JP2005004074A - Zoom lens for projection and projection type picture display device - Google Patents

Zoom lens for projection and projection type picture display device Download PDF

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    • GPHYSICS
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    • G02B15/1455Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having five groups only the first group being negative
    • G02B15/145523Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having five groups only the first group being negative arranged -++-+

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a zoom lens for projection having long back focus/high telecentricity and realizing high image performance. <P>SOLUTION: In the zoom lens whose reduction side is nearly telecentric and where three or more lens groups independently move on an optical axis in the case of continuously varying power from a wide angle end to a telephoto end and the 1st lens group I nearest to an enlargement side has negative refractive power, the 1st lens group I is constituted by arranging a meniscus negative lens convex to the enlargement side, a positive lens having large curvature to the reduction side, and a negative lens whose both sides are concave in order from the enlargement side, and then the positive lens having the large curvature on the reduction side and the negative lens whose both sides are concave are stuck or arrayed by leaving small space in between. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、DMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)等の表示素子に表示された原画像をスクリーン等に拡大投射する投射用ズームレンズおよびこの投射用ズームレンズを搭載してなる投射型画像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータのモバイル化や通信インフラ構造の整備により、ビジネスの情報化が進む昨今、場所を問わず「情報や画像を視覚的に共有化したプレゼンテーション」が可能なツールとしてフロント投射型のプロジェクタが急速に普及している。
【0003】
なかでも、DMDを表示素子として使用するプロジェクタは、1チップでも高精細な画像を得ることができるため、軽量・コンパクト化を図りやすく、普及率が高まっている。DMDに反射された画像光を拡大して結象させる投射用レンズは、DMDとの間にR(赤)・G(緑)・B(青)の「3原色の照明光」を導入するプリズムを配置するための「長いバックフォーカス」を必要とする。
【0004】
かかる投射用レンズはまた、DMDの反射の全領域からの画像光を「高い効率で取り込み得る」ように、入射瞳を遠方に置いた「縮小側の主光線の角度が光軸と略平行となるテレセントリックな性質」を持つことが好ましい。
【0005】
これらの性質は、液晶パネルを表示素子として使用する投射用レンズについても同様に必要とされる条件であるが、1チップのDMDを使用する投射用レンズでは倍率色収差も十分に補正されていることが重要である。
【0006】
また、フロント投射式のプロジェクタには、その使い勝手の面から、1.3倍程度で表示画像を変倍できること、手軽に持ち運びができるようにコンパクトであること、短い投射距離で大画面を投射できること、明るい画像を投射できること等が要請され、このような要請に応えるため、投射用レンズは「ズーム機能を持ち、嵩張らず、高画角でFナンバが小さい」ものであることが好ましい。
【0007】
R・G・B3原色の光を導入するプリズムをDMDとの間に配置した投射用ズームレンズとして特許文献1記載のものが知られている。
【0008】
【特許文献1】
特開2002−350727号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上述要請に応えるべく、長いバックフォーカス・高いテレセントリック性、コンパクト化、諸収差(倍率色収差等)の十分な補正の実現を可能とし、高い像性能を実現できる投射用ズームレンズ、およびこの投射用ズーレンズを搭載した新規な投射型画像表示装置の実現を課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
この発明の投射用ズームレンズは、縮小側が略テレセントリックであり、広角端から望遠端へ連続変倍する際、3以上のレンズ群が光軸上を独立に移動し、最も拡大側にある第1レンズ群が負の屈折力を持つ。
第1レンズ群は、拡大側に凸のメニスカス負レンズ、縮小側の曲率が大きい正レンズ、両面が凹である負レンズを、拡大側から上記順序に配してなる。
上記「縮小側の曲率が大きい正レンズ」と「両面が凹である負レンズ」とは、「貼り合わせられる」か、もしくは「小さな空気間隔を隔てて配列」される(請求項1)。
【0011】
請求項1記載の投射用ズームレンズは、第1レンズ群内の、上記「縮小側の曲率が大きい正レンズ」と上記「両面が凹である負レンズ」の、d線に対する屈折率をそれぞれN、Nとするとき、これらが、条件:
(1) 0.08<N−N<0.25
を満足することが好ましい(請求項2)。
【0012】
請求項1または2記載の投射用ズームレンズは、第1レンズ群内の「縮小側の曲率が大きい正レンズ」のアッベ数:ν、「両面が凹である負レンズ」のアッベ数:νが、条件:
(2) −30<ν−ν<−15
を満足することが好ましい(請求項3)。
【0013】
請求項1〜3の任意の1に記載の投射用ズームレンズはまた、第1レンズ群内の「両面が凹である負レンズ」のアッベ数:νと部分分散比:θgFが、条件:
(3) 0.02<θgF−(0.6438−0.001682ν)<0.06を満足することが好ましい(請求項4)。
【0014】
上記請求項1〜4の任意の1に記載の投射用ズームレンズは、広角端における全系の焦点距離:fw、第1レンズ群の焦点距離:f1、拡大側の共役点が無限遠のときのバックフォーカス:Bf、全系の長さ:Lが条件:
(4) 1.0<Bf/fw<1.3
(5) 1.4<|f1|/fw<1.8
(6) 3.7<L/fw<4.5
を満足することが好ましい(請求項5)。
【0015】
請求項1〜5の任意の1に記載の投射用ズームレンズは、第1レンズ群から縮小側に向かって順に、正の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、負の屈折力の第4レンズ群、正の屈折力の第5レンズ群が配された5群構成で、広角端から望遠端へ連続変倍する際、第1レンズ群と第5レンズ群が固定で、第2レンズ群、第3レンズ群および第4レンズ群が光軸上を拡大側へ移動する構成とすることができる(請求項6)。
【0016】
この請求項6記載の投射用ズームレンズは「広角端から望遠端へ連続変倍する際、第2レンズ群と第3レンズ群の間隔が狭くなり、第3レンズ群と第4レンズ群の間隔が広くなる」構成とすることができる(請求項7)。
【0017】
上記請求項6または7記載の投射用ズームレンズは、第4レンズ群内に「少なくとも1面が非球面であるレンズ」が配置された構成とすることができ(請求項8)、この場合において、第4レンズ群内に配置された非球面を有するレンズをプラスチックレンズとし、その焦点距離:f4p、望遠端における全系の焦点距離:ftが条件:
(7) 0<|ft/f4p|<0.1
を満足する構成とすることができる(請求項9)。
【0018】
この発明の「投射型画像表示装置」は、上記請求項1〜9の任意の1に記載の投射用ズームレンズを搭載してなる投射型画像表示装置である。
【0019】
この投射型画像表示装置は、前述の「DMDを1チップ使用したフロント投射型のプロジェクタ」として実施することができるほか、「液晶パネルを使用したプロジェクタ」として実施することもできる。
【0020】
投射用ズームレンズは一般に、広い画角と長いバックフォーカスを持たせるため、負の屈折力を持つレンズ群を先頭とした「ネガティブリード」型ズームレンズである。また、高いテレセントリック性も兼ね備えるため、最も縮小側のレンズ群には正の屈折力を持たせる。
【0021】
このタイプの投射用ズームレンズでは、「軸外の光線が両端のレンズ群により同方向へ強く曲げられる」ため歪曲収差・倍率色収差が発生し易い。
【0022】
この発明の投射用ズームレンズは、第1レンズ群内に、拡大側に凸のメニスカス負レンズ、縮小側の曲率が大きい正レンズ、両面が凹である負レンズを配し、「縮小側の曲率が大きい正レンズ」と「両面が凹の負レンズ」の2枚を貼り合わせ、あるいは「小さな空気間隔を隔てて配列」した構成としている。
【0023】
第1群をこのように構成することにより、歪曲収差・倍率色収差の良好な補正を可能とした。
【0024】
さらに、縮小側の曲率が大きい正レンズと両面が凹である負レンズのそれぞれの、d線に対する屈折率:N、Nに条件(1)を課し、上記各レンズの材質のアッベ数:ν、νに条件(2)を課することにより、歪曲収差・倍率色収差を十分に小さいものとする。
【0025】
条件(1)のパラメータ:N−Nが下限を越えると、上記縮小側の曲率が大きい正レンズと両面が凹である負レンズとの「貼り合わせ面」もしくは「小さな空気間隔を隔てた2面」の曲率が過大となって、貼り合わせ面若しくは近接しあう面の面形成が困難となる。また、上限を超えると、倍率色収差、コマ収差を良好に保つのが困難になる。
【0026】
条件(2)のパラメータ:ν−νが上限・下限の何れを越えても、大きな倍率色収差が発生してしまう。
【0027】
レンズの材料となる光学ガラスの屈折率は光の波長により異なり、短い波長になるほど屈折率は大きくなる。また、波長が短くなるにつれて「屈折率の大きくなる度合い」は各光学ガラスの種類で異なっている。
【0028】
部分分散比:θgFは、
g線(435.83nm)に対する屈折率:ng、
F線(486.13nm)に対する屈折率:nF、
d線(587.56nm)に対する屈折率:nd、
C線(656.27nm)に対する屈折率:nC、
を用いて、
θgF=(ng−nF)/(nF−nC)
で定義され、「g線とF線との間の屈折率差の度合い」を表す。
【0029】
光学ガラスの種類ごとに「部分分散比:θgFを縦軸、アッベ数:νdを横軸にとった座標系」に各光学ガラスのθgF、νdの値をプロットすると、その多くは直線上に分布し、これらの光学ガラスは「正常分散ガラス」と呼ばれる。
【0030】
正常分散ガラスを代表する2つの光学ガラスの座標点を結んだ1本の直線を標準線としたとき、この標準線から比較的大きく離れた光学ガラスも多少存在し、これらは「異常分散ガラス」と呼ばれている。
【0031】
異常分散ガラスの「標準線から離れる程度」を表す量は「異常分散度」と呼ばれ、条件(3)のパラメータ:θgF−(0.6438−0.001682ν)がこれにあたる。
【0032】
この発明の投射用ズームレンズは、第1レンズ群内に配された「両面が凹である負レンズ」の材料を、条件(3)を満足するように選ぶことにより、倍率色収差をより良好に補正することを可能としている。
【0033】
この理由を、請求項6に示された5群構成の場合を例として説明する。
図36に、g線の軸外主光線:g−1と、F線の軸外主光線:Fの光路が模式的に描かれている。表示デバイスの軸外の1点から出た軸外主光線:g−1と軸外主光線:Fは、図中左方(拡大側)へ進むが、絞りSTまでは正の屈折力を持つレンズ群の作用が支配的であるため、軸外主光線:Fの上方を「より波長の短い軸外主光線:g−1」が通過する。
【0034】
絞りSTの中心で両主光線:F、g−1はクロスしたのち「g−1」が「F」より下側となり、正の屈折力を持つ第3レンズ群、第2レンズ群を通過する。ここで「g−1」は「F」より大きく上方に曲げられ、「g−1」と「F」が再度クロスし、「g−1」が上側となって第1レンズ群を通過する。
【0035】
第1レンズ群内に配された「両面が凹である負レンズ」と、その拡大側に配置され「縮小側の曲率が大きい正レンズ」との貼り合わせの面、もしくは、小さな空気間隔を隔てた2つの面において、正レンズの屈折率:Nは負レンズの屈折率:Nより大きいので両主光線は「図の上方」に曲げられる。
【0036】
「両面が凹である負レンズ」の材料を、条件(3)を満足する所謂「異常分散ガラス」にすると、短波長の光の「図の上方に曲がる度合い」が正常分散ガラスの場合に比して減少するので、g線の主光線は「g−2」で示す光路をたどり、スクリーン上において「F」とのずれが「g−1」と比して少なくなる。
【0037】
このような理由により「両面が凹である負レンズを異常分散ガラスにする」ことで倍率色収差を良好に補正することが可能となっている。
【0038】
条件(3)のパラメータである「異状分散度」は、それが大きいほど倍率色収差を補正する上で有利であり、条件(3)の下限を超えると、倍率色収差を十分に補正することが難しい。一方、条件(3)の上限を超えるような光学ガラスは現在知られていない。
【0039】
第1レンズ群内に配された「両面が凹である負レンズ」と、その拡大側に配置された正レンズを「貼り合わせ」の構造とすると、レンズの組み上がり偏心を小さく抑えることができる。
【0040】
一方、異常分散ガラスは「温度による体積膨張」が、他の光学ガラスに比して大きいため、高温または低温環境下では、貼り合わせの面が剥離する危険性があり、投射用ズームレンズが、このような高・低温環境に晒される事態が予想される場合は注意を要する。
【0041】
この発明の投射用ズームレンズでは、このような場合「異常分散ガラスを材料とする両面が凹である負レンズ」とその拡大側の正レンズを「小さな空気間隔」を隔てた構成とすることで倍率色収差を良好に補正しながら、温度変動に対しても高い適応性を持たせることが可能である。
【0042】
この発明の投射用ズームレンズでは、上述した倍率色収差の補正を行うためにも、請求項6のように、第1レンズ群から縮小側に向かって、正の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、負の屈折力の第4レンズ群、正の屈折力の第5レンズ群を配置した構造とすることが最も好ましい。
【0043】
そして、変倍に際しては、第1レンズ群と第5レンズ群を固定し、第2レンズ群〜第4レンズ群を第1、第5レンズ群間で移動して行うのが良く、この場合、請求項7のように、広角端から望遠端へ変倍する際、第2レンズ群と第3レンズ群の間隔が狭くなり、第3レンズ群と第4レンズ群の間隔が広くなることで、第1、第5レンズ群間の「少ないスペース」を有効に使い十分な変倍比を得るとともに、変倍による球面収差、コマ収差等の諸収差変動を抑えることができる。
【0044】
条件(4)は、投射用ズームレンズに必要とされる「長いバックフォーカスと大きな画角」を両立させる条件であり、所望の画角を保持しつつ条件(4)の下限を越えるとバックフォーカスが短くなり、照明光を導入するプリズムの配置が困難になる。逆に、条件(4)の上限を越えると、バックフォーカスが長くなりすぎてコンパクト性を損なう。
【0045】
条件(5)は「長いバックフォーカスと良好な光学性能」を両立させるためのものであり、条件(5)の下限を超えると、第1レンズ群の負の屈折力が過大となり、コマ収差、像面湾曲等の軸外収差を良好に保つのが困難になり、上限を超えると、第1レンズ群の負の屈折力が小さくなりすぎ、所望のバックフォーカスを得られなくなる。
【0046】
条件(6)は、投射用ズームレンズの「コンパクト性と像性能のバランス」に関するもので、所望の画角を保持しつつ条件(6)の下限を越えると、各レンズ群の屈折力が過大となり、球面収差、コマ収差、非点収差等の補正が困難となり、また、レンズ群を移動するための領域を十分に確保できず、所望の変倍比を得るのが困難となる。
【0047】
条件(6)の上限を越えると、投射用ズームレンズの全長が長くなってコンパクト性が失われ、さらに「開口絞りから離れた位置に配置されるレンズ」の外径・厚みが大きくなりコストの高いレンズとなってしまう。
【0048】
請求項8記載の投射用ズームレンズのように、第4レンズ群に「少なくとも1面が非球面であるレンズ」を配置することにより、コマ収差を良好に補正できる。非球面レンズは「成型が容易で安価なプラスチックを材料とするプラスチック非球面レンズ」として構成すると低コスト化が可能となるが、プラスチックレンズは光学ガラスレンズに比して「温度による焦点距離の変化」が大きい。
【0049】
投射用ズームレンズは、使用時に高エネルギの光線が通過するため、温度上昇を避け難い。プラスチックレンズの屈折力が大きいと、それを搭載した投射用ズームレンズにおいては「温度による焦点距離、ピント位置の変化」が大きくなり好ましくない。
【0050】
請求項9記載の投射用ズームレンズは、搭載する非球面レンズの材料をプラスチックとして、その屈折力を「条件(7)を満足する」ように選ぶことにより、温度変化による結像性能の変動が極めて少ないレンズを実現可能としている。
【0051】
【発明の実施形態】
以下、具体的な実施の形態として実施例を5例挙げる。
各実施例において、「S」により拡大側から数えた面(レンズ面、絞りの面、照明光を導入するプリズムの面および表示素子のカバーガラスの面)の番号を表し、「R」により各面の曲率半径(非球面にあっては近軸曲率半径)、「D」により光軸上の面間隔を表す。変倍により変化する面間隔は、広角端時と望遠端時の値を「広角端時/望遠端時」のように併記した。
【0052】
「Nd」と「νd」は、各レンズの材質のd線に対する屈折率とアッベ数を表し、「fw」、「ft」はそれぞれ広角端、望遠端時の全系の焦点距離、「f1」は第1レンズ群の焦点距離、「F/No」は広角端時の明るさを表すFナンバを表す。「obd」はスクリーンからレンズ第1面(第1レンズ群の最も拡大側のレンズ面)までの距離、「Bf」は拡大側の共役点が無限遠のときの空気中(プリズム、カバーガラスのない状態)のバックフォーカス、「L」は投射用ズームレンズ全系の長さを表す。長さの次元を持つ量の単位は「mm」である。
【0053】
非球面の形状は、光軸との交点を原点として、光軸に対する高さ:h、光軸方向の変移:Z、近軸曲率:c(上記近軸曲率半径の逆数)、円錐定数:K、高次項の非球面係数:A、B、C、D、Eとして、周知の式:
Z=c・h/[1+√{1−(1+K)・c・h}]+A・h+B・h+C・h+D・h10+E・h12
で表す。
【0054】
【実施例】
実施例1
図1に、実施例1の投射用ズームレンズのレンズ構成を示す。
拡大側(図面左側)から、負の屈折力の第1レンズ群I、正の屈折力の第2レンズ群II、正の屈折力の第3レンズ群III、開口絞りST、負の屈折力の第4レンズ群IV、正の屈折力の第5レンズ群Vを配して構成されている。投射用ズームレンズの縮小側には、照明光を導入するプリズムP、カバーガラスCGが配されている。
【0055】
第1レンズ群Iは、拡大側より順に、拡大側に凸のメニスカス負レンズ、縮小側の曲率が大きい正レンズ、両面が凹である負レンズを配してなり、縮小側の2枚は「小さな空気間隔」を隔てて配置されている。
【0056】
fw=28.02、ft=36.46、f1=−43.03
F/No=2.4、obd=2000、Bf=34.58、L=113
【0057】
各条件のパラメータの値
(1)N−N=0.216
(2)ν−ν=−27.7
(3)θgF−(0.6438−0.001682ν)=0.037
(4)Bf/fw=1.23
(5)|f1|/fw=1.54
(6)L/fw=4.03
図2、図3は、実施例1の投射用ズームレンズの広角端、望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図で、図4、図5は同様に広角端、望遠端におけるコマ収差を示す図である。
【0058】
各収差図は、550nmの波長を持つ「緑の光」の収差を示すが、球面収差図、コマ収差図には赤、青の光を代表して640nmと440nmの収差も表示している。「ω」は半画角で角度の単位は「度」である。非点収差図におけるSはサジタル像面、Mはメリディオナル像面の収差である。
【0059】
図6、図7は、波長550nmの光に対する640nm、440nmの光の広角端、望遠端における倍率色収差を示す図である。
【0060】
実施例2以下の収差図においても同様である。
【0061】
実施例2
図8に、実施例2の投射用ズームレンズのレンズ構成を図1に倣って示す。 実施例1と同様、第1レンズ群は、拡大側に凸のメニスカス負レンズ、縮小側の曲率が大きい正レンズ、両面が凹である負レンズを拡大側から上記順序に配し、縮小側の2枚が「小さな空気間隔」を隔てて配列されている。
【0062】
fw=28.05、ft=36.51、f1=−43.92
F/No=2.4、obd=2000、Bf=32.58、L=116
【0063】
各条件のパラメータの値
(1)N−N=0.166
(2)ν−ν=−32.2
(3)θgF−(0.6438−0.001682ν)=0.050
(4)Bf/fw=1.16
(5)|f1|/fw=1.57
(6)L/fw=4.14
図9、図10に、実施例2の投射用ズームレンズの広角端、望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、図11、図12に同様にコマ収差を示す。
図13、図14にそれぞれ、広角端、望遠端における倍率色収差を示す。
【0064】
実施例3
図15に、実施例3の投射用ズームレンズのレンズ構成を図1に倣って示す。
第1レンズ群は、拡大側より順に、拡大側に凸のメニスカス負レンズ、縮小側の曲率が大きい正レンズ、両面が凹である負レンズを配してなり、縮小側の2枚が「貼り合わされたレンズ」となっている。
【0065】
fw=27.99、ft=36.43、f1=−47.49
F/No=2.4、obd=2000、Bf=30.61、L=105
【0066】
各条件のパラメータの値
(1)N−N=0.200
(2)ν−ν=−26.1
(3)θgF−(0.6438−0.001682ν)=0.037
(4)Bf/fw=1.09
(5)|f1|/fw=1.70
(6)L/fw=3.75
図16、図17に実施例3の投射用ズームレンズの広角端、望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、図18、図19に同様にコマ収差を示す。
図20、図21にそれぞれ、広角端、望遠端における倍率色収差を示す。
【0067】
実施例4
図22に実施例4の投射用ズームレンズのレンズ構成を図1に倣って示す。
【0068】
実施例3と同様に、第1レンズ群は、拡大側に凸のメニスカス負レンズ、縮小側の曲率が大きい正レンズ、両面が凹である負レンズを拡大側から配してなり、縮小側の2枚が「貼り合わされたレンズ」となっている。
【0069】
fw=28.03、ft=36.48、f1=−44.29
F/No=2.4、obd=2000、Bf=32.56、L=113
【0070】
各条件のパラメータの値
(1)N−N=0.092
(2)ν−ν=−20.3
(3)θgF−(0.6438−0.001682ν)=0.037
(4)Bf/fw=1.16
(5)|f1|/fw=1.58
(6)L/fw=4.03
図23、図24に実施例4の投射用ズームレンズの広角端、望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、図25、26は同様にコマ収差を示す。図27、図28にそれぞれ、広角端、望遠端における倍率色収差を示す。
【0071】
実施例5
図29に実施例5の投射用ズームレンズのレンズ構成を図1に倣って示す。
【0072】
実施例1、2と同様、第1レンズ群は、拡大側に凸のメニスカス負レンズ、縮小側に大きな曲率の正レンズ、両面が凹である負レンズを拡大側から配してなり、縮小側の2枚が「小さな空気間隔を隔てて配置」されている。
第4レンズ群の最も縮小側に「プラスチック非球面レンズ」を配置している。
【0073】
fw=27.99、ft=36.42、f1=−42.40
F/No=2.4、obd=2000、Bf=32.59、L=110
【0074】
非球面
第20面(S=20)
K=1.3328、A=−0.11224×10 、B=−0.375×10 、C=−0.9471×10 11、D=0.2757×10 13、E=−0.3919×10 16
【0075】
各条件のパラメータの値
(1)N−N=0.216
(2)ν−ν=−27.7
(3)θgF−(0.6438−0.001682ν)=0.037
(4)Bf/fw=1.16
(5)|f1|/fw=1.51
(6)L/fw=3.93
(7)|ft/f4p|=0.02 。
【0076】
図30、図31に、実施例5の投射用ズームレンズの広角端、望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、図32、33は同様にコマ収差を示す。
【0077】
図34、35にそれぞれ、広角端、望遠端における倍率色収差を示す。
【0078】
上に挙げた実施例1〜5の投射用ズームレンズは何れも、最も拡大側にある第1レンズ群が負の屈折力を持ち、第1レンズ群が、拡大側に凸のメニスカス負レンズ、縮小側の曲率が大きい正レンズ、両面が凹である負レンズを、拡大側から上記順序に配してなり、上記縮小側の曲率が大きい正レンズと両面が凹である負レンズの2枚を、貼り合わせ(実施例3、4)、もしくは、小さな空気間隔を隔てて配置(実施例1、2、5)した構成を有している(請求項1)。
【0079】
第1レンズ群内の、縮小側の曲率が大きい正レンズと両面が凹である負レンズそれぞれの、d線に対する屈折率:N、N、アッベ数:ν、νは、条件:
(1) 0.08<N−N<0.25
(2) −30<ν−ν<−15
を満足している(請求項2、3)。
【0080】
さらに、第1レンズ群内の両面が凹である負レンズの部分分散比:θgFとアッベ数:νが、条件:
(3) 0.02<θgF−(0.6438−0.001682ν)<0.06を満足している(請求項4)。
【0081】
実施例1〜5の投射用ズームレンズは何れも、広角端における全系の焦点距離:fw、第1レンズ群の焦点距離:f1、拡大側の共役点が無限遠の時のバックフォーカス:Bf、全系の長さ:Lが、条件:
(4) 1.0<Bf/fw<1.3
(5) 1.4<|f1|/fw<1.8
(6) 3.7<L/fw<4.5
を満足する(請求項5)。
【0082】
実施例1〜5の投射用ズームレンズは、第1レンズ群Iから縮小側に向かって順に、正の屈折力の第2レンズ群II、第3レンズ群III、負の屈折力の第4レンズ群IV、正の屈折力の第5レンズ群Vより構成され、広角端から望遠端へ変倍する際、第1レンズ群I、第5レンズ群Vは固定で、他のレンズ群は拡大側へ移動し、第2レンズ群II、第3レンズ群IIIの間隔は狭くなり、第3レンズ群III、第4レンズ群IVの間隔は広くなるように動く(請求項6、7)。
【0083】
実施例5の投射用ズームレンズは、第4レンズ群IV内にプラスチックを材料とする非球面レンズが配しており、そのプラスチック非球面レンズの焦点距離:f4pは、望遠端時の全系の焦点距離:ftに対して、条件:
(7) 0<|ft/f4p|<0.1
を満足している(請求項8、9)。
【0084】
従って、上記実施例1〜5に代表される本発明の投射用ズームレンズを搭載することで、たとえばDMD表示素子を1チップ使用する投射型画像表示装置を、軽量・コンパクトに実施でき、さらには倍率色収差が十分に補正された高い表示画像品質を持つものとして実施できる(請求項10)。
【0085】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば、長いバックフォーカスを持ち、高いテレセントリック性を有しながらも、諸収差(倍率色収差等)の十分な補正により高い像性能を実現可能で、コンパクトな投射用ズームレンズおよびこれを搭載した投射型画像表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1のレンズ構成図である。
【図2】実施例1の広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図3】実施例1の望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図4】実施例1の広角端におけるコマ収差を示す図である。
【図5】実施例1の望遠端におけるコマ収差を示す図である。
【図6】実施例1の広角端における倍率色収差を示す図である。
【図7】実施例1の望遠端における倍率色収差を示す図である。
【図8】実施例2のレンズ構成図である。
【図9】実施例2の広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図10】実施例2の望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図11】実施例2の広角端におけるコマ収差を示す図である。
【図12】実施例2の望遠端におけるコマ収差を示す図である。
【図13】実施例2の広角端における倍率色収差を示す図である。
【図14】実施例2の望遠端における倍率色収差を示す図である。
【図15】実施例3のレンズ構成図である。
【図16】実施例3の広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図17】実施例3の望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図18】実施例3の広角端におけるコマ収差を示す図である。
【図19】実施例3の望遠端におけるコマ収差を示す図である。
【図20】実施例3の広角端における倍率色収差を示す図である。
【図21】実施例3の望遠端における倍率色収差を示す図である。
【図22】実施例4のレンズ構成図である。
【図23】実施例4の広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図24】実施例4の望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図25】実施例4の広角端におけるコマ収差を示す図である。
【図26】実施例4の望遠端におけるコマ収差を示す図である。
【図27】実施例4の広角端における倍率色収差を示す図である。
【図28】実施例4の望遠端における倍率色収差を示す図である。
【図29】実施例5のレンズ構成図である。
【図30】実施例5の広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図31】実施例5の望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図32】実施例5の広角端におけるコマ収差を示す図である。
【図33】実施例5の望遠端におけるコマ収差を示す図である。
【図34】実施例5の広角端における倍率色収差を示す図である。
【図35】実施例5の望遠端における倍率色収差を示す図である。
【図36】投射用ズームレンズの主光線の光路を示す図である。
【符号の説明】
I 第1レンズ群
II 第2レンズ群
III 第3レンズ群
IV 第4レンズ群
V 第5レンズ群
ST 開口絞り
P 照明光を導入するプリズム
CG カバーガラス
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a projection zoom lens for enlarging and projecting an original image displayed on a display element such as a DMD (digital micromirror device) onto a screen or the like, and a projection type image display device including the projection zoom lens. About.
[0002]
[Prior art]
With the advancement of personal computer mobilization and communication infrastructure structure, business informatization has progressed recently. Front-projection projectors are rapidly becoming tools that enable “visually shared presentations of information and images” regardless of location. Is popular.
[0003]
Among them, a projector using a DMD as a display element can obtain a high-definition image even with a single chip, so that it is easy to achieve light weight and compactness, and the spread rate is increasing. The projection lens for enlarging the image light reflected by the DMD to form an image is a prism for introducing “primary color illumination light” of R (red), G (green), and B (blue) between the DMD and the DMD. Requires "long back focus" to place
[0004]
Such a projection lens also has an entrance pupil located far away so that the image light from the entire region of DMD reflection can be “captured with high efficiency”. The angle of the principal ray on the reduction side is substantially parallel to the optical axis. It is preferable to have a “telecentric property”.
[0005]
These properties are also necessary conditions for a projection lens that uses a liquid crystal panel as a display element, but the chromatic aberration of magnification is sufficiently corrected in a projection lens that uses a single chip DMD. is important.
[0006]
In addition, the front projection type projector has the ability to scale the displayed image at a magnification of about 1.3 times from the viewpoint of ease of use, is compact so that it can be easily carried, and can project a large screen at a short projection distance. In order to meet such a demand, it is preferable that the projection lens is “having a zoom function, is not bulky, has a high angle of view, and has a small F number”.
[0007]
As a projection zoom lens in which a prism for introducing light of R, G, and B3 primary colors is arranged between the DMD and the projection zoom lens, one disclosed in Patent Document 1 is known.
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2002-350727 A
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In order to meet the above-mentioned requirements, the present invention enables a long back focus, high telecentricity, compactness, sufficient correction of various aberrations (such as lateral chromatic aberration), and a projection zoom lens capable of realizing high image performance, and It is an object of the present invention to realize a novel projection type image display device equipped with this projection zoom lens.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The projection zoom lens according to the present invention is substantially telecentric on the reduction side, and when continuously zooming from the wide-angle end to the telephoto end, three or more lens groups move independently on the optical axis, and are the first on the most enlargement side. The lens group has negative refractive power.
The first lens group is configured by arranging a meniscus negative lens convex on the enlargement side, a positive lens having a large curvature on the reduction side, and a negative lens having concave on both sides in the above order from the enlargement side.
The “positive lens having a large curvature on the reduction side” and the “negative lens having concave both surfaces” are “bonded” or “arranged with a small air gap” (Claim 1).
[0011]
The projection zoom lens according to claim 1, wherein refractive indexes with respect to the d-line of the “positive lens having a large curvature on the reduction side” and the “negative lens having both sides concave” in the first lens group are set to N, respectively.2, N3And when these are the conditions:
(1) 0.08 <N2-N3<0.25
Is preferably satisfied (claim 2).
[0012]
3. The projection zoom lens according to claim 1, wherein the Abbe number of the “positive lens having a large curvature on the reduction side” in the first lens group is ν:2, "Abbe number of negative lens with concave on both sides": ν3But the condition:
(2) -30 <ν2−ν3<-15
Is preferably satisfied (Claim 3).
[0013]
The projection zoom lens according to any one of claims 1 to 3, wherein the projection zoom lens also has an Abbe number of "a negative lens having both sides concave" in the first lens group: v3And partial dispersion ratio: θgFBut the condition:
(3) 0.02 <θgF− (0.6438−0.001682ν3) <0.06 is preferable (claim 4).
[0014]
The projection zoom lens according to any one of claims 1 to 4, wherein the focal length of the entire system at the wide angle end: fw, the focal length of the first lens group: f1, and the enlargement conjugate point is infinity. Back focus: Bf, length of entire system: L is a condition:
(4) 1.0 <Bf / fw <1.3
(5) 1.4 <| f1 | / fw <1.8
(6) 3.7 <L / fw <4.5
Is preferably satisfied (Claim 5).
[0015]
The zoom lens for projection according to any one of claims 1 to 5, in order from the first lens group toward the reduction side, a second lens group having a positive refractive power, a third lens group having a positive refractive power, In a five-group configuration in which a fourth lens group having a negative refractive power and a fifth lens group having a positive refractive power are arranged, when continuously zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens group and the fifth lens group are The second lens group, the third lens group, and the fourth lens group may be fixed and move on the optical axis to the enlargement side (Claim 6).
[0016]
The projection zoom lens according to the sixth aspect of the present invention is such that “when the zooming is continuously performed from the wide-angle end to the telephoto end, the distance between the second lens group and the third lens group is narrowed, and the distance between the third lens group and the fourth lens group is reduced. Can be widened ”(Claim 7).
[0017]
The projection zoom lens according to claim 6 or 7 may be configured such that “a lens having at least one aspheric surface” is disposed in the fourth lens group (claim 8). The lens having an aspherical surface disposed in the fourth lens group is a plastic lens, the focal length is f4p, and the focal length of the entire system at the telephoto end is ft.
(7) 0 <| ft / f4p | <0.1
(Claim 9).
[0018]
The “projection-type image display device” according to the present invention is a projection-type image display device having the projection zoom lens according to any one of claims 1 to 9 mounted thereon.
[0019]
This projection type image display apparatus can be implemented as the above-described “front projection type projector using one chip of DMD”, or can be implemented as a “projector using a liquid crystal panel”.
[0020]
In general, a projection zoom lens is a “negative lead” type zoom lens having a lens group having a negative refractive power at the head in order to have a wide angle of view and a long back focus. Further, since it also has high telecentricity, the lens unit on the most reduction side is given a positive refractive power.
[0021]
In this type of projection zoom lens, “off-axis rays are strongly bent in the same direction by the lens groups at both ends”, so distortion and chromatic aberration of magnification tend to occur.
[0022]
The projection zoom lens according to the present invention includes a meniscus negative lens that is convex on the enlargement side, a positive lens that has a large curvature on the reduction side, and a negative lens that is concave on both sides in the first lens group. Two lenses, a positive lens with a large “a” and a “negative lens with a concave on both sides” are bonded together or “arranged with a small air gap”.
[0023]
By configuring the first group in this way, it was possible to correct distortion and lateral chromatic aberration satisfactorily.
[0024]
Further, the refractive index with respect to the d-line of each of a positive lens having a large curvature on the reduction side and a negative lens having concave both surfaces: N2, N3Condition (1) is imposed on the lens, and the Abbe number of each lens material is ν2, Ν3By imposing the condition (2), distortion and lateral chromatic aberration are made sufficiently small.
[0025]
Parameter for condition (1): N2-N3If the lower limit exceeds the lower limit, the curvature of the “bonding surface” or “two surfaces with a small air gap” between the positive lens with a large curvature on the reduction side and the negative lens with concave surfaces on both sides becomes excessive. It becomes difficult to form the mating surfaces or the adjacent surfaces. If the upper limit is exceeded, it will be difficult to maintain good lateral chromatic aberration and coma.
[0026]
Parameter for condition (2): ν2−ν3If the value exceeds either the upper limit or the lower limit, large lateral chromatic aberration will occur.
[0027]
The refractive index of the optical glass used as the lens material varies depending on the wavelength of light, and the refractive index increases as the wavelength becomes shorter. Further, as the wavelength becomes shorter, the “degree of increase in the refractive index” differs depending on the type of each optical glass.
[0028]
Partial dispersion ratio: θgFIs
Refractive index for g-line (435.83 nm): ng
Refractive index for F-line (486.13 nm): nF,
Refractive index for d-line (587.56 nm): nd,
Refractive index for C line (656.27 nm): nC
Using,
θgF= (Ng-nF) / (nF-nC)
And represents “degree of refractive index difference between g line and F line”.
[0029]
“Partial dispersion ratio: θ for each type of optical glassgFIs the coordinate system with the vertical axis and Abbe number: νd on the horizontal axis.gF, Νd values are plotted, many of which are distributed on a straight line, and these optical glasses are called “normal dispersion glasses”.
[0030]
When a straight line connecting the coordinate points of two optical glasses representing normal dispersion glass is used as a standard line, there are some optical glasses that are relatively far from this standard line. is called.
[0031]
The quantity representing “the degree of separation from the standard line” of the anomalous dispersion glass is called “anomaly dispersion degree”, and the parameter of condition (3): θgF− (0.6438−0.001682ν3) Is this.
[0032]
In the projection zoom lens according to the present invention, the chromatic aberration of magnification is further improved by selecting the material of the “negative lens having both sides concave” arranged in the first lens group so as to satisfy the condition (3). It is possible to correct.
[0033]
The reason for this will be described by taking the case of the five-group configuration shown in claim 6 as an example.
FIG. 36 shows the off-axis principal ray of g line: g-1And the optical path of F axis off-axis principal ray: F is schematically shown. Off-axis chief ray from one off-axis point of display device: g-1And the off-axis chief ray: F proceeds to the left (enlargement side) in the figure, but the action of the lens group having a positive refractive power is dominant up to the stop ST, so the off-axis chief ray: F "Off-axis principal ray with shorter wavelength: g-1Will pass.
[0034]
Both chief rays at the center of the stop ST: F, g-1After crossing “g-1”Is below“ F ”and passes through the third and second lens groups having positive refractive power. Where "g-1"Is bent upwards more than" F "and" g-1"And" F "cross again and" g-1”On the upper side and passes through the first lens group.
[0035]
A bonding surface between the “negative lens with concave on both sides” arranged in the first lens group and the “positive lens with large curvature on the reduction side” arranged on the enlargement side or a small air gap In the two surfaces, the refractive index of the positive lens: N2Is the refractive index of the negative lens: N3Both principal rays are bent “upward in the figure” because they are larger.
[0036]
If the material of the “negative lens with both sides concave” is a so-called “anomalous dispersion glass” that satisfies the condition (3), the “degree of bending upward of the figure” of short-wavelength light is higher than that of normal dispersion glass. Therefore, the principal ray of g-line is “g-2Is followed by an optical path indicated by “F” on the screen.-1"And less.
[0037]
For these reasons, it is possible to satisfactorily correct the lateral chromatic aberration by making “a negative lens having concave both surfaces an anomalous dispersion glass”.
[0038]
The greater the “dispersion degree of abnormality” that is the parameter of the condition (3), the more advantageous it is for correcting the chromatic aberration of magnification. If the lower limit of the condition (3) is exceeded, it is difficult to sufficiently correct the chromatic aberration of magnification. . On the other hand, an optical glass that exceeds the upper limit of the condition (3) is not currently known.
[0039]
If the “negative lens with both sides concave” arranged in the first lens group and the positive lens arranged on the enlargement side have a “bonded” structure, the assembling decentering of the lens can be kept small. .
[0040]
On the other hand, anomalous dispersion glass has a large volume expansion due to temperature, compared to other optical glasses.Therefore, there is a risk that the bonded surface will peel off in a high or low temperature environment. Care should be taken when such exposure to high and low temperatures is expected.
[0041]
In such a case, the projection zoom lens according to the present invention has a configuration in which “a negative lens made of anomalous dispersion glass is concave on both sides” and a positive lens on the enlargement side are separated by a “small air gap”. It is possible to give high adaptability to temperature fluctuations while satisfactorily correcting lateral chromatic aberration.
[0042]
In the projection zoom lens according to the present invention, in order to correct the chromatic aberration of magnification described above, the second lens group having a positive refractive power from the first lens group toward the reduction side, It is most preferable to have a structure in which a third lens group having a negative refractive power, a fourth lens group having a negative refractive power, and a fifth lens group having a positive refractive power are arranged.
[0043]
In zooming, it is preferable to fix the first lens group and the fifth lens group and move the second lens group to the fourth lens group between the first and fifth lens groups. As in claim 7, when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the distance between the second lens group and the third lens group is reduced, and the distance between the third lens group and the fourth lens group is increased. It is possible to effectively use a “small space” between the first and fifth lens groups to obtain a sufficient zoom ratio, and to suppress various aberration variations such as spherical aberration and coma due to zooming.
[0044]
Condition (4) is a condition for achieving both “long back focus and large angle of view” required for a projection zoom lens. If the lower limit of condition (4) is exceeded while maintaining a desired angle of view, back focus is set. Becomes shorter, and it becomes difficult to arrange a prism for introducing illumination light. On the contrary, if the upper limit of the condition (4) is exceeded, the back focus becomes too long and the compactness is impaired.
[0045]
Condition (5) is for achieving both “long back focus and good optical performance”. When the lower limit of condition (5) is exceeded, the negative refractive power of the first lens group becomes excessive, and coma aberration, It becomes difficult to maintain good off-axis aberrations such as field curvature, and if the upper limit is exceeded, the negative refractive power of the first lens group becomes too small and the desired back focus cannot be obtained.
[0046]
Condition (6) relates to the “balance between compactness and image performance” of the projection zoom lens. If the lower limit of condition (6) is exceeded while maintaining the desired angle of view, the refractive power of each lens group is excessive. Thus, it becomes difficult to correct spherical aberration, coma aberration, astigmatism, and the like, and a sufficient area for moving the lens group cannot be secured, making it difficult to obtain a desired zoom ratio.
[0047]
If the upper limit of condition (6) is exceeded, the overall length of the projection zoom lens will become longer and the compactness will be lost, and the outer diameter and thickness of the “lens located away from the aperture stop” will increase and the cost will increase. It becomes a high lens.
[0048]
As in the zoom lens for projection according to claim 8, the coma aberration can be favorably corrected by disposing “a lens having at least one aspheric surface” in the fourth lens group. Aspherical lenses can be reduced in cost if configured as “plastic aspherical lenses made of plastic that is easy to mold and cheap”, but plastic lenses are more “change in focal length due to temperature than optical glass lenses. "Is big.
[0049]
The projection zoom lens is difficult to avoid a temperature rise because a high-energy light beam passes through the projection zoom lens. If the refractive power of the plastic lens is large, “change in focal length and focus position due to temperature” becomes large in a projection zoom lens equipped with the plastic lens.
[0050]
In the projection zoom lens according to claim 9, the material of the aspheric lens to be mounted is made of plastic, and the refractive power thereof is selected so as to satisfy “condition (7)”, whereby the imaging performance fluctuates due to a temperature change. An extremely small number of lenses can be realized.
[0051]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, five examples will be given as specific embodiments.
In each embodiment, “S” represents the number of the surface counted from the magnification side (lens surface, diaphragm surface, prism surface for introducing illumination light and display element cover glass surface), and “R” represents each number. The radius of curvature of the surface (the paraxial radius of curvature in the case of an aspheric surface), “D” represents the surface spacing on the optical axis. The distance between the surfaces that changes due to zooming is shown as “at the wide-angle end / at the telephoto end” at the wide-angle end and the telephoto end.
[0052]
“Nd” and “νd” represent the refractive index and Abbe number of the d-line of each lens material, and “fw” and “ft” are the focal lengths of the entire system at the wide-angle end and the telephoto end, respectively, and “f1”. Represents the focal length of the first lens group, and “F / No” represents an F number representing the brightness at the wide-angle end. “Obd” is the distance from the screen to the first surface of the lens (the lens surface on the most magnified side of the first lens group), and “Bf” is in the air when the conjugate point on the magnifying side is at infinity (of the prism and cover glass) Back focus in the absence state, “L” represents the length of the entire projection zoom lens system. The unit of the quantity having the dimension of length is “mm”.
[0053]
The aspherical shape has an intersection with the optical axis as the origin, height relative to the optical axis: h, optical axis direction shift: Z, paraxial curvature: c (reciprocal of the paraxial radius of curvature), conic constant: K As aspherical coefficients of higher order terms: A, B, C, D, E
Z = c · h2/ [1 + √ {1- (1 + K) · c2・ H2}] + A · h4+ B ・ h6+ C ・ h8+ D · h10+ E ・ h12
Represented by
[0054]
【Example】
Example 1
FIG. 1 shows a lens configuration of the projection zoom lens according to the first embodiment.
From the enlargement side (left side of the drawing), the first lens group I having a negative refractive power, the second lens group II having a positive refractive power, the third lens group III having a positive refractive power, an aperture stop ST, and a negative refractive power A fourth lens group IV and a fifth lens group V having a positive refractive power are arranged. On the reduction side of the projection zoom lens, a prism P for introducing illumination light and a cover glass CG are arranged.
[0055]
The first lens group I includes, in order from the magnification side, a meniscus negative lens that is convex on the magnification side, a positive lens that has a large curvature on the reduction side, and a negative lens that is concave on both sides. They are arranged with a small air gap.
[0056]
fw = 28.02, ft = 36.46, f1 = −43.03
F / No = 2.4, obd = 2000, Bf = 34.58, L = 113
[0057]
Parameter value for each condition
(1) N2-N3= 0.216
(2) ν2−ν3= -27.7
(3) θgF− (0.6438−0.001682ν3) = 0.037
(4) Bf / fw = 1.23
(5) | f1 | /fw=1.54
(6) L / fw = 4.03
2 and 3 are diagrams showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at the wide-angle end and the telephoto end of the projection zoom lens of Example 1, and FIGS. 4 and 5 are similarly at the wide-angle end and the telephoto end. It is a figure which shows a coma aberration.
[0058]
Each aberration diagram shows the aberration of “green light” having a wavelength of 550 nm, but the spherical aberration diagram and coma aberration diagram also show the aberrations of 640 nm and 440 nm, representing red and blue light. “Ω” is a half angle of view, and the unit of the angle is “degree”. In the astigmatism diagram, S is the sagittal image plane, and M is the aberration of the meridional image plane.
[0059]
6 and 7 are diagrams illustrating the chromatic aberration of magnification at the wide-angle end and the telephoto end of light at 640 nm and 440 nm with respect to light having a wavelength of 550 nm.
[0060]
The same applies to the aberration diagrams of Example 2 and subsequent examples.
[0061]
Example 2
FIG. 8 shows the lens configuration of the projection zoom lens of Example 2 in the same manner as FIG. As in Example 1, the first lens unit includes a meniscus negative lens convex on the enlargement side, a positive lens having a large curvature on the reduction side, and a negative lens having concave both surfaces in the above order from the enlargement side. Two sheets are arranged with a “small air gap” therebetween.
[0062]
fw = 28.05, ft = 36.51, f1 = −43.92
F / No = 2.4, obd = 2000, Bf = 32.58, L = 116
[0063]
Parameter value for each condition
(1) N2-N3= 0.166
(2) ν2−ν3= -32.2
(3) θgF− (0.6438−0.001682ν3) = 0.050
(4) Bf / fw = 1.16
(5) | f1 | /fw=1.57
(6) L / fw = 4.14
FIGS. 9 and 10 show spherical aberration, astigmatism, and distortion at the wide-angle end and the telephoto end of the projection zoom lens of Example 2, and similarly show coma aberration in FIGS.
FIGS. 13 and 14 show the chromatic aberration of magnification at the wide-angle end and the telephoto end, respectively.
[0064]
Example 3
FIG. 15 shows the lens configuration of the projection zoom lens of Example 3 in the same manner as FIG.
The first lens group includes, in order from the magnification side, a meniscus negative lens that is convex on the magnification side, a positive lens that has a large curvature on the reduction side, and a negative lens that is concave on both sides. It is a "combined lens".
[0065]
fw = 27.99, ft = 36.43, f1 = −47.49
F / No = 2.4, obd = 2000, Bf = 30.61, L = 105
[0066]
Parameter value for each condition
(1) N2-N3= 0.200
(2) ν2−ν3= -26.1
(3) θgF− (0.6438−0.001682ν3) = 0.037
(4) Bf / fw = 1.09
(5) | f1 | /fw=1.70
(6) L / fw = 3.75
FIGS. 16 and 17 show spherical aberration, astigmatism and distortion at the wide-angle end and telephoto end of the projection zoom lens of Example 3, and FIGS. 18 and 19 show coma aberration in the same manner.
20 and 21 show lateral chromatic aberration at the wide-angle end and the telephoto end, respectively.
[0067]
Example 4
FIG. 22 shows the lens configuration of the projection zoom lens of Example 4 according to FIG.
[0068]
Similar to Example 3, the first lens unit is formed by arranging a meniscus negative lens convex on the enlargement side, a positive lens having a large curvature on the reduction side, and a negative lens having concave both sides from the enlargement side. Two of them are “laminated lenses”.
[0069]
fw = 28.03, ft = 36.48, f1 = −44.29
F / No = 2.4, obd = 2000, Bf = 32.56, L = 113
[0070]
Parameter value for each condition
(1) N2-N3= 0.092
(2) ν2−ν3= -20.3
(3) θgF− (0.6438−0.001682ν3) = 0.037
(4) Bf / fw = 1.16
(5) | f1 | /fw=1.58
(6) L / fw = 4.03
23 and 24 show spherical aberration, astigmatism, and distortion at the wide-angle end and the telephoto end of the projection zoom lens of Example 4, and FIGS. 25 and 26 similarly show coma aberration. 27 and 28 show lateral chromatic aberration at the wide-angle end and the telephoto end, respectively.
[0071]
Example 5
FIG. 29 shows the lens configuration of the zoom lens for projection according to the fifth embodiment, as in FIG.
[0072]
As in the first and second embodiments, the first lens unit includes a meniscus negative lens that is convex on the enlargement side, a positive lens having a large curvature on the reduction side, and a negative lens that is concave on both sides from the enlargement side. Are arranged “with a small air gap”.
A “plastic aspheric lens” is arranged on the most reduction side of the fourth lens group.
[0073]
fw = 27.99, ft = 36.42, f1 = −42.40
F / No = 2.4, obd = 2000, Bf = 32.59, L = 110
[0074]
Aspherical
20th surface (S = 20)
K = 1.3328, A = −0.11224 × 10 5, B = −0.375 × 10 9, C = −0.9471 × 10 11, D = 0.2757 × 10 13, E = −0.3919 × 10 16                            .
[0075]
Parameter value for each condition
(1) N2-N3= 0.216
(2) ν2−ν3= -27.7
(3) θgF− (0.6438−0.001682ν3) = 0.037
(4) Bf / fw = 1.16
(5) | f1 | /fw=1.51
(6) L / fw = 3.93
(7) | ft / f4p | = 0.02.
[0076]
30 and 31 show spherical aberration, astigmatism, and distortion at the wide-angle end and telephoto end of the projection zoom lens of Example 5, and FIGS. 32 and 33 show coma aberration in the same manner.
[0077]
FIGS. 34 and 35 show lateral chromatic aberration at the wide-angle end and the telephoto end, respectively.
[0078]
In any of the projection zoom lenses of Examples 1 to 5 described above, the first lens group closest to the magnification side has negative refractive power, and the first lens group is a meniscus negative lens convex on the magnification side. A positive lens with a large curvature on the reduction side and a negative lens with concave on both sides are arranged in the above order from the magnification side, and a positive lens with a large curvature on the reduction side and a negative lens with concave on both sides , Bonding (Examples 3 and 4), or arrangement (Examples 1, 2 and 5) with a small air gap (Claim 1).
[0079]
Refractive index with respect to d-line of each of a positive lens having a large curvature on the reduction side and a negative lens having concave both surfaces in the first lens group: N2, N3, Abbe number: ν2, Ν3The conditions:
(1) 0.08 <N2-N3<0.25
(2) -30 <ν2−ν3<-15
(Claims 2 and 3).
[0080]
Furthermore, the partial dispersion ratio of the negative lens in which both surfaces in the first lens group are concave: θgFAnd Abbe number: ν3But the condition:
(3) 0.02 <θgF− (0.6438−0.001682ν3) <0.06 (Claim 4).
[0081]
In each of the projection zoom lenses of Examples 1 to 5, the focal length of the entire system at the wide angle end: fw, the focal length of the first lens group: f1, and the back focus when the magnification conjugate point is infinity: Bf The length of the whole system: L, the condition:
(4) 1.0 <Bf / fw <1.3
(5) 1.4 <| f1 | / fw <1.8
(6) 3.7 <L / fw <4.5
(Claim 5).
[0082]
In the projection zoom lenses of Examples 1 to 5, the second lens group II having a positive refractive power, the third lens group III, and the fourth lens having a negative refractive power are sequentially arranged from the first lens group I toward the reduction side. Consists of a group IV and a fifth lens group V having positive refractive power. When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens group I and the fifth lens group V are fixed, and the other lens groups are on the magnification side. And the distance between the second lens group II and the third lens group III is reduced, and the distance between the third lens group III and the fourth lens group IV is increased (claims 6 and 7).
[0083]
In the zoom lens for projection of Example 5, an aspherical lens made of plastic is disposed in the fourth lens group IV, and the focal length of the plastic aspherical lens: f4p is that of the entire system at the telephoto end. For focal length: ft, conditions:
(7) 0 <| ft / f4p | <0.1
(Claims 8 and 9).
[0084]
Accordingly, by mounting the projection zoom lens of the present invention typified by Examples 1 to 5 above, for example, a projection type image display device using one chip of a DMD display element can be implemented in a lightweight and compact manner. It can be implemented as having a high display image quality in which the lateral chromatic aberration is sufficiently corrected.
[0085]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, while having a long back focus and high telecentricity, it is possible to realize high image performance by sufficiently correcting various aberrations (such as lateral chromatic aberration), and is compact. It is possible to provide a projection zoom lens and a projection type image display device equipped with the same.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a lens configuration diagram of Example 1. FIG.
2 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at the wide angle end of Example 1. FIG.
3 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at the telephoto end of Example 1. FIG.
4 is a diagram illustrating coma aberration at the wide-angle end in Example 1. FIG.
5 is a diagram illustrating coma aberration at a telephoto end according to Embodiment 1. FIG.
6 is a graph showing chromatic aberration of magnification at the wide-angle end in Example 1. FIG.
7 is a diagram illustrating chromatic aberration of magnification at the telephoto end according to Example 1. FIG.
8 is a lens configuration diagram of Example 2. FIG.
FIG. 9 is a diagram illustrating spherical aberration, astigmatism, and distortion at the wide-angle end in Example 2.
10 is a diagram illustrating spherical aberration, astigmatism, and distortion at the telephoto end according to Example 2. FIG.
11 is a diagram illustrating coma aberration at the wide-angle end in Example 2. FIG.
12 is a diagram illustrating coma aberration at a telephoto end according to Example 2. FIG.
13 is a graph showing chromatic aberration of magnification at the wide-angle end in Example 2. FIG.
14 is a graph showing chromatic aberration of magnification at the telephoto end according to Example 2. FIG.
15 is a lens configuration diagram of Example 3. FIG.
16 is a diagram illustrating spherical aberration, astigmatism, and distortion at the wide-angle end in Example 3. FIG.
17 is a diagram illustrating spherical aberration, astigmatism, and distortion at the telephoto end according to Example 3. FIG.
18 is a diagram illustrating coma aberration at the wide-angle end in Example 3. FIG.
19 is a diagram illustrating coma aberration at a telephoto end according to Example 3. FIG.
20 is a graph showing chromatic aberration of magnification at the wide-angle end in Example 3. FIG.
FIG. 21 is a diagram illustrating chromatic aberration of magnification at the telephoto end according to Example 3.
22 is a lens configuration diagram of Example 4. FIG.
FIG. 23 is a diagram illustrating spherical aberration, astigmatism, and distortion at the wide-angle end in Example 4.
24 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at the telephoto end of Example 4. FIG.
FIG. 25 is a diagram illustrating coma aberration at the wide-angle end in Example 4.
FIG. 26 is a diagram illustrating coma aberration at a telephoto end according to Example 4.
27 is a diagram showing chromatic aberration of magnification at the wide-angle end in Example 4. FIG.
28 is a diagram illustrating chromatic aberration of magnification at the telephoto end according to Example 4. FIG.
29 is a lens configuration diagram of Example 5. FIG.
30 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion at the wide-angle end in Example 5. FIG.
FIG. 31 is a diagram illustrating spherical aberration, astigmatism, and distortion at the telephoto end according to Example 5.
32 is a diagram illustrating coma aberration at the wide-angle end in Example 5. FIG.
33 is a diagram illustrating coma aberration at a telephoto end according to Example 5. FIG.
34 is a diagram showing chromatic aberration of magnification at the wide-angle end in Example 5. FIG.
FIG. 35 is a diagram illustrating chromatic aberration of magnification at the telephoto end according to Example 5.
FIG. 36 is a diagram illustrating an optical path of a principal ray of a projection zoom lens.
[Explanation of symbols]
I First lens group
II Second lens group
III Third lens group
IV Fourth lens group
V 5th lens group
ST Aperture stop
P Prism for introducing illumination light
CG cover glass

Claims (10)

縮小側が略テレセントリックであり、
広角端から望遠端へ連続変倍する際、3以上のレンズ群が光軸上を独立に移動し、最も拡大側にある第1レンズ群が負の屈折力を持ち、
上記第1レンズ群が、拡大側に凸のメニスカス負レンズ、縮小側の曲率が大きい正レンズ、両面が凹である負レンズを、拡大側から上記順序に配してなり、
上記縮小側の曲率が大きい正レンズ、両面が凹である負レンズが、貼り合わせられ、もしくは、小さな空気間隔を隔てて配列されたことを特徴とする投射用ズームレンズ。
The reduction side is almost telecentric,
When continuously zooming from the wide-angle end to the telephoto end, three or more lens units move independently on the optical axis, and the first lens unit closest to the magnification side has negative refractive power,
The first lens group comprises a meniscus negative lens convex on the enlargement side, a positive lens having a large curvature on the reduction side, and a negative lens having concave on both sides in the above order from the enlargement side,
A projection zoom lens comprising: a positive lens having a large curvature on the reduction side, and a negative lens having concave both surfaces, which are bonded together or arranged with a small air gap.
請求項1記載の投射用ズームレンズにおいて、
第1レンズ群内の、縮小側の曲率が大きい正レンズのd線に対する屈折率:N、両面が凹である負レンズのd線に対する屈折率:Nが、条件:
(1) 0.08<N−N<0.25
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。
The projection zoom lens according to claim 1,
In the first lens group, the refractive index with respect to the d-line of the positive lens having a large curvature on the reduction side: N 2 , and the refractive index with respect to the d-line of the negative lens having concave both surfaces: N 3 are the conditions:
(1) 0.08 <N 2 −N 3 <0.25
Projection zoom lens characterized by satisfying
請求項1または2記載の投射用ズームレンズにおいて、
第1レンズ群内の、縮小側の曲率が大きい正レンズのアッベ数:ν、両面が凹である負レンズのアッベ数:νが、条件:
(2) −30<ν−ν<−15
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。
The projection zoom lens according to claim 1 or 2,
In the first lens group, the Abbe number of a positive lens having a large reduction-side curvature: ν 2 , and the Abbe number of a negative lens having concave both surfaces: ν 3 are:
(2) −30 <ν 2 −ν 3 <−15
Projection zoom lens characterized by satisfying
請求項1〜3の任意の1に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第1レンズ群内の、両面が凹である負レンズのアッベ数:ν、上記両面が凹である負レンズの部分分散比:θgFが、条件:
(3)0.02<θgF−(0.6438−0.001682ν)<0.06
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。
The projection zoom lens according to any one of claims 1 to 3,
In the first lens group, the Abbe number of a negative lens having both surfaces concave is ν 3 , and the partial dispersion ratio of the negative lens having both surfaces concave is θ gF.
(3) 0.02 <θ gF − (0.6438−0.001682ν 3 ) <0.06
Projection zoom lens characterized by satisfying
請求項1〜4の任意の1に記載の投射用ズームレンズにおいて、
広角端における全系の焦点距離:fw、第1レンズ群の焦点距離:f1、拡大側の共役点が無限遠のときのバックフォーカス:Bf、全系の長さ:Lが条件:
(4) 1.0<Bf/fw<1.3
(5) 1.4<|f1|/fw<1.8
(6) 3.7<L/fw<4.5
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。
The projection zoom lens according to any one of claims 1 to 4,
Focal length of the entire system at the wide angle end: fw, focal length of the first lens group: f1, back focus when the conjugate point on the magnification side is infinity: Bf, length of the entire system: L:
(4) 1.0 <Bf / fw <1.3
(5) 1.4 <| f1 | / fw <1.8
(6) 3.7 <L / fw <4.5
Projection zoom lens characterized by satisfying
請求項1〜5の任意の1に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第1レンズ群から縮小側に向かって順に、正の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、負の屈折力の第4レンズ群、正の屈折力の第5レンズ群が配され、
広角端から望遠端へ連続変倍する際、上記第1レンズ群と第5レンズ群が固定で、上記第2レンズ群、第3レンズ群および第4レンズ群が、光軸上を拡大側へ移動することを特徴とする投射用ズームレンズ。
The projection zoom lens according to any one of claims 1 to 5,
In order from the first lens group toward the reduction side, a second lens group having a positive refractive power, a third lens group having a positive refractive power, a fourth lens group having a negative refractive power, and a fifth lens having a positive refractive power A group is arranged,
When continuously zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens group and the fifth lens group are fixed, and the second lens group, the third lens group, and the fourth lens group move on the optical axis to the enlargement side. A zoom lens for projection characterized by moving.
請求項6記載の投射用ズームレンズにおいて、
広角端から望遠端へ連続変倍する際、第2レンズ群と第3レンズ群の間隔が狭くなり、第3レンズ群と第4レンズ群の間隔が広くなることを特徴とする投射用ズームレンズ。
The projection zoom lens according to claim 6.
The zoom lens for projection, wherein the distance between the second lens group and the third lens group is narrowed and the distance between the third lens group and the fourth lens group is widened when continuously zooming from the wide-angle end to the telephoto end. .
請求項6または7記載の投射用ズームレンズにおいて、
第4レンズ群内に、少なくとも1面が非球面であるレンズが配置されたことを特徴とする投射用ズームレンズ。
The projection zoom lens according to claim 6 or 7,
A projection zoom lens, wherein a lens having at least one aspheric surface is disposed in the fourth lens group.
請求項8記載の投射用ズームレンズにおいて、
第4レンズ群内に配置された非球面を有するレンズがプラスチックレンズで、その焦点距離:f4p、望遠端における全系の焦点距離:ftが条件:
(7) 0<|ft/f4p|<0.1
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。
The projection zoom lens according to claim 8.
The lens having an aspherical surface disposed in the fourth lens group is a plastic lens, and its focal length is f4p, and the focal length of the entire system at the telephoto end is ft.
(7) 0 <| ft / f4p | <0.1
Projection zoom lens characterized by satisfying
請求項1〜9の任意の1に記載の投射用ズームレンズを搭載してなる投射型画像表示装置。A projection-type image display device comprising the projection zoom lens according to any one of claims 1 to 9.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008083229A (en) * 2006-09-26 2008-04-10 Fujinon Corp Projection zoom lens and projection display device
JP2010217535A (en) * 2009-03-17 2010-09-30 Nikon Corp Imaging lens, optical apparatus equipped therewith and method for manufacturing the imaging lens
JP2011215600A (en) * 2010-03-15 2011-10-27 Nikon Corp Imaging lens, optical equipment having the same, and method for manufacturing imaging lens
CN104849842A (en) * 2014-02-14 2015-08-19 佳能株式会社 Imaging optical system and image projection apparatus including the same

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008083229A (en) * 2006-09-26 2008-04-10 Fujinon Corp Projection zoom lens and projection display device
JP2010217535A (en) * 2009-03-17 2010-09-30 Nikon Corp Imaging lens, optical apparatus equipped therewith and method for manufacturing the imaging lens
JP2011215600A (en) * 2010-03-15 2011-10-27 Nikon Corp Imaging lens, optical equipment having the same, and method for manufacturing imaging lens
CN104849842A (en) * 2014-02-14 2015-08-19 佳能株式会社 Imaging optical system and image projection apparatus including the same
EP2908165A1 (en) * 2014-02-14 2015-08-19 Canon Kabushiki Kaisha Imaging optical system and image projection apparatus including the same
CN104849842B (en) * 2014-02-14 2017-07-11 佳能株式会社 Imaging optical system and the image projection apparatus including the imaging optical system
US9784951B2 (en) 2014-02-14 2017-10-10 Canon Kabushiki Kaisha Imaging optical system utilizing a re-imaging method and image projection apparatus including the same
CN107238912A (en) * 2014-02-14 2017-10-10 佳能株式会社 Imaging optical system and the image projection apparatus including the imaging optical system

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