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JP2005309251A - Projection lens - Google Patents

Projection lens

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JP2005309251A
JP2005309251A JP2004128891A JP2004128891A JP2005309251A JP 2005309251 A JP2005309251 A JP 2005309251A JP 2004128891 A JP2004128891 A JP 2004128891A JP 2004128891 A JP2004128891 A JP 2004128891A JP 2005309251 A JP2005309251 A JP 2005309251A
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JP
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lens
projection
surface
group
refracting
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Pending
Application number
JP2004128891A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenji Kobayashi
Akihiro Yokota
健志 小林
明広 横田
Original Assignee
Sekinosu Kk
セキノス株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection lens that corrects magnification chromatic aberration while suppressing the position variation of back focus due to temperature changes to a practical use level.
SOLUTION: The projection lens is characterized in that, in the projection lens for projecting a video of a rectangular image display micro device onto a screen surface, a first lens group having negative refracting power and a second lens group having positive refracting power are arranged from an expansion side to a reduction side in order, and at least part of the lens surface constituting the second lens group is a diffraction optical surface.
COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、投影レンズに関し、特に、マイクロデバイスを画像表示素子として採用した背面投射型映像表示装置に用いられる投影レンズに好適なものである。 The present invention relates to a projection lens, in particular, it is suitable for a projection lens used microdevices in projection type image display device using an image display device.

近年、プロジェクション映像表示装置が広く普及している。 Recently, projection image display devices are widely used. このプロジェクション映像表示装置の1つとして、画像表示デバイスの画像を、透過型スクリーンに対して背面側から投射して画像を表示する背面投射型映像表示装置がある。 One of the projection image display apparatus, an image of the image display device, there is a projection type image display apparatus for displaying an image by projecting from the back side of the transmissive screen. この背面投射型映像表示装置は、例えばリアプロジェクションTV等として知られている。 The projection type image display device is known, for example as rear projection TV and the like.

この背面投射型映像表示装置は、白色光源から出た光を、3原色の色成分(赤、青、緑)に色分解し、色分解した各色成分光を反射型の画像表示デバイスに照らし、反射型画像表示デバイスに反射された各色成分の映像光を投影レンズによって透過型スクリーン上に投影することによりカラー画像を表示するものである。 The projection type image display device, the light emitted from the white light source, color separation to color components of three primary colors (red, blue, green), light of each color component light color separation to the reflection type image display device, it is intended to display a color image by projecting onto a transmissive screen image light of each color component reflected on the reflection type image display device by the projection lens.

このようなリアプロジェクションTVは、近年、プロジェクションTV本体の薄型化とともに表示の大画面化の要請があり、これに伴い、投影レンズは、短い投射距離で大画面を投影するために、短焦点化・広画角化が求められている。 Such rear projection TV has recently there is a demand for large screen display with thin projection TV main body, along with this, the projection lens in order to project a large screen with a short projection distance, the short-focus - wide angle of view is required.

このような要請に応えるためには、投影レンズのバックフォーカスと焦点距離の比も大きくしなければならない。 Such in order to meet the demand must be increased ratio of the back focus and the focal length of the projection lens. 一方、反射型の画像表示デバイス上の画像を高いコントラストでスクリーンに拡大投射するには、反射型の画像表示デバイスから垂直に近い角度で射出する光束を利用しなければならない。 On the other hand, for enlarging and projecting on a screen an image of high contrast on the reflection type image display device must use a light beam emitted at an angle close to perpendicular from the reflection type image display device.

従って、投影レンズの軸外の主光線が反射型の画像表示デバイスに垂直となるようにテレセントリック性を有することが必要となる。 Therefore, it is necessary that the off-axis principal ray of the projection lens has a telecentric property so as to be perpendicular to the reflective image display device.

また、CRT(Cathode Ray Tube)方式と異なりDMD(Digital Mirror Device)素子等ではドットマトリックス表示のために歪曲収差の電気的補正ができない。 Further, CRT (Cathode Ray Tube) The method Unlike DMD (Digital Mirror Device) element or the like can not electrically correct the distortion for a dot matrix display.

従って、投影レンズ自体で小さな歪曲収差を実現しなければならない。 Therefore, it must be realized a small distortion in the projection lens itself. しかしながら、このことは投影レンズの広角化や長いバックフォーカスを実現する上で障害となるものである。 However, this is made of an obstacle in realizing a wide angle and a long back focus of the projection lens.

さらに、反射型の画像表示デバイスの画素の高密度(高精細)化にともない、投影レンズの光学性能の向上、特に「倍率の色収差」を小さくすることが重要となってきている。 Furthermore, with the high density (high definition) of a pixel of the reflection type image display device, improvement of the optical performance of the projection lens, in particular be small "lateral chromatic aberration" has become important.

このような課題を考慮して提案された発明として特許文献1がある。 Such problems have Patent Document 1 as an invention which has been proposed in view of the. 特許文献1の実施例1においては、9枚構成のレンズ中、アクリル樹脂からなる非球面レンズを2枚使用して諸収差を補正する技術が開示されている。 In Example 1 of Patent Document 1, in nine arrangement of lenses, a technology for correcting aberrations using two aspherical lens made of acrylic resin is disclosed.
特開2003−156683号公報 JP 2003-156683 JP

しかしながら、近年の画像表示マイクロデバイスの画素の高密度(高精細)化に伴い、投影レンズの光学性能の向上、特に「倍率の色収差」を使用波長域で小さく補正したい要求が市場において強い。 However, with the high density (high definition) of a pixel of the recent image display microdevices, improvement of the optical performance of the projection lens, a request to be corrected small, especially the "lateral chromatic aberration" in the used wavelength band is strong in the market.

特許文献1に示す従来の投影レンズでは、図10に示す通り、倍率の色収差が青色光(450nm)で19μm、青色−赤色光(450−620nm)で5μmとなっている。 The conventional projection lens shown in Patent Document 1, as shown in FIG. 10, 19 .mu.m lateral chromatic aberration in the blue light (450 nm), blue - has a 5μm red light (450-620nm). この青色の倍率色収差は焦点距離f=17.273mmの0.11%に相当する。 The blue lateral chromatic aberration is equivalent 0.11% of the focal length f = 17.273mm.

倍率色収差を補正するには異常分散ガラス(例えばアッベ数νdが81.6や90.3等)を使うと効果的に補正可能であるが、このような異常分散ガラスは非常に高価であり、またレンズ製造も難しいため投影レンズのコスト高を招いてしまうという問題がある。 To correct the lateral chromatic aberration is anomalous dispersion glass (e.g. Abbe number νd is 81.6 and 90.3, etc.) effectively correctable With, but such anomalous dispersion glass is very expensive, also there is a problem that led to high cost difficult for projection lenses lens manufacturing.

また、例えば、開口絞りを挟んで拡大側にある負の屈折力を有する第1群(前群)と縮小側にある正の屈折力を有する第2群(後群)からなるレトロフォーカスタイプの広角投影レンズの場合、開口絞りの前後でレンズの屈折力配置が非対称となるため、歪曲収差・非点収差などの軸外収差の発生が大きいが、これらの収差は非球面を用いることで収差補正可能であるが、非球面は色収差の補正はできないという問題がある。 Further, for example, the retrofocus type comprising a second group (rear unit) having a positive refractive power in the first group (front group) and reduction side having a negative refractive power in the enlarged side across the aperture stop when the wide-angle projection lens, the refractive power of the aperture stop of the lens before and after the arrangement is asymmetrical, but a large occurrence of off-axis aberrations such as distortion aberration, astigmatism, these aberrations aberration by using an aspherical Although it is possible correction, aspheric there is a problem that can not correct the chromatic aberration.

そこで、本発明は、上述した背景に鑑み、大量生産可能な樹脂製の非球面レンズを多用しながらも、温度変化によるバックフォーカスの位置変動を実用レベルに抑圧しながら、より倍率色収差が小さい高精細な画像を投射可能とする広角投影レンズを提供するものである。 The present invention, in view of the above background, while many aspherical surfaces lenses made of mass-produced resin capable, while suppressing variations in the position of the back focus due to temperature changes in the practical level, the high and more chromatic aberration of magnification is small there is provided a wide-angle projection lens that allows projecting the fine image.

かかる課題を解決するために、請求項1に記載の本発明の投影レンズは、矩形の画像表示マイクロデバイスの映像をスクリーン面上に投影する投影レンズにおいて、拡大側から縮小側に向かって順に、負の屈折力を持つ第1レンズ群と、正の屈折力を持つ第2レンズ群とを配してなり、第2レンズ群を構成するレンズ面の少なくとも1面が回折光学面であることを特徴とする。 In order to solve such a problem, a projection lens of the present invention as set forth in claim 1, a projection lens for projecting an image of the rectangular image display microdevices on the screen surface, in order toward the reduction side from the enlargement side, a first lens group having negative refractive power, and by arranging a second lens group having positive refractive power, that at least one surface of the lens surfaces constituting the second lens group is a diffraction optical surface and features.

上述のように、投影レンズを構成することで、量産性の高い一般的な光学材料のみで倍率色収差の少ない投影レンズが実現できる。 As described above, by constituting the projection lens, a small projection lens magnification chromatic aberration only in a general optical material having high productivity can be realized.

請求項2に記載の本発明の投影レンズは、第1レンズ群は、拡大側から縮小側に向かって順に、第1レンズ及び第2レンズを配して構成され、第2レンズ群は、拡大側から縮小側に向かって順に、第3レンズから第7レンズまでを配して構成され、第1レンズは、拡大側の面の光軸近傍領域が凹面である両面非球面からなる負メニスカスレンズであり、第2レンズは、拡大側の面の光軸近傍領域が凹面である両面非球面からなる負メニスカスレンズであり、第3レンズは、両凸レンズの縮小側の面に両凹レンズを接合してなる接合レンズであり、第4レンズは、縮小側に凸面を向けた両面非球面からなり、かつ、少なくとも1面が回折光学面を設けた正メニスカスレンズであり、第5レンズは、両凸レンズの縮小側の面に両凹レンズを接合し Projection lenses of the present invention according to claim 2, the first lens group comprises, in order toward the reduction side from the magnification side is constituted by disposing the first lens and the second lens, the second lens group, expanded in order from the side to the reduction side, is constituted by disposing the third lens to the seventh lens, the first lens is a negative meniscus lens near the optical axis region of the surface on the enlargement side consists aspherical is concave , and the second lens is a negative meniscus lens near the optical axis region of the surface on the enlargement side consists aspherical is concave, the third lens is bonded to the biconcave lens the surface on the reduction side of the biconvex lens a composed Te cemented lens, the fourth lens is made a convex surface facing the reduction side aspherical, and a positive meniscus lens in which at least one surface provided with the diffractive optical surface, the fifth lens is a biconvex lens bonding a biconcave lens to the surface on the reduced side of なる接合レンズであり、第6レンズは、縮小側に強い凸面を向けた正レンズであり、第7レンズは、縮小側に強い凸面を向けた正レンズであり、第1レンズ群と第2レンズ群の間に絞りを配設したことを特徴とする。 A becomes cemented lens, the sixth lens is a positive lens having a strong convex surface facing the reduction side, the seventh lens is a positive lens having a strong convex surface facing the reduction side, the first lens group and the second lens characterized by being arranged to stop between the groups.

上述のように、投影レンズを構成することで、倍率色収差の少ない、広画角で高い結像性能、高精細なTV画像を実現できる。 As described above, by constituting the projection lens, less chromatic aberration of magnification, high imaging performance with a wide viewing angle, can realize high-definition TV image.

請求項3に記載の本発明の投影レンズは、第1レンズ、第2レンズ及び第4レンズは、それぞれ合成樹脂で成形され、これら各レンズのアッベ数ν1、ν2、ν4が、ν1、ν2及びν4>54を満足し、かつ、第6レンズ及び第7レンズのアッベ数ν6及びν7が、ν6及びν7<73を満足することを特徴とする。 Projection lenses of the present invention according to claim 3, the first lens, second lens and the fourth lens is formed in each synthetic resin, the Abbe number of each lens .nu.1, .nu.2, is .nu.4, .nu.1, .nu.2 and .nu.4> 54 satisfied, and the Abbe number ν6 and Nyu7 of the sixth lens and the seventh lens, and satisfies the ν6 and ν7 <73.

上述のように、アッベ数の条件を満たせば、異常分散ガラスを用いずとも第4レンズの一面が回折光学面(DOE)であることにより、一般的な光学材料のみで倍率色収差を小さくできる。 As described above, satisfies the Abbe number of conditions, by without using the anomalous dispersion glass one surface of the fourth lens is a diffractive optical surface (DOE), it can be reduced chromatic aberration of magnification only general optical materials.

請求項4に記載の本発明の投影レンズは、第1レンズと第2レンズの負の屈折力と、第4レンズの正の屈折力とのバランスにより、温度変化によるバックフォーカスの位置変動を抑圧することを特徴とする。 Projection lenses of the present invention according to claim 4, suppression and negative refractive power of the first lens and the second lens, the balance between the positive refractive power of the fourth lens, the positional variation of the back focus due to temperature changes characterized in that it.

この構成により、温度変化すると、第1レンズ及び第2レンズによるバックフォーカスの位置変動とほぼ同じ値で逆方向に生じるため、お互いに打ち消しあって抑圧する。 With this configuration, when the temperature changes, to produce the reverse direction at approximately the same value as the positional variation of the back focus of the first lens and second lens, to suppress and cancel each other.

請求項5に記載の本発明の投影レンズは、第1レンズ群の焦点距離をf とし、第2レンズ群の第4レンズの焦点距離をf4としたとき、3<f4/|f |<13の条件を満足することを特徴とする。 Projection lenses of the present invention according to claim 5, when the focal length of the first lens group and f I, and the focal length of the fourth lens in the second lens group and f4, 3 <f4 / | f I | <and satisfies the 13 conditions.

請求項6に記載の本発明の投影レンズは、全系の焦点距離をfとし、全系のバックフォーカスをB FLとし、第1レンズ群の焦点距離f 、第2レンズ群の焦点距離をf IIとしたとき、2<B FL /f、及び、1.0<f II /|f |<1.5の条件を満足することを特徴とする。 Projection lenses of the present invention according to claim 6, the focal length of the entire system is f, the back focus of the entire system is B FL, the focal length f I of the first lens group, the focal length of the second lens group when the f II, 2 <B FL / f, and, 1.0 <f II / | and satisfies the <1.5 condition | f I.

上記のような条件を満たすことで、第1レンズ群と第2レンズ群との間の長い空気間隔を形成することにより、光路の折り曲げを可能とし、かつ強いテレセントリック性を有し、更には良好な光学特性を実現することができる。 By satisfying the above conditions, by forming a long air gap between the first lens group and the second lens group, to allow the bending of the optical path, and have a strong telecentricity, even better it is possible to realize such optical properties.

請求項7に記載の本発明の投影レンズは、第1レンズ群と絞りの間に光路折り曲げ手段を設けたことを特徴とする。 Projection lenses of the present invention according to claim 7, characterized in that a folded optical path means between the diaphragm and the first lens group.

上記構成により、光路折り曲げ手段で光路を折り曲げることでリアプロジェクションTV等の奥行きを薄くすることができる。 With the above structure, it is possible to reduce the depth of such rear projection TV by bending the optical path by the optical path bending means.

本発明の投影レンズによれば、次のような効果を奏することができる。 According to the projection lens of the present invention can exhibit the following effects.

(1)第1レンズ群及び第2レンズ群に合成樹脂製の非球面レンズを多用し、また第2レンズ群の1面に回折光学素子(DOE)を用いることにより、温度変化によるバックフォーカスの位置変動を実用レベルに抑圧しながら、倍率色収差がより小さい高精細な画像をスクリーンに投射することが可能となる。 (1) using many aspherical lens made of a synthetic resin on the first lens group and the second lens group, also by using a diffractive optical element (DOE) on one side of the second lens group, the back focus due to temperature changes while suppressing variations in the position a practical level, the chromatic aberration of magnification it is possible to project a smaller high-definition image on the screen.

(2)一般的な光学材料のみで倍率色収差の良好な収差補正ができ、高精細な画像を低コストで大量生産可能であると共に軽量化が実現できる。 (2) only general optical materials can excellently correct aberrations of magnification chromatic aberration, weight reduction can be achieved with a high-definition image can be mass produced at low cost.

(3)広画角で長バックフォーカスを有し、良好なテレセントリック性と、歪曲収差の良好な補正とを実現することができる。 (3) has a length back focus at a wide angle of view, it is possible to achieve good telecentricity, and good correction of distortion.

(4)温度変化によるバックフォーカスの位置変動(ピント面の変化)を抑圧することができる。 (4) can be suppressed variations in the position of the back focus due to temperature changes (changes in focal plane).

以下では、本発明の投影レンズを実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。 The following describes the best mode for carrying out the projection lens of the present invention with reference to the drawings.

本実施形態は、背面投射型映像表示装置に用いられる投影レンズに適用した場合について説明する。 This embodiment describes a case of applying to a projection lens used in the rear projection type image display apparatus.

また、本実施形態は、画像表示デバイスとして反射型画像表示マイクロデバイスを使用し、また光学系として単板式リアプロジェクションTV光学系を使用した場合において、投影レンズが反射型画像表示マイクロデバイスのカラー画像をスクリーンに拡大投影する場合について説明する。 Further, the present embodiment uses a reflective image display microdevice as an image display device, and in case of using a single-plate type rear projection TV optical system as an optical system, a color image of the projection lens reflective image display microdevice the case will be described in which enlarged and projected on the screen.

以下では、まず、投影レンズを備えた背面投射型映像表示装置の全体構成について説明し、その後投影レンズ及び実施例について説明する。 In the following, first, the explanation of the overall structure of the projection type image display device having a projection lens, will be described subsequently projection lens and examples.

(A)全体構成 図11は、背面投射型映像表示装置の構成例を概略的に説明するための断面図である。 Overall Configuration (A) 11 are cross-sectional views for schematically explaining a configuration example of a rear projection type image display apparatus.

図11において、背面投射型映像表示装置10は、キャビネットa内に、光学エンジンb、投影レンズe、折り曲げミラーf、キャビネットaの前面に透過型スクリーンcを備える。 11, the rear projection type image display device 10, provided in the cabinet a, optical engine b, a projection lens e, folding mirrors f, and transmission screen c on the front of the cabinet a.

光学エンジンbからの光は、投影レンズeの中に組み込まれた第1の折り曲げミラーdにより反射され、その反射された光は、投影レンズeを介してキャビネットa側の第2の折り曲げミラーfに反射され、透過型スクリーンcに投影される。 Light from the optical engine b a projection lens is reflected by the first folding mirror d incorporated into e, the reflected light is a second folding mirror f of the cabinet a side through a projection lens e It is reflected and projected on the transmissive screen c. これにより、TVセットの薄型化と大画面化を実現している。 This realizes a reduction in thickness and a large screen of the TV set.

次に、単板式リアプロジェクションTV光学系の構成例について図12を参照して説明する。 Next, with reference to FIG. 12 illustrating a configuration example of a single-plate type rear projection TV optical system.

図12において、単板式リアプロジェクションTV光学系は、白色光源であるアークアンプ(超高圧水銀灯)1、リフレクター2、カラーホイール3、ライトトンネル4、リレーレンズ5、DMD(Digital Mirror Device)素子6、カバーガラス7、TIR(Total Internal Reflection)プリズム8、投射レンズ9を備える。 12, a single-plate type rear projection TV optical system, arc amplifier (ultra-high pressure mercury lamp) 1 is a white light source, a reflector 2, a color wheel 3, a light tunnel 4, a relay lens 5, DMD (Digital Mirror Device) element 6, cover glass 7, TIR (Total Internal Reflection) prism 8, and a projection lens 9.

アークランプ1は、楕円面形状をしたリフレクター2の第1焦点に配置されるものである。 Arc lamp 1 is intended to be disposed at the first focal point of the reflector 2 in which the ellipsoidal shape. アークランプ1が放射した光は、リフレクター2により反射・集光され、カラーホイール3を通過して3原色に時分割されてリフレクター2の第2の焦点に集光される。 Light arc lamp 1 is radiated is reflected and condensed by the reflector 2, is focused is time-divided into three primary colors through a color wheel 3 to the second focal point of the reflector 2.

カラーホイール3は、3原色の青、緑、赤のカラーフィルターが円板状に配置され、高速回転(例えば毎秒60回転程度の回転数)し光を通過させることで時分割に色分解するものである。 Color wheel 3, which of the three primary colors blue, green, red color filters are arranged in a disk shape, is color-separated into time division at a high speed (e.g., 60 revolutions per second about rpm) and passing the light it is.

集光された光は、その集光面に配置された例えば16:9のアスペクト比を有するライトトンネル4により導かれることで、均一な矩形形状の照明光を形成されると共に、リレーレンズ5によって、DMD素子6に効率よく時分割された各色成分の照明光として照射される。 Condensed light, its light collecting surface located a example 16: with 9 Guided by the light tunnel 4 having an aspect ratio of is formed with illuminating light having a uniform rectangular shape, by the relay lens 5 and it is irradiated as illumination light of each color component which is time efficiently divided into DMD element 6.

DMD素子6は、画像表示素子であり、反射角度が高速制御される微小ミラー(例えば14μm角)を2次元的に備え、この微小ミラーの角度を調整することで入射光を反射させるものである。 DMD element 6 is an image display device, comprising micromirrors reflection angle is high-speed control (for example, 14μm square) two-dimensionally, is intended to reflect the incident light by adjusting the angle of the micromirror . つまり、DMD素子6がON反射する場合、微小ミラーの角度を調整し、入射光を投影レンズ9に向けて反射させ、DMD素子6がOFF反射する場合、微小ミラーの角度を調整して、入射光を投影レンズ9に向けて反射させず、例えば光吸収部材などに吸収される。 That is, if the DMD element 6 is turned ON reflection, by adjusting the angle of the micro mirror, the incident light is reflected toward the projection lens 9, when the DMD element 6 is OFF reflection, by adjusting the angle of the micro mirror, the incident without reflecting the light to the projection lens 9, for example, it absorbed like the light absorbing member. このようにON反射の場合に、投影レンズ9に光を反射させるものである。 Thus, in the case of ON reflection, it is intended to reflect light to the projection lens 9.

リレーレンズ5によって照明光がDMD素子6に照射されると、DMD素子6によってON状態の光のみが、投影レンズ9によってスクリーン(図示しない)に拡大投影される。 When illumination light is irradiated to the DMD element 6 by the relay lens 5, only the light in the ON state by the DMD element 6 is enlarged and projected by the projection lens 9 on a screen (not shown).

以上のようにして、DMD素子6が反射した光が投影レンズ9を介してスクリーンに拡大投影される。 As described above, the light DMD element 6 is reflected is enlarged and projected on a screen via the projection lens 9.

(B)投影レンズ 次に、本実施形態の投影レンズのレンズ構成について図面を参照して説明する。 (B) the projection lens will be described with reference to the drawings lens configuration of a projection lens of the present embodiment. 図1は、DMD素子6が反射した画像光をスクリーン(図示しない)に拡大投影する投影レンズのレンズ構成図である。 Figure 1 is a diagram showing a lens configuration of a projection lens for enlarging and projecting the image light DMD element 6 is reflected onto the screen (not shown).

なお、図1の左側にスクリーン(図示しない)を配備するものとし、以下では、スクリーン側を「拡大側」と称し、DMD素子6側(図1の右側)を「縮小側」と称して説明する。 Incidentally, it is assumed to deploy a screen (not shown) on the left side of FIG. 1, hereinafter, the screen side is referred to as "expanding side", DMD element 6 side (the right side in FIG. 1) is called "reduction side" Description to.

図1において、本実施形態の投影レンズは、拡大側から縮小側に向かって順に、負の屈折力を有する第1群I(第1レンズ群ともいう)と、第2群II(第2レンズ群ともいう)を配してなる。 In Figure 1, the projection lens of this embodiment, in order toward the reduction side from the magnification side, (also referred to as a first lens group) first group I having a negative refractive power, a second group II (the second lens formed by arranging also referred to as a group). また、第2群の縮小側には、TIRプリズム8、カバーガラス7、DMD素子6が配設してなる。 The second group on the reduction side, TIR prism 8, the cover glass 7, DMD element 6 is formed by arranged.

第1群Iと第2群IIとを配して構成された投影レンズの型は「レトロフォーカスタイプ」と称するもので、バックフォーカスを長くすることができ、広角化にも適している。 The type of the first group I and a projection lens configured by disposing the second group II are those referred to as "retrofocus type", it is possible to increase the back focus is also suitable for wide angle.

図1において、投影レンズは、第2群を構成するレンズ面の少なくとも1面が回折光学面である。 In Figure 1, projection lens, at least one surface of the lens surfaces constituting the second group is a diffractive optical surface.

ここで、回折光学素子(Diffractive Optical Element:DOE)は、回折現象を利用して色収差補正能力を有する光学素子であり、例えば、撮像用レンズやCD、DVD用ピックアップ等に使用されるレンズの色収差を回折光学素子と屈折型レンズとの組み合わせで補正する技術などとして知られている。 Here, the diffractive optical element (Diffractive Optical Element: DOE) utilizes a diffraction phenomenon is an optical element having a chromatic aberration correction capability, for example, the chromatic aberration of lenses used imaging lens or CD, the DVD pickup etc. the known as such technology for correcting a combination of a diffractive optical element refractive lens.

しかしながら、回折光学素子(DOE)を画像表示マイクロデバイスのプロジェクションTV用に応用して高精細で画角が90°に及ぶ広角な投影レンズは未だ知られていない。 However, the wide-angle projection lens that by applying the diffractive optical element (DOE) for projection TV image display microdevices angle high definition up to 90 ° are not yet known.

また、回折光学素子(DOE)の光学特性は、従来の屈折レンズと異なり、アッベ数ν=−3.45、部分分散比θgF=0.296という逆分散性と異常分散性の特徴を有している。 Further, the optical characteristics of the diffractive optical element (DOE), unlike the conventional refractive lens, the Abbe number [nu = -3.45, having reverse dispersion and anomalous dispersion characteristic of the partial dispersion ratio? GF = 0.296 ing.

また、投影レンズは、第1群Iと第2群IIとの間に絞りSを配し、また、第1群Iと絞りSとの間に折り曲げミラーMを配してなる。 The projection lens is arranged stop S between the first group I and the second group II, also formed by arranging a mirror M folding between the stop S and the first group I.

図1に示すように、第1群Iは、拡大側から縮小側に向かって順に、第1レンズL1と、第2レンズL2とを配して構成される。 As shown in FIG. 1, the first group I is sequentially toward the reduction side from the enlargement side, constituted by arranging a first lens L1, a second lens L2.

第1レンズL1及び第2レンズL2は共に、拡大側の面の光軸近傍領域が凹面形状で両面非球面である負メニスカスレンズである。 The first lens L1 and second lens L2 are both negative meniscus lens near the optical axis region of the surface on the enlargement side is aspherical concave shape. 第1レンズL1及び第2レンズL2は、合成樹脂で成形されるものである。 The first lens L1 and second lens L2 is to be molded by synthetic resin. 合成樹脂材料としては、例えば、アクリル(PMMA)やポリオレフィン系樹脂等が好適な材料である。 As the synthetic resin material, for example, acrylic (PMMA) or a polyolefin resin is a preferred material.

また図1において、第2群IIは、拡大側から縮小側に向かって順に、第3レンズL3と、第4レンズL4と、第5レンズL5と、第6レンズL6と、第7レンズL7とを配して構成される。 In Figure 1, the second group II is in the order toward the reduction side from the magnification side, a third lens L3, a fourth lens element L4, a fifth lens L5, a sixth lens L6, a seventh lens L7 constructed arranged.

第3レンズL3は、両凸レンズL31の縮小側の面に、両凹レンズL32を接合して成る接合レンズである。 The third lens L3 is a surface on the reduction side of the biconvex lens L31, a cemented lens formed by joining a biconcave lens L32.

第4レンズL4は、縮小側に凸面を向けた両面非球面の正メニスカスレンズである。 The fourth lens L4 is a double-sided aspheric positive meniscus lens having a convex surface directed toward the reduction side. また、第4レンズL4の少なくとも片面は回折光学面(DOE)であり、本実施形態では、第4レンズL4の拡大側の面を回折光学面とする。 Further, at least one surface of the fourth lens L4 is a diffractive optical surface (DOE), in the present embodiment, the magnification side surface of the fourth lens L4 and the diffractive optical surface. さらに、第4レンズL4は、合成樹脂で成形される。 The fourth lens L4 is a synthetic resin. 合成樹脂材料としては、例えば、アクリル(PMMA)やポリオレフィン系樹脂等が好適な材料である。 As the synthetic resin material, for example, acrylic (PMMA) or a polyolefin resin is a preferred material.

回折光学面(DOE)はブレーズド化(鋸状)されたものが望ましく、例えばダイヤモンドバイトによる超精密な切削加工により製作された金型でプラスチック材料等を射出成型する方法がある。 Diffractive optical surface (DOE) is a method of injection molding a plastic material or the like with preferably those which are blazed reduction (serrated), for example a mold which is manufactured by ultra precision machining with a diamond byte. また例えば、ガラスレンズ上に形成された樹脂層に対して回折光学面の成形を行なう方法等も挙げられる。 Further, for example, the method performs the shaping of the diffractive optical surface relative to the resin layer formed on the glass lens and the like may be mentioned.

このように、第4レンズL4の少なくとも片面を回折光学面とすることで、入射光の波長に応じた色消しをすることができる。 Thus, by the at least one surface of the fourth lens L4 and the diffractive optical surface, it is possible to achromatic corresponding to the wavelength of the incident light.

第5レンズL5は、両凸レンズL51の縮小側の面に、両凹レンズL52を接合して成る接合レンズである。 The fifth lens L5 is a surface on the reduction side of the biconvex lens L51, a cemented lens formed by joining a biconcave lens L52.

第6レンズL6及び第7レンズL7は共に、縮小側に強い凸面を向けた正レンズである。 Sixth lens L6 and the seventh lens L7 are both positive lens having a strong convex surface facing the reduction side.

第1群Iは、構成されるレンズ面(本実施形態では4面)は全て非球面である。 The first group I, (4 sides in this embodiment) lens surface formed are all aspheric. このように、第1群Iを全面非球面とすることにより、歪曲収差の良好となる補正を行なうようにし、さらに軸上光束が最も拡がる第2群IIの接合レンズである第3レンズL3の直後(縮小側)に配した正の弱い屈折力を有する両面非球面のメニスカスレンズである第4のレンズL4と、第1群Iの2枚のレンズL1及びL2とが相まって、軸外収差の非点収差、コマ収差等を良好に補正し、明るい投影レンズを実現可能とする。 Thus, by the first group I and the entire surface aspherical, so as to perform satisfactorily and made correction of distortion is the third lens L3 more axial light cemented lens of the second group II of flux spreads most immediately after the fourth lens L4 is a bi-aspherical meniscus lens having a positive weak refractive power arranged in (reduction side), and two lenses L1 and L2 of the first group I are combined, off-axis aberrations astigmatism, coma, etc. satisfactorily corrected, and can realize a bright projection lens.

また、(a)第1群Iの2枚の第1レンズL1、第2レンズL2及び第2群IIの第4レンズL4のそれぞれと、(b)第2群IIの第6レンズL6及び第7レンズL7のそれぞれとは、次の条件を満足するように設定する。 Further, (a) a first lens L1 of the two of the first group I, respectively and the fourth lens L4 of the second lens L2 and the second group II, (b) the sixth lens L6 and the second group II and each of the seventh lens L7 is set to satisfy the following condition. なお、νはレンズ媒質のアッベ数である。 Incidentally, [nu is the Abbe number of the lens medium.

条件(1)ν1、ν2及びν4>54 Condition (1) ν1, ν2 and ν4> 54
条件(2)ν6及びν7<73 Condition (2) ν6 and ν7 <73
周知の如く、アッベ数νはレンズ媒質のF、d、C線の屈折率をN 、N 、N としたとき、ν=(N −1)/(N −N )で定義される。 As is well known, F of the Abbe number [nu lens medium, d, the N F refractive index of C-line, when a N d, N c, ν = at (N d -1) / (N F -N c) It is defined.

第1群Iから射出してスクリーンに向かう光線において、主光線が光軸となす角の「波長による変化」が大きいと、スクリーン上において大きな倍率の色収差が発生する。 In light toward the screen and emitted from the first group I, the principal ray is the "change due to wavelength" of the optical axis and the angle is large, chromatic aberration of large magnification on the screen is generated.

これに対して、第1群Iと第2群IIの縮小側の2枚のレンズにおいて、軸外光束の主光線に対する光軸からの距離が大きくなり、倍率の色収差への影響が大きい。 In contrast, in the two lenses on the reduction side of the first group I and the second group II, the distance from the optical axis with respect to the principal ray of the off-axis light flux is increased, a large effect on the chromatic aberration of magnification.

レンズ媒質の屈折率は短波長になるほど大きくなるが、上記条件(1)、(2)を満足する媒質は、「波長の減少に伴い屈折率が高くなる割合」が小さい。 The refractive index of the lens medium becomes large as becomes shorter, the condition (1), medium (2) are satisfied, the "ratio of the refractive index increases with decreasing wavelength" is small.

このような性質を有する材料を、第1群I、第2群II中の「主光線高さが高く、屈折力の強いレンズ」に使用すれば、第1群Iをでる主光線高の射出点の位置や光軸となす角度の「波長による差」を小さくできて、厳しい倍率の色収差の要求を満足することが可能となる。 The material having such properties, a first group I, "high chief ray height, strong lens refractive power" used in the second lens unit II be used, the injection of the principal ray height leaving the first group I and it is possible to reduce the "difference due to wavelength" of angle between the position and the optical axis of the point, it is possible to satisfy the requirements of chromatic aberration of severe magnification.

第1群Iの第1レンズL1は、軸外光束の主光線に対する光軸から距離が大きく、このため、レンズ系が大きくなりやすい。 The first lens L1 of the first group I, a large distance from the optical axis with respect to the principal ray of the off-axis light beam and therefore, the lens system tends to be large.

第1レンズL1、第2レンズL2が、上記条件(1)を満足する合成樹脂製レンズにすることにより、色収差への影響を抑えたまま、第1群Iの第1レンズL1及び第2レンズL2軽量化でき、更に製造コストの削減にも繋がる。 The first lens L1, second lens L2 is, by a synthetic resin lens which satisfies the above conditions (1), while suppressing the influence on the chromatic aberration, the first lens L1 and the second lens in the first lens group I L2 can be lighter, also leads to further reduction in the manufacturing cost.

第1群Iは、負の屈折力を有するため、第1群Iのみに合成樹脂製レンズを使うと、屈折率の温度変化によりバックフォーカスの位置変動(ピント面の移動)が生じる。 The first group I, since it has a negative refractive power, the use of only synthetic resin lens first group I, the position variation of the back focus (the movement of focal plane) is caused by the temperature change of the refractive index.

これを打ち消すためには、第2群IIにおいて、比較的に弱い正の屈折力を有する合成樹脂製レンズエレメントを入れて構成しなければならない。 To counteract this, in the second group II, it must be configured to put synthetic resin lens element having a relatively weak positive refractive power.

本実施形態では、合成樹脂製レンズエレメントとして第4レンズL4を入れて第2群IIを構成している。 In the present embodiment, it constitutes the second group II put the fourth lens L4 as a synthetic resin lens elements.

第1群Iの焦点距離をf 、第2群II中の第4レンズL4の焦点距離をf4としたとき、次の条件を満足するように設定する。 When the focal length of the first group I and f I, the focal length of the fourth lens L4 in the second group II and f4, are set to satisfy the following condition.

条件(3)3<f4/|f |<13 Condition (3) 3 <f4 / | f I | <13
全系の焦点距離をf、全系のバックフォーカスをB FLとし、また第1群Iの焦点距離をf 、第2群IIの焦点距離をf IIとするとき、次の条件を満足するように設定する。 The focal length of the entire system f, and a back focal length of the entire system with B FL, also the focal length of the first group I when f I, the focal length of the second lens group II and f II, which satisfies the following conditions set to.

条件(4)2.0<B FL /f Condition (4) 2.0 <B FL / f
条件(5)1.0<f II /|f |<1.5 Condition (5) 1.0 <f II / | f I | <1.5
本実施形態の投影レンズのように、第1群Iが負の屈折力を有し、第2群IIが正の屈折力を有するレトロフォーカス型レンズで焦点距離fの2倍以上のバックフォーカスB FLによりTIRプリズムが設置できるスペースを確保し、第1群Iと第2群IIとの間の長い空気間隔を形成することにより、光路の折り曲げを可能とし、かつ、強いテレセントリック性を有し、更に良好な光学特性を実現するには、上記条件(4)、(5)を満足することが望ましい。 As the projection lens of this embodiment, the first group I has a negative refractive power, more than twice the back focus B of the focal length f in the retrofocus lens second group II has a positive refractive power TIR prism to secure a space that can be installed by FL, by forming a long air gap of between the first group I and the second group II, and permits folding of the optical path, and have a strong telecentricity, to achieve a better optical properties, the conditions (4), it is desirable to satisfy (5).

また、光路変換を行なわない構成の投影レンズ装置を備えた場合と比較して、プロジェクションTV装置のキャビネットの薄型化を図れる。 Further, as compared with the case of providing the projection lens configuration it is not performed the optical path conversion, thereby the thickness of the cabinet projection TV device.

次に、図1に示す投影レンズのレンズ構成について説明する。 Next, a description will be given lens configuration of a projection lens illustrated in FIG. なお、図1において、拡大側から第i番目の面の曲率半径をRiとし、第i番目の面と第i+1番目の面との光軸上の面間隔をDiとする。 In FIG. 1, the radius of curvature of the i-th surface and Ri from the magnification side, a surface spacing on the optical axis between the i-th surface and the i + 1 th surface and Di. また、屈折率とアッベ数はd線の値である。 The refractive index and Abbe number is a value of the d-line.

また、全系の焦点距離をf(e線の値)、明るさをF/no、画角を2ω、横倍率をM、投影距離をLで表す。 Also, represents the focal length of the entire system f (the value of the e-line), the brightness F / no, 2 [omega field angle, the lateral magnification M, the projection distance L.

非球面は、周知の如く、光軸をZ軸とする直交座標系(X,Y,Z)において、Rを近軸曲率半径、Kを円錐定数、A3,A4,…,A10をそれぞれ3次、4次、…、10次の非球面係数とするとき、座標h=(X +Y 1/2における面形状が次式で表されるものとする。 Aspherical surface, as is well known, an orthogonal coordinate system having an optical axis and Z-axis (X, Y, Z) in, R a paraxial curvature radius, K a conic constant, A3, A4, ..., respectively A10 3-order , fourth, ..., when the 10-order aspherical coefficients, the surface shape in the coordinate h = (X 2 + Y 2 ) 1/2 is assumed to be expressed by the following equation.

Z(h)=(h /R)/[1+{1−(1+K)・(h/R) 1/2 ] Z (h) = (h 2 / R) / [1+ {1- (1 + K) · (h / R) 2} 1/2]
+A3・h +A4・h +A5・h +A6・h + A3 · h 3 + A4 · h 4 + A5 · h 5 + A6 · h 6
+A7・h +A8・h +A9・h +A10・h 10 …(1) + A7 · h 7 + A8 · h 8 + A9 · h 9 + A10 · h 10 ... (1)
また、本発明の投影レンズに適用される回折光学素子は回転対称性を有し、基準波長は546nmのe線である。 Further, the diffractive optical element to be applied to the projection lens of the present invention has a rotational symmetry, the reference wavelength is e-line of 546 nm. 非球面位相量(φ)を決定する式は(2)式である。 Wherein determining an aspheric phase amount (phi) is (2).

φ(h)=C1・h +C2・h +C3・h +… …(2) φ (h) = C1 · h 2 + C2 · h 4 + C3 · h 6 + ... ... (2)
ここで、φ(h)は光軸からの高さhでの位相量を表わし、C1〜C3は非球面効果を有する位相項の係数を意味する。 Here, phi (h) represents the phase of the height h from the optical axis, C1 to C3 denotes the coefficient of the phase term having an aspherical surface effect.

次に、具体的な数値を用いた本実施形態の投影レンズの実施例1について図面を参照して説明する。 Next, for Example 1 of the projection lens of this embodiment will be described with reference to the drawings using specific numerical values.

図2は、実施例1のレンズ構成と光線追跡図を示す図である。 Figure 2 is a diagram showing a lens configuration and the ray tracing diagram of the first embodiment. また、図4は、実施例1における投影レンズを構成するための具体的な数値を示す説明図である。 Further, FIG. 4 is an explanatory view showing specific numerical values ​​for the projection lens in the first embodiment. さらに、図13は、回折光学面(DOE)の位相量を示す図である。 Further, FIG. 13 is a diagram showing the phase amount of the diffractive optical surface (DOE).

なお、図2に示すレンズ構成は図1に示すレンズ構成に対応し、対応する構成要素には対応する符号を付す。 The lens configuration shown in FIG. 2 corresponds to a lens configuration shown in FIG. 1, and corresponding components are denoted by corresponding reference numerals.

実施例1では、図4に示すように、全系の焦点距離f(e線の値)=10.83mmとし、明るさF/no=2.4とし、バックフォーカスB FL =37.589mm、画角2ω=90°、横倍率M=−1/53.21×、投影距離L=542.0mmとした場合である。 In Example 1, as shown in FIG. 4, the entire system of focal length f (the value of the e-line) = a 10.83Mm, the brightness F / no = 2.4, the back focus B FL = 37.589mm, angle 2ω = 90 °, the lateral magnification M = -1 / 53.21 ×, a case where the projection distance L = 542.0mm.

図6は、実施例1の投影レンズの倍率色収差を示す収差図であり、図7は、実施例1の投影レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す収差図である。 6 is an aberration diagram showing the chromatic aberration of magnification of the projection lens of Example 1, FIG. 7, the spherical aberration, the astigmatism of the projection lens in Example 1, is an aberration diagram showing a distortion.

図6に示すように、実施例1の投影レンズによれば、倍率色収差は、450nm〜546nmの光(青色−緑色光)で5μm程度であり、450nm〜620nmの光(青色−赤色光)で−5μm程度となり、これらの値は焦点距離f=10.83mmの0.05%であり、図10の従来の投影レンズによる倍率色収差と比較して、半分以下に改善できる。 As shown in FIG. 6, according to the projection lens of the first embodiment, lateral chromatic aberration, 450Nm~546nm light - a 5μm about in (blue green light), 450Nm~620nm light - in (blue red light) becomes about -5Myuemu, these values ​​are 0.05% of the focal length f = 10.83mm, as compared to the lateral chromatic aberration of the conventional projection lens of FIG. 10, it can be improved to half or less.

また、図7に示すように、実施例1の投影レンズによれば、球面収差、非点収差及び歪曲収差も良好な結果を得ることができる。 Further, as shown in FIG. 7, according to the projection lens of the first embodiment, it is possible to spherical aberration, astigmatism and distortion aberration obtain good results.

次に、本実施形態の投影レンズの実施例2について図面を参照して説明する。 Next, a second embodiment of the projection lens of this embodiment will be described with reference to the accompanying drawings.

図3は、実施例2のレンズ構成と光線追跡図を示す図である。 Figure 3 is a diagram showing a lens configuration and the ray tracing diagram of the second embodiment. また、図5は、実施例2における投影レンズを構成するための具体的な数値を示す説明図である。 Further, FIG. 5 is an explanatory diagram showing specific numerical values ​​for the projection lens in Example 2. さらに、図14は、回折光学面(DOE)の位相量を示す図である。 Further, FIG. 14 is a diagram showing the phase amount of the diffractive optical surface (DOE).

なお、図3に示すレンズ構成は図1に示すレンズ構成に対応し、対応する構成要素には対応する符号を付す。 The lens configuration shown in FIG. 3 corresponds to a lens configuration shown in FIG. 1, and corresponding components are denoted by corresponding reference numerals.

実施例2では、図5に示すように、全系の焦点距離f(e線の値)=9.96mmとし、明るさF/no=2.4とし、バックフォーカスB FL =25.284mm、画角2ω=90°、横倍率M=−1/68.67×、投影距離L=649.0mmとした場合である。 In Example 2, as shown in FIG. 5, the entire system of focal length f (the value of the e-line) = a 9.96Mm, the brightness F / no = 2.4, the back focus B FL = 25.284mm, angle 2ω = 90 °, the lateral magnification M = -1 / 68.67 ×, a case where the projection distance L = 649.0mm.

図8は、実施例2の投影レンズの倍率色収差を示す収差図であり、図9は、実施例2の投影レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す収差図である。 8 is an aberration figure illustrating lateral of the projection lens of the second embodiment, FIG. 9 is spherical aberration, the astigmatism of the projection lens of Example 2 is an aberration diagram showing the distortion.

図8に示すように、実施例2の投影レンズによれば、倍率色収差は、450nm〜546nmの光(青色−緑色光)で2μm程度であり、450nm〜620nmの光(青色−赤色光)で−3μm程度となり、これらの値は焦点距離f=9.96mmの0.03%であり、図10の従来の投影レンズによる倍率色収差と比較して、1/3以下に改善できる。 As shown in FIG. 8, according to the projection lens of the second embodiment, lateral chromatic aberration, 450Nm~546nm light - a 2μm about in (blue green light), 450Nm~620nm light - in (blue red light) becomes about -3Myuemu, these values ​​are 0.03% of the focal length f = 9.96mm, compared with the magnification chromatic aberration of the conventional projection lens of FIG. 10, it can be improved to 1/3 or less.

また、図9に示すように、実施例2の投影レンズによれば、球面収差、非点収差及び歪曲収差も良好な結果を得ることができる。 Further, as shown in FIG. 9, according to the projection lens of the second embodiment, it is possible to spherical aberration, astigmatism and distortion aberration obtain good results.

(C)他の実施形態(C−1)上述した実施形態では、画像表示デマイクロバイスとして、DMD素子を例に挙げた場合について説明したが、これに限らず、透過型の高温ポリシリコンTFTによる液晶表示デバイスや反射型液晶のLCOS(Liquid Crystal On Silicon)素子を用いた場合でも、上述した実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。 (C) In another embodiment (C-1) the above-described embodiment, as an image display de micro devices, there has been described a case where cited DMD element as an example, not limited to this, transmission of high-temperature polysilicon TFT even when using a liquid crystal display device or a reflective liquid crystal of LCOS (liquid crystal On Silicon) device according can achieve effects similar to the embodiments described above, the effect.

(C−2)上述した実施形態では、光学系として、単板式の光学系を適用した場合について説明したが、これに限らず、3板式の光学系を適用するようにしてもよい。 In (C-2) above embodiments, as the optical system has been described as applied to an optical system of single plate type, not limited to this, it may be applied to the optical system of the three-panel.

(C−3)上述した実施形態では、第2群IIの第4レンズL4の片面に回折光学面を備える場合について説明したが、回折光学面の配置は、倍率色収差の補正機能が発揮可能であれば、特に限定されず、第2群IIを構成する1又は複数のレンズ面に適用可能である。 In (C-3) above exemplary embodiment describes a case with a one-sided diffractive optical surface of the fourth lens L4 of the second group II, the arrangement of the diffractive optical surface, the correction function of the lateral chromatic aberration can be exerted if not particularly limited, and is applicable to one or more lens surfaces constituting the second group II.

また、回折光学面は、第1群Iを構成する1又は複数のレンズ面に適用してもよい。 Further, the diffractive optical surface may be applied to one or more lens surfaces constituting the first group I. このとき、第1群Iの構成レンズ面は、拡大側に配置されるので、レンズ面積が第2群IIの構成レンズよりもおおきくなるため、レンズ面の形成に負担が生じ得る。 At this time, construction lens surface of the first group I is because it is located on the enlargement side, since the lens area is larger than the constituent lenses of the second group II, the burden may occur in the formation of the lens surface.

(C−4)上述した実施形態において、第1レンズ群の第2レンズの面変更、または第1レンズ群及び第2レンズ群の間隔変更をすることによっても倍率変更を行なうようにしてもよい。 In (C-4) the above-described embodiment, it may be performed scaled by the surface change of the second lens in the first lens group, or a distance change of the first lens group and the second lens group . これにより、投影レンズのレンズエレメントの最小変化によって、倍率変化を可能とすることができる。 Thus, the minimum change in the lens elements of the projection lens, it is possible to enable the magnification change.

本実施形態の投影レンズのレンズ構成を説明するための説明図である。 It is an explanatory diagram for illustrating the lens structure of a projection lens of the present embodiment. 実施例1のレンズ構成及び光線追跡を示す図である。 It is a diagram showing a lens configuration and the ray tracing in Example 1. 実施例2のレンズ構成及び光線追跡を示す図である。 It is a diagram showing a lens configuration and the ray tracing in Example 2. 実施例1の投影レンズの具体的数値を示す説明図である。 Is an explanatory diagram showing specific values ​​of the projection lens of the first embodiment. 実施例2の投影レンズの具体的数値を示す説明図である。 Is an explanatory diagram showing specific values ​​of the projection lens of the second embodiment. 実施例1の投影レンズの倍率色収差を示す収差図である。 Is an aberration diagram showing the chromatic aberration of magnification of the projection lens of the first embodiment. 実施例1の投影レンズの球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す収差図である。 Spherical aberration of the projection lens in Example 1, is an aberration diagram showing astigmatism and distortion. 実施例2の投影レンズの倍率色収差を示す収差図である。 Is an aberration diagram showing the chromatic aberration of magnification of the projection lens of the second embodiment. 実施例2の投影レンズの球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す収差図である。 Spherical aberration of the projection lens of Example 2 is an aberration diagram showing astigmatism and distortion. 従来の投影レンズの倍率色収差を示す収差図である。 It is an aberration figure illustrating lateral of conventional projection lens. 本実施形態の投影レンズを備えた背面投射型映像表示装置の構成例を示す断面図である。 A configuration example of a projection type image display device having a projection lens of the present embodiment is a cross-sectional view illustrating. 本実施形態のDMD素子を用いた光学系の構成例を示す図である。 It is a diagram illustrating a configuration example of an optical system using the DMD device of the present embodiment. 実施例1の投影レンズに用いた回折光学面の位相量を示す図である。 Is a diagram showing the phase amount of the diffractive optical surface using a projection lens of the first embodiment. 実施例2の投影レンズに用いた回折光学面の位相量を示す図である。 Is a diagram showing the phase amount of the diffractive optical surface using a projection lens of the second embodiment.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

I…第1群(第1レンズ群)、 I ... first group (first lens group),
L1…第1レンズ、L2…第2レンズ、 L1 ... first lens, L2 ... second lens,
II…第2群(第2レンズ群)、 II ... second group (second lens group),
L3…第3レンズ、L4…第4レンズ、L5…第5レンズ、 L3 ... third lens, L4 ... fourth lens, L5 ... fifth lens,
L6…第6レンズ、L7…第7レンズ、R10…回折光学面(DOE)、 L6 ... sixth lens, L7 ... seventh lens, R10 ... diffractive optical surface (DOE),
L31、L32…第3レンズの構成レンズ、 L31, L32 ... configuration lens of the third lens,
L51、L52…第5レンズの構成レンズ、 L51, L52 ... configuration lens of the fifth lens,
M…折り曲げミラー、S…絞り、6…DMD素子、7…カバーガラス、 M ... folding mirrors, S ... iris, 6 ... DMD element, 7 ... cover glass,
8…TIRプリズム。 8 ... TIR prism.


Claims (7)

  1. 矩形の画像表示マイクロデバイスの映像をスクリーン面上に投影する投影レンズにおいて、 A projection lens for projecting an image of the rectangular image display microdevices on the screen surface,
    拡大側から縮小側に向かって順に、負の屈折力を持つ第1レンズ群と、正の屈折力を持つ第2レンズ群とを配してなり、 Sequentially toward the reduction side from the enlargement side, by disposing the first lens group having negative refractive power, a second lens group having positive refractive power,
    上記第2レンズ群を構成するレンズ面の少なくとも1面が回折光学面であることを特徴とする投影レンズ。 Projection lens, wherein at least one surface of the lens surfaces constituting the second lens group is a diffraction optical surface.
  2. 請求項1に記載の投影レンズにおいて、 In the projection lens according to claim 1,
    上記第1レンズ群は、拡大側から縮小側に向かって順に、第1レンズ及び第2レンズを配して構成され、 The first lens group comprises, in order toward the reduction side from the magnification side is constituted by disposing the first lens and the second lens,
    上記第2レンズ群は、拡大側から縮小側に向かって順に、第3レンズから第7レンズまでを配して構成され、 It said second lens group comprises, in order toward the reduction side from the magnification side is constituted by disposing the third lens to the seventh lens,
    上記第1レンズは、拡大側の面の光軸近傍領域が凹面である両面非球面からなる負メニスカスレンズであり、 The first lens is a negative meniscus lens near the optical axis region of the surface on the enlargement side consists aspherical is concave,
    上記第2レンズは、拡大側の面の光軸近傍領域が凹面である両面非球面からなる負メニスカスレンズであり、 The second lens is a negative meniscus lens near the optical axis region of the surface on the enlargement side consists aspherical is concave,
    上記第3レンズは、両凸レンズの縮小側の面に両凹レンズを接合してなる接合レンズであり、 The third lens is a cemented lens formed by cementing a biconcave lens the surface on the reduction side of the biconvex lens,
    上記第4レンズは、縮小側に凸面を向けた両面非球面からなり、かつ、少なくとも1面が回折光学面を設けた正メニスカスレンズであり、 The fourth lens is made aspherical having a convex surface facing the reduction side, and a positive meniscus lens in which at least one surface provided with the diffractive optical surface,
    上記第5レンズは、両凸レンズの縮小側の面に両凹レンズを接合してなる接合レンズであり、 The fifth lens is a cemented lens formed by cementing a biconcave lens the surface on the reduction side of the biconvex lens,
    上記第6レンズは、縮小側に強い凸面を向けた正レンズであり、 The sixth lens is a positive lens having a strong convex surface facing the reduction side,
    上記第7レンズは、縮小側に強い凸面を向けた正レンズであり、 The seventh lens is a positive lens having a strong convex surface facing the reduction side,
    第1レンズ群と第2レンズ群の間に絞りを配設した ことを特徴とする投影レンズ。 Projection lenses, characterized in that arranged the stop between the first lens group and the second lens group.
  3. 請求項2に記載の投影レンズにおいて、 In the projection lens according to claim 2,
    上記第1レンズ、上記第2レンズ及び上記第4レンズは、それぞれ合成樹脂で成形され、これら各レンズのアッベ数ν1、ν2及びν4がそれぞれ、ν1、ν2及びν4>54を満足し、かつ、 Said first lens, said second lens and the fourth lens is formed in each synthetic resin, the Abbe number of each lens .nu.1, .nu.2 and .nu.4 respectively, satisfy the .nu.1, .nu.2 and .nu.4> 54, and,
    上記第6レンズ及び上記第7レンズのアッベ数ν6及びν7がそれぞれ、ν6及びν7<73を満足する ことを特徴とする投影レンズ。 The Abbe number ν6 and Nyu7 each of the sixth lens and the seventh lens, a projection lens that satisfies the ν6 and ν7 <73.
  4. 請求項2又は3に記載の投影レンズにおいて、 In the projection lens according to claim 2 or 3,
    上記第1レンズと上記第2レンズの負の屈折力と、上記第4レンズの正の屈折力とのバランスにより、温度変化によるバックフォーカスの位置変動を抑圧することを特徴とする投影レンズ。 The negative refractive power of the first lens and the second lens, the due to a balance between the positive refractive power of the fourth lens, a projection lens, characterized in that to suppress the position variation of the back focus due to temperature changes.
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載の投影レンズにおいて、 In the projection lens according to any of claims 1 to 4,
    上記第1レンズ群の焦点距離をf とし、上記第2レンズ群の上記第4レンズの焦点距離をf4としたとき、3<f4/|f |<13の条件を満足することを特徴とする投影レンズ。 The focal length of the first lens group and f I, when the focal length of the fourth lens of said second lens group and f4, 3 <f4 / | f I | < satisfies the 13 conditions and the projection lens.
  6. 請求項1〜5のいずれかに記載の投影レンズにおいて、 In the projection lens according to claim 1,
    全系の焦点距離をfとし、全系のバックフォーカスをB FLとし、上記第1レンズ群の焦点距離f 、上記第2レンズ群の焦点距離をf IIとしたとき、2.0<B FL /f、及び、1.0<f II /|f |<1.5の条件を満足することを特徴とする投影レンズ。 The focal length of the entire system is f, the back focus of the entire system is B FL, when the focal length f I of the first lens group, the focal length of the second lens group and f II, 2.0 <B FL / f, and, 1.0 <f II / | f I | < projection lens and satisfies 1.5 conditions.
  7. 請求項1〜6のいずれかに記載の投影レンズにおいて、 In the projection lens according to claim 1,
    上記第1レンズ群と上記絞りの間に光路折り曲げ手段を設けたことを特徴とする投影レンズ。 Projection lenses, characterized in that a folded optical path means between the diaphragm the and the first lens group.

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