JP2001215411A - Dlp用投影ズームレンズ - Google Patents

Dlp用投影ズームレンズ

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JP2001215411A
JP2001215411A JP2000026783A JP2000026783A JP2001215411A JP 2001215411 A JP2001215411 A JP 2001215411A JP 2000026783 A JP2000026783 A JP 2000026783A JP 2000026783 A JP2000026783 A JP 2000026783A JP 2001215411 A JP2001215411 A JP 2001215411A
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JP
Japan
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lens
group
lens group
dmd
screen
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JP2000026783A
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English (en)
Inventor
Katsunori Ebara
克典 江原
Hiroyuki Minagawa
博幸 皆川
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements

Abstract

(57)【要約】 【課題】 DMDを拡大投射する投射レンズとして約
1.8倍程度のズーム比を有するもので、非常に長いバ
ックフォーカス(焦点距離の約3倍以上)を有しながら
ズーム全領域、かつ全投射画面において極めて高性能な
有限ズームレンズを提供する。 【解決手段】 スクリーン側から順に、第1群,第2群
および第3群より構成される。ワイド側からテレ側に変
倍する場合、第1レンズ群は、光軸上を非直線的に一旦
DMD側に移動した後、元の位置に移動し、第2レンズ
群は非直線的にDMD側に移動し、前記第3レンズ群は
直線的にスクリーン側に移動する。第1,第2および第
3レンズ群の各焦点距離F1 ,F2 およびF3 ならびに
総合焦点距離fは所定の条件を満たし、第2レンズ群の
2枚以上の凹レンズおよび第3レンズ群の後群の凸レン
ズに異常分散ガラスを用い、さらに第3レンズ群の前群
の正レンズに低分散ガラスを用いている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、DMD(ディジタ
ル・マイクロミラー・デバイス)を用いたDLP(ディ
ジタル・ライト・プロセシング)の光学エンジンに搭載
する投影用広角ズームレンズ、さらに詳しくいえば、パ
ソコン用のデータ表示機であるデータプロジェクタや大
形テレビなどのディスプレイとして期待されているDL
Pの投影用ズームレンズに関する。
【0002】
【従来の技術】投影用レンズとしてはすでにLCD用レ
ンズとして多数市場に供給されている。これは、画素の
大きい透過形液晶プロジェクタ用であり、バックフォー
カスは空気換算で焦点距離の約1倍程度で短い。像側は
概ねテレセントリックな光束になっているが、液晶の画
素が大きいこともあって投影レンズとしてはそれほど高
性能ではない。また、広角側の画角もそれほど大きくな
くせいぜい50度程度である。また、透過形液晶を利用
しているためスクリーン照度の向上に限界がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】LCDを用いた投影装
置も最近著しく発展しているが、さらに大画面で非常に
明るく、高画質の投影画像が要求されている。従来のL
CDを用いた方式では、その目的を達成することはでき
ない。しかしながら、DMDを用いたDLPによれば、
上記目的を達成することが可能である。近年、DMDに
よるDLPが開発された。これは、1枚16マイクロメ
ートル角という極小のミラー(反射鏡)が数十万個から
数百万個集まったDMDという半導体を用いるもので、
ミラーが1枚1枚反射,非反射を繰り返すことによりD
MDの画像がスクリーンに投影される仕組みになってい
る。この光学システム全体をDLPと呼び、光源,カラ
ーフィルタ,集光レンズ,DMDおよび投影レンズより
構成されている。DLPは、コントラストが非常に高
く、高性能プロジェクタに用いられるものとして今後、
透過形液晶プロジェクタのLCDに代わるものとして期
待されている。
【0004】一般に普及している液晶プロジェクタは透
過形であり、ダイクロックプリズムが液晶と投影レンズ
の間に存在する。その場合でも投影レンズのバックフォ
ーカスの長さは焦点距離のせいぜい1倍程度である。し
かしながら、DPL方式の場合、DMDを用いているこ
とからLCD用投影レンズに比較し非常に長いバックフ
ォーカスが要求される。DPL方式は照明方式が反射式
であり、照明光束を投影レンズ側から入射させなければ
ならないからである。本発明の目的は、DMDを拡大投
影する投影レンズとして約1.8倍程度のズーム比を有
するもので、非常に長いバックフォーカス(焦点距離の
約3倍以上)を有しながらズーム全領域、かつ全投影画
面において極めて高性能な有限ズームレンズを提供する
ことにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明によるDLP用投影ズームレンズは、DMDか
らの画像を拡大してスクリーン上に投影する投影用ズー
ムレンズにおいて、前記スクリーン側から順に、正の屈
折力を持つ第1レンズ群,負の屈折力を持つ第2レンズ
群および正の屈折力を持つ第3レンズ群を配置してな
り、ワイド側からテレ側に変倍する場合、前記第1レン
ズ群は、光軸上を非直線的に一旦DMD側に移動した
後、元の位置に移動し、前記第2レンズ群は非直線的に
DMD側に移動し、前記第3レンズ群は直線的にスクリ
ーン側に移動するように構成し、前記第1レンズ群,第
2レンズ群および第3レンズ群の各焦点距離F1 ,F2
およびF3 は、 280 <F1 < 500 ・・・(1) −45 <F2 < −30 ・・・(2) 65 <F3 < 90 ・・・(3) の条件を満たすように構成し、ズームレンズのレンズ
は、 10 ≦D/f ≦ 11 ・・・(4) の条件を満たし、かつ前記第2レンズ群の凹レンズのう
ち、2枚以上の凹レンズのアッベ数νd が、 νd >81 ・・・(5) なる条件の硝材を用い、前記第3レンズ群を前群と後群
に分け、前記第3レンズ群の後群の中の凸レンズ群のア
ッベ数νd が νd >81 ・・・(6) なる条件の硝材を用い、前記第3レンズ群の前群の最も
DMD側に近いレンズは正レンズであって、そのアッベ
数νd が、 νd >70 ・・・(7) なる条件の硝材を用いている。
【0006】F1 >500の場合、球面収差および非点
収差が過剰補正,特に歪曲収差が補正不足となる。ま
た、そのため本来この種のレンズの射出瞳の位置(レン
ズの最終面からの距離)は極めて大きいことが必須であ
るが、F1 が500より大きくなると、ズームレンズ全
体のパワー配分からレンズの最終面に近づき、像側のテ
レセントリック条件が満たされなくなる。また、F1
280の場合、球面収差および非点収差は補正不足とな
る。つぎにF2 <−45の場合、非点収差が大きく発生
するとともに、メリディオナル像面湾曲が大きく+側に
変動する。また、射出瞳が最終面に近づき、像側のテレ
セントリック条件が満たされなくなる。また、F2
−30の場合、非点収差が大きく発生するとともにメリ
ディオナル像面湾曲が大きく−側に変動する。さらにF
3 >100の場合、S,M の像面湾曲および球面収差
がともに大きく+側に変動し、F3 <65の場合、Mの
像面湾曲および球面収差が大きく−側に変動し補正不足
になる。
【0007】(4)式の条件を満たしつつ、νd <81
の場合、倍率色収差の補正不足となる。そして、条件式
(4)を満たしつつ、(5)式の条件から外れると、長
波長側の軸上色収差が+側に大きく発生し、かつ短波長
側の色収差が−側に大きく発生し軸上色収差不足とな
る。また、倍率色収差は長波長側の倍率色収差が+側で
大きく発生し、かつ短波長側の倍率色収差が−側で大き
く発生し倍率色収差不足となる。さらに条件式(4)を
満たしつつ、(6)および(7)式の条件から外れる
と、上記と同様、長波長側の軸上色収差が+側に大きく
発生し、かつ短波長側の色収差が−側に大きく発生し軸
上色収差不足となる。また、倍率色収差は長波長側の倍
率色収差が+側で大きく発生し、かつ短波長側の倍率色
収差が−側で大きく発生し倍率色収差不足となる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明をさ
らに詳しく説明する。本発明によるズームレンズはDP
Lプロジェクタ光学系に適用される。DMDを反射した
光はプロジェクタ光学系を介してズームレンズに入射
し、拡大されてスクリーンに投影される。DPLプロジ
ェクタの光学系は光を透過させる液晶に比較し光の利用
効率が良いという特長を有する。また、液晶タイプに比
較しバックフォーカスが大きくなる。
【0009】
【実施例】図1は本発明によるDLP用投影ズームレン
ズの実施の形態を示す図で、(a)はワイド状態,
(b)はノーマル状態,(c)はテレ状態をそれぞれ示
している。第1レンズ群7,第2レンズ群8ならびに前
群9aおよび後群9bよりなる第3レンズ群9より構成
され、第1レンズ群7は、ワイド側からテレ側に変倍さ
せるとき、スクリーン側からDMD11側に一旦移動し
た後、元の位置に非直線的に移動する。第2レンズ群8
は同様にワイド側からテレ側に変倍させるとき、DVD
側に非直線的に移動する。第3レンズ群9は直線的にD
MD11側に移動する。フォーカス方式は全体繰り出し
である。
【0010】ズーム比は1.8倍程度であり、第3レン
ズ群9の像側はテレセントリック系である。スームレン
ズは、 10≦D/f≦11・・・(4) を満たしている。第1レンズ群7は、凹レンズL1およ
び凸レンズL2から構成され、全体として正の屈折力を
持っている。
【0011】第2レンズ群8は、凹レンズL3,凹レン
ズL4,凸レンズL5および凹レンズL6の接合レンズな
らびに凹レンズL7および凸レンズL8よりなる接合レン
ズより構成され、全体として負の屈折力を持っている。
凹レンズL3,凹レンズL6および凹レンズL7の内、2
枚以上は、 νd>81・・・(5) である。色収差補正に有効である。また、凸レンズL5
および凹レンズL6ならびに凹レンズL7および凸レンズ
8よりなる各接合レンズは分離可能である。
【0012】第3レンズ群9は、凸レンズL9,凸レン
ズL10ならびに凹レンズL11および凸レンズL12の接合
レンズよりなる前群9aと凹レンズL13,凸レンズ
14,凹レンズL15および凸レンズL16よりなる後群9
bとから構成され、全体として正の屈折力を持ってい
る。前群9aの凸レンズL12は低分散ガラス(νd>7
0)が用いられ、色収差の低減が図られている。また、
後群9bの凸レンズL14および凸レンズL16は異常分散
ガラス(νd>81)が用いられる。凹レンズL11およ
び凸レンズL12の接合レンズは分離可能である。
【0013】さらに第1レンズ群7,第2レンズ群8お
よび第3レンズ群9の各焦点距離をF 1,F2およびF3
とすると、 280<F1<500 ・・・(1) −45<F2<−30 ・・・(2) 65<F3<90 ・・・(3) の条件を満たすものである。
【0014】以下、具体的なデータ例を示す。なお、0
面はスクリーンである。
【表1】
【表2】
【表3】
【0015】図2は球面収差,像面湾曲,歪曲収差およ
び倍率色収差の性能を示す収差図であり、図2Aはワイ
ドの位置を、図2Bはノーマルの位置を、図2Cはテレ
の位置をそれぞれ示している。像面湾曲では各波長46
0nm,546nm,620nmに対し、それぞれメリ
ディオナル像面(実線)とサジタル像面(点線)を示し
ている。歪曲は波長546nmに対するものである。
【0016】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
極めてバックフォーカスの長い、高性能のテレセントリ
ック広角有限ズームレンズを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるDLP用投影ズームレンズの実施
の形態を示す図で、(a)はワイド状態,(b)はノー
マル状態、(c)はテレ状態をそれぞれ示している。
【図2A】表1の具体例の各収差を示す図で、ワイド状
態のときの球面収差,像面収差,歪曲収差および倍率色
収差図である。
【図2B】表1の具体例の各収差を示す図で、ノーマル
状態のときの球面収差,像面収差,歪曲収差および倍率
色収差図である。
【図2C】表1の具体例の各収差を示す図で、テレ状態
のときの球面収差,像面収差,歪曲収差および倍率色収
差図である。
【符号の説明】
7…第1レンズ群 8…第2レンズ群 9…第3レンズ群 9a…前群 9b…後群 10…プリズム系 11…DMD
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H087 KA06 KA07 NA02 PA12 PA16 PB16 QA02 QA07 QA17 QA21 QA26 QA34 QA42 QA45 RA32 RA41 SA13 SA17 SA19 SA62 SA63 SA64 SB03 SB17 SB21

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 DMDからの画像を拡大してスクリーン
    上に投影する投影用ズームレンズにおいて、前記スクリ
    ーン側から順に、正の屈折力を持つ第1レンズ群,負の
    屈折力を持つ第2レンズ群および正の屈折力を持つ第3
    レンズ群を配置してなり、ワイド側からテレ側に変倍す
    る場合、前記第1レンズ群は、光軸上を非直線的にDM
    D側に移動した後、元の位置に移動し、前記第2レンズ
    群は非直線的にDMD側に移動し、前記第3レンズ群は
    直線的にスクリーン側に移動するように構成し、前記第
    1レンズ群,第2レンズ群および第3レンズ群の各焦点
    距離F1 ,F2 およびF3 は、 280 <F1 < 500 ・・・(1) −45 <F2 < −30 ・・・(2) 65 <F3 < 90 ・・・(3) の条件を満たし、ズームレンズの総合焦点距離をf,撮
    影レンズ全長をDとしたとき、 10 ≦D/f ≦ 11 ・・・(4) の条件を満たし、かつ前記第2レンズ群の凹レンズのう
    ち、2枚以上の凹レンズのアッベ数νd が、 νd >81 ・・・(5) なる条件の硝材を用い、前記第3レンズ群を前群と後群
    に分け、前記第3レンズ群の後群の中の凸レンズ群のア
    ッベ数νd が νd >81 ・・・(6) なる条件の硝材を用い、前記第3レンズ群の前群の最も
    DMD側に近いレンズは正レンズであって、そのアッベ
    数νd が、 νd >70 ・・・(7) なる条件の硝材を用いたことを特徴とするDLP用投影
    ズームレンズ。
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