 구비한 제 1A렌즈군과, 광로변환수단과, 정의 굴절력을 가지는 제 1B렌즈군으로 구성됨과 동시에, 상기 제 2렌즈군은 적어도 비구면렌즈를 구비하며,

    상기 제 1A렌즈군중의 렌즈는, 광로변환의 방향의 유효광선 외부분이 절단된외부직경을 가지며,

    상기 광로변환수단에 의한 광로변환의 방향은, 상기 직사각형의 화상형상소자의 장변방향이 되도록 하고,

    전체 시스템의 초점거리를 FL, 백포커스(back focus)를 FB, 상기 제 2렌즈군의 전측 초점거리를 FFP2, 상기 조리개와 상기 제 2렌즈군의 간격을 Dst, 상기 제 1렌즈군과 상기 제 2렌즈군의 광축상의 공기환산거리를 D2로 하여,

    FB /FL > 2.2

    0.59 <ㅣFFP2/Dstㅣ<0.96

    3.75 < D2가 되는 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 투사렌즈.
13. 제 12항에 있어서,

    상기 제 1A렌즈군은, 적어도 2매 이상의 렌즈를 구비하며, 이러한 2매 이상의 렌즈의 전체는, 부의 굴절력을 가지는 화면측에 볼록한 미니스커스렌즈로 됨과 동시에,

    상기 제 1A렌즈군의 초점거리를 Fa1로 하여,

    1.74 < ㅣFa1/FLㅣ< 2.54로 되는 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 투사렌즈.
14. 제 12항에 있어서,

    상기 제 1B렌즈군은, 접합렌즈가 되는 것을 특징으로 하는 투사렌즈.
15. 제 12항에 있어서,

    상기 제 2렌즈군은, 화상형성소자측으로부터, 가장 가까운 순서대로, 적어도 정렌즈, 정렌즈, 접합렌즈의 유리렌즈를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 투사렌즈.
16. 제 12항에 있어서,

    상기 제 2렌즈군은, 화상형성소자측으로부터, 가장 가까운 순서대로, 적어도 정렌즈, 접합렌즈, 정렌즈의 유리렌즈를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 투사렌즈.
17. 제 12항에 있어서,

    상기 제 2렌즈군은, 화면측으로부터, 적어도 접합렌즈, 정렌즈, 상기 제 2렌즈군 중에서 가장 넓은 중심공기간격을 통과하는 정렌즈의 순서대로 유리렌즈를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 투사렌즈.
18. 제 12항에 있어서,

    상기 제 2렌즈군은, 화면측으로부터, 적어도 정렌즈, 접합렌즈, 상기 제 2렌즈군 중에서 가장 굴절력이 강한 정렌즈의 유리렌즈를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 투사렌즈.
19. 제 12항에 있어서,

    상기 제 2렌즈군 중에서 상기 비구면렌즈는, 화면측에 가장 가까이 위치하는 것을 특징으로 하는 투사렌즈.
20. 제 12항에 있어서,

    상기 제 2렌즈군 중에서 상기 비구면렌즈는, 화상형성소자측에 가장 가까이 위치하는 것을 특징으로 하는 투사렌즈.
21. 제 12항에 있어서,

    상기 제 2렌즈군 중에서 상기 비구면렌즈는, 부의 굴절력을 가지는 두 개의 오목렌즈가 되는 것을 특징으로 하는 투사렌즈.
22. 제 12항에 있어서,

    상기 광로변환수단은, S편광성분 보다도 P편광성분을 강하게 반사하도록 구성되거나, 또는 P편광성분 보다도 S편광성분을 강하게 반사하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 투사렌즈.
23. 광원과,

    상기 광원으로부터의 빛을 복수의 색광으로 분리하는 광분리수단과,

    상기 광분리수단에 의해 분리된 색광의 각각을 영상색광으로 형성하는 직사각형의 화상형성소자와,

    상기 화상형성소자로부터 출력된 영상색광에 대해서 합성하는 광합성소자와,

    상기 광합성소자에 의해 합성된 빛이, 입사되고, 이 입사된 합성광을 확대투사하는 투사렌즈와,

    상기 투사렌즈에 의해 투사된 화상을 표시하는 화면을 구비하며,

    상기 투사렌즈는, 화면측으로부터 상기 화상형성소자측에 걸쳐, 부(-)의 굴절력을 가지고 있으며 광로변환수단을 내장하는 제 1렌즈군과, 조리개와, 정(+)의 굴절력을 가지는 제 2렌즈군이 배치된 레트로 포커스 형태로 되며,

    상기 제 1렌즈군은, 부의 굴절력을 가지며 동시에 적어도 1매 이상의 비구면 렌즈를 구비한 제 1A렌즈군과, 광로변환수단과, 정의 굴절력을 가지는 제 1B렌즈군으로 구성됨과 동시에, 상기 제 2렌즈군은 적어도 비구면렌즈를 구비하며,

    상기 제 1A렌즈군중의 렌즈는, 광로변환의 방향의 유효광선 외부분이 절단된 외부직경을 가지며,

    상기 광로변환수단에 의한 광로변환의 방향은, 상기 직사각형의 화상형상소자의 단변방향이 되도록 하고,

    전체 시스템의 초점거리를 FL, 백포커스를 FB, 상기 제 2렌즈군의 전측 초점거리를 FFP2, 상기 조리개와 상기 제 2렌즈군의 간격을 Dst, 상기 제 1렌즈군과 상기 제 2렌즈군의 광축상의 공기환산거리를 D2로 하여,

    FB /FL > 2.2

    0.59 <ㅣFFP2/Dstㅣ<0.96

    3.75 < D2가 되는 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 투사표시장치.
24. 제 23항에 있어서,

    상기 제 1A렌즈군은, 적어도 2매 이상의 렌즈를 구비하며, 이러한 2매 이상의 렌즈의 전체는, 부의 굴절력을 가지는 화면측에 볼록한 미니스커스렌즈로 됨과 동시에,

    상기 제 1A렌즈군의 초점거리를 Fa1로 하여,

    1.74 < ㅣFa1/FLㅣ< 2.54로 되는 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 투사표시장치.
25. 광원과,

    상기 광원으로부터의 빛을 복수의 색광으로 분리하는 광분리수단과,

    상기 광분리수단에 의해 분리된 색광의 각각을 영상색광으로 형성하는 직사각형의 화상형성소자와,

    상기 화상형성소자로부터 출력된 영상색광에 대해서 합성하는 광합성소자와,

    상기 광합성소자에 의해 합성된 빛이, 입사되고, 이 입사된 합성광을 확대투사하는 투사렌즈와,

    상기 투사렌즈에 의해 투사된 화상을 표시하는 화면을 구비하며,

    상기 투사렌즈는, 화면측으로부터 상기 화상형성소자측에 걸쳐, 부의 굴절력을 가지고 있으며 광로변환수단을 내장하는 제 1렌즈군과, 조리개와, 정의 굴절력을 가지는 제 2렌즈군이 배치된 레트로 포커스 형태로 되며,

    상기 제 1렌즈군은, 부의 굴절력을 가지며 동시에 적어도 1매 이상의 비구면 렌즈를 구비한 제 1A렌즈군과, 광로변환수단과, 정의 굴절력을 가지는 제 1B렌즈군으로 구성됨과 동시에, 상기 제 2렌즈군은 적어도 비구면렌즈를 구비하며,

    상기 제 1A렌즈군중의 렌즈는, 광로변환의 방향의 유효광선 외부분이 절단된 외부직경을 가지며,

    상기 광로변환수단에 의한 광로변환의 방향은, 상기 직사각형의 화상형상소자의 장변방향이 되도록 하고,

    전체 시스템의 초점거리를 FL, 백포커스를 FB, 상기 제 2렌즈군의 전측 초점거리를 FFP2, 상기 조리개와 상기 제 2렌즈군의 간격을 Dst, 상기 제 1렌즈군과 상기 제 2렌즈군의 광축상의 공기환산거리를 D2로 하여,

    FB /FL > 2.2

    0.59 <ㅣFFP2/Dstㅣ<0.96

    3.75 < D2가 되는 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 투사표시장치.
26. 제 25항에 있어서,

    상기 제 1A렌즈군은, 적어도 2매 이상의 렌즈를 구비하며, 이러한 2매 이상의 렌즈의 전체는, 부의 굴절력을 가지는 화면측에 볼록한 미니스커스렌즈로 됨과 동시에,

    상기 제 1A렌즈군의 초점거리를 Fa1로 하여,

    1.74 < ㅣFa1/FLㅣ< 2.54로 되는 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 투사표시장치.