JP2000266999A - 投影レンズ系 - Google Patents

投影レンズ系

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JP2000266999A
JP2000266999A JP7320999A JP7320999A JP2000266999A JP 2000266999 A JP2000266999 A JP 2000266999A JP 7320999 A JP7320999 A JP 7320999A JP 7320999 A JP7320999 A JP 7320999A JP 2000266999 A JP2000266999 A JP 2000266999A
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projection
distance
projection lens
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Shuichi Takeuchi
修一 竹内
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 少ない構成枚数でありながら、優れたテレセ
ントリック性と比較的小さな口径比、高い開口効率で豊
富な周辺光量を有する投影レンズ系を得る。 【構成】 拡大側から順に、拡大側に凸の正メニスカス
レンズからなる第1レンズと;拡大側に凸の負メニスカ
スレンズからなる第2レンズと;開口絞りと;凹レンズ
の第3レンズと凸レンズの第4レンズとの貼り合わせレ
ンズと;正レンズの第5レンズと;正レンズの第6レン
ズと;からなり、次の条件式(1)、(2)を満足する
投影レンズ系。 (1)−0.30<f/f34<0 (2)0.80<φ9/φ10<1.25 但し、 f:全系の焦点距離、 f34:第3レンズと第4レンズの貼り合わせレンズの合
成焦点距離、 φ9:第5レンズの縮小側の面の屈折力、 φ10:第6レンズの拡大側の面の屈折力。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、液晶プロジェクターなどに用い
られる投影レンズ系に関する。
【0002】
【従来技術及びその問題点】カラー液晶プロジェクター
は、液晶表示素子が単板のタイプと三板(多板)のタイ
プがある。単板タイプではカラー液晶表示素子に照明光
を与え、その透過光または反射光を投影レンズ系でその
まま投影し、三板タイプでは、各色の液晶表示素子のそ
れぞれに与えた照明光を合成して投影レンズ系で投影す
るという基本構成を有する。液晶表示素子は、光の透過
(あるいは反射)角度により透過率(あるいは反射率)
が異なるという角度依存性(指向性)を持つため、平行
光で照明することが望ましく、投影レンズ系はテレセン
トリック性が要求される。そのため、液晶素子近傍にフ
レネルレンズを設置したり、レンズ構成枚数を多くした
りする必要があった。
【0003】また、液晶表示素子を照明する光源は、発
生する熱量を抑え、冷却装置を小型にするため、できる
限り低電力のものが望ましいことから、光源の光量は大
きく制限される。それに対し、投影像はできる限り明る
いものが望まれ、この相反する要求から投影レンズには
口径比の小さいものが必要となる。その上、均一な明る
さの像を得るためには周辺光量を多く確保することも必
要である。その結果、収差補正のために、レンズ構成枚
数の増加、レンズ系の大型化や非球面レンズの採用など
が必要となり、コストの増大につながっていた。
【0004】小さな口径比と比較的少ない構成枚数によ
るレンズ系として、特公平1−24283号公報に記載
の例が挙げられる。しかし、これは写真用レンズと同じ
思想で考案されたもので、テレセントリック性や周辺光
量の確保といった面はあまり重視されておらず、液晶プ
ロジェクター用の投影レンズ系には不向きである。
【0005】
【発明の目的】本発明は、少ない構成枚数でありなが
ら、優れたテレセントリック性、比較的小さな口径比、
及び高い開口効率で豊富な周辺光量を有する投影レンズ
系を得ることを目的とする。
【0006】
【発明の概要】本発明は、6枚構成の投影レンズ系であ
って、拡大側(大きな共役側)から順に、拡大側に凸の
正メニスカスレンズからなる第1レンズと;拡大側に凸
の負メニスカスレンズからなる第2レンズと;開口絞り
と;凹レンズの第3レンズと凸レンズの第4レンズとの
貼り合わせレンズと;正の第5レンズと;正の第6レン
ズと;からなり、次の条件式(1)、(2)を満足する
ことを特徴としている。 (1)−0.30<f/f34<0 (2)0.80<φ9/φ10<1.25 但し、 f:全系の焦点距離、 f34:第3レンズと第4レンズの貼り合わせレンズの合
成焦点距離、 φ9:第5レンズの縮小側の面の屈折力、 φ10:第6レンズの拡大側の面の屈折力、 である。
【0007】本発明の投影レンズ系は、次の条件式
(3)を満足することが好ましい。 (3)(1/f1)ν1+(1/f2)ν2<0 但し、 f1:第1レンズの焦点距離、 f2:第2レンズの焦点距離、 ν1:第1レンズのアッベ数、 ν2:第2レンズのアッベ数、 である。
【0008】本発明の投影レンズ系は、三板(多板)タ
イプの液晶プロジェクタに用いる場合、その縮小側(小
さな共役側)に、異なる色光束を合成するためのダイク
ロイックプリズムを配置して使用する態様が最も一般的
である。単板タイプでも、反射型の液晶表示素子を使う
場合は、ハーフプリズムや偏光ビームスプリッターとλ
/4板の組み合わせにより光路を分離する場合がある。
ダイクロイックプリズムやハーフプリズム、あるいは偏
光ビームスプリッターを構成する硝材は、次の条件式
(4)を満足することが好ましい。 (4)νP<40 但し、 νP:プリズムのアッベ数、 である。なお、光束合成系としては、ダイクロイックプ
リズム以外に、ダイクロイックミラーも理論的に使用で
き、この場合には条件式(4)を満足させる必要はな
い。
【0009】本発明の投影レンズは、より具体的には、
次の構成とすることができる。 第1レンズ;R1=31.02、R2=82.40、d=6.00、Nd=1.834
0、ν=37.2 第2レンズ;R1=27.09、R2=12.80、d=8.40、Nd=1.647
7、ν=33.8 第3レンズ;R1=-14.27、R2=∞、d=2.00、Nd=1.7847、
ν=25.7 第4レンズ;R1=∞、R2=-19.08、d=8.40、Nd=1.7130、
ν=53.9 第5レンズ;R1=-575.50、R2=-38.09、d=5.50、Nd=1.71
30、ν=53.9 第6レンズ;R1=45.04、R2=∞、d=5.50、Nd=1.7725、ν
=49.6 第1レンズと第2レンズの間隔;0.10(mm) 第2レンズと開口絞りの間隔;9.95(mm) 開口絞りと第3レンズの間隔;7.80(mm) 第3レンズと第4レンズの間隔;0.00(mm) 第4レンズと第5レンズの間隔;2.25(mm) 第5レンズと第6レンズの間隔;0.10(mm) 但し、 R1:各レンズの拡大側の面の曲率半径(mm)、 R2:各レンズの縮小側の面の曲率半径(mm)、 d:各レンズのレンズ厚(mm)、 Nd:各レンズ材のd線の屈折率、 ν:各レンズ材のアッベ数、 である。
【0010】
【発明の実施の形態】図示実施形態は、図1、図4及び
図7の各実施例に示すように、三板式の液晶プロジェク
タ用の投影レンズ系に適用したものである。液晶表示素
子(液晶パネル)Qは、照明用光源L及び照明レンズG
を介して照明され、液晶表示素子Qを透過した光束が光
束合成プリズム(ダイクロイックプリズム)Pに入射す
る。図示を省略しているが、液晶表示素子Q、照明用光
源L及び照明レンズGは、R、G、Bの分解色毎に用意
され、光束合成プリズムPで合成される。これらの液晶
表示素子Qの照明系及び光束合成プリズムPでの光束合
成系は、周知である。液晶表示素子Qには、照明用光源
L及び照明レンズGを介して可及的に平行な照明光が与
えられる。
【0011】本実施形態の投影レンズ系は、光束合成プ
リズムPの前方に配置されるもので、拡大側から順に、
拡大側に凸の正メニスカスレンズからなる第1レンズ1
0と、拡大側に凸の負メニスカスレンズからなる第2レ
ンズ20と、開口絞りSと、凹レンズの第3レンズ30
と凸レンズの第4レンズ40との貼り合わせレンズと、
正の第5レンズ50と、正の第6レンズ60とから構成
されている。投影レンズ系の拡大側は、投影側であり、
大きい共役側である。液晶表示素子Q側は、縮小側であ
り、小さい共役側である。
【0012】本実施形態の投影レンズ系は、以上のレン
ズ構成を満足した上で、さらに、条件式(1)、(2)
を満足する。このような構成にすることにより、諸収差
が良好に補正され、テレセントリック性に優れ、周辺光
量を十分に確保できる投影レンズを得ることができる。
【0013】条件式(1)は貼り合わせレンズの焦点距
離を規定したものである。条件式(1)の下限を越える
と、歪曲収差が除去できなくなり高品質な画像が得られ
ない。条件式(1)の上限を越えると、テレセントリッ
ク性が劣化し周辺光量の低下等を招く恐れがある。
【0014】条件式(2)は第5レンズ50の縮小側の
面と第6レンズ60の拡大側の面の屈折力の比を規定し
たものである。条件式(2)の下限を越えると、球面収
差が補正不足となり小さいFナンバーにしたときにフレ
アーが大きくなって鮮明な画像が得られない。条件式
(2)の上限を越えると、コマ収差が多く発生し、画面
周辺部における鮮明な画像と十分な周辺光量の確保との
両立が困難になる。
【0015】本実施形態では、第1レンズ10と第2レ
ンズ20が条件式(3)を満足することが好ましい。こ
の条件式(3)は、第1レンズ10と第2レンズ20の
色収差に対する寄与を規定したもので、特に倍率の色収
差の補正条件に強く関わっている。テレセントリックな
光学系を実現しようとした場合、条件式(3)の上限を
越えると、倍率の色収差が補正できずに色ずれなどが発
生し、鮮明な画像が得られない。条件式(3)の左辺の
値が小さくなるほど倍率の色収差の補正が容易となり、
その結果として良好なテレセントリック性を得やすいこ
とは各実施例を比較することでよくわかる。
【0016】条件式(4)は、前述のように、投影レン
ズ系の縮小側(小さい共役側)に、光束合成プリズムP
あるいはハーフプリズムや偏光ビームスプリッターを配
置する場合における該プリズムの硝材が満足すべき条件
である。すなわち、条件式(4)は、プリズムPで発生
する色収差の寄与を規定したもので、特に軸上の色収差
の補正条件に強く関わっている。条件式(4)を満たす
ようにプリズムの硝材を選択すれば、プリズムを含む投
影レンズ系での軸上の色収差の補正が容易になる。条件
式(4)の上限を越えると、軸上の色収差の補正のため
に投影レンズ系に高屈折率低分散の高価な硝材が必要と
なるなど好ましくない。
【0017】次に、本発明の具体的数値実施例を説明す
る。以下の実施例の表及び図面中、FNOはFナンバー、
fは焦点距離、Wは半画角(゜)、Yは像高、mは投影
倍率、Rはレンズ面の曲率半径、dはレンズ厚またはレ
ンズ間隔、Ndはd線の屈折率、νはアッベ数である。ま
た、諸収差図中、d線、g線、c線は、球面収差によっ
て示される色収差、倍率色収差、Sはサジタル、Mはメ
リディオナルを示す。
【0018】[実施例1]図1ないし図3は本発明の投
影レンズ系の実施例1を示す。図1はレンズ構成図、表
1はそのレンズデータ、図2と図3は、図1のレンズ構
成の諸収差図とテレセントリック誤差を示すグラフ図で
ある。なお、レンズデータには、液晶表示素子Qの前面
のカバーガラスCG(面No.14と15)を含む。
【0019】
【表1】 FNO=1:1.7 f=35.3 W=15.8 m=-0.043 面No. R d Nd ν 1 31.02 6.00 1.8340 37.2 2 82.40 0.10 - - 3 27.09 8.40 1.6477 33.8 4 12.80 9.95 - - 開口絞り ∞ 7.80 - - 5 -14.27 2.00 1.7847 25.7 6 ∞ 8.40 1.7130 53.9 7 -19.08 2.25 - - 8 -575.50 5.50 1.7130 53.9 9 -38.90 0.10 - - 10 45.04 5.50 1.7725 49.6 11 ∞ 7.05 - - 12 ∞ 32.00 1.6200 36.3 13 ∞ 1.00 - - 14 ∞ 0.70 1.4585 68.0 15 ∞ - - -
【0020】[実施例2]図4ないし図6は本発明の投
影レンズ系の実施例2を示す。図4はレンズ構成図、表
2はそのレンズデータ、図5は諸収差図、図6はテレセ
ントリック誤差を示すグラフ図である。基本的なレンズ
構成は、実施例1と同じである。
【0021】
【表2】 FNO=1:1.7 f=35.2 W=15.8 m=-0.043 面No. R d Nd ν 1 31.60 6.00 1.8340 37.2 2 90.70 0.10 - - 3 27.83 8.80 1.6034 38.0 4 12.26 9.40 - - 開口絞り ∞ 6.85 - - 5 -15.03 2.00 1.7847 25.7 6 360.00 8.40 1.7130 53.9 7 -19.59 4.90 - - 8 -367.50 5.50 1.7292 54.7 9 -37.16 0.10 - - 10 43.57 5.50 1.7292 54.7 11 1680.00 7.04 - - 12 ∞ 32.00 1.6200 36.3 13 ∞ 1.00 - - 14 ∞ 0.70 1.4585 68.0 15 ∞ - - -
【0022】[実施例3]図7ないし図9は本発明の投
影レンズ系の実施例3を示す。図7はレンズ構成図、表
3はそのレンズデータ、図8は諸収差図、図9はテレセ
ントリック誤差を示すグラフ図である。基本的なレンズ
構成は、実施例1と同じである。
【0023】
【表3】 FNO=1:1.7 f=35.3 W=15.8 m=-0.043 面No. R d Nd ν 1 30.80 6.00 1.8061 40.9 2 88.40 0.10 - - 3 30.00 9.00 1.5174 52.4 4 12.07 10.00 - - 開口絞り ∞ 7.50 - - 5 -14.80 2.00 1.7618 26.6 6 ∞ 8.40 1.7292 54.7 7 -18.67 5.40 - - 8 1064.22 5.50 1.7292 54.7 9 -46.81 0.10 - - 10 40.34 5.50 1.7292 54.7 11 262.77 6.50 - - 12 ∞ 32.00 1.6727 32.1 13 ∞ 1.00 - - 14 ∞ 0.70 1.4585 68.0 15 ∞ - - -
【0024】各実施例の各条件式に対応する数値を表4
に示す。
【表4】 実施例1 実施例2 実施例3 条件式(1) -0.19 -0.16 -0.01 条件式(2) 1.07 1.17 0.86 条件式(3) -0.04 -0.15 -0.38 条件式(4) 36.3 36.3 32.1 各実施例は、条件式(1)〜(4)を満足し、諸収差が
比較的よく補正されていることから、口径比は1.7程
度と小さく(明るく)でき、また、開口絞り以外の遮光
絞りがなくても十分な性能が得られるため、ほぼ開口効
率100%の豊富な周辺光量が得られる。さらに、テレ
セントリック性も良好である。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、6枚という少ない構成
枚数でありながら、優れたテレセントリック性と比較的
小さな口径比、高い開口効率で豊富な周辺光量を有する
投影レンズ系を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による投影レンズ系の実施例1のレンズ
構成図である。
【図2】図1の投影レンズ系の諸収差図である。
【図3】図1の投影レンズ系のテレセントリック誤差を
示すグラフ図である。
【図4】本発明による投影レンズ系の実施例2のレンズ
構成図である。
【図5】図4の投影レンズ系の諸収差図である。
【図6】図4の投影レンズ系のテレセントリック誤差を
示すグラフ図である。
【図7】本発明による投影レンズ系の実施例3のレンズ
構成図である。
【図8】図7の投影レンズ系の諸収差図である。
【図9】図7の投影レンズ系のテレセントリック誤差を
示すグラフ図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 拡大側から順に、拡大側に凸の正メニス
    カスレンズからなる第1レンズと;拡大側に凸の負メニ
    スカスレンズからなる第2レンズと;開口絞りと;凹レ
    ンズの第3レンズと凸レンズの第4レンズとの貼り合わ
    せレンズと;正の第5レンズと;正の第6レンズと;か
    らなり、 次の条件式(1)、(2)を満足することを特徴とする
    投影レンズ系。 (1)−0.30<f/f34<0 (2)0.80<φ9/φ10<1.25 但し、 f:全系の焦点距離、 f34:第3レンズと第4レンズの貼り合わせレンズの合
    成焦点距離、 φ9:第5レンズの縮小側の面の屈折力、 φ10:第6レンズの拡大側の面の屈折力。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の投影レンズ系において、
    次の条件式(3)を満足する投影レンズ系。 (3)(1/f1)ν1+(1/f2)ν2<0 但し、 f1:第1レンズの焦点距離、 f2:第2レンズの焦点距離、 ν1:第1レンズのアッベ数、 ν2:第2レンズのアッベ数。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の投影レンズ系に
    おいて、さらに、第6レンズの縮小側にプリズムを有
    し、次の条件式(4)を満足する投影レンズ系。 (4)νP<40 但し、 νP:プリズムのアッベ数。
  4. 【請求項4】 請求項1から3のいずれか1項記載の投
    影レンズ系において、上記第1レンズから第6レンズは
    次の構成からなる投影レンズ系。 第1レンズ;R1=31.02、R2=82.40、d=6.00、Nd=1.834
    0、ν=37.2 第2レンズ;R1=27.09、R2=12.80、d=8.40、Nd=1.647
    7、ν=33.8 第3レンズ;R1=-14.27、R2=∞、d=2.00、Nd=1.7847、
    ν=25.7 第4レンズ;R1=∞、R2=-19.08、d=8.40、Nd=1.7130、
    ν=53.9 第5レンズ;R1=-575.50、R2=-38.09、d=5.50、Nd=1.71
    30、ν=53.9 第6レンズ;R1=45.04、R2=∞、d=5.50、Nd=1.7725、ν
    =49.6 第1レンズと第2レンズの間隔;0.10(mm) 第2レンズと開口絞りの間隔;9.95(mm) 開口絞りと第3レンズの間隔;7.80(mm) 第3レンズと第4レンズの間隔;0.00(mm) 第4レンズと第5レンズの間隔;2.25(mm) 第5レンズと第6レンズの間隔;0.10(mm) 但し、 R1:各レンズの拡大側の面の曲率半径(mm)、 R2:各レンズの縮小側の面の曲率半径(mm)、 d:各レンズのレンズ厚(mm)、 Nd:各レンズ材のd線の屈折率、 ν:各レンズ材のアッベ数。
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JP2011059151A (ja) * 2009-09-07 2011-03-24 Nikon Corp 投射装置
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