JP2014142592A - 投射用ズームレンズ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像表示素子の表示面に表示された画像を被投射面に投射して拡大表示させる画像表示装置に用いられる投射用ズームレンズであって、拡大側から縮小側へ向かって第1〜第5レンズ群G1〜G5を配してなる5レンズ群構成であり、第1レンズ群G1は負の屈折力を有し、第2レンズ群G2は負の屈折力を有し、第3レンズ群G3は正の屈折力を有し、広角端から望遠端への変倍に際し、第3レンズ群G3が拡大側に移動し、第4レンズ群G4が拡大側に移動し、変倍時の第3レンズ群G3の移動量D3、変倍時の第4レンズ群G4の移動量D4が、条件:(1)0.05<D3/D4<1.10 を満足する。
【選択図】図1
Description
変倍比を高くするには、一般に、移動群の変位量を大きくする必要があり、移動群の変位領域を狭くすると、倍率の変化率が大きくなり、諸収差を劣化させ易い。
(1) 0.05 < D3/D4 < 1.10
を満足することを特徴とする。
なお、以下において「〜」は「乃至」を略した記号である。
「投射用のレンズ」は結像光線が「斜光線」であり、この発明の投射用ズームレンズも、投射画像を結像する投射用光束としては「斜光線の光束」が用いられる。
上記各図において、図の左方が「拡大側」、右方が「縮小側」である。繁雑を避けるために、これらの図において符号を共通化する。
上記各図において、符号G1は第1レンズ群、符号G2は第2レンズ群、符号G3は第3レンズ群、符号G4は第4レンズ群、符号G5は第5レンズ群をそれぞれ示す。
即ち、第1レンズ群〜第5レンズ群において、第1レンズ群G1〜第3レンズ群G3の屈折力配分は「負・負・正」である。
第4レンズ群G4、第5レンズ群G5の屈折力はまた、第4レンズ群が負で、第5レンズ群が「正または負」であることができる。
段階的に屈折率を小さくすることによって、光線屈折角を段階的に小さくすることができ、最適な収差補正が可能となる。
なお、レンズのd線の屈折率は言うまでもなく「レンズの材質のd線の屈折率」である。
また、投射用ズームレンズは、広角端における半画角:ωwが、条件:
(2) 34度 ≦ ωw < 45度
を満足することが好ましい。
条件(2)を満足することにより、極めて広画角の投射用ズームレンズを実現できる。
上述の如く、第4、第5レンズ群G4、G5の屈折力の組み合わせとしては「正・負」、「正・正」、「負・負」、「負・正」の組み合わせが可能である。
第4レンズ群の屈折力を「負」とする場合、上記条件(1)の範囲のうち条件:
(1A) 1.00 < D3/D4 < 1.10
を満足するのがよい。
また、この条件(1A)とともに、条件(2)の範囲のうち条件:
(2A) 43度<ωw<45度
を満足するのがよい。これら条件(1A)乃至(2A)は条件(1)乃至(2)の範囲内である。
第4レンズ群が「負」の屈折力を持つ構成では、条件(1A)を満足することにより、条件(1)の機能を同様に機能させることができる。
また、条件(1A)とともに条件(2A)を満足することにより、条件(2A)の画角範囲で、条件(1)の機能を同様に機能させることができる。
また、第4レンズ群の屈折力を「正」とする場合、上記条件(1)の範囲のうち条件:
(1B) 0.05 < D3/D4 < 1.10
を満足するのがよい。
また、この条件(1B)とともに、条件(2)の範囲のうち条件:
(2B) 34度≦<ωw<45度
を満足するのがよい。これら条件(1B)乃至(2B)は条件(1)乃至(2)の範囲内である。
第4レンズ群が「正」の屈折力を持つ構成では、条件(1B)を満足することにより、条件(1)の機能を同様に機能させることができる。
また、条件(1B)とともに条件(2B)を満足することにより、条件(2B)の画角範囲で、条件(1)の機能を同様に機能させることができる。
微小ミラーデバイスをライトバルブとして用いる場合、投射用ズームレンズは、上記有効光を良好に取り込むとともに、無効光を出来る限り取り込まないことが必要である。
即ち、投射用ズームレンズ4は、画像を被投射面に投射して拡大表示させる。
投射用ズームレンズ4と照明系2のスペースの上記の如き関係上、投射用ズームレンズ4のバックフォーカスをある程度確保する必要がある。
なお、以下では、正の屈折力を持つレンズ群を「正群」、負の屈折力を持つレンズ群を「負群」と称する。
F:光学系全体の焦点距離
Fno:開口数
R:曲率半径(非球面にあっては「近軸曲率半径」)
D:面間隔
Nd:屈折率
Vd:アッベ数
BF:バックフォーカス 。
+C4・H4+C6・H6+C8・H8+C10・H10+・・・ 。
実施例1の投射用ズームレンズは、図1に示したものである。
第4レンズ群G4は正群で、拡大側に凸の正メニスカスレンズL41、拡大側に凸の正メニスカスレンズL42で構成されている。
実施例1のデータを表1に示す。
非球面のデータを表2に示す。
条件(1)のパラメータの値を、表4に示す。
図2の上段は「広角端(「広角」と表示)」、中段は「中間焦点距離(「中間」と表示)、下段は「望遠端(「望遠」と表示)」の収差を示している。
「非点収差」の図における「T」はタンジェンシアル、「S」はサジタルの各光線に対するものであることを示す。
実施例2の投射用ズームレンズは、図3に示したものである。
第3レンズ群G3は1枚のレンズL31で構成され、第4レンズ群G4はレンズL41とL42で構成され、第5レンズ群G5はレンズL51〜L54で構成されている。
実施例2のデータを表5に示す。
非球面のデータを表6に示す。
条件(1)のパラメータの値を、表8に示す。
実施例3の投射用ズームレンズは、図5に示したものである。
第3レンズ群G3はレンズL31で構成され、第4レンズ群G4はレンズL41とL42で構成され、第5レンズ群G5はレンズL51〜L54で構成されている。
実施例3のデータを表9に示す。
非球面のデータを表10に示す。
条件(1)のパラメータの値を、表12に示す。
実施例4の投射用ズームレンズは、図7に示したものである。
第3レンズ群G3はレンズL31とL32で構成され、第4レンズ群G4はレンズL41で構成され、第5レンズ群G5はレンズL51〜L54で構成されている。
正メニスカスレンズL23と負メニスカスレンズL24は接合されている。
実施例4のデータを表13に示す。
非球面のデータを表14に示す。
条件(1)のパラメータの値を、表16に示す。
実施例5の投射用ズームレンズは、図9に示したものである。
正メニスカスレンズL23と負メニスカスレンズL24は接合されている。
実施例5のデータを表17に示す。
非球面のデータを表18に示す。
条件(1)のパラメータの値を、表20に示す。
実施例6の投射用ズームレンズは、図11に示したものである。
実施例6のデータを表21に示す。
非球面のデータを表22に示す。
条件(1)のパラメータの値を、表24に示す。
実施例7の投射用ズームレンズは、図13に示したものである。
実施例7のデータを表25に示す。
非球面のデータを表26に示す。
条件(1)のパラメータの値を、表28に示す。
実施例8の投射用ズームレンズは、図15に示したものである。
第3レンズ群G3は1枚のレンズL31で構成され、第4レンズ群G4はレンズL41とL42で構成され、第5レンズ群G5はレンズL51〜L54で構成されている。
第5レンズ群G5の屈折力は負であるが、この負の屈折力は弱い。
実施例8のデータを表29に示す。
非球面のデータを表30に示す。
条件(1)のパラメータの値を、表32に示す。
実施例9の投射用ズームレンズは、図17に示したものである。
実施例9のデータを表33に示す。
非球面のデータを表34に示す。
条件(1)のパラメータの値を、表36に示す。
実施例10の投射用ズームレンズは、図19に示したものである。
実施例10のデータを表37に示す。
非球面のデータを表38に示す。
条件(1)のパラメータの値を、表40に示す。
実施例11の投射用ズームレンズは、図21に示したものである。
実施例11のデータを表41に示す。
非球面のデータを表42に示す。
条件(1)のパラメータの値を、表44に示す。
実施例12の投射用ズームレンズは、図23に示したものである。
実施例12のデータを表45に示す。
非球面のデータを表46に示す。
条件(1)のパラメータの値を、表48に示す。
実施例13の投射用ズームレンズは、図25に示したものである。
実施例13のデータを表49に示す。
非球面のデータを表50に示す。
条件(1)のパラメータの値を、表52に示す。
実施例14の投射用ズームレンズは、図27に示したものである。
実施例14のデータを表53に示す。
非球面のデータを表54に示す。
条件(1)のパラメータの値を、表56に示す。
また、実施例1〜14において、第1レンズ群G1には「非点収差と歪曲収差の補正効果」を持たせている。
さらに、実施例12、13では、第4レンズ群の屈折力が「負」であって、これらの実施例においては、条件(1)、(2)の各パラメータは、何れも、前記条件(1A)および(2A)を満足している。
実施例12、13以外の全ての実施例においては、第4レンズ群の屈折力は「正」であり、これらの実施例においては、条件(1)、(2)の各パラメータは、何れも、前記条件(1B)および(2B)を満足している。
(a)の範囲は、非点収差・像面湾曲の補正に有効である。
また、合成焦点距離:f1_3wと、広角端における全系の焦点距離:fwの比は、次の(c)の範囲内にあることが好ましい。
1/|f1_3w|が(b)の範囲内にあると、変倍時における第2レンズ群G2による収差補正が好適であり、コマ収差を初めとする諸収差の残存の回避に有効である。
(d) 0.3<D3/F3 または、D4/F4<0.6
「F3」は第3レンズ群の焦点距離、「F4」は第4レンズ群の焦点距離である。
「D4」は広角側から望遠側への変倍に際して移動する第4レンズ群の移動量である。
(A)の範囲内では、上記2つの面の屈折量を良好にバランスさせることができ、「コマ収差における色差発生の抑制」に有効である。
fw/F1を(B)の範囲に設定すると、第1レンズ群の負のパワーを投射用ズームレンズ全体のパワー配分が良好にバランスし易く、諸収差のバランスを良好にできる。
この範囲の光学ディストーションでは「TVディストーション」が良好である。
なお、「投射距離」は、被投射面と投射用ズームレンズの最も拡大側のレンズ面との距離を言う。
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
G4 第4レンズ群
G5 第5レンズ群
Claims (8)
- 画像を被投射面に投射して拡大表示させる画像表示装置に用いられる投射用ズームレンズであって、
拡大側から縮小側へ向かって第1レンズ群乃至第5レンズ群を配してなる5レンズ群構成であり、
第1レンズ群は、負の屈折力を有し、
第2レンズ群は、負の屈折力を有し、
第3レンズ群は、正の屈折力を有し、
広角端から望遠端への変倍に際し、第3レンズ群が拡大側に移動し、第4レンズ群が拡大側に移動し、
変倍時の第3レンズ群の移動量D3、変倍時の第4レンズ群の移動量D4が、条件:
(1) 0.05 < D3/D4 < 1.10
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 請求項1記載の投射用ズームレンズにおいて、
広角端における半画角:ωwが、条件:
(2) 34度 ≦ ωw < 45度
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 請求項1または2記載の投射用ズームレンズにおいて、
広角端から望遠端への変倍に際して、第2レンズ群が、緩やかで単調に縮小側へ移動するか、もしくは、縮小側に凸となる軌跡を描いて移動することを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 請求項1乃至3の任意の1に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第3レンズ群と第4レンズ群は1枚乃至2枚の正レンズで構成されており、第3レンズ群と第4レンズ群の合計レンズ枚数は3枚以下であることを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 請求項1乃至4の任意の1に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第4レンズ群は正であり、第3レンズ群と第4レンズ群のレンズの材質のd線の屈折率において、第3レンズ群の最も拡大側のレンズが最も大きく、第4レンズ群の最も縮小側のレンズが最も小さくなることを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 請求項5記載の投射用ズームレンズにおいて、
第3レンズ群の最も拡大側のレンズの材質のd線の屈折率が1.7以上であることを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 請求項5記載の投射用ズームレンズにおいて、
第4レンズ群の最も縮小側のレンズの材質のd線の屈折率が1.5以下であることを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 請求項5乃至7の任意の1に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第3レンズ群と第4レンズ群のレンズの材質のd線の屈折率が、縮小側から拡大側に段階的に大きくなることを特徴とする投射用ズームレンズ。
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