JP2010249947A - レンズ系及びこれを搭載する光学機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】光学系が小型でありながら諸収差が良好に補正されたレンズ系を提供する。
【解決手段】光軸に沿って投映側から順に並んだ、第1〜第5レンズL1〜L5の5枚のレンズを有する構成において、第1〜第5レンズL1〜L5のうちの隣接する2枚を貼り合わせた接合レンズL34を有し、第1レンズL1の焦点距離をf1とし、レンズ系全体の焦点距離をfとし、第2レンズL2のd線に対する屈折率をnd2としたとき、次式1.20<f1/f<2.50及び1.510<nd2<1.620の条件を満足する。
【選択図】 図1
【解決手段】光軸に沿って投映側から順に並んだ、第1〜第5レンズL1〜L5の5枚のレンズを有する構成において、第1〜第5レンズL1〜L5のうちの隣接する2枚を貼り合わせた接合レンズL34を有し、第1レンズL1の焦点距離をf1とし、レンズ系全体の焦点距離をfとし、第2レンズL2のd線に対する屈折率をnd2としたとき、次式1.20<f1/f<2.50及び1.510<nd2<1.620の条件を満足する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、特に画像表示素子などに表示された画像をスクリーンに投映するためのプロジェクタに好適なレンズ系、及びこれを搭載する光学機器に関する。
従来より、液晶素子などの画像表示素子を用いて、その表示素子に基づく画像をスクリーンに投映するプロジェクタ装置がよく用いられており、高精細な画像を表示させることができるプロジェクタ用のレンズが種々提案されている(例えば、特許文献1を参照)。
近年においては、プロジェクタ装置の小型コンパクト化が求められているが、それにはプロジェクタ装置に用いられるレンズ系(投映レンズ)を小型にする必要がある。このような小型プロジェクタを実現するために、各種収差を補正して性能を維持しつつ、少ない構成枚数で構成されるようなレンズ系が要求されている。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、光学系が小型でありながら諸収差が良好に補正されたレンズ系、及びこれを搭載する光学機器を提供することを目的とする。
このような目的を達成するため、本発明のレンズ系は、光軸に沿って投映側から順に並んだ、第1〜第5レンズの5枚のレンズを有する構成において、前記第1〜第5レンズのうちの隣接する2枚を貼り合わせた接合レンズを有し、前記第1レンズの焦点距離をf1とし、レンズ系全体の焦点距離をfとし、前記第2レンズのd線に対する屈折率をnd2としたとき、次式1.20<f1/f<2.50及び1.510<nd2<1.620の条件を満足する。
なお、前記第2レンズのd線に対するアッベ数をνd2としたとき、次式25.0<νd2<60.0の条件を満足することが好ましい。
また、前記第5レンズのd線に対する屈折率をnd5としたとき、次式1.500<nd5<1.600の条件を満足することが好ましい。
また、前記第5レンズのd線に対するアッベ数をνd5としたとき、次式50.0<νd5<60.0の条件を満足することが好ましい。
また、前記第2レンズ及び前記第5レンズの少なくとも一方が、プラスチックレンズであることが好ましい。
また、前記第2レンズ及び前記第5レンズの少なくとも一方が、非球面レンズであることが好ましい。
また、前記接合レンズの投映側のレンズ面から物体側のレンズ面までの光軸上の距離をTPとし、レンズ系全体における最も投映側のレンズ面から最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離をTとしたとき、次式0.30<TP/T<0.52の条件を満足することが好ましい。
また、前記第2レンズと前記第3レンズとの間に開口絞りを設けて構成されることが好ましい。
また、本発明の光学機器は、上記構成のレンズ系を搭載することを特徴とする。
本発明によれば、光学系が少ない枚数でありながら諸収差が良好に補正され、投映面全体にわたり高い光学性能が得られるレンズ系及びこれを備えた光学機器を提供することができる。
以下、好ましい実施形態について、図面を用いて説明する。図1に示すように、本実施形態に係るレンズ系PLは、投映レンズであり、光軸に沿って投映側から順に並んだ、第1〜第5レンズL1〜L5の5枚のレンズを有する構成において、第1〜第5レンズL1〜L5のうちの隣接する2枚を貼り合わせた接合レンズL34を有している。
このように本実施形態に係るレンズ系PLは、基本構成として5枚のレンズからなり、光学系の全長が短小な小型コンパクトな構成でありながら、詳細については後述するように、諸収差を良好に補正することができる構成となっている。
そして、本実施形態においては、上記構成の基で、第1レンズL1の焦点距離をf1とし、レンズ系全体の焦点距離をfとし、第2レンズL2のd線に対する屈折率をnd2としたとき、次式(1)及び(2)の条件を満足する。
1.20<f1/f<2.50 …(1)
1.510<nd2<1.620 …(2)
1.510<nd2<1.620 …(2)
上記条件式(1)は、レンズ系全体の焦点距離に対する、第1レンズL1の焦点距離を規定するための条件式である。この条件式(1)を満足することで、ペッツバール和を適正に調整し、球面収差及び像面湾曲を良好に補正することができる。しかしながら、条件式(1)の上限値を上回ると、第1レンズL1の正のパワーが小さくなり過ぎ、この屈折力のバランスを補正するために負レンズでパワーを減少させなければならず、その結果、ペッツバール和が正に増大して、像面湾曲が補正しきれなくなって結像性能が劣化してしまうため、好ましくない。一方、この条件式(1)の下限値を下回ると、第1レンズL1の正のパワーが大きくなり過ぎ、この屈折力のバランスを補正するために負レンズでパワーを増大させなければならず、その結果、ペッツバール和が負に増大して、球面収差及びコマ収差等が補正過剰により残存し結像性能が劣化してしまうため、好ましくない。
なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式(1)の上限値を2.15にすることが好ましい。また、本実施形態の効果を確実にするために、条件式(1)の下限値を1.25にすることが好ましい。
上記条件式(2)は、第2レンズL2の屈折率nd2の適切な範囲を規定するものである。この条件式(2)を満足することで、十分な拡大率及び画角を確保できると共に、像面湾曲を良好に補正することができる。この条件式(2)の上限値を上回ると、像面湾曲の補正が難しくなって、高い光学性能を実現することが困難となるため、好ましくない。一方、条件式(2)の下限値を下回ると、十分な拡大率及び画角を確保することが難しくなって、この場合も高い光学性能を実現することが困難となるため、好ましくない。
なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式(2)の上限値を1.610にすることが好ましい。また、本実施形態の効果を確実にするために、条件式(2)の下限値を1.530にすることが好ましい。
また、本実施形態においては、第2レンズL2のd線に対するアッベ数をνd2としたとき、次式(3)の条件を満足することが好ましい。
25.0<νd2<60.0 …(3)
上記条件式(3)は、第2レンズL2のアッベ数νd2の適切な範囲を規定するものである。この条件式(3)を満足することで、色収差(軸上色収差及び倍率色収差)を良好に補正することができる。一方、条件式(3)を満足できない場合、十分な色収差補正ができなくなり、高い光学性能を実現することが困難となるため、好ましくない。
なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式(3)の上限値を56.5にすることが好ましい。また、本実施形態の効果を確実にするために、条件式(3)の下限値を26.5にすることが好ましい。
また、本実施形態においては、第5レンズL5のd線に対する屈折率をnd5としたとき、次式(4)の条件を満足することが好ましい。
1.500<nd5<1.600 …(4)
上記条件式(4)は、第5レンズL5の屈折率nd5の適切な範囲を規定するものである。この条件式(4)を満足することで、十分な拡大率及び画角を確保できると共に、像面湾曲を良好に補正することができる。この条件式(4)の上限値を上回ると、像面湾曲の補正が難しくなって、高い光学性能を実現することが困難となるため、好ましくない。一方、条件式(4)の下限値を下回ると、像面湾曲の補正が難しくなって、十分な拡大率及び画角を確保することができなくなり、この場合も高い光学性能を実現することが困難となるため、好ましくない。
なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式(4)の上限値を1.540にすることが好ましい。また、本実施形態の効果を確実にするために、条件式(4)の下限値を1.530にすることが好ましい。
また、本実施形態においては、第5レンズL5のd線に対するアッベ数をνd5としたとき、次式(5)の条件を満足することが好ましい。
50.0<νd5<60.0 …(5)
上記条件式(5)は、第5レンズL5のアッベ数νd5の適切な範囲を規定するものである。この条件式(5)を満足することで、色収差(軸上色収差及び倍率色収差)を良好に補正することができる。一方、条件式(5)を満足できない場合、十分な色収差補正ができなくなり、高い光学性能を実現することが困難となるため、好ましくない。
なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式(5)の上限値を56.5にすることが好ましい。また、本実施形態の効果を確実にするために、条件式(5)の下限値を55.0にすることが好ましい。
また、本実施形態においては、第2レンズL2及び第5レンズL5の少なくとも一方が、プラスチックレンズであることが好ましい。ここで、プラスチックレンズは、射出成形の如き成形によって作られるため、面形状が非球面であっても球面に比べて作製が困難となることがなく、コストアップもほとんどない。ゆえに、例えば、非球面を有する第2レンズL2及び第5レンズL5をプラスチック化することで、ガラスモールド非球面レンズを用いる場合に比べ、製造コストを抑えることができるとともに、レンズ全系の軽量化が達成できる。
また、本実施形態においては、第2レンズL2及び第5レンズL5の少なくとも一方が、非球面レンズであることが好ましい。この構成により、球面収差と歪曲収差との少なくとも一方を良好に補正することができるので好ましい。
また、本実施形態においては、接合レンズL34の投映側のレンズ面から物体側のレンズ面までの光軸上の距離をTPとし、レンズ系全体における最も投映側のレンズ面から最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離をTとしたとき、次式(6)の条件を満足することが好ましい。
0.30<TP/T<0.52 …(6)
上記条件式(6)は、レンズ系全体の光軸上の距離Tに対する、接合レンズL34の光軸上の距離TPを規定するための条件式である。この条件式(6)を満足することで、略テレセントリックの光学系を実現することができ、周辺光量、コマ収差、及び像面湾曲を良好に補正することができる。一方、条件式(6)を満足できない場合、略テレセントリック光学系の関係が崩れ、周辺光量、コマ収差、及び像面湾曲の補正が難しくなって高い光学性能を実現することが困難となるため、好ましくない。
なお、本実施形態の効果を確実にするために、条件式(6)の上限値を0.50にすることが好ましい。また、本実施形態の効果を確実にするために、条件式(6)の下限値を0.32にすることが好ましい。
また、本実施形態においては、第2レンズL2と第3レンズL3との間に開口絞りSを設けて構成されることが好ましい。この構成により、余分な光を制限して、コマ収差を低減することができるので好ましい。
図11に、上記構成のレンズ系PLを備える光学機器として、単板式の液晶プロジェクタの構成を示す。このプロジェクタ1は、照明光学系10、偏光ビームスプリッタPBS、画像表示素子(反射型の液晶表示素子)LCD、及び本レンズ系PLを有して構成される。なお、照明光学系10は、光源11R,11G,11B、複数の集光レンズCL1,CL1,…、ダイクロイックミラー12,13、1/4波長板14、及び集光レンズCL2を有している。
照明光学系10において、各光源11R,11G,11Bから射出された各光束(赤色光、緑色光、青色光)は、各集光レンズCL1で集光され、光路上に配置されたダイクロイックミラー12,13で透過又は反射されて1/4波長板14に入射する。1/4波長板14を通過した光束は集光レンズCL2で平行光束となり、偏光ビームスプリッタPBSにより略90°向きを変えて反射されて画像表示素子LCDを照明する。
そして、入力された画像情報に応じて画像表示素子LCDにより空間光変調され反射された光束(映像光)は、偏光ビームスプリッタPBSを透過し、レンズ系PLによって負図示のスクリーンに拡大投映されカラー画像が表示される。
なお、本実施形態では、反射型液晶表示素子を画像表示素子LCDとして用いたプロジェクタ1を例示して説明したが、透過型の液晶表示素子やデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)を画像表示素子として用いて構成してもよい。
以下、本実施形態に係る各実施例について、図面に基づいて説明する。なお、図1、図3、図5、図7、及び図9は、各実施例に係るレンズ系PLの構成を示す断面図である。各実施例に係るレンズ系PLは、いずれも上述のように、光軸に沿って投映側から順に並んだ、両凸形状で正の屈折力を持つ第1レンズL1と、メニスカス形状で負の屈折力を持つ第2レンズL2と、両凹形状で負の屈折力を持つ第3レンズL3と両凸形状で正の屈折力を持つ第4レンズL4とを接合した正の屈折力を持つ接合レンズL34と、両凸形状で正の屈折力を持つ第5レンズL5とを有して構成されている。
以下に、表1〜表5を示すが、これらは第1〜第5実施例における各諸元の表である。[レンズデータ]においては、面番号は投映側からのレンズ面の順序を、rは各レンズ面の曲率半径を、dは各光学面から次の光学面までの光軸上の距離である面間隔を、ndはd線(波長587.6nm)に対する屈折率を、νdはd線を基準とするアッベ数を示す。また、レンズ面が非球面である場合には、面番号に*印を付し、曲率半径rの欄には近軸曲率半径を示す。なお、曲率半径の「0.0000」は平面又は開口を示している。また、空気の屈折率「1.00000」の記載は省略している。
[非球面データ]には、[レンズデータ]に示した非球面について、その形状を次式(a)で示す。すなわち、光軸に垂直な方向の高さをyとし、非球面の頂点における接平面から高さyにおける非球面上の位置までの光軸に沿った距離(サグ量)をS(y)とし、基準球面の曲率半径(近軸曲率半径)をrとし、円錐係数をKとし、n次の非球面係数をAnとしたとき、以下の式(a)で示している。なお、各実施例において、2次の非球面係数A2は0であり、その記載を省略している。また、Enは、×10nを表す。例えば、1.234E-05=1.234×10-5である。
S(y)=(y2/r)/{1+(1−K・y2/r2)1/2}
+A4×y4+A6×y6 …(a)
+A4×y4+A6×y6 …(a)
[各種データ]において、fはレンズ全系の焦点距離を、NAは物体側の開口数を、ωは投映側の半画角を、βはレンズ全系の投映倍率を、f1は第1レンズL1の焦点距離を示す。[条件式]において、上記の条件式(1)〜(6)及びこれらに対応する値を示す。
なお、表中において、焦点距離f、曲率半径r、面間隔d、その他の長さの単位は、一般に「mm」が使われている。但し、光学系は、比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、単位は「mm」に限定されることなく、他の適当な単位を用いることが可能である。
以上の表の説明は、他の実施例においても同様とし、その説明を省略する。
(第1実施例)
第1実施例に係るレンズ系について、図1、図2、及び表1を用いて説明する。図1に示すように、第1実施例に係るレンズ系PL1は、光軸に沿って投映側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第1レンズL1と、負の屈折力を持つ第2レンズL2と、負の屈折力を持つ第3レンズL3と、正の屈折力を持つ第4レンズL4と、正の屈折力を持つ第5レンズL5とを有している。
第1実施例に係るレンズ系について、図1、図2、及び表1を用いて説明する。図1に示すように、第1実施例に係るレンズ系PL1は、光軸に沿って投映側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第1レンズL1と、負の屈折力を持つ第2レンズL2と、負の屈折力を持つ第3レンズL3と、正の屈折力を持つ第4レンズL4と、正の屈折力を持つ第5レンズL5とを有している。
第1レンズL1は、投映側が物体側に比べて強い屈折率を有する両凸形状の正レンズである。第2レンズL2は、投映側のレンズ面に非球面を形成し、投映側が物体側に比べて弱い屈折率を有する投映側に凸面を向けた負メニスカスレンズである。第3レンズL3は、投映側が物体側に比べて弱い屈折率を有する両凹形状の負レンズである。第4レンズL4は、投映側が物体側に比べて弱い屈折率を有する両凸形状の正レンズである。第5レンズL5は、投映側のレンズ面に非球面を形成した両凸形状の正レンズである。第3レンズL3と第4レンズL4とが貼り合わされて全体として正の屈折力を持つ接合レンズL34をなす。また、第2レンズL2と第3レンズL3との間に開口絞りSが配置されている。
なお、第5レンズL5よりも物体側には、色合成プリズムなどに相当する平行平面ガラスGBと、液晶パネル等の画像表示素子LCDとが配置されている。
表1に第1実施例における各諸元の表を示す。なお、表1における面番号1〜12は、図1に示す面1〜12に対応している。また、第1実施例において、第3面及び第9面の各レンズ面は、いずれも非球面形状に形成されている。
(表1)
[レンズデータ]
面番号 r d nd νd
1 14.8000 2.7500 1.728250 28.46
2 -136.2000 1.2500
*3 19.9530 1.9500 1.582760 30.34
4 3.9310 1.6000
5 0.0000 0.5000 (開口絞りS)
6 -22.6070 5.2000 1.728250 28.46
7 13.5397 6.5000 1.618000 63.37
8 -7.5600 0.7000
*9 15.7960 5.5000 1.531130 55.73
10 -34.9160 2.0000
11 0.0000 11.0000 1.516800 64.11
12 0.0000 1.0000
[非球面データ]
第3面
κ=-5.07580,A4=-1.20140E-04,A6=-1.48220E-05
第9面
κ=0.99161,A4=-1.13120E-04,A6=-4.50900E-07
[各種データ]
f=10.695
NA=0.20
ω=25.87°
β=0.0192
f1=18.473
[条件式]
TP=11.70
T=25.95
条件式(1)f1/f=1.73
条件式(2)nd2=1.583
条件式(3)νd2=30.34
条件式(4)nd5=1.531
条件式(5)νd5=55.73
条件式(6)TP/T=0.45
[レンズデータ]
面番号 r d nd νd
1 14.8000 2.7500 1.728250 28.46
2 -136.2000 1.2500
*3 19.9530 1.9500 1.582760 30.34
4 3.9310 1.6000
5 0.0000 0.5000 (開口絞りS)
6 -22.6070 5.2000 1.728250 28.46
7 13.5397 6.5000 1.618000 63.37
8 -7.5600 0.7000
*9 15.7960 5.5000 1.531130 55.73
10 -34.9160 2.0000
11 0.0000 11.0000 1.516800 64.11
12 0.0000 1.0000
[非球面データ]
第3面
κ=-5.07580,A4=-1.20140E-04,A6=-1.48220E-05
第9面
κ=0.99161,A4=-1.13120E-04,A6=-4.50900E-07
[各種データ]
f=10.695
NA=0.20
ω=25.87°
β=0.0192
f1=18.473
[条件式]
TP=11.70
T=25.95
条件式(1)f1/f=1.73
条件式(2)nd2=1.583
条件式(3)νd2=30.34
条件式(4)nd5=1.531
条件式(5)νd5=55.73
条件式(6)TP/T=0.45
表1に示す諸元の表から、第1実施例に係るレンズ系PL1では、上記条件式(1)〜(6)を全て満たすことが分かる。
図2は、第1実施例の諸収差図(球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図、及びコマ収差図)である。各収差図において、NAは物体側の開口数を、H0は物体高を示す。また、dはd線(波長587.6nm)、gはg線(波長435.8nm)、CはC線(波長656.3nm)、FはF線(波長486.1nm)に対する諸収差を、記載のないものはd線に対する諸収差をそれぞれ示す。なお、非点収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリジオナル像面を示す。コマ収差図は、各入射光において、実線はd線、C線、g線、及びF線に対するメリジオナルコマ収差を表している。以上の収差図の説明は、他の実施例においても同様とし、その説明を省略する。
各収差図から明らかなように、第1実施例に係るレンズ系PL1は、光学系の全長が短小で少ないレンズ枚数構成であるにも関わらず、諸収差が良好に補正されており、高い光学性能を有していることは明らかである。
(第2実施例)
第2実施例に係るレンズ系について、図3、図4、及び表2を用いて説明する。図3に示すように、第2実施例に係るレンズ系PL2は、光軸に沿って投映側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第1レンズL1と、負の屈折力を持つ第2レンズL2と、負の屈折力を持つ第3レンズL3と、正の屈折力を持つ第4レンズL4と、正の屈折力を持つ第5レンズL5とを有している。
第2実施例に係るレンズ系について、図3、図4、及び表2を用いて説明する。図3に示すように、第2実施例に係るレンズ系PL2は、光軸に沿って投映側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第1レンズL1と、負の屈折力を持つ第2レンズL2と、負の屈折力を持つ第3レンズL3と、正の屈折力を持つ第4レンズL4と、正の屈折力を持つ第5レンズL5とを有している。
第1レンズL1は、投映側が物体側に比べて強い屈折率を有する両凸形状の正レンズである。第2レンズL2は、投映側のレンズ面に非球面を形成し、投映側が物体側に比べて弱い屈折率を有する投映側に凸面を向けた負メニスカスレンズである。第3レンズL3は、投映側が物体側に比べて弱い屈折率を有する両凹形状の負レンズである。第4レンズL4は、投映側が物体側に比べて弱い屈折率を有する両凸形状の正レンズである。第5レンズL5は、投映側のレンズ面に非球面を形成した両凸形状の正レンズである。第3レンズL3と第4レンズL4とが貼り合わされて全体として正の屈折力を持つ接合レンズL34をなす。また、第2レンズL2と第3レンズL3との間に開口絞りSが配置されている。
なお、第5レンズL5よりも物体側には、色合成プリズムなどに相当する平行平面ガラスGBと、液晶パネル等の画像表示素子LCDとが配置されている。
表2に第2実施例における各諸元の表を示す。なお、表2における面番号1〜12は、図3に示す面1〜12に対応している。また、第2実施例において、第3面及び第9面の各レンズ面は、いずれも非球面形状に形成されている。
(表2)
[レンズデータ]
面番号 r d nd νd
1 22.0350 2.2000 1.755199 27.51
2 -75.4070 0.2500
*3 11.5370 3.9500 1.607100 26.63
4 3.8000 1.2000
5 0.0000 0.2000 (開口絞りS)
6 -18.0660 5.0000 1.728250 28.46
7 12.2490 6.2500 1.618000 63.37
8 -7.4960 0.2000
*9 21.1320 4.1000 1.531130 55.73
10 -16.2670 2.5000
11 0.0000 11.0000 1.516800 64.11
12 0.0000 0.7000
[非球面データ]
第3面
κ=-9.99471,A4=5.67618E-04,A6=-1.42891E-05
第9面
κ=4.45619,A4=-1.31355E-04,A6=-7.94813E-07
[各種データ]
f=10.807
NA=0.20
ω=25.80°
β=0.0194
f1=22.801
[条件式]
TP=11.25
T=23.35
条件式(1)f1/f=2.11
条件式(2)nd2=1.607
条件式(3)νd2=26.63
条件式(4)nd5=1.533
条件式(5)νd5=56.19
条件式(6)TP/T=0.48
[レンズデータ]
面番号 r d nd νd
1 22.0350 2.2000 1.755199 27.51
2 -75.4070 0.2500
*3 11.5370 3.9500 1.607100 26.63
4 3.8000 1.2000
5 0.0000 0.2000 (開口絞りS)
6 -18.0660 5.0000 1.728250 28.46
7 12.2490 6.2500 1.618000 63.37
8 -7.4960 0.2000
*9 21.1320 4.1000 1.531130 55.73
10 -16.2670 2.5000
11 0.0000 11.0000 1.516800 64.11
12 0.0000 0.7000
[非球面データ]
第3面
κ=-9.99471,A4=5.67618E-04,A6=-1.42891E-05
第9面
κ=4.45619,A4=-1.31355E-04,A6=-7.94813E-07
[各種データ]
f=10.807
NA=0.20
ω=25.80°
β=0.0194
f1=22.801
[条件式]
TP=11.25
T=23.35
条件式(1)f1/f=2.11
条件式(2)nd2=1.607
条件式(3)νd2=26.63
条件式(4)nd5=1.533
条件式(5)νd5=56.19
条件式(6)TP/T=0.48
表2に示す諸元の表から、第2実施例に係るレンズ系PL2では、上記条件式(1)〜(6)を全て満たすことが分かる。
図4は、第2実施例の諸収差図(球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図、及びコマ収差図)である。各収差図から明らかなように、第2実施例に係るレンズ系PL2は、光学系の全長が短小で少ないレンズ枚数構成であるにも関わらず、諸収差が良好に補正されており、高い光学性能を有していることは明らかである。
(第3実施例)
第3実施例に係るレンズ系について、図5、図6、及び表3を用いて説明する。図5に示すように、第3実施例に係るレンズ系PL3は、光軸に沿って投映側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第1レンズL1と、負の屈折力を持つ第2レンズL2と、負の屈折力を持つ第3レンズL3と、正の屈折力を持つ第4レンズL4と、正の屈折力を持つ第5レンズL5とを有している。
第3実施例に係るレンズ系について、図5、図6、及び表3を用いて説明する。図5に示すように、第3実施例に係るレンズ系PL3は、光軸に沿って投映側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第1レンズL1と、負の屈折力を持つ第2レンズL2と、負の屈折力を持つ第3レンズL3と、正の屈折力を持つ第4レンズL4と、正の屈折力を持つ第5レンズL5とを有している。
第1レンズL1は、投映側が物体側に比べて強い屈折率を有する両凸形状の正レンズである。第2レンズL2は、投映側のレンズ面に非球面を形成し、投映側が物体側に比べて弱い屈折率を有する投映側に凸面を向けた負メニスカスレンズである。第3レンズL3は、投映側が物体側に比べて弱い屈折率を有する両凹形状の負レンズである。第4レンズL4は、投映側が物体側に比べて弱い屈折率を有する両凸形状の正レンズである。第5レンズL5は、投映側のレンズ面に非球面を形成した両凸形状の正レンズである。第3レンズL3と第4レンズL4とが貼り合わされて全体として正の屈折力を持つ接合レンズL34をなす。また、第2レンズL2と第3レンズL3との間に開口絞りSが配置されている。
なお、第5レンズL5よりも物体側には、色合成プリズムなどに相当する平行平面ガラスGBと、液晶パネル等の画像表示素子LCDとが配置されている。
表3に第3実施例における各諸元の表を示す。なお、表3における面番号1〜12は、図5に示す面1〜12に対応している。また、第3実施例において、第3面及び第9面の各レンズ面は、いずれも非球面形状に形成されている。
(表3)
[レンズデータ]
面番号 r d nd νd
1 12.0000 3.3000 1.834000 37.16
2 -430.9600 0.3500
*3 81.7700 1.4000 1.532700 56.19
4 3.8000 3.3000
5 0.0000 0.8500 (開口絞りS)
6 -25.9800 4.0000 1.755199 27.51
7 10.0000 5.4000 1.620411 60.29
8 -7.5100 3.4000
*9 19.9900 5.5000 1.532700 56.19
10 -18.4000 2.5000
11 0.0000 11.0000 1.516800 64.11
12 0.0000 0.7000
[非球面データ]
第3面
κ=-99.99772,A4=-8.07862E-05,A6=-1.51412E-06
第9面
κ=3.66110,A4=-1.40872E-04,A6=-4.15398E-07
[各種データ]
f=10.815
NA=0.20
ω=25.76°
β=0.0194
f1=14.046
[条件式]
TP=9.40
T=27.50
条件式(1)f1/f=1.30
条件式(2)nd2=1.533
条件式(3)νd2=56.19
条件式(4)nd5=1.533
条件式(5)νd5=56.19
条件式(6)TP/T=0.34
[レンズデータ]
面番号 r d nd νd
1 12.0000 3.3000 1.834000 37.16
2 -430.9600 0.3500
*3 81.7700 1.4000 1.532700 56.19
4 3.8000 3.3000
5 0.0000 0.8500 (開口絞りS)
6 -25.9800 4.0000 1.755199 27.51
7 10.0000 5.4000 1.620411 60.29
8 -7.5100 3.4000
*9 19.9900 5.5000 1.532700 56.19
10 -18.4000 2.5000
11 0.0000 11.0000 1.516800 64.11
12 0.0000 0.7000
[非球面データ]
第3面
κ=-99.99772,A4=-8.07862E-05,A6=-1.51412E-06
第9面
κ=3.66110,A4=-1.40872E-04,A6=-4.15398E-07
[各種データ]
f=10.815
NA=0.20
ω=25.76°
β=0.0194
f1=14.046
[条件式]
TP=9.40
T=27.50
条件式(1)f1/f=1.30
条件式(2)nd2=1.533
条件式(3)νd2=56.19
条件式(4)nd5=1.533
条件式(5)νd5=56.19
条件式(6)TP/T=0.34
表3に示す諸元の表から、第3実施例に係るレンズ系PL3では、上記条件式(1)〜(6)を全て満たすことが分かる。
図6は、第3実施例の諸収差図(球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図、及びコマ収差図)である。各収差図から明らかなように、第3実施例に係るレンズ系PL3は、光学系の全長が短小で少ないレンズ枚数構成であるにも関わらず、諸収差が良好に補正されており、高い光学性能を有していることは明らかである。
(第4実施例)
第4実施例に係るレンズ系について、図7、図8、及び表4を用いて説明する。図7に示すように、第4実施例に係るレンズ系PL4は、光軸に沿って投映側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第1レンズL1と、負の屈折力を持つ第2レンズL2と、負の屈折力を持つ第3レンズL3と、正の屈折力を持つ第4レンズL4と、正の屈折力を持つ第5レンズL5とを有している。
第4実施例に係るレンズ系について、図7、図8、及び表4を用いて説明する。図7に示すように、第4実施例に係るレンズ系PL4は、光軸に沿って投映側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第1レンズL1と、負の屈折力を持つ第2レンズL2と、負の屈折力を持つ第3レンズL3と、正の屈折力を持つ第4レンズL4と、正の屈折力を持つ第5レンズL5とを有している。
第1レンズL1は、投映側が物体側に比べて強い屈折率を有する両凸形状の正レンズである。第2レンズL2は、投映側のレンズ面に非球面を形成し、投映側が物体側に比べて弱い屈折率を有する投映側に凸面を向けた負メニスカスレンズである。第3レンズL3は、投映側が物体側に比べて弱い屈折率を有する両凹形状の負レンズである。第4レンズL4は、投映側が物体側に比べて弱い屈折率を有する両凸形状の正レンズである。第5レンズL5は、投映側のレンズ面に非球面を形成した両凸形状の正レンズである。第3レンズL3と第4レンズL4とが貼り合わされて全体として正の屈折力を持つ接合レンズL34をなす。また、第2レンズL2と第3レンズL3との間に開口絞りSが配置されている。
なお、第5レンズL5よりも物体側には、色合成プリズムなどに相当する平行平面ガラスGBと、液晶パネル等の画像表示素子LCDとが配置されている。
表4に第4実施例における各諸元の表を示す。なお、表4における面番号1〜12は、図7に示す面1〜12に対応している。また、第4実施例において、第3面及び第9面の各レンズ面は、いずれも非球面形状に形成されている。
(表4)
[レンズデータ]
面番号 r d nd νd
1 22.0350 2.2000 1.755199 27.15
2 -75.4070 0.2500
*3 11.5370 3.9500 1.607100 26.63
4 3.8000 1.2000
5 0.0000 0.2000 (開口絞りS)
6 -18.0660 5.0000 1.728250 28.46
7 12.2490 6.2500 1.618000 63.37
8 -7.4960 0.2000
*9 21.1320 4.1000 1.532700 56.19
10 -16.2670 2.5000
11 0.0000 11.0000 1.516800 64.11
12 0.0000 0.7000
[非球面データ]
第3面
κ=-9.99471,A4=5.67618E-04,A6=-1.42891E-05
第9面
κ=4.45662,A4=-1.31355E-04,A6=-7.94813E-07
[各種データ]
f=10.828
NA=0.20
ω=25.76°
β=0.0194
f1=22.801
[条件式]
TP=11.25
T=23.35
条件式(1)f1/f=2.11
条件式(2)nd2=1.607
条件式(3)νd2=26.63
条件式(4)nd5=1.531
条件式(5)νd5=55.73
条件式(6)TP/T=0.48
[レンズデータ]
面番号 r d nd νd
1 22.0350 2.2000 1.755199 27.15
2 -75.4070 0.2500
*3 11.5370 3.9500 1.607100 26.63
4 3.8000 1.2000
5 0.0000 0.2000 (開口絞りS)
6 -18.0660 5.0000 1.728250 28.46
7 12.2490 6.2500 1.618000 63.37
8 -7.4960 0.2000
*9 21.1320 4.1000 1.532700 56.19
10 -16.2670 2.5000
11 0.0000 11.0000 1.516800 64.11
12 0.0000 0.7000
[非球面データ]
第3面
κ=-9.99471,A4=5.67618E-04,A6=-1.42891E-05
第9面
κ=4.45662,A4=-1.31355E-04,A6=-7.94813E-07
[各種データ]
f=10.828
NA=0.20
ω=25.76°
β=0.0194
f1=22.801
[条件式]
TP=11.25
T=23.35
条件式(1)f1/f=2.11
条件式(2)nd2=1.607
条件式(3)νd2=26.63
条件式(4)nd5=1.531
条件式(5)νd5=55.73
条件式(6)TP/T=0.48
表4に示す諸元の表から、第4実施例に係るレンズ系PL4では、上記条件式(1)〜(6)を全て満たすことが分かる。
図8は、第4実施例の諸収差図(球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図、及びコマ収差図)である。各収差図から明らかなように、第4実施例に係るレンズ系PL4は、光学系の全長が短小で少ないレンズ枚数構成であるにも関わらず、諸収差が良好に補正されており、高い光学性能を有していることは明らかである。
(第5実施例)
第5実施例に係るレンズ系について、図9、図10、及び表5を用いて説明する。図9に示すように、第5実施例に係るレンズ系PL5は、光軸に沿って投映側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第1レンズL1と、負の屈折力を持つ第2レンズL2と、負の屈折力を持つ第3レンズL3と、正の屈折力を持つ第4レンズL4と、正の屈折力を持つ第5レンズL5とを有している。
第5実施例に係るレンズ系について、図9、図10、及び表5を用いて説明する。図9に示すように、第5実施例に係るレンズ系PL5は、光軸に沿って投映側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第1レンズL1と、負の屈折力を持つ第2レンズL2と、負の屈折力を持つ第3レンズL3と、正の屈折力を持つ第4レンズL4と、正の屈折力を持つ第5レンズL5とを有している。
第1レンズL1は、投映側が物体側に比べて強い屈折率を有する両凸形状の正レンズである。第2レンズL2は、投映側のレンズ面に非球面を形成し、投映側が物体側に比べて弱い屈折率を有する投映側に凸面を向けた負メニスカスレンズである。第3レンズL3は、投映側が物体側に比べて弱い屈折率を有する両凹形状の負レンズである。第4レンズL4は、投映側が物体側に比べて弱い屈折率を有する両凸形状の正レンズである。第5レンズL5は、投映側のレンズ面に非球面を形成した両凸形状の正レンズである。第3レンズL3と第4レンズL4とが貼り合わされて全体として正の屈折力を持つ接合レンズL34をなす。また、第2レンズL2と第3レンズL3との間に開口絞りSが配置されている。
なお、第5レンズL5よりも物体側には、色合成プリズムなどに相当する平行平面ガラスGBと、液晶パネル等の画像表示素子LCDとが配置されている。
表5に第5実施例における各諸元の表を示す。なお、表5における面番号1〜12は、図9に示す面1〜12に対応している。また、第5実施例において、第3面及び第9面の各レンズ面は、いずれも非球面形状に形成されている。
(表5)
[レンズデータ]
面番号 r d nd νd
1 14.6000 2.7500 1.728250 28.46
2 -135.9000 1.2500
*3 19.9530 1.9500 1.582760 30.34
4 3.9310 1.6000
5 0.0000 0.5000 (開口絞りS)
6 -22.6500 5.2000 1.728250 28.46
7 13.6000 6.5000 1.618000 63.37
8 -7.5500 0.7000
*9 15.7960 5.5000 1.532700 56.19
10 -34.9160 2.5000
11 0.0000 11.0000 1.516800 64.11
12 0.0000 0.7000
[非球面データ]
第3面
κ=-5.07580,A4=-1.20140E-04,A6=-1.48220E-05
第9面
κ=0.99160,A4=-1.13120E-04,A6=-4.50900E-07
[各種データ]
f=10.716
NA=0.20
ω=25.78°
β=0.0192
f1=18.244
[条件式]
TP=11.70
T=25.95
条件式(1)f1/f=1.70
条件式(2)nd2=1.583
条件式(3)νd2=30.34
条件式(4)nd5=1.533
条件式(5)νd5=56.19
条件式(6)TP/T=0.45
[レンズデータ]
面番号 r d nd νd
1 14.6000 2.7500 1.728250 28.46
2 -135.9000 1.2500
*3 19.9530 1.9500 1.582760 30.34
4 3.9310 1.6000
5 0.0000 0.5000 (開口絞りS)
6 -22.6500 5.2000 1.728250 28.46
7 13.6000 6.5000 1.618000 63.37
8 -7.5500 0.7000
*9 15.7960 5.5000 1.532700 56.19
10 -34.9160 2.5000
11 0.0000 11.0000 1.516800 64.11
12 0.0000 0.7000
[非球面データ]
第3面
κ=-5.07580,A4=-1.20140E-04,A6=-1.48220E-05
第9面
κ=0.99160,A4=-1.13120E-04,A6=-4.50900E-07
[各種データ]
f=10.716
NA=0.20
ω=25.78°
β=0.0192
f1=18.244
[条件式]
TP=11.70
T=25.95
条件式(1)f1/f=1.70
条件式(2)nd2=1.583
条件式(3)νd2=30.34
条件式(4)nd5=1.533
条件式(5)νd5=56.19
条件式(6)TP/T=0.45
表5に示す諸元の表から、第5実施例に係るレンズ系PL5では、上記条件式(1)〜(6)を全て満たすことが分かる。
図10は、第5実施例の諸収差図(球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図、及びコマ収差図)である。各収差図から明らかなように、第5実施例に係るレンズ系PL5は、光学系の全長が短小で少ないレンズ枚数構成であるにも関わらず、諸収差が良好に補正されており、高い光学性能を有していることは明らかである。
なお、上述の実施形態において、以下に記載の内容は、光学性能を損なわない範囲で適宜採用可能である。
上記実施例では、レンズ系として5枚構成を示したが、6枚、7枚等の他のレンズ枚数構成にも適用可能である。また、最も物体側にレンズ又はレンズ成分を追加した構成や、最も像側にレンズ又はレンズ成分を追加した構成でも構わない。
また、単独又は複数のレンズ、部分レンズ、又はレンズ系全体を光軸方向に移動させて、無限遠物体から近距離物体への合焦を行う合焦レンズとしてもよい。前記合焦レンズは、オートフォーカスにも適用でき、オートフォーカス用の(超音波モータ等の)モータ駆動にも適している。特に、レンズ系全体を合焦レンズとするのが好ましい。
また、レンズ又は部分レンズを光軸に垂直な方向の成分を持つように移動させ、又は、光軸を含む面内方向に回転移動(揺動)させて、手ブレによって生じる像ブレを補正する防振レンズとしてもよい。特に、第3及び第4レンズL3,L4(接合レンズL34)を防振レンズとするのが好ましい。
また、第2及び第5レンズL2,L5は、プラスチックレンズであることが好ましいが、その一方又は両方をガラスレンズで構成してもよい。
また、レンズ面は、球面又は平面で形成されても、非球面で形成されても構わない。レンズ面が球面又は平面の場合、レンズ加工及び組立調整が容易になり、加工及び組立調整の誤差による光学性能の劣化を防げるので好ましい。また、像面がずれた場合でも描写性能の劣化が少ないので好ましい。一方、レンズ面が非球面の場合、非球面は、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に形成したガラスモールド非球面、ガラスの表面に樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれの非球面でも構わない。また、レンズ面は回折面としてもよく、レンズを屈折率分布型レンズ(GRINレンズ)あるいはプラスチックレンズとしてもよい。
また、各レンズ面には、フレアやゴーストを軽減し高コントラストの高い光学性能を達成するために、広い波長域で高い透過率を有する反射防止膜を施してもよい。
なお、本発明をわかりやすくするために、実施形態の構成要件を付して説明したが、本発明がこれに限定されるものではないことは言うまでもない。
PL レンズ系
1 プロジェクタ(光学機器)
L1 第1レンズ
L2 第2レンズ
L3 第3レンズ
L4 第4レンズ
L5 第5レンズ
L34 接合レンズ
S 開口絞り
GB 平行平面ガラス
PBS 偏光ビームスプリッタ
LCD 画像表示素子
1 プロジェクタ(光学機器)
L1 第1レンズ
L2 第2レンズ
L3 第3レンズ
L4 第4レンズ
L5 第5レンズ
L34 接合レンズ
S 開口絞り
GB 平行平面ガラス
PBS 偏光ビームスプリッタ
LCD 画像表示素子
Claims (8)
- 光軸に沿って投映側から順に並んだ、第1〜第5レンズの5枚のレンズを有する構成において、
前記第1〜第5レンズのうちの隣接する2枚を貼り合わせた接合レンズを有し、
前記第1レンズの焦点距離をf1とし、レンズ系全体の焦点距離をfとし、前記第2レンズのd線に対する屈折率をnd2としたとき、次式
1.20<f1/f<2.50
1.510<nd2<1.620
の条件を満足することを特徴とするレンズ系。 - 前記第2レンズのd線に対するアッベ数をνd2としたとき、次式
25.0<νd2<60.0
の条件を満足することを特徴とする請求項1に記載のレンズ系。 - 前記第5レンズのd線に対する屈折率をnd5としたとき、次式
1.500<nd5<1.600
の条件を満足することを特徴とする請求項1または2に記載のレンズ系。 - 前記第5レンズのd線に対するアッベ数をνd5としたとき、次式
50.0<νd5<60.0
の条件を満足することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のレンズ系。 - 前記第2レンズ及び前記第5レンズの少なくとも一方が、プラスチックレンズであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のレンズ系。
- 前記第2レンズ及び前記第5レンズの少なくとも一方が、非球面レンズであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のレンズ系。
- 前記接合レンズの投映側のレンズ面から物体側のレンズ面までの光軸上の距離をTPとし、レンズ系全体における最も投映側のレンズ面から最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離をTとしたとき、次式
0.30<TP/T<0.52
の条件を満足することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のレンズ系。 - 前記第2レンズと前記第3レンズとの間に開口絞りを設けて構成されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のレンズ系。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009097341A JP2010249947A (ja) | 2009-04-13 | 2009-04-13 | レンズ系及びこれを搭載する光学機器 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|---|
WO2022078023A1 (zh) * | 2020-10-14 | 2022-04-21 | Oppo广东移动通信有限公司 | 镜头、投影光机以及近眼显示系统 |
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2009
- 2009-04-13 JP JP2009097341A patent/JP2010249947A/ja active Pending
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