JP2013122593A - プロジェクションレンズ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、コストが低く且つ高結像品質を有するプロジェクションレンズを提供する。
【解決手段】本発明のプロジェクションレンズは、拡大側から縮小側に向かって、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群とが配列され、第１レンズ群は、負の屈折力を有する第１レンズを備え、第２レンズ群は、拡大側から縮小側に向かって、正の屈折力を有する第２レンズと、正の屈折力を有する第３レンズと、負の屈折力を有する第４レンズと、正の屈折力を有する第５レンズとが配列され、条件式を満たす。
１．９５＜｜Ｆ１／Ｆｗ｜＜２．１５ （１）
０．５＜｜ｆ４／Ｆｗ｜＜０．７ （２）
１．０５＜｜ｆ５／Ｆｗ｜＜１．２５ （３）
Ｆ１は第１レンズ群の有効焦点距離であり、ｆ４は第４レンズの有効焦点距離であり、ｆ５は第５レンズの有効焦点距離であり、Ｆｗはプロジェクションレンズの広角端における有効焦点距離である。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学技術に関するものであって、特にプロジェクションレンズに関するものである。

一般的に、プロジェクションレンズの中のレンズ数が少なければ少ないほど、プロジェクションレンズのコストを削減することができる。しかし、レンズ数が少なければ、優れた結像品質を獲得することが困難である。

従って、本発明の目的は、コストが低く且つ高結像品質を有するプロジェクションレンズを提供することである。

前記目的を達成するため、本発明のプロジェクションレンズは、拡大側から縮小側に向かって負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群とが、順に移動可能に配列され、前記第１レンズ群は負の屈折力を有する第１レンズを備え、前記第２レンズ群は、拡大側から縮小側に向かって正の屈折力を有する第２レンズと、正の屈折力を有する第３レンズと、負の屈折力を有する第４レンズと、正の屈折力を有する第５レンズとが、順に配列され、以下の条件式（１）〜（３）を満たす。
１．９５＜｜Ｆ１／Ｆｗ｜＜２．１５ （１）
０．５＜｜ｆ４／Ｆｗ｜＜０．７ （２）
１．０５＜｜ｆ５／Ｆｗ｜＜１．２５ （３）
ここで、Ｆ１は前記第１レンズ群の有効焦点距離であり、ｆ４は前記第４レンズの有効焦点距離であり、ｆ５は前記第５レンズの有効焦点距離であり、Ｆｗは前記プロジェクションレンズの広角端における有効焦点距離である。

本発明のプロジェクションレンズにおいて、前記条件式（１）〜（３）を満たすと、非点収差及び球面収差が有効に制御され、結像品質を高めることができる。

本発明の実施形態に係るプロジェクションレンズの広角端での構造を示す図である。 図１に係るプロジェクションレンズの望遠端での構造を示す図である。 図１に係るプロジェクションレンズの縦収差図である。 図１に係るプロジェクションレンズの像面湾曲図である。 図１に係るプロジェクションレンズの歪曲収差図である。 図１に係るプロジェクションレンズの横色収差図である。 図２に係るプロジェクションレンズの縦収差図である。 図２に係るプロジェクションレンズの像面湾曲図である。 図２に係るプロジェクションレンズの歪曲収差図である。 図２に係るプロジェクションレンズの横色収差図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。

図１及び図２を参照すると、本発明の実施形態に係るプロジェクションレンズ１０は、ＳＬＭ２０が生成した画面を投影することに用いられる。投影する際、該ＳＬＭ２０が生成した画面は、保護ガラス３０を通った後、プロジェクションレンズ１０に入り、プロジェクションレンズ１０によって拡大された後、スクリーン（図示せず）に投影される。

プロジェクションレンズ１０は、拡大側から縮小側（ＳＬＭ２０に近い一端）に向かって、負の屈折力を有する第１レンズ群１００と、正の屈折力を有する第２レンズ群２００とが、順に移動可能に配列されている。変倍する際、第１レンズ群１００と第２レンズ群２００は、プロジェクションレンズ１０の光軸に沿って移動する。

第１レンズ群１００は、負の屈折力を有する第１レンズ１０２を備える。第２レンズ群２００は、拡大側から縮小側に向かって、正の屈折力を有する第２レンズ２０２と、正の屈折力を有する第３レンズ２０４と、負の屈折力を有する第４レンズ２０６と、正の屈折力を有する第５レンズ２０８とが、順に配列されている。

本発明のプロジェクションレンズ１０は、以下の条件式（１）〜（３）を満たす。

１．９５＜｜Ｆ１／Ｆｗ｜＜２．１５ （１）

０．５＜｜ｆ４／Ｆｗ｜＜０．７ （２）

１．０５＜｜ｆ５／Ｆｗ｜＜１．２５ （３）

ここで、Ｆ１は第１レンズ群１００の有効焦点距離であり、ｆ４は第４レンズ２０６の有効焦点距離であり、ｆ５は第５レンズ２０８の有効焦点距離であり、Ｆｗはプロジェクションレンズ１０の広角端における有効焦点距離である。

プロジェクションレンズ１０の構造（二群ズーム五レンズ式）は、レンズ数を減少させてコストを削減することに有利である。上記の条件式（１）〜（３）を満たすと、非点収差及び球面収差が有効に制御されて、結像品質を高めることができる。

本発明において、第１レンズ１０２は、非球面プラスチックレンズを使用し、第２レンズ２０２、第３レンズ２０４、第４レンズ２０６及び第５レンズ２０８は、球面ガラスレンズを使用するため、製造コストを下げるとともに結像品質を高めることができる。

ガラス材料の屈折率が低ければ低いほどコストが低いため、球面ガラスレンズの屈折率が１．８５より低いガラス材料を使用することによってプロジェクションレンズ１０のコストを下げる。

プロジェクションレンズ１０は、以下の条件式（４）を満たすことが好ましい。

０．４５＜｜Ｖｄ４／Ｖｄ５｜＜０．５５ （４）

ここで、Ｖｄ４及びＶｄ５は、第４レンズ２０６及び第５レンズ２０８におけるｄ光線（波長が５８７．６ｎｍである）に対するアッベ数である。この条件式（４）を満たす場合、中央視野と外視野の横色収差は同時に良好に補正される。この条件式（４）を満たない場合、プロジェクションレンズ１０の全ての視野の横色収差は補正され難い。

また、プロジェクションレンズ１０は、以下の条件式（５）を満たす。

Ｌｗ＊Фｗ＜３．８ （５）

ここで、Ｌｗは、プロジェクションレンズ１０の広角端におけるレンズ全長であり、Фｗは、プロジェクションレンズ１０の広角端における総屈折力である。この条件式（５）を満たす場合、レンズの全長は縮小されるとともに、プロジェクションレンズ１０の球面収差は良好に補正される。具体的には、レンズの全長が長い場合、球面収差は良好に補正されるが小型化に不利である。しかし、レンズの全長が短すぎる場合、球面収差は良好に補正され難い。

プロジェクションレンズ１０は、絞り３００をさらに備える。該絞り３００は、第４レンズ２０６と第５レンズ２０８との間に設置される。プロジェクションレンズ１０を変倍する際、絞り３００を第２レンズ群２００に随って、プロジェクションレンズ１０の光軸に沿って移動させる。この際、孔径は変化しない。

空間を節約するために、絞り３００は、第４レンズ２０６の第５レンズ２０８に面する表面に設置されることが好ましい。

プロジェクションレンズ１０は、拡大側から縮小側に向かって、表面Ｓ１〜Ｓ１０を順に備える。保護ガラス３０は、拡大側に面する表面Ｓ１１及び縮小側に面する表面Ｓ１２を備える。

プロジェクションレンズ１０の各光学素子は、表１、表２、表３及び表４の条件を満たす。

ここで、Ｒは対応する表面の曲率半径であり、Ｄは対応する表面から次の表面までの軸上距離であり、Ｎｄは対応するレンズのｄ光線（波長が５８７ｎｍである）に対する屈折率であり、ＶＤは対応するレンズのアッベ数である。

レンズ表面の中心を原点として、光軸がｘ軸である場合、レンズ表面の非球面形状は以下の数式によって表される。

ここで、ｃはレンズ表面中心の曲率であり、ｈは光軸からレンズ表面までの高さであり、ｋは二次曲面係数であり、Ａｉは第ｉ次の非球面形状の係数である。

ここで、Ｌはプロジェクションレンズ１０の全長であり、ｆはプロジェクションレンズ１０の有効焦点距離であり、Ｆ＃はプロジェクションレンズ１０の絞り数である。

図３乃至図１０に示したように、曲線ａ１、ｂ１、ｃ１は、それぞれ波長が４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６３０ｎｍである光線の縦収差曲線である。ａｔ、ａｓ、ｂｔ、ｂｓ、ｃｔ、ｃｓは、それぞれ波長が４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６３０ｎｍである光線のメリディオナル方向の特性曲線（Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ ｆｉｅｌｄ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ ｃｕｒｖｅ）及びサジタル方向の特性曲線（Ｓａｇｉｔｔａｌ ｆｉｅｌｄ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ ｃｕｒｖｅ）である。曲線ａｂｃは、それぞれ波長が４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６３０ｎｍである光線の歪曲収差特性曲線（３種の光線の歪曲収差特性曲線が重なる）である。曲線ａ２、ｂ２、ｃ２は、それぞれ波長が４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６３０ｎｍである光線の横色収差曲線である。図３乃至図１０からわかるように、広角端及び望遠端における収差は、全て、より小さい範囲内に制御される。従って、プロジェクションレンズ１０は、優れた結像品質を有する。

以上、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能であることは勿論であって、本発明の保護範囲は、以下の特許請求の範囲から決まる。

１０ プロジェクションレンズ
２０ ＳＬＭ
３０ 保護ガラス
１００ 第１レンズ群
１０２ 第１レンズ
２００ 第２レンズ群
２０２ 第２レンズ
２０４ 第３レンズ
２０６ 第４レンズ
２０８ 第５レンズ
３００ 絞り
Ｓ１〜Ｓ１２ 表面

Claims (8)

1. プロジェクションレンズは、拡大側から縮小側に向かって負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群とが順に移動可能に配列され、前記第１レンズ群は負の屈折力を有する第１レンズを備え、前記第２レンズ群は、拡大側から縮小側に向かって正の屈折力を有する第２レンズと、正の屈折力を有する第３レンズと、負の屈折力を有する第４レンズと、正の屈折力を有する第５レンズとが順に配列され、以下の条件式（１）〜（３）を満たすことを特徴とするプロジェクションレンズ。
   １．９５＜｜Ｆ１／Ｆｗ｜＜２．１５ （１）
   ０．５＜｜ｆ４／Ｆｗ｜＜０．７ （２）
   １．０５＜｜ｆ５／Ｆｗ｜＜１．２５ （３）
   ここで、Ｆ１は前記第１レンズ群の有効焦点距離であり、ｆ４は前記第４レンズの有効焦点距離であり、ｆ５は前記第５レンズの有効焦点距離であり、Ｆｗは前記プロジェクションレンズの広角端における有効焦点距離である。
2. 前記プロジェクションレンズは、以下の条件式（４）を満たすことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクションレンズ。
   ０．４５＜｜Ｖｄ４／Ｖｄ５｜＜０．５５ （４）
   ここで、Ｖｄ４及びＶｄ５は、前記第４レンズ及び前記第５レンズにおけるｄ光線に対するアッベ数である。
3. 前記プロジェクションレンズは、以下の条件式（５）を満たすことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクションレンズ。
   Ｌｗ＊Фｗ＜３．８ （５）
   ここで、Ｌｗは前記プロジェクションレンズの広角端におけるレンズ全長であり、Фｗは前記プロジェクションレンズの広角端における総屈折力である。
4. 前記第１レンズは非球面プラスチックレンズを使用し、前記第２レンズ、前記第３レンズ、前記第４レンズ及び前記第５レンズは球面ガラスレンズを使用することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のプロジェクションレンズ。
5. 前記球面ガラスレンズの屈折率が１．８５より低いガラス材料を使用することを特徴とする請求項４に記載のプロジェクションレンズ。
6. 前記第４レンズと前記第５レンズとの間には、絞りが設置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のプロジェクションレンズ。
7. 前記絞りは、変倍する際、前記第２レンズ群に随って前記プロジェクションレンズの光軸に沿って移動し且つ孔径が変化しないことを特徴とする請求項６に記載のプロジェクションレンズ。
8. 前記絞りは、前記第４レンズの前記第５レンズに面する表面に設置されることを特徴とする請求項６に記載のプロジェクションレンズ。

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