投射レンズおよびそれを備えた画像表示装置
【課題】投射レンズの高解像度化、高輝度化、長焦点距離化をより一層向上しかつ小型化を可能にする。
【解決手段】緑，赤，青の各色レーザ光を投射する光路上に設けられた投射レンズ２８を、投射側から第１，第２，第３，第４レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の４枚のレンズで構成し、第１および第２レンズの間に絞りＳＴＯを設け、第１および第４レンズをプラスチックレンズにより、第２および第３レンズをガラスレンズにより構成する。レーザ光源装置から出射される光のエネルギ密度が高い位置に配置されるレンズをガラスレンズにして、大きな耐光性（特に青色レーザ光の耐光性）を確保することができる。また、最外部のレンズを自由な形状が可能なプラスチックレンズとすることにより、高解像度化かつ高輝度化し、さらに長焦点距離化をコンパクトな投射レンズで実現し得る。
【解決手段】緑，赤，青の各色レーザ光を投射する光路上に設けられた投射レンズ２８を、投射側から第１，第２，第３，第４レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の４枚のレンズで構成し、第１および第２レンズの間に絞りＳＴＯを設け、第１および第４レンズをプラスチックレンズにより、第２および第３レンズをガラスレンズにより構成する。レーザ光源装置から出射される光のエネルギ密度が高い位置に配置されるレンズをガラスレンズにして、大きな耐光性（特に青色レーザ光の耐光性）を確保することができる。また、最外部のレンズを自由な形状が可能なプラスチックレンズとすることにより、高解像度化かつ高輝度化し、さらに長焦点距離化をコンパクトな投射レンズで実現し得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型プロジェクタに適用可能な投射レンズおよびそれを備えた画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像表示装置の光源に半導体レーザを用いる技術が注目されている。この半導体レーザは、従来から画像表示装置に多用されてきた水銀ランプに比較して、色再現性がよい点、瞬時点灯が可能である点、長寿命である点、高効率で消費電力を低減することができる点、ならびに小型化が容易である点など、種々の利点を有している。
【０００３】
このような半導体レーザを用いた画像表示装置の利点は、携帯型の電子機器に内蔵する場合に都合が良く、例えば半導体レーザを用いた画像表示装置を携帯電話端末に内蔵する技術が知られている（特許文献１参照）。このように画像表示装置を携帯型の電子機器に内蔵すると、必要に応じて画面をスクリーンに拡大表示することができることから、利便性を高めることができる。また、上記画像表示装置を、携帯型情報処理装置（いわゆるノートパソコン）に内蔵する小型プロジェクタとして用いることにより、ノートパソコンの利便性を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３１６３９３号公報
【特許文献２】特開２０１０−９１８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したような小型プロジェクタでは、近年、さらなる高解像度化、高輝度化、長焦点距離化が要求されている。そのような要求に対しては、光学系の小型短小化が可能な投射レンズにより対応可能である。投射レンズの例として、投射側から順に、メニスカス形状の負の屈折率を有する第１レンズ成分と、両凸形状の正の屈折力を有する第２レンズ成分とを有し、第１レンズ成分及び第２レンズ成分のレンズ面が全て非球面からなるものがある（特許文献２参照）。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２の構造を用いて投射レンズを設計すると、低解像度で輝度が低く、焦点距離が短い場合にしか対応できない。これは、主にレンズ枚数が少な過ぎることに起因する。レンズ枚数を多くすることにより、高解像度化、高輝度化、長焦点距離化の要求に対応し得るが、携帯型の電子機器に問題無く内蔵し得るように、レンズ長やプロジェクタ全体の厚みを抑えるために、レンズ枚数の増加は極力抑える必要がある。
【０００７】
一方、半導体レーザを小型プロジェクタの光源として用いたものとしては、特許文献１のように、赤色、緑色、青色の各半導体レーザが用いられるものがある。このようなプロジェクタに用いられる投射レンズは、各半導体レーザから出射されるレーザ光に十分耐えられることが必要である。
【０００８】
それに対して、上記特許文献２に開示されている投射レンズは、上記したように複雑な形状のため、ガラスレンズに比べて形成容易なプラスチックレンズにより構成されている。プラスチックレンズで構成されている投射レンズに関しては、耐光性に留意しなければならず、特に、青色の半導体レーザから出射されるレーザ光がプラスチックレンズに与えるダメージは、他の色のレーザ光よりも大きく、レンズが劣化すると透過率が低下してしまう。また、高輝度化に対応するためには、各半導体レーザの出力が増大されるため、耐光性をクリアするためのハードルはより一層高くなるという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、半導体レーザを光源に用いた小型プロジェクタにおける投射レンズの高解像度化、高輝度化、長焦点距離化をより一層向上しかつ小型化を可能にする投射レンズおよびそれを搭載した画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の投射レンズおよびそれを搭載した画像表示装置は、少なくとも３つ以上のレンズ成分を備えかつ光変調器側テレセントリックにされた投射レンズであって、前記投射レンズの共役点に面する両外側に配置された各外側レンズ成分はプラスチックレンズであり、前記投射レンズの絞り位置が各前記外側レンズ成分間にあり、前記投射レンズの前記外側レンズ成分以外のレンズ成分で少なくとも前記絞り位置に最も近いものがガラスレンズである構成とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光変調器からの変調出射光をスクリーンに投射するための少なくとも３つ以上のレンズ成分を備える投射レンズであって、少なくとも最外部にあるレンズ成分はプラスチックレンズにより構成され、その他の絞り位置に最も近いレンズ成分をガラスレンズにより構成することにより、レーザ光源装置から出射される光のエネルギ密度が高い位置に配置されるレンズ成分をガラスレンズにして、大きな耐光性（特に青色レーザ光の耐光性）を確保することができる。また、少なくとも最外部のレンズ成分のところでは、レーザ光源装置から出射される光のエネルギ密度が相対的に低いため、複雑な形状にすることが困難なガラスレンズではなく、複雑な形状に形成可能なプラスチックレンズを投射レンズの最外レンズ成分に用いることができ、高解像度化かつ高輝度化し、さらに長焦点距離化をコンパクトな投射レンズで実現し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による画像表示装置を携帯型情報処理装置に内蔵した例を示す斜視図。
【図２】光学エンジンユニットに内蔵される光学エンジン部の概略構成図。
【図３】緑色レーザ光源装置におけるレーザ光の状況を示す模式図。
【図４】投射レンズの各レンズ成分の構成図。
【図５】図４におけるレンズの各諸元を示す表。
【図６】像高，物体高を示す説明図。
【図７】球面収差を示す図。
【図８】非点収差を示す図。
【図９】歪曲収差を示す図。
【図１０】色収差を示す図。
【図１１】（ａ）は図４のＰ１、（ｂ）は図４のＰ２、（ｃ）は図４のＰ３、（ｄ）は図４のＰ４のコマ収差を示す横収差図。
【図１２】第２実施形態の投射レンズ２８の各レンズ成分の構成図。
【図１３】第２実施形態のレンズの各諸元を示す表。
【図１４】第２実施形態の球面収差を示す図。
【図１５】第２実施形態の非点収差を示す図。
【図１６】第２実施形態の歪曲収差を示す図。
【図１７】第２実施形態の色収差を示す図。
【図１８】第２実施形態における（ａ）は図４のＰ１、（ｂ）は図４のＰ２、（ｃ）は図４のＰ３、（ｄ）は図４のＰ４のコマ収差を示す横収差図。
【図１９】第３実施形態の投射レンズ２８の各レンズ成分の構成図。
【図２０】第３実施形態のレンズの各諸元を示す表。
【図２１】第３実施形態の球面収差を示す図。
【図２２】第３実施形態の非点収差を示す図。
【図２３】第３実施形態の歪曲収差を示す図。
【図２４】第３実施形態の色収差を示す図。
【図２５】第３実施形態における（ａ）は図４のＰ１、（ｂ）は図４のＰ２、（ｃ）は図４のＰ３、（ｄ）は図４のＰ４のコマ収差を示す横収差図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
前記課題を解決するためになされた第１の発明は、少なくとも３つ以上のレンズ成分を備えかつ光変調器側テレセントリックにされた投射レンズであって、前記投射レンズの共役点に面する両外側に配置された各外側レンズ成分はプラスチックレンズであり、前記投射レンズの絞り位置が各前記外側レンズ成分間にあり、前記投射レンズの前記外側レンズ成分以外のレンズ成分で少なくとも前記絞り位置に最も近いものがガラスレンズである構成とする。
【００１４】
これによると、少なくとも３つ以上のレンズ成分を備える投射レンズの少なくとも最外部にあるレンズ成分はプラスチックレンズにより構成され、その他の絞り位置に最も近いレンズ成分をガラスレンズにより構成することにより、レーザ光源装置から出射される光のエネルギ密度が高い位置に配置されるレンズ成分をガラスレンズにして、大きな耐光性（特に青色レーザ光の耐光性）を確保することができる。また、少なくとも最外部のレンズ成分のところでは、レーザ光源装置から出射される光のエネルギ密度が相対的に低いため、複雑な形状にすることが困難なガラスレンズではなく、複雑な形状に形成可能なプラスチックレンズを投射レンズの最外レンズ成分に用いることができ、高解像度化かつ高輝度化し、さらに長焦点距離化をコンパクトな投射レンズで実現し得る。
【００１５】
また、第２の発明は、前記第１の発明において、前記外側レンズ成分の少なくとも一方のレンズ面が非球面である構成とする。
【００１６】
これによると、外側レンズ成分をプラスチックレンズとすることができ、レンズ設計を容易にすることができるため、レンズ枚数を最小化することができる。
【００１７】
また、第３の発明は、投射側から順に配置された第１レンズ成分、第２レンズ成分、第３レンズ成分、第４レンズ成分からなりかつ物体側テレセントリックにされた投射レンズであって、前記第１レンズ成分と前記第２レンズ成分との間に絞り位置を有し、前記第１レンズ成分は、そのレンズ面の中央部が前記投射側に突出した擬似的な凹メニスカス形状かつ負の屈折力を有するプラスチックレンズであり、前記第４レンズ成分は、擬似的な両凸形状かつ正の屈折力を有するプラスチックレンズであり、前記第２レンズ成分および前記第３レンズ成分がガラスレンズである構成とする。
【００１８】
これによると、光のエネルギ密度が高くなる主光線が集光する絞り位置に近いレンズ成分をガラスレンズで構成することにより、大きな耐光性（特に青色レーザ光の耐光性）を確保すると共に、比較的エネルギ密度の小さな位置のレンズ成分をプラスチックレンズで構成して非球面等の複雑な形状に容易に対応し得るため、高解像度化、高輝度化、長焦点距離を可能にする投射レンズを４枚のレンズで構成することができる。
【００１９】
また、第４の発明は、前記第３の発明において、前記第２レンズ成分と前記第３レンズ成分とは、互いに接合された複合レンズからなり、かつ全体として正の屈折力を有する構成とする。
【００２０】
これによると、第１レンズ成分と第２レンズ成分との間にある絞り位置を第２レンズ成分に近づけることができ、第２レンズ成分及び第３レンズ成分はガラスレンズであることから光のエネルギ密度が高くなっても何等問題なく耐光性を確保し、プラスチックレンズにより構成される第１レンズ成分に対する光のエネルギ密度を低減し得る。
【００２１】
また、第５の発明は、前記第４の発明において、前記第２レンズ成分は、両凸形状あるいは前記第１レンズ成分側が凹形状かつ前記第３レンズ成分側が凸形状の球面レンズであり、前記第３レンズ成分は、両凹形状あるいは前記第２レンズ側が凹形状かつ第４レンズ成分側が凸形状の球面レンズである構成とする。
【００２２】
これによると、第２レンズ成分及び第３レンズ成分を互いに接合する場合に、それぞれがガラスレンズにより形成されることから、容易に第２レンズ成分の凸面と第３レンズ成分の凹面とを高精度に形成して接合状態にすることができる。
【００２３】
また、第６の発明は、前記第３乃至５のいずれかの発明において、前記第２レンズ成分のアッベ数が第３レンズ成分のアッベ数より大きいとする。
【００２４】
これによると、第２レンズ成分及び第３レンズ成分からなる複合レンズを同じ焦点距離で設計した場合に、色収差の出やすい凸レンズである第２レンズ成分のアッベ数を相対的に大きくすることにより、色収差を抑えることができる。
【００２５】
また、第７の発明は、前記第１乃至６のいずれかの発明において、赤色、緑色および青色の各色レーザ光を出射する各レーザ光源装置と、レーザ光を変調する光変調器と、前記各レーザ光源装置から出射される前記各色レーザ光を同一光路にして前記光変調器に入射するための光学系とを有し、前記投射レンズは、前記光変調器で変調されて出射される変調出射光を外部に出射する光軸上に配置されている構成とする。
【００２６】
これによると、レーザ光源装置から出射される光のエネルギ密度が高い位置に配置されるレンズ成分をガラスレンズにして、大きな耐光性（特に青色レーザ光の耐光性）を確保することができる。また、少なくとも最外部のレンズ成分のところでは、レーザ光源装置から出射される光のエネルギ密度が相対的に低いため、複雑な形状にすることが困難なガラスレンズではなく、複雑な形状に形成可能なプラスチックレンズを投射レンズの最外レンズ成分に用いることができ、その用に構成された投射レンズを用いて、高解像度化かつ高輝度化し、さらに長焦点距離化を可能としてコンパクト化が可能な画像表示装置を実現し得る。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
図１は、本発明による画像表示装置１を携帯型情報処理装置２に内蔵した例を示す斜視図である。携帯型情報処理装置（例えばノートパソコン）２は、ＣＰＵやメモリなどが実装された制御基板（図示せず）などが内蔵された本体部３と、液晶パネルを備えた表示部４とを有し、本体部３と表示部４とがヒンジ部５で連結され、本体部３と表示部４とを重ね合わせた折りたたみ状態として携帯性を高めるようにしている。
【００２９】
本体部３の筐体８の上面８ａには、キーボード６およびタッチパッド７が設けられている。また、本体部３の筐体８におけるキーボード６の裏面側には、光ディスク装置などの周辺機器が取り替え可能に収容される収容スペース、いわゆるドライブベイが形成されており、このドライブベイに画像表示装置１が取り付けられている。
【００３０】
画像表示装置１は、筐体１１と、筐体１１に対して出し入れ可能に設けられた可動体１２と、を有している。可動体１２は、レーザ光による映像ＩｍをスクリーンＳに投写するための光学部品が収容された光学エンジンユニット（第１のユニット）１３と、この光学エンジンユニット１３内の光学部品を制御するための基板などが収容された制御ユニット（第２のユニット）１４とで構成されている。
【００３１】
図２は、光学エンジンユニット１３に内蔵される光学エンジン部１５の概略構成図である。この光学エンジン部１５は、緑色レーザ光を出力する緑色レーザ光源装置２２と、赤色レーザ光を出力する赤色レーザ光源装置２３と、青色レーザ光を出力する青色レーザ光源装置２４と、映像信号に応じて各レーザ光源装置２２〜２４からのレーザ光の変調を行う液晶反射型の光変調器２５と、各レーザ光源装置２２〜２４からのレーザ光を反射させて光変調器２５に照射させるとともに光変調器２５から出射された変調レーザ光を透過させる偏光ビームスプリッタ２６と、各レーザ光源装置２２〜２４から出射されるレーザ光を偏光ビームスプリッタ２６に導くリレー光学系２７と、偏光ビームスプリッタ２６を透過した変調レーザ光による映像ＩｍをスクリーンＳに投射する投射レンズ（投射光学系）２８と、を備えている。なお、各レーザ光源装置２２〜２４は半導体レーザを用いたものであってよい。
【００３２】
この光学エンジン部１５は、いわゆるフィールドシーケンシャル方式でカラー画像を表示するものであり、各レーザ光源装置２２〜２４から各色のレーザ光が時分割で順次出力され、各色のレーザ光による画像が視覚の残像効果によってカラー画像として認識される。
【００３３】
リレー光学系２７は、各レーザ光源装置２２〜２４から出射される各色のレーザ光を平行ビームに変換するコリメータレンズ３１〜３３と、コリメータレンズ３１〜３３を通過した各色のレーザ光を所要の方向に導く第１および第２のダイクロイックミラー３４，３５と、ダイクロイックミラー３４，３５により導かれたレーザ光を拡散させる拡散板３６と、拡散板３６を通過したレーザ光を収束レーザに変換するフィールドレンズ３７と、を備えている。
【００３４】
投射レンズ２８からスクリーンＳに向けてレーザ光が出射される側を前側とすると、青色レーザ光源装置２４から青色レーザ光が後方に向けて出射され、この青色レーザ光の光軸に対して緑色レーザ光の光軸および赤色レーザ光の光軸が互いに直交するように、緑色レーザ光源装置２２および赤色レーザ光源装置２３から緑色レーザ光および赤色レーザ光が出射され、この青色レーザ光、赤色レーザ光、および緑色レーザ光が、２つのダイクロイックミラー３４，３５で同一の光路に導かれる。すなわち、青色レーザ光と緑色レーザ光が第１のダイクロイックミラー３４で同一の光路に導かれ、青色レーザ光および緑色レーザ光と赤色レーザ光が第２のダイクロイックミラー３５で同一の光路に導かれる。
【００３５】
第１および第２のダイクロイックミラー３４，３５は、表面に所定の波長のレーザ光を透過および反射させるための膜が形成されたものであり、第１のダイクロイックミラー３４は、青色レーザ光を透過するとともに緑色レーザ光を反射させる。第２のダイクロイックミラー３５は、赤色レーザ光を透過するとともに青色レーザ光および緑色レーザ光を反射させる。
【００３６】
これらの各光学部材は、筐体４１に支持されている。この筐体４１は、各レーザ光源装置２２〜２４で発生した熱を放熱する放熱体として機能し、アルミニウムや銅などの熱伝導性の高い材料で形成されている。
【００３７】
緑色レーザ光源装置２２は、側方に向けて突出した状態で筐体４１に形成された取付部４２に取り付けられている。この取付部４２は、リレー光学系２７の収容スペースの前方と側方にそれぞれ位置する前壁部４３と側壁部４４とが交わる角部から側壁部４４に直交する向きに突出した状態で設けられている。赤色レーザ光源装置２３は、ホルダ４５に保持された状態で側壁部４４の外面側に取り付けられている。青色レーザ光源装置２４は、ホルダ４６に保持された状態で前壁部４３の外面側に取り付けられている。
【００３８】
赤色レーザ光源装置２３および青色レーザ光源装置２４は、いわゆるＣＡＮパッケージで構成され、レーザ光を出力するレーザチップが、ステムに支持された状態で缶状の外装部の中心軸上に光軸が位置するように配置されたものであり、外装部の開口に設けられたガラス窓からレーザ光が出射される。この赤色レーザ光源装置２３および青色レーザ光源装置２４は、ホルダ４５，４６に開設された取付孔４７，４８に圧入するなどしてホルダ４５，４６に対して固定される。青色レーザ光源装置２４および赤色レーザ光源装置２３のレーザチップの発熱は、ホルダ４５，４６を介して筐体４１に伝達されて放熱され、各ホルダ４５，４６は、アルミニウムや銅などの熱伝導率の高い材料で形成されている。
【００３９】
緑色レーザ光源装置２２は、励起用レーザ光を出力する半導体レーザ５１と、半導体レーザ５１から出力された励起用レーザ光を集光する集光レンズであるＦＡＣ（Fast-Axis Collimator）レンズ５２およびロッドレンズ５３と、励起用レーザ光により励起されて基本レーザ光（赤外レーザ光）を出力する固体レーザ素子５４と、基本レーザ光の波長を変換して半波長レーザ光（緑色レーザ光）を出力する波長変換素子５５と、固体レーザ素子５４とともに共振器を構成する凹面ミラー５６と、励起用レーザ光および基本波長レーザ光の漏洩を阻止するガラスカバー５７と、各部を支持する基台５８と、各部を覆うカバー体５９と、を備えている。
【００４０】
この緑色レーザ光源装置２２は、基台５８を筐体４１の取付部４２に取り付けて固定され、緑色レーザ光源装置２２と筐体４１の側壁部４４との間に所要の幅（例えば０．５ｍｍ以下）の間隙が形成される。これにより、緑色レーザ光源装置２２の熱が赤色レーザ光源装置２３に伝わりにくくなり、赤色レーザ光源装置２３の昇温を抑制して、温度特性の悪い赤色レーザ光源装置２３を安定的に動作させることができる。また、赤色レーザ光源装置２３の所要の光軸調整代（例えば０．３ｍｍ程度）を確保するため、緑色レーザ光源装置２２と赤色レーザ光源装置２３との間に所要の幅（例えば０．３ｍｍ以上）の間隙が設けられている。
【００４１】
図３は、緑色レーザ光源装置２２におけるレーザ光の状況を示す模式図である。半導体レーザ５１のレーザチップ６１は、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光を出力する。ＦＡＣレンズ５２は、レーザ光のファースト軸（光軸方向に対して直交し且つ図の紙面に沿う方向）の拡がりを低減する。ロッドレンズ５３は、レーザ光のスロー軸（図の紙面に対して直交する方向）の拡がりを低減する。
【００４２】
固体レーザ素子５４は、いわゆる固体レーザ結晶であり、ロッドレンズ５３を通過した波長８０８ｎｍの励起用レーザ光により励起されて波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光（赤外レーザ光）を出力する。この固体レーザ素子５４は、Ｙ（イットリウム）ＶＯ４（バナデート）からなる無機光学活性物質（結晶）にＮｄ（ネオジウム）をドーピングしたものであり、より具体的には、母材であるＹＶＯ４のＹに蛍光を発する元素であるＮｄ＋３に置換してドーピングしたものである。
【００４３】
固体レーザ素子５４におけるロッドレンズ５３に対向する側には、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光に対する反射防止と、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光および波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する高反射の機能を有する膜６２が形成されている。固体レーザ素子５４における波長変換素子５５に対向する側には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光および波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜６３が形成されている。
【００４４】
波長変換素子５５は、いわゆるＳＨＧ（Second Harmonics Generation）素子であり、固体レーザ素子５４から出力される波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光（赤外レーザ光）の波長を変換して波長５３２ｎｍの半波長レーザ光（緑色レーザ光）を生成する。
【００４５】
波長変換素子５５における固体レーザ素子５４に対向する側には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光に対する反射防止と、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する高反射の機能を有する膜６４が形成されている。波長変換素子５５における凹面ミラー５６に対向する側には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光および波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜６５が形成されている。
【００４６】
凹面ミラー５６は、波長変換素子５５に対向する側に凹面を有し、この凹面には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光に対する高反射と、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜６６が形成されている。これにより、固体レーザ素子５４の膜６２と凹面ミラー５６の膜６６との間で、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光が共振して増幅される。
【００４７】
波長変換素子５５では、固体レーザ素子５４から入射した波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光の一部が波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に変換され、変換されずに波長変換素子５５を通過した波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光は、凹面ミラー５６で反射されて波長変換素子５５に再度入射し、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に変換される。この波長５３２ｎｍの半波長レーザ光は、波長変換素子５５の膜６４で反射されて波長変換素子５５から出射される。
【００４８】
ここで、固体レーザ素子５４から波長変換素子５５に入射して波長変換素子５５で波長変換されて波長変換素子５５から出射されるレーザ光のビームＢ１と、凹面ミラー５６で一旦反射されて波長変換素子５５に入射して膜６４で反射されて波長変換素子５５から出射されるレーザ光のビームＢ２とが互いに重なり合う状態では、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光と波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光とが干渉を起こして出力が低下する。
【００４９】
そこでここでは、波長変換素子５５を光軸方向に対して傾斜させて、入射面および出射面での屈折作用により、レーザ光のビームＢ１、Ｂ２が互いに重なり合わないようにして、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光と波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光との干渉を防ぐようにしており、これにより出力低下を避けることができる。
【００５０】
なお、図２に示したガラスカバー５７には、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光および波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光が外部に漏洩することを防止するため、これらのレーザ光を透過しない膜が形成されている。
【００５１】
また、可動体１２を構成する光学エンジンユニット１３および制御ユニット１４の各筐体は、高さ方向の寸法が短い扁平な箱形状をなしている。光学エンジンユニット１３および制御ユニット１４の各筐体の両側縁には、筐体１１内に設けられたガイドレールに沿ってスライドするスライダが設けられており（図示省略）、使用者による押し引き操作で、矢印Ａで示すように、筐体１１に対して可動体１２が出し入れされる。そして、光学エンジンユニット１３におけるヒンジ部７３と相反する側の端部には出射窓７４が設けられており、この出射窓７４から光学エンジン部１５の投射レンズ２８（図２参照）を通過したレーザ光が出射される。
【００５２】
次に、図４を参照して、本発明が適用された投射レンズ２８の第１実施形態を示す各レンズ成分の具体的構成を説明する。なお、各レンズ成分は断面図で示されているが、見易さからハッチングを省略している。また、図４における右側の偏光ビームスプリッタ２６から出射される変調出射光が、投射レンズ２８を介して図の左側に配設されているスクリーンＳに向けて投射される。
【００５３】
投射レンズ２８は、投射側（図４の左側）の第１共役点側から順に、第１レンズ（第１レンズ成分）Ｌ１，第２レンズ（第２レンズ成分）Ｌ２，第３レンズ（第３レンズ成分）Ｌ３，第４レンズ（第４レンズ成分）Ｌ４が同軸に配置されている。第１，第４レンズＬ１，Ｌ４は合成樹脂材で形成されたプラスチックレンズであり、第２，第３レンズＬ２，Ｌ３はガラス材質で形成されたガラスレンズである。なお、図示例では光変調器２５からの変調出射光の光軸上に同軸に投射レンズ２８が配置されているが、投射レンズ２８の光軸上に反射鏡を配置しかつその側方に光変調器２５を配置して、光変調器２５からの変調出射光の向きを変えるようにしてもよい。その場合には、光変調器２５から出射されかつ反射鏡により向きを換えられた変調出射光の光軸上に同軸に投射レンズ２８が配置される。
【００５４】
また、第１レンズＬ１は、その中央部が投射側に突出した擬似的な凹メニスカス形状に形成されかつ負の屈折力を有する。第２レンズＬ２は両凸形状の球面レンズであり、第３レンズＬ３は両凹形状の球面レンズである。第４レンズＬ４は、擬似的な両凸形状に形成されかつ正の屈折力を有する。
【００５５】
図５に示す表１に、図４におけるレンズの各諸元を示す。表１のレンズデータを設定する条件としては、Ｆ値が２．８、焦点距離が７．３ｍｍ、光変調器２５の像高が２．７９４ｍｍ、スクリーンＳ上の投影映像Ｉｍの物体高が３８５．０６４ｍｍ、第１レンズＬ１のスクリーンＳ側のレンズ面の中心とスクリーンＳとの間の距離が１０００ｍｍとする。なお、像高は、図６に示されるように光変調器２５の矩形の照射面の中心Ｐｃから角部Ｐｅに向かう対角線上の像の高さＨであり、上記数値はその最大値であり、物体高は同様にスクリーンＳ上の矩形の投影面（Ｉｍ）の中心Ｐｃから角部Ｐｅに向かう対角線上の像の高さＨであり、上記数値はその最大値である。また、各色レーザ光の重みづけは、青色レーザ光と赤色レーザ光とを１として、それに対して緑色レーザ光を２としている。
【００５６】
表１における面番号は図４に示されるｆ２〜ｆ１１に対応し、投射側からのレンズ面の順序（ｆ１はスクリーンＳに対応し、ｆ１２は光変調器２５に対応）に対応し、ＳＴＯは絞りを示す。なお、絞りＳＴＯは主光線が集光する位置に設けられている。また、面形状はレンズ面が球面であるか非球面であるかを、ｒは各レンズ面の曲率半径を、ｄは各光学面ｆ(n)から次の光学面ｆ(n+1）までの光軸上の距離を（nは１〜１０）、ｎｄはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を、νｄはｄ線を基準とするアッベ数を、Ｄは開口直径を、Ｃｏは非球面レンズのｃｏｎｉｃ数をそれぞれ示す。なお、長さの単位は特に断らない限り「ｍｍ」である。
【００５７】
次に、非球面データを記す。非球面係数ＣＥｎの４次，６次，８次，１０次，１２次の各係数をそれぞれＣＥ４，ＣＥ６，ＣＥ８，ＣＥ１０，ＣＥ１２で表す。
【００５８】
面番号ｆ２では、
ＣＥ４＝−０．０００１９２９２１３８
ＣＥ６＝１．７５１９２５９ｅ−５
ＣＥ８＝−２．６３３３４４ｅ−７
ＣＥ１０＝−２．８９７２１３１ｅ−８
ＣＥ１２＝１．０２８２３７５ｅ−９
である。
【００５９】
面番号ｆ３では、
ＣＥ４＝０．０００４８７０３３２１
ＣＥ６＝−０．０００２１３３７９６４
ＣＥ８＝９．３７２０９９３ｅ−６
ＣＥ１０＝２．０６６５９８２ｅ−６
ＣＥ１２＝−３．５３２０７４ｅ−７
である。
【００６０】
面番号ｆ８では、
ＣＥ４＝−０．００１４４５７７４８
ＣＥ６＝５．６９９２１８ｅ−５
ＣＥ８＝−９．９４１２７４３ｅ−７
ＣＥ１０＝−４．３８４６２９５ｅ−８
ＣＥ１２＝２．２４８３１９９ｅ−９
である。
【００６１】
面番号ｆ９では、
ＣＥ４＝−６．１１６５９５８ｅ−５
ＣＥ６＝７．５３９５９１８ｅ−６
ＣＥ８＝−６．１５５３４７ｅ−８
ＣＥ１０＝−６．９０８１５１ｅ−９
ＣＥ１２＝６．０４５６０６６ｅ−１０
である。
【００６２】
この第１実施形態において、図４に示されるように、光軸Ｃを通る主光線と、最高画角の主光線が各レンズＬ１〜Ｌ４を通過する各ポイントとの距離Ｒ１〜Ｒ４を半径とする円の面積が、各レンズＬ１〜Ｌ４における照射範囲とすると、例えばＷ１のワット数のレーザ光が照射されたとして、各レンズＬ１〜Ｌ４のエネルギ密度Ｅ１〜Ｅ４は、ｎを１〜４として、Ｅｎ＝Ｗ１／（π×Ｒｎ×Ｒｎ）となる。
【００６３】
ここで、図４に示されるように各Ｒ１〜Ｒ４の大きさは、Ｒ４＞Ｒ１＞Ｒ３＞Ｒ２である。したがって、第２レンズＬ２のエネルギ密度が最も高い。上記したように第２レンズＬ２はガラスレンズであり、エネルギ密度が高い位置に配置されているレンズ成分である第２レンズＬ２をガラスレンズとすることにより、第２レンズＬ２の大きな耐光性が確保される。
【００６４】
近年のプロジェクタにおいて、より明るい画像を投射するという要求に対応して光源の光量を大きくした場合にそれに伴ってエネルギ密度（光パワー密度）が高くなり、絞りＳＴＯ付近で光照射面積が絞られることによりエネルギ密度が高くなるのに加えて、プロジェクタ光学系において光源の共役の位置に絞りＳＴＯが位置し、レーザ光源装置２２〜２４からのレーザ光の光量が集中する部分が絞りＳＴＯの位置に現れる。
【００６５】
青色レーザ光の場合、ファーフィールドパターンとしてガウス分布により絞りＳＴＯ位置での中央部のエネルギ密度すなわち投射レンズ２８での主光線部分のエネルギ密度が大きくなってしまう。このような場合、絞りＳＴＯの付近にプラスチックレンズが配置されていると、そのレンズ中央部のエネルギ密度が大きくなってしまい、レンズの樹脂の光劣化を加速させることになる。光劣化により樹脂の黄変色などの透過率が低下あるいは樹脂自体が焦げ付きが生じると、レンズとしての機能が大きく低下してしまう。
【００６６】
それに対して、絞りＳＴＯ付近から大きく離れた位置のレンズでは主光線が大きく広がるためレーザ光の光量分布が広げられ、より均一に近い光量分布となり、レンズに入射するエネルギ密度が小さくなるという利点がある。本発明では、そのような位置に各プラスチックレンズからなる第１，第４レンズＬ１，Ｌ４を配置しており、それら第１，第４レンズＬ１，Ｌ４の樹脂材の劣化が抑制される。なお、光源は半導体レーザに限るものではなく、LED（発光ダイオード）OLED（有機EL）など、光変調器２５を照明させる機能を有する光源であればなんでもよい。
【００６７】
また、樹脂材の劣化に大きく影響する青色レーザ光に対しては限られた樹脂材のみがレンズ材料として使用可能である。しかしながら、そのレンズ材料で加工したレンズでは屈折率およびアッベ数（分散）の組合せに制限が生じ、色収差を低減するためのレンズいわゆる色消しレンズを目的とするレンズを得ることができない。さらに、将来的に光源の光量を増大していく要求が考えられる。
【００６８】
そのため、色消しレンズをガラスレンズで構成することは有効である。また、このガラスで構成された色消しレンズはプラスチックレンズのように光耐性を気にしないで使用できるため、投射レンズ２８の絞りＳＴＯに近い位置（エネルギ密度が大きい）に配置することが可能である。本発明では上記したように絞りＳＴＯに近い位置にガラスレンズからなる第３レンズＬ３を配置しかつもう１枚のガラスレンズからなる第４レンズＬ４を用いて２枚組み構成の色消しレンズを設けている。
【００６９】
次に、上記第１実施形態における投射レンズ２８の各収差について説明する。
【００７０】
先ず、図７に球面収差を示す。図において、縦軸が像高Ｈの位置を示し、横軸がずれの大きさであり、球面収差無しを０として、実線が青色レーザ光であり、二点鎖線が緑色レーザ光であり、破線が赤色レーザ光である。これら図の説明は他の同様の図でも同じであり、その説明を省略する。図７の球面収差は、各色の各波長における像高の関数として表している。
【００７１】
図８は像面湾曲および非点収差を示す図である。図における左側の各曲線がサジタルデータ（図のＳｄ）であり、右側の各曲線がタンジェンシャルデータＴｄであり、Ｓ−Ｔが非点収差となる。図では、像面から近軸像面までの距離を視野座標の関数として表している。
【００７２】
また、図９は歪曲収差を示す図である。図では横軸に歪曲の大きさＤｙを百分率で表している。歪曲の大きさＤｙは、実際の主光線の高さをＹｃとし、基準光線の高さをＹｒとすると、次式となる。
Ｄｙ＝１００×（Ｙｃ−Ｙｒ）／Ｙｒ
【００７３】
図１０は倍率色収差を示す図である。図では、倍率色収差を視野の関数として表し、緑色レーザ光を基準（ずれが０）にした場合の青色，赤色レーザ光の各倍率色収差を示している。
【００７４】
図１１はコマ収差を示す横収差図である。図では、中心は主光線を表し、横軸が入射瞳座標（最大±２０μｍ）、縦軸が各入射瞳座標における横収差の値を示す。横収差は、光線の収差を瞳関数として表わしている。また、図１１の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれ図６の各ポイントＰ１（中心），Ｐ２（中心を通る縦軸上の像高最高位置），Ｐ３（中心を通る横軸上の像高最高位置），Ｐ４（角部）に対応している。なお、具体的には、Ｐ１を０ｍｍとすると、各像高は、Ｐ２＝１．４４ｍｍ、Ｐ３＝２．４ｍｍ、Ｐ４＝２．７９４ｍｍである。
【００７５】
このようにして構成された投射レンズ２８によれば、図７〜１１に示されるように各収差が小さく、小型プロジェクタに何等問題なく適用し得る。
【００７６】
なお、投射レンズ２８を全てプラスチックレンズとすることにより、最小枚数のレンズ構成が可能となるが、上記したようにプラスチックレンズのような樹脂レンズでは屈折率とアッベ数のバリエーションが少ないという問題がある。さらに、青色レーザ光に対する耐光性を有する材質のものは少なく、採用するとレンズのコストが高騰化する。したがって、プラスチックレンズのみで小型プロジェクタの投射レンズを構成した場合には、高解像度化、高輝度化、かつ長焦点距離を実現実現することは困難である。また、長所点距離での収差低減には色収差低減が必要であり、少なすぎるレンズ枚数では十分な色収差を取ることが困難である。
【００７７】
それに対して本願発明では、上記したように両外側の第１，第４レンズＬ１，Ｌ４をプラスチックレンズとし、それらに挟まれた中間の第２，第３レンズＬ２，Ｌ３をガラスレンズとしてプラスチックレンズの上記問題点を解消し、４枚のレンズ（Ｌ１〜Ｌ４）というほぼ最少となる少ないレンズ枚数で構成できた。
【００７８】
また、ガラスレンズからなる第２，第３レンズＬ２，Ｌ３を、互いに隣接する各レンズ面（ｆ６）の曲率を同一として互いに密着状態に接合された複合レンズとして構成し、かつ全体として正の屈折力としている。これにより、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間に位置する絞りＳＴＯの位置をガラスレンズからなる第２レンズＬ２に近づけることができ、プラスチックレンズからなる第１レンズＬ１に対するエネルギ密度をより一層低減し得る。
【００７９】
また、プラスチックレンズのような樹脂レンズでは屈折率とアッベ数のバリエーションが少ないという問題があるが、それに対してもガラスレンズからなる第２，第３レンズＬ２，Ｌ３で対応している。また、絞りＳＴＯに近い方の第２レンズＬ２のアッベ数が遠い方の第３レンズＬ３のアッベ数よりも大きくしている。これにより、上記と同様に絞りＳＴＯの位置を第２レンズＬ２に近づける効果に加えて、異なるアッベ数の組合せにより色収差を好適に低減できる。
【００８０】
そして、両外側の第１，第４レンズＬ１，Ｌ４をプラスチックレンズとしていることから、そのレンズ形状を容易に自由な形状にすることができる。投射側の第１レンズＬ１を非球面レンズにして広い視野を確保すると共に、相反する最外側の第４レンズＬ４も球面レンズとしてテレセントリックで長バックフォーカスを確保するように、第１および第４レンズＬ１，Ｌ４を容易に加工することができる。このようにして、上記したように４枚のレンズ（Ｌ１〜Ｌ４）というほぼ最少となる少ないレンズ枚数で構成することができる。
【００８１】
また、このような投射レンズ２８の構成により、光学エンジンユニット１３の厚さをノートパソコン２の筐体内に収めることができるように６．９ｍｍ以内にすることができる。ノートパソコン２のドライブベイは一般的に９．５ｍｍの高さであり、その９．５ｍｍの高さのドライブベイ内に収めるためには、光学系の厚さを６．９ｍｍ以下にすることで対応し得る。上記したようにプラスチックレンズからなる第１，第４レンズＬ１，Ｌ４に非球面レンズを用いることにより、枚数を低減すると共に光軸方向長さを短くすることができ、例えば光変調器２５が０．２２インチのサイズのものであった場合でも十分対応できる。また、第１レンズＬ１の第１共役点側（投射側）の面から光変調器２５までの距離である全光学長も４０ｍｍ以下にすることができ、上記ノートパソコン２の筐体内に収めることに支障を来すことがない。
【００８２】
また、樹脂材により構成される第１および第４レンズＬ１，Ｌ４のレンズ成分としては、シクロオレフィンポリマーまたはシクロオレフィンコポリマーにより構成されるとよい。これにより、プラスチックレンズからなる第１および第４レンズＬ１，Ｌ４のレンズ成分の耐光性（特に青色レーザ光の耐光性）をさらに高めることができる。
【００８３】
投射レンズ２８の各レンズ成分のレンズデータとしては上記実施形態に限られるものではなく、他の例としての第２実施形態を、図１２〜１８を参照して以下に述べる。なお、図１２，１３は図４，５にそれぞれ対応し、図１４〜１８は図７〜１１にそれぞれ対応し、上記第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００８４】
この第２実施形態では、図１２に示されるように、第３レンズＬ３の投射側とは相反する側（光変調器２５側）のレンズ面ｆ７が凸状の球面レンズとして形成されている。また、図１３に示す表２のレンズデータを設定する条件としては、Ｆ値が２．８、焦点距離が９．８ｍｍ、光変調器２５の像高が３．５５６ｍｍ、スクリーンＳ上の投影映像の物体高が３６５．１７０ｍｍ、第１レンズＬ１のスクリーンＳ側のレンズ面の中心とスクリーンＳとの間の距離が１０００ｍｍとする。なお、像高，物体高は図６で説明したものと同じであり、各色レーザ光の重み付けも上記第１実施形態と同じである。
【００８５】
次に、上記第１実施形態と同じようにして非球面データを記す。
【００８６】
面番号ｆ２では、
ＣＥ４＝−７．８６０７４４８１ｅ−５
ＣＥ６＝５．０９８９１３１ｅ−６
ＣＥ８＝−１．１８１９９５１ｅ−８
ＣＥ１０＝−３．４４８８３６ｅ−９
ＣＥ１２＝１．８８２０２６６ｅ−１１
である。
【００８７】
面番号ｆ３では、
ＣＥ４＝−０．０００４７４４８９６１
ＣＥ６＝６．３７６８４９３ｅ−５
ＣＥ８＝９．０９８２９１２ｅ−９
ＣＥ１０＝−８．２８２９１ｅ−７
ＣＥ１２＝３．８０４１６９５ｅ−１０
である。
【００８８】
面番号ｆ８では、
ＣＥ４＝−０．０００６２８９４５０９
ＣＥ６＝２．６３１５４４４ｅ−５
ＣＥ８＝−９．００１４５８３ｅ−７
ＣＥ１０＝１．５１６７０８２ｅ−８
ＣＥ１２＝−１．２９０１７７９ｅ−１０
である。
【００８９】
面番号ｆ９では、
ＣＥ４＝０．０００１９２０８２７３
ＣＥ６＝−５．８５０１９９５ｅ−７
ＣＥ８＝１．２４４１８０６ｅ−７
ＣＥ１０＝−５．０８８８１５１ｅ−９
ＣＥ１２＝−１．６９６１６４３ｅ−１１
である。
【００９０】
この第２実施形態においても、図１４〜１８に示されるように各収差は何等問題ない範囲に収まっている。なお、図１８（ａ）の像高（Ｐ１）は０ｍｍであり、（ｂ）の像高（Ｐ２）は１．７４３ｍｍであり、（ｃ）の像高（Ｐ３）は３．０９９ｍｍであり、（ｄ）の像高（Ｐ４）は３．５５６ｍｍである。
【００９１】
また、第３実施形態を、図１９〜２５を参照して以下に述べる。なお、図１９，２０は図４，５にそれぞれ対応し、図２１〜２５は図７〜１１にそれぞれ対応し、上記第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００９２】
この第３実施形態では、図１９に示されるように、第２実施形態に対して、第２レンズＬ２の投射側（スクリーンＳ側）のレンズ面ｆ５が凹状の球面レンズとして形成されている。また、図２０に示す表３のレンズデータを設定する条件としては、Ｆ値が２．８、焦点距離が９．８ｍｍ、光変調器２５の像高が３．５６４ｍｍ、スクリーンＳ上の投影映像の物体高が３６９．１３ｍｍ、第１レンズＬ１のスクリーンＳ側のレンズ面の中心とスクリーンＳとの間の距離が１０００ｍｍとする。なお、像高，物体高は図６で説明したものと同じであり、各色レーザ光の重み付けも上記第１実施形態と同じである。
【００９３】
次に、上記第１実施形態と同じようにして非球面データを記す。
【００９４】
面番号ｆ２では、
ＣＥ４＝６．８４３５０９ｅ−５
ＣＥ６＝３．１７６６４９５ｅ−６
ＣＥ８＝７．２２３３３７８ｅ−８
ＣＥ１０＝−７．３６５０２４１ｅ−９
ＣＥ１２＝５．２７３２７０６ｅ−１０
である。
【００９５】
面番号ｆ３では、
ＣＥ４＝０．０００３７２８６８６７
ＣＥ６＝２．０６３７６９ｅ−５
ＣＥ８＝−５．３７４２２２２ｅ−７
ＣＥ１０＝１．４６６６３０１ｅ−８
ＣＥ１２＝−７．８４４５３７２ｅ−１０
である。
【００９６】
面番号ｆ８では、
ＣＥ４＝−１．２８４３４３７ｅ−５
ＣＥ６＝１．８８５１８２４ｅ−６
ＣＥ８＝６．８９９１４０１ｅ−８
ＣＥ１０＝３．１３５４４２５ｅ−９
ＣＥ１２＝−１．５７４９６４５ｅ−１０
である。
【００９７】
面番号ｆ９では、
ＣＥ４＝０．０００８９２７１７３９
ＣＥ６＝−８．５７９０２２７ｅ−６
ＣＥ８＝２．２００７８４１ｅ−７
ＣＥ１０＝１．７８７３３３３ｅ−９
ＣＥ１２＝−２．０９５９１５６ｅ−１０
である。
【００９８】
この第３実施形態においても、図２１〜２５に示されるように各収差は何等問題ない範囲に収まっている。なお、図２５（ａ）の像高（Ｐ１）は０ｍｍであり、（ｂ）の像高（Ｐ２）は１．７４３ｍｍであり、（ｃ）の像高（Ｐ３）は３．０９９ｍｍであり、（ｄ）の像高（Ｐ４）は３．５５６ｍｍである。
【００９９】
さらに、第１実施形態に対して、設計条件として、光変調器２５のサイズを０．２２インチから０．２８インチとし、偏光ビームスプリッタ２６の硝材を第１実施形態ではＢＳＣ７（日本光学硝子工業会指定のクラウンガラス）としているのに対してＳＦ５７ＨＨＴ（ＳＣＨＯＴＴ製）とした。
【０１００】
これにより、ＭＴＦ（変調伝達関数）は、第１実施形態の８３ｌｐ／ｍｍ（軸外４０％、軸上５０％）に対して、１００ｌｐ／ｍｍ（軸外４０％、軸上５０％）となり、解像度が向上した。また、第１レンズＬ１の厚さ（光軸上の厚さ）が４．２ｍｍから３．１ｍｍと薄くすることができたため、レンズ製造時の冷却時間を短縮でき、製造コストを低減し得る。また、第４レンズＬ４のコバ厚は０．５ｍｍから１ｍｍとなり、プラスチックレンズの成形性を向上し得る。そして、投射レンズ２８の全光学長が３０ｍｍから２７ｍｍになり、小型化を促進することができる。
【０１０１】
なお、上記各実施形態では、４枚のレンズ構成した例について示したが、本発明は３枚以上の構成であればよい。３枚とする場合には第２，第３レンズＬ２，Ｌ３を１枚のガラスレンズとすることで可能であり、解像度や輝度が上記各実施形態に比べて低下し、焦点距離も短くなるが、そのような仕様で対応可能な場合には適用可能である。
【０１０２】
以上、本発明を、その好適形態実施例について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施例により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明にかかる投射レンズおよびそれを備えた画像表示装置は、コンパクトな構成で、高解像度化かつ高輝度化し、さらに長焦点距離化を可能とし、小型プロジェクタ等として有用である。
【符号の説明】
【０１０４】
１ 画像表示装置
２５ 光変調器
２２ 緑色レーザ光源装置
２３ 赤色レーザ光源装置
２４ 青色レーザ光源装置
２８ 投射レンズ
Ｌ１ 第１レンズ（レンズ成分）
Ｌ２ 第２レンズ（レンズ成分）
Ｌ３ 第３レンズ（レンズ成分）
Ｌ３ 第４レンズ（レンズ成分）
ＳＴＯ 絞り
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型プロジェクタに適用可能な投射レンズおよびそれを備えた画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像表示装置の光源に半導体レーザを用いる技術が注目されている。この半導体レーザは、従来から画像表示装置に多用されてきた水銀ランプに比較して、色再現性がよい点、瞬時点灯が可能である点、長寿命である点、高効率で消費電力を低減することができる点、ならびに小型化が容易である点など、種々の利点を有している。
【０００３】
このような半導体レーザを用いた画像表示装置の利点は、携帯型の電子機器に内蔵する場合に都合が良く、例えば半導体レーザを用いた画像表示装置を携帯電話端末に内蔵する技術が知られている（特許文献１参照）。このように画像表示装置を携帯型の電子機器に内蔵すると、必要に応じて画面をスクリーンに拡大表示することができることから、利便性を高めることができる。また、上記画像表示装置を、携帯型情報処理装置（いわゆるノートパソコン）に内蔵する小型プロジェクタとして用いることにより、ノートパソコンの利便性を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３１６３９３号公報
【特許文献２】特開２０１０−９１８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したような小型プロジェクタでは、近年、さらなる高解像度化、高輝度化、長焦点距離化が要求されている。そのような要求に対しては、光学系の小型短小化が可能な投射レンズにより対応可能である。投射レンズの例として、投射側から順に、メニスカス形状の負の屈折率を有する第１レンズ成分と、両凸形状の正の屈折力を有する第２レンズ成分とを有し、第１レンズ成分及び第２レンズ成分のレンズ面が全て非球面からなるものがある（特許文献２参照）。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２の構造を用いて投射レンズを設計すると、低解像度で輝度が低く、焦点距離が短い場合にしか対応できない。これは、主にレンズ枚数が少な過ぎることに起因する。レンズ枚数を多くすることにより、高解像度化、高輝度化、長焦点距離化の要求に対応し得るが、携帯型の電子機器に問題無く内蔵し得るように、レンズ長やプロジェクタ全体の厚みを抑えるために、レンズ枚数の増加は極力抑える必要がある。
【０００７】
一方、半導体レーザを小型プロジェクタの光源として用いたものとしては、特許文献１のように、赤色、緑色、青色の各半導体レーザが用いられるものがある。このようなプロジェクタに用いられる投射レンズは、各半導体レーザから出射されるレーザ光に十分耐えられることが必要である。
【０００８】
それに対して、上記特許文献２に開示されている投射レンズは、上記したように複雑な形状のため、ガラスレンズに比べて形成容易なプラスチックレンズにより構成されている。プラスチックレンズで構成されている投射レンズに関しては、耐光性に留意しなければならず、特に、青色の半導体レーザから出射されるレーザ光がプラスチックレンズに与えるダメージは、他の色のレーザ光よりも大きく、レンズが劣化すると透過率が低下してしまう。また、高輝度化に対応するためには、各半導体レーザの出力が増大されるため、耐光性をクリアするためのハードルはより一層高くなるという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、半導体レーザを光源に用いた小型プロジェクタにおける投射レンズの高解像度化、高輝度化、長焦点距離化をより一層向上しかつ小型化を可能にする投射レンズおよびそれを搭載した画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の投射レンズおよびそれを搭載した画像表示装置は、少なくとも３つ以上のレンズ成分を備えかつ光変調器側テレセントリックにされた投射レンズであって、前記投射レンズの共役点に面する両外側に配置された各外側レンズ成分はプラスチックレンズであり、前記投射レンズの絞り位置が各前記外側レンズ成分間にあり、前記投射レンズの前記外側レンズ成分以外のレンズ成分で少なくとも前記絞り位置に最も近いものがガラスレンズである構成とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光変調器からの変調出射光をスクリーンに投射するための少なくとも３つ以上のレンズ成分を備える投射レンズであって、少なくとも最外部にあるレンズ成分はプラスチックレンズにより構成され、その他の絞り位置に最も近いレンズ成分をガラスレンズにより構成することにより、レーザ光源装置から出射される光のエネルギ密度が高い位置に配置されるレンズ成分をガラスレンズにして、大きな耐光性（特に青色レーザ光の耐光性）を確保することができる。また、少なくとも最外部のレンズ成分のところでは、レーザ光源装置から出射される光のエネルギ密度が相対的に低いため、複雑な形状にすることが困難なガラスレンズではなく、複雑な形状に形成可能なプラスチックレンズを投射レンズの最外レンズ成分に用いることができ、高解像度化かつ高輝度化し、さらに長焦点距離化をコンパクトな投射レンズで実現し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による画像表示装置を携帯型情報処理装置に内蔵した例を示す斜視図。
【図２】光学エンジンユニットに内蔵される光学エンジン部の概略構成図。
【図３】緑色レーザ光源装置におけるレーザ光の状況を示す模式図。
【図４】投射レンズの各レンズ成分の構成図。
【図５】図４におけるレンズの各諸元を示す表。
【図６】像高，物体高を示す説明図。
【図７】球面収差を示す図。
【図８】非点収差を示す図。
【図９】歪曲収差を示す図。
【図１０】色収差を示す図。
【図１１】（ａ）は図４のＰ１、（ｂ）は図４のＰ２、（ｃ）は図４のＰ３、（ｄ）は図４のＰ４のコマ収差を示す横収差図。
【図１２】第２実施形態の投射レンズ２８の各レンズ成分の構成図。
【図１３】第２実施形態のレンズの各諸元を示す表。
【図１４】第２実施形態の球面収差を示す図。
【図１５】第２実施形態の非点収差を示す図。
【図１６】第２実施形態の歪曲収差を示す図。
【図１７】第２実施形態の色収差を示す図。
【図１８】第２実施形態における（ａ）は図４のＰ１、（ｂ）は図４のＰ２、（ｃ）は図４のＰ３、（ｄ）は図４のＰ４のコマ収差を示す横収差図。
【図１９】第３実施形態の投射レンズ２８の各レンズ成分の構成図。
【図２０】第３実施形態のレンズの各諸元を示す表。
【図２１】第３実施形態の球面収差を示す図。
【図２２】第３実施形態の非点収差を示す図。
【図２３】第３実施形態の歪曲収差を示す図。
【図２４】第３実施形態の色収差を示す図。
【図２５】第３実施形態における（ａ）は図４のＰ１、（ｂ）は図４のＰ２、（ｃ）は図４のＰ３、（ｄ）は図４のＰ４のコマ収差を示す横収差図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
前記課題を解決するためになされた第１の発明は、少なくとも３つ以上のレンズ成分を備えかつ光変調器側テレセントリックにされた投射レンズであって、前記投射レンズの共役点に面する両外側に配置された各外側レンズ成分はプラスチックレンズであり、前記投射レンズの絞り位置が各前記外側レンズ成分間にあり、前記投射レンズの前記外側レンズ成分以外のレンズ成分で少なくとも前記絞り位置に最も近いものがガラスレンズである構成とする。
【００１４】
これによると、少なくとも３つ以上のレンズ成分を備える投射レンズの少なくとも最外部にあるレンズ成分はプラスチックレンズにより構成され、その他の絞り位置に最も近いレンズ成分をガラスレンズにより構成することにより、レーザ光源装置から出射される光のエネルギ密度が高い位置に配置されるレンズ成分をガラスレンズにして、大きな耐光性（特に青色レーザ光の耐光性）を確保することができる。また、少なくとも最外部のレンズ成分のところでは、レーザ光源装置から出射される光のエネルギ密度が相対的に低いため、複雑な形状にすることが困難なガラスレンズではなく、複雑な形状に形成可能なプラスチックレンズを投射レンズの最外レンズ成分に用いることができ、高解像度化かつ高輝度化し、さらに長焦点距離化をコンパクトな投射レンズで実現し得る。
【００１５】
また、第２の発明は、前記第１の発明において、前記外側レンズ成分の少なくとも一方のレンズ面が非球面である構成とする。
【００１６】
これによると、外側レンズ成分をプラスチックレンズとすることができ、レンズ設計を容易にすることができるため、レンズ枚数を最小化することができる。
【００１７】
また、第３の発明は、投射側から順に配置された第１レンズ成分、第２レンズ成分、第３レンズ成分、第４レンズ成分からなりかつ物体側テレセントリックにされた投射レンズであって、前記第１レンズ成分と前記第２レンズ成分との間に絞り位置を有し、前記第１レンズ成分は、そのレンズ面の中央部が前記投射側に突出した擬似的な凹メニスカス形状かつ負の屈折力を有するプラスチックレンズであり、前記第４レンズ成分は、擬似的な両凸形状かつ正の屈折力を有するプラスチックレンズであり、前記第２レンズ成分および前記第３レンズ成分がガラスレンズである構成とする。
【００１８】
これによると、光のエネルギ密度が高くなる主光線が集光する絞り位置に近いレンズ成分をガラスレンズで構成することにより、大きな耐光性（特に青色レーザ光の耐光性）を確保すると共に、比較的エネルギ密度の小さな位置のレンズ成分をプラスチックレンズで構成して非球面等の複雑な形状に容易に対応し得るため、高解像度化、高輝度化、長焦点距離を可能にする投射レンズを４枚のレンズで構成することができる。
【００１９】
また、第４の発明は、前記第３の発明において、前記第２レンズ成分と前記第３レンズ成分とは、互いに接合された複合レンズからなり、かつ全体として正の屈折力を有する構成とする。
【００２０】
これによると、第１レンズ成分と第２レンズ成分との間にある絞り位置を第２レンズ成分に近づけることができ、第２レンズ成分及び第３レンズ成分はガラスレンズであることから光のエネルギ密度が高くなっても何等問題なく耐光性を確保し、プラスチックレンズにより構成される第１レンズ成分に対する光のエネルギ密度を低減し得る。
【００２１】
また、第５の発明は、前記第４の発明において、前記第２レンズ成分は、両凸形状あるいは前記第１レンズ成分側が凹形状かつ前記第３レンズ成分側が凸形状の球面レンズであり、前記第３レンズ成分は、両凹形状あるいは前記第２レンズ側が凹形状かつ第４レンズ成分側が凸形状の球面レンズである構成とする。
【００２２】
これによると、第２レンズ成分及び第３レンズ成分を互いに接合する場合に、それぞれがガラスレンズにより形成されることから、容易に第２レンズ成分の凸面と第３レンズ成分の凹面とを高精度に形成して接合状態にすることができる。
【００２３】
また、第６の発明は、前記第３乃至５のいずれかの発明において、前記第２レンズ成分のアッベ数が第３レンズ成分のアッベ数より大きいとする。
【００２４】
これによると、第２レンズ成分及び第３レンズ成分からなる複合レンズを同じ焦点距離で設計した場合に、色収差の出やすい凸レンズである第２レンズ成分のアッベ数を相対的に大きくすることにより、色収差を抑えることができる。
【００２５】
また、第７の発明は、前記第１乃至６のいずれかの発明において、赤色、緑色および青色の各色レーザ光を出射する各レーザ光源装置と、レーザ光を変調する光変調器と、前記各レーザ光源装置から出射される前記各色レーザ光を同一光路にして前記光変調器に入射するための光学系とを有し、前記投射レンズは、前記光変調器で変調されて出射される変調出射光を外部に出射する光軸上に配置されている構成とする。
【００２６】
これによると、レーザ光源装置から出射される光のエネルギ密度が高い位置に配置されるレンズ成分をガラスレンズにして、大きな耐光性（特に青色レーザ光の耐光性）を確保することができる。また、少なくとも最外部のレンズ成分のところでは、レーザ光源装置から出射される光のエネルギ密度が相対的に低いため、複雑な形状にすることが困難なガラスレンズではなく、複雑な形状に形成可能なプラスチックレンズを投射レンズの最外レンズ成分に用いることができ、その用に構成された投射レンズを用いて、高解像度化かつ高輝度化し、さらに長焦点距離化を可能としてコンパクト化が可能な画像表示装置を実現し得る。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
図１は、本発明による画像表示装置１を携帯型情報処理装置２に内蔵した例を示す斜視図である。携帯型情報処理装置（例えばノートパソコン）２は、ＣＰＵやメモリなどが実装された制御基板（図示せず）などが内蔵された本体部３と、液晶パネルを備えた表示部４とを有し、本体部３と表示部４とがヒンジ部５で連結され、本体部３と表示部４とを重ね合わせた折りたたみ状態として携帯性を高めるようにしている。
【００２９】
本体部３の筐体８の上面８ａには、キーボード６およびタッチパッド７が設けられている。また、本体部３の筐体８におけるキーボード６の裏面側には、光ディスク装置などの周辺機器が取り替え可能に収容される収容スペース、いわゆるドライブベイが形成されており、このドライブベイに画像表示装置１が取り付けられている。
【００３０】
画像表示装置１は、筐体１１と、筐体１１に対して出し入れ可能に設けられた可動体１２と、を有している。可動体１２は、レーザ光による映像ＩｍをスクリーンＳに投写するための光学部品が収容された光学エンジンユニット（第１のユニット）１３と、この光学エンジンユニット１３内の光学部品を制御するための基板などが収容された制御ユニット（第２のユニット）１４とで構成されている。
【００３１】
図２は、光学エンジンユニット１３に内蔵される光学エンジン部１５の概略構成図である。この光学エンジン部１５は、緑色レーザ光を出力する緑色レーザ光源装置２２と、赤色レーザ光を出力する赤色レーザ光源装置２３と、青色レーザ光を出力する青色レーザ光源装置２４と、映像信号に応じて各レーザ光源装置２２〜２４からのレーザ光の変調を行う液晶反射型の光変調器２５と、各レーザ光源装置２２〜２４からのレーザ光を反射させて光変調器２５に照射させるとともに光変調器２５から出射された変調レーザ光を透過させる偏光ビームスプリッタ２６と、各レーザ光源装置２２〜２４から出射されるレーザ光を偏光ビームスプリッタ２６に導くリレー光学系２７と、偏光ビームスプリッタ２６を透過した変調レーザ光による映像ＩｍをスクリーンＳに投射する投射レンズ（投射光学系）２８と、を備えている。なお、各レーザ光源装置２２〜２４は半導体レーザを用いたものであってよい。
【００３２】
この光学エンジン部１５は、いわゆるフィールドシーケンシャル方式でカラー画像を表示するものであり、各レーザ光源装置２２〜２４から各色のレーザ光が時分割で順次出力され、各色のレーザ光による画像が視覚の残像効果によってカラー画像として認識される。
【００３３】
リレー光学系２７は、各レーザ光源装置２２〜２４から出射される各色のレーザ光を平行ビームに変換するコリメータレンズ３１〜３３と、コリメータレンズ３１〜３３を通過した各色のレーザ光を所要の方向に導く第１および第２のダイクロイックミラー３４，３５と、ダイクロイックミラー３４，３５により導かれたレーザ光を拡散させる拡散板３６と、拡散板３６を通過したレーザ光を収束レーザに変換するフィールドレンズ３７と、を備えている。
【００３４】
投射レンズ２８からスクリーンＳに向けてレーザ光が出射される側を前側とすると、青色レーザ光源装置２４から青色レーザ光が後方に向けて出射され、この青色レーザ光の光軸に対して緑色レーザ光の光軸および赤色レーザ光の光軸が互いに直交するように、緑色レーザ光源装置２２および赤色レーザ光源装置２３から緑色レーザ光および赤色レーザ光が出射され、この青色レーザ光、赤色レーザ光、および緑色レーザ光が、２つのダイクロイックミラー３４，３５で同一の光路に導かれる。すなわち、青色レーザ光と緑色レーザ光が第１のダイクロイックミラー３４で同一の光路に導かれ、青色レーザ光および緑色レーザ光と赤色レーザ光が第２のダイクロイックミラー３５で同一の光路に導かれる。
【００３５】
第１および第２のダイクロイックミラー３４，３５は、表面に所定の波長のレーザ光を透過および反射させるための膜が形成されたものであり、第１のダイクロイックミラー３４は、青色レーザ光を透過するとともに緑色レーザ光を反射させる。第２のダイクロイックミラー３５は、赤色レーザ光を透過するとともに青色レーザ光および緑色レーザ光を反射させる。
【００３６】
これらの各光学部材は、筐体４１に支持されている。この筐体４１は、各レーザ光源装置２２〜２４で発生した熱を放熱する放熱体として機能し、アルミニウムや銅などの熱伝導性の高い材料で形成されている。
【００３７】
緑色レーザ光源装置２２は、側方に向けて突出した状態で筐体４１に形成された取付部４２に取り付けられている。この取付部４２は、リレー光学系２７の収容スペースの前方と側方にそれぞれ位置する前壁部４３と側壁部４４とが交わる角部から側壁部４４に直交する向きに突出した状態で設けられている。赤色レーザ光源装置２３は、ホルダ４５に保持された状態で側壁部４４の外面側に取り付けられている。青色レーザ光源装置２４は、ホルダ４６に保持された状態で前壁部４３の外面側に取り付けられている。
【００３８】
赤色レーザ光源装置２３および青色レーザ光源装置２４は、いわゆるＣＡＮパッケージで構成され、レーザ光を出力するレーザチップが、ステムに支持された状態で缶状の外装部の中心軸上に光軸が位置するように配置されたものであり、外装部の開口に設けられたガラス窓からレーザ光が出射される。この赤色レーザ光源装置２３および青色レーザ光源装置２４は、ホルダ４５，４６に開設された取付孔４７，４８に圧入するなどしてホルダ４５，４６に対して固定される。青色レーザ光源装置２４および赤色レーザ光源装置２３のレーザチップの発熱は、ホルダ４５，４６を介して筐体４１に伝達されて放熱され、各ホルダ４５，４６は、アルミニウムや銅などの熱伝導率の高い材料で形成されている。
【００３９】
緑色レーザ光源装置２２は、励起用レーザ光を出力する半導体レーザ５１と、半導体レーザ５１から出力された励起用レーザ光を集光する集光レンズであるＦＡＣ（Fast-Axis Collimator）レンズ５２およびロッドレンズ５３と、励起用レーザ光により励起されて基本レーザ光（赤外レーザ光）を出力する固体レーザ素子５４と、基本レーザ光の波長を変換して半波長レーザ光（緑色レーザ光）を出力する波長変換素子５５と、固体レーザ素子５４とともに共振器を構成する凹面ミラー５６と、励起用レーザ光および基本波長レーザ光の漏洩を阻止するガラスカバー５７と、各部を支持する基台５８と、各部を覆うカバー体５９と、を備えている。
【００４０】
この緑色レーザ光源装置２２は、基台５８を筐体４１の取付部４２に取り付けて固定され、緑色レーザ光源装置２２と筐体４１の側壁部４４との間に所要の幅（例えば０．５ｍｍ以下）の間隙が形成される。これにより、緑色レーザ光源装置２２の熱が赤色レーザ光源装置２３に伝わりにくくなり、赤色レーザ光源装置２３の昇温を抑制して、温度特性の悪い赤色レーザ光源装置２３を安定的に動作させることができる。また、赤色レーザ光源装置２３の所要の光軸調整代（例えば０．３ｍｍ程度）を確保するため、緑色レーザ光源装置２２と赤色レーザ光源装置２３との間に所要の幅（例えば０．３ｍｍ以上）の間隙が設けられている。
【００４１】
図３は、緑色レーザ光源装置２２におけるレーザ光の状況を示す模式図である。半導体レーザ５１のレーザチップ６１は、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光を出力する。ＦＡＣレンズ５２は、レーザ光のファースト軸（光軸方向に対して直交し且つ図の紙面に沿う方向）の拡がりを低減する。ロッドレンズ５３は、レーザ光のスロー軸（図の紙面に対して直交する方向）の拡がりを低減する。
【００４２】
固体レーザ素子５４は、いわゆる固体レーザ結晶であり、ロッドレンズ５３を通過した波長８０８ｎｍの励起用レーザ光により励起されて波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光（赤外レーザ光）を出力する。この固体レーザ素子５４は、Ｙ（イットリウム）ＶＯ４（バナデート）からなる無機光学活性物質（結晶）にＮｄ（ネオジウム）をドーピングしたものであり、より具体的には、母材であるＹＶＯ４のＹに蛍光を発する元素であるＮｄ＋３に置換してドーピングしたものである。
【００４３】
固体レーザ素子５４におけるロッドレンズ５３に対向する側には、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光に対する反射防止と、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光および波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する高反射の機能を有する膜６２が形成されている。固体レーザ素子５４における波長変換素子５５に対向する側には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光および波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜６３が形成されている。
【００４４】
波長変換素子５５は、いわゆるＳＨＧ（Second Harmonics Generation）素子であり、固体レーザ素子５４から出力される波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光（赤外レーザ光）の波長を変換して波長５３２ｎｍの半波長レーザ光（緑色レーザ光）を生成する。
【００４５】
波長変換素子５５における固体レーザ素子５４に対向する側には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光に対する反射防止と、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する高反射の機能を有する膜６４が形成されている。波長変換素子５５における凹面ミラー５６に対向する側には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光および波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜６５が形成されている。
【００４６】
凹面ミラー５６は、波長変換素子５５に対向する側に凹面を有し、この凹面には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光に対する高反射と、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜６６が形成されている。これにより、固体レーザ素子５４の膜６２と凹面ミラー５６の膜６６との間で、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光が共振して増幅される。
【００４７】
波長変換素子５５では、固体レーザ素子５４から入射した波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光の一部が波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に変換され、変換されずに波長変換素子５５を通過した波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光は、凹面ミラー５６で反射されて波長変換素子５５に再度入射し、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に変換される。この波長５３２ｎｍの半波長レーザ光は、波長変換素子５５の膜６４で反射されて波長変換素子５５から出射される。
【００４８】
ここで、固体レーザ素子５４から波長変換素子５５に入射して波長変換素子５５で波長変換されて波長変換素子５５から出射されるレーザ光のビームＢ１と、凹面ミラー５６で一旦反射されて波長変換素子５５に入射して膜６４で反射されて波長変換素子５５から出射されるレーザ光のビームＢ２とが互いに重なり合う状態では、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光と波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光とが干渉を起こして出力が低下する。
【００４９】
そこでここでは、波長変換素子５５を光軸方向に対して傾斜させて、入射面および出射面での屈折作用により、レーザ光のビームＢ１、Ｂ２が互いに重なり合わないようにして、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光と波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光との干渉を防ぐようにしており、これにより出力低下を避けることができる。
【００５０】
なお、図２に示したガラスカバー５７には、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光および波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光が外部に漏洩することを防止するため、これらのレーザ光を透過しない膜が形成されている。
【００５１】
また、可動体１２を構成する光学エンジンユニット１３および制御ユニット１４の各筐体は、高さ方向の寸法が短い扁平な箱形状をなしている。光学エンジンユニット１３および制御ユニット１４の各筐体の両側縁には、筐体１１内に設けられたガイドレールに沿ってスライドするスライダが設けられており（図示省略）、使用者による押し引き操作で、矢印Ａで示すように、筐体１１に対して可動体１２が出し入れされる。そして、光学エンジンユニット１３におけるヒンジ部７３と相反する側の端部には出射窓７４が設けられており、この出射窓７４から光学エンジン部１５の投射レンズ２８（図２参照）を通過したレーザ光が出射される。
【００５２】
次に、図４を参照して、本発明が適用された投射レンズ２８の第１実施形態を示す各レンズ成分の具体的構成を説明する。なお、各レンズ成分は断面図で示されているが、見易さからハッチングを省略している。また、図４における右側の偏光ビームスプリッタ２６から出射される変調出射光が、投射レンズ２８を介して図の左側に配設されているスクリーンＳに向けて投射される。
【００５３】
投射レンズ２８は、投射側（図４の左側）の第１共役点側から順に、第１レンズ（第１レンズ成分）Ｌ１，第２レンズ（第２レンズ成分）Ｌ２，第３レンズ（第３レンズ成分）Ｌ３，第４レンズ（第４レンズ成分）Ｌ４が同軸に配置されている。第１，第４レンズＬ１，Ｌ４は合成樹脂材で形成されたプラスチックレンズであり、第２，第３レンズＬ２，Ｌ３はガラス材質で形成されたガラスレンズである。なお、図示例では光変調器２５からの変調出射光の光軸上に同軸に投射レンズ２８が配置されているが、投射レンズ２８の光軸上に反射鏡を配置しかつその側方に光変調器２５を配置して、光変調器２５からの変調出射光の向きを変えるようにしてもよい。その場合には、光変調器２５から出射されかつ反射鏡により向きを換えられた変調出射光の光軸上に同軸に投射レンズ２８が配置される。
【００５４】
また、第１レンズＬ１は、その中央部が投射側に突出した擬似的な凹メニスカス形状に形成されかつ負の屈折力を有する。第２レンズＬ２は両凸形状の球面レンズであり、第３レンズＬ３は両凹形状の球面レンズである。第４レンズＬ４は、擬似的な両凸形状に形成されかつ正の屈折力を有する。
【００５５】
図５に示す表１に、図４におけるレンズの各諸元を示す。表１のレンズデータを設定する条件としては、Ｆ値が２．８、焦点距離が７．３ｍｍ、光変調器２５の像高が２．７９４ｍｍ、スクリーンＳ上の投影映像Ｉｍの物体高が３８５．０６４ｍｍ、第１レンズＬ１のスクリーンＳ側のレンズ面の中心とスクリーンＳとの間の距離が１０００ｍｍとする。なお、像高は、図６に示されるように光変調器２５の矩形の照射面の中心Ｐｃから角部Ｐｅに向かう対角線上の像の高さＨであり、上記数値はその最大値であり、物体高は同様にスクリーンＳ上の矩形の投影面（Ｉｍ）の中心Ｐｃから角部Ｐｅに向かう対角線上の像の高さＨであり、上記数値はその最大値である。また、各色レーザ光の重みづけは、青色レーザ光と赤色レーザ光とを１として、それに対して緑色レーザ光を２としている。
【００５６】
表１における面番号は図４に示されるｆ２〜ｆ１１に対応し、投射側からのレンズ面の順序（ｆ１はスクリーンＳに対応し、ｆ１２は光変調器２５に対応）に対応し、ＳＴＯは絞りを示す。なお、絞りＳＴＯは主光線が集光する位置に設けられている。また、面形状はレンズ面が球面であるか非球面であるかを、ｒは各レンズ面の曲率半径を、ｄは各光学面ｆ(n)から次の光学面ｆ(n+1）までの光軸上の距離を（nは１〜１０）、ｎｄはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を、νｄはｄ線を基準とするアッベ数を、Ｄは開口直径を、Ｃｏは非球面レンズのｃｏｎｉｃ数をそれぞれ示す。なお、長さの単位は特に断らない限り「ｍｍ」である。
【００５７】
次に、非球面データを記す。非球面係数ＣＥｎの４次，６次，８次，１０次，１２次の各係数をそれぞれＣＥ４，ＣＥ６，ＣＥ８，ＣＥ１０，ＣＥ１２で表す。
【００５８】
面番号ｆ２では、
ＣＥ４＝−０．０００１９２９２１３８
ＣＥ６＝１．７５１９２５９ｅ−５
ＣＥ８＝−２．６３３３４４ｅ−７
ＣＥ１０＝−２．８９７２１３１ｅ−８
ＣＥ１２＝１．０２８２３７５ｅ−９
である。
【００５９】
面番号ｆ３では、
ＣＥ４＝０．０００４８７０３３２１
ＣＥ６＝−０．０００２１３３７９６４
ＣＥ８＝９．３７２０９９３ｅ−６
ＣＥ１０＝２．０６６５９８２ｅ−６
ＣＥ１２＝−３．５３２０７４ｅ−７
である。
【００６０】
面番号ｆ８では、
ＣＥ４＝−０．００１４４５７７４８
ＣＥ６＝５．６９９２１８ｅ−５
ＣＥ８＝−９．９４１２７４３ｅ−７
ＣＥ１０＝−４．３８４６２９５ｅ−８
ＣＥ１２＝２．２４８３１９９ｅ−９
である。
【００６１】
面番号ｆ９では、
ＣＥ４＝−６．１１６５９５８ｅ−５
ＣＥ６＝７．５３９５９１８ｅ−６
ＣＥ８＝−６．１５５３４７ｅ−８
ＣＥ１０＝−６．９０８１５１ｅ−９
ＣＥ１２＝６．０４５６０６６ｅ−１０
である。
【００６２】
この第１実施形態において、図４に示されるように、光軸Ｃを通る主光線と、最高画角の主光線が各レンズＬ１〜Ｌ４を通過する各ポイントとの距離Ｒ１〜Ｒ４を半径とする円の面積が、各レンズＬ１〜Ｌ４における照射範囲とすると、例えばＷ１のワット数のレーザ光が照射されたとして、各レンズＬ１〜Ｌ４のエネルギ密度Ｅ１〜Ｅ４は、ｎを１〜４として、Ｅｎ＝Ｗ１／（π×Ｒｎ×Ｒｎ）となる。
【００６３】
ここで、図４に示されるように各Ｒ１〜Ｒ４の大きさは、Ｒ４＞Ｒ１＞Ｒ３＞Ｒ２である。したがって、第２レンズＬ２のエネルギ密度が最も高い。上記したように第２レンズＬ２はガラスレンズであり、エネルギ密度が高い位置に配置されているレンズ成分である第２レンズＬ２をガラスレンズとすることにより、第２レンズＬ２の大きな耐光性が確保される。
【００６４】
近年のプロジェクタにおいて、より明るい画像を投射するという要求に対応して光源の光量を大きくした場合にそれに伴ってエネルギ密度（光パワー密度）が高くなり、絞りＳＴＯ付近で光照射面積が絞られることによりエネルギ密度が高くなるのに加えて、プロジェクタ光学系において光源の共役の位置に絞りＳＴＯが位置し、レーザ光源装置２２〜２４からのレーザ光の光量が集中する部分が絞りＳＴＯの位置に現れる。
【００６５】
青色レーザ光の場合、ファーフィールドパターンとしてガウス分布により絞りＳＴＯ位置での中央部のエネルギ密度すなわち投射レンズ２８での主光線部分のエネルギ密度が大きくなってしまう。このような場合、絞りＳＴＯの付近にプラスチックレンズが配置されていると、そのレンズ中央部のエネルギ密度が大きくなってしまい、レンズの樹脂の光劣化を加速させることになる。光劣化により樹脂の黄変色などの透過率が低下あるいは樹脂自体が焦げ付きが生じると、レンズとしての機能が大きく低下してしまう。
【００６６】
それに対して、絞りＳＴＯ付近から大きく離れた位置のレンズでは主光線が大きく広がるためレーザ光の光量分布が広げられ、より均一に近い光量分布となり、レンズに入射するエネルギ密度が小さくなるという利点がある。本発明では、そのような位置に各プラスチックレンズからなる第１，第４レンズＬ１，Ｌ４を配置しており、それら第１，第４レンズＬ１，Ｌ４の樹脂材の劣化が抑制される。なお、光源は半導体レーザに限るものではなく、LED（発光ダイオード）OLED（有機EL）など、光変調器２５を照明させる機能を有する光源であればなんでもよい。
【００６７】
また、樹脂材の劣化に大きく影響する青色レーザ光に対しては限られた樹脂材のみがレンズ材料として使用可能である。しかしながら、そのレンズ材料で加工したレンズでは屈折率およびアッベ数（分散）の組合せに制限が生じ、色収差を低減するためのレンズいわゆる色消しレンズを目的とするレンズを得ることができない。さらに、将来的に光源の光量を増大していく要求が考えられる。
【００６８】
そのため、色消しレンズをガラスレンズで構成することは有効である。また、このガラスで構成された色消しレンズはプラスチックレンズのように光耐性を気にしないで使用できるため、投射レンズ２８の絞りＳＴＯに近い位置（エネルギ密度が大きい）に配置することが可能である。本発明では上記したように絞りＳＴＯに近い位置にガラスレンズからなる第３レンズＬ３を配置しかつもう１枚のガラスレンズからなる第４レンズＬ４を用いて２枚組み構成の色消しレンズを設けている。
【００６９】
次に、上記第１実施形態における投射レンズ２８の各収差について説明する。
【００７０】
先ず、図７に球面収差を示す。図において、縦軸が像高Ｈの位置を示し、横軸がずれの大きさであり、球面収差無しを０として、実線が青色レーザ光であり、二点鎖線が緑色レーザ光であり、破線が赤色レーザ光である。これら図の説明は他の同様の図でも同じであり、その説明を省略する。図７の球面収差は、各色の各波長における像高の関数として表している。
【００７１】
図８は像面湾曲および非点収差を示す図である。図における左側の各曲線がサジタルデータ（図のＳｄ）であり、右側の各曲線がタンジェンシャルデータＴｄであり、Ｓ−Ｔが非点収差となる。図では、像面から近軸像面までの距離を視野座標の関数として表している。
【００７２】
また、図９は歪曲収差を示す図である。図では横軸に歪曲の大きさＤｙを百分率で表している。歪曲の大きさＤｙは、実際の主光線の高さをＹｃとし、基準光線の高さをＹｒとすると、次式となる。
Ｄｙ＝１００×（Ｙｃ−Ｙｒ）／Ｙｒ
【００７３】
図１０は倍率色収差を示す図である。図では、倍率色収差を視野の関数として表し、緑色レーザ光を基準（ずれが０）にした場合の青色，赤色レーザ光の各倍率色収差を示している。
【００７４】
図１１はコマ収差を示す横収差図である。図では、中心は主光線を表し、横軸が入射瞳座標（最大±２０μｍ）、縦軸が各入射瞳座標における横収差の値を示す。横収差は、光線の収差を瞳関数として表わしている。また、図１１の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれ図６の各ポイントＰ１（中心），Ｐ２（中心を通る縦軸上の像高最高位置），Ｐ３（中心を通る横軸上の像高最高位置），Ｐ４（角部）に対応している。なお、具体的には、Ｐ１を０ｍｍとすると、各像高は、Ｐ２＝１．４４ｍｍ、Ｐ３＝２．４ｍｍ、Ｐ４＝２．７９４ｍｍである。
【００７５】
このようにして構成された投射レンズ２８によれば、図７〜１１に示されるように各収差が小さく、小型プロジェクタに何等問題なく適用し得る。
【００７６】
なお、投射レンズ２８を全てプラスチックレンズとすることにより、最小枚数のレンズ構成が可能となるが、上記したようにプラスチックレンズのような樹脂レンズでは屈折率とアッベ数のバリエーションが少ないという問題がある。さらに、青色レーザ光に対する耐光性を有する材質のものは少なく、採用するとレンズのコストが高騰化する。したがって、プラスチックレンズのみで小型プロジェクタの投射レンズを構成した場合には、高解像度化、高輝度化、かつ長焦点距離を実現実現することは困難である。また、長所点距離での収差低減には色収差低減が必要であり、少なすぎるレンズ枚数では十分な色収差を取ることが困難である。
【００７７】
それに対して本願発明では、上記したように両外側の第１，第４レンズＬ１，Ｌ４をプラスチックレンズとし、それらに挟まれた中間の第２，第３レンズＬ２，Ｌ３をガラスレンズとしてプラスチックレンズの上記問題点を解消し、４枚のレンズ（Ｌ１〜Ｌ４）というほぼ最少となる少ないレンズ枚数で構成できた。
【００７８】
また、ガラスレンズからなる第２，第３レンズＬ２，Ｌ３を、互いに隣接する各レンズ面（ｆ６）の曲率を同一として互いに密着状態に接合された複合レンズとして構成し、かつ全体として正の屈折力としている。これにより、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間に位置する絞りＳＴＯの位置をガラスレンズからなる第２レンズＬ２に近づけることができ、プラスチックレンズからなる第１レンズＬ１に対するエネルギ密度をより一層低減し得る。
【００７９】
また、プラスチックレンズのような樹脂レンズでは屈折率とアッベ数のバリエーションが少ないという問題があるが、それに対してもガラスレンズからなる第２，第３レンズＬ２，Ｌ３で対応している。また、絞りＳＴＯに近い方の第２レンズＬ２のアッベ数が遠い方の第３レンズＬ３のアッベ数よりも大きくしている。これにより、上記と同様に絞りＳＴＯの位置を第２レンズＬ２に近づける効果に加えて、異なるアッベ数の組合せにより色収差を好適に低減できる。
【００８０】
そして、両外側の第１，第４レンズＬ１，Ｌ４をプラスチックレンズとしていることから、そのレンズ形状を容易に自由な形状にすることができる。投射側の第１レンズＬ１を非球面レンズにして広い視野を確保すると共に、相反する最外側の第４レンズＬ４も球面レンズとしてテレセントリックで長バックフォーカスを確保するように、第１および第４レンズＬ１，Ｌ４を容易に加工することができる。このようにして、上記したように４枚のレンズ（Ｌ１〜Ｌ４）というほぼ最少となる少ないレンズ枚数で構成することができる。
【００８１】
また、このような投射レンズ２８の構成により、光学エンジンユニット１３の厚さをノートパソコン２の筐体内に収めることができるように６．９ｍｍ以内にすることができる。ノートパソコン２のドライブベイは一般的に９．５ｍｍの高さであり、その９．５ｍｍの高さのドライブベイ内に収めるためには、光学系の厚さを６．９ｍｍ以下にすることで対応し得る。上記したようにプラスチックレンズからなる第１，第４レンズＬ１，Ｌ４に非球面レンズを用いることにより、枚数を低減すると共に光軸方向長さを短くすることができ、例えば光変調器２５が０．２２インチのサイズのものであった場合でも十分対応できる。また、第１レンズＬ１の第１共役点側（投射側）の面から光変調器２５までの距離である全光学長も４０ｍｍ以下にすることができ、上記ノートパソコン２の筐体内に収めることに支障を来すことがない。
【００８２】
また、樹脂材により構成される第１および第４レンズＬ１，Ｌ４のレンズ成分としては、シクロオレフィンポリマーまたはシクロオレフィンコポリマーにより構成されるとよい。これにより、プラスチックレンズからなる第１および第４レンズＬ１，Ｌ４のレンズ成分の耐光性（特に青色レーザ光の耐光性）をさらに高めることができる。
【００８３】
投射レンズ２８の各レンズ成分のレンズデータとしては上記実施形態に限られるものではなく、他の例としての第２実施形態を、図１２〜１８を参照して以下に述べる。なお、図１２，１３は図４，５にそれぞれ対応し、図１４〜１８は図７〜１１にそれぞれ対応し、上記第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００８４】
この第２実施形態では、図１２に示されるように、第３レンズＬ３の投射側とは相反する側（光変調器２５側）のレンズ面ｆ７が凸状の球面レンズとして形成されている。また、図１３に示す表２のレンズデータを設定する条件としては、Ｆ値が２．８、焦点距離が９．８ｍｍ、光変調器２５の像高が３．５５６ｍｍ、スクリーンＳ上の投影映像の物体高が３６５．１７０ｍｍ、第１レンズＬ１のスクリーンＳ側のレンズ面の中心とスクリーンＳとの間の距離が１０００ｍｍとする。なお、像高，物体高は図６で説明したものと同じであり、各色レーザ光の重み付けも上記第１実施形態と同じである。
【００８５】
次に、上記第１実施形態と同じようにして非球面データを記す。
【００８６】
面番号ｆ２では、
ＣＥ４＝−７．８６０７４４８１ｅ−５
ＣＥ６＝５．０９８９１３１ｅ−６
ＣＥ８＝−１．１８１９９５１ｅ−８
ＣＥ１０＝−３．４４８８３６ｅ−９
ＣＥ１２＝１．８８２０２６６ｅ−１１
である。
【００８７】
面番号ｆ３では、
ＣＥ４＝−０．０００４７４４８９６１
ＣＥ６＝６．３７６８４９３ｅ−５
ＣＥ８＝９．０９８２９１２ｅ−９
ＣＥ１０＝−８．２８２９１ｅ−７
ＣＥ１２＝３．８０４１６９５ｅ−１０
である。
【００８８】
面番号ｆ８では、
ＣＥ４＝−０．０００６２８９４５０９
ＣＥ６＝２．６３１５４４４ｅ−５
ＣＥ８＝−９．００１４５８３ｅ−７
ＣＥ１０＝１．５１６７０８２ｅ−８
ＣＥ１２＝−１．２９０１７７９ｅ−１０
である。
【００８９】
面番号ｆ９では、
ＣＥ４＝０．０００１９２０８２７３
ＣＥ６＝−５．８５０１９９５ｅ−７
ＣＥ８＝１．２４４１８０６ｅ−７
ＣＥ１０＝−５．０８８８１５１ｅ−９
ＣＥ１２＝−１．６９６１６４３ｅ−１１
である。
【００９０】
この第２実施形態においても、図１４〜１８に示されるように各収差は何等問題ない範囲に収まっている。なお、図１８（ａ）の像高（Ｐ１）は０ｍｍであり、（ｂ）の像高（Ｐ２）は１．７４３ｍｍであり、（ｃ）の像高（Ｐ３）は３．０９９ｍｍであり、（ｄ）の像高（Ｐ４）は３．５５６ｍｍである。
【００９１】
また、第３実施形態を、図１９〜２５を参照して以下に述べる。なお、図１９，２０は図４，５にそれぞれ対応し、図２１〜２５は図７〜１１にそれぞれ対応し、上記第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００９２】
この第３実施形態では、図１９に示されるように、第２実施形態に対して、第２レンズＬ２の投射側（スクリーンＳ側）のレンズ面ｆ５が凹状の球面レンズとして形成されている。また、図２０に示す表３のレンズデータを設定する条件としては、Ｆ値が２．８、焦点距離が９．８ｍｍ、光変調器２５の像高が３．５６４ｍｍ、スクリーンＳ上の投影映像の物体高が３６９．１３ｍｍ、第１レンズＬ１のスクリーンＳ側のレンズ面の中心とスクリーンＳとの間の距離が１０００ｍｍとする。なお、像高，物体高は図６で説明したものと同じであり、各色レーザ光の重み付けも上記第１実施形態と同じである。
【００９３】
次に、上記第１実施形態と同じようにして非球面データを記す。
【００９４】
面番号ｆ２では、
ＣＥ４＝６．８４３５０９ｅ−５
ＣＥ６＝３．１７６６４９５ｅ−６
ＣＥ８＝７．２２３３３７８ｅ−８
ＣＥ１０＝−７．３６５０２４１ｅ−９
ＣＥ１２＝５．２７３２７０６ｅ−１０
である。
【００９５】
面番号ｆ３では、
ＣＥ４＝０．０００３７２８６８６７
ＣＥ６＝２．０６３７６９ｅ−５
ＣＥ８＝−５．３７４２２２２ｅ−７
ＣＥ１０＝１．４６６６３０１ｅ−８
ＣＥ１２＝−７．８４４５３７２ｅ−１０
である。
【００９６】
面番号ｆ８では、
ＣＥ４＝−１．２８４３４３７ｅ−５
ＣＥ６＝１．８８５１８２４ｅ−６
ＣＥ８＝６．８９９１４０１ｅ−８
ＣＥ１０＝３．１３５４４２５ｅ−９
ＣＥ１２＝−１．５７４９６４５ｅ−１０
である。
【００９７】
面番号ｆ９では、
ＣＥ４＝０．０００８９２７１７３９
ＣＥ６＝−８．５７９０２２７ｅ−６
ＣＥ８＝２．２００７８４１ｅ−７
ＣＥ１０＝１．７８７３３３３ｅ−９
ＣＥ１２＝−２．０９５９１５６ｅ−１０
である。
【００９８】
この第３実施形態においても、図２１〜２５に示されるように各収差は何等問題ない範囲に収まっている。なお、図２５（ａ）の像高（Ｐ１）は０ｍｍであり、（ｂ）の像高（Ｐ２）は１．７４３ｍｍであり、（ｃ）の像高（Ｐ３）は３．０９９ｍｍであり、（ｄ）の像高（Ｐ４）は３．５５６ｍｍである。
【００９９】
さらに、第１実施形態に対して、設計条件として、光変調器２５のサイズを０．２２インチから０．２８インチとし、偏光ビームスプリッタ２６の硝材を第１実施形態ではＢＳＣ７（日本光学硝子工業会指定のクラウンガラス）としているのに対してＳＦ５７ＨＨＴ（ＳＣＨＯＴＴ製）とした。
【０１００】
これにより、ＭＴＦ（変調伝達関数）は、第１実施形態の８３ｌｐ／ｍｍ（軸外４０％、軸上５０％）に対して、１００ｌｐ／ｍｍ（軸外４０％、軸上５０％）となり、解像度が向上した。また、第１レンズＬ１の厚さ（光軸上の厚さ）が４．２ｍｍから３．１ｍｍと薄くすることができたため、レンズ製造時の冷却時間を短縮でき、製造コストを低減し得る。また、第４レンズＬ４のコバ厚は０．５ｍｍから１ｍｍとなり、プラスチックレンズの成形性を向上し得る。そして、投射レンズ２８の全光学長が３０ｍｍから２７ｍｍになり、小型化を促進することができる。
【０１０１】
なお、上記各実施形態では、４枚のレンズ構成した例について示したが、本発明は３枚以上の構成であればよい。３枚とする場合には第２，第３レンズＬ２，Ｌ３を１枚のガラスレンズとすることで可能であり、解像度や輝度が上記各実施形態に比べて低下し、焦点距離も短くなるが、そのような仕様で対応可能な場合には適用可能である。
【０１０２】
以上、本発明を、その好適形態実施例について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施例により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明にかかる投射レンズおよびそれを備えた画像表示装置は、コンパクトな構成で、高解像度化かつ高輝度化し、さらに長焦点距離化を可能とし、小型プロジェクタ等として有用である。
【符号の説明】
【０１０４】
１ 画像表示装置
２５ 光変調器
２２ 緑色レーザ光源装置
２３ 赤色レーザ光源装置
２４ 青色レーザ光源装置
２８ 投射レンズ
Ｌ１ 第１レンズ（レンズ成分）
Ｌ２ 第２レンズ（レンズ成分）
Ｌ３ 第３レンズ（レンズ成分）
Ｌ３ 第４レンズ（レンズ成分）
ＳＴＯ 絞り
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３つ以上のレンズ成分を備えかつ光変調器側テレセントリックにされた投射レンズであって、
前記投射レンズの共役点に面する両外側に配置された各外側レンズ成分はプラスチックレンズであり、
前記投射レンズの絞り位置が各前記外側レンズ成分間にあり、
前記投射レンズの前記外側レンズ成分以外のレンズ成分で少なくとも前記絞り位置に最も近いものがガラスレンズであることを特徴とする投射レンズ。
【請求項２】
前記外側レンズ成分の少なくとも一方のレンズ面が非球面であることを特徴とする請求項１に記載の投射レンズ。
【請求項３】
投射側から順に配置された第１レンズ成分、第２レンズ成分、第３レンズ成分、第４レンズ成分からなりかつ物体側テレセントリックにされた投射レンズであって、
前記第１レンズ成分と前記第２レンズ成分との間に絞り位置を有し、
前記第１レンズ成分は、そのレンズ面の中央部が前記投射側に突出した擬似的な凹メニスカス形状かつ負の屈折力を有するプラスチックレンズであり、
前記第４レンズ成分は、擬似的な両凸形状かつ正の屈折力を有するプラスチックレンズであり、
前記第２レンズ成分および前記第３レンズ成分がガラスレンズであることを特徴とする投射レンズ。
【請求項４】
前記第２レンズ成分と前記第３レンズ成分とは、互いに接合された複合レンズからなり、かつ全体として正の屈折力を有することを特徴とする請求項３に記載の投射レンズ。
【請求項５】
前記第２レンズ成分は、両凸形状あるいは前記第１レンズ成分側が凹形状かつ前記第３レンズ成分側が凸形状の球面レンズであり、
前記第３レンズ成分は、両凹形状あるいは前記第２レンズ成分側が凹形状かつ前記第４レンズ成分側が凸形状の球面レンズであることを特徴とする請求項４に記載の投射レンズ。
【請求項６】
前記第２レンズ成分のアッベ数が第３レンズ成分のアッベ数より大きいことを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の投射レンズ。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の投射レンズを備え、
赤色、緑色および青色の各色レーザ光を出射する各レーザ光源装置と、レーザ光を変調する光変調器と、前記各レーザ光源装置から出射される前記各色レーザ光を同一光路にして前記光変調器に入射するための光学系とを有し、
前記投射レンズは、前記光変調器で変調されて出射される変調出射光を外部に出射する光軸上に配置されていることを特徴とする投射レンズを備えた画像表示装置。
【請求項１】
少なくとも３つ以上のレンズ成分を備えかつ光変調器側テレセントリックにされた投射レンズであって、
前記投射レンズの共役点に面する両外側に配置された各外側レンズ成分はプラスチックレンズであり、
前記投射レンズの絞り位置が各前記外側レンズ成分間にあり、
前記投射レンズの前記外側レンズ成分以外のレンズ成分で少なくとも前記絞り位置に最も近いものがガラスレンズであることを特徴とする投射レンズ。
【請求項２】
前記外側レンズ成分の少なくとも一方のレンズ面が非球面であることを特徴とする請求項１に記載の投射レンズ。
【請求項３】
投射側から順に配置された第１レンズ成分、第２レンズ成分、第３レンズ成分、第４レンズ成分からなりかつ物体側テレセントリックにされた投射レンズであって、
前記第１レンズ成分と前記第２レンズ成分との間に絞り位置を有し、
前記第１レンズ成分は、そのレンズ面の中央部が前記投射側に突出した擬似的な凹メニスカス形状かつ負の屈折力を有するプラスチックレンズであり、
前記第４レンズ成分は、擬似的な両凸形状かつ正の屈折力を有するプラスチックレンズであり、
前記第２レンズ成分および前記第３レンズ成分がガラスレンズであることを特徴とする投射レンズ。
【請求項４】
前記第２レンズ成分と前記第３レンズ成分とは、互いに接合された複合レンズからなり、かつ全体として正の屈折力を有することを特徴とする請求項３に記載の投射レンズ。
【請求項５】
前記第２レンズ成分は、両凸形状あるいは前記第１レンズ成分側が凹形状かつ前記第３レンズ成分側が凸形状の球面レンズであり、
前記第３レンズ成分は、両凹形状あるいは前記第２レンズ成分側が凹形状かつ前記第４レンズ成分側が凸形状の球面レンズであることを特徴とする請求項４に記載の投射レンズ。
【請求項６】
前記第２レンズ成分のアッベ数が第３レンズ成分のアッベ数より大きいことを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の投射レンズ。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の投射レンズを備え、
赤色、緑色および青色の各色レーザ光を出射する各レーザ光源装置と、レーザ光を変調する光変調器と、前記各レーザ光源装置から出射される前記各色レーザ光を同一光路にして前記光変調器に入射するための光学系とを有し、
前記投射レンズは、前記光変調器で変調されて出射される変調出射光を外部に出射する光軸上に配置されていることを特徴とする投射レンズを備えた画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２０１３−３３１５２（Ｐ２０１３−３３１５２Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６９４３８（Ｐ２０１１−１６９４３８）
【出願日】平成２３年８月２日（２０１１．８．２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２日（２０１１．８．２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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