WO2012144168A1 - 投写レンズおよびこれを用いた投射型表示装置 - Google Patents

投写レンズおよびこれを用いた投射型表示装置 Download PDF

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WO2012144168A1
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lens
projection
conditional expression
projection lens
light
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PCT/JP2012/002537
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山本　力
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富士フイルム株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/34—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having four components only
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/22—Telecentric objectives or lens systems

Definitions

  • the present invention relates to a projection lens that enlarges and projects an image formed on a reduction-side conjugate surface onto a magnification-side conjugate surface, and a projection display device using the same.
  • Patent Documents 1, 2, and 3 As a projection lens constituting such a compact projector having excellent portability, a projection lens having a particularly small number of constituent lenses is known (see Patent Documents 1, 2, and 3).
  • Patent Document 1 has a small angle of view of about 25 ° to 30 °, and the size of the projected image when projected from a short distance cannot be said to be sufficiently large. Further, it cannot be said that a sufficient space for performing color composition or separating the illumination light and the projection light (reduction-side back focus of the projection lens) is secured. Furthermore, when considering portability, it is necessary to reduce the size of the light valve, but there is a problem that such a point is not considered.
  • the projection lenses described in Patent Document 2 and Patent Document 3 are known as projection lenses with improved angle of view and back focus.
  • the inclination of the reduction-side representative light beam (bisecting angle line described later) indicating the reduction-side telecentricity with respect to the optical axis is 11 ° to 15 °, and the telecentricity is insufficient. Yes.
  • telecentric on the reduction side refers to a light beam emitted from an arbitrary point on the reduction-side conjugate plane and converges on the enlargement-side conjugate plane, in each beam cross section of the beam emitted from the reduction-side conjugate plane.
  • the bisector is nearly parallel to the optical axis, and is completely telecentric, that is, if the bisector is completely parallel to the optical axis. It is not limited, and includes cases where there are some errors.
  • the case where there is a slight error is a case where the inclination of the bisector with respect to the optical axis is within a range of ⁇ 5 °.
  • the light beam cross section is a cross section cut along a plane passing through the optical axis.
  • the bisector is a bisector that divides the divergence angle in each light beam section emitted from the conjugate plane on the reduction side into two equal angles.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a telecentric projection lens and a projection display device using the same on the reduction side that are small, light, low-cost and excellent in portability.
  • the projection lens of the present invention is a projection lens for enlarging and projecting an image formed on a reduction-side conjugate surface onto an enlargement-side conjugate surface, and has a positive power in which at least one surface is an aspheric surface in order from the enlargement side.
  • a first lens having a concave surface on the enlargement side and having a negative power
  • a third lens having a convex surface on the reduction side and having a positive power
  • a fourth lens having a positive power.
  • conditional expression (D): ⁇ d1 ⁇ 35 is satisfied at the same time.
  • Bf is the air equivalent back focus on the reduction side
  • f is the focal length of the entire lens system
  • f1 is the focal length of the first lens
  • Nd1 is the refractive index with respect to the d-line of the first lens
  • ⁇ d1 is the d-line of the first lens.
  • the fourth lens has at least one aspherical surface, the outer periphery of the fourth lens has a non-circular shape, and conditional expressions (E): Nd4 ⁇ 1.6, (F): 40 ⁇ d4. It is desirable to satisfy at the same time.
  • Nd4 is a refractive index with respect to the d-line of the fourth lens
  • ⁇ d4 is an Abbe number based on the d-line of the fourth lens.
  • the projection lens is provided with an opening between the first lens and the second lens that limits the range through which the light beam emitted from the conjugate surface on the reduction side passes.
  • the projection lens preferably satisfies the conditional expression (G): 20 ⁇ S / OBJ ⁇ 65 and (H): 2.5 ⁇ / S ⁇ 10.0 simultaneously.
  • S is the maximum length (inches) of the image (projected image) projected onto the enlargement-side conjugate plane
  • OBJ is the projection distance (m) of the image (projection image) projected onto the enlargement-side conjugate plane
  • the projection lens satisfies the conditional expression (I): IH> TH.
  • IH is the maximum light beam height on the reduction-side conjugate plane
  • TH is the maximum effective light beam height in lenses other than the lens arranged on the most reduction side.
  • the projection display device of the present invention includes a light source, a light valve, an illumination optical unit that guides a light beam from the light source to the light valve, and the projection lens, and modulates the light beam from the light source with the light valve, The light-modulated light beam is projected through a projection lens.
  • the projection display device may be a single plate system having only one light valve.
  • the first lens having positive power in which at least one surface is an aspheric surface
  • the second lens having concave and negative power on the magnifying side
  • the convex side being positive on the reduction side
  • a third lens having a power and a fourth lens having a positive power are arranged, and the telescopic lens is made to be telecentric on the reduction side
  • conditional expression (D) The four conditional expressions ⁇ d1 ⁇ 35 are satisfied at the same time, so that this projection lens is compact, lightweight, low cost and excellent in portability. be able to.
  • conditional expression (A): 0.8 ⁇ Bf / f defines the back focus.
  • Conditional expression (B): 1.1 ⁇ f1 / f ⁇ 1.6 defines the ratio of the focal length of the first lens to the focal length of the entire lens system.
  • Conditional expression (D): ⁇ d1 ⁇ 35 defines the Abbe number of the first lens. If the projection lens is configured to exceed the upper limit of the conditional expression (D), there arises a problem that it becomes difficult to correct chromatic aberration.
  • the projection lens of the present invention can be made compact, lightweight, low-cost, excellent in portability, and telecentric on the reduction side without deteriorating optical performance.
  • the projection display apparatus of the present invention by using the projection lens of the present invention as described above, the apparatus can be made compact, lightweight, low cost and excellent in portability.
  • FIG. 5 is a diagram showing various aberrations of the projection lens of Example 1.
  • FIG. 6 is a diagram showing various aberrations of the projection lens of Example 2.
  • FIG. 6 is a diagram showing various aberrations of the projection lens of Example 3.
  • Sectional drawing showing a three-plate projection light modulator having three light valves Sectional view showing a single-plate projection light modulator having only one light valve
  • the figure which shows the example (a) of non-circular shape The figure which shows the example (b) of non-circular shape
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a projection lens of the present invention and a projection display device using the projection lens.
  • the projection lens 100 of the present invention shown in FIG. 1 has an image (image information) G formed on a reduction-side conjugate surface (conjugate position) Cps (that is, on the image forming surface 11m of the light valve 11 as a display element). Is a small projection lens that magnifies and projects the image on the enlargement side conjugate plane (conjugate position) Cpk (that is, on the screen 1).
  • the projection lens 100 has a positive power in which at least one surface (that is, one of the lens surface J1 and the lens surface J2) is aspherical in order from the enlargement side (the arrow Z side in the figure).
  • 1 lens L1 a second lens L2 having a negative power on the enlargement side lens surface J3, a third lens L3 having a positive power on the reduction side lens surface J6, and a fourth lens having a positive power.
  • L4 is arranged and consists of only four lenses.
  • the projection lens 100 is configured to be telecentric on the reduction side, and further, conditional expression (A): 0.8 ⁇ Bf / f, conditional expression (B): 1.1 ⁇ f1 / f. ⁇ 1.6, conditional expression (C): Nd1 ⁇ 1.7, and conditional expression (D): ⁇ d1 ⁇ 35 are satisfied at the same time.
  • conditional expression (A): 0.8 ⁇ Bf / f, conditional expression (B): 1.1 ⁇ f1 / f. ⁇ 1.6, conditional expression (C): Nd1 ⁇ 1.7, and conditional expression (D): ⁇ d1 ⁇ 35 are satisfied at the same time.
  • Bf is the air equivalent back focus on the reduction side of the projection lens 100
  • f1 is the focal length of the entire system of the projection lens 100
  • f1 is the focal length of the first lens L1
  • Nd1 is the refractive index of the first lens L1 with respect to the d-line.
  • the air equivalent back focus is the thickness of the optical member such as a filter or a cover glass when the optical member such as a filter or a cover glass is arranged between the lens surface arranged on the most reduction side and the conjugate surface on the reduction side. It is determined in terms of air.
  • the projection lens 100 satisfies the conditional expression (B ′): 1.2 ⁇ f1 / f ⁇ 1.5 in which the range is more limited than the conditional expression (B): 1.1 ⁇ f1 / f ⁇ 1.6. It is desirable to satisfy the condition, and it is desirable to satisfy the condition (D ′): ⁇ d1 ⁇ 30 in which the range is more limited than the conditional expression (D): ⁇ d1 ⁇ 35.
  • the projection lens 100 satisfies the conditional expression (A ′): 0.8 ⁇ Bf / f ⁇ 1.2, or satisfies the conditional expression (C ′): 1.5 ⁇ Nd1 ⁇ 1.7.
  • Conditional expression (D ′′): 17 ⁇ d1 ⁇ 35 may be satisfied.
  • the fourth lens L4 has at least one surface (either one of the lens surface J7 or the lens surface J8) as an aspherical surface and an outer periphery with a noncircular shape. Further, conditional expression (E): Nd4 ⁇ 1.6 and conditional expression (F): 40 ⁇ d4 can be satisfied at the same time.
  • Nd4 is the refractive index of the fourth lens L4 with respect to the d-line
  • ⁇ d4 is the Abbe number with respect to the d-line of the fourth lens L4.
  • the fourth lens L4 satisfies the conditional expression (F ′): 50 ⁇ d4 in which the range is more limited than the above (F): 40 ⁇ d4.
  • the fourth lens L4 can satisfy the conditional expression (E ′): 1.4 ⁇ Nd4 ⁇ 1.6, or can satisfy (F ′′): 40 ⁇ d4 ⁇ 85. .
  • the non-circular shape of the outer periphery of the fourth lens L4 means that the lens shape when viewed from the optical axis Z1 direction is various shapes different from the circular shape. That is, “the lens is non-circular” means that the shape of the lens viewed from the direction of the optical axis Z1 does not form a circular shape.
  • the lens shape when viewed from the optical axis Z1 direction is a so-called D-cut obtained by cutting one arcuate region (region located in the ⁇ Y direction) from the circular shape (FIG. 9A).
  • D-cut obtained by cutting one arcuate region (region located in the ⁇ Y direction) from the circular shape (FIG. 9A).
  • a shape obtained by further cutting one arcuate region (region located in the ⁇ X direction) from the shape shown in FIG. 9B see the non-circular shape (c) shown in FIG. 9C) or the like can be employed.
  • region shown with the broken line in the 4th lens L4 shown in FIG. 1 is the part cut into non-circular shape like the non-circular shape (b) shown in the said FIG. 9B (Two arcuate area
  • the fourth lens L4 a non-circular shape including the effective light beam passage region, an unnecessary lens portion (the effective light beam does not pass through) of the fourth lens L4 having the highest maximum effective light beam height is obtained. It is possible to prevent the lens from having an excessively large outer diameter.
  • an opening Ko having an opening that restricts a range through which a light beam emitted from the conjugate surface Cps on the reduction side passes.
  • the “aperture” only needs to have a function of restricting the passage of the light beam, and includes a variable aperture.
  • the projection lens 100 can satisfy the conditional expression (G): 20 ⁇ S / OBJ ⁇ 65 and (H): 2.5 ⁇ / S ⁇ 10.0 simultaneously.
  • S is the maximum length (inches) of the image G projected onto the enlargement-side conjugate plane Cpk
  • OBJ is the projection distance (m) of the image G projected onto the enlargement-side conjugate plane Cpk
  • ⁇ is the enlargement-side conjugate plane Cpk. This is the magnification of the image G projected on the conjugate plane Cpk.
  • the “maximum length” means a distance between two points at which the interval is maximum in the projection area on the enlargement-side conjugate plane Cpk on which the image G is projected.
  • the conjugate plane Cpk When the image G projected on the screen is rectangular or square, it is determined as the diagonal length.
  • the projection distance of the image G is determined from the surface apex P1 (the point where the lens surface J1 and the optical axis Z1 intersect) on the lens surface J1 on the enlargement side of the first lens L1, which is the lens surface disposed on the most enlargement side. This is the distance to the conjugate plane Cpk on the enlargement side.
  • the projection lens 100 satisfies the conditional expression (I): IH> TH.
  • IH is the maximum image height of the image G formed on the reduction-side conjugate plane Cps
  • TH is the maximum effective light beam height in lenses other than the fourth lens arranged on the most reduction side.
  • the maximum effective luminous flux height in the lens other than the fourth lens is the height of the effective luminous flux that passes through the third lens L3, the second lens L2, and the first lens L1 (lenses other than the fourth lens L4) ( This is the maximum value of the distance from the optical axis Z1.
  • conditional expressions (A) to (D) have already been described, they will be omitted, and conditional expressions (E) to (I) will be described.
  • conditional expression (F): 40 ⁇ d4 defines the Abbe number based on the d-line of the fourth lens L4. If the lower limit of conditional expression (F) is not reached, there is a problem that it becomes difficult to correct chromatic aberration.
  • conditional expression (G): 20 ⁇ S / OBJ ⁇ 65 defines the size of the projected image with respect to the projection distance. If the projection lens 100 is configured so as to be out of the range of the conditional expression (G), it is difficult to project so as to satisfy an appropriate projection image size and an appropriate projection distance.
  • conditional expression (H): 2.5 ⁇ / S ⁇ 10.0 defines the ratio of the size of the projected image to the magnification of the projected image.
  • the above conditional expression (I): IH> TH defines the maximum effective luminous flux height. If the above conditional expression (I) is not satisfied, the third lens L3, the second lens L2, the first lens L1, and the like are more likely to be non-circular in order to suppress the increase in size of the device, so that the cost is low. And weight reduction becomes difficult.
  • the projection display device 200 equipped with the projection lens 100 includes a light source 20, a light valve 11, a projection light modulation unit 300 including an illumination optical unit 25 that guides a light beam from the light source 20 to the light valve 11, and the like.
  • the projection lens 100, and the light beam 20 guided from the light source 20 is light-modulated through the light valve 11 on which the image G is formed, and the screen 1 is arranged on the enlargement conjugate plane Cpk through the projection lens 100.
  • the projected image is enlarged.
  • a light beam provided with image information indicating an image G formed on the image forming surface 11 m of the light valve 11 constitutes a projection light modulation unit 300.
  • the light enters the projection lens 100 through various filters such as a low-pass filter and an infrared cut filter, a cover glass of a light valve, a glass block (indicated by reference numeral 2ab in the figure), and the like.
  • the projected image is enlarged and projected on the screen 1 arranged in Cpk.
  • color synthesizing means such as a cross dichroic prism, a DMD prism for separating illumination light and projection light, an LCOS PBS, and the like can be arranged. is there.
  • the projection display device 200 can be a single-plate system having only one light valve 11 or a multi-panel system having a plurality of light valves 11.
  • FIG. 8A is an enlarged view showing a three-plate projection light modulation section
  • FIG. 8B is an enlarged view showing a single-plate projection light modulation section.
  • the projection light modulation unit 300 when the projection display device 200 is a three-plate system, the projection light modulation unit 300 includes a light source 20, transmissive liquid crystal panels 11a, 11b, and 11c that are light valves, and a light source 20.
  • the illumination optical unit 25 guides the luminous flux emitted from each of the transmissive liquid crystal panels 11a to 11c, and the cross dichroic prism 14 which is a luminous flux synthesis optical system for synthesizing the luminous fluxes that have passed through the transmissive liquid crystal panels 11a to 11c. Can be.
  • the illumination optical unit 25 can include an integrator 19 such as a fly eye disposed between the light source 20 and the dichroic mirror 12.
  • the white light beam emitted from the light source 20 is color-separated into three types of light beams (G light, B light, and R light) through the illumination optical unit 25, and enters each of the liquid crystal panels 11a to 11c corresponding to each color.
  • the light is modulated.
  • the light beams modulated through the liquid crystal panels 11a to 11c are color-combined by the cross dichroic prism 14 and then projected onto the screen 1 through the projection lens 100.
  • the illumination optical unit 25 of the projection light modulation unit 300 includes dichroic mirrors 12 and 13 for color separation, total reflection mirrors 18a, 18b, and 18c, condenser lenses 16a, 16b, and 16c, and the like. .
  • the light modulation unit 300 for projection is not limited to the above-described mode using the transmission type liquid crystal display panel, and other light modulation means such as a reflection type liquid crystal display panel or DMD can be adopted. It is.
  • the liquid crystal panel 11t which is a light valve, is a single plate
  • the projection light modulation unit 300 includes a light source 20 composed of LEDs that emit RGB colors
  • One transmissive liquid crystal panel 11t and an illumination optical unit 25 having a condenser lens 16 that guides a light beam emitted from the light source 20 to the transmissive liquid crystal panel 11t may be provided.
  • the illumination optical unit 25 can include an integrator 19 such as a fly eye disposed between the light source 20 and the dichroic mirror 12.
  • an image corresponding to each color of RGB is sequentially displayed on one transmissive liquid crystal panel 11t, and in synchronism with this, a light beam having a corresponding color is output from the light source 20 composed of LEDs of each color of RGB.
  • the RGB light beams sequentially emitted from the light source 20 are passed through the illumination optical unit 25 and light modulated by the liquid crystal panel 11t on which an image synchronized with the light emission of each RGB color is formed, and light modulated through the liquid crystal panel 11t.
  • a light beam carrying a frame sequential color image can be enlarged and projected onto the screen 1 through the projection lens 100.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the projection lens of Example 1.
  • the first lens L1 which is a double-sided aspherical lens having a biconvex shape on the optical axis Z, in order from the enlargement side, the opening Ko, and a flat surface in which the enlargement-side lens surface forms a concave surface.
  • a second lens L2 that is a concave lens
  • a third lens L3 that is a positive meniscus lens with a convex surface facing the reduction side
  • a fourth lens L4 that is a double-sided aspheric lens that forms a biconvex shape on the optical axis Z are arranged. It will be.
  • a projection light modulator is disposed on the reduction side of the projection lens 101. More specifically, a glass block 2a, a cover glass 2b, and a light valve 11 are arranged in order from the enlargement side.
  • a light beam representing the image formed on the image forming surface 11m of the light valve 11 enters the projection lens through the cover glass 2b and the glass block 2a. Through this projection lens, it is projected on the enlargement side.
  • the glass block 2a and the like can be omitted.
  • the projection lens 101 is configured to satisfy all the conditional expressions (A) to (I) as shown in Table 4 to be described later.
  • Table 1 below shows basic data of the projection lens 101 of Example 1.
  • the upper part of Table 1 shows lens data, and the lower part shows aspherical coefficients.
  • the * mark added to the surface number of the lens data indicates that the surface is an aspherical surface.
  • the focal length (mm) of the entire lens system is shown in the lower part of the upper stage of Table 1.
  • Optical element (optical member) that sequentially increases from the enlargement side toward the reduction side.
  • ⁇ dj represents the Abbe number based on the d-line of the j-th optical element (optical member).
  • the curvature radius is positive when convex on the enlargement side and negative when convex on the reduction side.
  • the aspheric coefficient shown in the lower part of Table 1 is created so as to determine the aspheric shape by applying to the following aspheric expression.
  • FIG. 3 is a sectional view showing the projection lens of Example 2.
  • the projection lens 102 of Example 2 constitutes, in order from the magnification side, the first lens L1, which is a double-sided aspheric lens having a biconvex shape on the optical axis Z, the opening Ko, and the magnification side lens in the cemented lens.
  • the second lens L2, the third lens L3 constituting the reduction lens of the cemented lens, and the fourth lens L4, which is a double-sided aspheric lens having a biconvex shape on the optical axis Z, are arranged.
  • FIG. 3 shows a state where only the glass block 2 a is arranged on the reduction side of the projection lens 102.
  • the projection lens 102 is configured to satisfy all the conditional expressions (A) to (I) as shown in Table 4 to be described later.
  • Table 2 below shows basic data of the projection lens 102 of Example 2.
  • the upper part of Table 2 shows lens data, and the lower part shows aspherical coefficients.
  • FIG. 4 is a sectional view showing the projection lens of Example 3.
  • the projection lens 103 according to the third embodiment includes, in order from the enlargement side, a first lens L1 that is a double-sided aspheric lens having a biconvex shape on the optical axis Z, an opening Ko, and a negative meniscus with a concave surface facing the enlargement side.
  • FIG. 4 shows a state where only the glass block 2 a is arranged on the reduction side of the projection lens 103.
  • the projection lens 102 is configured to satisfy all the conditional expressions (A) to (I) as shown in Table 4 to be described later.
  • Table 3 below shows basic data of the projection lens 103 of Example 3.
  • the upper part of Table 3 shows lens data, and the lower part shows aspherical coefficients.
  • FIGS. 5 to 7 are aberration diagrams showing various aberrations (spherical aberration, astigmatism, distortion and lateral chromatic aberration) of the projection lenses according to Examples 1 to 3.
  • FIGS. In these aberration diagrams ⁇ indicates a half angle of view, the aberration diagram of spherical aberration shows aberration curves of d-line, F-line and C-line, and the aberration diagram of lateral chromatic aberration shows F-line (dotted line: The same is true for the following, and the aberration curves for the C-line (two-dot chain line: the same applies hereinafter) are shown.
  • FIGS. 5 to 8 in the projection lenses according to Examples 1 to 4, each aberration including distortion and lateral chromatic aberration is well corrected.
  • the projection lens according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.
  • the curvature radius R and the lens interval (or lens thickness) D of each lens can be changed as appropriate. Is possible.
  • the projection display device of the present invention is not limited to the one having the above configuration, and various device configurations including the projection lens of the present invention are possible.
  • the light valve for example, a transmissive or reflective liquid crystal display element, or a micro mirror element in which a large number of micro mirrors capable of changing the inclination are formed on a substantially flat surface (for example, manufactured by Texas Instruments). Digital micromirror device) can be used.
  • the illumination optical system an appropriate configuration corresponding to the type of light valve can be adopted.

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Abstract

投写レンズにおいて、小型・軽量・低コストで携帯性に優れたものとする。拡大側から順に、少なくとも１面が非球面からなる正のパワーを有する第１レンズＬ１、拡大側が凹面で負のパワーを有する第２レンズＬ２、縮小側が凸面で正のパワーを有する第３レンズＬ３、正のパワーを有する第４レンズＬ４を配し、縮小側にテレセントリックとなるようにするとともに、条件式（Ａ）：０．８＜Ｂｆ／ｆ、条件式（Ｂ）：１．１＜ｆ１／ｆ＜１．６、条件式（Ｃ）：Ｎｄ１＜１．７、条件式（Ｄ）：νｄ１＜３５を同時に満足するように構成して、縮小側の共役面Ｃｐｓに形成された画像が拡大側の共役面Ｃｐｋへ拡大投写されるようにする。

Description

投写レンズおよびこれを用いた投射型表示装置
　本発明は、縮小側の共役面に形成された画像を拡大側の共役面へ拡大投写する投写レンズおよびこれを用いた投射型表示装置に関するものである。
　従来より、液晶などを用いた透過型・反射型ライトバルブや、配列された微小ミラーを偏向させ光を変調するＤＭＤを用いた小型の投写レンズおよびこれを用いた投射型表示装置（プロジェクタともいう）が知られている。
　また、近年、そのようなプロジェクタの市場はパソコンの普及にともなって拡大しており、ライトバルブの小型化や光源の高効率化などを背景に携帯性に優れた小型のプロジェクタの製品化も要請されている。
　そのような携帯性に優れた小型のプロジェクタを構成する投写レンズとして、特に構成レンズ枚数を少なくしたものが知られている（特許文献１、２、３参照）。
特開２００４－３６１６５１号公報 特開２０１０－９７０７８号公報 特開２０１０－１７５８３２号公報
　しかしながら、特許文献１に記載のプロジェクタは、画角が２５°～３０°程度と小さく、近距離から投写する時の投写画像のサイズが十分な大きさとは言えない。また、色合成を行ったり照明光と投写光の分離を行ったりするためのスペース（投写レンズの縮小側バックフォーカス）が十分に確保されているとは言えない。さらに、携帯性を考慮した場合、ライトバルブのサイズも小さくする必要があるが、そのような点について考慮されていないという問題がある。
　また、画角やバックフォーカスを改善した投写レンズとして特許文献２や特許文献３に記載の投写レンズが知られている。しかしながら、これらの投写レンズは、小型化しつつレンズを明るくするために重要となる第１レンズの非球面化について十分に考慮されたものとは言えない。より具体的には、例えば、第１レンズの非球面化について、低コスト化や軽量化等の考慮が不足している。さらに、特許文献２では、縮小側のテレセントリック性を示す縮小側代表光線（後述する２等分角線）の光軸に対する傾きが１１°～１５°でありテレセントリック性が不十分なものになっている。
　なお、縮小側にテレセントリックとは、縮小側の共役面上の任意の点から発せられて拡大側の共役面上に収束する光束に関し、縮小側の共役面上から発せられる光束の各光束断面における２等分角線が光軸に対して平行に近い状態であることを意味するものであり、完全にテレセントリックな場合、すなわち上記２等分角線が光軸に対して完全に平行な場合に限るものではなく、多少の誤差がある場合をも含むものを意味する。ここで多少の誤差がある場合とは、光軸に対する前記２等分角線の傾きが±５°の範囲内の場合である。
　上記光束断面は、光軸を通る平面で切断される断面である。また、２等分角線は、縮小側の共役面上から発せられる各光束断面における拡がり角を等しい角度に二つに分ける２等分線である。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、小型・軽量・低コストで携帯性に優れた縮小側にテレセントリックな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ものである。
　本発明の投写レンズは、縮小側の共役面に形成された画像を拡大側の共役面へ拡大投写する投写レンズであって、拡大側から順に、少なくとも１面が非球面からなる正のパワーを有する第１レンズ、拡大側が凹面で負のパワーを有する第２レンズ、縮小側が凸面で正のパワーを有する第３レンズ、正のパワーを有する第４レンズのみを配して構成され、縮小側にテレセントリックであり、条件式（Ａ）：０．８＜Ｂｆ／ｆ、条件式（Ｂ）：１．１＜ｆ１／ｆ＜１．６、条件式（Ｃ）：Ｎｄ１＜１．７、条件式（Ｄ）：νｄ１＜３５を同時に満足することを特徴とするものである。ただし、Ｂｆは縮小側の空気換算バックフォーカス、ｆはレンズ全系の焦点距離、ｆ１は第１レンズの焦点距離、Ｎｄ１は第１レンズのｄ線に対する屈折率、νｄ１は第１レンズのｄ線を基準としたアッベ数である。
　前記第４レンズは、少なくとも１面が非球面からなり、第４レンズの外周部の輪郭が非円形形状であり、さらに条件式（Ｅ）：Ｎｄ４＜１．６、（Ｆ）：４０＜νｄ４を同時に満足するものとすることが望ましい。ただし、Ｎｄ４は第４レンズのｄ線に対する屈折率、νｄ４は第４レンズのｄ線を基準としたアッベ数である。
　前記投写レンズは、第１レンズと第２レンズとの間に、縮小側の共役面から発せられた光束を通す範囲を制限する開口が設けられたものとすることが望ましい。
　前記投写レンズは、条件式（Ｇ）：２０＜Ｓ／ＯＢＪ＜６５、（Ｈ）：２．５＜β／Ｓ＜１０．０を同時に満足するものとすることが望ましい。ただし、Ｓは拡大側の共役面に投写される画像（投写画像）の最大長さ（インチ）、ＯＢＪは拡大側の共役面へ投写される画像（投写画像）の投写距離（ｍ）、βは拡大側の共役面へ投写される画像（投写画像）の拡大倍率である。
　前記投写レンズは、条件式（Ｉ）：ＩＨ＞ＴＨを満足するものとすることが望ましい。ただし、ＩＨは縮小側の共役面における最大光線高、ＴＨは最も縮小側に配置されたレンズ以外のレンズにおける最大有効光束高さである。
　本発明の投写型表示装置は、光源と、ライトバルブと、光源からの光束をライトバルブへ導く照明光学部と、前記投写レンズとを備え、光源からの光束をライトバルブで光変調し、その光変調された光束を投写レンズに通して投写することを特徴とするものである。
　前記投写型表示装置は、ライトバルブを１つのみ備えた単板方式からなるものとすることができる。
　本発明の投写レンズによれば、拡大側から順に、少なくとも１面が非球面からなる正のパワーを有する第１レンズ、拡大側が凹面で負のパワーを有する第２レンズ、縮小側が凸面で正のパワーを有する第３レンズ、正のパワーを有する第４レンズのみを配して構成し、さらに、縮小側にテレセントリックとなるように、かつ、条件式（Ａ）：０．８＜Ｂｆ／ｆ、条件式（Ｂ）：１．１＜ｆ１／ｆ＜１．６、条件式（Ｃ）：Ｎｄ１＜１．７
・・・（Ｃ）、および条件式（Ｄ）：νｄ１＜３５の４つの条件式を同時に満足するようにしたので、この投写レンズを小型・軽量・低コストで携帯性に優れたものとすることができる。
　すなわち、条件式（Ａ）：０．８＜Ｂｆ／ｆは、バックフォーカスを規定するものである。この条件式（Ａ）を満足するように上記投写レンズを構成することにより、縮小側のバックフォーカスを確保することができ、これにより、照明光と投影光の分離や、互いに異なる色を表す光の合成等が容易となる。
　また、条件式（Ｂ）：１．１＜ｆ１／ｆ＜１．６は、レンズ全系の焦点距離に対する第１レンズの焦点距離の比率を規定するものである。条件式（Ｂ）を満足するように上記投写レンズを構成することにより、拡大側に配されているレンズのパワーを強くしても性能を低下させないようにすることができる。一方、条件式（Ｂ）の下限を下回ると、縮小側のバックフォーカスの確保が難しくなるとともに、収差の補正が難しくなるという問題が生じる。
　また、条件式（Ｃ）：Ｎｄ１＜１．７は、第１レンズの屈折率を規定するものである。条件式（Ｃ）の上限を上回るように投写レンズを構成すると、第１レンズにプラスチックレンズを適用することが難しくなるため、この投写レンズの低コスト化および軽量化が難しくなる。
　また、条件式（Ｄ）：νｄ１＜３５は、第１レンズのアッベ数を規定するものである。条件式（Ｄ）の上限を上回るように投写レンズを構成すると、色収差の補正が難しくなるという問題が生じる。
　上記のようなことにより、本発明の投写レンズを、光学性能を低下させることなく、小型・軽量・低コストで携帯性に優れ縮小側にテレセントリックなものとすることができる。
　また、本発明の投写型表示装置によれば、上記のような本発明の投写レンズを用いることにより、この装置を、小型・軽量・低コストで携帯性に優れたものとすることができる。
本発明の実施の形態による投写レンズの概略構成を示す断面図 実施例１の投写レンズの概略構成を示す断面図 実施例２の投写レンズの概略構成を示す断面図 実施例３の投写レンズの概略構成を示す断面図 実施例１の投写レンズの諸収差を示す図 実施例２の投写レンズの諸収差を示す図 実施例３の投写レンズの諸収差を示す図 ライトバルブを３つ有する３板方式の投写用光変調部を示す断面図 ライトバルブを１つのみ有する単板方式の投写用光変調部を示す断面図 非円形形状の例（ａ）を示す図 非円形形状の例（ｂ）を示す図 非円形形状の例（ｃ）を示す図
　以下、本発明の投写レンズおよびこの投写レンズを用いた投写型表示装置について図面を参照して説明する。
　図１は、本発明の投写レンズおよびこの投写レンズを用いた投写型表示装置の概略構成を示す断面図である。
　図１に示す本発明の投写レンズ１００は、縮小側の共役面（共役位置）Ｃｐｓ上（すなわち、表示素子であるライトバルブ１１の画像形成面１１ｍ上）に形成された画像（画像情報）Ｇを拡大側の共役面（共役位置）Ｃｐｋ上（すなわち、スクリーン１上）に拡大投写する小型の投写レンズである。
　この投写レンズ１００は、拡大側（図中矢印－Ｚ方向の側）から順に、少なくとも１面（すなわち、レンズ面Ｊ１またはレンズ面Ｊ２のいずれか一方）が非球面である正のパワーを有する第１レンズＬ１、拡大側のレンズ面Ｊ３が凹面で負のパワーを有する第２レンズＬ２、縮小側のレンズ面Ｊ６が凸面で正のパワーを有する第３レンズＬ３、正のパワーを有する第４レンズＬ４を配して構成したものであり、４枚のレンズのみからなるものである。
　上記投写レンズ１００は、縮小側にテレセントリックとなるように構成されたものであり、さらに、条件式（Ａ）：０．８＜Ｂｆ／ｆ、条件式（Ｂ）：１．１＜ｆ１／ｆ＜１．６、条件式（Ｃ）：Ｎｄ１＜１．７、および条件式（Ｄ）：νｄ１＜３５を同時に満足するものである。ただし、Ｂｆは投写レンズ１００における縮小側の空気換算バックフォーカス、ｆは投写レンズ１００の全系の焦点距離、ｆ１は第１レンズＬ１の焦点距離、Ｎｄ１は第１レンズＬ１のｄ線に関する屈折率、νｄ１は第１レンズＬ１のｄ線を基準としたアッベ数である。
　なお、空気換算バックフォーカスは、最も縮小側に配されたレンズ面から縮小側の共役面までの間にフィルタやカバーガラス等の光学部材が配されている場合に、それらの光学部材の厚みを空気換算して定められるものである。
　なお、投写レンズ１００は、上記条件式（Ｂ）：１．１＜ｆ１／ｆ＜１．６よりも範囲を限定した条件式（Ｂ′）：１．２＜ｆ１／ｆ＜１．５を満足するものとすることが望ましく、また、上記条件式（Ｄ）：νｄ１＜３５よりも範囲を限定した条件式（Ｄ′）：νｄ１＜３０を満足するものとすることが望ましい。
　なお、投写レンズ１００は、条件式（Ａ′）：０．８＜Ｂｆ／ｆ＜１．２を満足したり、条件式（Ｃ′）：１．５＜Ｎｄ１＜１．７を満足したり、条件式（Ｄ″）：１７＜νｄ１＜３５を満足したりするものとすることができる。
　また、第４レンズＬ４は、少なくとも１面（レンズ面Ｊ７またはレンズ面Ｊ８のいずれか一方）を非球面とし、かつ、外周部の輪郭を非円形形状とし、さらに条件式（Ｅ）：Ｎｄ４＜１．６、および条件式（Ｆ）：４０＜νｄ４を同時に満足するものとすることができる。ただし、Ｎｄ４は第４レンズＬ４のｄ線に関する屈折率、νｄ４は第４レンズＬ４のｄ線を基準としたアッベ数である。
　この第４レンズＬ４は、上記（Ｆ）：４０＜νｄ４よりも範囲を限定した条件式（Ｆ′）：５０＜νｄ４を満足するものとすることがより望ましい。
　また、第４レンズＬ４は、条件式（Ｅ′）：１．４＜Ｎｄ４＜１．６を満足したり、（Ｆ″）：４０＜νｄ４＜８５を満足したりするものとすることができる。
　なお、第４レンズＬ４の外周部の輪郭を非円形形状にするとは、光軸Ｚ１方向から見たときのレンズ形状を円形形状とは異なる種々の形状とすることを意味する。すなわち、「レンズが非円形形状」とは、光軸Ｚ１方向から見たレンズの形状が円形形状をなすものではないことを意味する。
　図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃに上記非円形形状の例を示す。例えば、非円形形状として、光軸Ｚ１方向から見たときのレンズ形状が、円形状から１つの弓形領域（－Ｙ方向に位置する領域）を切り取った、いわゆるＤカットを施したもの（図９Ａに示す非円形形状（ａ）の図を参照）、または、円形状からＹ方向に対向する２つの弓形領域を切り取ったもの（図９Ｂに示す非円形形状（ｂ）の図を参照）、この図９Ｂに示す形状からさらに１つの弓形領域（－Ｘ方向に位置する領域）を切り取ったもの（図９Ｃに示す非円形形状（ｃ）の図を参照）等を採用することができる。
　なお、図１に示す第４レンズＬ４中の破線で示す領域は、上記図９Ｂに示す非円形形状（ｂ）のように非円形形状にカットされた部分（Ｙ方向に対向する２つの弓形領域）を示している。
　このように、第４レンズＬ４を、有効光束通過領域を含む非円形形状とすることにより、最大有効光束高さが最も高くなる第４レンズＬ４の不要な（有効光束が透過しない）レンズ部分を設けないようにし、レンズの外径が大きくなり過ぎるのを防止することができる。
　第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間には、縮小側の共役面Ｃｐｓから発せられた光束を通す範囲を制限する開口を備えた開口部Ｋｏを配置することができる。このような開口を設けることにより、縮小側のテレセントリック性を向上させることができる。
　なお、「開口」は、光束の通過を制限する機能を有していればよく、可変絞りも含むものである。
　また、投写レンズ１００は、条件式（Ｇ）：２０＜Ｓ／ＯＢＪ＜６５、および（Ｈ）：２．５＜β／Ｓ＜１０．０を同時に満足するものとすることができる。ただし、Ｓは拡大側の共役面Ｃｐｋへ投写される画像Ｇの最大長さ（インチ）、ＯＢＪは拡大側の共役面Ｃｐｋへ投写される画像Ｇの投写距離（ｍ）、βは拡大側の共役面Ｃｐｋに投写される画像Ｇの拡大倍率である。
　なお、上記「最大長さ」は、画像Ｇが投射される拡大側の共役面Ｃｐｋ上の投写領域中において間隔が最大となる２点間の距離を意味するものであり、例えば、共役面Ｃｐｋに投射される画像Ｇが長方形や正方形をなす場合には対角の長さとして定められるものである。
　また、画像Ｇの投写距離は、最も拡大側に配されたレンズ面である第１レンズＬ１の拡大側のレンズ面Ｊ１における面頂Ｐ１（レンズ面Ｊ１と光軸Ｚ１とが交わる点）から、拡大側の共役面Ｃｐｋまでの距離である。
　さらに、投写レンズ１００は、条件式（Ｉ）：ＩＨ＞ＴＨを満足するものとすることが望ましい。ただし、ＩＨは縮小側の共役面Ｃｐｓに形成される画像Ｇの最大像高、ＴＨは最も縮小側に配置された第４レンズ以外のレンズにおける最大有効光束高さである。
　ここで、第４レンズ以外のレンズにおける最大有効光束高さは、第４レンズＬ４以外のレンズである、第３レンズＬ３、第２レンズＬ２、および第１レンズＬ１を通る有効光束の高さ（光軸Ｚ１からの距離）の最大値である。
　以下、上記各条件式の技術的意義について説明する。なお、条件式（Ａ）～（Ｄ）については既に説明済みなので省略し、条件式（Ｅ）～（Ｉ）について説明する。
　上記条件式（Ｅ）：Ｎｄ４＜１．６は、第４レンズＬ４のｄ線に関する屈折率を規定するものである。条件式（Ｅ）の上限を上回ると、第４レンズＬ４へのプラスチックレンズの適用が難しくなり、投写レンズ１００および投写型表示装置２００を低コスト化・軽量化することが難しくなる。
　上記条件式（Ｆ）：４０＜νｄ４は、第４レンズＬ４のｄ線を基準にしたアッベ数を規定するものである。条件式（Ｆ）の下限を下回ると、色収差の補正が難しくなるという問題が生じる。
　上記条件式（Ｇ）：２０＜Ｓ／ＯＢＪ＜６５は、投写距離に対する投写画像のサイズを規定するものである。上記条件式（Ｇ）の範囲から外れるように投写レンズ１００を構成すると、適切な投写画像のサイズと適切な投写距離とを満たすように投写することが難しくなる。
　上記条件式（Ｈ）：２．５＜β／Ｓ＜１０．０は、投写画像の拡大倍率に対する投写画像のサイズの比率を規定するものである。条件式（Ｈ）を満足することにより、装置の大型化を抑制しつつ、照明効率の向上および画面の高精細化を図ることができる。
　上記条件式（Ｉ）：ＩＨ＞ＴＨは、最大有効光束高さを規定するものである。上記条件式（Ｉ）が満足されないと、第３レンズＬ３、第２レンズＬ２、および第１レンズＬ１なども装置の大型化を抑制するために非円形形状にする可能性が高まるため、低コスト化・軽量化が難しくなる。
　また、上記投写レンズ１００を搭載した投写型表示装置２００は、光源２０、ライトバルブ１１、その光源２０からの光束をライトバルブ１１へ導く照明光学部２５等を備えた投写用光変調部３００と、上記投写レンズ１００とを備え、光源２０から導かれた光束を、画像Ｇが形成されているライトバルブ１１を介して光変調し投写レンズ１００を通して拡大側の共役面Ｃｐｋに配されたスクリーン１へ拡大投写するものである。
　図１に示すように、この投写型表示装置２００は、ライトバルブ１１の画像形成面１１ｍ上に形成された画像Ｇを示す画像情報を与えられた光束が、投写用光変調部３００を構成するローパスフィルタや赤外線カットフィルタ等の各種フィルタやライトバルブのカバーガラスやガラスブロック（図中符号２ａｂで示す）等を介して、この投写レンズ１００に入射され、この投写レンズ１００により拡大側の共役面Ｃｐｋに配されたスクリーン１に拡大投写されるようになっている。
　なお、具体的には、上記ガラスブロックとして、クロスダイクロイックプリズム等の色合成手段や、照明光と投影光を分離するためのＤＭＤ用のプリズムやＬＣＯＳ用のＰＢＳ等を配設することが可能である。
　また、上記投写型表示装置２００は、１つのライトバルブ１１のみを備えた単板方式からなるものとしたり、複数のライトバルブ１１を備えた多板方式としたりすることができる。
　図８Ａは３板方式の投写用光変調部を拡大して示す図、図８Ｂは単板方式の投写用光変調部を拡大して示す図である。
　図８Ａに示すように、投写型表示装置２００が３板方式の場合には、投写用光変調部３００は、光源２０と、ライトバルブである透過型液晶パネル１１ａ、１１ｂ、１１ｃと、光源２０から発せられた光束を透過型液晶パネル１１ａ～１１ｃそれぞれへ導く照明光学部２５と、透過型液晶パネル１１ａ～１１ｃを通った光束を合成する光束合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１４とを備えたものとすることができる。なお、照明光学部２５は、光源２０とダイクロイックミラー１２の間に配されたフライアイ等のインテグレータ１９を有するものとすることができる。
　光源２０から発せられた白色光の光束は照明光学部２５を通して、３種類の色の光束（Ｇ光、Ｂ光、Ｒ光）に色分解され、各色に対応する液晶パネル１１ａ～１１ｃそれぞれに入射し光変調される。
　液晶パネル１１ａ～１１ｃを通して光変調された各光束は、クロスダイクロイックプリズム１４により色合成された後、投写レンズ１００を通ってスクリーン１に投写される。
　なお、この投写用光変調部３００の照明光学部２５には、色分解のためのダイクロイックミラー１２、１３、全反射ミラー１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、コンデンサレンズ１６ａ、１６ｂ、１６ｃ等が配されている。
　投写用光変調部３００は、上記のような透過型の液晶表示パネルを用いた態様に限られるものではなく、反射型の液晶表示パネルあるいはＤＭＤ等の他の光変調手段を採用することも可能である。
　また、よりコンパクト化を促進するためには、図８Ｂに示すように、ライトバルブである液晶パネル１１ｔを単板とし、投写用光変調部３００は、ＲＧＢ各色を発するＬＥＤよりなる光源２０と、１つの透過型液晶パネル１１ｔと、光源２０から発せられた光束を透過型液晶パネル１１ｔへ導くコンデンサレンズ１６を有する照明光学部２５とを備えたものとすることができる。なお、照明光学部２５は、光源２０とダイクロイックミラー１２の間に配されたフライアイ等のインテグレータ１９を有するものとすることができる。
　そして、ＲＧＢ各色に対応した画像を順次１つの透過型液晶パネル１１ｔ上に表示させ、これと同期させて、ＲＧＢ各色のＬＥＤよりなる光源２０から対応する色を持つ光束を出力させる。この光源２０から順次発せられたＲＧＢ各色の光束を照明光学部２５に通して、ＲＧＢ各色の発光と同期した画像が形成される液晶パネル１１ｔで光変調させ、この液晶パネル１１ｔを通して光変調された面順次のカラー画像を担持した光束を、投写レンズ１００に通してスクリーン１へ拡大投写させることができる。
　このようにライトバルブを単板とすることにより、上述した、色分解のためのダイクロイックミラー１２、１３、色合成のためのクロスダイクロイックプリズム１４、全反射ミラー１８ａ～１８ｃなどを省略することが可能となる。
　以下、本発明に係る投写レンズの具体的な実施例について説明する。なお、各実施例において、互いに同様の作用効果を奏する構成要素については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
　図２は実施例１の投写レンズを示す断面図である。この実施例１の投写レンズ１０１は、拡大側から順に、光軸Ｚ上で両凸形状をなす両面非球面レンズである第１レンズＬ１、開口部Ｋｏ、拡大側のレンズ面が凹面をなす平凹レンズである第２レンズＬ２、縮小側に凸面を向けた正のメニスカスレンズである第３レンズＬ３、光軸Ｚ上で両凸形状をなす両面非球面レンズである第４レンズＬ４を配置してなるものである。
　なお、この図２においては、投写レンズ１０１の縮小側に、投写用光変調部が配置されている。より具体的には、拡大側から順に、ガラスブロック２ａ、カバーガラス２ｂ、ライトバルブ１１が配置されている。
　なお、投写レンズ１０１では、ライトバルブ１１の画像形成面１１ｍに形成された画像を表す光束（画像情報を与えられた光束）が、カバーガラス２ｂおよびガラスブロック２ａを介して、投写レンズに入射し、この投写レンズを通して拡大側に投写されるようになっている。
　なお、１つのライトバルブのみを用いて投写型表示装置を構成する場合には、ガラスブロック２ａ等は省略可能である。
　さらに投写レンズ１０１は、後述する表４に示すように、上記条件式（Ａ）～（Ｉ）を全て満足するように構成されている。
　下記表１に実施例１の投写用レンズ１０１の基本的なデータを示す。表１の上段にはレンズデータを、下段には非球面係数を示す。なお、レンズデータの面番号に付加した＊印は、その面が非球面であることを示している。また、表１の上段の下部にレンズ全系の焦点距離（ｍｍ）を示す。なお、表１の上段に示すレンズデータに関し、曲率半径Ｒｉはｉ番目（ｉ＝１、２、３、・・・）の面の曲率半径（ｍｍ）を示し、面間隔Ｄｉ（ｉ＝１、２、３、・・・）はｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上における面間隔（ｍｍ）を示す。レンズデータの符号Ｒｉおよび符号Ｄｉは、レンズ面等を示す符号Ｓｉ（ｉ＝１、２、３、・・・）と対応している。
　Ｎｄｊは拡大側から縮小側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、・・・）の光学要素(光学部材)について波長５８７．６ｎｍ（ｄ線）に対する屈折率を示し、νｄｊはｊ番目の光学要素(光学部材)のｄ線を基準としたアッベ数を示す。
　なお、曲率半径は拡大側に凸の場合を正、縮小側に凸の場合を負としている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１の下段に示す非球面係数は、下記非球面式に適用して非球面形状が定められるように作成されたものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　なお、上記表１に示すレンズデータや非球面係数の読み取り方等については以下に示す各実施例においても同様なので、その説明を省略する。
　図３は実施例２の投写レンズを示す断面図である。この実施例２の投写レンズ１０２は、拡大側から順に、光軸Ｚ上で両凸形状をなす両面非球面レンズである第１レンズＬ１、開口部Ｋｏ、接合レンズにおける拡大側のレンズを構成する第２レンズＬ２、接合レンズにおける縮小側のレンズを構成する第３レンズＬ３、光軸Ｚ上で両凸形状をなす両面非球面レンズである第４レンズＬ４を配置してなるものである。
　なお、この図３においては、投写レンズ１０２の縮小側に、ガラスブロック２ａのみが配置されている状態を示している。
　さらに投写レンズ１０２は、後述する表４に示すように、上記条件式（Ａ）～（Ｉ）を全て満足するように構成されている。
　下記表２に実施例２の投写用レンズ１０２の基本的なデータを示す。表２の上段にはレンズデータを、下段には非球面係数を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　図４は実施例３の投写レンズを示す断面図である。この実施例３の投写レンズ１０３は、拡大側から順に、光軸Ｚ上で両凸形状をなす両面非球面レンズである第１レンズＬ１、開口部Ｋｏ、拡大側に凹面を向けた負のメニスカスレンズである第２レンズＬ２、縮小側に凸面を向けた正のメニスカスレンズである第３レンズＬ３、光軸Ｚ上で両凸形状をなす両面非球面レンズである第４レンズＬ４を配置してなるものである。
　なお、この図４においては、投写レンズ１０３の縮小側に、ガラスブロック２ａのみが配置されている状態を示している。
　さらに投写レンズ１０２は、後述する表４に示すように、上記条件式（Ａ）～（Ｉ）を全て満足するように構成されている。
　下記表３に実施例３の投写用レンズ１０３の基本的なデータを示す。表３の上段にはレンズデータを、下段には非球面係数を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　図５～７は、実施例１～３に係る投写レンズそれぞれの諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図である。これらの収差図において、ωは半画角を示し、球面収差の収差図にはｄ線、Ｆ線およびＣ線の収差曲線を示し、倍率色収差の収差図にはｄ線に対するＦ線（点線：以下同じ）およびＣ線（２点鎖線：以下同じ）の収差曲線を示している。図５～８に示すように、実施例１～４に係る投写レンズは、歪曲収差や倍率色収差をはじめ各収差が良好に補正されている。
　なお、本発明の投写レンズとしては、上記実施例のものに限られるものではなく種々の態様の変更が可能であり、例えば各レンズの曲率半径Ｒおよびレンズ間隔（もしくはレンズ厚）Ｄを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としても、上記構成のものに限られるものではなく、本発明の投写レンズを備えた種々の装置構成が可能である。ライトバルブとしては、例えば、透過型または反射型の液晶表示素子や、傾きを変えることができる微小な鏡が略平面上に多数形成された微小ミラー素子（例えば、テキサス・インスツルメント社製のデジタルマイクロミラーデバイス）を用いることができる。また、照明光学系としても、ライトバルブの種類に対応した適切な構成を採用することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004

Claims (15)

  1. 　縮小側の共役面に形成された画像を拡大側の共役面へ拡大投写する投写レンズであって、
    　拡大側から順に、少なくとも１面が非球面からなる正のパワーを有する第１レンズ、拡大側が凹面で負のパワーを有する第２レンズ、縮小側が凸面で正のパワーを有する第３レンズ、正のパワーを有する第４レンズのみを配して構成され、
    　縮小側にテレセントリックであり、
    　以下の条件式（Ａ）～（Ｄ）を同時に満足することを特徴とする投写レンズ。
    　　　０．８＜Ｂｆ／ｆ ・・・（Ａ）
    　　　１．１＜ｆ１／ｆ＜１．６ ・・・（Ｂ）
    　　　Ｎｄ１＜１．７ ・・・（Ｃ）
    　　　νｄ１＜３５ ・・・（Ｄ）
    ただし、
    Ｂｆ：縮小側のバックフォーカス
    ｆ：レンズ全系の焦点距離
    ｆ１：第１レンズの焦点距離
    Ｎｄ１：第１レンズの屈折率
    νｄ１：第１レンズのアッベ数
  2. 　前記第４レンズが、少なくとも１面が非球面からなり、前記第４レンズの外周部の輪郭が非円形形状であり、さらに以下の条件式（Ｅ）、（Ｆ）を同時に満足することを特徴とする請求項１記載の投写レンズ。
    　　　Ｎｄ４＜１．６ ・・・（Ｅ）
    　　　４０＜νｄ４ ・・・（Ｆ）
    ただし、
    Ｎｄ４：第４レンズの屈折率
    νｄ４：第４レンズのアッベ数
  3. 　前記第１レンズと前記第２レンズとの間に、前記縮小側の共役面から発せられた光束を通す範囲を制限する開口が設けられてい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。
  4. 　以下の条件式（Ｇ）、（Ｈ）を同時に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。
    　　　２０＜Ｓ／ＯＢＪ＜６５ ・・・（Ｇ）
    　　　２．５＜β／Ｓ＜１０．０ ・・・（Ｈ）
    ただし、
    Ｓ：拡大側の共役面に投写される画像の最大長さ（インチ）
    ＯＢＪ：拡大側の共役面に投写される画像までの投写距離（ｍ）
    β：拡大側の共役面へ投写される画像の拡大倍率
  5. 　以下の条件式（Ｉ）を満足することを特徴とする請求項４記載の投写レンズ。
    　　　ＩＨ＞ＴＨ ・・・（Ｉ）
    ただし、
    ＩＨ：縮小側の共役面における最大光線高
    ＴＨ：最も縮小側に配置されたレンズ以外のレンズにおける最大有効光束高さ
  6. 　以下の条件式（Ａ′）を満足することを特徴とする請求項１記載の投写レンズ。
    　　　０．８＜Ｂｆ／ｆ＜１．２・・・（Ａ′）
  7. 　以下の条件式（Ｂ′）を満足することを特徴とする請求項１記載の投写レンズ。
    　　　１．２＜ｆ１／ｆ＜１．５ ・・・（Ｂ′）
  8. 　以下の条件式（Ｃ′）を満足することを特徴とする請求項１記載の投写レンズ。
    　　　１．５＜Ｎｄ１＜１．７ ・・・（Ｃ′）
  9. 　以下の条件式（Ｄ′）を満足することを特徴とする請求項１記載の投写レンズ。
    　　　νｄ１＜３０ ・・・（Ｄ′）
  10. 　以下の条件式（Ｄ″）を満足することを特徴とする請求項１記載の投写レンズ。
    　　　１７＜νｄ１＜３５ ・・・（Ｄ″）
  11. 　以下の条件式（Ｅ′）を満足することを特徴とする請求項２記載の投写レンズ。
    　　　１．４＜Ｎｄ４＜１．６・・・（Ｅ′）
  12. 　以下の条件式（Ｆ′）を満足することを特徴とする請求項２記載の投写レンズ。
    　　　５０＜νｄ４・・・（Ｆ′）
  13. 　以下の条件式（Ｆ″）を満足することを特徴とする請求項２記載の投写レンズ。
    　　　４０＜νｄ４＜８５・・・（Ｆ″）
  14. 　光源と、ライトバルブと、前記光源からの光束を前記ライトバルブへ導く照明光学部と、請求項１から１３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で光変調し、該光変調された光束を前記投写レンズに通して投写するものであることを特徴とする投写型表示装置。
  15. 　前記ライトバルブを１つのみ備えた単板方式からなるものであることを特徴とする請求項１４記載の投写型表示装置。
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