JP2005084455A - Telecentric zoom lens - Google Patents

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JP2005084455A JP2003317792A JP2003317792A JP2005084455A JP 2005084455 A JP2005084455 A JP 2005084455A JP 2003317792 A JP2003317792 A JP 2003317792A JP 2003317792 A JP2003317792 A JP 2003317792A JP 2005084455 A JP2005084455 A JP 2005084455A
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Hiroki Nakayama
博喜 中山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-sized zoom lens for a liquid crystal projector. <P>SOLUTION: The zoom lens is constituted of negative, positive, positive, positive, negative and positive lens groups in this order from a magnifying side, and a distance between a 2nd lens group and a 3rd lens group is shortened at zooming. A 5th lens group is shifted to a screen side (magnifying side), a 4th lens group is shifted to the screen side (magnifying side), the 2nd lens group is shifted to a panel side (reduction side), a 1st lens group and a 6th lens group are fixed. The zoom lens is constituted so that a 4th lens group has the largest zooming assignment. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、画像を固定された有限距離にて、スクリーンに拡大投写するプロジェクション装置に用いられるズームレンズに関し、特に表示体に色光ごとに複数の液晶等を用い、色合成して1本の投写レンズを介して、高精細な画像投写を行う簡易な小型なテレセントリックズームレンズに関するものである。   The present invention relates to a zoom lens used in a projection apparatus that magnifies and projects an image onto a screen at a fixed finite distance, and in particular, uses a plurality of liquid crystals or the like for each color light as a display body and performs color synthesis to project a single image. The present invention relates to a simple small telecentric zoom lens that projects high-definition images via a lens.

負の屈折力のレンズ群が先行するネガティブリード型のズームレンズは比較的広画角化が容易で、かつ近接撮影距離での性能が維持できる等の特長を有しているが、反面、変倍の為の移動量が増大し、又高変倍化が難しい等の欠点を有している。   A negative lead type zoom lens preceded by a lens unit having a negative refractive power has features such as a relatively wide angle of view and the ability to maintain performance at close-up shooting distances. There are disadvantages such as an increase in the amount of movement for doubling and difficulty in achieving high zooming.

これらの欠点を改善し、レンズ系全体の小型化及び高変倍化を図ったズームレンズが例えば特公昭49−23912号公報、特開昭53−34539号公報、特開昭57−163213号公報、特開昭58−4113号公報、特開昭63−241511号公報、そして特開平2−201310号公報等で提案されている。   For example, Japanese Patent Publication No. 49-23912, Japanese Patent Publication No. 53-34539, Japanese Patent Publication No. 57-163213 have disclosed zoom lenses in which these disadvantages are improved and the entire lens system is reduced in size and increased in magnification. JP-A-58-4113, JP-A-63-241511, and JP-A-2-201310.

これらの各公報ではズームレンズ物体側より順に負、正、負、そして正の屈折力のレンズ群の全体として4つのレンズ群より構成し、このうち所定のレンズ群を適切に移動させて変倍を行っている。   In each of these gazettes, a lens group having negative, positive, negative, and positive refractive powers as a whole is composed of four lens groups in order from the zoom lens object side. It is carried out.

多くの群を有するものとして特開昭54−17019号公報がある。この発明は所謂オプティカルコンペンセーションをしているもので特に第2レンズ群、第4レンズ群を同じ動きにしているものである。このオプコン構成をすると制約が厳しく変倍比の割に大型化しやすい。またこの構成では射出瞳が短くプロジェクションレンズには適当ではなかった。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-17019 has many groups. In the present invention, so-called optical compensation is performed, and in particular, the second lens group and the fourth lens group are moved in the same manner. With this OPCON configuration, restrictions are severe and the size is easily increased for the zoom ratio. Further, this configuration has a short exit pupil and is not suitable for a projection lens.

また近年になってスクリーンに拡大投写するプロジェクション装置に用いられるズームレンズ用として多群化構成の提案も多くされるようになってきた。例えば特開平11−95098号公報等では負正負正の4群構成でのズームレンズが提案されている。しかしながらこれらの提案はレンズとして暗い仕様のものが多く、明るい投写像を作るのに充分ではなかった。   In recent years, many proposals have been made for a multi-group configuration for a zoom lens used in a projection apparatus that performs enlarged projection on a screen. For example, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 11-95098 proposes a zoom lens having a negative, positive, and negative four-group configuration. However, many of these proposals have a dark specification as a lens and are not sufficient for producing a bright projected image.

また特開平10−186235号公報等では負正正負正の5群構成のズームレンズが提案されている。この提案もレンズとして暗い仕様のものが多く、明るい投写像を作るのに充分ではなかった。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-186235 proposes a zoom lens having a five-group configuration of negative positive positive negative positive. Many of these proposals have a dark specification as a lens and are not sufficient to produce a bright projected image.

また本出願人は特開平11−190821号公報にて負正負正正の5群構成の投写型ズームレンズを提案し、更に明るく、コンパクトなレンズを提案している。   In addition, the present applicant has proposed a projection zoom lens having a five-group configuration of negative positive, negative, positive and positive in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-190821, and has proposed a brighter and more compact lens.

本発明の如き、表示画像をスクリーンに拡大投写する際、特に液晶表示体を複数の色に分けて用い、各色光を合成して1本の投写レンズにて投写する場合、以下の条件を満足することが必要となる。   When the display image is enlarged and projected on the screen as in the present invention, particularly when the liquid crystal display is divided into a plurality of colors and the respective color lights are combined and projected by a single projection lens, the following conditions are satisfied. It is necessary to do.

1)液晶の配光特性、照明系の投写指向性を考慮して射出瞳が遠方にある所謂テレセントリック光学系であること。またクロスダイクロプリズム等のダイクロ膜がついた部材にて色合成する際は、色むらを少なくするためにもテレセントリックであることが好ましい。   1) A so-called telecentric optical system in which the exit pupil is at a distance, taking into consideration the light distribution characteristics of the liquid crystal and the projection directivity of the illumination system. Further, when color composition is performed using a member having a dichroic film such as a cross dichroic prism, it is preferably telecentric to reduce color unevenness.

2)複数の表示体を合成するための色合成素子のスペースを確保する為に、長いバックフォーカス、あるいはレンズ間にスペースを必要とする。   2) A long back focus or a space between the lenses is required in order to secure a space for the color synthesis element for synthesizing a plurality of display bodies.

3)通常、表示画像をスクリーン上に上方投写する為に、投写レンズ光軸に対し、表示体はその中心位置がシフトした状態で用いられ、結果として前玉付近は使用する有効領域が光軸対称ではなく、上方に偏り、前玉径が大きくなるので改善手段が必要である。   3) Normally, in order to project the display image on the screen upward, the display body is used with its center position shifted with respect to the optical axis of the projection lens. As a result, the effective area used in the vicinity of the front lens is the optical axis. Since it is not symmetrical, it is biased upward and the diameter of the front lens becomes large, so an improvement means is necessary.

上記、要求事項に対し、前記従来例では、射出瞳位置は有限であり、またバックフォーカスも十分に長いとは言い難い。また構成群の数が少ないために変倍のための可動群が制限され所望の倍率を得るために各群の移動量が大きくなったり、敏感度が高くなり、微少の製作誤差・がたつきがあっただけで投写像が著しく劣化することが多かった。   In contrast to the above requirements, in the conventional example, it is difficult to say that the exit pupil position is finite and the back focus is sufficiently long. In addition, since the number of constituent groups is small, the movable group for zooming is limited, and the amount of movement of each group becomes large and the sensitivity becomes high in order to obtain the desired magnification. In many cases, the projected image was significantly deteriorated just by the presence of.

また近年の提案においても、スクリーンに明るく投写するのに、充分な明るさを備えたレンズではないものが多かった。   Also, in recent proposals, there are many lenses that are not lenses with sufficient brightness to project brightly on a screen.

本発明は、本出願人による特開平11−190821号公報に改良を加えたもので、構成群数が多く、各群の敏感度を低減化し、明るく、小型化を図り、更に歪曲の小さいプロジェクター用の投写レンズを提供することを目的とする。   The present invention is an improvement of Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-190821 by the present applicant. The number of constituent groups is large, the sensitivity of each group is reduced, the projector is bright and downsized, and the distortion is small. An object of the present invention is to provide a projection lens.

上記目的達成の為に、本発明では、以下の構成を特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention is characterized by the following configuration.

表示面の画像を、スクリーンに拡大投写する略テレセントリックなズームレンズにおいて、スクリーン側(拡大側)から順に、
負の屈折力の第1レンズ群、
正の屈折力の第2レンズ群、
正の屈折力の第3レンズ群、
正の屈折力の第4レンズ群、
負の屈折力の第5レンズ群、
正の屈折力の第6レンズ群を有し、
広角端の焦点距離から望遠端の焦点距離に遷移する時に、前記第2レンズ群と第3レンズ群の間隔は狭くなるように構成することである。このように構成する結果、第3レンズ群はズーミングに際し減倍するが、後述するように第4レンズ群は最も増倍し、所望の変倍比を得るのに好適な構成となる。
In an approximately telecentric zoom lens that magnifies and projects an image on the display screen onto the screen, in order from the screen side (magnification side),
A first lens unit having a negative refractive power;
A second lens unit having a positive refractive power;
A third lens unit having a positive refractive power;
A fourth lens unit having a positive refractive power;
A fifth lens unit having negative refractive power;
A sixth lens unit having a positive refractive power;
When the focal length at the wide-angle end is changed to the focal length at the telephoto end, the distance between the second lens group and the third lens group is configured to be narrow. As a result of the above configuration, the third lens group is reduced during zooming. However, as will be described later, the fourth lens group is most multiplied, and is suitable for obtaining a desired zoom ratio.

また広角端の焦点距離時から望遠端の焦点距離時に遷移する時、前記第5レンズ群は、望遠端において広角端よりスクリーン側(拡大側)にあるように構成し、第5レンズ群を増倍に寄与させるようにするのが好ましい。   Further, when the focal length at the wide-angle end is changed to the focal length at the telephoto end, the fifth lens group is configured to be closer to the screen side (enlargement side) than the wide-angle end at the telephoto end, and the fifth lens group is increased. It is preferable to contribute to the doubling.

特に、広角端の焦点距離時から望遠端の焦点距離時に遷移する時、前記第4レンズ群は、スクリーン側(拡大側)に移動し、第2レンズ群はパネル側(縮小側)に移動することが有効に変倍を行うのに好ましい。   In particular, when a transition is made from the focal length at the wide-angle end to the focal length at the telephoto end, the fourth lens group moves to the screen side (enlargement side), and the second lens group moves to the panel side (reduction side). This is preferable for effective zooming.

特に広角端の焦点距離から望遠端の焦点距離に遷移する際、第4レンズ群が最も変倍に寄与するのがよく、そのために広角端の焦点距離時から望遠端の焦点距離に遷移する時、前記第4レンズ群は、望遠端において広角端よりスクリーン側(拡大側)にあり、第2レンズ群は、望遠端において広角端よりパネル側(縮小側)にあるように構成するのが好ましい。   In particular, when transitioning from the focal length at the wide-angle end to the focal length at the telephoto end, the fourth lens group should contribute most to the zooming. For this reason, when transitioning from the focal length at the wide-angle end to the focal length at the telephoto end The fourth lens group is preferably located on the screen side (enlargement side) from the wide angle end at the telephoto end, and the second lens group is located on the panel side (reduction side) from the wide angle end at the telephoto end. .

第3レンズ群もまたスクリーン側(拡大側)に移動させるのが好ましい。   The third lens group is also preferably moved to the screen side (enlargement side).

特に広角端の焦点距離時から望遠端の焦点距離時に遷移する時、
前記第2レンズ群と第3レンズ群の間隔は狭くなり
前記第4レンズ群と第5レンズ群の間隔は広くなり
前記第3レンズ群は広角端より望遠端の位置の方がスクリーン側(拡大前)にあることが好ましい。
Especially when transitioning from the focal length at the wide-angle end to the focal length at the telephoto end,
The distance between the second lens group and the third lens group is narrowed, and the distance between the fourth lens group and the fifth lens group is widened. The third lens group is closer to the screen side (enlarged) than the wide-angle end. It is preferable that it exists in front).

この時、第4レンズ群の変倍分担が最も大きいことが好ましい。   At this time, it is preferable that the fourth lens group has the largest variable magnification share.

また第3レンズ群は広角端から望遠端に変移するのに際し減倍する。   Further, the third lens group is demagnified when changing from the wide-angle end to the telephoto end.

また最も移動量が大きいのは第3レンズ群、あるいは第4レンズ群であることである。   The largest moving amount is that of the third lens group or the fourth lens group.

ここで第iレンズ群の広角端〜望遠端までの移動量を、Miとし、パネル側(縮小側)への移動を正(+)とすると
0.6 < M2/M4 < 1.8 (1)
を満足しているのが好ましい。
Here, if the amount of movement from the wide-angle end to the telephoto end of the i-th lens group is Mi and the movement to the panel side (reduction side) is positive (+), 0.6 <M2 / M4 <1.8 (1 )
Is preferably satisfied.

ここで上限値を超えると全系が大型化し、下限値を超えると所望の変倍比が得にくくなる。   If the upper limit is exceeded, the entire system becomes larger, and if the lower limit is exceeded, it becomes difficult to obtain a desired zoom ratio.

また下記の条件を満足しているのが好ましい。   Moreover, it is preferable that the following conditions are satisfied.

−0.4 < M2/M4 < −0.04 (2)
この下限値を超えると大型化し、上限値を超えると所望の変倍比を確保しにくく適当でない。
−0.4 <M2 / M4 <−0.04 (2)
When this lower limit is exceeded, the size is increased, and when the upper limit is exceeded, it is difficult to secure a desired zoom ratio, and this is not appropriate.

特に第6レンズ群はズーミング中固定であることがズーミング中の瞳の変動を抑えるのに望ましい。   In particular, it is desirable for the sixth lens group to be fixed during zooming in order to suppress pupil fluctuations during zooming.

また第1レンズ群はズーミング中固定であれば、全系の小型化に有効であり、距離あわせのみに使うことによって機能の分担化ができ、性能面でも機構面でも有効である。   Further, if the first lens group is fixed during zooming, it is effective for downsizing the entire system, and functions can be shared by using only for distance adjustment, which is effective in terms of performance and mechanism.

第6レンズ群は、表示体に最も近く、比較的強い正の屈折力を与えることにより、テレセントリックな系を実現している。   The sixth lens group is closest to the display body and provides a relatively strong positive refractive power, thereby realizing a telecentric system.

最終レンズをフィールドレンズの如く作用させて、そのスクリーン側(拡大側)に色合成プリズムを導入しても良い。そのとき最終レンズに偏光板や色フィルターなどを貼り付けても良い。その場合は、最終レンズは表示面(パネル)に最も近くなり、特にパネル側(縮小側)の面は平面もしくは平面に近く、スクリーン側(拡大側)に強い凸面を向けた正レンズを配するのが好ましい。   The final lens may act like a field lens, and a color synthesis prism may be introduced on the screen side (enlargement side). At that time, a polarizing plate or a color filter may be attached to the final lens. In that case, the final lens is closest to the display surface (panel), especially the panel side (reduction side) surface is flat or close to a flat surface, and a positive lens with a strong convex surface facing the screen side (enlargement side) is arranged. Is preferred.

前記第2レンズ群、前記第3レンズ群、前記第4レンズ群、前記第5レンズ群を移動して変倍することで、各群の移動量を減らしつつ、各群の位置ずれ、倒れ等による性能敏感度を低く分散して、高変倍率なズームレンズを達成することができ、全長を短縮すると共に、入射瞳位置から前玉までの距離を短くし、軸外斜光束で決まる前玉径の小型化を可能とした。   By moving the second lens group, the third lens group, the fourth lens group, and the fifth lens group to change the magnification, the amount of movement of each group is reduced, and the positional deviation, tilting, etc. of each group is reduced. A low zoom lens with a high degree of magnification can be achieved by reducing the sensitivity of the front lens, reducing the overall length and shortening the distance from the entrance pupil position to the front lens, which is determined by the off-axis oblique luminous flux. The diameter can be reduced.

前記第1レンズ群は、負の屈折力を有し、色合成素子のスペースのために、長いバックフォーカスを確保している。特にバックフォーカスを長くするために、第1レンズ群中にスクリーン側(拡大側)に凸面を有する負メニスカスレンズを配置するのが良い。さらに各群の屈折力を適切に配置し、前記第1レンズ群をズーミング中、固定とすることで、上記軸外斜光束の位置の変動をへらし、構成の簡易化と共に全長一定なレンズ系が達成できる。また広角端での歪曲の低減のために第1レンズ群の最も物体側には凸レンズを配置して最も軸外光束を通る位置での歪曲補正を行っている。   The first lens group has a negative refractive power and ensures a long back focus because of the space of the color synthesizing element. In particular, in order to increase the back focus, it is preferable to dispose a negative meniscus lens having a convex surface on the screen side (enlargement side) in the first lens group. Further, by appropriately arranging the refractive power of each group and fixing the first lens group during zooming, the position of the off-axis oblique light beam can be reduced, thereby simplifying the configuration and providing a lens system with a constant overall length. Can be achieved. Further, in order to reduce distortion at the wide-angle end, a convex lens is disposed closest to the object side of the first lens group, and distortion correction is performed at a position through which the off-axis light beam passes most.

特に広角端の焦点距離時に対し、望遠端の焦点距離時には、
前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔は増大し、
前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の間隔は減少し、
前記第4レンズ群と前記第5レンズ群の間隔は増大し、
前記第5レンズ群と前記第6レンズ群の間隔は増大することが各群の変倍分担を適当に分散させ、所望の変倍比を得るのに好ましい。
Especially at the focal length at the telephoto end, compared to the focal length at the wide-angle end,
The distance between the first lens group and the second lens group increases,
The distance between the second lens group and the third lens group decreases,
The distance between the fourth lens group and the fifth lens group increases,
It is preferable that the distance between the fifth lens group and the sixth lens group is increased in order to appropriately disperse the variable magnification share of each group and to obtain a desired variable magnification ratio.

この際第4レンズ群は変倍に際して増倍しているのが好ましい。   At this time, it is preferable that the fourth lens group is multiplied upon zooming.

主変倍群である第4レンズ群については以下の式を満たすのが良い。   For the fourth lens group, which is the main variable power group, it is preferable to satisfy the following expression.

第iレンズ群の倍率βit/βiwをZi、全系の焦点距離の変化ft/fwをZとすると
1.015 < Z4/Z < 1.4 (3)
この(3)式は変倍群となる第4レンズ群の変倍の比を適切にするものである。第4レンズ群は変倍に際し増倍しているが、その他のレンズ群と変倍のバランスを考慮してこの範囲にあるのが全系の変倍分担上適切である。
Assuming that the magnification βit / βiw of the i-th lens group is Zi and the change in focal length ft / fw of the entire system is Z, 1.015 <Z4 / Z <1.4 (3)
This expression (3) makes the ratio of zooming of the fourth lens group, which is a zooming group, appropriate. Although the fourth lens group is magnified during zooming, it is appropriate in view of the variable magnification sharing of the entire system to be within this range in consideration of the balance of zooming with other lens groups.

広角端の全系の焦点距離をfw、望遠端の全系の焦点距離をft、第1レンズ群の焦点距離をf1、第2レンズ群の焦点距離をf2、第3レンズ群の焦点距離をf3、第4レンズ群の焦点距離をf4、第5レンズ群の焦点距離をf5、第6レンズ群の焦点距離をf6とする時、下記の式を満足するのが好ましい。   The focal length of the entire system at the wide-angle end is fw, the focal length of the entire system at the telephoto end is ft, the focal length of the first lens group is f1, the focal length of the second lens group is f2, and the focal length of the third lens group is When f3, the focal length of the fourth lens group is f4, the focal length of the fifth lens group is f5, and the focal length of the sixth lens group is f6, it is preferable that the following expression is satisfied.

0.15 < |f1/f2| < 0.5 (4)
2.0 < f2/√(fw×ft) < 8.0 (5)
1.3 < f4/√(fw×ft) < 2.0 (6)
上の(4)式は前玉径と歪曲に絡む第1レンズ群と第2レンズ群の関係を適切に規定したものである。
0.15 <| f1 / f2 | <0.5 (4)
2.0 <f2 / √ (fw × ft) <8.0 (5)
1.3 <f4 / √ (fw × ft) <2.0 (6)
The above equation (4) appropriately defines the relationship between the first lens group and the second lens group that are involved in the front lens diameter and distortion.

(4)式の下限を逸脱すると第1レンズ群で決まる前玉径が大きくなり、また広角端での歪曲収差が大きくなり適当でない。また上限値を逸脱すると所望の画角(特に広角側)が難しくなり全系が大型化し適当でない。   If the value deviates from the lower limit of the expression (4), the front lens diameter determined by the first lens group increases, and distortion at the wide-angle end increases, which is not appropriate. On the other hand, if the value deviates from the upper limit, the desired angle of view (especially the wide angle side) becomes difficult and the entire system becomes large and is not suitable.

式(5)は第2レンズ群のパワーを適切にするもので下限を超えると像面が補正過剰となり適当でない。また上限を超えると所望の変倍比を得るために第2レンズ群の移動量を大きくする必要があり全系が大型化し適当でない。   Expression (5) makes the power of the second lens group appropriate, and if the lower limit is exceeded, the image plane becomes overcorrected and is not appropriate. On the other hand, if the upper limit is exceeded, it is necessary to increase the amount of movement of the second lens unit in order to obtain a desired zoom ratio, which makes the entire system larger and unsuitable.

式(6)は変倍群の第4レンズ群のパワーを適切にするもので下限を超えると像面が補正過剰となり適当でない。また上限を超えると所望の変倍比を得るために第2レンズ群の移動量を大きくする必要があり全系が大型化し適当でない。   Expression (6) makes the power of the fourth lens unit of the variable power group appropriate, and if the lower limit is exceeded, the image plane is overcorrected and is not appropriate. On the other hand, if the upper limit is exceeded, it is necessary to increase the amount of movement of the second lens unit in order to obtain a desired zoom ratio, which makes the entire system larger and unsuitable.

特に変倍に寄与する群は下記のような条件を満たすのが好ましい。   In particular, the group contributing to zooming preferably satisfies the following conditions.

1.4 < f2/f4 < 4.5 (7)
この式(7)は変倍に寄与するレンズ群の屈折力配置を適切にするものである。
1.4 <f2 / f4 <4.5 (7)
This expression (7) makes the refractive power arrangement of the lens group contributing to zooming appropriate.

上限値を逸脱すると主変倍群の第4レンズ群の屈折力が強くなり像面湾曲が大きくなりがちとなる。また下限値を逸脱すると主変倍群の第4レンズ群の屈折力が弱くなり所望の変倍比を得にくくなる。   If the value deviates from the upper limit value, the refractive power of the fourth lens group of the main variable power group becomes strong and the field curvature tends to increase. On the other hand, if the value deviates from the lower limit, the refractive power of the fourth lens unit of the main variable power group becomes weak, making it difficult to obtain a desired variable power ratio.

特に歪曲を適正に補正するためには以下の式を満たしていることが好ましい。   In particular, in order to appropriately correct distortion, it is preferable that the following expression is satisfied.

0.8 < |f1|/fw < 1.5 (8)
この式の上限を逸脱すると適切なバックフォーカスが確保できず、また下限値を超えると広角端の歪曲が負の値で大きくなり適当ではない。
0.8 <| f1 | / fw <1.5 (8)
If the upper limit of this expression is deviated, an appropriate back focus cannot be secured, and if the lower limit is exceeded, distortion at the wide-angle end increases with a negative value, which is not appropriate.

広角端での第6レンズ群の最もスクリーン側(拡大側)の面と表示体(パネル)との間隔(最も表示体側にクロスダイクロ等色合成系があるときはそれを含めた間隔)をDとするとき、下記の式を満たしているのが好ましい。   The distance between the most screen side (enlargement side) surface of the sixth lens unit and the display body (panel) at the wide angle end (the distance including the cross dichroic color synthesizing system on the most display body side) is D. , It is preferable that the following formula is satisfied.

0.6 < f6/D < 1.0 (9)
この式の上限を超えると色合成系が入りにくくなり、また下限を超えると瞳が短くなり適当でない。
0.6 <f6 / D <1.0 (9)
If the upper limit of this equation is exceeded, the color composition system becomes difficult to enter, and if the upper limit is exceeded, the pupil becomes shorter and is not appropriate.

またレンズの射出側(縮小側)を略テレセントリックに設定するのは上述したように液晶の配光特性、または複数の色光を合成する時の色合成ダイクロイックミラーの角度依存の影響を排除する為である。具体的にはその角度依存性を排するためには以下の条件を満たしていれば好ましい。   The reason for setting the exit side (reduction side) of the lens to be substantially telecentric is to eliminate the influence of the light distribution characteristics of the liquid crystal or the angle dependency of the color synthesis dichroic mirror when combining multiple color lights as described above. is there. Specifically, in order to eliminate the angle dependency, it is preferable if the following conditions are satisfied.

|tk|/fw > 1.5 (10)
更に望ましくは以下の範囲に入っていることが望ましい。
| Tk | / fw> 1.5 (10)
More preferably, it is desirable to be within the following range.

|tk|/fw > 5.5 (10a)
ここでtkというのは広角端での表示パネルから(縮小側共役位置から)射出瞳までの距離である。(ここで言う射出瞳とは縮小側の瞳のことである)
特に最適にテレセントリック系にしつつ、レンズからパネルまでの距離を最適にするために以下の条件を満たすのが好ましい。
| Tk | / fw> 5.5 (10a)
Here, tk is the distance from the display panel at the wide-angle end to the exit pupil (from the reduction side conjugate position). (Here, the exit pupil is the pupil on the reduction side.)
In particular, it is preferable to satisfy the following conditions in order to optimize the distance from the lens to the panel while optimizing the telecentric system.

1.1 < f6/fw < 1.4 (11)
下限を超えると最適なテレセントリック性を満足できず、上限を超えると大型化して適当でない。
1.1 <f6 / fw <1.4 (11)
If the lower limit is exceeded, optimum telecentricity cannot be satisfied, and if the upper limit is exceeded, the size is increased and is not suitable.

更に各群のパワー配置を適切にしつつ各群の移動量を適切にして、小型化をするには以下の式を満たすのが好ましい。   Furthermore, it is preferable to satisfy the following expression in order to reduce the size by making the movement amount of each group appropriate while making the power arrangement of each group appropriate.

0.7 < |f1|/√(fw×ft) < 1.5 (12)
2.0 < f3/√(fw×ft) < 7.0 (13)
1.5 < |f5|/√(fw×ft) < 6.0 (14)
0.8 < f6/√(fw×ft) < 1.5 (15)
また特に表示体(パネル)と色合成プリズムの間に固定レンズ(フィールドレンズ・コンデンサーレンズ)を有する場合は、プリズムを小型化するために、パネル(縮小側共役面)から出た軸外の主光線(中心光線)は上記固定レンズには略垂直(テレセントリック)に入射しその後色合成プリズム内に入って光軸に向かう角度をもってスクリーン側(拡大側)に進むような構成にするのが好ましい(実施例2の断面図参照)。このように構成するとボリュームのある色合成プリズムのサイズの小型化になり、全系の小型化に貢献できる。このとき色合成されるRGBの3色側にすべて上記固定レンズを有することになりコスト等不利になる点があるが、プリズムの小型化の方もコスト等に有益である。またこの上記固定レンズを各RGBの倍率色収差を考慮して異なった色分散(アッベ数)を持ち焦点距離の同じレンズを配置することで、更に合成での色ずれが低減されて好ましい。そのとき最終固定レンズには上述したように偏光板や色フィルターなどを貼り付けても良い。その場合は、最終固定レンズは表示面(パネル)に最も近くなり、特にパネル側(縮小側)の面は平面もしくは平面に近く、スクリーン側(拡大側)に強い凸面を向けた正レンズを配するのが好ましい。
0.7 <| f1 | / √ (fw × ft) <1.5 (12)
2.0 <f3 / √ (fw × ft) <7.0 (13)
1.5 <| f5 | / √ (fw × ft) <6.0 (14)
0.8 <f6 / √ (fw × ft) <1.5 (15)
In particular, in the case where a fixed lens (field lens / condenser lens) is provided between the display body (panel) and the color synthesizing prism, in order to reduce the size of the prism, an off-axis main lens protruding from the panel (reduction side conjugate surface) is used. It is preferable that the light beam (center light beam) is incident on the fixed lens substantially perpendicularly (telecentric), and then enters the color synthesis prism and proceeds to the screen side (enlargement side) at an angle toward the optical axis ( (See the sectional view of Example 2). With this configuration, the size of the volumetric color synthesis prism can be reduced, which can contribute to the reduction of the entire system. At this time, all of the three colors of RGB to be color-synthesized have the above-mentioned fixed lenses, which is disadvantageous in terms of cost and the like, but downsizing the prism is also beneficial in terms of cost and the like. In addition, it is preferable to dispose the fixed lens having the same focal length and different chromatic dispersion (Abbe number) in consideration of the chromatic aberration of magnification of each RGB, so that the color shift in the synthesis is further reduced. At that time, a polarizing plate or a color filter may be attached to the final fixed lens as described above. In that case, the final fixed lens is closest to the display surface (panel), and in particular the panel side (reduction side) surface is flat or close to a flat surface, and a positive lens with a strong convex surface facing the screen side (enlargement side) is arranged. It is preferable to do this.

特に以下の条件を満たすのが小型化に好ましい。   In particular, it is preferable for miniaturization to satisfy the following conditions.

レンズのイメージサークルをL、色合成プリズムのスクリーン側(拡大側)直前のレンズの有効径をEとするとき
E/L < 1.05 (16)
このとき上限を逸脱すると、色合成プリズムのサイズが大きくなり適当でない。
When the image circle of the lens is L and the effective diameter of the lens immediately before the screen side (enlargement side) of the color synthesis prism is E, E / L <1.05 (16)
If the value deviates from the upper limit at this time, the size of the color synthesizing prism increases, which is not appropriate.

以上説明したように構成することにより、構成群数が多く、各群の敏感度を低減化し、明るく、小型化を図り、更に歪曲の小さい拡大投写プロジェクション装置に用いられる高精細な画像投影を行う簡易な小型なテレセントリックズームレンズを達成することができた。   With the configuration described above, the number of constituent groups is large, the sensitivity of each group is reduced, the brightness is reduced, the size is reduced, and high-definition image projection used for an enlarged projection projection apparatus with less distortion is performed. A simple small telecentric zoom lens could be achieved.

以下、図面や表を用いて、本願発明の実施例1〜6について説明する。   Examples 1 to 6 of the present invention will be described below with reference to the drawings and tables.

実施例1〜6に関して、条件式(1)〜(16)の値を計算した計算結果を表1に示す。   Table 1 shows the calculation results obtained by calculating the values of the conditional expressions (1) to (16) regarding Examples 1 to 6.

次に、実施例1〜6のレンズデータを表2〜7、実施例1〜6のレンズ構成を示す図を図1〜6、実施例1〜6のレンズ構成における収差図を図7〜12に示す。   Next, lens data of Examples 1 to 6 are shown in Tables 2 to 7, diagrams showing the lens configurations of Examples 1 to 6 are shown in FIGS. 1 to 6, and aberration diagrams in the lens configurations of Examples 1 to 6 are shown in FIGS. Shown in

第1実施例は、色合成プリズムのパネル側(縮小側)にフィールド(コンデンサー)レンズがない実施例である。この例では広角端から望遠端に変位するのに際し、第3レンズ群と第4レンズ群の間隔が減少する例である。|M3|<|M4|
第2実施例〜第5実施例は色合成プリズムのパネル側(縮小側)にフィールド(コンデンサー)レンズがある例である。第2実施例、第3実施例は、第4実施例、第5実施例と開口径(Fナンバー)が異なる例である。これらの例では広角端から望遠端に変位するのに際し、第3レンズ群と第4レンズ群の間隔が増大する例である。|M3|>|M4|
第5実施例は最もM3/M4が大きな例であり、第3レンズ群のパワーが最も弱いものである。
In the first embodiment, there is no field (condenser) lens on the panel side (reduction side) of the color synthesis prism. In this example, the distance between the third lens group and the fourth lens group decreases when the lens is displaced from the wide-angle end to the telephoto end. | M3 | <| M4 |
The second to fifth embodiments are examples in which a field (condenser) lens is provided on the panel side (reduction side) of the color synthesis prism. The second embodiment and the third embodiment are examples in which the opening diameter (F number) is different from the fourth embodiment and the fifth embodiment. In these examples, the distance between the third lens group and the fourth lens group increases when the lens is displaced from the wide-angle end to the telephoto end. | M3 | >> | M4 |
In the fifth example, M3 / M4 is the largest, and the power of the third lens group is the weakest.

第6実施例は色合成プリズムのパネル側(縮小側)にフィールド(コンデンサー)レンズがない実施例である。この例では広角端から望遠端に変位するのに際し、第3レンズ群と第4レンズ群の間隔が減少する例である。|M3|<|M4|。この例が最もテレセントリックな構成から外れている例である。   In the sixth embodiment, there is no field (condenser) lens on the panel side (reduction side) of the color synthesis prism. In this example, the distance between the third lens group and the fourth lens group decreases when the lens is displaced from the wide-angle end to the telephoto end. | M3 | <| M4 |. This is an example that deviates from the most telecentric configuration.

ピント合わせは第1レンズ群で行うのが好ましいが、第1レンズ群と第2レンズ群同時に行う、または第6群で、あるいは複数の群で、特に有限距離で各群別な移動量にて距離合わせをしてもよく、又全体にて行っても表示パネルを移動して行なってもよい。   Focusing is preferably performed with the first lens group, but is performed simultaneously with the first lens group and the second lens group, or with the sixth group, or with a plurality of groups, particularly at a finite distance and with a moving amount for each group. The distance may be adjusted, or the entire display panel may be moved or the display panel may be moved.

Figure 2005084455
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実施例1のレンズ構成を示す図FIG. 5 is a diagram illustrating a lens configuration of Example 1. 実施例2のレンズ構成を示す図FIG. 5 is a diagram illustrating a lens configuration of Example 2. 実施例3のレンズ構成を示す図FIG. 5 is a diagram illustrating a lens configuration of Example 3. 実施例4のレンズ構成を示す図FIG. 5 is a diagram illustrating a lens configuration of Example 4. 実施例5のレンズ構成を示す図FIG. 10 is a diagram illustrating a lens configuration of Example 5. 実施例6のレンズ構成を示す図FIG. 6 shows a lens configuration of Example 6. 実施例1のレンズ構成における収差図Aberration diagram of the lens configuration of Example 1 実施例2のレンズ構成における収差図Aberration diagram in the lens configuration of Example 2 実施例3のレンズ構成における収差図Aberration diagram of the lens configuration of Example 3 実施例4のレンズ構成における収差図Aberration diagrams in the lens configuration of Example 4 実施例5のレンズ構成における収差図Aberration diagram of the lens configuration of Example 5 実施例6のレンズ構成における収差図Aberration diagram of the lens configuration of Example 6

Claims (5)

表示面の画像を、スクリーンに拡大投写する略テレセントリックなズームレンズにおいて、スクリーン側(拡大側)から順に、
負の屈折力の第1レンズ群、
正の屈折力の第2レンズ群、
正の屈折力の第3レンズ群、
正の屈折力の第4レンズ群、
負の屈折力の第5レンズ群、
正の屈折力の第6レンズ群を有し、
広角端の焦点距離から望遠端の焦点距離に遷移する時に、前記第2レンズ群と第3レンズ群の間隔は狭くなることを特徴とするズームレンズ。
In an approximately telecentric zoom lens that magnifies and projects an image on the display screen onto the screen, in order from the screen side (magnification side),
A first lens unit having a negative refractive power;
A second lens unit having a positive refractive power;
A third lens unit having a positive refractive power;
A fourth lens unit having a positive refractive power;
A fifth lens unit having negative refractive power;
A sixth lens unit having a positive refractive power;
A zoom lens, wherein the distance between the second lens group and the third lens group becomes narrow when the focal length at the wide-angle end is changed to the focal length at the telephoto end.
広角端の焦点距離時から望遠端の焦点距離時に遷移する時、
前記第5レンズ群は、望遠端において広角端よりスクリーン側(拡大側)にあることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のズームレンズ。
When transitioning from the focal length at the wide-angle end to the focal length at the telephoto end,
2. The zoom lens according to claim 1, wherein the fifth lens group is on the screen side (enlargement side) from the wide angle end at the telephoto end.
広角端の焦点距離時から望遠端の焦点距離時に遷移する時、
前記第4レンズ群は、望遠端において広角端よりスクリーン側(拡大側)にあり
第2レンズ群は、望遠端において広角端よりパネル側(縮小側)にあることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のズームレンズ。
When transitioning from the focal length at the wide-angle end to the focal length at the telephoto end,
The fourth lens group is on the screen side (enlargement side) from the wide-angle end at the telephoto end, and the second lens group is on the panel side (reduction side) from the wide-angle end at the telephoto end. The zoom lens according to item 1.
第6レンズ群はズーミング中固定であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のズームレンズ。   The zoom lens according to claim 1, wherein the sixth lens group is fixed during zooming. 第1レンズ群はズーミング中固定であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のズームレンズ。
The zoom lens according to claim 1, wherein the first lens group is fixed during zooming.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2013061536A1 (en) * 2011-10-26 2013-05-02 富士フイルム株式会社 Zoom lens for projection and projection type display device

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