WO2012105181A1 - 投写レンズおよび投写型表示装置 - Google Patents

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WO2012105181A1
WO2012105181A1 PCT/JP2012/000426 JP2012000426W WO2012105181A1 WO 2012105181 A1 WO2012105181 A1 WO 2012105181A1 JP 2012000426 W JP2012000426 W JP 2012000426W WO 2012105181 A1 WO2012105181 A1 WO 2012105181A1
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lens
lens group
projection
projection lens
group
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PCT/JP2012/000426
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馬場　智之
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富士フイルム株式会社
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
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    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
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    • G—PHYSICS
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    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/22—Telecentric objectives or lens systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/04—Prisms

Definitions

  • the present invention relates to a projection lens for enlarging and projecting display information from a light valve such as a transmissive or reflective liquid crystal display element or DMD (Digital Micromirror Device: registered trademark), and is particularly excellent in so-called portability.
  • the present invention relates to a projection lens suitable for a handy-type projection display device and a projection display device using the projection lens.
  • the thickness so as to be smaller in the direction perpendicular to the optical axis of the projection optical system, generally in the thickness direction of the apparatus housing. It is important to reduce the outer diameter of all the lenses.
  • the reduction side is made telecentric, as in the projection lenses described in Patent Documents 1 and 2, and color synthesis is performed.
  • a configuration in which a certain amount of space is secured in the lens back in order to separate illumination light and projection light there is known a configuration in which the reduction side is telecentric, and a positive lens is arranged near the reduction side conjugate position, such as the projection lenses described in Patent Documents 3 and 4, for example.
  • Patent Documents 1 and 2 are configured such that the reduction side is telecentric and the lens back is secured to some extent. No countermeasures have been taken, and no aggressive miniaturization measures for effective luminous flux have been taken, including the reduction side lens as well as the reduction side lens.
  • Patent Documents 3 and 4 require 8 to 10 lenses, and a configuration with a smaller number of lenses is required to promote downsizing and portability of the apparatus. It is done.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, can be applied to a projection display device having excellent portability, and can achieve a reduction in the size of the device housing, in particular, a reduction in thickness in the thickness direction.
  • An object of the present invention is to provide a projection lens having projection performance and a projection display device using the projection lens.
  • a first projection lens of the present invention is a projection lens that projects image information displayed at a reduction-side conjugate position to an enlargement-side conjugate position, and in order from the enlargement side, a first lens group having negative refractive power and The second lens group having a positive refractive power, the third lens group having a positive refractive power, and the fourth lens group having a positive refractive power, and the following conditional expressions (1) to (4) It is characterized by satisfaction.
  • Bf / f ⁇ 1.0 (1) 0.5 ⁇ d34 / f ⁇ 3.0 (2) 0.5 ⁇ YI / f (3) f ⁇ d34 / (YI ⁇ YA) ⁇ 12.5 (4) here, Bf: Back focus on the reduction side (air equivalent length) f: Focal length of the entire system d34: Air conversion interval on the optical axis of the third lens group and the fourth lens group YI: Maximum height of the effective light beam at the reduction side conjugate position YA: Maximum height of the axial light beam in the projection lens The
  • the second projection lens of the present invention is a projection lens that projects image information displayed at the reduction-side conjugate position to the enlargement-side conjugate position, and the entire system is composed of six or less lenses, in order from the enlargement side.
  • the following conditional expression (2-1) is satisfied. 0.7 ⁇ d34 / f ⁇ 2.0 (2-1) here, f: Focal length of the entire system d34: Air conversion interval on the optical axis of the third lens group and the fourth lens group
  • the first and second projection lenses of the present invention it is preferable to satisfy any one of the following conditional expressions (5) to (9) or any combination of two or more.
  • YP Maximum height of off-axis principal ray in projection lens
  • YI Maximum height of effective light beam at reduction side conjugate position
  • YA Maximum height of on-axis light beam in projection lens
  • d13 Maximum magnification side of first lens group G1
  • the first lens group is composed of one negative lens. In the first and second projection lenses of the present invention, it is preferable that the first lens group has at least one aspheric surface.
  • the second lens group is composed of one positive lens. In the first and second projection lenses of the present invention, it is preferable that the second lens group has at least one aspheric surface.
  • the third lens group is composed of three or less lenses. In the first and second projection lenses of the present invention, it is preferable that the third lens group has at least one aspheric surface.
  • the fourth lens group is composed of one positive lens. In the first and second projection lenses of the present invention, it is preferable that the fourth lens group has at least one aspheric surface.
  • the lens arranged closest to the enlargement side has a non-circular shape including an effective light beam passage region.
  • the lens arranged closest to the reduction side has a non-circular shape including an effective light beam passage region.
  • the reduction side is preferably telecentric.
  • a projection display device of the present invention includes a light source, at least one light valve, an illumination optical unit that guides the light beam from the light source to the light valve, and the projection lens described above, and emits the light beam from the light source.
  • the light is modulated by a bulb and then projected onto a screen by a projection lens.
  • the “enlargement side” means the projection side (screen side), and the screen side is also referred to as the enlargement side for convenience in the case of reduced projection.
  • the “reduction side” means the original image display area side (light valve side), and the light valve side is also referred to as the reduction side for the sake of convenience in the case of reduced projection.
  • the “lens group” does not necessarily include a plurality of lenses but also includes a single lens.
  • lens group and the sign of the refractive power of the lens in the projection lens of the present invention are considered in the paraxial region when an aspheric surface is included.
  • the first lens group refers to these four lens groups. This means that only one lens group is included, and optical elements other than the lens group may be included.
  • the first lens group includes one negative lens means that the lens has only one negative lens, and may include optical elements other than the lens.
  • the second lens group is composed of one positive lens
  • the second lens group is composed of one positive lens
  • the fourth lens group is composed of one positive lens
  • an optical element other than a lens may be included.
  • the “effective luminous flux” related to YI is a luminous flux used for image formation when the luminous flux is incident on the projection lens based on a predetermined specification.
  • the “axial light beam” related to YA is obtained when the axial light beam is incident up to the maximum diameter based on predetermined specifications such as the F value and the aperture stop diameter.
  • non-circular shape means that the shape of each lens viewed from the light beam traveling direction is not circular.
  • the conditional expression (1 ) To (4) are satisfied, so that it can be adapted to a projection display device having excellent portability while ensuring good performance required as a projection lens. It is possible to achieve a reduction in the housing size, particularly a reduction in thickness.
  • the number of the projection lenses is six or less. Since it is composed of lenses and satisfies the conditional expression (2-1), it can be adapted to a projection display device with excellent portability while ensuring good performance required as a projection lens. Therefore, the apparatus housing size can be reduced.
  • the projection display device of the present invention by using the projection lens of the present invention, it is excellent in portability, and it is possible to achieve a reduction in the size of the device housing, particularly in the thickness direction. And good projection performance.
  • FIG. 1 shows the structure and optical path of the projection lens concerning one Embodiment of this invention.
  • Schematic showing a specific example of the non-circular shape of the lens when viewed from the light beam traveling direction 1 is a schematic configuration diagram of a main part of a projection display device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic configuration diagram of a main part of a projection display device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic configuration diagram of a main part of a projection display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 12A to 12D are diagrams showing aberrations of the projection lens according to Example 1 of the present invention.
  • FIGS. 13A to 13D are diagrams showing aberrations of the projection lens according to Example 2 of the present invention.
  • FIGS. 14A to 14D are aberration diagrams of the projection lens according to Example 3 of the present invention.
  • FIGS. 15A to 15D are aberration diagrams of the projection lens according to Example 4 of the present invention.
  • FIGS. 16A to 16D are aberration diagrams of the projection lens according to Example 5 of the present invention.
  • FIGS. 17A to 17D are aberration diagrams of the projection lens according to Example 6 of the present invention.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a projection lens according to an embodiment of the present invention, an axial light beam A, and an off-axis light beam OA at the maximum angle of view.
  • the configuration example shown in FIG. 1 corresponds to a projection lens of Example 1 described later.
  • the projection lens according to this embodiment includes a first lens group G1 having a negative refractive power and a second lens group G2 having a positive refractive power in order from the enlargement side to the reduction side along the optical axis Z.
  • This is configured by arranging four lens groups, a third lens group G3 having a positive refractive power and a fourth lens group G4 having a positive refractive power.
  • the first lens group G1 has a single lens structure and is composed of a lens L1
  • the second lens group G2 has a single lens structure and is composed of a lens L2
  • the third lens group G3 has a three-lens structure.
  • the fourth lens group G4 is composed of one lens and is composed of a lens L4.
  • This projection lens is a projection lens that is mounted on the projection display device and projects the image information displayed at the reduction-side conjugate position to the enlargement-side conjugate position.
  • a parallel plane member 2 such as a filter or a cover glass, and a reduction side of the parallel plane member 2
  • the image display surface 1 of the light valve located on the surface is also shown.
  • a light beam given image information on the image display surface 1 is incident on the projection lens via the parallel plane member 2, and is disposed on the screen (not shown) on the left side of the paper surface by the projection lens.
  • the image is enlarged and projected on the figure.
  • the reduction-side conjugate position is the position of the image display surface 1
  • the enlargement-side conjugate position is the screen position.
  • FIG. 1 shows an example in which the position of the reduction-side surface of the parallel plane member 2 and the position of the image display surface 1 coincide with each other, but the present invention is not necessarily limited to this. Further, FIG. 1 shows only one image display surface 1, but in a projection display device, a light beam from a light source is separated into three primary colors by a color separation optical system, and three light sources for each primary color are used.
  • a light valve may be provided so that a full-color image can be displayed.
  • the light valve for example, a reflective liquid crystal display element, a transmissive liquid crystal display element, DMD, or the like can be used.
  • a light beam separation optical system for separating illumination light and projection light using a prism or the like for example,
  • a light beam combining optical system for combining light beams from a plurality of light valves is inserted in the optical path. Therefore, in the projection lens of the present embodiment, the fourth lens group G4 is arranged in the vicinity of the reduction side conjugate position, and the space between the third lens group G3 and the fourth lens group G4 is widened. The configuration is such that a light beam combining optical system can be inserted.
  • the projection lens of this embodiment has a reduction side It is preferably telecentric.
  • the projection lens of the first aspect according to the present embodiment has only the four lens groups of the first lens group G1 to the fourth lens group G4 described above as lens groups, and the following conditional expressions (1) to (4) Is satisfied.
  • Bf Back focus on the reduction side (air equivalent length)
  • f Focal length of entire system
  • d34 Air conversion interval on the optical axis of the third lens group G3 and the fourth lens group G4
  • YI Maximum height of the effective light beam at the reduction side conjugate position
  • YA On-axis light beam of the projection lens Maximum height
  • YA is the highest of the heights from the optical axis of the axial light flux on all lens surfaces of the projection lens.
  • the height of the on-axis marginal ray on the lens surface on the reduction side of the lens L33 is YA.
  • YP Maximum height of off-axis principal ray in projection lens
  • d13 Distance on the optical axis from the most enlargement side surface of the first lens group G1 to the most reduction side surface of the third lens group
  • YP is the highest of the heights of the off-axis chief rays from the optical axis on all lens surfaces of the projection lens.
  • the maximum height in the projection lens of the principal ray C1 of the off-axis light beam OA at the maximum field angle is YP.
  • the projection lens of the second aspect according to the present embodiment includes only the four lens groups of the first lens group G1 to the fourth lens group G4 described above as a lens group, and the entire system is configured by six or less lenses.
  • conditional expression (2-1) is satisfied. 0.7 ⁇ d34 / f ⁇ 2.0 (2-1) here, f: focal length of entire system d34: air conversion interval on the optical axis of the third lens group G3 and the fourth lens group G4
  • conditional expression (1) If the upper limit of conditional expression (1) is exceeded, the back focus on the reduction side becomes longer and the lens diameter of the fourth lens group G4 becomes larger.
  • the lens diameter of the most enlargement side lens or the most reduction side lens is generally the largest lens diameter in the entire system. If the upper limit of conditional expression (1) is exceeded, the lens diameter of the fourth lens group G4, which is the lens group closest to the reduction side, will increase, and as a result, it will be difficult to reduce the lens diameter of the entire projection lens.
  • conditional expression (2) If the lower limit of conditional expression (2) is not reached, it is difficult to secure a space for inserting a light beam separating optical system or a light beam combining optical system between the third lens group G3 and the fourth lens group G4. If the upper limit of conditional expression (2) is exceeded, it will be difficult to shorten the total length of the lens system in the optical axis direction. That is, by satisfying conditional expression (2), it is possible to insert a light beam separation optical system or a light beam synthesis optical system, and to prevent the entire length of the entire system from becoming too long.
  • conditional expression (4) If the upper limit of conditional expression (4) is exceeded, it will be difficult to realize a projection lens having a small F value required for the application of the projection display device of the present invention.
  • Conditional expression (5) is an expression for reducing the size of the optical system while ensuring a small F value.
  • the lens diameter of the most enlargement side lens or the most reduction side lens becomes large. As a result, it becomes difficult to reduce the lens diameter of the entire projection lens.
  • conditional expression (7) If the lower limit of conditional expression (7) is not reached, it is difficult to suppress various aberrations, particularly field curvature and distortion. If the upper limit of conditional expression (7) is exceeded, it becomes difficult to widen the angle of view, and it cannot be said that it is suitable as a use of the projection display device that is the object of the present invention.
  • the power of the second lens group G2 becomes strong, and it becomes difficult to suppress various aberrations, particularly spherical aberration. If the upper limit of conditional expression (8) is exceeded, the power of the second lens group G2 will become weak, and the power of the third lens group G3 will become strong in order to achieve balance, making it difficult to suppress various aberrations, particularly spherical aberration. become.
  • conditional expression (9) If the lower limit of conditional expression (9) is not reached, it is difficult to maintain the telecentricity on the reduction side of the projection lens. If the upper limit of conditional expression (9) is exceeded, it will be difficult to reduce the lens diameter of the entire projection lens.
  • conditional expression (2) Furthermore, by replacing the conditional expression (2) with the configuration satisfying the following conditional expression (2-1), the function and effect when the conditional expression (2) is satisfied can be achieved more satisfactorily. 0.7 ⁇ d34 / f ⁇ 2.0 (2-1)
  • conditional expression (2-1) by replacing the conditional expression (2-1) with the configuration satisfying the following conditional expression (2-2), the effect when the upper limit of the conditional expression (2-1) is satisfied is obtained. However, the effect of satisfying the lower limit of the conditional expression (2-1) can be further improved. 1.0 ⁇ d34 / f ⁇ 2.0 (2-2)
  • conditional expression (4) Furthermore, by replacing the conditional expression (4) with the configuration satisfying the following conditional expression (4-1), the effect when the conditional expression (4) is satisfied can be more satisfactorily achieved. f ⁇ d34 / (YI ⁇ YA) ⁇ 10.0 (4)
  • conditional expression (5) Furthermore, by replacing the conditional expression (5) with the configuration satisfying the following conditional expression (5-1), the operational effects when the conditional expression (5) is satisfied can be achieved more satisfactorily. f ⁇ YP / (YI ⁇ YA) ⁇ 2.6 (5-1)
  • conditional expression (6) With the configuration satisfying the following conditional expression (6-1), the operational effect when the conditional expression (6) is satisfied can be achieved more satisfactorily. d13 / YI ⁇ 5.0 (6-1)
  • conditional expression (7) by satisfying the following conditional expression (7-1), the conditional expression (7) can be obtained while obtaining the effect when the lower limit of the conditional expression (7) is satisfied.
  • the effect when the upper limit of 7) is satisfied can be achieved more favorably.
  • conditional expression (8) by satisfying the following conditional expression (8-1), the conditional expression (8) can be obtained while obtaining the effect when the lower limit of the conditional expression (8) is satisfied.
  • the effect when the upper limit of 8) is satisfied can be more satisfactorily achieved.
  • the projection lens according to the embodiment of the present invention has a configuration described below selectively as appropriate.
  • it may have one of the structures described below, or may have any combination.
  • the first lens group G1 may be configured to include only one negative lens. In such a case, the number of lenses can be reduced and the optical system can be reduced in size.
  • the first lens group G1 preferably has at least one aspherical surface, which can improve the resolving power while reducing the number of lenses.
  • the second lens group G2 may be configured to include only one positive lens. In such a case, the number of lenses can be reduced and the optical system can be reduced in size.
  • the second lens group G2 preferably has at least one aspherical surface, which can improve the resolving power while reducing the number of lenses.
  • the number of lenses included in the third lens group G3 is three or less, which can contribute to miniaturization of the optical system by suppressing the number of lenses.
  • the third lens group G3 preferably has at least one aspherical surface, which can improve resolution while reducing the number of lenses.
  • the third lens group G3 may be configured to include only one positive meniscus lens having a convex surface directed toward the reduction side.
  • the third lens group G3 can be configured to be lightweight and inexpensive.
  • the third lens group G3 may be configured to include a biconcave lens and a biconvex lens in order from the enlargement side.
  • the third lens group G3 is configured as a single lens configuration of the third lens group G3.
  • the third lens group G3 may have a three-lens configuration including one negative lens and two positive lenses. In this case, high telecentricity is secured while satisfactorily correcting various aberrations including chromatic aberration. Easy to do.
  • the fourth lens group G4 may be configured to include only one positive lens. In such a case, the number of lenses can be suppressed and the optical system can be reduced in size.
  • the fourth lens group G4 preferably has at least one aspherical surface, which can improve the resolving power while reducing the number of lenses.
  • the fourth lens group G4 may be configured to be a plano-convex lens that is disposed, for example, in the vicinity of the reduction-side conjugate position and has a flat surface facing the reduction side.
  • the projection lens according to the embodiment of the present invention is preferably configured so that the total number of lenses in the entire system is 6 or less, which can contribute to downsizing of the optical system by suppressing the number of lenses.
  • the lens arranged on the most enlargement side or the lens arranged on the most reduction side has a non-circular shape including an effective light beam passage region.
  • the lenses other than the most magnified side and the most contracted side may be non-circular including the effective light beam passage region.
  • the lens shape when viewed from the light beam traveling direction can be various shapes different from the circle.
  • the lens shape when viewed from the optical axis direction is one obtained by cutting one arcuate region from a circle (A), one obtained by cutting two opposing arcuate regions from a circle (B), A shape obtained by further cutting one arcuate region from the shape of (B) (C) can be used.
  • 3 to 5 are schematic configuration diagrams of the main part of the projection display device according to the embodiment of the present invention using the projection lens of the present embodiment.
  • the projection display device 100A shown in FIG. 3 uses a reflective liquid crystal display panel 1Lr as a light valve.
  • the projection display device 100A includes a reflective liquid crystal display panel 1Lr, a PBS prism 3a disposed between the third lens group G3 and the fourth lens group G4, and a direction perpendicular to the optical axis Z with respect to the PBS prism 3a.
  • a light source 10a for making illumination light incident thereon.
  • the light beam from the light source 10a is polarized and separated by the PBS prism 3a, and only the polarized light in a predetermined direction is incident on the reflective liquid crystal display panel 1Lr via the fourth lens group G4 and the parallel flat plate 2 made of a filter or the like.
  • the light beam modulated by the liquid crystal display panel 1Lr travels along the optical axis Z, passes through the PBS prism 3a and the projection lens, and is projected onto the screen.
  • the projection display device 100B shown in FIG. 4 uses a DMD 1D as a light valve.
  • the projection display device 100B includes a DMD 1D, a TIR (Total Internal Reflection) prism 3b disposed between the third lens group G3 and the fourth lens group G4, and a light source 10b for causing illumination light to enter the TIR prism 3b. And have.
  • the light beam from the light source 10b is reflected inside the TIR prism 3b and enters the DMD 1D via the fourth lens group G4 and the plane parallel plate 2 made of a filter and the like, and the light beam modulated by the DMD 1D has the optical axis Z , And passes through the TIR prism 3b and the projection lens and is projected onto the screen.
  • a projection display device 100C shown in FIG. 5 performs light modulation by separating colors into red, green, and blue colors, and serves as a light valve with three transmissive liquid crystal display panels 1R, 1G, 1B corresponding to the respective colors. And the fourth lens group G4 is arranged in the optical path of each color.
  • the projection display device 100C includes transmissive liquid crystal display panels 1R, 1G, and 1B, a light source 10c that emits white light, and a dichroic mirror DM1 that separates the light flux from the light source 10c into red, green, and blue colors.
  • DM 2 total reflection mirrors 11, 12, and 13 for guiding the light beam in a predetermined direction, and a cross dichroic prism 3 c for synthesizing the light beam are included.
  • the light beam from the light source 10c is separated into each color by the dichroic mirrors DM1 and DM2, is transmitted through the transmissive liquid crystal display panels 1R, 1G, and 1B, respectively, is modulated, and the parallel flat plate 2 including the filter and the fourth lens group G4. And is incident on the cross dichroic prism 3c through the cross dichroic prism 3c to be combined into one light beam.
  • the synthesized light flux travels along the optical axis Z, passes through the first lens group G1 to the third lens group G3 of the projection lens, and is projected toward the screen.
  • the first lens group G1 to the third lens group G3 are schematically illustrated together.
  • FIGS. 6 to 11 show lens cross sections of Examples 1 to 6 of the projection lens of the present invention, respectively.
  • the projection lens of Example 1 shown in FIG. 6 includes, in order from the magnification side, a first lens group G1 having a negative refractive power, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a first lens group having a positive refractive power. It consists of four lens groups, that is, a three-lens group G3 and a fourth lens group G4 having a positive refractive power. The total number of constituent lenses is six, and the reduction side is telecentric.
  • the first lens group G1 is composed of a biconcave negative lens L1 in the paraxial region
  • the second lens group G2 is composed of a positive meniscus lens L2 having a convex surface facing the enlargement side in the paraxial region.
  • the third lens group G3 includes, in order from the enlargement side, a biconcave negative lens L31, a biconvex positive lens L32, and a biconvex positive lens L33 in the paraxial region.
  • the group G4 is composed of a plano-convex positive lens L4 having a plane facing the reduction side in the paraxial region.
  • the lens L31 and the lens L32 are cemented. Both surfaces of the lenses L1, L2, and L33 and the enlargement side surface of the lens L4 are aspherical surfaces.
  • the projection lens of Example 2 shown in FIG. 7 includes, in order from the magnification side, a first lens group G1 having a negative refractive power, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a first lens group having a positive refractive power. It consists of four lens groups, that is, a three-lens group G3 and a fourth lens group G4 having a positive refractive power. The total number of lens elements is four, all are not joined, and the reduction side is Telecentric.
  • the first lens group G1 is composed of a biconcave negative lens L1 in the paraxial region
  • the second lens group G2 is composed of a biconvex positive lens L2 in the paraxial region
  • the third lens group G3 is
  • the fourth lens group G4 is composed of a positive plano-convex lens L4 having a convex surface facing the reduction side in the paraxial region and a flat surface facing the reduction side in the paraxial region. Both surfaces of the lenses L1, L2, and L3 and the enlargement side surface of the lens L4 are aspheric surfaces.
  • FIG. 7 shows an example in which the prism 3 assuming a light beam separating optical system or a light beam combining optical system is inserted between the third lens group G3 and the fourth lens group G4.
  • the projection lens of Example 3 shown in FIG. 8 has, in order from the magnification side, a first lens group G1 having a negative refractive power, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a first lens group having a positive refractive power. It consists of four lens groups, a three-lens group G3 and a fourth lens group G4 having a positive refractive power. The total number of constituent lenses is five, and they are all single lenses that are not joined. Telecentric.
  • the first lens group G1 includes a negative meniscus lens L1 having a convex surface facing the enlargement side in the paraxial region
  • the second lens group G2 includes a biconvex positive lens L2 in the paraxial region.
  • the third lens group G3 includes, in order from the magnification side, a negative lens L31 having a biconcave shape in the paraxial region and a positive lens L32 having a biconvex shape in the paraxial region.
  • the fourth lens group G4 has a paraxial shape. It consists of a positive plano-convex lens L4 with the plane facing the reduction side in the area. Both surfaces of the lenses L1, L2, L31, and L32 and the enlargement side surface of the lens L4 are aspherical surfaces.
  • FIG. 8 shows an example in which the prism 3 assuming a light beam separating optical system or a light beam combining optical system is inserted between the third lens group G3 and the fourth lens group G4.
  • the projection lens of Example 4 shown in FIG. 9 includes, in order from the magnification side, a first lens group G1 having a negative refractive power, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a first lens group having a positive refractive power. It consists of four lens groups, that is, a three-lens group G3 and a fourth lens group G4 having a positive refractive power. The total number of lens elements is four, all are not joined, and the reduction side is Telecentric.
  • the first lens group G1 is composed of a biconcave negative lens L1 in the paraxial region
  • the second lens group G2 is composed of a biconvex positive lens L2 in the paraxial region
  • the third lens group G3 is
  • the fourth lens group G4 includes a plano-convex positive lens L4 having a convex surface facing the reduction side in the paraxial region and a flat surface facing the reduction side in the paraxial region. Both surfaces of the lenses L1, L2, and L3 and the enlargement side surface of the lens L4 are aspheric surfaces.
  • the projection lens of Example 5 shown in FIG. 10 includes, in order from the enlargement side, a first lens group G1 having a negative refractive power, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a first lens group having a positive refractive power. It consists of four lens groups, a three-lens group G3 and a fourth lens group G4 having a positive refractive power. The total number of constituent lenses is five, and they are all single lenses that are not joined. Telecentric.
  • the first lens group G1 includes a negative meniscus lens L1 having a convex surface facing the reduction side in the paraxial region
  • the second lens group G2 includes a biconvex positive lens L2 in the paraxial region.
  • the third lens group G3 includes, in order from the magnification side, a negative lens L31 having a biconcave shape in the paraxial region and a positive lens L32 having a biconvex shape in the paraxial region.
  • the fourth lens group G4 has a paraxial shape. It consists of a plano-convex positive lens L4 with the plane facing the reduction side in the region. Both surfaces of the lenses L1, L2, L31, and L32 and the enlargement side surface of the lens L4 are aspherical surfaces.
  • the projection lens of Example 6 shown in FIG. 11 includes, in order from the magnification side, a first lens group G1 having a negative refractive power, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a first lens group having a positive refractive power. It consists of four lens groups, a three-lens group G3 and a fourth lens group G4 having a positive refractive power. The total number of lens elements is six, all are not joined, and the reduction side is Telecentric.
  • the first lens group G1 is composed of a biconcave negative lens L1 in the paraxial region
  • the second lens group G2 is composed of a positive meniscus lens L2 having a convex surface facing the enlargement side in the paraxial region.
  • the three-lens group G3 includes, in order from the enlargement side, a positive meniscus lens L31 having a convex surface on the reduction side, a biconcave negative lens L32, and a biconvex positive lens L33 in the paraxial region.
  • the fourth lens group G4 is composed of a planoconvex positive lens L4 having a plane facing the reduction side in the paraxial region. Both surfaces of the lenses L1, L2, and L33 and the enlargement side surface of the lens L4 are aspherical surfaces.
  • Table 1 shows basic lens data of the projection lens of Example 1.
  • the focal length f of the entire system the F value (F number) Fno, and the maximum height YI of the effective light beam at the reduction side conjugate position are shown.
  • the enlargement side conjugate surface is indicated as OBJ
  • the reduction side conjugate surface is indicated as IMG.
  • the enlargement side surface of the most enlargement side component is the first, and as it goes to the reduction side.
  • the distance between the surfaces on the optical axis Z is shown.
  • the ⁇ dj column indicates the Abbe number of the j-th lens with respect to the d-line.
  • This basic lens data includes the plane parallel member 2.
  • the radius of curvature and the surface interval in Table 1 are values normalized with the focal length of the projection lens set to 1.00.
  • the sign of the radius of curvature is positive when the surface shape is convex on the enlargement side and negative when the surface shape is convex on the reduction side.
  • the surface numbered with * is an aspherical surface, and the value of the paraxial radius of curvature is shown in the column of the radius of curvature of the aspherical surface.
  • Table 2 shows the aspheric coefficients of the aspheric surfaces of the projection lens of Example 1.
  • the numerical value “E ⁇ n” (n: integer) of the aspheric coefficient in Table 2 means “ ⁇ 10 ⁇ n ”, and “E + n” means “ ⁇ 10 n ”.
  • Zd Length of perpendicular line drawn from the point on the aspherical surface at a distance Y from the optical axis to the tangential plane (plane perpendicular to the optical axis) of the aspherical surface
  • Y Distance from the optical axis
  • C Curvature K near the optical axis
  • Table 13 shows values corresponding to the conditional expressions (1) to (9) in the projection lenses of Examples 1 to 6.
  • the d-line is used as a reference wavelength, and Table 13 shows each value at this reference wavelength.
  • FIGS. 12A to 12D show aberration diagrams of the spherical aberration, astigmatism, distortion (distortion aberration), and lateral chromatic aberration (chromatic aberration of magnification) of the projection lens of Example 1, respectively.
  • the aberration diagrams in FIGS. 12A to 12D are obtained when the enlargement-side conjugate position is set to the values shown in Table 1.
  • FIG. 12A to 12D show aberration diagrams of the spherical aberration, astigmatism, distortion (distortion aberration), and lateral chromatic aberration (chromatic aberration of magnification) of the projection lens of Example 1, respectively.
  • the aberration diagrams in FIGS. 12A to 12D are obtained when the enlargement-side conjugate position is set to the values shown in Table 1.
  • spherical aberration diagram In the spherical aberration diagram, aberrations with respect to d-line (wavelength 587.6 nm), F-line (wavelength wavelength 486.1 nm), and C-line (wavelength 656.3 nm) are shown.
  • astigmatism diagram Aberrations in the sagittal direction and the tangential direction are indicated by a solid line and a broken line, respectively.
  • the aberration for the d-line is shown by a solid line.
  • the lateral chromatic aberration diagram Aberrations related to the F-line and the C-line are shown.
  • F described above the vertical axis of the spherical aberration diagram indicates the F value
  • ⁇ described above the vertical axis of the other aberration diagrams indicates the half angle of view.
  • the present invention has been described with reference to the embodiment and examples, the present invention is not limited to the above-described embodiment and example, and various modifications are possible.
  • the values of the radius of curvature, the surface spacing, the refractive index, the Abbe number, and the aspheric coefficient of each lens of the projection lens of the present invention can be changed as appropriate.
  • the light valve used in the projection display device of the present invention and the optical member used for light beam separation or light beam synthesis are not limited to the above-described configuration, and various modifications can be made.

Abstract

投写レンズにおいて、携帯性に優れた投写型表示装置に適合し、装置筐体サイズの小型化、特に厚み方向の薄型化を達成し、良好な投写性能を実現する。投写レンズは、縮小側共役位置に表示された画像情報を拡大側共役位置へ投写するものであって、拡大側から順に、負の第１レンズ群（Ｇ１）と、正の第２レンズ群（Ｇ２）と、正の第３レンズ群（Ｇ３）と、正の第４レンズ群（Ｇ４）とからなり、条件式（１）～（４）を満足する。Ｂｆ／ｆ≦１．０（１）　０．５≦ｄ３４／ｆ≦３．０（２）　０．５≦ＹＩ／ｆ（３）　ｆ×ｄ３４／（ＹＩ×ＹＡ）≦１２．５（４）ここで、Ｂｆ：縮小側のバックフォーカス（空気換算長）　ｆ：全系の焦点距離　ｄ３４：第３レンズ群（Ｇ３）と第４レンズ群（Ｇ４）の光軸上の空気換算間隔　ＹＩ：縮小側共役位置における有効光束の最大高さ　ＹＡ：前記投写レンズにおける軸上光束の最大高さ

Description

投写レンズおよび投写型表示装置
　本発明は、透過型あるいは反射型の液晶表示素子やＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス：登録商標）等のライトバルブからの表示情報等を拡大投写する投写レンズに関し、特に、いわゆる携帯性に優れたハンディータイプの投写型表示装置に好適な投写レンズおよびこれを用いた投写型表示装置に関する。
　従来、液晶表示装置やＤＭＤ表示装置等のライトバルブを用いた投写型表示装置が広く普及しているが、ライトバルブの小型化・高精細化が急激に進み、また、パソコンの普及と相俟って、このような投写型表示装置を用いてプレゼンテーションを行うことの需要も増加している。このような事情から、近年、特に、携帯性に優れた小型の投写型表示装置が要求されるようになっている。また、将来は、携帯電話や懐中電灯を扱うような感覚で、投写型表示装置を扱うことも考えられ、そのためには、さらに携帯性を推し進めることが必須である。
　上記要求に応えうる方策としては、特に、投写光学系の光軸と垂直となる方向、一般には装置筺体の厚み方向に小さくなるように薄型化を図ることが有効であり、そのためには投写レンズにおける全てのレンズの外径を小さくすることが重要となる。
　装置の携帯性を高めることを目的として、投写レンズのコンパクト化を図った従来技術としては、例えば下記特許文献１、２に記載された投写レンズの如く、縮小側がテレセントリックとされ、また、色合成や、照明光と投写光の分離、等を行うためにレンズバックにある程度のスペースを確保した構成とされたものが知られている。またその他には、例えば特許文献３、４に記載された投写レンズの如く、縮小側がテレセントリックとされ、縮小側共役位置近くに正レンズを配置した構成とされたものが知られている。
特開２００７－２０６３３１号公報 特開２００９－６９５４０号公報 特許３１７５４１１号公報 特許３６９５６１２号公報
　しかしながら、上記特許文献１、２に記載されたものは、縮小側がテレセントリックで、レンズバックをある程度確保した構成とされているが、縮小側のレンズの大型化を抑制し、積極的に小型化を図る対策は講じられておらず、さらに、この縮小側のレンズとともに拡大側のレンズも含め、有効光束に対する積極的な小型化対策も採られていない。また、上記特許文献３、４に記載されたものは、８枚～１０枚のレンズ枚数を要しており、装置の小型化や携帯性を推進する際にはより少ないレンズ枚数の構成が求められる。
　本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、携帯性に優れた投写型表示装置に適合可能であり、装置筐体サイズの小型化、特に厚み方向の薄型化を達成可能で、良好な投写性能を有する投写レンズ、およびこれ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。
　本発明の第１の投写レンズは、縮小側共役位置に表示された画像情報を拡大側共役位置へ投写する投写レンズであって、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とからなり、下記条件式（１）～（４）を満足することを特徴とするものである。
　　　Ｂｆ／ｆ≦１．０　…　（１）
　　　０．５≦ｄ３４／ｆ≦３．０　…　（２）
　　　０．５≦ＹＩ／ｆ　…　（３）
　　　ｆ×ｄ３４／（ＹＩ×ＹＡ）≦１２．５　…　（４）
ここで、
　　Ｂｆ：縮小側のバックフォーカス（空気換算長）
　　　ｆ：全系の焦点距離
　ｄ３４：第３レンズ群と第４レンズ群の光軸上の空気換算間隔
　　ＹＩ：縮小側共役位置における有効光束の最大高さ
　　ＹＡ：投写レンズにおける軸上光束の最大高さ
　本発明の第２の投写レンズは、縮小側共役位置に表示された画像情報を拡大側共役位置へ投写する投写レンズであって、全系が６枚以下のレンズにより構成され、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とからなり、下記条件式（２－１）を満足することを特徴とするものである。
　　　０．７≦ｄ３４／ｆ≦２．０　…　（２－１）
ここで、
　　　ｆ：全系の焦点距離
　ｄ３４：第３レンズ群と第４レンズ群の光軸上の空気換算間隔
　本発明の第２の投写レンズにおいては、下記条件式（１）、（３）、（４）のいずれか１つ、あるいは任意の２つ以上の組合せを満足することが好ましい。
　　　Ｂｆ／ｆ≦１．０　…　（１）
　　　０．５≦ＹＩ／ｆ　…　（３）
　　　ｆ×ｄ３４／（ＹＩ×ＹＡ）≦１２．５　…　（４）
ここで、
　　Ｂｆ：縮小側のバックフォーカス（空気換算長）
　　ＹＩ：縮小側共役位置における有効光束の最大高さ
　　ＹＡ：投写レンズにおける軸上光束の最大高さ
　本発明の第１、第２の投写レンズにおいては、下記条件式（５）～（９）のいずれか１つ、あるいは任意の２つ以上の組合せを満足することが好ましい。
　　　ｆ×ＹＰ／（ＹＩ×ＹＡ）≦３．０　…　（５）
　　　ｄ１３／ＹＩ≦７．５　…　（６）
　　　０．５≦｜ｆ１｜／ｆ≦２．５　…　（７）
　　　０．５≦ｆ２／ｆ≦５．０　…　（８）
　　　１．５≦ｆ４／ｆ≦５．０　…　（９）
ここで、
　　ＹＰ：投写レンズにおける軸外主光線の最大高さ
　　ＹＩ：縮小側共役位置における有効光束の最大高さ
　　ＹＡ：投写レンズにおける軸上光束の最大高さ
　ｄ１３：第１レンズ群Ｇ１の最も拡大側の面から第３レンズ群Ｇ３の最も縮小側の面までの光軸上の距離
　　ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
　　ｆ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離
　　ｆ４：第４レンズ群Ｇ４の焦点距離
　本発明の第１、第２の投写レンズにおいては、第１レンズ群が、１枚の負レンズにより構成されることが好ましい。また、本発明の第１、第２の投写レンズにおいては、第１レンズ群が、少なくとも１面の非球面を有することが好ましい。
　本発明の第１、第２の投写レンズにおいては、第２レンズ群が、１枚の正レンズにより構成されることが好ましい。また、本発明の第１、第２の投写レンズにおいては、第２レンズ群が、少なくとも１面の非球面を有することが好ましい。
　本発明の第１、第２の投写レンズにおいては、第３レンズ群が、３枚以下のレンズにより構成されることが好ましい。また、本発明の第１、第２の投写レンズにおいては、第３レンズ群が、少なくとも１面の非球面を有することが好ましい。
　本発明の第１、第２の投写レンズにおいては、第４レンズ群が、１枚の正レンズにより構成されることが好ましい。また、本発明の第１、第２の投写レンズにおいては、第４レンズ群が、少なくとも１面の非球面を有することが好ましい。
　本発明の第１、第２の投写レンズにおいては、最も拡大側に配置されたレンズが、有効光束通過領域を含む非円形状とされてなることが好ましい。また、本発明の第１、第２の投写レンズにおいては、最も縮小側に配置されたレンズが、有効光束通過領域を含む非円形状とされてなることが好ましい。
　本発明の第１、第２の投写レンズにおいては、縮小側がテレセントリックであることが好ましい。
　本発明の投写型表示装置は、光源と、少なくとも１つのライトバルブと、該光源からの光束を該ライトバルブへ導く照明光学部と、上記記載の投写レンズとを備え、光源からの光束をライトバルブにより光変調した後、投写レンズによりスクリーンに投写することを特徴とするものである。
　なお、上記「拡大側」とは、被投写側（スクリーン側）を意味し、縮小投影する場合も、便宜的にスクリーン側を拡大側と称するものとする。一方、上記「縮小側」とは、原画像表示領域側（ライトバルブ側）を意味し、縮小投影する場合も、便宜的にライトバルブ側を縮小側と称するものとする。
　なお、「レンズ群」とは、必ずしも複数のレンズから構成されるものだけでなく、１枚のレンズのみで構成されるものも含むものとする。
　なお、上記本発明の投写レンズにおけるレンズ群およびレンズの屈折力の符号は、非球面が含まれているものについては近軸領域で考えるものとする。
　なお、上記本発明の投写レンズにおける「～第１レンズ群と、～第２レンズ群と、～第３レンズ群と、～第４レンズ群とからなり」とは、レンズ群としてはこれらの４つのレンズ群のみを有するという意味であり、レンズ群以外の光学要素を含むようにしてもよい。
同様に、「第１レンズ群が、１枚の負レンズにより構成される」とは、レンズとしては１枚の負レンズのみを有するという意味であり、レンズ以外の光学要素を含むようにしてもよい。「第２レンズ群が、１枚の正レンズにより構成される」、「第２レンズ群が、１枚の正レンズにより構成される」、「第４レンズ群が、１枚の正レンズにより構成される」についても同様に、レンズ以外の光学要素を含むようにしてもよい。
　なお、ＹＩに関する「有効光束」とは、所定の仕様に基づき投写レンズに光束を入射させたとき結像に用いられる光束のことである。また、ＹＡに関する「軸上光束」とは、Ｆ値や開口絞り径等の所定の仕様に基づき最大径まで軸上光束を入射させたときのものである。
　なお、上記「非円形形状」とは、光束進行方向から見た各レンズの形状が円形ではないことを意味する。
　本発明の第１の投写レンズによれば、拡大側から順に、屈折力が負、正、正、正の４つのレンズ群を配設してなる４群構成の投写レンズにおいて、条件式（１）～（４）を満足するように構成しているため、投写レンズとして必要とされる良好な性能を確保しながら、携帯性に優れた投写型表示装置に適合可能とさせることができ、装置筐体サイズの小型化、特に厚み方向の薄型化を達成することができる。
　本発明の第２の投写レンズによれば、拡大側から順に、屈折力が負、正、正、正の４つのレンズ群を配設してなる４群構成の投写レンズにおいて、６枚以下のレンズで構成し、条件式（２－１）を満足するように構成しているため、投写レンズとして必要とされる良好な性能を確保しながら、携帯性に優れた投写型表示装置に適合可能とさせることができ、装置筐体サイズの小型化を達成することができる。
　本発明の投写型表示装置によれば、本発明の投写レンズを用いていることにより、携帯性に優れ、装置筐体サイズの小型化、特に厚み方向の薄型化を達成可能なものとすることができ、かつ良好な投写性能を有するものとすることができる。
本発明の一実施形態にかかる投写レンズの構成と光路を示す図 光束進行方向から見たときのレンズの非円形形状の具体例を示す概略図 本発明の実施形態にかかる投写型表示装置の主要部の概略構成図 本発明の実施形態にかかる投写型表示装置の主要部の概略構成図 本発明の実施形態にかかる投写型表示装置の主要部の概略構成図 本発明の実施例１の投写レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例２の投写レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例３の投写レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例４の投写レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例５の投写レンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例６の投写レンズのレンズ構成を示す断面図 図１２（Ａ）～図１２（Ｄ）は本発明の実施例１の投写レンズの各収差図 図１３（Ａ）～図１３（Ｄ）は本発明の実施例２の投写レンズの各収差図 図１４（Ａ）～図１４（Ｄ）は本発明の実施例３の投写レンズの各収差図である 図１５（Ａ）～図１５（Ｄ）は本発明の実施例４の投写レンズの各収差図である 図１６（Ａ）～図１６（Ｄ）は本発明の実施例５の投写レンズの各収差図である 図１７（Ａ）～図１７（Ｄ）は本発明の実施例６の投写レンズの各収差図である
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１に、本発明の一実施形態にかかる投写レンズのレンズ断面図、および、軸上光束Ａ、最大画角での軸外光束ＯＡを示す。図１に示す構成例は、後述の実施例１の投写レンズに対応するものである。
　本実施形態にかかる投写レンズは、光軸Ｚに沿って、拡大側から縮小側へ順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４の４つのレンズ群を配列して構成されるものである。
　図１に示す構成例では例えば、第１レンズ群Ｇ１は１枚構成でレンズＬ１からなり、第２レンズ群Ｇ２は１枚構成でレンズＬ２からなり、第３レンズ群Ｇ３は３枚構成でレンズＬ３１、Ｌ３２、Ｌ３３からなり、第４レンズ群Ｇ４は１枚構成でレンズＬ４からなる。
　この投写レンズは、投写型表示装置に搭載されて、縮小側共役位置に表示された画像情報を拡大側共役位置へ投写する投写レンズである。図１では、図の左側を拡大側、右側を縮小側とし、投写型表示装置に搭載される場合を想定して、フィルタやカバーガラス等の平行平面部材２と、平行平面部材２の縮小側の面に位置するライトバルブの画像表示面１も合わせて図示している。
　投写型表示装置においては、画像表示面１で画像情報を与えられた光束が、平行平面部材２を介して、この投写レンズに入射され、この投写レンズにより紙面左側方向に配置されるスクリーン（不図示）上に拡大投写されるようになる。このような使用法において、縮小側共役位置は画像表示面１の位置、拡大側共役位置はスクリーンの位置となる。
　なお、図１では、平行平面部材２の縮小側の面の位置と画像表示面１の位置とが一致した例を示しているが、必ずしもこれに限定されない。また、図１には、１枚の画像表示面１のみを記載しているが、投写型表示装置において、光源からの光束を色分離光学系により３原色に分離し、各原色用に３つのライトバルブを配設して、フルカラー画像を表示可能とするように構成してもよい。ライトバルブとしては例えば、反射型液晶表示素子、透過型液晶表示素子、ＤＭＤ等を用いることができる。
　後で図３～図５を参照して投写型表示装置について説明するように、投写型表示装置においては、例えばプリズム等を用いた、照明光と投影光を分離するための光束分離光学系や、複数のライトバルブからの光束を合成する光束合成光学系を光路に挿入することが多い。そこで、本実施形態の投写レンズは、第４レンズ群Ｇ４を縮小側共役位置の近傍に配置し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間を広くとり、この間に光束分離光学系や光束合成光学系を挿入可能な構成を採っている。
　ライトバルブとして液晶素子を用いたり、光束分離光学系や光束合成光学系にＰＢＳ（Polarized Beam Splitter）プリズムや色合成プリズムを用いたりすることがあるため、本実施形態の投写レンズは、縮小側はテレセントリックとされていることが好ましい。
　本実施形態にかかる第１の態様の投写レンズは、上述した第１レンズ群Ｇ１～第４レンズ群Ｇ４の４つのレンズ群のみをレンズ群として有し、下記条件式（１）～（４）を満足するものである。
　　　Ｂｆ／ｆ≦１．０　…　（１）
　　　０．５≦ｄ３４／ｆ≦３．０　…　（２）
　　　０．５≦ＹＩ／ｆ　…　（３）
　　　ｆ×ｄ３４／（ＹＩ×ＹＡ）≦１２．５　…　（４）
ここで、
　　Ｂｆ：縮小側のバックフォーカス（空気換算長）
　　　ｆ：全系の焦点距離
　ｄ３４：第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の光軸上の空気換算間隔
　　ＹＩ：縮小側共役位置における有効光束の最大高さ
　　ＹＡ：投写レンズにおける軸上光束の最大高さ
　なお、ＹＡは投写レンズが有する全レンズ面での軸上光束の光軸からの高さのうち、最も高いものである。例えば図１に示す例では、レンズＬ３３の縮小側のレンズ面における軸上マージナル光線の高さがＹＡとなる。
　上記第１の態様の投写レンズにおいては、下記条件式（５）～（９）のいずれか１つ、あるいは任意の２つ以上の組合せを満足することが好ましい。
　　　ｆ×ＹＰ／（ＹＩ×ＹＡ）≦３．０　…　（５）
　　　ｄ１３／ＹＩ≦７．５　…　（６）
　　　０．５≦｜ｆ１｜／ｆ≦２．５　…　（７）
　　　０．５≦ｆ２／ｆ≦５．０　…　（８）
　　　１．５≦ｆ４／ｆ≦５．０　…　（９）
ここで、
　　ＹＰ：投写レンズにおける軸外主光線の最大高さ
　ｄ１３：第１レンズ群Ｇ１の最も拡大側の面から第３レンズ群Ｇ３の最も縮小側の面までの光軸上の距離
　　ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
　　ｆ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離
　　ｆ４：第４レンズ群Ｇ４の焦点距離
　なお、ＹＰは投写レンズが有する全レンズ面での軸外主光線の光軸からの高さのうち、最も高いものである。例えば、図１に示す例では、最大画角での軸外光束ＯＡの主光線Ｃ１の投写レンズにおける最大の高さがＹＰとなる。
　本実施形態にかかる第２の態様の投写レンズは、上述した第１レンズ群Ｇ１～第４レンズ群Ｇ４の４つのレンズ群のみをレンズ群として有し、全系が６枚以下のレンズにより構成され、下記条件式（２－1）を満足するものである。
　　　０．７≦ｄ３４／ｆ≦２．０　…　（２－1）
ここで、
　　　ｆ：全系の焦点距離
　ｄ３４：第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の光軸上の空気換算間隔
　上記第２の態様の投写レンズにおいては、下記条件式（１）、（３）～（９）のいずれか１つ、あるいは任意の２つ以上の組合せを満足することが好ましい。
　　　Ｂｆ／ｆ≦１．０　…　（１）
　　　０．５≦ＹＩ／ｆ　…　（３）
　　　ｆ×ｄ３４／（ＹＩ×ＹＡ）≦１２．５　…　（４）
　　　ｆ×ＹＰ／（ＹＩ×ＹＡ）≦３．０　…　（５）
　　　ｄ１３／ＹＩ≦７．５　…　（６）
　　　０．５≦｜ｆ１｜／ｆ≦２．５　…　（７）
　　　０．５≦ｆ２／ｆ≦５．０　…　（８）
　　　１．５≦ｆ４／ｆ≦５．０　…　（９）
ここで、
　　Ｂｆ：縮小側のバックフォーカス（空気換算長）
　　　ｆ：全系の焦点距離
　　ＹＩ：縮小側共役位置における有効光束の最大高さ
　ｄ３４：第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の光軸上の空気換算間隔
　　ＹＡ：投写レンズにおける軸上光束の最大高さ
　　ＹＰ：投写レンズにおける軸外主光線の最大高さ
　ｄ１３：第１レンズ群Ｇ１の最も拡大側の面から第３レンズ群Ｇ３の最も縮小側の面までの光軸上の距離
　　ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
　　ｆ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離
　　ｆ４：第４レンズ群Ｇ４の焦点距離
　以下に、上記各条件式の技術的意義について説明する。
　条件式（１）の上限を上回ると、縮小側のバックフォーカスが長くなり、第４レンズ群Ｇ４のレンズ径が大きくなる。本実施形態のレンズタイプの投写レンズでは、一般に、最も拡大側のレンズか最も縮小側のレンズのレンズ径が全系の中で最大のレンズ径となる。条件式（１）の上限を上回ると、最も縮小側のレンズ群である第４レンズ群Ｇ４のレンズ径が大きくなり、その結果、投写レンズ全体のレンズ径を小さくすることが困難になる。
　条件式（２）の下限を下回ると、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間に光束分離光学系や光束合成光学系を挿入するためのスペースを確保することが難しくなる。条件式（２）の上限を上回ると、レンズ系の光軸方向の全長を短くすることが困難になる。すなわち、条件式（２）を満足することで、光束分離光学系や光束合成光学系を挿入することを可能としつつ、全系の全長が長くなりすぎるのを抑制することができる。
　条件式（３）の下限を下回ると、画角を広くすることが困難になり、本発明の目的とする投写型表示装置の用途として好適なものと言えなくなる。
　条件式（４）の上限を上回ると、本発明の目的とする投写型表示装置の用途として要求される小さなＦ値の投写レンズを実現することが困難になる。
　条件式（５）は小さなＦ値を確保しながら、光学系の小型化を図るための式である。条件式（５）の上限を上回ると、最も拡大側のレンズまたは最も縮小側のレンズのレンズ径が大きくなり、その結果、投写レンズ全体のレンズ径を小さくすることが困難になる。
　条件式（６）の上限を上回ると、第１レンズ群Ｇ１から第３レンズ群Ｇ３までの光軸方向の長さが長くなり、その結果、レンズ系の光軸方向の全長を短くすることが困難になる。
　条件式（７）の下限を下回ると、諸収差、特に像面湾曲とディストーションを抑制することが困難になる。条件式（７）の上限を上回ると、画角を広くすることが困難になり、本発明の目的とする投写型表示装置の用途として好適なものと言えなくなる。
　条件式（８）の下限を下回ると、第２レンズ群Ｇ２のパワーが強くなり、諸収差、特に球面収差を抑制することが困難になる。条件式（８）の上限を上回ると、第２レンズ群Ｇ２のパワーが弱くなり、バランスをとるために第３レンズ群Ｇ３のパワーが強くなり、諸収差、特に球面収差を抑制することが困難になる。
　条件式（９）の下限を下回ると、投写レンズの縮小側のテレセントリック性を維持することが困難になる。条件式（９）の上限を上回ると、投写レンズ全体のレンズ径を小さくすることが困難になる。
　さらに、条件式（１）に代えて、下記条件式（１－１）を満足する構成とすることにより、上記条件式（１）を満足した場合の作用効果をより良好に奏することができる。
　　　Ｂｆ／ｆ≦０．５　…　（１－１）
　さらに、条件式（２）に代えて、下記条件式（２－１）を満足する構成とすることにより、上記条件式（２）を満足した場合の作用効果をより良好に奏することができる。
　　　０．７≦ｄ３４／ｆ≦２．０　…　（２－１）
　またさらに、条件式（２－１）に代えて、下記条件式（２－２）を満足する構成とすることにより、上記条件式（２－１）の上限を満足した場合の作用効果を得ながら、条件式（２－１）の下限を満足した場合の作用効果をさらにより良好に奏することができる。
　　　１．０≦ｄ３４／ｆ≦２．０　…　（２－２）
　さらに、条件式（４）に代えて、下記条件式（４－１）を満足する構成とすることにより、上記条件式（４）を満足した場合の作用効果をより良好に奏することができる。
　　　ｆ×ｄ３４／（ＹＩ×ＹＡ）≦１０．０　…　（４）
　さらに、条件式（５）に代えて、下記条件式（５－１）を満足する構成とすることにより、上記条件式（５）を満足した場合の作用効果をより良好に奏することができる。
　　　ｆ×ＹＰ／（ＹＩ×ＹＡ）≦２．６　…　（５－１）
　さらに、条件式（６）に代えて、下記条件式（６－１）を満足する構成とすることにより、上記条件式（６）を満足した場合の作用効果をより良好に奏することができる。
　　　ｄ１３／ＹＩ≦５．０　…　（６－１）
　さらに、条件式（７）に代えて、下記条件式（７－１）を満足する構成とすることにより、上記条件式（７）の下限を満足した場合の作用効果を得ながら、条件式（７）の上限を満足した場合の作用効果をより良好に奏することができる。
　　　０．５≦｜ｆ１｜／ｆ≦１．５　…　（７－１）
　さらに、条件式（８）に代えて、下記条件式（８－１）を満足する構成とすることにより、上記条件式（８）の下限を満足した場合の作用効果を得ながら、条件式（８）の上限を満足した場合の作用効果をより良好に奏することができる。
　　　０．５≦ｆ２／ｆ≦２．０　…　（８－１）
　さらに、条件式（９）に代えて、下記条件式（９－１）を満足する構成とすることにより、上記条件式（９）を満足した場合の作用効果をより良好に奏することができる。
　　　２．０≦ｆ４／ｆ≦３．５　…　（９－１）
　本発明の実施形態にかかる投写レンズはさらに以下に述べる構成を適宜選択的に有することが好ましい。なお、好ましい態様としては、以下に述べる構成の１つを有するものでもよく、あるいは任意の複数の組合せを有するものでもよい。
　第１レンズ群Ｇ１は、１枚の負レンズのみからなるように構成してもよく、このようにした場合は、レンズ枚数を抑えて光学系の小型化に貢献できる。第１レンズ群Ｇ１は、少なくとも１面の非球面を有することが好ましく、これにより、レンズ枚数を低減しつつ解像力を向上させることができる。
　第２レンズ群Ｇ２は、１枚の正レンズのみからなるように構成してもよく、このようにした場合は、レンズ枚数を抑えて光学系の小型化に貢献できる。第２レンズ群Ｇ２は、少なくとも１面の非球面を有することが好ましく、これにより、レンズ枚数を低減しつつ解像力を向上させることができる。
　第３レンズ群Ｇ３が有するレンズ枚数は、３枚以下となるように構成することが好ましく、これにより、レンズ枚数を抑えて光学系の小型化に貢献できる。第３レンズ群Ｇ３は、少なくとも１面の非球面を有することが好ましく、これにより、レンズ枚数を低減しつつ解像力を向上させることができる。
　例えば、第３レンズ群Ｇ３は、縮小側に凸面を向けた１枚の正メニスカスレンズのみからなるように構成してもよく、この場合は、軽量、安価に構成できる。または、第３レンズ群Ｇ３は、拡大側から順に、両凹レンズと、両凸レンズとからなるように構成してもよく、この場合は、第３レンズ群Ｇ３を１枚構成とした場合に比べて、色収差、特に軸上色収差を良好に補正することができる。あるいは、第３レンズ群Ｇ３は、１枚の負レンズと２枚の正レンズからなる３枚構成としてもよく、この場合には、色収差を含む諸収差を良好に補正しながら高いテレセントリック性を確保することが容易になる。
　第４レンズ群Ｇ４は、１枚の正レンズのみからなるように構成してもよく、このようにした場合は、レンズ枚数を抑えて光学系の小型化に貢献できる。第４レンズ群Ｇ４は、少なくとも１面の非球面を有することが好ましく、これにより、レンズ枚数を低減しつつ解像力を向上させることができる。
　第４レンズ群Ｇ４は、例えば、縮小側共役位置近傍に配置され、縮小側に平面を向けた平凸レンズからなるように構成してもよい。
　本発明の実施形態にかかる投写レンズは、全系で有するレンズ枚数が６枚以下となるように構成されていることが好ましく、これにより、レンズ枚数を抑えて光学系の小型化に貢献できる
　さらに、本発明の実施形態にかかる投写レンズは、最も拡大側に配置されたレンズ、または、最も縮小側に配置されたレンズが、有効光束通過領域を含む非円形状とされていることが好ましい。なお、最も拡大側と最も縮小側以外のレンズも、有効光束通過領域を含む非円形状としてもよい。以上のように、有効光束通過領域を含む非円形状として、有効光束通過領域以外の所定の領域がカットされた状態とすることにより、レンズ径を抑制して小型化に貢献することができる。
　なお、非円形状としては、光束進行方向から見たときのレンズ形状が円とは異なる種々の形状とすることが可能である。例えば図２に示すように、光軸方向から見たときのレンズ形状が、円から１つの弓形領域を切り取ったもの（Ａ）、円から対向する２つの弓形領域を切り取ったもの（Ｂ）、この（Ｂ）の形状からさらに１つの弓形領域を切り取ったもの（Ｃ）等とすることができる。
　次に、本発明にかかる投写型表示装置の実施形態について説明する。図３～図５に、本実施形態の投写レンズを用いた、本発明の実施形態にかかる投写型表示装置の主要部の概略構成図を示す。
　図３に示す投写型表示装置１００Ａは、ライトバルブとして反射型液晶表示パネル１Ｌｒを用いたものである。投写型表示装置１００Ａは、反射型液晶表示パネル１Ｌｒと、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間に配置されたＰＢＳプリズム３ａと、ＰＢＳプリズム３ａへ光軸Ｚに対して垂直な方向から照明光を入射させるための光源１０ａとを有している。光源１０ａからの光束は、ＰＢＳプリズム３ａにより偏光分離され、所定方向の偏光のみ第４レンズ群Ｇ４とフィルタ等からなる平行平面板２とを介して反射型液晶表示パネル１Ｌｒに入射し、反射型液晶表示パネル１Ｌｒで光変調された光束は、光軸Ｚに沿って進行してＰＢＳプリズム３ａおよび投写レンズを透過してスクリーンに向けて投写される。
　図４に示す投写型表示装置１００Ｂは、ライトバルブとしてＤＭＤ１Ｄを用いたものである。投写型表示装置１００Ｂは、ＤＭＤ１Ｄと、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間に配置されたＴＩＲ(Total Internal Reflection)プリズム３ｂと、ＴＩＲプリズム３ｂへ照明光を入射させるための光源１０ｂとを有している。光源１０ｂからの光束は、ＴＩＲプリズム３ｂ内部で反射されて第４レンズ群Ｇ４とフィルタ等からなる平行平面板２とを介してＤＭＤ１Ｄに入射し、ＤＭＤ１Ｄで光変調された光束は、光軸Ｚに沿って進行してＴＩＲプリズム３ｂおよび投写レンズを透過してスクリーンに向けて投写される。
　図５に示す投写型表示装置１００Ｃは、赤色、緑色、青色の各色に色分離して光変調を行うものであり、ライトバルブとして各色に対応する３つの透過型液晶表示パネル１Ｒ、１Ｇ、１Ｂを用い、各色の光路に第４レンズ群Ｇ４を配置したものである。投写型表示装置１００Ｃは、透過型液晶表示パネル１Ｒ、１Ｇ、１Ｂと、白色光を発する光源１０ｃと、光源１０ｃからの光束を赤色、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ＤＭ１、ＤＭ２と、光束を所定方向へ導く全反射ミラー１１、１２、１３と、光束を合成するためのクロスダイクロイックプリズム３ｃとを有している。
　光源１０ｃからの光束は、ダイクロイックミラーＤＭ１、ＤＭ２により各色に分離されて、それぞれ透過型液晶表示パネル１Ｒ、１Ｇ、１Ｂを透過し変調され、フィルタ等からなる平行平面板２と第４レンズ群Ｇ４とを介してクロスダイクロイックプリズム３ｃに入射し、クロスダイクロイックプリズム３ｃで１つの光束となるように合成される。合成された光束は、光軸Ｚに沿って進行して投写レンズの第１レンズ群Ｇ１～第３レンズ群Ｇ３を透過してスクリーンに向けて投写される。なお、図５では、第１レンズ群Ｇ１～第３レンズ群Ｇ３はまとめて概略的に図示している。
　次に、本発明の投写レンズの数値実施例について説明する。図６～図１１にそれぞれ、本発明の投写レンズの実施例１～実施例６のレンズ断面図を示す。
　図６に示す実施例１の投写レンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４との４つのレンズ群からなり、全系の構成レンズ枚数が６枚であり、縮小側がテレセントリックとされている。第１レンズ群Ｇ１は、近軸領域で両凹形状の負のレンズＬ１からなり、第２レンズ群Ｇ２は、近軸領域で拡大側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ２からなり、第３レンズ群Ｇ３は、拡大側から順に、両凹形状の負のレンズＬ３１と、両凸形状の正のレンズＬ３２と、近軸領域で両凸形状の正のレンズＬ３３とからなり、第４レンズ群Ｇ４は、近軸領域で縮小側に平面を向けた平凸形状の正のレンズＬ４からなる。レンズＬ３１とレンズＬ３２は接合されている。レンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３３の両面、およびレンズＬ４の拡大側の面は非球面である。
　図７に示す実施例２の投写レンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４との４つのレンズ群からなり、全系の構成レンズ枚数が４枚であり、全て接合されていない単レンズであり、縮小側がテレセントリックとされている。第１レンズ群Ｇ１は、近軸領域で両凹形状の負のレンズＬ１からなり、第２レンズ群Ｇ２は、近軸領域で両凸形状の正のレンズＬ２からなり、第３レンズ群Ｇ３は、近軸領域で縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ３からなり、第４レンズ群Ｇ４は、近軸領域で縮小側に平面を向けた正の平凸形状のレンズＬ４からなる。レンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３の両面、およびレンズＬ４の拡大側の面は非球面である。なお、図７では、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間に光束分離光学系や光束合成光学系を想定したプリズム３を挿入した例を示している。
　図８に示す実施例３の投写レンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４との４つのレンズ群からなり、全系の構成レンズ枚数が５枚であり、全て接合されていない単レンズであり、縮小側がテレセントリックとされている。第１レンズ群Ｇ１は、近軸領域で拡大側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ１からなり、第２レンズ群Ｇ２は、近軸領域で両凸形状の正のレンズＬ２からなり、第３レンズ群Ｇ３は、拡大側から順に、近軸領域で両凹形状の負のレンズＬ３１と、近軸領域で両凸形状の正のレンズＬ３２とからなり、第４レンズ群Ｇ４は、近軸領域で縮小側に平面を向けた正の平凸形状のレンズＬ４からなる。レンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３１、Ｌ３２の両面、およびレンズＬ４の拡大側の面は非球面である。なお、図８では、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間に光束分離光学系や光束合成光学系を想定したプリズム３を挿入した例を示している。
　図９に示す実施例４の投写レンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４との４つのレンズ群からなり、全系の構成レンズ枚数が４枚であり、全て接合されていない単レンズであり、縮小側がテレセントリックとされている。第１レンズ群Ｇ１は、近軸領域で両凹形状の負のレンズＬ１からなり、第２レンズ群Ｇ２は、近軸領域で両凸形状の正のレンズＬ２からなり、第３レンズ群Ｇ３は、近軸領域で縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ３からなり、第４レンズ群Ｇ４は、近軸領域で縮小側に平面を向けた平凸形状の正のレンズＬ４からなる。レンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３の両面、およびレンズＬ４の拡大側の面は非球面である。
　図１０に示す実施例５の投写レンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４との４つのレンズ群からなり、全系の構成レンズ枚数が５枚であり、全て接合されていない単レンズであり、縮小側がテレセントリックとされている。第１レンズ群Ｇ１は、近軸領域で縮小側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ１からなり、第２レンズ群Ｇ２は、近軸領域で両凸形状の正のレンズＬ２からなり、第３レンズ群Ｇ３は、拡大側から順に、近軸領域で両凹形状の負のレンズＬ３１と、近軸領域で両凸形状の正のレンズＬ３２とからなり、第４レンズ群Ｇ４は、近軸領域で縮小側に平面を向けた平凸形状の正のレンズＬ４からなる。レンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３１、Ｌ３２の両面、およびレンズＬ４の拡大側の面は非球面である。
　図１１に示す実施例６の投写レンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４との４つのレンズ群からなり、全系の構成レンズ枚数が６枚であり、全て接合されていない単レンズであり、縮小側がテレセントリックとされている。第１レンズ群Ｇ１は、近軸領域で両凹形状の負のレンズＬ１からなり、第２レンズ群Ｇ２は、近軸領域で拡大側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ２からなり、第３レンズ群Ｇ３は、拡大側から順に、縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ３１と、両凹形状の負のレンズＬ３２と、近軸領域で両凸形状の正のレンズＬ３３とからなり、第４レンズ群Ｇ４は、近軸領域で縮小側に平面を向けた平凸形状の正のレンズＬ４からなる。レンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３３の両面、およびレンズＬ４の拡大側の面は非球面である。
　表１に実施例１の投写レンズの基本レンズデータを示す。表１の最上段には、全系の焦点距離ｆ、Ｆ値（Ｆナンバー）Ｆｎｏ、縮小側共役位置における有効光束の最大高さＹＩが示されている。表１には、拡大側共役面をＯＢＪとし、縮小側共役面をＩＭＧとして表示しており、Ｓｉの欄には最も拡大側の構成要素の拡大側の面を１番目として縮小側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示し、Ｒｉの欄にはｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉの欄にはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示している。また、Ｎｄｊの欄には最も拡大側のレンズを１番目として像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）のレンズのｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊの欄にはｊ番目のレンズのｄ線に対するアッベ数を示している。この基本レンズデータには、平行平面部材２も含めて示している。
　なお、表１の曲率半径と面間隔は、投写レンズの焦点距離を１．００として規格化した値である。曲率半径の符号は、面形状が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。表１において、面番号に＊印が付いた面は非球面であり、非球面の曲率半径の欄には近軸の曲率半径の数値を示している。
　表２に、実施例１の投写レンズの各非球面の非球面係数を示す。表２の非球面係数の数値の「Ｅ－ｎ」（ｎ：整数）は「×１０－ｎ」を意味し、「Ｅ＋ｎ」は「×１０ｎ」を意味する。非球面係数は、下式で表される非球面式における各係数Ｋ、Ａｍ（ｍ＝３、４、５、…）の値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 ただし、
Ｚｄ：光軸から距離Ｙの非球面上の点より非球面頂点の接平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ
Ｙ：光軸からの距離
Ｃ：光軸近傍の曲率
Ｋ、Ａｍ：非球面係数（ｍ＝３、４、５、…）
　同様に、実施例２～６の投写レンズの基本レンズデータ、非球面係数をそれぞれ表３～表１２に示す。表中の記号の意味、表記方法は上述した実施例１のものと同様である。ただし、実施例２、３の基本レンズデータは、図７、図８に示したプリズム３も含めて示している。また、下記各表では、所定の桁でまるめた数値を記載している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
　上記実施例１～６の投写レンズにおける上記条件式（１）～（９）に対応する値を表１３に示す。実施例１～６では、ｄ線を基準波長としており、表１３にはこの基準波長における各値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
　図１２（Ａ）～図１２（Ｄ）にそれぞれ、実施例１の投写レンズの球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率色収差（倍率の色収差）の各収差図を示す。図１２（Ａ）～図１２（Ｄ）の収差図は、拡大側共役位置を表１に示す値に設定したときのものである。
　球面収差図では、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、Ｆ線（波長波長４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）に関する収差を示している。非点収差図ではサジタル方向、タンジェンシャル方向に関する収差をそれぞれ実線、破線で示している。ディストーションの図では、ｄ線に関する収差を実線で示している。倍率色収差図では、Ｆ線、Ｃ線に関する収差を示している。球面収差図の縦軸上方に記載のＦはＦ値、その他の収差図の縦軸上方に記載のωは半画角を意味する。
　同様に、実施例２～６の投写レンズそれぞれの収差図を図１３（Ａ）～図１３（Ｄ）、図１４（Ａ）～図１４（Ｄ）、図１５（Ａ）～図１５（Ｄ）、図１６（Ａ）～図１６（Ｄ）、図１７（Ａ）～図１７（Ｄ）に示す。これらの収差図は、拡大側共役位置を各実施例の基本レンズデータに示す値に設定したときのものである。各収差図から、実施例１～６の投写レンズは各収差が良好に補正されていることがわかる。
　以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、本発明の投写レンズの各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数、非球面係数の値は、適宜変更することが可能である。また、本発明の投写型表示装置に用いられるライトバルブや、光束分離または光束合成に用いられる光学部材は、上記構成に限定されず、種々の態様の変更が可能である。

Claims (19)

  1. 　縮小側共役位置に表示された画像情報を拡大側共役位置へ投写する投写レンズであって、
    　拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とからなり、
    　下記条件式（１）～（４）を満足することを特徴とする投写レンズ。
    　　　Ｂｆ／ｆ≦１．０　…　（１）
    　　　０．５≦ｄ３４／ｆ≦３．０　…　（２）
    　　　０．５≦ＹＩ／ｆ　…　（３）
    　　　ｆ×ｄ３４／（ＹＩ×ＹＡ）≦１２．５　…　（４）
    ここで、
    　　Ｂｆ：縮小側のバックフォーカス（空気換算長）
    　　　ｆ：全系の焦点距離
    　ｄ３４：前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の光軸上の空気換算間隔
    　　ＹＩ：縮小側共役位置における有効光束の最大高さ
    　　ＹＡ：前記投写レンズにおける軸上光束の最大高さ
  2. 　縮小側共役位置に表示された画像情報を拡大側共役位置へ投写する投写レンズであって、
    　全系が６枚以下のレンズにより構成され、
    　拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とからなり、
    　下記条件式（２－１）を満足することを特徴とする投写レンズ。
    　　　０．７≦ｄ３４／ｆ≦２．０　…　（２－１）
    ここで、
    　　　ｆ：全系の焦点距離
    　ｄ３４：前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の光軸上の空気換算間隔
  3. 　下記条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１または２記載の投写レンズ。
    　　　ｆ×ＹＰ／（ＹＩ×ＹＡ）≦３．０　…　（５）
    ここで、
    　　ＹＰ：前記投写レンズにおける軸外主光線の最大高さ
  4. 　下記条件式（６）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項記載の投写レンズ。
    　　　ｄ１３／ＹＩ≦７．５　…　（６）
    ここで、
    　ｄ１３：前記第１レンズ群の最も拡大側の面から前記第３レンズ群の最も縮小側の面までの光軸上の距離
  5. 　下記条件式（７）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項記載の投写レンズ。
    　　　０．５≦｜ｆ１｜／ｆ≦２．５　…　（７）
    ここで、
    　　ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
  6. 　下記条件式（８）を満足することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の投写レンズ。
    　　　０．５≦ｆ２／ｆ≦５．０　…　（８）
    ここで、
    　　ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
  7. 　下記条件式（９）を満足することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の投写レンズ。
    　　　１．５≦ｆ４／ｆ≦５．０　…　（９）
    ここで、
    　　ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離
  8. 　前記第１レンズ群が、１枚の負レンズにより構成されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の投写レンズ。
  9. 　前記第１レンズ群が、少なくとも１面の非球面を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の投写レンズ。
  10. 　前記第２レンズ群が、１枚の正レンズにより構成されることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項記載の投写レンズ。
  11. 　前記第２レンズ群が、少なくとも１面の非球面を有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載の投写レンズ。
  12. 　前記第３レンズ群が、３枚以下のレンズにより構成されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項記載の投写レンズ。
  13. 　前記第３レンズ群が、少なくとも１面の非球面を有することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項記載の投写レンズ。
  14. 　前記第４レンズ群が、１枚の正レンズにより構成されることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項記載の投写レンズ。
  15. 　前記第４レンズ群が、少なくとも１面の非球面を有することを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項記載の投写レンズ。
  16. 　最も拡大側に配置されたレンズが、有効光束通過領域を含む非円形状とされてなることを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項記載の投写レンズ。
  17. 　最も縮小側に配置されたレンズが、有効光束通過領域を含む非円形状とされてなることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項記載の投写レンズ。
  18. 　縮小側がテレセントリックであることを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項記載の投写レンズ。
  19. 　光源と、少なくとも１つのライトバルブと、該光源からの光束を該ライトバルブへ導く照明光学部と、請求項１から１８のいずれか１項記載の投写レンズとを備え、前記光源からの光束を前記ライトバルブにより光変調した後、前記投写レンズによりスクリーンに投写することを特徴とする投写型表示装置。
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