JP2005309061A - Telecentric telephoto zoom lens with long back focus - Google Patents
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Abstract
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テレセントリック望遠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 telecentric telephoto zoom lens that projects a high-definition image via a lens.
特に本発明は遠方に適当な大きさで投写するプロジェクタ用のズームレンズに関する物である。 In particular, the present invention relates to a zoom lens for a projector that projects at an appropriate size in the distance.
従来、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バックフォーカスを長くした広画角化が容易であり、特に長いバックフォーカスが必要で、テレセントリックな広角レンズのために数多く提案されている。しかしながら負の屈折力が先行するネガティブリード型では本発明が目的とする望遠化には、大型化すると言う欠点を有している。 Conventionally, a negative lead type zoom lens preceded by a lens unit having a negative refractive power is easy to widen the angle of view with a relatively long back focus, especially for a telecentric wide angle lens that requires a long back focus. Many proposals have been made. However, the negative lead type preceded by negative refracting power has a drawback of increasing the size of the telephoto objective of the present invention.
一方、正の屈折力の先行するポジティブリード型のズームレンズとして、例えば、特許文献1〜5等で提案されている。
On the other hand, as a positive lead type zoom lens having a positive refractive power, it has been proposed in
これらの各公報ではズームレンズを拡大側より順に正、負、負、正、そして正の屈折力のレンズ群を有し全体として5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 publications, the zoom lens has a lens group having positive, negative, negative, positive, and positive refractive power in order from the enlargement side, and is composed of five lens groups as a whole. It is moved and zoomed.
特許文献1では、ビデオ等小さな撮像素子への結像用に用いられるズームレンズで、1,3,5群を固定で2、4群がズーミング中可動の構成を記載しておりであり、第4レンズ群で距離合わせを行う所謂リアフォーカスタイプのズームレンズであり、イメージサイズに対してかなり大型のレンズとなる欠点を有する。
In
特許文献2、特許文献5も、ビデオ等小さな撮像素子への結像用に用いられるズームレンズで、1、4群を固定で2、3、5群がズーミング中可動な構成をしておりイメージサイズに対してかなり大型のレンズとなる欠点を有する。また開口絞りを第4レンズ群近傍に配置し、その像面側に可動群(第5レンズ群)を配してあるためにズーミングの際の射出瞳位置変動があるばかりでなく、望遠ズームといえぬものでもなかった。
特許文献3、特許文献4は共に構成は本発明と似ているが、広角側によったレンズであり、瞳も短く、ズーミングに際し開口絞りより像面側のレンズ群も可動の構成を開示しており、射出瞳位置変動も大きくなっている。またバックフォーカスも短いものであった。
これらの従来例は、広い空間で遠い距離から適当なサイズに投写するプロジェクタ用の望遠ズームとしては適当でなく、またこれら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い物も多かった。またイメージサイズに対して大型化するものも多く、プロジェクタ用として使うには不十分であった。 These conventional examples are not suitable as a telephoto zoom for a projector that projects to an appropriate size from a long distance in a wide space, and in these configurations, there are many things that have a short exit pupil and are not suitable for a projection lens. In addition, many of them are larger than the image size, which is insufficient for use as a projector.
本発明の如き、かなり遠くで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。
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。
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。
3) 遠距離から適当な大きさに投射する場合、投写レンズの焦点距離は充分に長くなくてはならない。
When enlarging and projecting a display image on a screen at a very long distance as in the present invention, particularly when using a liquid crystal display divided into a plurality of colors and combining each color light and projecting with one projection lens, the following It is necessary to satisfy the conditions.
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 synthesis is performed using a member having a dichroic film such as a cross dichroic prism, it is preferably telecentric to reduce color unevenness.
2) A long back focus or a space between lenses is required in order to secure a space for a color composition element for combining a plurality of display bodies.
3) When projecting from a long distance to an appropriate size, the focal length of the projection lens must be long enough.
上述したようにテレセントリックな光学系で、バックフォーカスを長くするには、ネガティブリードのズームタイプにすればよいが、広角型のレンズになりやすく3)の要求は満たすことは難しかった。 As described above, in order to increase the back focus with a telecentric optical system, a negative lead zoom type may be used. However, it is easy to become a wide-angle lens, and it is difficult to satisfy the requirement 3).
また前記従来例では、射出瞳位置は有限のもの、射出瞳の変動が大きいもの、またバックフォーカスも十分に長いとは言い難いもの、充分望遠型のレンズになっていないものが多かった。またイメージサイズに対しても大型な物となりやすかった。 In the prior art, there are many cases where the exit pupil position is finite, the variation of the exit pupil is large, the back focus is not sufficiently long, and the lens is not sufficiently telephoto. Moreover, it was easy to become a big thing also with respect to image size.
本発明は、明るく、比較的小型化を図り、充分にバックフォーカスが長く、しかも射出瞳も充分長く変動のない、望遠型のプロジェクタ用の投写レンズを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a projection lens for a telephoto projector that is bright and relatively small in size, has a sufficiently long back focus, and has a sufficiently long exit pupil and no fluctuation.
上記目的の達成の為に、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望遠ズームレンズにおいて、スクリーン側(拡大側)から順に、ズーミング中固定で距離合わせのみを行う正の屈折力の第1レンズ群、ズーミング中可動で負の屈折力の第2レンズ群、ズーミング中可動で負の屈折力の第3レンズ群、ズーミング中可動で正の屈折力の第4レンズ群、ズーミング中固定で正の屈折力の第5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変位する時に、前記第2レンズ群と第3レンズ群の間隔は望遠端のほうが広角端よりも短いように構成することである。 A first lens group with positive refractive power that is fixed during zooming and is only distance-adjusted in order from the screen side (magnification side), in order from the screen side (magnification side), in a substantially telecentric telephoto zoom lens that magnifies and projects the image on the screen. A second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a negative refractive power that is movable during zooming, a fourth lens group having a positive refractive power that is movable during zooming, and a fifth lens having a positive refractive power that is fixed during zooming. By having a lens group and shifting 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 configured so that the telephoto end is shorter than the wide-angle end. is there.
その際最も増倍に寄与する群は第3レンズ群であり、第2レンズ群は減倍しつつ、第4レンズ群と共に像面位置の補正をおこなっている。 At this time, the third lens group contributes most to the multiplication, and the second lens group corrects the image plane position together with the fourth lens group while reducing the magnification.
特にその際、前記第2レンズ群と第3レンズ群は、望遠側でパネル側(縮小側)にあることである。これにより全系を大型化することなく、有効に所望の変倍比を得ることができる。また変倍に寄与する負レンズ群を第2レンズ群、第3レンズ群に分割し別々に動かすことによりズーム中間位置での像面の倒れも補正している。 In particular, in this case, the second lens group and the third lens group are on the panel side (reduction side) on the telephoto side. Thereby, a desired zoom ratio can be obtained effectively without increasing the size of the entire system. In addition, the negative lens group that contributes to zooming is divided into a second lens group and a third lens group and moved separately to correct tilting of the image plane at the intermediate zoom position.
特に第3レンズ群は広角端から望遠端への変位に際して、スクリーン側(拡大側)に凸の軌跡で移動しても良い。 In particular, the third lens group may move along a locus convex to the screen side (enlargement side) upon displacement from the wide-angle end to the telephoto end.
またバックフォーカスを長くするために、固定の第5レンズ群内に少なくとも1枚の、パネル側(縮小側)に強い凹面を向けた負レンズを有することが好ましい。このレンズにより全系のバックフォーカスを長くして、更に開口絞りを第5レンズ群の近傍に配置することで射出瞳のズーム変動をなくし長い瞳位置を維持することが可能となる。 In order to increase the back focus, it is preferable to have at least one negative lens having a strong concave surface on the panel side (reduction side) in the fixed fifth lens group. By using this lens to increase the back focus of the entire system and further disposing the aperture stop in the vicinity of the fifth lens group, it is possible to eliminate the zoom variation of the exit pupil and maintain a long pupil position.
特に開口絞りを第5レンズ群の最もスクリーン側に配置することが、長い射出瞳には好ましい。またズーミング中固定の第5レンズ群に絞りを配置することで、ズーミング、フォーカシングでの瞳の変動がなく液晶の投写レンズとして好適である。 In particular, it is preferable for the long exit pupil to arrange the aperture stop on the most screen side of the fifth lens group. Further, by disposing a stop in the fifth lens group that is fixed during zooming, there is no pupil variation during zooming and focusing, which is suitable as a liquid crystal projection lens.
また第5レンズ群に最もレンズ枚数を多く構成することが好ましい。これによりレンズの明るさを充分に明るくしても球面収差の発生を抑えることができる。 Further, it is preferable that the fifth lens group has the largest number of lenses. As a result, the occurrence of spherical aberration can be suppressed even when the lens is sufficiently bright.
広角端の焦点距離時から望遠端の焦点距離時に変位する時、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)にあることが好ましい。これにより第1レンズ群から第4レンズ群の合成焦点距離はほぼ無限遠近傍となり第5レンズ群に入射する光束はほぼアフォーカルであり(投写系で考えると第5レンズ群から第4レンズ群側に射出する光束がアフォーカル)第5レンズ群でテレセントリックな構成にしやすく、瞳位置の変動も取りやすく収差の発生も低減化できる。 When the lens is displaced 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. As a result, the combined focal length from the first lens group to the fourth lens group is almost infinite, and the light beam incident on the fifth lens group is almost afocal (considering the projection system, the fifth lens group to the fourth lens group). The fifth lens group is easy to make a telecentric structure, the pupil position can be easily changed, and the occurrence of aberration can be reduced.
その際第5レンズ群は広角端から望遠端に変位するのに伴い、スクリーン側(拡大側)に凸の軌跡を有していても良い。 At this time, the fifth lens group may have a convex locus on the screen side (enlargement side) as it is displaced from the wide-angle end to the telephoto end.
望遠系にしつつバックフォーカスを長くして、テレセントリックなレンズ系を達成するには以下の式を満足することが好ましい。
fw<f5<ft (1)
ここでfw、ftは全系の広角端と望遠端での焦点距離である。f5は第5レンズ群の焦点距離である。
In order to achieve a telecentric lens system by increasing the back focus while making the telephoto system, it is preferable to satisfy the following expression.
fw <f5 <ft (1)
Here, fw and ft are focal lengths at the wide-angle end and the telephoto end of the entire system. f5 is the focal length of the fifth 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
2<M2/M3<11 (2)
を満足しているのが好ましい。
Here, when the movement amount from the wide-angle end to the telephoto end of the i-th lens group is Mi and the movement toward the panel side (reduction side) is positive (+), 2 <M2 / M3 <11 (2)
Is preferably satisfied.
ここで上限値を超えると全系が大型化し、下限値を超えるとズーム中間部での像面の倒れが大きくなり、また所望の変倍比が得にくくなる。 If the upper limit value is exceeded, the entire system becomes larger, and if the lower limit value is exceeded, the tilt of the image plane at the zoom intermediate portion becomes large, and it becomes difficult to obtain a desired zoom ratio.
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5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 fifth lens group is closest to the display body and provides a relatively strong positive refractive power to realize 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、全長を短縮することを可能とした。 By moving and zooming the second lens group, the third lens group, and the fourth lens group, the amount of movement of each group is reduced, and the performance sensitivity due to the positional deviation, tilting, etc. of each group is reduced. By dispersing, it is possible to achieve a zoom lens with a high zoom ratio, and it is possible to shorten the overall length.
前記第5レンズ群は、正の屈折力を有し、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5レンズ群中にパネル側(縮小側)に強い凹面を有する負レンズを配置するのが良い。 The fifth lens group has a positive 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 lens having a strong concave surface on the panel side (reduction side) in the fifth lens group.
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、構成の簡易化と共に全長一定なレンズ系が達成できる。 Furthermore, by arranging the refractive power of each group appropriately and fixing the first lens group during zooming, it is possible to achieve a lens system with a simplified overall configuration and a constant overall length.
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。 In particular, the distance between the first lens group and the second lens group increases and the distance between the second lens group and the third lens group decreases at the focal length at the telephoto end, compared with the focal length at the wide-angle end, It is preferable to increase the distance between the fourth lens group and the fifth lens group in order to appropriately disperse the variable magnification share of each group and to obtain a desired variable magnification ratio.
この際第3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 third lens group is multiplied upon zooming.
主変倍群である第3レンズ群については以下の式を満たすのが良い。第iレンズ群の倍率βiの変化βit/βiwをZi、全系の焦点距離の変化ft/fwをZとすると
1.5<Z3/Z<20 (3)
この(3)式は変倍群となる第3レンズ群の変倍の比を適切に規定するものである。第3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。
For the third lens group which is the main variable power group, it is preferable to satisfy the following expression. If the change βit / βiw in the i-th lens group is Zi and the change in focal length ft / fw in the entire system is Z, then 1.5 <Z3 / Z <20 (3)
This expression (3) appropriately defines the ratio of zooming of the third lens group that is the zooming group. Although the third 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.
プリズム等色合成系のブロックのない空気換算のバックフォーカス(第5レンズ群からパネル面までの空気換算間隔)をBF、レンズによるイメージサークル(有効像円)径をD、表示パネルから(縮小側共役位置から)射出瞳までの距離をtk(ここで言う射出瞳とは縮小側の瞳のことである)とするとき以下の式を満足するのが好ましい
1 <BF/D< 1.5 (4)
2 <fw/BF< 5 (5)
5 <|tk/D| <20 (6)
(4)、(5)、(6)式は望遠側にシフトしたズームレンジをもちつつ、バックフォーカスを長く、瞳を長くするための条件である。いずれの式を逸脱しても、バックフォーカスが長く、充分テレセントリックな望遠系レンズは達成できない。
Air-converted back focus (air-converted interval from the fifth lens group to the panel surface) without a prism color matching block is BF, the image circle (effective image circle) diameter by the lens is D, and from the display panel (reduction side) When the distance from the conjugate position to the exit pupil is tk (the exit pupil here refers to the pupil on the reduction side), it is preferable to satisfy the following formula: 1 <BF / D <1.5 ( 4)
2 <fw / BF <5 (5)
5 <| tk / D | <20 (6)
Equations (4), (5), and (6) are conditions for increasing the back focus and the pupil while having the zoom range shifted to the telephoto side. Regardless of which formula is deviated, a telephoto lens with a long back focus and sufficiently telecentricity cannot be achieved.
また第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とする時、下記の式を満足するのが好ましい。
0.6 <|f1/f2|< 1.5 (7)
2.0 <|f1/f3|< 5.0 (8)
1.5 < f2/f3 < 5.0 (9)
1.3 < f1/fw < 3.0 (10)
上の(7)(8)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。下限を超えると前玉径が大きくなり、上限を超えると広角側での歪曲が大きくなり適当でない。
The focal length of the first lens group is f1, the focal length of the second lens group is f2, the focal length of the third lens group is f3, the focal length of the fourth lens group is f4, and the focal length of the fifth lens group is f5. , It is preferable that the following formula is satisfied.
0.6 <| f1 / f2 | <1.5 (7)
2.0 <| f1 / f3 | <5.0 (8)
1.5 <f2 / f3 <5.0 (9)
1.3 <f1 / fw <3.0 (10)
The above formulas (7) and (8) appropriately define the relationship between the first lens group and the second lens group involved in the front lens diameter and distortion. When the lower limit is exceeded, the front lens diameter increases, and when the upper limit is exceeded, distortion on the wide-angle side increases, which is not appropriate.
(9)式は主に変倍に寄与するレンズ群の構成を制限するものである。上限を逸脱すると所望の変倍比を得るための移動量が増し、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。また下限値を逸脱すると所望の望遠化した画角(特に広角側)が難しくなり全系が大型化し適当でない。 Expression (9) mainly limits the configuration of the lens group that contributes to zooming. If the value deviates from the upper limit, the amount of movement for obtaining a desired zoom ratio increases, the front lens diameter determined by the first lens group increases, and distortion at the wide-angle end increases, which is not appropriate. If the value deviates from the lower limit, the desired telephoto angle of view (especially the wide angle side) becomes difficult, and the entire system becomes large and is not suitable.
式(10)は第1レンズ群のパワーを適切にするもので上限を超えると全系が大きくなり前玉径も大きくなる。また下限を超えると広角側で負の歪曲が大きくなり適当ではない。 Expression (10) is for making the power of the first lens group appropriate. When the upper limit is exceeded, the entire system becomes larger and the front lens diameter also becomes larger. If the lower limit is exceeded, negative distortion increases on the wide-angle side, which 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。
|tk|/fw>1.5 (11)
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)本発明においては第5レンズ群に開口絞りを有しているので射出瞳位置はズーム、フォーカスを通して一定である。
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 (11)
Here, tk is the distance from the display panel at the wide-angle end to the exit pupil (from the reduction side conjugate position). (The exit pupil here refers to the pupil on the reduction side.) In the present invention, the fifth lens group has an aperture stop, so the exit pupil position is constant throughout the zoom and focus.
特に最適にテレセントリック系にしつつ、歪曲を小さく設定するには以下の条件を満たすのが好ましい。
4 <f1/BF< 8 (12)
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、また歪曲も大きくなる。上限を超えると大型化して適当でない。
It is preferable to satisfy the following conditions in order to set the distortion small while making the telecentric system optimal.
4 <f1 / BF <8 (12)
If the lower limit is exceeded, optimum telecentricity cannot be satisfied, and distortion also increases. If it exceeds the upper limit, it will be unsuitable due to an increase in size.
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。
1.0< f1 / √(fw×ft)<2.0 (13)
1.0< |f2|/ √(fw×ft)<3.0 (14)
0.4< |f3|/ √(fw×ft)<0.7 (15)
0.7< f4 / √(fw×ft)<1.2 (16)
0.7< f5 / √(fw×ft)<1.5 (17)
特に以下の条件を満たすのが小型化に好ましい。レンズのイメージサークルをD、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
1.0<E/D < 1.5 (18)
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。また下限値を逸脱すると充分長いバックフォーカスを確保できず適当でない。
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.
1.0 <f1 / √ (fw × ft) <2.0 (13)
1.0 <| f2 | / √ (fw × ft) <3.0 (14)
0.4 <| f3 | / √ (fw × ft) <0.7 (15)
0.7 <f4 / √ (fw × ft) <1.2 (16)
0.7 <f5 / √ (fw × ft) <1.5 (17)
In particular, it is preferable for miniaturization to satisfy the following conditions. 1.0 <E / D <1.5 (18) where D is the image circle of the lens and E is the effective diameter of the lens immediately before the screen side (enlargement side) of the color synthesis prism.
If the value deviates from the upper limit at this time, the size of the color synthesizing prism increases, which is not appropriate. Further, if the value deviates from the lower limit value, a sufficiently long back focus cannot be secured, which is not appropriate.
以上説明したように構成することにより、本発明は、明るく、比較的小型化を図り、充分にバックフォーカスが長く、しかも射出瞳も充分長く変動のない、望遠型のプロジェクタ用の投写レンズを達成することができた。 By constructing as described above, the present invention achieves a projection lens for a telephoto projector that is bright and relatively small in size, has a sufficiently long back focus, and has a sufficiently long exit pupil and no fluctuation. We were able to.
図1〜図4は、本発明のズームレンズの第1〜第4実施例の断面図である。図5〜図8は、第1〜第4実施例のズームレンズの諸収差図である。 1 to 4 are sectional views of first to fourth embodiments of the zoom lens according to the present invention. 5 to 8 are graphs showing various aberrations of the zoom lenses according to the first to fourth embodiments.
図1において、L1はズーミングのためには不動で距離合わせ(フォーカス)に際して移動する正の屈折力の第1レンズ群、L2はズーミング中可動で負の屈折力の第2レンズ群、L3はズーミング中可動で負の屈折力の第3レンズ群、L4はズーミング中可動で正の屈折力の第4レンズ群、L5はズーミング中固定で正の屈折力の第5レンズ群である。Pは色合成プリズム、LCDは液晶パネル等の原画を表示する表示素子であり、本来RGB各色光毎に3つの素子が用意されるが、図1では省略している。本実施例のズームレンズは、表示素子LCDに表示された原画を不図示のスクリーン上に投射するプロジェクション装置用の投射光学系である。色合成プリズムPは各色光に対応した原画からの光を合成して投射光学系に導く役割を担っている。 In FIG. 1, L1 is a first lens unit having a positive refractive power that does not move for zooming and moves during distance adjustment (focusing), L2 is a second lens unit having a negative refractive power that is movable during zooming, and L3 is a zooming unit. A third lens group having a negative refractive power, which is movable in the middle, L4 is a fourth lens group having a positive refractive power, which is movable during the zooming, and a fifth lens group which is fixed during the zooming and has a positive refractive power. P is a color composition prism, and LCD is a display element for displaying an original image such as a liquid crystal panel. Originally, three elements are prepared for each color light of RGB, but are omitted in FIG. The zoom lens of the present embodiment is a projection optical system for a projection apparatus that projects an original image displayed on the display element LCD onto a screen (not shown). The color synthesis prism P plays a role of synthesizing light from the original image corresponding to each color light and guiding it to the projection optical system.
図中Pは色合成プリズム等のガラスブロックを示す。 P in the figure indicates a glass block such as a color synthesis prism.
図5〜図8に示した収差図は、それぞれ球面収差、非点収差(像面湾曲)、歪曲(%)倍率色収差を示し、上段に広角端(WIDE)、下段に望遠端(TELE)の状態を記している。球面収差は550nmと470nmのものを示す。倍率色収差は550nm基準で470nmの値を示す。非点収差において実線はサジタル断面、鎖線はメリディオナル断面を示す。 The aberration diagrams shown in FIGS. 5 to 8 show spherical aberration, astigmatism (field curvature), and distortion (%) lateral chromatic aberration, respectively. State is written. Spherical aberrations are those at 550 nm and 470 nm. The lateral chromatic aberration shows a value of 470 nm on the basis of 550 nm. In astigmatism, a solid line indicates a sagittal section and a chain line indicates a meridional section.
さて、第1、第2実施例は、第2,3,4レンズ群それぞれが広角端から望遠端にかけて縮小側、縮小側、拡大側へ単調に移動している実施例である。この例では第1レンズ群を2枚で構成し、第5レンズ群の最も縮小側に正レンズ1枚を配している例である。広角側のFnoを第1実施例ではF2.2、第2実施例ではF2.3としている。 In the first and second embodiments, each of the second, third, and fourth lens groups is monotonically moving from the wide-angle end to the telephoto end in the reduction side, the reduction side, and the enlargement side. In this example, the first lens group is composed of two lenses, and one positive lens is arranged on the most reduction side of the fifth lens group. The wide-angle Fno is set to F2.2 in the first embodiment and F2.3 in the second embodiment.
第3実施例は第3レンズ群の移動が広角端から望遠端にかけて、拡大側に移動し、変極点を持って縮小側に移動している例である。望遠端では第3レンズ群は広角端よりも縮小側に移動している。第2レンズ群、第4レンズ群はそれぞれ縮小側、拡大側に単調に移動している。第1レンズ群は3枚で構成している。 The third example is an example in which the third lens unit moves from the wide-angle end to the telephoto end to the enlargement side and to the reduction side with an inflection point. At the telephoto end, the third lens group moves to the reduction side from the wide angle end. The second lens group and the fourth lens group move monotonously on the reduction side and the enlargement side, respectively. The first lens group is composed of three lenses.
第4実施例は、第3レンズ群、第4レンズ群の移動がそれぞれ広角端から望遠端にかけて、縮小側及び拡大側に移動するが、それぞれが変極点を持って移動している例である。第3レンズ群は広角側で、第4レンズ群は望遠側で変曲点を持つ。望遠端では第3レンズ群は広角端よりも縮小側に、第4レンズ群は拡大側に第1レンズ群は3枚で構成している。 The fourth example is an example in which the third lens group and the fourth lens group move from the wide-angle end to the telephoto end, respectively, toward the reduction side and the enlargement side, but each moves with an inflection point. . The third lens group has an inflection point on the wide-angle side, and the fourth lens group has an inflection point on the telephoto side. At the telephoto end, the third lens group is configured on the reduction side of the wide-angle end, the fourth lens group is configured on the magnification side, and the first lens group is configured of three lenses.
ピント合わせは第1レンズ群で行うことを述べたが、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ってもよい。 Although it has been described that the focusing is performed by the first lens group, the first lens group and the second lens group are performed at the same time, or in the sixth group, or in a plurality of groups, especially at a finite distance, for each group. The distance may be adjusted by moving the display panel.
次に第1〜第4実施例にそれぞれ対応する数値実施例1〜4の数値データを示す。表中、fは焦点距離、fnoはFナンバー、ωは半画角である。また、riは物体側より第i番目の面の曲率半径、diは、第i番目の面と第(i+1)番目の面の間隔、niとνiは各々物体側より順に第i番目の光学部材のd線を基準とした屈折率とアッベ数である。 Next, numerical data of numerical examples 1 to 4 corresponding to the first to fourth examples will be described. In the table, f is a focal length, fno is an F number, and ω is a half angle of view. Also, ri is the radius of curvature of the i-th surface from the object side, di is the distance between the i-th surface and the (i + 1) -th surface, and ni and νi are the i-th optical member in order from the object side. The refractive index and Abbe number with respect to the d-line.
各数値実施例の前述の各条件式に対応する値等は表1に示す。 Table 1 shows values corresponding to the above-described conditional expressions of the numerical examples.
(数値実施例1) (Numerical example 1)
Claims (5)
スクリーン側(拡大側)から順に、
ズーミング中固定で距離合わせのみを行う正の屈折力の第1レンズ群、
ズーミング中可動で負の屈折力の第2レンズ群、
ズーミング中可動で負の屈折力の第3レンズ群、
ズーミング中可動で正の屈折力の第4レンズ群、
ズーミング中固定で正の屈折力の第5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変位する時に、前記第2レンズ群と第3レンズ群の間隔は望遠端のほうが広角端よりも短いことを特徴とするズームレンズ。 In a substantially telecentric zoom lens that enlarges and projects an image on the display surface onto the screen,
From the screen side (enlarged side),
A first lens unit having a positive refractive power that is fixed during zooming and only performs distance adjustment;
A second lens group movable during zooming and having a negative refractive power,
A third lens group movable during zooming and having a negative refractive power,
A fourth lens group movable during zooming and having a positive refractive power,
A fifth lens unit that is fixed during zooming and has a positive refractive power;
A zoom lens, wherein the distance between the second lens group and the third lens group is shorter at the telephoto end than at the wide-angle end when the focal length at the wide-angle end is displaced to the focal length at the telephoto end.
前記第2レンズ群と第3レンズ群は、望遠側でパネル側(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 shifting from the focal length at the wide-angle end to the focal length at the telephoto end,
The zoom lens according to claim 1, wherein the second lens group and the third lens group are on the panel side (reduction side) on the telephoto side.
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 shifting from the focal length at the wide-angle end to the focal length at the telephoto end,
The zoom lens according to claim 1, wherein the fourth lens group is located on the screen side (enlargement side) from the wide angle end at the telephoto end.
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