JP2014062953A - Super-wide-angle optical system and projection-type display device using the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a super-wide-angle optical system that enlarges and projects an image from a light valve that changes a reflection direction of light to form an image such as a DMD on a screen or the like, and achieves a bright and hi-performance optical system, and a large screen despite the installation within an extremely close distance from a projection surface.SOLUTION: A super-wide-angle optical system is formed, in order from an enlargement side, of a first lens group having a negative refractive power as a whole, a second lens group having a negative refractive power as a whole, and a third lens group having a positive refractive power as a whole. The first lens group is formed, in order from the enlargement side, of a first a lens group having a negative refractive power as a whole, and a first b lens group having a negative refractive power as a whole; the second lens group is formed, from the enlargement side, of a second a lens group having a negative refractive power as a whole, and a second b lens group having a positive or a negative refractive power as a whole; and the third lens group is formed, from the enlargement side, of a third a lens group having a positive refractive power as a whole, and a third b lens group having a positive refractive power as a whole.

Description

本発明は、主にDMDなどの光の反射方向を変えて画像を形成するライトバルブからの画像をスクリーンその他に拡大投射する投射型表示装置に用いる短距離投射用超広角光学系に関するものである。   The present invention relates to an ultra-wide-angle optical system for short-distance projection, which is mainly used in a projection display apparatus that enlarges and projects an image from a light valve that forms an image by changing the reflection direction of light, such as DMD. .

ライトバルブとしてDMD(デジタルマイクロミラーデバイス)等を用いた投射型表示装置が広く一般に使われるようになったが、学校をはじめとする教育関連用途を中心に、より短距離での投射能力を有する投射型表示装置が要望されている。例えば、80インチの投射サイズで使用する際に、スクリーン或いは壁面から3m程の離れた距離から投射する場合では、スクリーンの傍らで、説明する人にとっては頻繁に投射光学系からの光線を見て眩しい思いをしなければならないが、同じ80インチの投射サイズでも50cm程度の短い距離から投射した場合には、殆ど投射光学系からの光線を見てしまうことが無くなるからである。しかしながら、このことは投射光学系に関して言えば、画角を格段に大きな超広角レンズとすることに他ならない。   Projection-type display devices using DMD (Digital Micromirror Device) as a light valve have come to be widely used, but have projection ability at shorter distances, mainly for educational applications such as schools. There is a need for a projection display device. For example, when using a projection size of 80 inches, when projecting from a distance of about 3 m from the screen or wall, the person who explains will often see the light from the projection optical system beside the screen. Although it must be dazzling, even if the projection size is the same 80 inches, when it is projected from a short distance of about 50 cm, the light from the projection optical system is hardly seen. However, as far as the projection optical system is concerned, this is nothing but a super-wide-angle lens with a remarkably large field angle.

DMD等をライトバルブとして使用する場合、効率の良い明るさの投射型表示装置を実現しようとすると、各々の画素から投射光学系への光線束の角度についての制約がある。一般的には主光線で表現されることが多いが、主光線が各々の画素から垂直に射出するのが理想的な光線束となる。(照明方法によっては異なる場合もある)この光線束は投射レンズから射出するときには、投射光学系によって、その画角に応じた角度を付与されるため、画角が大きい投射光学系ほど光線束が投射光学系を通過する際に角度の変化を大きくしなければならないことがわかる。したがって、歪曲収差などの軸外収差が飛躍的に増加し、この補正のためにレンズの枚数が増加する、レンズの枚数が増加することで、光軸上での光学系の厚さが増加することになり、このことは、拡大側に配置されるレンズ径を大きくすることにもなり、また、非球面などの屈折面を使用しなければならなくなるなどの要因も加わって、投射レンズのコストを大幅に上げてしまうこととなる。また、加えて投射光学系では、一般的に光軸を水平に保持しているときに、光軸より上に投射画面が映し出される仕組みが、採用されている。これは、投射光学系の光軸とDMDの中心をずらして配置することにより、実現することができ、所謂シフト光学系と呼ばれるものである。シフト光学系を採用すると、投射光学系に要求されるイメージサークルの大きさは、その半径が光軸と、DMDの光軸から一番離れて配置される角までの距離となるため、通常のカメラのような光軸と撮像素子の中心を一致させる光学系に比べて大きくならざるを得なくなり、コスト増加の一要因にもなっている。   When a DMD or the like is used as a light valve, there is a restriction on the angle of the light flux from each pixel to the projection optical system in order to realize an efficient projection type display device. In general, it is often expressed as a chief ray, but the ideal ray bundle is that the chief ray is emitted vertically from each pixel. (This may vary depending on the illumination method.) When the light bundle is emitted from the projection lens, the projection optical system gives an angle corresponding to the angle of view. It can be seen that the change in angle must be increased when passing through the projection optics. Therefore, off-axis aberrations such as distortion increase dramatically, the number of lenses increases for this correction, and the increase in the number of lenses increases the thickness of the optical system on the optical axis. This means that the diameter of the lens placed on the enlargement side will be increased, and the cost of the projection lens will increase due to factors such as the need to use a refractive surface such as an aspherical surface. Will be greatly increased. In addition, the projection optical system generally employs a mechanism in which a projection screen is projected above the optical axis when the optical axis is held horizontally. This can be realized by shifting the optical axis of the projection optical system and the center of the DMD and is called a so-called shift optical system. When the shift optical system is adopted, the size of the image circle required for the projection optical system is the distance between the radius of the optical axis and the angle at which it is arranged farthest from the optical axis of the DMD. Compared to an optical system such as a camera in which the optical axis coincides with the center of the image sensor, the optical system must be larger, which is a factor in increasing costs.

プロジェクター用の超広角レンズとしては、例えば、全画角が130°程度でFナンバーが4.0程度の特開2006−171127号公報(特許文献1)、特開2006−171128号公報(特許文献2)や、全画角が100°程度でFナンバーが2.9程度の特開平5−34592号公報(特許文献3)がある。   As a super wide-angle lens for a projector, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-171127 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-171128 (Patent Document) having a total angle of view of about 130 ° and an F-number of about 4.0. 2), and Japanese Patent Laid-Open No. 5-34592 (Patent Document 3) having an entire field angle of about 100 ° and an F number of about 2.9.

特開2006−171127号公報JP 2006-171127 A 特開2006−171128号公報JP 2006-171128 A 特開平5−34592号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-34592

本発明は、前述した事情に鑑み、最も拡大側の光学要素として樹脂製の非球面レンズを効果的に2枚続けて配置することによって、DMDなどの光の反射方向を変えて画像を形成するライトバルブの特性に適しており、ライトバルブからの画像をスクリーン上或いはその他の壁面等に拡大投射する用途において明るく超広角で結像性能が高い光学系を実現し、学校や、小さな会議室等の限られたスペースでも大きな画面を投射可能で高画質な投射型表示装置を提供することを目的としている。   In view of the circumstances described above, the present invention forms an image by changing the reflection direction of light such as DMD by effectively arranging two aspherical lenses made of resin as the optical element on the most enlarged side. It is suitable for the characteristics of light valves, and realizes an optical system that is bright, super wide-angle, and has high imaging performance in applications that enlarge and project images from light valves onto screens or other wall surfaces. It is an object to provide a high-quality projection display device capable of projecting a large screen even in a limited space.

本発明における超広角光学系は、拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第1レンズ群、全体で弱い正又は負の屈折力を有する第2レンズ群及び全体で正の屈折力を有する第3レンズ群から構成され、前記第3レンズ群の縮小側には、大きな空気間隔を設けた後DMD等のライトバルブを配して構成される超広角光学系であって、前記第3レンズ群の最も縮小側の面から距離を経た後に結像する光学系であって、前記第1レンズ群のパワーに関して下記条件式(1)を満足し、前記第1レンズ群の最も拡大側の面から像面までの光軸上の距離と前記第1レンズ群の最も拡大側の面の有効径の大きさに関して下記条件式(2)及び下記条件式(3)を満足し、前記第2レンズ群の最も縮小側の面から像面までの光軸上の距離に関して下記条件式(4)を満足していることを特徴とする。(請求項1)
(1) −0.48 ≦ f/fI ≦ 0
(2) TL/f ≦ 36
(3) DI1/TL ≦ 0.72
(4) 6.2 ≦ b/f
ただし、
:光学系全系の合成焦点距離
(設計基準距離にある投射面に合焦の状態)
I :第1レンズ群の合成焦点距離
TL :第1レンズ群の最も拡大側の面から像面までの光軸上の距離
(ただし、第4レンズ群及び平行平面のカバーガラス部分は空気換算距離)
I1 :第1レンズ群の最も拡大側の面の有効径
:第3レンズ群の最も縮小側の面から像面までの光軸上の距離
(ただし、第4レンズ群及び平行平面のカバーガラス部分は空気換算距離)
The super wide-angle optical system according to the present invention has a first lens group having a negative refractive power as a whole, a second lens group having a weak positive or negative refractive power as a whole, and a positive refractive power as a whole in order from the magnification side. An ultra-wide-angle optical system configured by disposing a light valve such as a DMD after providing a large air space on the reduction side of the third lens group. An optical system that forms an image after a distance from the most reduction surface of the lens group, and satisfies the following conditional expression (1) with respect to the power of the first lens group, and is the most magnified side of the first lens group. The following conditional expressions (2) and (3) are satisfied with respect to the distance on the optical axis from the surface to the image plane and the effective diameter of the most magnified surface of the first lens group, and the second conditional expression (3) is satisfied. Regarding the distance on the optical axis from the most reduced surface of the lens group to the image plane, Characterized in that it satisfies the equation (4). (Claim 1)
(1) −0.48 ≦ f / f I ≦ 0
(2) TL / f ≦ 36
(3) D I1 / TL ≦ 0.72
(4) 6.2 ≦ b / f
However,
f : Total focal length of the entire optical system (focused on the projection surface at the design reference distance)
f I : Composite focal length TL of the first lens group TL: Distance on the optical axis from the most magnified surface of the first lens group to the image plane (however, the fourth lens group and the cover glass part of the parallel plane are converted to air) distance)
D I1 : Effective diameter b of the most magnified surface of the first lens group : Distance on the optical axis from the most reduced surface of the third lens group to the image plane (however, the fourth lens group and the cover glass portion of the parallel plane are air-converted distances)

条件式(1)は、最も拡大側に配置される第1レンズ群のパワーに関する条件である。レトロフォーカスの原理からバックフォーカスを維持しつつ画角を大きくするためにはレンズの拡大側に負パワーを投入するのが良い。従がって、拡大側のレンズ群を負パワーとすることは広角化に有効である。しかしながら本発明の光学系においては周辺光量を確保するために第1レンズ群の縮小側では正パワーを配置することを必要とする。したがって第1レンズ群のパワーはこれら要因のバランスによって決まり、全体としては負パワーを有することとなる。条件式(1)において上限を超えると、負パワーが不足し、画角を大きくすることが困難となり、逆に下限を超えると周辺光量の確保が出来ない。条件式(2)は、全長に関する条件であり、すなわち小型化の条件となる。上限を超えると全長が大きくなり、したがってレンズが大口径になり、小型という特徴を損ねてしまう。逆に下限を超えると、諸収差のバランスを取ることが困難となる。条件式(3)は、前玉の有効径の大きさの範囲を示したもので、仕様からの制約とともに、条件式(3)の範囲を超えると、製造コストが格段に増大し、製品としてのバランスを欠いてしまう。条件式(4)は、第2レンズ群の縮小側に設定される空気間隔に関する条件である。いわゆるバックフォーカスに相当する部分であるがライトバルブを照明するための光学系との共用スペースである為、この間隔を確保することが必要となる。従って下限を超えると照明系の光学系を組み込むことが困難となる。   Conditional expression (1) is a condition relating to the power of the first lens unit disposed on the most magnified side. In order to increase the angle of view while maintaining the back focus from the principle of retrofocus, it is better to apply negative power to the magnification side of the lens. Accordingly, it is effective for widening the angle to make the lens group on the enlargement side have negative power. However, in the optical system of the present invention, it is necessary to arrange positive power on the reduction side of the first lens group in order to secure the peripheral light amount. Therefore, the power of the first lens group is determined by the balance of these factors, and has negative power as a whole. If the upper limit is exceeded in conditional expression (1), the negative power will be insufficient and it will be difficult to increase the angle of view, and conversely if the lower limit is exceeded, the amount of peripheral light cannot be secured. Conditional expression (2) is a condition relating to the total length, that is, a condition for miniaturization. If the upper limit is exceeded, the total length becomes large, and thus the lens becomes large in diameter, and the feature of small size is lost. Conversely, when the lower limit is exceeded, it becomes difficult to balance various aberrations. Conditional expression (3) shows the range of the effective diameter of the front lens. If the range of conditional expression (3) is exceeded, along with the constraints from the specifications, the manufacturing cost will increase significantly, and as a product Lack of balance. Conditional expression (4) is a condition relating to an air interval set on the reduction side of the second lens group. Although this is a portion corresponding to a so-called back focus, it is a common space with the optical system for illuminating the light valve, so it is necessary to ensure this interval. Therefore, if the lower limit is exceeded, it becomes difficult to incorporate an illumination optical system.

また、前記第1レンズ群は、拡大側から順に全体で負の屈折力を有する第1aレンズ群及び全体で負の屈折力を有する第1bレンズ群から構成され、前記第1aレンズ群及び前記第1bレンズ群のパワーに関して下記条件式(5)を満足していることが望ましい。(請求項2)
(5) 0 ≦fIa/fIb ≦ 1.50
ただし、
Ia :第1aレンズ群の合成焦点距離
Ib :第1bレンズ群の合成焦点距離
The first lens group includes a 1a lens group having a negative refractive power as a whole and a 1b lens group having a negative refractive power as a whole in order from the magnification side, and the first a lens group and the first lens group. It is desirable that the following conditional expression (5) is satisfied with respect to the power of the 1b lens unit. (Claim 2)
(5) 0 ≦ f Ia / f Ib ≦ 1.50
However,
f Ia : Composite focal length of the 1a lens group f Ib : Composite focal length of the 1b lens group

この条件式を満足することにより、前記第1aレンズ群には、レンズ全系のパワーバランスを崩すことなく、バックフォーカスを確保し得る負のパワーを付与することができる。すなわち条件式(5)は、そのパワー比を表したものであり、上限を超えるということはバランス的に第1aレンズ群のパワーが小さくなることであり、バックフォーカスを確保することが難しくなる。またレンズ系の広角化にも不利となる。逆に上限をこえる場合は広角化には有利であるが、プロジェクター用途としての目標の周辺光量を確保出来ない。   By satisfying this conditional expression, a negative power capable of ensuring a back focus can be applied to the first lens group without destroying the power balance of the entire lens system. That is, the conditional expression (5) represents the power ratio, and exceeding the upper limit means that the power of the first-a lens group is reduced in a balanced manner, and it is difficult to secure the back focus. It is also disadvantageous for widening the lens system. On the contrary, if the upper limit is exceeded, it is advantageous for widening the angle, but it is not possible to secure the target peripheral light amount for projector use.

また、前記第1レンズ群を構成する前記第1aレンズ群は、拡大側から順に拡大側に凸のメニスカス形状で負の屈折力を有するレンズ(以下負レンズ)及び負レンズを配して構成され、前記第1bレンズ群は拡大側から順に負レンズ、負レンズ、正の屈折力を有するレンズ(以下正レンズ)及び負レンズを配して構成され、前記第1aレンズ群の有するパワーに関して下記条件式(6)を満足し、第1aレンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの形状の特徴に関して下記条件式(7)を満足し、第1aレンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの形状の特徴に関して下記条件式(8)を満足していることが望ましい。(請求項3)
(6) −0.18 ≦ f/fIa ≦ −0.12
(7) 2.2 ≦rI1/rI2 ≦ 7.2
(8) 1.8 ≦rI3/rI4 ≦ 5.2
ただし、
I1 :第1aレンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
I2 :第1aレンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
I3 :第1aレンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
I4 :第1aレンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
The 1a lens group constituting the first lens group is configured by arranging a negative meniscus lens (hereinafter, negative lens) having a negative refractive power and a negative lens in order from the magnifying side. The 1b lens group includes a negative lens, a negative lens, a lens having a positive refractive power (hereinafter, positive lens), and a negative lens in order from the magnification side. Expression (6) is satisfied, the following conditional expression (7) is satisfied regarding the feature of the shape of the lens arranged closest to the magnification side in the 1a lens group, and the lens is arranged second from the magnification side in the 1a lens group. It is desirable that the following conditional expression (8) is satisfied with respect to the characteristics of the lens shape. (Claim 3)
(6) −0.18 ≦ f / f Ia ≦ −0.12
(7) 2.2 ≦ r I1 / r I2 ≦ 7.2
(8) 1.8 ≦ r I3 / r I4 ≦ 5.2
However,
r I1 : radius of curvature of the magnifying side of the lens arranged closest to the magnifying side in the 1a lens group r I2 : radius of curvature r I3 of the demagnifying side of the lens arranged maximally on the 1a lens group: 1a lens Radius of curvature r I4 of the lens disposed second from the magnification side in the lens group: radius of curvature of the reduction surface of the lens disposed second from the magnification side in the lens group 1a

条件式(6)は、第1aレンズ群のパワーに関する条件である。第1aレンズ群は、全体としては負パワーであり拡大側に数枚の負パワーのレンズが配置されており、このことは光学系に要求される画角とバックフォーカスに密接に関係しており、当該レンズの負パワーを増大することは、第2レンズ群とDMD等のライトバルブの構成部品であるカバーガラスCGとの空気間隔を確保した上で要求画角を実現し、かつ小型化に有効であるが、条件式(6)の上限を超えるとレンズの負パワーが強くなり色収差と像面湾曲が発生し、収差の補正が困難になり、下限を超えるとレンズの負パワーが弱くなり第2レンズ群とDMD等のライトバルブの構成部品であるカバーガラスCGとの空気間隔、いわゆるバックフォーカスに相当する部分を長く取ることが困難となる。条件式(7)及び条件式(8)は、ともに第1aレンズ群において最も拡大側に配置されるレンズと拡大側から二番目に配置されるレンズの形状の特徴を示している。これらのレンズは、パワーが小さいものの、歪曲収差を強力に補正する目的で構成されているが、一方で概ね同心的形状とすることで、根本的に収差の発生を抑えた形状としている。したがって両条件式ともに上限を超えると、球面収差、コマ収差が補正不足となり、下限を超えると逆に補正過剰になる。   Conditional expression (6) is a condition relating to the power of the first-a lens group. The 1a lens group as a whole has negative power, and several negative power lenses are arranged on the magnifying side. This is closely related to the angle of view and back focus required for the optical system. Increasing the negative power of the lens realizes the required angle of view while ensuring the air gap between the second lens group and the cover glass CG, which is a component of the light valve such as the DMD. Although effective, if the upper limit of conditional expression (6) is exceeded, the negative power of the lens becomes strong and chromatic aberration and curvature of field occur, making it difficult to correct the aberration, and if the lower limit is exceeded, the negative power of the lens becomes weak. It becomes difficult to take a long space corresponding to the so-called back focus between the second lens group and the cover glass CG which is a component of the light valve such as DMD. Conditional expression (7) and conditional expression (8) both show the characteristics of the shape of the lens arranged closest to the magnification side and the lens arranged second from the magnification side in the 1a lens group. Although these lenses have a small power, they are configured for the purpose of strongly correcting distortion, but on the other hand, they have a shape that substantially suppresses the occurrence of aberrations by having a generally concentric shape. Therefore, if both conditional expressions exceed the upper limit, spherical aberration and coma aberration will be undercorrected, and if the lower limit is exceeded, overcorrection will occur.

また、前記第1レンズ群を構成する前記第1aレンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの縮小側の空隙の大きさに関して下記条件式(9)を満足し、前記第1レンズ群を構成する前記第1bレンズ群において拡大側から三番目に配置される正レンズのパワーに関して下記条件式(10)を満足し、当該レンズのレンズ形状の特徴に関して下記条件式(9)を満足していることが望ましい。(請求項4)
(9) 2.8 ≦ dI4/f ≦ 4.0
(10) 0.13 ≦ f/fI5 ≦ 0.37
(11) |rI10/rI9|≦ 1.5 (絶対値はrI10 ≦ 0のため)
ただし、
I4 :第1aレンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの縮小側の空隙
I5 :第1bレンズ群において拡大側から三番目に配置される正レンズの焦点距離
I9 :第1bレンズ群において拡大側から三番目に配置される正レンズの拡大側面の曲率半径
I10:第1bレンズ群において拡大側から三番目に配置される正レンズの縮小側面の曲率半径
Further, in the first lens group constituting the first lens group, the following conditional expression (9) is satisfied with respect to the size of the gap on the reduction side of the lens disposed second from the magnification side in the first lens group, and the first lens group The following conditional expression (10) is satisfied with respect to the power of the positive lens arranged third from the enlargement side in the 1b lens group constituting the lens, and the following conditional expression (9) is satisfied with respect to the lens shape characteristics of the lens. It is desirable that (Claim 4)
(9) 2.8 ≦ d I4 / f ≦ 4.0
(10) 0.13 ≦ f / f I5 ≦ 0.37
(11) | r I10 / r I9 | ≦ 1.5 (because the absolute value is r I10 ≦ 0)
However,
d I4 : A gap f I5 on the reduction side of the lens arranged second from the magnification side in the 1a lens group, f I5 : Focal length r I9 of the positive lens arranged third from the magnification side in the 1b lens group, 1b Curvature radius r I10 of the positive side lens arranged third from the magnification side in the lens group: Curvature radius of the reduction side surface of the positive lens arranged third from the magnification side in the 1b lens group

第1レンズ群において最も縮小側に配置されるレンズ及び拡大側から二番目に配置されるレンズは、コストの面からプラスチック材料で製作される非球面レンズとするのが良い。しかしながら、プラスチック材料とすると、温度や湿度に対する変化が大きくなり、これらのレンズに大きなパワーを与えることが出来ない。したがって、その次に来る負パワーのレンズとの距離を小さくすることで、パワーの少ないことに対する設計的な対応が可能であるが、そうすると、特に拡大側から二番目に配置されるレンズの形状が、同心的な形状から外れてしまい、収差のバランスを崩すことになる。条件式(9)は、このバランスをとるための、形状的な条件を示すものであり、条件式(9)の下限を超えると、拡大側の二枚のレンズの収差バランスを崩すこととなり、逆に上限を超えると、拡大側の二枚のレンズの負パワーが不足することになる。条件式(10)は、第1bレンズ群において拡大側から三番目に配置される正レンズに付与されるパワーの条件に関するものである。拡大側レンズの有口径を小さくしたまま、画角を大きくし、尚且つ周辺光量を確保するためには、画面周辺に対する主光線の方向を大きく屈曲する必要があり、全体として大きな負パワーを有する第1レンズ群でも縮小側については大きな正パワーが必要になる。この役割を担っているのが当該レンズで、条件式(10)の下限を超えるとパワーが小さくなり必要とされる画角を維持したまま周辺光量を確保できない。逆に上限を超えると他のレンズ群とのパワーバランスが崩れるため諸収差が増大してしまう。続く条件式(11)は、当該レンズのレンズ形状に関するものである。拡大側の強い負のパワーの影響で最後部レンズに入射する光束は強い発散光束であり、これを適度に収束させ、第1レンズ群として収差の発生を少なくするためには条件式(11)で示される制限が必要となる。上限を超えてしまうと当該レンズの拡大側面で過度に球面収差、コマ収差が補正され、良好な性能が得られない。   In the first lens group, the lens arranged closest to the reduction side and the lens arranged second from the magnification side are preferably aspherical lenses made of a plastic material in terms of cost. However, if a plastic material is used, the change with respect to temperature and humidity becomes large, and it is impossible to give large power to these lenses. Therefore, by reducing the distance from the next negative power lens, it is possible to cope with the design with respect to low power. However, in this case, the shape of the lens arranged second from the enlargement side is particularly good. , It will deviate from the concentric shape, and the balance of aberration will be lost. Conditional expression (9) indicates a geometric condition for achieving this balance. When the lower limit of conditional expression (9) is exceeded, the aberration balance of the two lenses on the enlargement side is lost. Conversely, if the upper limit is exceeded, the negative power of the two lenses on the enlargement side will be insufficient. Conditional expression (10) relates to the condition of power applied to the positive lens arranged third from the magnification side in the 1b lens group. In order to increase the angle of view while keeping the aperture diameter of the magnifying side lens small and to secure the peripheral light amount, it is necessary to largely bend the direction of the principal ray with respect to the periphery of the screen, and the whole has a large negative power. Even in the first lens group, a large positive power is required on the reduction side. The lens plays this role. When the lower limit of conditional expression (10) is exceeded, the power becomes small, and the amount of peripheral light cannot be secured while maintaining the required angle of view. Conversely, if the upper limit is exceeded, the power balance with the other lens groups is lost, and various aberrations increase. The following conditional expression (11) relates to the lens shape of the lens. The light beam incident on the last lens under the influence of the strong negative power on the enlargement side is a strong divergent light beam, and in order to converge this moderately and reduce the occurrence of aberration as the first lens group, conditional expression (11) The restriction indicated by is required. If the upper limit is exceeded, spherical and coma aberrations are excessively corrected on the enlarged side surface of the lens, and good performance cannot be obtained.

また、前記第2レンズ群は、拡大側から順に全体で負の屈折力を有する第2aレンズ群及び全体で正又は負の屈折力を有する第2bレンズ群から構成され、前記第2aレンズ群のパワーに関して下記条件式(12)を満足していることが望ましい。(請求項5)
(12) −0.18 ≦f/fIIa ≦ −0.06
ただし、
IIa :第2aレンズ群の合成焦点距離
The second lens group includes a 2a lens group having a negative refractive power as a whole and a second b lens group having a positive or negative refractive power as a whole in order from the magnification side. It is desirable that the following conditional expression (12) is satisfied with respect to power. (Claim 5)
(12) −0.18 ≦ f / f IIa ≦ −0.06
However,
f IIa : Composite focal length of the 2a lens group

第2レンズ群は、構成するエレメントのパワーの各々は大きいが、群としてのパワーは、それ程大きくない。これは、第2レンズ群としてもそうであるが、第2aレンズ群でも第2bレンズ群でも、群としてのパワーはそれ程大きくない。このことは、各々を構成する正のパワーと負のパワーが拮抗しているためであるが、エレメントのパワーが大きいことは、ペッツバール和を改善していると考えられる。その中で、第2レンズ群で拡大側に配置される第2aレンズ群のパワーについて条件式(12)の範囲で設定されることが望ましく、下限を超える、すなわち第2aレンズ群の負パワーが大きくなることは、これより縮小側の正パワーをも大きくしなければならなくなり、緒収差を悪化させ良好な性能を維持することが出来なくなる。逆に、上限を超えることは、レンズ系全体のレトロフォーカス度を下げることになり、仕様によるバックフォーカスが確保出来なくなる。   In the second lens group, the power of the constituent elements is large, but the power as a group is not so great. This is also the case with the second lens group, but the power as a group is not so great in both the 2a lens group and the 2b lens group. This is because the positive power and the negative power composing each other are antagonistic. However, it is considered that the high power of the element improves the Petzval sum. Among them, it is desirable that the power of the 2a lens group disposed on the enlargement side in the second lens group is set within the range of the conditional expression (12), which exceeds the lower limit, that is, the negative power of the 2a lens group is Increasing the size requires that the positive power on the reduction side also be increased, which deteriorates the aberration and makes it impossible to maintain good performance. On the contrary, exceeding the upper limit lowers the retrofocus degree of the entire lens system, making it impossible to secure the back focus according to the specification.

また、前記第2レンズ群を構成する前記第2aレンズ群は、拡大側から順に正レンズ及び負レンズを配して構成され、前記第2レンズ群を構成する前記第2bレンズ群は、拡大側から順に正レンズ及び負レンズを配して構成され、前記第2aレンズ群の最も拡大側に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式(13)を満足し、拡大側から二番目に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式(14)を満足していることが望ましい。(請求項6)
(13) 0.09 ≦ f/fII1 ≦ 0.3
(14) −0.4 ≦ f/fII2 ≦ −0.26
ただし、
II1:第2aレンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの焦点距離
II2:第2aレンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの焦点距離
The 2a lens group constituting the second lens group is configured by arranging a positive lens and a negative lens in order from the magnification side, and the 2b lens group constituting the second lens group is composed of the magnification side. Are arranged in order from the positive lens and the negative lens, and satisfy the following conditional expression (13) with respect to the power of the lens arranged closest to the magnifying side of the 2a lens group, and arranged second from the magnifying side. It is desirable that the following conditional expression (14) is satisfied with respect to the power of the lens. (Claim 6)
(13) 0.09 ≦ f / f II1 ≦ 0.3
(14) −0.4 ≦ f / f II2 ≦ −0.26
However,
f II1 : Focal length of the lens arranged closest to the magnification side in the 2a lens group f II2 : Focal length of the lens arranged second from the magnification side in the 2a lens group

第2aレンズ群に配置される正レンズは、周辺光量を維持するための大きな正パワーを付与されている。一方二番目に配置されるレンズは負パワーのレンズであるが、やはりパワーを付与することで、ペッツバール和を適正に保っている。したがって、周辺光量を維持し、同時に像面の平坦性を良好に保つためには、これらのレンズのパワーを比較的大きな状態で設定しなければならないが、同時にこのことは緒収差の悪化を招くこととなるため、これらのバランスを取ることになる。条件式(13)は、拡大側レンズに関してのこれらの条件を表現したもので、下限を超えると、周辺光量も、像面の平坦性も確保できなくなるが、上限を超えると緒収差が悪化する。また、条件式(14)は、縮小側のレンズに関しての条件であり、上限を超えると、パワー不足のため、像面の平坦性を損ない、逆に下限を超えるとパワーが過大となり、緒収差の悪化を招くこととなる。   The positive lens arranged in the 2a lens group is given a large positive power for maintaining the peripheral light amount. On the other hand, the second lens is a negative power lens, but the Petzval sum is kept appropriate by applying power. Therefore, in order to maintain the amount of peripheral light and at the same time maintain good flatness of the image surface, the power of these lenses must be set to a relatively large state, but this also causes deterioration of the aberration. Therefore, we will balance these. Conditional expression (13) expresses these conditions regarding the magnifying side lens. If the lower limit is exceeded, neither the peripheral light amount nor the flatness of the image plane can be secured, but if the upper limit is exceeded, the aberrations deteriorate. . Conditional expression (14) is a condition for the lens on the reduction side. If the upper limit is exceeded, the power is insufficient, so that the flatness of the image surface is impaired. Will be worsened.

また、前記第3レンズ群は、拡大側から順に全体で正又は負の屈折力を有する第3aレンズ群及び全体で正の屈折力を有する第3bレンズ群から構成され、前記第3bレンズ群はのパワーに関して下記条件式(15)を満足していることが望ましい。(請求項7)
(15) 0 ≦ f/fIIIb ≦ 0.42
ただし、
IIIb :第3bレンズ群の合成焦点距離
The third lens group includes a 3a lens group having positive or negative refractive power as a whole and a 3b lens group having positive refractive power as a whole in order from the magnification side. It is desirable that the following conditional expression (15) is satisfied with respect to the power of: (Claim 7)
(15) 0 ≦ f / fIIIb ≦ 0.42
However,
fIIIb : Composite focal length of the 3b lens group

条件式(15)は、第3bレンズ群の正パワーの範囲を適正に設定するための範囲である。第3bレンズ群は、レンズ系の最も縮小側に配置されることが、そのパワーが直接その縮小側の、いわゆるバックフォーカスの設定に関係してくる。緒収差のバランスを維持するためには、過大な正パワーを付与することは好ましくないため、これらの条件のバランスで、第3bレンズ群の正パワーは決まる。したがって、条件式(15)の下限を超えると、正パワーの量が少ないため、バックフォーカスを確保することが難しくなる。一方上限を超えるとパワーが過大となり緒収差を適正に維持することが出来なくなる。   Conditional expression (15) is a range for appropriately setting the positive power range of the third lens group. The arrangement of the 3b lens group on the most reduction side of the lens system directly relates to the setting of the so-called back focus on the reduction side. In order to maintain the balance of the aberrations, it is not preferable to give an excessive positive power. Therefore, the positive power of the third lens group is determined by the balance of these conditions. Therefore, if the lower limit of conditional expression (15) is exceeded, the amount of positive power is small and it is difficult to ensure back focus. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the power becomes excessive and the aberration cannot be maintained properly.

また、前記第3レンズ群を構成する前記第3aレンズ群は、拡大側から順に正レンズ、負レンズ、正レンズ及び負レンズを配して構成され、前記第3aレンズ群を構成する正レンズの分散特性関して下記条件式(16)を満足し、屈折率の特徴に関して各々下記条件式(17)を満足していることが望ましい。(請求項8)
(16) 48 ≦ vIIIaP
(17) nIIIaP ≦ 1.6
ただし、
IIIaP:第3aレンズ群を構成する正レンズのアッベ数の平均値
IIbP :第3aレンズ群を構成する正レンズの屈折率の平均値
The 3a lens group constituting the third lens group is configured by arranging a positive lens, a negative lens, a positive lens, and a negative lens in order from the magnification side, and is a positive lens constituting the 3a lens group. It is desirable that the following conditional expression (16) is satisfied with respect to the dispersion characteristics, and the following conditional expression (17) is satisfied with respect to the characteristics of the refractive index. (Claim 8)
(16) 48 ≦ vIIIaP
(17) nIIIaP ≦ 1.6
However,
v IIIaP : average value of Abbe number of positive lens constituting the 3a lens group n IIbP : average value of refractive index of positive lens constituting the 3a lens group

条件式(16)及び条件式(17)は、ともに第3aレンズ群における色収差補正に関する適正な範囲を示している。すなわち両式とも限度値を超えてレンズ系全体の色収差を適正に設計することが出来ない。   Conditional expression (16) and conditional expression (17) both indicate an appropriate range for chromatic aberration correction in the 3a lens group. In other words, both types cannot exceed the limit value, and the chromatic aberration of the entire lens system cannot be properly designed.

また、前記第3レンズ群を構成する前記第3bレンズ群は、拡大側から順に正レンズ、負レンズ、正レンズ及び正レンズを配して構成され、前記第3bレンズ群を構成する正レンズと負レンズの分散特性関して下記条件式(18)を満足し、正レンズの屈折率の特徴に関して各々下記条件式(19)を満足し、前記第3レンズ群において最も縮小側に配置されるレンズの形状に関して下記条件式(20)を満足していることが望ましい。(請求項9)
(18) 26 ≦ vIIIbP−vIIIbN
(19) nIIIbP ≦ 1.60
(20) −0.33 ≦ f/rIII13 ≦ −0.24
ただし、
IIIbP:第3bレンズ群を構成する正レンズのアッベ数の平均値
IIIbN:第3bレンズ群を構成する負レンズのアッベ数の平均値
IIIbP:第3bレンズ群を構成する正レンズの屈折率の平均値
III13:第3レンズ群において最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
The 3b lens group constituting the third lens group includes a positive lens, a negative lens, a positive lens, and a positive lens arranged in order from the magnification side, and a positive lens constituting the third b lens group; The following conditional expression (18) is satisfied with respect to the dispersion characteristics of the negative lens, and the following conditional expression (19) is satisfied with respect to the characteristics of the refractive index of the positive lens, and the lens arranged closest to the reduction side in the third lens group It is desirable that the following conditional expression (20) is satisfied with respect to the shape of (Claim 9)
(18) 26 ≦ v IIIbP −v IIIbN
(19) nIIIbP ≦ 1.60
(20) −0.33 ≦ f / rIII13 ≦ −0.24
However,
v IIIbP: average Abbe number of the positive lens constituting the 3b-th lens group v IIIbN: average Abbe number of the negative lens constituting the 3b-th lens group n IIIbP: refraction of the positive lens constituting the 3b-th lens group Average value r III13 : radius of curvature of the reduction side surface of the lens arranged closest to the reduction side in the third lens group

条件式(18)は、レンズ系全系の色収差バランスを良好に保つ上で第3bレンズ群の色収差バランスの好ましい状態を示すものである。強い正パワーを有する第3bレンズ群の色収差を条件式(18)の範囲において構成することはレンズ系全体の色収差補正に大きな影響を及ぼすため重要である。条件式の範囲を超えてしまうとレンズ系全体の色収差を適正に設計することが出来なくなる。また、色収差補正に関しては、特に正レンズの屈折率を条件式(19)の範囲で設定することで、実質的な硝材の選択が可能となる。すなわち正レンズのアッベ数を大きくとるためには、実質的に条件式(19)の範囲で屈折率を設定しなければならず、上限を超えてしまうと色収差補正が不十分とならざるを得ない。条件式(20)は、第3レンズ群において最も縮小側に配置される面の形状に関するものである。当該面は本質的にレンズ系全体に於いても最も縮小側に位置することから軸外光束に関する諸々の特性に関しての影響が大きい。特に焦平面近傍におけるテレセントリック性を良好に保ちつつ、周辺光量を多く確保するためには、曲率半径を適切に選択する必要があり、上限を超えると面パワーとしては小さすぎて、周辺光量を確保することが難しくなる。逆に下限を超えるとテレセントリック性のコントロールが難しくなることと、レンズとしてのパワーも大きくなりがちとなり諸々の収差が悪化することに繋がる。   Conditional expression (18) shows a preferable state of the chromatic aberration balance of the third lens group in order to maintain a good chromatic aberration balance of the entire lens system. It is important to configure the chromatic aberration of the third lens group having strong positive power in the range of the conditional expression (18) because it greatly affects the chromatic aberration correction of the entire lens system. If the range of the conditional expression is exceeded, the chromatic aberration of the entire lens system cannot be designed properly. Further, regarding chromatic aberration correction, it is possible to substantially select a glass material by setting the refractive index of the positive lens within the range of conditional expression (19). That is, in order to increase the Abbe number of the positive lens, the refractive index must be set substantially within the range of the conditional expression (19). If the upper limit is exceeded, chromatic aberration correction must be insufficient. Absent. Conditional expression (20) relates to the shape of the surface arranged closest to the reduction side in the third lens group. Since this surface is essentially located on the most reduction side in the entire lens system, it has a great influence on various characteristics relating to off-axis light flux. In particular, in order to secure a large amount of peripheral light while maintaining good telecentricity in the vicinity of the focal plane, it is necessary to select an appropriate radius of curvature. If the upper limit is exceeded, the surface power is too small and the peripheral light is secured. It becomes difficult to do. Conversely, when the lower limit is exceeded, it becomes difficult to control telecentricity, and the power as a lens tends to increase, leading to deterioration of various aberrations.

このように本発明の超広角光学系を投射型表示装置に搭載することにより高輝度で装置全体を小型化することが可能となり、またコストを低く維持することにも効果がある。(請求項10)   As described above, by mounting the super wide-angle optical system of the present invention on the projection display device, the entire device can be miniaturized with high brightness, and the cost can be kept low. (Claim 10)

本発明によれば、DMDなどのライトバルブの特性に適した短距離でも大きな画面を投射でき、結像性能が高い投射光学系を実現することができ、これを用いることで短距離でも大きな画面を投射でき、高画質の投射型表示装置を提供することが出来る。   According to the present invention, it is possible to project a large screen even at a short distance suitable for the characteristics of a light valve such as DMD, and to realize a projection optical system with high imaging performance. By using this, a large screen can be projected even at a short distance. Can be projected, and a projection display device with high image quality can be provided.

本発明による短距離投射光学系の第1実施例の光学系構成図である。It is an optical system block diagram of the 1st Example of the short distance projection optical system by this invention. 第1実施例の短距離投射光学系の諸収差図である。FIG. 6 is a diagram illustrating various aberrations of the short-distance projection optical system according to the first example. 本発明による短距離投射光学系の第2実施例の光学系構成図である。It is an optical system block diagram of 2nd Example of the short distance projection optical system by this invention. 第2実施例の短距離投射光学系の諸収差図である。It is an aberration diagram of the short-distance projection optical system of the second example. 本発明による短距離投射光学系の第3実施例の光学系構成図である。It is an optical system block diagram of 3rd Example of the short-distance projection optical system by this invention. 第3実施例の短距離投射光学系の諸収差図である。FIG. 11 is a diagram illustrating all aberrations of the short-distance projection optical system according to the third example. 本発明による短距離投射光学系の第4実施例の光学系構成図である。It is an optical system block diagram of 4th Example of the short distance projection optical system by this invention. 第4実施例の短距離投射光学系の諸収差図である。It is an aberration diagram of the short-distance projection optical system of the fourth example. 本発明による短距離投射光学系の第5実施例の光学系構成図である。It is an optical system block diagram of 5th Example of the short distance projection optical system by this invention. 第5実施例の短距離投射光学系の諸収差図である。FIG. 10 is a diagram illustrating all aberrations of the short-distance projection optical system according to the fifth example. 本発明による短距離投射光学系の第6実施例の光学系構成図である。It is an optical system block diagram of 6th Example of the short-distance projection optical system by this invention. 第6実施例の短距離投射光学系の諸収差図である。It is an aberration diagram of the short-distance projection optical system of the sixth example. 本発明による短距離投射光学系の第7実施例の光学系構成図である。It is an optical system block diagram of 7th Example of the short distance projection optical system by this invention. 第7実施例の短距離投射光学系の諸収差図である。FIG. 10 is a diagram illustrating all aberrations of the short-distance projection optical system according to the seventh example. 本発明による短距離投射光学系の第8実施例の光学系構成図である。It is an optical system block diagram of 8th Example of the short-distance projection optical system by this invention. 第8実施例の短距離投射光学系の諸収差図である。It is an aberration diagram of the short-distance projection optical system of the eighth example. 本発明による短距離投射光学系の第9実施例の光学系構成図である。It is an optical system block diagram of 9th Example of the short-distance projection optical system by this invention. 第9実施例の短距離投射光学系の諸収差図である。FIG. 10 is a diagram illustrating all aberrations of the short-distance projection optical system according to the ninth example.

以下、具体的な数値実施例について、本発明を説明する。以下の第1実施例から第9実施例の超広角光学系では、拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第1レンズ群(レンズ群名称LG1)、全体で負の屈折力を有する第2レンズ群(レンズ群名称LG2)及び全体で正の屈折力を有する第3レンズ群(レンズ群名称LG3)から構成され、前記第1レンズ群LG1は、拡大側から順に全体で負の屈折力を有する第1aレンズ群(レンズ群名称LG1a)及び全体で負の屈折力を有する第1bレンズ群(レンズ群名称LG1b)から構成され、前記第2レンズ群LG2は、拡大側から順に全体で負の屈折力を有する第2aレンズ群(レンズ群名称LG2a)及び全体で正又は負の屈折力を有する第2bレンズ群(レンズ群名称LG2b)から構成され、前記第3レンズ群LG3は、拡大側から順に全体で正又は負の屈折力を有する第3aレンズ群(レンズ群名称LG3a)及び全体で正の屈折力を有する第3bレンズ群(レンズ群名称LG3b)から構成され、前記第1aレンズ群LG1aは、拡大側から順に拡大側に凸のメニスカス形状の負レンズ(レンズ名称をL11、拡大側面の面番号を101、縮小側面の面番号を102とする)及び負レンズ(レンズ名称をL12、拡大側面の面番号を103、縮小側面の面番号を104とする)を配して構成され、前記第1bレンズ群LG1bは拡大側から順に負レンズ(レンズ名称をL13、拡大側面の面番号を105、縮小側面の面番号を106とする)、負レンズ(レンズ名称をL14、拡大側面の面番号を107、縮小側面の面番号を108とする)、正レンズ(レンズ名称をL15、拡大側面の面番号を109、縮小側面の面番号を110とする)及び負レンズ(レンズ名称をL16、拡大側面の面番号を111(ただし接合面の場合は110面と111面は同一面)、縮小側面の面番号を112とする)を配して構成され、前記第2aレンズ群LG2aは、拡大側から順に正レンズ(レンズ名称をL21、拡大側面の面番号を201、縮小側面の面番号を202とする)及び負レンズ(レンズ名称をL22、拡大側面の面番号を203(ただし接合面の場合は202面と203面は同一面)、縮小側面の面番号を204とする)を配して構成され、前記第2bレンズ群LG2bは、拡大側から順に正レンズ(レンズ名称をL23、拡大側面の面番号を205、縮小側面の面番号を206とする)及び負レンズ(レンズ名称をL24、拡大側面の面番号は接合のため206、縮小側面の面番号を207とする)を配して構成され、前記第3aレンズ群LG3aは、拡大側から順に正レンズ(レンズ名称をL31、拡大側面の面番号を301、縮小側面の面番号を302とする)、負レンズ(レンズ名称をL32、拡大側面の面番号を303、縮小側面の面番号を304とする)、正レンズ(レンズ名称をL33、拡大側面の面番号を接合のため304、縮小側面の面番号を305とする)及び負レンズ(レンズ名称をL34、拡大側面の面番号を接合のため305、縮小側面の面番号を306とする)を配して構成され、前記第3bレンズ群LG3bは、拡大側から順に正レンズ(レンズ名称をL35、拡大側面の面番号を307、縮小側面の面番号を308とする)、負レンズ(レンズ名称をL36、拡大側面の面番号を309、縮小側面の面番号を310とする)、正レンズ(レンズ名称をL37、拡大側面の面番号を接合のため310、縮小側面の面番号を311とする)及び正レンズ(レンズ名称をL38、拡大側面の面番号を312、縮小側面の面番号を313とする)を配して構成され、前記第3レンズ群LG3の縮小側には、大きな空気間隔を設け、その後に照明光学系との関連において第4レンズ群(レンズ群名称LG4)を、正レンズ(レンズ名称をL41、拡大側面の面番号を401、縮小側面の面番号を402とする)にて構成しても良く、続いて前記第4レンズ群LG4の縮小側とライトバルブ面との間には僅かな空気間隔をおいて配置されるDMD等のライトバルブの構成部品であるカバーガラスCG(拡大側面をC01、縮小側面をC02)を配置し構成される。   Hereinafter, the present invention will be described with respect to specific numerical examples. In the super wide-angle optical systems of the following first to ninth embodiments, in order from the magnification side, the first lens group (lens group name LG1) having a negative refractive power as a whole, and having a negative refractive power as a whole The first lens group LG1 is composed of a second lens group (lens group name LG2) and a third lens group (lens group name LG3) having a positive refractive power as a whole, and the first lens group LG1 is negatively refracted in order from the enlargement side. 1a lens group having a power (lens group name LG1a) and 1b lens group having a negative refractive power as a whole (lens group name LG1b), and the second lens group LG2 is entirely in order from the magnification side. The second lens group (lens group name LG2a) having a negative refractive power and the second b lens group (lens group name LG2b) having a positive or negative refractive power as a whole are configured, and the third lens group LG3 is enlarged. From the side 3a lens group (lens group name LG3a) having positive or negative refractive power as a whole, and 3b lens group (lens group name LG3b) having positive refractive power as a whole, and the first a lens group LG1a Is a negative meniscus lens (lens name is L11, the surface number of the enlargement side is 101, and the surface number of the reduction side is 102) and a negative lens (lens name is L12, enlargement) The surface number of the side surface is 103 and the surface number of the reduction side surface is 104. The first b lens group LG1b is a negative lens in order from the enlargement side (lens name is L13, and the surface number of the enlargement side surface is 105). , The surface number of the reduction side is 106), the negative lens (the lens name is L14, the surface number of the enlargement side is 107, and the surface number of the reduction side is 108), the positive lens (the lens name is 15. The surface number of the enlarged side surface is 109, the surface number of the reduced side surface is 110, and a negative lens (the lens name is L16, the surface number of the enlarged side surface is 111 (however, in the case of a cemented surface, the 110 and 111 surfaces are the same) Surface), and the surface number of the reduction side surface is 112), and the second a lens group LG2a is a positive lens (lens name is L21, surface number of the expansion side surface is 201, and reduction side surface in order from the enlargement side) And the negative lens (the lens name is L22, the surface number of the enlarged side surface is 203 (in the case of the cemented surface, the 202 and 203 surfaces are the same surface), and the surface number of the reduced side surface is 204. ), And the second b lens group LG2b includes, in order from the enlargement side, a positive lens (lens name L23, enlargement side surface number 205, reduction side surface number 206) and negative lens ( Len The lens number LG24a is a positive lens (lens name) in order from the magnification side. L31, the surface number of the enlarged side surface is 301 and the surface number of the reduced side surface is 302), the negative lens (the lens name is L32, the surface number of the enlarged side surface is 303, and the surface number of the reduced side surface is 304), positive Lens (L33 is the lens name, 304 is the surface number of the enlarged side for bonding, and 305 is the surface number of the reducing side) and a negative lens (the lens name is L34, the surface number of the expanding side is 305 for bonding, the reducing side surface) The third lens group LG3b has a positive lens in order from the enlargement side (lens name is L35, the enlargement side surface number is 307, and the reduction side surface number is 30). Negative lens (the lens name is L36, the surface number of the enlargement side is 309, the surface number of the reduction side is 310), the positive lens (the lens name is L37, and the surface number of the enlargement side is 310 for bonding, The third lens group LG3 includes a reduction lens surface number 311) and a positive lens (lens name L38, enlargement side surface number 312 and reduction side surface number 313). On the reduction side, a large air space is provided, and then, in relation to the illumination optical system, the fourth lens group (lens group name LG4), the positive lens (lens name is L41, the surface number of the enlarged side surface is 401, and the reduction is performed. The surface number of the side surface is 402), and a DMD or the like that is arranged with a slight air gap between the reduction side of the fourth lens group LG4 and the light valve surface is subsequently provided. Light valve (An expanded side C01, the C02 reduction side) cover glass CG is formed parts arranged constituted.

[実施例1]
本発明の投射光学系の第1実施例について数値例を表1に示す。また図1は、そのレンズ構成図、図2はその諸収差図である。
表の上段で、fは短距離投射光学系の焦点距離、FnoはFナンバー、2ωは短距離投射光学系の全画角(単位:度)を表し、dは101面と当該面の拡大側にある投射面までの距離を表し、hI1は101面における有効径の半径を表すものである。また下段のrは曲率半径、dはレンズ厚またはレンズ間隔、nはd線に対する屈折率、νはd線のアッベ数を示す。諸収差図中の球面収差図におけるCA1、CA2、CA3はそれぞれCA1=550nm、CA2=450nm、CA3=620nmの各波長における収差曲線である。非点収差図におけるSはサジタル、Mはメリディオナルを示している。また、全般に亘り特別に記載のない限り、諸値の計算に使用している波長はCA1=550.0nmであり、長さの単位はmmである。
[Example 1]
Table 1 shows numerical examples of the first embodiment of the projection optical system according to the present invention. FIG. 1 is a diagram showing the lens configuration, and FIG. 2 is a diagram showing various aberrations thereof.
In the upper part of the table, f represents the focal length of the short-distance projection optical system, F no represents the F number, 2ω represents the total angle of view (unit: degrees) of the short-distance projection optical system, and d p represents the 101 plane and the corresponding plane. This represents the distance to the projection surface on the enlargement side, and h I1 represents the radius of the effective diameter on the 101 surface. In the lower row, r is a radius of curvature, d is a lens thickness or a lens interval, nd is a refractive index with respect to the d line, and ν d is an Abbe number of the d line. CA1, CA2, and CA3 in the spherical aberration diagrams in the various aberration diagrams are aberration curves at wavelengths of CA1 = 550 nm, CA2 = 450 nm, and CA3 = 620 nm, respectively. In the astigmatism diagram, S indicates sagittal and M indicates meridional. Unless otherwise specified throughout, the wavelength used for calculation of various values is CA1 = 550.0 nm, and the unit of length is mm.

Figure 2014062953
Figure 2014062953

[実施例2]
本発明の投射光学系の第2実施例について数値例を表2に示す。また図3は、そのレンズ構成図、図4はその諸収差図である。
[Example 2]
Table 2 shows numerical examples of the second embodiment of the projection optical system of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing the lens configuration, and FIG. 4 is a diagram showing various aberrations thereof.

Figure 2014062953
Figure 2014062953

[実施例3]
本発明の投射光学系の第3実施例について数値例を表3に示す。また図5は、そのレンズ構成図、図6はその諸収差図である。
[Example 3]
Table 3 shows numerical examples of the third embodiment of the projection optical system according to the present invention. FIG. 5 is a diagram showing the lens configuration, and FIG. 6 is a diagram showing various aberrations.

Figure 2014062953
Figure 2014062953

[実施例4]
本発明の投射光学系の第4実施例について数値例を表4に示す。また図7は、そのレンズ構成図、図8はその諸収差図である。
[Example 4]
Table 4 shows numerical examples of the fourth embodiment of the projection optical system according to the present invention. FIG. 7 is a diagram showing the lens configuration, and FIG. 8 is a diagram showing various aberrations.

Figure 2014062953
Figure 2014062953

[実施例5]
本発明の投射光学系の第5実施例について数値例を表5に示す。また図9は、そのレンズ構成図、図10はその諸収差図である。
[Example 5]
Table 5 shows numerical examples of the fifth embodiment of the projection optical system according to the present invention. FIG. 9 is a lens configuration diagram, and FIG. 10 is a diagram showing various aberrations.

Figure 2014062953
Figure 2014062953

[実施例6]
本発明の投射光学系の第6実施例について数値例を表6に示す。また図11は、そのレンズ構成図、図12はその諸収差図である。
[Example 6]
Table 6 shows numerical examples of the sixth embodiment of the projection optical system according to the present invention. FIG. 11 is a diagram showing the lens configuration, and FIG. 12 is a diagram showing various aberrations.

Figure 2014062953
Figure 2014062953

[実施例7]
本発明の投射光学系の第7実施例について数値例を表7に示す。また図13は、そのレンズ構成図、図14はその諸収差図である。
[Example 7]
Table 7 shows numerical examples of the seventh embodiment of the projection optical system according to the present invention. FIG. 13 is a lens configuration diagram thereof, and FIG. 14 is a diagram showing various aberrations thereof.

Figure 2014062953
Figure 2014062953

[実施例8]
本発明の投射光学系の第8実施例について数値例を表8に示す。また図15は、そのレンズ構成図、図16はその諸収差図である。
[Example 8]
Table 8 shows numerical examples of the eighth embodiment of the projection optical system according to the present invention. FIG. 15 is a lens configuration diagram, and FIG. 16 is a diagram showing various aberrations.

Figure 2014062953
Figure 2014062953

[実施例9]
本発明の投射光学系の第9実施例について数値例を表9に示す。また図17は、そのレンズ構成図、図18はその諸収差図である。
[Example 9]
Table 9 shows numerical examples of the ninth embodiment of the projection optical system according to the present invention. FIG. 17 is a lens configuration diagram, and FIG.

Figure 2014062953
Figure 2014062953

次に第1実施例から第9実施例に関して条件式(1)から条件式(20)に対応する値を、まとめて表10に示す。   Next, Table 10 collectively shows values corresponding to the conditional expressions (1) to (20) regarding the first to ninth embodiments.

Figure 2014062953
Figure 2014062953

表10から明らかなように、第1実施例から第9実施例の各実施例に関する数値は条件式(1)から条件式(20)の条件式を満足しているとともに、各実施例における収差図からも明らかなように、各収差とも良好に補正されている。   As is clear from Table 10, the numerical values for the first to ninth embodiments satisfy the conditional expressions (1) to (20) and the aberrations in the respective embodiments. As is apparent from the figure, each aberration is corrected well.

以下に、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[請求項1]
拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第1レンズ群、全体で弱い正又は負の屈折力を有する第2レンズ群及び全体で正の屈折力を有する第3レンズ群から構成され、前記第3レンズ群の縮小側には、大きな空気間隔を設けた後DMD等のライトバルブを配して構成される超広角光学系であって、前記第3レンズ群の最も縮小側の面から距離を経た後に結像する光学系であって、前記第1レンズ群のパワーに関して下記条件式(1)を満足し、前記第1レンズ群の最も拡大側の面から像面までの光軸上の距離と前記第1レンズ群の最も拡大側の面の有効径の大きさに関して下記条件式(2)及び下記条件式(3)を満足し、前記第2レンズ群の最も縮小側の面から像面までの光軸上の距離に関して下記条件式(4)を満足していることを特徴とする超広角光学系。
(1) −0.48 ≦ f/fI ≦ 0
(2) TL/f ≦ 36
(3) DI1/TL ≦ 0.72
(4) 6.2 ≦ b/f
ただし、
:光学系全系の合成焦点距離
(設計基準距離にある投射面に合焦の状態)
I :第1レンズ群の合成焦点距離
TL :第1レンズ群の最も拡大側の面から像面までの光軸上の距離
(ただし、第4レンズ群及び平行平面のカバーガラス部分は空気換算距離)
I1 :第1レンズ群の最も拡大側の面の有効径
:第3レンズ群の最も縮小側の面から像面までの光軸上の距離
(ただし、第4レンズ群及び平行平面のカバーガラス部分は空気換算距離)
[請求項2]
前記請求項1記載の超広角光学系において、前記第1レンズ群は、拡大側から順に全体で負の屈折力を有する第1aレンズ群及び全体で負の屈折力を有する第1bレンズ群から構成され、前記第1aレンズ群及び前記第1bレンズ群のパワーに関して下記条件式(5)を満足していることを特徴とする。
(5) 0 ≦fIa/fIb ≦ 1.50
ただし、
Ia :第1aレンズ群の合成焦点距離
Ib :第1bレンズ群の合成焦点距離
[請求項3]
前記請求項1記載の超広角光学系において、前記第1レンズ群を構成する前記第1aレンズ群は、拡大側から順に拡大側に凸のメニスカス形状で負の屈折力を有するレンズ(以下負レンズ)及び負レンズを配して構成され、前記第1bレンズ群は拡大側から順に負レンズ、負レンズ、正の屈折力を有するレンズ(以下正レンズ)及び負レンズを配して構成され、前記第1aレンズ群の有するパワーに関して下記条件式(6)を満足し、第1aレンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの形状の特徴に関して下記条件式(7)を満足し、第1aレンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの形状の特徴に関して下記条件式(8)を満足していることを特徴とする。
(6) −0.18 ≦ f/fIa ≦ −0.12
(7) 2.2 ≦rI1/rI2 ≦ 7.2
(8) 1.8 ≦rI3/rI4 ≦ 5.2
ただし、
I1 :第1aレンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
I2 :第1aレンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
I3 :第1aレンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
I4 :第1aレンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
[請求項4]
前記請求項1記載の超広角光学系において、前記第1レンズ群を構成する前記第1aレンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの縮小側の空隙の大きさに関して下記条件式(9)を満足し、前記第1レンズ群を構成する前記第1bレンズ群において拡大側から三番目に配置される正レンズのパワーに関して下記条件式(10)を満足し、当該レンズのレンズ形状の特徴に関して下記条件式(9)を満足していることを特徴とする。
(9) 2.8 ≦ dI4/f ≦ 4.0
(10) 0.13 ≦ f/fI5 ≦ 0.37
(11) |rI10/rI9|≦ 1.5 (絶対値はrI10 ≦ 0のため)
ただし、
I4 :第1aレンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの縮小側の空隙
I5 :第1bレンズ群において拡大側から三番目に配置される正レンズの焦点距離
I9:第1bレンズ群において拡大側から三番目に配置される正レンズの拡大側面の曲率半径
I10:第1bレンズ群において拡大側から三番目に配置される正レンズの縮小側面の曲率半径
[請求項5]
前記請求項1記載の超広角光学系において、前記第2レンズ群は、拡大側から順に全体で負の屈折力を有する第2aレンズ群及び全体で正又は負の屈折力を有する第2bレンズ群から構成され、前記第2aレンズ群のパワーに関して下記条件式(12)を満足していることを特徴とする。
(12) −0.18 ≦f/fIIa ≦ −0.06
ただし、
IIa :第2aレンズ群の合成焦点距離
[請求項6]
前記請求項1記載の超広角光学系において、前記第2レンズ群を構成する前記第2aレンズ群は、拡大側から順に正レンズ及び負レンズを配して構成され、前記第2レンズ群を構成する前記第2bレンズ群は、拡大側から順に正レンズ及び負レンズを配して構成され、前記第2aレンズ群の最も拡大側に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式(13)を満足し、拡大側から二番目に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式(14)を満足していることを特徴とする。
(13) 0.09 ≦ f/fII1 ≦ 0.3
(14) −0.4 ≦ f/fII2 ≦ −0.26
ただし、
II1:第2aレンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの焦点距離
II2:第2aレンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの焦点距離
[請求項7]
前記請求項1記載の超広角光学系において、前記第3レンズ群は、拡大側から順に全体で正又は負の屈折力を有する第3aレンズ群及び全体で正の屈折力を有する第3bレンズ群から構成され、前記第3bレンズ群はのパワーに関して下記条件式(15)を満足していることを特徴とする。
(15) 0 ≦ f/fIIIb ≦ 0.42
ただし、
IIIb :第3bレンズ群の合成焦点距離
[請求項8]
前記請求項1記載の超広角光学系において、前記第3レンズ群を構成する前記第3aレンズ群は、拡大側から順に正レンズ、負レンズ、正レンズ及び負レンズを配して構成され、前記第3aレンズ群を構成する正レンズの分散特性関して下記条件式(16)を満足し、屈折率の特徴に関して各々下記条件式(17)を満足していることを特徴とする。
(16) 48 ≦ vIIIaP
(17) nIIIaP ≦ 1.6
ただし、
IIIaP:第3aレンズ群を構成する正レンズのアッベ数の平均値
IIbP :第3aレンズ群を構成する正レンズの屈折率の平均値
[請求項9]
前記請求項1記載の超広角光学系において、前記第3レンズ群を構成する前記第3bレンズ群は、拡大側から順に正レンズ、負レンズ、正レンズ及び正レンズを配して構成され、前記第3bレンズ群を構成する正レンズと負レンズの分散特性関して下記条件式(18)を満足し、正レンズの屈折率の特徴に関して各々下記条件式(19)を満足し、前記第3レンズ群において最も縮小側に配置されるレンズの形状に関して下記条件式(20)を満足していることを特徴とする。
(18) 26 ≦ vIIIbP−vIIIbN
(19) nIIIbP ≦ 1.60
(20) −0.33 ≦ f/rIII13 ≦ −0.24
ただし、
IIIbP:第3bレンズ群を構成する正レンズのアッベ数の平均値
IIIbN:第3bレンズ群を構成する負レンズのアッベ数の平均値
IIIbP:第3bレンズ群を構成する正レンズの屈折率の平均値
III13:第3レンズ群において最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
[請求項10]
前記請求項1乃至前記請求項8の少なくともいずれかの一項に記載される超広角光学系を搭載していることを特徴とした投射型表示装置。
The invention described in the scope of claims at the beginning of the filing of the present application will be appended.
[Claim 1]
In order from the magnification side, the first lens group having a negative refractive power as a whole, a second lens group having a weak positive or negative refractive power as a whole, and a third lens group having a positive refractive power as a whole, An ultra-wide-angle optical system configured by disposing a light valve such as a DMD after providing a large air gap on the reduction side of the third lens group, from the most reduction side surface of the third lens group An optical system that forms an image after passing through a distance, satisfies the following conditional expression (1) with respect to the power of the first lens group, and is on the optical axis from the most magnified surface of the first lens group to the image plane. And the following conditional expression (2) and the following conditional expression (3) are satisfied with respect to the distance and the effective diameter of the most magnified surface of the first lens group, and from the most demagnifying surface of the second lens group: The following conditional expression (4) is satisfied with respect to the distance on the optical axis to the image plane: Super-wide-angle optical system for a butterfly.
(1) −0.48 ≦ f / f I ≦ 0
(2) TL / f ≦ 36
(3) D I1 / TL ≦ 0.72
(4) 6.2 ≦ b / f
However,
f : Total focal length of the entire optical system (focused on the projection surface at the design reference distance)
f I : Composite focal length TL of the first lens group TL: Distance on the optical axis from the most magnified surface of the first lens group to the image plane (however, the fourth lens group and the cover glass part of the parallel plane are converted to air) distance)
D I1 : Effective diameter b of the most magnified surface of the first lens group : Distance on the optical axis from the most reduced surface of the third lens group to the image plane (however, the fourth lens group and the cover glass portion of the parallel plane are air-converted distances)
[Claim 2]
2. The super wide-angle optical system according to claim 1, wherein the first lens group includes a first lens group having a negative refractive power as a whole and a first lens group having a negative refractive power as a whole in order from the magnification side. In addition, the following conditional expression (5) is satisfied with respect to the powers of the first-a lens group and the first-b lens group.
(5) 0 ≦ f Ia / f Ib ≦ 1.50
However,
f Ia : Composite focal length of the 1a lens group f Ib : Composite focal length of the 1b lens group [Claim 3]
2. The super wide-angle optical system according to claim 1, wherein the first lens group constituting the first lens group is a lens having a negative meniscus shape that is convex toward the enlargement side in order from the enlargement side (hereinafter, negative lens). ) And a negative lens, and the 1b lens group includes a negative lens, a negative lens, a lens having a positive refractive power (hereinafter positive lens) and a negative lens in order from the magnification side, The following conditional expression (6) is satisfied with respect to the power possessed by the 1a lens group, and the following conditional expression (7) is satisfied with respect to the characteristic of the shape of the lens arranged at the most enlargement side in the 1a lens group, and the 1a lens group The following conditional expression (8) is satisfied with respect to the characteristics of the shape of the lens arranged second from the enlargement side in FIG.
(6) −0.18 ≦ f / f Ia ≦ −0.12
(7) 2.2 ≦ r I1 / r I2 ≦ 7.2
(8) 1.8 ≦ r I3 / r I4 ≦ 5.2
However,
r I1 : radius of curvature of the magnifying side of the lens arranged closest to the magnifying side in the 1a lens group r I2 : radius of curvature r I3 of the demagnifying side of the lens arranged maximally on the 1a lens group: 1a lens Radius of curvature r I4 of the lens disposed second from the magnification side in the group: Curvature radius of the reduction surface of the lens disposed second from the magnification side in the 1a lens group [Claim 4]
In the super wide-angle optical system according to claim 1, the following conditional expression (9) is satisfied with respect to the size of the gap on the reduction side of the lens disposed second from the enlargement side in the 1a lens group constituting the first lens group. And the following conditional expression (10) is satisfied with respect to the power of the positive lens arranged third from the magnification side in the 1b lens group constituting the first lens group, and the lens shape characteristics of the lens The following conditional expression (9) is satisfied.
(9) 2.8 ≦ d I4 / f ≦ 4.0
(10) 0.13 ≦ f / f I5 ≦ 0.37
(11) | r I10 / r I9 | ≦ 1.5 (because the absolute value is r I10 ≦ 0)
However,
d I4 : A gap f I5 on the reduction side of the lens arranged second from the magnification side in the 1a lens group, f I5 : Focal length r I9 of the positive lens arranged third from the magnification side in the 1b lens group, 1b The radius of curvature r I10 of the magnification side of the positive lens arranged third from the magnification side in the lens group: The radius of curvature of the reduction side of the positive lens arranged third from the magnification side in the 1b lens group [Claim 5]
2. The super wide-angle optical system according to claim 1, wherein the second lens group includes a second a lens group having a negative refractive power as a whole and a second b lens group having a positive or negative refractive power as a whole in order from the magnification side. And the following conditional expression (12) is satisfied with respect to the power of the second-a lens group.
(12) −0.18 ≦ f / f IIa ≦ −0.06
However,
f IIa : Composite focal length of the 2a lens group [Claim 6]
2. The super wide-angle optical system according to claim 1, wherein the second a lens group configuring the second lens group includes a positive lens and a negative lens in order from the magnification side, and configures the second lens group. The second b lens group includes a positive lens and a negative lens in order from the magnifying side, and satisfies the following conditional expression (13) with respect to the power of the lens arranged closest to the magnifying side of the second a lens group. The following conditional expression (14) is satisfied with respect to the power of the lens arranged second from the enlargement side.
(13) 0.09 ≦ f / f II1 ≦ 0.3
(14) −0.4 ≦ f / f II2 ≦ −0.26
However,
f II1 : Focal length of the lens arranged closest to the magnification side in the 2a lens group f II2 : Focal length of the lens arranged second from the magnification side in the 2a lens group [Claim 7]
2. The super wide-angle optical system according to claim 1, wherein the third lens group includes a third lens group having positive or negative refractive power as a whole and a third lens group having positive refractive power as a whole in order from the magnification side. The third lens group satisfies the following conditional expression (15) regarding the power of the third lens group.
(15) 0 ≦ f / fIIIb ≦ 0.42
However,
f IIIb : Composite focal length of the third lens group [Claim 8]
The super wide-angle optical system according to claim 1, wherein the third lens group constituting the third lens group is configured by sequentially arranging a positive lens, a negative lens, a positive lens, and a negative lens from the magnification side, The following conditional expression (16) is satisfied with respect to the dispersion characteristics of the positive lens constituting the 3a lens group, and the following conditional expression (17) is satisfied with respect to the characteristics of the refractive index.
(16) 48 ≦ vIIIaP
(17) nIIIaP ≦ 1.6
However,
vIIIaP : average value of Abbe number of positive lens constituting the 3a lens group nIIbP : average value of refractive index of positive lens constituting the 3a lens group [claim 9]
The super wide-angle optical system according to claim 1, wherein the third lens group constituting the third lens group is configured by sequentially arranging a positive lens, a negative lens, a positive lens, and a positive lens from the magnification side, The following conditional expression (18) is satisfied with respect to the dispersion characteristics of the positive lens and the negative lens constituting the third lens group, and the following conditional expression (19) is satisfied with respect to the refractive index characteristics of the positive lens, and the third lens: The following conditional expression (20) is satisfied with respect to the shape of the lens arranged closest to the reduction side in the group.
(18) 26 ≦ v IIIbP −v IIIbN
(19) nIIIbP ≦ 1.60
(20) −0.33 ≦ f / rIII13 ≦ −0.24
However,
v IIIbP: average Abbe number of the positive lens constituting the 3b-th lens group v IIIbN: average Abbe number of the negative lens constituting the 3b-th lens group n IIIbP: refraction of the positive lens constituting the 3b-th lens group Average ratio r III13 : radius of curvature of the reduction side surface of the lens arranged closest to the reduction side in the third lens group [claim 10]
A projection type display device comprising the super-wide-angle optical system according to any one of claims 1 to 8.

Claims (10)

拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第1レンズ群、全体で弱い正又は負の屈折力を有する第2レンズ群及び全体で正の屈折力を有する第3レンズ群から構成され、前記第3レンズ群の縮小側には、大きな空気間隔を設けた後DMD等のライトバルブを配して構成される超広角光学系であって、前記第3レンズ群の最も縮小側の面から距離を経た後に結像する光学系であって、前記第1レンズ群のパワーに関して下記条件式(1)を満足し、前記第1レンズ群の最も拡大側の面から像面までの光軸上の距離と前記第1レンズ群の最も拡大側の面の有効径の大きさに関して下記条件式(2)及び下記条件式(3)を満足し、前記第2レンズ群の最も縮小側の面から像面までの光軸上の距離に関して下記条件式(4)を満足していることを特徴とする超広角光学系。
(1) −0.48 ≦ f/fI ≦ 0
(2) TL/f ≦ 36
(3) DI1/TL ≦ 0.72
(4) 6.2 ≦ b/f
ただし、
:光学系全系の合成焦点距離
(設計基準距離にある投射面に合焦の状態)
I :第1レンズ群の合成焦点距離
TL :第1レンズ群の最も拡大側の面から像面までの光軸上の距離
(ただし、第4レンズ群及び平行平面のカバーガラス部分は空気換算距離)
I1 :第1レンズ群の最も拡大側の面の有効径
:第3レンズ群の最も縮小側の面から像面までの光軸上の距離
(ただし、第4レンズ群及び平行平面のカバーガラス部分は空気換算距離)
In order from the magnification side, the first lens group having a negative refractive power as a whole, a second lens group having a weak positive or negative refractive power as a whole, and a third lens group having a positive refractive power as a whole, An ultra-wide-angle optical system configured by disposing a light valve such as a DMD after providing a large air gap on the reduction side of the third lens group, from the most reduction side surface of the third lens group An optical system that forms an image after passing through a distance, satisfies the following conditional expression (1) with respect to the power of the first lens group, and is on the optical axis from the most magnified surface of the first lens group to the image plane. And the following conditional expression (2) and the following conditional expression (3) are satisfied with respect to the distance and the effective diameter of the most magnified surface of the first lens group, and from the most demagnifying surface of the second lens group: The following conditional expression (4) is satisfied with respect to the distance on the optical axis to the image plane: Super-wide-angle optical system for a butterfly.
(1) −0.48 ≦ f / f I ≦ 0
(2) TL / f ≦ 36
(3) D I1 / TL ≦ 0.72
(4) 6.2 ≦ b / f
However,
f : Total focal length of the entire optical system (focused on the projection surface at the design reference distance)
f I : Composite focal length TL of the first lens group TL: Distance on the optical axis from the most magnified surface of the first lens group to the image plane (however, the fourth lens group and the cover glass part of the parallel plane are converted to air) distance)
D I1 : Effective diameter b of the most magnified surface of the first lens group : Distance on the optical axis from the most reduced surface of the third lens group to the image plane (however, the fourth lens group and the cover glass portion of the parallel plane are air-converted distances)
前記請求項1記載の超広角光学系において、前記第1レンズ群は、拡大側から順に全体で負の屈折力を有する第1aレンズ群及び全体で負の屈折力を有する第1bレンズ群から構成され、前記第1aレンズ群及び前記第1bレンズ群のパワーに関して下記条件式(5)を満足していることを特徴とする。
(5) 0 ≦fIa/fIb ≦ 1.50
ただし、
Ia :第1aレンズ群の合成焦点距離
Ib :第1bレンズ群の合成焦点距離
2. The super wide-angle optical system according to claim 1, wherein the first lens group includes a first lens group having a negative refractive power as a whole and a first lens group having a negative refractive power as a whole in order from the magnification side. In addition, the following conditional expression (5) is satisfied with respect to the powers of the first-a lens group and the first-b lens group.
(5) 0 ≦ f Ia / f Ib ≦ 1.50
However,
f Ia : Composite focal length of the 1a lens group f Ib : Composite focal length of the 1b lens group
前記請求項1記載の超広角光学系において、前記第1レンズ群を構成する前記第1aレンズ群は、拡大側から順に拡大側に凸のメニスカス形状で負の屈折力を有するレンズ(以下負レンズ)及び負レンズを配して構成され、前記第1bレンズ群は拡大側から順に負レンズ、負レンズ、正の屈折力を有するレンズ(以下正レンズ)及び負レンズを配して構成され、前記第1aレンズ群の有するパワーに関して下記条件式(6)を満足し、第1aレンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの形状の特徴に関して下記条件式(7)を満足し、第1aレンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの形状の特徴に関して下記条件式(8)を満足していることを特徴とする。
(6) −0.18 ≦ f/fIa ≦ −0.12
(7) 2.2 ≦rI1/rI2 ≦ 7.2
(8) 1.8 ≦rI3/rI4 ≦ 5.2
ただし、
I1 :第1aレンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
I2 :第1aレンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
I3 :第1aレンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
I4 :第1aレンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
2. The super wide-angle optical system according to claim 1, wherein the first lens group constituting the first lens group is a lens having a negative meniscus shape that is convex toward the enlargement side in order from the enlargement side (hereinafter, negative lens). ) And a negative lens, and the 1b lens group includes a negative lens, a negative lens, a lens having a positive refractive power (hereinafter positive lens) and a negative lens in order from the magnification side, The following conditional expression (6) is satisfied with respect to the power possessed by the 1a lens group, and the following conditional expression (7) is satisfied with respect to the characteristic of the shape of the lens arranged at the most enlargement side in the 1a lens group, and the 1a lens group The following conditional expression (8) is satisfied with respect to the characteristics of the shape of the lens arranged second from the enlargement side in FIG.
(6) −0.18 ≦ f / f Ia ≦ −0.12
(7) 2.2 ≦ r I1 / r I2 ≦ 7.2
(8) 1.8 ≦ r I3 / r I4 ≦ 5.2
However,
r I1 : radius of curvature of the magnifying side of the lens arranged closest to the magnifying side in the 1a lens group r I2 : radius of curvature r I3 of the demagnifying side of the lens arranged maximally on the 1a lens group: 1a lens Radius of curvature r I4 of the lens disposed second from the magnification side in the lens group: radius of curvature of the reduction surface of the lens disposed second from the magnification side in the lens group 1a
前記請求項1記載の超広角光学系において、前記第1レンズ群を構成する前記第1aレンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの縮小側の空隙の大きさに関して下記条件式(9)を満足し、前記第1レンズ群を構成する前記第1bレンズ群において拡大側から三番目に配置される正レンズのパワーに関して下記条件式(10)を満足し、当該レンズのレンズ形状の特徴に関して下記条件式(9)を満足していることを特徴とする。
(9) 2.8 ≦ dI4/f ≦ 4.0
(10) 0.13 ≦ f/fI5 ≦ 0.37
(11) |rI10/rI9|≦ 1.5 (絶対値はrI10 ≦ 0のため)
ただし、
I4 :第1aレンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの縮小側の空隙
I5 :第1bレンズ群において拡大側から三番目に配置される正レンズの焦点距離
I9 :第1bレンズ群において拡大側から三番目に配置される正レンズの拡大側面の曲率半径
I10:第1bレンズ群において拡大側から三番目に配置される正レンズの縮小側面の曲率半径
In the super wide-angle optical system according to claim 1, the following conditional expression (9) is satisfied with respect to the size of the gap on the reduction side of the lens disposed second from the enlargement side in the 1a lens group constituting the first lens group. And the following conditional expression (10) is satisfied with respect to the power of the positive lens arranged third from the magnification side in the 1b lens group constituting the first lens group, and the lens shape characteristics of the lens The following conditional expression (9) is satisfied.
(9) 2.8 ≦ d I4 / f ≦ 4.0
(10) 0.13 ≦ f / f I5 ≦ 0.37
(11) | r I10 / r I9 | ≦ 1.5 (because the absolute value is r I10 ≦ 0)
However,
d I4 : A gap f I5 on the reduction side of the lens arranged second from the magnification side in the 1a lens group, f I5 : Focal length r I9 of the positive lens arranged third from the magnification side in the 1b lens group, 1b Curvature radius r I10 of the positive side lens arranged third from the magnification side in the lens group: Curvature radius of the reduction side surface of the positive lens arranged third from the magnification side in the 1b lens group
前記請求項1記載の超広角光学系において、前記第2レンズ群は、拡大側から順に全体で負の屈折力を有する第2aレンズ群及び全体で正又は負の屈折力を有する第2bレンズ群から構成され、前記第2aレンズ群のパワーに関して下記条件式(12)を満足していることを特徴とする。
(12) −0.18 ≦f/fIIa ≦ −0.06
ただし、
IIa :第2aレンズ群の合成焦点距離
2. The super wide-angle optical system according to claim 1, wherein the second lens group includes a second a lens group having a negative refractive power as a whole and a second b lens group having a positive or negative refractive power as a whole in order from the magnification side. And the following conditional expression (12) is satisfied with respect to the power of the second-a lens group.
(12) −0.18 ≦ f / f IIa ≦ −0.06
However,
f IIa : Composite focal length of the 2a lens group
前記請求項1記載の超広角光学系において、前記第2レンズ群を構成する前記第2aレンズ群は、拡大側から順に正レンズ及び負レンズを配して構成され、前記第2レンズ群を構成する前記第2bレンズ群は、拡大側から順に正レンズ及び負レンズを配して構成され、前記第2aレンズ群の最も拡大側に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式(13)を満足し、拡大側から二番目に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式(14)を満足していることを特徴とする。
(13) 0.09 ≦ f/fII1 ≦ 0.3
(14) −0.4 ≦ f/fII2 ≦ −0.26
ただし、
II1:第2aレンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの焦点距離
II2:第2aレンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの焦点距離
2. The super wide-angle optical system according to claim 1, wherein the second a lens group configuring the second lens group includes a positive lens and a negative lens in order from the magnification side, and configures the second lens group. The second b lens group includes a positive lens and a negative lens in order from the magnifying side, and satisfies the following conditional expression (13) with respect to the power of the lens arranged closest to the magnifying side of the second a lens group. The following conditional expression (14) is satisfied with respect to the power of the lens arranged second from the enlargement side.
(13) 0.09 ≦ f / f II1 ≦ 0.3
(14) −0.4 ≦ f / f II2 ≦ −0.26
However,
f II1 : Focal length of the lens arranged closest to the magnification side in the 2a lens group f II2 : Focal length of the lens arranged second from the magnification side in the 2a lens group
前記請求項1記載の超広角光学系において、前記第3レンズ群は、拡大側から順に全体で正又は負の屈折力を有する第3aレンズ群及び全体で正の屈折力を有する第3bレンズ群から構成され、前記第3bレンズ群はのパワーに関して下記条件式(15)を満足していることを特徴とする。
(15) 0 ≦ f/fIIIb ≦ 0.42
ただし、
IIIb :第3bレンズ群の合成焦点距離
2. The super wide-angle optical system according to claim 1, wherein the third lens group includes a third lens group having positive or negative refractive power as a whole and a third lens group having positive refractive power as a whole in order from the magnification side. The third lens group satisfies the following conditional expression (15) regarding the power of the third lens group.
(15) 0 ≦ f / fIIIb ≦ 0.42
However,
fIIIb : Composite focal length of the 3b lens group
前記請求項1記載の超広角光学系において、前記第3レンズ群を構成する前記第3aレンズ群は、拡大側から順に正レンズ、負レンズ、正レンズ及び負レンズを配して構成され、前記第3aレンズ群を構成する正レンズの分散特性関して下記条件式(16)を満足し、屈折率の特徴に関して各々下記条件式(17)を満足していることを特徴とする。
(16) 48 ≦ vIIIaP
(17) nIIIaP ≦ 1.6
ただし、
IIIaP:第3aレンズ群を構成する正レンズのアッベ数の平均値
IIbP :第3aレンズ群を構成する正レンズの屈折率の平均値
The super wide-angle optical system according to claim 1, wherein the third lens group constituting the third lens group is configured by sequentially arranging a positive lens, a negative lens, a positive lens, and a negative lens from the magnification side, The following conditional expression (16) is satisfied with respect to the dispersion characteristics of the positive lens constituting the 3a lens group, and the following conditional expression (17) is satisfied with respect to the characteristics of the refractive index.
(16) 48 ≦ vIIIaP
(17) nIIIaP ≦ 1.6
However,
v IIIaP : average value of Abbe number of positive lens constituting the 3a lens group n IIbP : average value of refractive index of positive lens constituting the 3a lens group
前記請求項1記載の超広角光学系において、前記第3レンズ群を構成する前記第3bレンズ群は、拡大側から順に正レンズ、負レンズ、正レンズ及び正レンズを配して構成され、前記第3bレンズ群を構成する正レンズと負レンズの分散特性関して下記条件式(18)を満足し、正レンズの屈折率の特徴に関して各々下記条件式(19)を満足し、前記第3レンズ群において最も縮小側に配置されるレンズの形状に関して下記条件式(20)を満足していることを特徴とする。
(18) 26 ≦ vIIIbP−vIIIbN
(19) nIIIbP ≦ 1.60
(20) −0.33 ≦ f/rIII13 ≦ −0.24
ただし、
IIIbP:第3bレンズ群を構成する正レンズのアッベ数の平均値
IIIbN:第3bレンズ群を構成する負レンズのアッベ数の平均値
IIIbP:第3bレンズ群を構成する正レンズの屈折率の平均値
III13:第3レンズ群において最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
The super wide-angle optical system according to claim 1, wherein the third lens group constituting the third lens group is configured by sequentially arranging a positive lens, a negative lens, a positive lens, and a positive lens from the magnification side, The following conditional expression (18) is satisfied with respect to the dispersion characteristics of the positive lens and the negative lens constituting the third lens group, and the following conditional expression (19) is satisfied with respect to the refractive index characteristics of the positive lens, and the third lens: The following conditional expression (20) is satisfied with respect to the shape of the lens arranged closest to the reduction side in the group.
(18) 26 ≦ v IIIbP −v IIIbN
(19) nIIIbP ≦ 1.60
(20) −0.33 ≦ f / rIII13 ≦ −0.24
However,
v IIIbP: average Abbe number of the positive lens constituting the 3b-th lens group v IIIbN: average Abbe number of the negative lens constituting the 3b-th lens group n IIIbP: refraction of the positive lens constituting the 3b-th lens group Average value r III13 : radius of curvature of the reduction side surface of the lens arranged closest to the reduction side in the third lens group
前記請求項1乃至前記請求項8の少なくともいずれかの一項に記載される超広角光学系を搭載していることを特徴とした投射型表示装置。   A projection type display device comprising the super-wide-angle optical system according to any one of claims 1 to 8.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016066059A (en) * 2014-09-16 2016-04-28 パナソニックIpマネジメント株式会社 Wide-angle lens system and imaging apparatus

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