DE19618783C2

DE19618783C2 - Weitwinkelobjektiv

Info

Publication number: DE19618783C2
Application number: DE19618783A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Yamada
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1995-05-24
Filing date: 1996-05-09
Publication date: 2003-12-04
Anticipated expiration: 2016-05-10
Also published as: JP3753758B2; DE19618783A1; JPH08320433A; US5812326A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Weitwinkelobjektiv, das zum Projizieren verwendet wird, und betrifft insbesondere ein Projektorobjektiv, etwa eines, das beim Farbflüssigkristall- Projektionsfernsehen verwendet wird.

In den vergangenen Jahren wurde Flüssigkristallprojektions fernsehen, bei welchem ein Projektionsobjektiv dazu verwendet wird, ein auf einem Flüssigkristallfeld dargestelltes Bild auf einen großen Bildschirm zu projizieren, in weitem Ausmaß in derartigen Orten wie Theatern, Ausstellungshallen und Flugzeu gen eingesetzt.

EP 0 335 559 A2 beschreibt ein telezentrisches Abbildungssystem mit einer Fresnellin se, die einem abzubildenden Objekt gegenüberliegend anordenbar ist, eine Lichtquelle, um das Objekt zu beleuchten, und eine Aperturblende, die zumindest in der Nähe des hinteren Brennpunktes der Fresnellinse angeordnet ist. Durch das telezentrische Abbil dungssystem verursachte optische Verzerrungen werden mit Hilfe einer speziellen Kor rektur-Software korrigiert.

EP 0 297 361 A2 beschreibt ein telezentrisches Abbildungssystem mit drei aufeinander folgenden Linsengruppen, die jeweils positive Brennweiten aufweisen, und die so aus gebildet und angeordnet sind, dass die Vergrößerung um mehr als einen Faktor Zwei variiert werden kann, wobei zugleich herstellungsbedingte Linsenfehler kompensiert werden.

DE 38 16 758 A1 beschreibt eine Linsenanordnung zur Verwendung in einem Schreib projektor, die aus einer 4-Element-Projektionslinsenanordnung langer Brennweite be steht und die im Vergleich zu herkömmlichen 2-Element-Projektionslinsenanordnungen bei gleicher Schnittweite eine größere Projektionsentfernung erlaubt.

Als Farbflüssigkristallprojektor sind ein Einzelplattentyp, der ein einziges Flüssigkristallfeld verwendet, und ein Dreiplattentyp bekannt, der drei Felder verwendet. Zwar ist ersterer in folge seines kleineren Gewichts und der niedrigeren Kosten attraktiv, verglichen mit letzte rem, weist er in der Hinsicht Schwierigkeiten auf, daß die Bildschirmleuchtdichte infolge seiner Verwendung eines Farbfilters für die Farbtrennung verringert ist.

Daher gab es in den letzten Jahren Versuche, einen Flüssigkristallvideoprojektor zu entwi ckeln, der ein Vollfarbbild ohne Verwendung eines Farbfilters reproduzieren kann, bei spielsweise ein Flüssigkristallvideoprojektor, der in der Nikkei Sangyo Shimbun vom 18. Oktober 1994 berichtet wurde.

Das optische System für diesen Flüssigkristallvideoprojektor ist in Fig. 6 gezeigt. Bei die sem optischen System 9 wird von einer Lichtquelle 11 ausgesandtes Licht 12 durch drei dichroitische Spiegel 13A, 13B und 13B aufgeteilt, die so angeordnet sind, daß das Licht 12, welches auf sie mit unterschiedlichem Einfallswinkel auftrifft, in drei Primärfarblichtbe standteile aufgeteilt wird, nämlich Blau, Rot und Grün. Diese Primärfarblichtbestandteile werden dann durch ein Mikrolinsenfeld 14 auf jeweilige Pixel (Bildpunkte) eines Flüssig kristallfeldes 4 fokussiert. Die jeweiligen Primärfarblichtkomponenten, die durch dieses Flüssigkeitskristallfeld 4 hindurchgehen und Bildinformationsdaten mitbefördern, werden durch ein Projektionsobjektiv 15 auf einen nicht gezeigten Bildschirm oder eine Leinwand projiziert.

Da bei der in Fig. 6 gezeigten Anordnung die Primärfarblichtkomponenten, die von den drei dichroitischen Spiegeln 13A, 13B und 13C reflektiert werden, in das Flüssigkristallfeld 4 mit voneinander verschiedenen Winkeln eintreten, ist es zu dem Zweck, daß ihr Licht wirksam in eine Blende eintritt, die in dem Projektionsobjektiv 15 angeordnet ist, für das Projektionsobjektiv 15 wesentlich, daß es so ausgebildet ist, daß es telezentrisch ist, und daß keine Verdunkelung bei seinem Lichtfluß am Umfang auftritt.

Zwar ist bei dem Projektionsobjektiv 15 nach dem Stand der Technik wie voranstehend ge schildert die Bedingung für Telezentrizität im wesentlichen erfüllt, jedoch wurde der Ver dunkelung seines Beleuchtungsflusses am Umfang, d. h. der Verringerung des achsenfer nen Lichtflusses, keine Bedeutung geschenkt. Es kann daher auftreten, daß in dem linken und rechten Abschnitt des projizierten Bildes auf der Leinwand die Farben ungleichmäßig werden. Wie voranstehend geschildert ist bei dem Flüssigkristallvideoprojektor, der einen Aufbau aufweist, wie er in Fig. 6 dargestellt ist, bei welchem die jeweiligen Primärfarblicht bestandteile in das Projektionsobjektiv 15 in gewissem Ausmaß eintreten und hierdurch einen großen Anteil an einer Umfangslichtmenge erzeugen, besonders wichtig, daß das Projektionsobjektiv so ausgebildet ist, daß die Verdunkelung seines Umfangslichtflusses minimiert wird.

Angesichts der voranstehend geschilderten Umstände besteht ein Vorteil der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Projektionsobjektives, welches telezentrisch ist und keine Verdunkelung in seinem Umfangslichtfluß erzeugt, und durch welches eine Vorrich tung, in welchem es enthalten ist, insgesamt kompakt ausgebildet werden kann.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Projekti onsobjektivs, bei welchem selbst dann, wenn die Vergrößerung bei der Projektion sich än dert, die Verschlechterung der Bildqualität in bezug auf den Lichtfluß am Umfang gering ist.

Das Weitwinkelobjektiv gemäß der vorliegenden Erfindung weist, in der nachstehend ange gebenen Reihenfolge von einer stärker konjugierten Seite aus, eine erste Linsengruppe auf, die aus einer Konkavlinse besteht, deren konkave Oberfläche in Richtung auf eine weniger konjugierte Seite gerichtet ist, und einer Konvexlinse; eine zweite Linsengruppe, die aus zumindest einer Konkavlinse und aus zumindest zwei Konvexlinsen besteht; und eine dritte Linsengruppe, die aus einer Fresnel-Linse besteht, die nahe einem zu projizierenden Ge genstand angeordnet ist und eine positive Brechkraft aufweist. Die erste und zweite Lin sengruppe weisen jeweils zumindest eine Linse mit einer asphärischen Oberfläche auf. Unter der Annahme, daß die Abbe-Zahl der Konkavlinse der ersten Linsengruppe gleich ν1 und die Abbe-Zahl der Konkavlinse der zweiten Linsengruppe gleich ν2 ist, ist die nachste hend angegebene Bedingung erfüllt:

ν1 < ν2 (1)

Weiterhin ist die nachstehend angegebene Bedingung in einer vorteilhaften Weiterbildung erfüllt, in welcher die konjugierte Länge so geändert wird, daß die Vergrößerung bei der Projektion verändert wird, wenn die Fresnel-Linse der dritten Linsengruppe ortsfest ist, wäh ren die erste und die zweite Linsengruppe mit einer variablen Entfernung voneinander be wegt werden, unter der Annahme, daß die Brennweite der ersten Linsengruppe gleich f1 ist und die Brennweite des gesamten Linsensystems gleich f0 ist:

|f1| < f0 (2)

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch das Weitwinkelobjektiv mit dem vor anstehend geschilderten Aufbau erzielt. Nachstehend wird die Wirkungsweise jeder Lin sengruppe erläutert.

In der ersten Linsengruppe ist die Konkavlinse, die eine stark konkave Oberfläche aufweist, die auf den zu projizierenden Gegenstand gerichtet ist, so angeordnet, daß sie eine retrofo kusartige Charakteristik ergibt. Daher können die zweite Linsengruppe und die Linsengrup pe voneinander so beabstandet sein, daß dazwischen ein Raum zum Einfügen eines Spie gels sichergestellt werden kann. Dies führt dazu, daß der optische Pfad abgebogen ausge bildet sein kann, wodurch die Vorrichtung insgesamt kompakt ausgebildet werden kann. Darüber hinaus kann bei einem weiten Projektionswinkel die Streu-Aberration einfach korri giert werden kann. Darüber hinaus kann der Öffnungswinkel der Randstrahlen, die durch die Linse hindurchgehen, die zwischen der Konkavlinse und dem Flüssigkristallfeld ange ordnet ist, stumpf ausgebildet werden, wodurch verschiedene Arten der Aberration einfach korrigiert werden können. Die Konvexlinse in dieser ersten Linsengruppe ist dafür erforder lich, eine ausgeglichene Brechkraft in Kombination mit der voranstehend geschilderten Konkavlinse zu erzielen, und um die voranstehende Bedingung (2) zu erfüllen. Vorzugswei se wird der ν-Wert der Konvexlinse kleiner als jener der Konkavlinse gewählt, da hierdurch die chromatische Aberration bei der Vergrößerung einfach korrigiert werden kann.

In der zweiten Linsengruppe können, da die Konkavlinse vorgesehen ist, welche die voran stehend angegebene Bedingung (1) erfüllt, die chromatische Aberration der Vergrößerung und die axiale chromatische Aberration korrigiert werden. Wenn diese Bedingung nicht er füllt ist, sind zusätzliche Linsen zur Korrektur der chromatischen Aberration in der ersten und zweiten Linsengruppe erforderlich, wodurch die Anzahl an Linsen vergrößert wird. Dar über hinaus wirkt die Konvexlinse in der zweiten Linsengruppe so, daß sie die Brennweite des gesamten Systems sicherstellt. Vorzugsweise weist die zweite Linsengruppe zwei oder mehr derartige Konvexlinsen auf, da eine einzelne Linse eine derartig starke Brechkraft aufweisen kann, daß verschiedene Arten der Aberration nicht einfach kor rigiert werden können.

Wenn zumindest eine Linsenoberfläche in jeder der ersten und zweiten Linsengruppe asphärisch ausgebildet wird, kann darüber hinaus insbesondere das Koma korrigiert wer den. Wie voranstehend geschildert, ist es bei dem Flüssigkristallvideoprojektor, der einen Aufbau aufweist, wie er in Fig. 6 gezeigt ist, infolge der Tatsache, daß der Lichtfluß am Umfang größer wird, wichtig, daß das Koma korrigiert wird.

In der dritten Linsengruppe ist eine Fresnel-Linse mit konvexer Brechkraft, die als Vorder linse dient, nahe dem Flüssigkristallfeld angeordnet, wodurch ein telezentrisches Projekti onslinsensystem realisiert wird. Da die Fresnel-Linse verwendet wird, kann die Neigung zur unzureichenden Fokussierung der Bildfläche ausgeschaltet werden, die man erhält, wenn eine im allgemeinen konvexe Linse als die Vorderlinse verwendet wird, wodurch die Bildflä che einfach korrigiert werden kann. Da die Fresnel-Linse asphärisch ausgebildet ist, kön nen darüber hinaus Bildverzerrungen und -verzeichnungen einfach korrigiert werden.

Darüber hinaus kann der Bildaußenbereich einfach korrigiert werden, in Fällen, wenn die Vergrößerung bei der Projektion geändert wird, und zwar dann, wenn die Fresnel-Linse der dritten Linsengruppe ortsfest ist, während die erste und die zweite Linsengruppe so bewegt werden, daß sich die Entfernung zwischen Ihnen ändert, um die Fokussierung zu erreichen. Darüber hinaus kann in diesem Fall, wenn die voranstehend angegebene Bedingung (2) erfüllt ist, die Schwankung der sphärischen Aberration verringert werden, wodurch eine Verschlechterung der Bildqualität in der Nähe des Zentrumsabschnitts verhin dert wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestell ter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Weitwinkelobjektivs gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines Weitwinkelobjektivs gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht eines Weitwinkelobjektivs gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines Weitwinkelobjektivs gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine schematische Ansicht eines Flüssigkristallvideo projektors, der ein Weitwinkelobjektiv gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet;

Fig. 6 eine schematische Ansicht eines optischen Farbtren nungssystems, welches bei dem in Fig. 5 gezeigten Projektor verwendet wird;

Fig. 7 ein Aberrationsdiagramm (bei geringer Vergrößerung) des Weitwinkelobjektivs gemäß der ersten Ausführungs form der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 ein Aberrationsdiagramm (bei starker Vergrößerung) des Weitwinkelobjektivs gemäß der ersten Ausführungs form der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 ein Aberrationsdiagramm (bei geringer Vergrößerung) des Weitwinkelobjektivs gemäß der zweiten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 ein Aberrationsdiagramm (bei starker Vergrößerung) des Weitwinkelobjektivs gemäß der zweiten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 11 ein Aberrationsdiagramm (bei geringer Vergrößerung) des Weitwinkelobjektivs gemäß der dritten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 12 ein Aberrationsdiagramm (bei starker Vergrößerung) des Weitwinkelobjektivs gemäß der dritten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 13 ein Aberrationsdiagramm (bei geringer Vergrößerung) des Weitwinkelobjektivs gemäß der vierten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 14 ein Aberrationsdiagramm (bei starker Vergrößerung) des Weitwinkelobjektivs gemäß der vierten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 5 ist eine schematische Ansicht eines Flüssigkristall videoprojektors, der ein Weitwinkelobjektiv gemäß einer Aus führungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.

Bei diesem Flüssigkristallvideoprojektor 8 wird jeder Punkt eines Flüssigkristallfeldes 4 mit Licht durch ein optisches Farbtrennsysteme 9 bestrahlt, wie dies beispielhaft in Fig. 6 dargestellt ist, welches eine Lichtquelle 11 aufweist, drei dichroitische Spiegel 13A, 13B, 13C und ein Linsenfeld 14, in welchem eine große Anzahl an Linsenelementen 14A angeordnet ist. Das die auf dem Flüssigkeitskristallfeld 4 dargestellte Bildinformation tragende Licht wird auf die rückseitige Oberfläche eines Bildschirms oder einer Leinwand 7 durch ein Projektionsobjektiv projiziert, welches drei Linsengruppen 1, 2 und 3 aufweist. Von der Vorderseite der Leinwand 7 aus sieht ein Betrachter 10 das auf diese projizierte Bild. Um die gesamte Vorrichtung kompakt auszubilden, werden zwei reflektierende Spiegel 5 und 6 dazu verwendet, den optischen Pfad abzulenken. Einer der reflektierenden Spiegel 5 ist zwischen der zweiten Linsengrup pe 2 und der dritten Linsengruppe 3 des Projektionsobjektivs angeordnet.

Nachstehend wird das voranstehende geschilderte Projektionsobjektiv im einzelnen erläu tert.

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines Linsensystems, welche das Weitwinkelobjektiv gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Bei diesem Linsensystem sind in der nachstehend angegebenen Reihenfolge von der Leinwandseite zur Flüssigkristallseite folgende Linsengruppen angeordnet: Die erste Lin sengruppe 1, die aus einer Konkavlinse L1 besteht, deren konkave Oberfläche einen klei nen Krümmungsradius aufweist und auf eine weniger konjugierte Seite (Flüssigkristallfeld) gerichtet ist, und einer Konvexlinse L2; die zweite Linsengruppe 2, die aus einer Konkavlin se L3 und zwei Konvexlinsen L4 und L5 besteht; und die dritte Linsengruppe 3, die aus ei ner Fresnel-Linse L6 besteht, die nahe einem Flüssigkristallfeld L7 (4) angeordnet ist.

In dieser Zeichnung (und ebenso in den Fig. 2, 3 und 4) bezeichnet X die optische Achse.

Hierbei sind die Linsen L1 und L5 als Kunststofflinsen ausgebildet, und so geformt, daß ihre Brennpunktbewegung in bezug auf eine Temperaturänderung minimiert ist.

Die nachstehende Tabelle 1 zeigt einen Krümmungsradius R (mm) jeder Linsenoberfläche nahe der optischen Achse X, die Zentrumsdicke jeder Linse oder den Luftraum zwischen benachbarten Linsen d (mm), den Brechungsindex N jeder Linse in bezug auf d-Strahlen, und die Abbe-Zahl ν jeder Linse bei dieser Ausführungsform.

Die Nummern, die den Werten R, d, N und ν in Tabelle 1 zugeordnet sind, sind in numeri scher Reihenfolge von der Leinwandseite aus gewählt.

Hierbei sind die Entfernung d4 zwischen der ersten und zweiten Linsengruppe und die Entfernung d9 zwischen der zweiten und dritten Linsengruppe variabel. Bei geringer Ver größerung (× 10) weisen d4 und d9 den Wert von 31,37 mm bzw. 107,85 mm auf. Bei star ker Vergrößerung (× 16) weisen d4 und d9 den Wert von 32,47 mm bzw. 105,06 mm auf.

Die Abbe-Zahl ν1 der Linse L1, welche die Konkavlinse in der ersten Linsengruppe bildet, beträgt 57,8, wogegen die Abbe-Zahl ν2 der Linse L3, welche die Konkavlinse in der zweiten Linsengruppe darstellt, gleich 25,4 ist, wodurch folgende Bedingung erfüllt wird:

ν1 < ν2

Weiterhin beträgt die Brennweite f1 der ersten Linsengruppe 453,1 mm, wogegen die Brennweite f0 des gesamten Linsengrup pensystems 67,76 mm beträgt, wodurch folgende Bedingung er füllt ist:

|f1| < f0

Darüber hinaus sind beide Seiten der Linsen L1 und L5, und ebenso die Oberfläche der Fresnel-Linse L6, die dem Flüssig kristallfeld zugewandt ist, asphärisch. Die Formen dieser Linsen werden wiedergegeben, wenn die in der nachstehenden Tabelle 2 angegebenen Werte C, K, a2, a4, a6, a8 und a10 in die entsprechenden Koeffizienten in dem nachstehenden asphä rischen Ausdruck eingesetzt werden:

Ausdruck 1

In dem voranstehenden asphärischen Ausdruck bezeichnet X die Entfernung von der Linse in der Richtung der optischen Achse X, wogegen Y eine Entfernung von der optischen Achse X in der Richtung senkrecht zur optischen Achse X ist. C bezeichnet eine Krümmung.

Bei den in Tabelle 1 aufgeführten Linsendaten bezeichnet d12, die letzte Entfernung zwischen zwei Oberflächen, die Summe der Dickenwerte des Glassubstrats und des Polarisationsfil ters in dem Flüssigkristallfeld.

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht eines Linsensystems, wel che das Weitwinkelobjektiv gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Bei diesem Linsensystem sind in der nachstehend angegebenen Reihenfolge von der Leinwandseite zur Flüssigkristallfeldseite folgende Linsengruppen vorgesehen: Eine erste Linsengruppe, die aus einer Konkavlinse L1, deren konkave Oberfläche einen kleinen Krümmungsradius aufweist und zu einer weniger konjugierten Seite (Flüssigkristallfeld) ge richtet ist, und aus einer Konvexlinse L2 besteht; eine zweite Linsengruppe, die aus einer Konkavlinse L5 und drei Konvexlinsen L3, L4 und L6 besteht; und einer dritten Linsengrup pe, die aus einer Fresnel-Linse L7 besteht, die nahe einem Flüssigkristallfeld L8 angeord net ist.

Hierbei sind die Linsen L1, L2 und L3 als Kunststofflinsen ausgebildet, und zwar so, daß die Bewegung ihres Brennpunkts in bezug auf eine Temperaturänderung minimiert ist.

Die nachstehende Tabelle 3 zeigt den Krümmungsradius R (mm) jeder Linsenoberfläche nahe der optischen Achse X, die Dicke im Zentrum jeder Linse oder eines Luftraums zwi schen benachbarten Linsen d (mm), den Brechungsindex N jeder Linse in bezug auf d- Strahlen, und die Abbe-Zahl ν jeder Linse bei dieser Ausführungsform.

Die den Werten R, d, N und ν in Tabelle 3 zugeordneten Zahlen sind in numerischer Rei henfolge von der Leinwandseite aus gewählt.

Hierbei sind die Entfernung d4 zwischen der ersten und zweiten Linsengruppe und die Entfernung d12 zwischen der zweiten und dritten Linsengruppe variabel. Bei niedriger Ver größerung (× 10) sind die Werte für d4 und d12 gleich 39,41 mm bzw. 107,3 mm. Bei star ker Vergrößerung (× 16) sind die Werte für d4 und d9 gleich 40,72 mm bzw. 105,28 mm.

Die Abbe-Zahl ν1 der Linse L1, welche die Konkavlinse in der ersten Linsengruppe ist, beträgt 57,8, wogegen die Abbe-Zahl ν2 der Linse L5, welche die Konkavlinse in der zweiten Linsen gruppe ist, gleich 23,9 ist, wodurch die folgende Bedingung erfüllt wird:

ν1 < ν2

Weiterhin beträgt die Brennweite f1 der ersten Linsengruppe -389,92 mm, wogegen die Brennweite f0 des gesamten Linsen gruppensystems 66,87 mm beträgt, wodurch folgende Bedingung erfüllt wird:

|f1| < f0

Darüber hinaus sind beide Seiten der Linsen L1, L2 und L3, und ebenso die Oberfläche der Fresnel-Linse L7, welche dem Flüssigkristallfeld gegenüberliegt, asphärisch. Man erhält ihre Formen, wenn die in der nachstehenden Tabelle 4 aufge führten Werte C, K, a-2, a4, a6, a8 und a10 in die entspre chenden Koeffizienten in dem voranstehend angegebenen asphä rischen Ausdruck eingesetzt werden.

Bei den in Tabelle 3 aufgeführten Linsendaten ist die letzte Entfernung d15 zwischen zwei Oberflächen die Summe der Dicken werte des Glassubstrats und des Polarisationsfilters in dem Flüssigkristallfeld.

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht eines Linsensystems oder Objektivs, welche das Weitwinkelobjektiv gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Bei diesem Linsensystem sind in der nachstehend angegebenen Reihenfolge von der Leinwandseite aus zur Flüssigkristallseite hin folgende Linsengruppen vorgesehen: Eine erste Linsengruppe, die aus einer Meniskus- Konkavlinse L1 mit einer geringen Brechkraft, und einer Konkavlinse L2 besteht, deren Konkavoberfläche, die einen kleinen Krümmungsradius aufweist, auf eine weniger konju gierte Seite gerichtet ist (Flüssigkristallfeld), sowie eine Konvexlinse L3; eine zweite Lin sengruppe, die aus einer Konkavlinse L5 und drei Konvexlinsen L4, L6 und L7 besteht; und eine dritte Linsengruppe, die aus einer Fresnel-Linse L8 besteht, die nahe einem Flüssig kristallfeld L9 angeordnet ist.

Bei diesem Linsensystem sind jene Linsen, welche die hauptsächliche Brechkraft aufwei sen, als Glaslinsen ausgebildet, wogegen die Brechkraft der Kunststofflinsen schwach aus gebildet ist, so daß die Bewegung des Brennpunkts in bezug auf eine Temperaturänderung minimiert wird.

Die nachstehende Tabelle 5 zeigt den Krümmungsradius R (mm) jeder Linsenoberfläche nahe der optischen Achse x, die Zentrumsdicke jeder Linse oder den Luftraum zwischen benachbarten Linsen d (mm), den Brechungsindex N jeder Linse in bezug auf d-Strahlen, und die Abbe-Zahl ν jeder Linse bei dieser Ausführungsform.

Die den Werten R, d, N und ν in Tabelle 5 zugeordneten Zahlen sind in numerischer Rei henfolge von der Leinwandseite aus gewählt.

Hierbei ist die Entfernung d6 zwischen der ersten und zweiten Linsengruppe und die Ent fernung d13 zwischen der zweiten und dritten Linsengruppe variabel. Bei geringer Vergrö ßerung (× 10) betragen die Werte für d6 und d13 gleich 32,56 mm bzw. 109,78 mm. Bei starker Vergrößerung (× 16) betragen die Werte für d6 und d13 gleich 34,02 mm bzw. 107,92 mm.

Die Abbe-Zahl ν1 der Linse L2, welche die Konkavlinse in der ersten Linsengruppe bildet, beträgt 50,9, wogegen die Abbe- Zahl ν2 der Linse L5, welche die Konkavlinse in der zweiten Linsengruppe darstellt, 25,5 beträgt, wodurch folgende Bedin gung erfüllt ist:

ν1 < ν2

Darüber hinaus beträgt die Brennweite f1 der ersten Linsen gruppe 282,37 mm, wogegen die Brennweite f0 des gesamten Lin sengruppensystems 66,85 mm beträgt, wodurch folgende Bedin gung erfüllt wird:

|f1| < f0

Darüber hinaus sind beide Seiten der Linsen L1 und L4, und ebenso die Oberfläche der Fresnel-Linse L8, welche dem Flüs sigkristallfeld gegenüberliegt, asphärisch ausgebildet. Die Formen dieser Linsen ergeben sich, wenn die in der nachste henden Tabelle 6 angegebenen Werte für C, K, a2, a4, a6, a8 und a10 in die entsprechenden Koeffizienten in dem voranste hend angegebenen asphärischen Ausdruck eingesetzt werden.

Bei den in Tabelle 5 aufgeführten Linsendaten ist die Entfer nung d16 zwischen den letzten beiden Oberflächen die Summe der Dickenwerte des Glassubstrats und des Polarisationsfilters in dem Flüssigkristallfeld.

Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht eines Linsensystems, wel che das Weitwinkelobjektiv gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Dieses Linsensystem weist in der nachstehend angegebenen Reihenfolge von der Leinwandseite zur Flüssigkristallseite folgende Linsengruppen auf: Eine erste Linsengruppe, die eine Meniskus-Konkavlinse L1 mit geringer Brechkraft aufweist, eine Konkavlinse L2, deren konkave Oberfläche einen kleinen Krümmungsradius aufweist und auf die weniger konjugierte Seite ausgerichtet ist (das Flüssigkristallfeld), sowie eine Konvexlinse L3; eine zweite Linsengruppe, die aus ei ner Konkavlinse L6 und vier Konvexlinsen L4, L5, LI7 und L8 besteht; und eine dritte Linsengruppe, die aus einer Fresnel-Linse L9 besteht, die nahe einem Flüs sigkristallfeld L10 angeordnet ist.

Bei diesem Linsensystem sind jene Linsen, welche eine starke Brechkraft aufweisen, als Glaslinsen ausgebildet, wogegen die Brechkraft der Kunststofflinsen gering ist, so daß die Bewegung des Brennpunktes in bezug auf eine Temperaturänderung minimiert wird.

Die nachstehende Tabelle 7 zeigt einen Krümmungsradius R (mm) jeder Linsenoberfläche nahe der optischen Achse x, die Zentrumsdicke jeder Linse oder den Luftraum zwischen benachbarten Linsen d (mm), den Brechungsindex n jeder Linse in bezug auf d-Strahlen, und die Abbe-Zahl ν jeder Linse bei dieser Ausführungsform.

Die den Werten R, d, N und ν in Tabelle 7 zugeordneten Werte sind in numerischer Rei henfolge von der Leinwandseite aus gewählt.

Hierbei ist die Entfernung d6 zwischen der ersten und zweiten Linsengruppe sowie die Entfernung d15 zwischen der zweiten und dritten Linsengruppe variabel. Bei geringer Ver größerung (× 10) weisen d6 und d15 den Wert von 6,85 mm bzw. 109,99 mm auf. Bei star ker Vergrößerung (× 16) weisen d6 und d15 den Wert von 7,42 mm bzw. 106,75 mm auf.

Die Abbe-Zahl ν1 der Linse L2, welche die Konkavlinse in der ersten Linsengruppe bildet, beträgt 50,9, wogegen die Abbe- Zahl ν2 der Linse L6, welche die Konkavlinse in der zweiten Linsengruppe darstellt, gleich 25,5 ist, wodurch folgende Bedingung erfüllt wird:

ν1 < ν2

Weiterhin beträgt die Brennweite f1 der ersten Linsengruppe 97,42 mm, wogegen die Brennweite f0 des gesamten Linsengrup pensystems 66,73 mm beträgt, wodurch folgende Bedingung er füllt ist:

|f1| < f0

Darüber hinaus sind beide Seiten der Linsen L1 und L5, und ebenso die Oberfläche der Fresnel-Linse L9, welche dem Flüs sigkristallfeld gegenüberliegt, asphärisch. Die Formen die ser Linsen werden wiedergegeben, wenn die in der nachstehen den Tabelle 8 angegebenen Werte für C, K, a2, a4, a6, a8 und a10 in die entsprechenden Koeffizienten in dem voranstehend angegebenen asphärischen Ausdruck eingesetzt werden.

Bei den in Tabelle 7 aufgeführten Linsendaten ist die Entfer nung d18 zwischen den letzten beiden Oberflächen die Summe der Dickenwerte des Glassubstrats und des Polarisationsfil ters in dem Flüssigkristallfeld.

Aberrationsdiagramme (welche die sphärische Aberration (SPH), den Astigmatismus (AST), die Bildoberflächenverzerrung (DIS), die chromatische Aberration (CHR), und das Koma (COMA) zei gen) für die voranstehend geschilderte erste bis vierte Aus führungsform sind in den jeweiligen Gruppen der Fig. 7 und 8 (bei geringer bzw. starker Vergrößerung), den Fig. 9 und 10 (jeweils bei niedriger bzw. hoher Vergrößerung), den Fig. 11 und 12 (jeweils bei niedriger bzw. hoher Vergrößerung) und den Fig. 13 und 14 (jeweils bei niedriger bzw. hoher Vergröße rung) gezeigt.

Wie aus diesen Aberrationsdiagrammen hervorgeht, können ver schiedene Aberrationen auf einem bevorzugten Niveau bei den Weitwinkelobjektiven gemäß den voranstehenden Ausführungsfor men aufrechterhalten werden.

Ohne auf die voranstehend geschilderten vier Ausführungsfor men beschränkt zu sein, kann das Weitwinkelobjektiv gemäß der vorliegenden Entfernung auf verschiedene Arten und Weisen ver ändert werden.

Tabelle 1

Tabelle 2

Tabelle 3

Tabelle 4

Tabelle 5

Tabelle 6

Tabelle 7

Tabelle 8

Claims

1. Weitwinkelobjektiv, welches in der nachstehend angegebenen Reihenfolge von einer stärker konjugierten Seite aus folgende Linsengruppen aufweist:
eine erste Linsengruppe, die eine Konkavlinse aufweist, deren konkave Oberfläche auf eine weniger konjugierte Seite hin gerichtet ist, sowie eine Konvexlinse;
eine zweite Linsengruppe, die aus zumindest einer Konkavlinse und zumindest zwei Konvexlinsen besteht; und
eine dritte Linsengruppe, die aus einer Fresnel-Linse besteht, die nahe einem zu projizierenden Gegenstand angeordnet ist und eine positive Brechkraft aufweist,
wobei sowohl die erste als auch die zweite Linsengruppe zumindest eine Linse mit einer asphärischen Oberfläche aufweist, und
das Weitwinkelobjektiv folgende Bedingung erfüllt:
ν1 < ν2
wobei die Abbe-Zahl der Konkavlinse der ersten Linsengruppe durch ν1 und die Abbe-Zahl der zumindest einen Konkavlinse der zweiten Linsengruppe durch ν2 gegeben ist.

2. Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die konjugierte Länge zur Änderung der Vergrößerung bei der Projektion geändert wird, wobei die Fresnel-Linse der dritten Linsengruppe ortsfest ist, während die erste und die zweite Linsengruppe mit einer variablen Entfernung zwischen diesen Gruppen bewegt werden, und das Weitwinkel objektiv folgende Bedingung erfüllt:
|f1| < f0
wobei die Brennweite der ersten Linsengruppe durch f1 und die Brennweite des gesamten Linsensystems durch f0 bezeich net ist.