JP2016109810A - Projection lens and image display device - Google Patents

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JP2016109810A JP2014246015A JP2014246015A JP2016109810A JP 2016109810 A JP2016109810 A JP 2016109810A JP 2014246015 A JP2014246015 A JP 2014246015A JP 2014246015 A JP2014246015 A JP 2014246015A JP 2016109810 A JP2016109810 A JP 2016109810A
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高士 窪田
Takashi Kubota
高士 窪田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel fixed-focus projection lens configured to adjust focus in accordance with a projection distance.SOLUTION: A projection lens is for projecting an image displayed on an image display element to a projection surface to present a magnified view of the image and is capable of adjusting focus in accordance with a projection distance. The projection lens includes, in order from a magnification side to the image display element side, a first lens group G1 having positive or negative refractive power close to zero, a second lens group G2 having negative refractive power, a third lens group G3 having positive refractive power, a fourth lens group G4 having positive refractive power, and a fifth lens group G5 having positive refractive power, where an aperture stop (Stop) is located in the fifth lens group G5. When adjusting focus, the first lens group G1 and the fifth lens group G5 are stationary, while two or more groups of the second through fourth lens groups G2-G4 move. An effective lens diameter MDi of a lens with the largest effective lens diameter in an i-th lens group (i is 1 through 5) satisfies a magnitude relation expressed as: MD5<MD2<MD3≤MD4<MD1.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、投射用レンズおよび画像表示装置に関する。   The present invention relates to a projection lens and an image display device.

画像表示素子に表示された画像を、被投射面上に拡大画像として投射する画像表示装置は、企業でのプレゼンテーション用や学校での教育用、家庭用に近年広く普及している。   In recent years, image display devices that project an image displayed on an image display element as an enlarged image on a projection surface have been widely used for presentations in companies, education in schools, and home use.

以下において、画像表示素子を「ライトバルブ」、被投射面を「スクリーン」、画像表示装置を「プロジェクタ」とも言う。   Hereinafter, the image display element is also referred to as “light valve”, the projection surface is also referred to as “screen”, and the image display device is also referred to as “projector”.

画像表示素子に表示された画像をスクリーン上に結像させる投射用レンズも種々のタイプのものが知られているが、1タイプとして「固定焦点で、投射距離に応じて合焦動作を行うタイプのもの」が知られている(特許文献1〜3)。   Various types of projection lenses for forming an image displayed on the image display element on the screen are also known, but one type is “a type that performs a focusing operation according to the projection distance with a fixed focus”. Are known (Patent Documents 1 to 3).

この発明は、固定焦点で、投射距離に応じて合焦動作を行うタイプの新規な投射用レンズの実現を課題とする。   This invention makes it a subject to implement | achieve the novel projection lens of the type which performs a focusing operation | movement according to a projection distance with a fixed focus.

この発明の投射用レンズは、画像表示素子に表示された画像を被投射面に投射して拡大表示させ、投射距離に応じて合焦可能な投射用レンズであって、拡大側から画像表示素子側へ向かって順次、正または負で0に近い屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、正の屈折力の第4レンズ群、正の屈折力の第5レンズ群を配し、第5レンズ群内に開口絞りを有してなり、合焦に際して、第1レンズ群および第5レンズ群が固定で、第2レンズ群ないし第4レンズ群のうちの2群以上が移動し、第iレンズ群(i=1〜5)において有効レンズ系が最も大きいレンズの有効レンズ径をMDiとするとき、これらが、大小関係:
MD5 < MD2 < MD3 ≦ MD4 < MD1
を満足する。
A projection lens according to the present invention is a projection lens that projects an image displayed on an image display element onto a projection surface to display the enlarged image, and can be focused according to a projection distance. A first lens group having a refractive power close to 0 in a positive or negative direction, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a fourth lens group having a positive refractive power sequentially toward the side. A fifth lens group having a positive refractive power, an aperture stop in the fifth lens group, and the first lens group and the fifth lens group are fixed at the time of focusing; When two or more of the fourth lens groups move and the effective lens diameter of the lens having the largest effective lens system in the i-th lens group (i = 1 to 5) is MDi, these are magnitude relationships:
MD5 <MD2 <MD3 <MD4 <MD1
Satisfied.

この発明によれば、固定焦点で、投射距離に応じて合焦動作を行うタイプの新規な投射用レンズを実現できる。   According to the present invention, a novel projection lens of a type that performs a focusing operation in accordance with the projection distance with a fixed focus can be realized.

実施例1の投射用レンズの構成を示す断面図である。3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a projection lens of Example 1. FIG. 実施例1の投射用レンズの群の動きを示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing the movement of a group of projection lenses in Example 1. 実施例1の投射用レンズの収差曲線図である。FIG. 3 is an aberration curve diagram of the projection lens of Example 1. 実施例2の投射用レンズの構成を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a projection lens of Example 2. 実施例2の投射用レンズの群の動きを示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing the movement of a group of projection lenses in Example 2. 実施例2の投射用レンズの収差曲線図である。6 is an aberration curve diagram of the projection lens of Example 2. FIG. 実施例3の投射用レンズの構成を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a projection lens of Example 3. 実施例3の投射用レンズの群の動きを示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing the movement of a group of projection lenses in Example 3. 実施例3の投射用レンズの収差曲線図である。FIG. 6 is an aberration curve diagram of the projection lens of Example 3. 実施例4の投射用レンズの構成を示す断面図である。10 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a projection lens of Example 4. FIG. 実施例4の投射用レンズの群の動きを示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing the movement of a group of projection lenses in Example 4. 実施例4の投射用レンズの収差曲線図である。FIG. 6 is an aberration curve diagram of the projection lens of Example 4. 実施例5の投射用レンズの構成を示す断面図である。6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a projection lens of Example 5. FIG. 実施例5の投射用レンズの群の動きを示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing the movement of a group of projection lenses in Example 5. 実施例5の投射用レンズの収差曲線図である。FIG. 10 is an aberration curve diagram of the projection lens of Example 5. 画像表示装置としてのプロジェクタ装置の1例の概略構成図である。It is a schematic block diagram of an example of the projector apparatus as an image display apparatus. 画像表示装置としてのプロジェクタ装置の別例の概略構成図である。It is a schematic block diagram of another example of the projector apparatus as an image display apparatus.

以下、実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments will be described.

図1、図4、図7、図10、図13に、投射用レンズの実施の形態を5例示す。   5, FIG. 7, FIG. 7, FIG. 10, and FIG. 13 show five embodiments of projection lenses.

これらの実施の形態の投射用レンズは、この順に、後述する具体的な実施例1〜5に相当する。
上記各図において、図の左方が「拡大側(スクリーン側)」、右方が「縮小側(画像表示素子側)」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。
The projection lenses of these embodiments correspond to specific Examples 1 to 5 described later in this order.
In each of the above figures, the left side of the figure is the “enlargement side (screen side)” and the right side is the “reduction side (image display element side)”. In order to avoid complications, the symbols are shared in these drawings.
In each of the drawings, reference numeral G1 indicates a first lens group, reference numeral G2 indicates a second lens group, reference numeral G3 indicates a third lens group, reference numeral G4 indicates a fourth lens group, and reference numeral G5 indicates a fifth lens group.

符号Stopは開口絞りを示す。   Reference numeral Stop denotes an aperture stop.

即ち、上記各図に実施の形態を示す投射用レンズは、拡大側から縮小側へ向かって順次、第1レンズ群G1ないし第5レンズ群G5を配してなる5レンズ群構成である。   In other words, the projection lens shown in each of the above embodiments has a five-lens group configuration in which the first lens group G1 to the fifth lens group G5 are arranged sequentially from the enlargement side to the reduction side.

これら第1レンズ群G1〜第5レンズ群G5を構成するレンズについては、その符号を以下のように定める。   The reference numerals of the lenses constituting the first lens group G1 to the fifth lens group G5 are determined as follows.

即ち、第iレンズ群Giを構成するレンズにおいて、拡大側から数えてj番目のレンズの符号を「Lij」とする。   That is, in the lenses constituting the i-th lens group Gi, the code of the j-th lens counted from the magnification side is “Lij”.

上記各図に示された実施の形態では、第1レンズ群G1は2枚のレンズL11、L12で構成され、第2レンズ群G2は3枚のレンズL21、L22、L23により構成されている。
第3レンズ群G3は1枚のレンズL31で、第4レンズ群G4は1枚のレンズL41で構成され、第5レンズ群G5は5枚のレンズL51〜L55により構成されている。
In the embodiments shown in the drawings, the first lens group G1 is composed of two lenses L11 and L12, and the second lens group G2 is composed of three lenses L21, L22, and L23.
The third lens group G3 is composed of one lens L31, the fourth lens group G4 is composed of one lens L41, and the fifth lens group G5 is composed of five lenses L51 to L55.

また、上記各図において符号CGは「画像表示素子(ライトバルブ)のカバーガラス」を示す。
以下に説明する実施の形態・実施例において、ライトバルブとしては「微小ミラーデバイスであるDMD」を想定しているが、勿論、ライトバルブがDMDに限定される訳ではない。
Further, in each of the above drawings, the symbol CG indicates “a cover glass of an image display element (light valve)”.
In the embodiments and examples described below, “DMD as a micromirror device” is assumed as the light valve, but of course, the light valve is not limited to DMD.

画像表示素子の「画像表示面」は、上記各図に示されたカバーガラスCGの「図で右側の面」に密接している。この画像表示面に表示された画像が、投射用レンズによりスクリーン上に投射されて拡大表示される。   The “image display surface” of the image display element is in close contact with the “right surface in the drawing” of the cover glass CG shown in the above drawings. The image displayed on the image display surface is projected on the screen by the projection lens and enlarged.

図2、図5、図8、図11、図14はそれぞれ、図1、図4、図7、図10、図13に実施の形態を示す投射用レンズにおける合焦を説明する図である。   2, 5, 8, 11, and 14 are diagrams for explaining focusing in the projection lens according to the embodiment shown in FIGS. 1, 4, 7, 10, and 13.

図1、図4、図7、図10、図13において「中距離」は、投射距離、即ち投射用レンズから被投射面(スクリーン)までの距離が「基準となる距離」であることを意味する。   In FIG. 1, FIG. 4, FIG. 7, FIG. 10 and FIG. 13, "medium distance" means that the projection distance, that is, the distance from the projection lens to the projection surface (screen) is the "reference distance". To do.

図2、図5、図8、図11、図14において、「上の図」はスクリーンまでの投射距離が上記中距離よりも短い「近距離」におけるレンズ群配置を示し、「下の図」は投射距離が中距離よりも長い「遠距離」におけるレンズ群配置を示す。   2, 5, 8, 11, and 14, the “upper view” shows the lens group arrangement at the “short distance” in which the projection distance to the screen is shorter than the intermediate distance, and the “lower view”. Indicates the lens group arrangement at a “far distance” in which the projection distance is longer than the middle distance.

これらの図における「上の図と下の図の間に示された破線」は、近距離から遠距離に合焦させるときのレンズ群の移動の状態を表している。   In these figures, “broken line shown between the upper and lower figures” represents the state of movement of the lens group when focusing from a short distance to a long distance.

第1レンズ群G1は「正または負で0に近い屈折力」を有する。即ち、第1レンズ群G1の屈折力は「正であることも負であることもできる」が、屈折力の大きさは0に近い。   The first lens group G1 has “refractive power close to 0 with positive or negative”. That is, the refractive power of the first lens group G1 can be “positive or negative”, but the refractive power is close to zero.

換言すれば、第1レンズ群G1は「略アフォーカル」である。   In other words, the first lens group G1 is “substantially afocal”.

第2レンズ群G2は「負の屈折力」を持ち、第3レンズ群G3ないし第5レンズ群G5は何れも「正の屈折力」を持つ。   The second lens group G2 has “negative refractive power”, and the third lens group G3 to the fifth lens group G5 all have “positive refractive power”.

第iレンズ群(i=1〜5)において「有効レンズ径が最も大きいレンズ」の有効レンズ径をMDiとするとき、これらが、大小関係:
MD5 < MD2 < MD3 ≦ MD4 < MD1
を満足している。
When the effective lens diameter of the “lens with the largest effective lens diameter” is MDi in the i-th lens group (i = 1 to 5), these are the magnitude relationships:
MD5 <MD2 <MD3 <MD4 <MD1
Is satisfied.

第5レンズ群G5は、5枚のレンズL51〜L55により構成されているが、図の如く第5レンズ群G5の中で、有効レンズ径が最も大きいのはレンズL51である。   The fifth lens group G5 is composed of five lenses L51 to L55. Of the fifth lens group G5, as shown in the figure, the lens L51 has the largest effective lens diameter.

第2レンズ群G2は、3枚のレンズL21〜L23により構成されているが、図の如く第2レンズ群G2の中で、有効レンズ径が最も大きいのはレンズL21である。   The second lens group G2 includes three lenses L21 to L23. As shown in the drawing, the lens L21 has the largest effective lens diameter in the second lens group G2.

第3レンズ群G3は、1枚のレンズL31により構成されているので、第3レンズ群G3の中で、有効レンズ径が最も大きいのはレンズL31である。   Since the third lens group G3 is composed of one lens L31, the lens L31 has the largest effective lens diameter in the third lens group G3.

第4レンズ群G4も、1枚のレンズL41により構成されているので、第4レンズ群G4の中で、有効レンズ径が最も大きいのはレンズL41である。   Since the fourth lens group G4 is also composed of one lens L41, the lens L41 has the largest effective lens diameter in the fourth lens group G4.

第1レンズ群G1は、2枚のレンズL11、L12により構成されており、図の如く第1レンズ群G1の中で、有効レンズ径が最も大きいのはレンズL11である。   The first lens group G1 is composed of two lenses L11 and L12, and the lens L11 has the largest effective lens diameter in the first lens group G1 as shown in the figure.

上に述べた「有効レンズ径」は、光軸上にピンホールを置いて測定される通常の「有効レンズ径」を意味する。   The “effective lens diameter” mentioned above means a normal “effective lens diameter” measured by placing a pinhole on the optical axis.

この発明の投射用レンズは、上記の如く、第1レンズ群が「正または負で0に近い屈折力」をもち、略アフォーカルである。   In the projection lens of the present invention, as described above, the first lens group has “refractive power close to 0 with positive or negative” and is substantially afocal.

このように、第1レンズ群G1を略アフォーカルにすることにより「ペッツバール和と歪曲収差と倍率色収差」の効果的な補正が可能になる。   In this way, by effectively making the first lens group G1 afocal, it is possible to effectively correct “Petzval sum, distortion, and lateral chromatic aberration”.

また、合焦は、第1レンズ群G1および第5レンズ群G5を固定し、第2レンズ群G2ないし第4レンズ群G4のうちの2群以上を移動させる。   In focusing, the first lens group G1 and the fifth lens group G5 are fixed, and two or more of the second lens group G2 to the fourth lens group G4 are moved.

即ち、合焦動作は所謂「フローティングフォーカス」で行われ、投射距離が変化しても「像面湾曲、非点収差の変動」を小さく抑えることが可能となる。   That is, the focusing operation is performed by so-called “floating focus”, and even if the projection distance changes, it is possible to suppress “field curvature and astigmatism fluctuations” to be small.

また、第iレンズ群(i=1〜5)において有効レンズ系が最も大きいレンズの有効レンズ径をMDiの大小関係が、
MD5 < MD2 < MD3 ≦ MD4 < MD1
の、ようになっている。
Further, in the i-th lens group (i = 1 to 5), the effective lens diameter of the lens having the largest effective lens system is expressed by the relationship in magnitude of MDi.
MD5 <MD2 <MD3 <MD4 <MD1
It's like that.

MDiの大小関係をこのようにすると「周辺光量比」を高くすることが可能となり、拡大投射された投射画像の周辺まで、明るい画像を実現できるようになる。   When the magnitude relationship of MDi is set in this way, the “peripheral light amount ratio” can be increased, and a bright image can be realized up to the periphery of the enlarged projected image.

説明中の実施の形態では、MDiが上記大小関係を満たすことにより、色収差の良好な補正を実現できている。   In the embodiment being described, the MDi satisfies the above magnitude relationship, so that a good correction of chromatic aberration can be realized.

説明中の実施の各形態における投射用レンズにおいて、第5レンズ群G5は「歪曲収差以外の全ての収差に影響する最も重要なレンズ群」である。
高精細化の実現、特に、色収差の低減のためには、第5レンズ群に少なくとも1組の接合レンズがあることが好ましい。
各形態の投射用レンズとも、レンズL52とL53が接合されている。勿論、このように第5レンズ群内に接合レンズを配することは、この発明の投射用レンズの構成を限定するものではない。
In the projection lens in each of the embodiments being described, the fifth lens group G5 is “the most important lens group that affects all aberrations other than distortion”.
In order to achieve high definition, particularly to reduce chromatic aberration, it is preferable that the fifth lens group has at least one pair of cemented lenses.
The lenses L52 and L53 are cemented with each form of the projection lens. Of course, the arrangement of the cemented lens in the fifth lens group in this way does not limit the configuration of the projection lens of the present invention.

説明中の実施の各形態の投射用レンズでは、上記MDiの大小関係は、当該DMiを与えるレンズの外形の大小関係と同一になっている。   In the projection lens according to each of the embodiments being described, the magnitude relationship of the MDi is the same as the magnitude relationship of the outer shape of the lens providing the DMi.

各図に示されたように、第1レンズ群G1中のレンズL12の外径は、第3レンズ群G3、第4レンズ群G4のレンズL31、L41の外径と略同じである。   As shown in each figure, the outer diameter of the lens L12 in the first lens group G1 is substantially the same as the outer diameter of the lenses L31 and L41 of the third lens group G3 and the fourth lens group G4.

そして、レンズL12からレンズL41までは「略対称なレンズ構造」となっている。   The lenses L12 to L41 have a “substantially symmetric lens structure”.

このような「略対称なレンズ構成」で、色収差の発生を小さく抑えることができる。   With such a “substantially symmetric lens configuration”, the occurrence of chromatic aberration can be kept small.

即ち、第5レンズ群G5で補正しきれない倍率色収差は、レンズL12からL41までを上記の如く「略対称な構造」とすることにより、レンズ系全体で補正可能となる。   That is, the chromatic aberration of magnification that cannot be corrected by the fifth lens group G5 can be corrected by the entire lens system by making the lenses L12 to L41 “substantially symmetrical” as described above.

この発明の投射用レンズでは、開口絞りが「最も縮小側のレンズ群である第5レンズ群内」に配されている。   In the projection lens of the present invention, the aperture stop is arranged “in the fifth lens group which is the lens group closest to the reduction side”.

ライトバルブとしてDMDを用いる場合は、照明光学系と投射用レンズの配置関係を考慮すると、投射用レンズの縮小側のレンズ群の外径は小さくする必要がある。   When the DMD is used as the light valve, it is necessary to reduce the outer diameter of the lens group on the reduction side of the projection lens in consideration of the arrangement relationship between the illumination optical system and the projection lens.

最も縮小側の第5レンズ群内に開口絞りを配することで、第5レンズ群の外径を効果的に小さくすることが可能となる。   By disposing the aperture stop in the fifth lens group closest to the reduction side, the outer diameter of the fifth lens group can be effectively reduced.

この発明の投射用レンズはまた、全系の焦点距離:F、第1レンズ群の焦点距離:f1、第2レンズ群の焦点距離:f2、第3レンズ群の焦点距離:f3、第4レンズ群の焦点距離:f4、第5レンズ群の焦点距離:f5が、以下の条件(1)〜(5)を満足することが好ましい。   The projection lens of the present invention also has a focal length of the entire system: F, a focal length of the first lens group: f1, a focal length of the second lens group: f2, a focal length of the third lens group: f3, and a fourth lens. It is preferable that the focal length of the group: f4 and the focal length of the fifth lens group: f5 satisfy the following conditions (1) to (5).

(1) −0.02 < F/f1 < 0.25
(2) −2.5 < f2/F < −0.5
(3) 5.5 < f3/F < 7.5
(4) 5.5 < f4/F < 7.5
(5) 1.9 < f5/F < 3.9
上に説明したように、第1レンズ群の屈折力は、正または負であることができるが、屈折力の大きさとしては0に近く「略アフォーカル」である。
(1) -0.02 <F / f1 <0.25
(2) −2.5 <f2 / F <−0.5
(3) 5.5 <f3 / F <7.5
(4) 5.5 <f4 / F <7.5
(5) 1.9 <f5 / F <3.9
As described above, the refractive power of the first lens group can be positive or negative, but the refractive power is close to 0 and is “substantially afocal”.

条件(1)は、第1レンズ群の「略アフォーカル」の好適な範囲を与える。   Condition (1) gives a suitable range of “substantially afocal” for the first lens group.

条件(1)を満足することにより、諸収差の最適な補正が可能になる。   By satisfying the condition (1), it becomes possible to optimally correct various aberrations.

条件(1)の範囲外では、特に「サジタルコマ収差と像面湾曲」が大きくなりやすい。   Outside the range of condition (1), “sagittal coma and field curvature” tends to be particularly large.

条件(2)は、投射距離を変化させたときの収差変化を、最小化するための最適条件であり、条件(2)の下限または上限を超えると、投射距離の変化に伴い「非点隔差」が大きくなりやすい。   Condition (2) is an optimum condition for minimizing the change in aberration when the projection distance is changed. When the lower limit or the upper limit of condition (2) is exceeded, the “astigmatism difference” accompanies the change in the projection distance. "Is easy to grow.

条件(3)は、投射距離の変化に伴う収差変化を最小化するための最適条件であり、条件(3)の下限または上限を超えると、投射距離の変化に伴い「色収差と球面収差」が大きくなりやすい。   Condition (3) is an optimum condition for minimizing the change in aberration associated with the change in the projection distance. When the lower limit or upper limit of the condition (3) is exceeded, the “chromatic aberration and spherical aberration” is accompanied by the change in the projection distance. Easy to grow.

条件(4)は、球面収差の最適条件であり、条件(4)の下限を超えると、開口の高い部分の球面収差で「緑色の波長と赤色の波長のずれ」が大きく発生しやすい。   Condition (4) is the optimum condition for spherical aberration. If the lower limit of condition (4) is exceeded, a large difference between the green wavelength and the red wavelength is likely to occur due to the spherical aberration in the high aperture portion.

また、条件(4)の上限を超えると、開口の高い部分の球面収差で「緑色の波長と青色の波長のずれ」が大きく発生しやすい。   If the upper limit of the condition (4) is exceeded, the “shift between the green wavelength and the blue wavelength” tends to occur greatly due to the spherical aberration in the high aperture portion.

条件(5)は、軸上色収差と非点隔差を最小にするための最適条件であり、条件(5)の下限または上限を超えると、軸上色収差が大きくなり易く、非点隔差も大きく発生しやすい。   Condition (5) is the optimum condition for minimizing axial chromatic aberration and astigmatism. If the lower limit or upper limit of condition (5) is exceeded, axial chromatic aberration tends to increase and astigmatism also increases greatly. It's easy to do.

第1レンズ群を構成する全てのレンズは「d線の屈折率:ndが1.9以上の硝材」で形成することが好ましい。   All the lenses constituting the first lens group are preferably formed of “d-line refractive index: glass material having nd of 1.9 or more”.

第1レンズ群を構成する全レンズを「d線の屈折率:ndが1.9以上」の高屈折ガラスで形成することで、第1レンズ群、延いては投射用レンズをコンパクト化できる。   By forming all the lenses constituting the first lens group with high refractive glass having “d-line refractive index: nd of 1.9 or more”, the first lens group, and thus the projection lens, can be made compact.

この発明の投射用レンズはまた、合焦に際して「第3レンズ群が固定で、第2レンズ群と第4レンズ群が同じ向きに移動する」ように構成できる。   The projection lens of the present invention can also be configured so that “the third lens group is fixed and the second lens group and the fourth lens group move in the same direction” during focusing.

合焦動作において、第3レンズ群を固定し、「第2レンズ群と、第4レンズ群を同じ向きに移動」させるのは、フローティングフォーカスに適した合焦方法である。
合焦の際に「第2レンズ群と第4レンズ群を異なる向き」に移動させると、倍率色収差と、コマ収差と非点収差が異なる方向で変化し易い。
In the focusing operation, fixing the third lens group and “moving the second lens group and the fourth lens group in the same direction” is a focusing method suitable for floating focus.
If the second lens group and the fourth lens group are moved in different directions during focusing, the lateral chromatic aberration, coma aberration, and astigmatism are likely to change in different directions.

上に説明した実施の各形態の投射用レンズでは、第2レンズ群G2が、第5レンズ群G5で発生したコマ収差と非点収差を補正する役割を担っている。   In the projection lens of each embodiment described above, the second lens group G2 plays a role of correcting coma and astigmatism generated in the fifth lens group G5.

從って、投射距離の変更に伴う合焦の際に、第2レンズ群G2を移動させるようにすると、第5レンズ群G5で発生したコマ収差と非点収差の良好な補正が可能になる。   In other words, when the second lens group G2 is moved during focusing when the projection distance is changed, it is possible to satisfactorily correct coma and astigmatism generated in the fifth lens group G5. .

第2レンズ群は、合焦に際して固定とすることもできる。   The second lens group can be fixed during focusing.

この場合は、合焦に際して「第3レンズ群と第4レンズ群を互いに逆向き」に移動させるのが良い。   In this case, it is preferable to move the third lens group and the fourth lens group in opposite directions during focusing.

この場合には、第1レンズ群と第2レンズ群の位置関係は固定的となる。このとき、第1レンズ群と第2レンズ群の合成焦点距離:f12は、条件:
(6) −2.5 < f12/F < −0.5
を満足することが好ましい。
In this case, the positional relationship between the first lens group and the second lens group is fixed. At this time, the combined focal length f12 of the first lens group and the second lens group is a condition:
(6) −2.5 <f12 / F <−0.5
Is preferably satisfied.

第2レンズ群を固定する場合においては、条件(6)を満足させることにより「諸収差の最適な補正」が可能になる。   In the case of fixing the second lens group, “optimum correction of various aberrations” becomes possible by satisfying the condition (6).

なお、第2レンズ群を移動させつつ条件(1)を満足させる場合の方が、第2レンズ群を固定して条件(6)を満足させる場合よりも、「適正な合焦を行い得る投射距離」を大きくできる。   In the case where the condition (1) is satisfied while the second lens group is moved, the “projection capable of performing proper focusing” is compared to the case where the condition (6) is satisfied while the second lens group is fixed. The distance can be increased.

第2レンズ群を固定して条件(6)を満足させる場合は、適正な合焦を行い得る投射距離は若干短くなるが、第2レンズ群が固定となるため「合焦動作を行う機構」を簡素化できる。   When the second lens group is fixed and the condition (6) is satisfied, the projection distance at which proper focusing can be performed is slightly shortened. However, since the second lens group is fixed, the “mechanism for performing the focusing operation”. Can be simplified.

この発明の画像表示装置(プロジェクタ)は、光源と、投射されるべき画像を表示する画像表示素子と、前記光源から射出した光で、前記画像表示素子を照明する照明光学系と、該照明光学系により照射され、前記画像表示素子に表示された画像により変調された投射光束を入射され、被投射面に前記画像の拡大画像を投射する投射光学系と、を有する。   An image display device (projector) according to the present invention includes a light source, an image display element that displays an image to be projected, an illumination optical system that illuminates the image display element with light emitted from the light source, and the illumination optical system. A projection optical system that receives a projection light beam irradiated by a system and modulated by an image displayed on the image display element, and projects an enlarged image of the image on a projection surface.

そして、投射光学系として、請求項1ないし5の何れか1項に記載の投射用レンズを用いる。   The projection lens according to any one of claims 1 to 5 is used as the projection optical system.

図16を参照して、プロジェクタの実施の1形態を説明する。   With reference to FIG. 16, one embodiment of the projector will be described.

図16に示すプロジェクタ1は、ライトバルブ3として、微小ミラーデバイスであるDMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス テキサスインスツルメント社製)を採用した例である。   The projector 1 shown in FIG. 16 is an example in which a DMD (digital micromirror device manufactured by Texas Instruments), which is a micromirror device, is employed as the light valve 3.

プロジェクタ1は、照明系2と、ライトバルブであるDMD3と、投射用レンズ4とを有する。   The projector 1 includes an illumination system 2, a DMD 3 that is a light valve, and a projection lens 4.

投射用レンズ4としては、請求項1ないし5の何れか1項に記載されたもの、具体的には後述の実施例1〜5の何れかのものを用いる。   As the projection lens 4, the lens described in any one of claims 1 to 5, specifically, any one of Examples 1 to 5 described later is used.

照明系2から「RGB3色の光」を時間的に分離してDMD3に照射し、各色光が照射されるタイミングで個々の画素に対応するマイクロミラーの傾斜を制御する。   The “light of three colors RGB” is temporally separated from the illumination system 2 and irradiated to the DMD 3, and the tilt of the micromirror corresponding to each pixel is controlled at the timing when each color light is irradiated.

このようにしてDMD3に「投射されるべき画像」が表示され、該画像により強度変調された光が、投射用レンズ4により、被投射面であるスクリーンSに拡大画像として投射されて表示される。   In this way, the “image to be projected” is displayed on the DMD 3, and the light whose intensity is modulated by the image is projected and displayed as an enlarged image on the screen S that is the projection surface by the projection lens 4. .

照明系2は、光源21、コンデンサーレンズCL、RGBカラーホイールCW、ミラーMを備えており、これを配置するスペースを「ある程度大きく確保」する必要がある。   The illumination system 2 includes a light source 21, a condenser lens CL, an RGB color wheel CW, and a mirror M, and it is necessary to “ensure a certain amount of space” for arranging the light source 21.

このため、照明系2からDMD3に入射させる照明光の入射角を、ある程度大きくする必要がある。
投射用レンズ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。
For this reason, it is necessary to increase the incident angle of the illumination light incident on the DMD 3 from the illumination system 2 to some extent.
Due to the above-described relationship between the space between the projection lens 4 and the illumination system 2, it is necessary to secure the back focus of the projection lens 4 to some extent.

なお、コンデンサーレンズCL、RGBカラーホイールCWとミラーMとは「照明光学系」を構成する。   The condenser lens CL, the RGB color wheel CW and the mirror M constitute an “illumination optical system”.

図17に、プロジェクタの実施の別形態を示す。   FIG. 17 shows another embodiment of the projector.

投射用レンズ4とライトバルブ3との間に、ハーフプリズム等の光路分離手段5を設けて、スクリーンS側からの光の一部を撮像素子6側に分離するようにしたものである。   An optical path separating means 5 such as a half prism is provided between the projection lens 4 and the light valve 3 so that a part of the light from the screen S side is separated to the image pickup device 6 side.

撮像素子6を、ライトバルブ3と光学的に等価な位置に配置し、スクリーンSと共役な関係とする。   The imaging element 6 is disposed at a position optically equivalent to the light valve 3 and has a conjugate relationship with the screen S.

このようにすれば、スクリーンS上における画像を、撮像素子6に受光させて撮像することができる。   In this way, the image on the screen S can be picked up by the image sensor 6 receiving light.

以下に挙げる全ての実施例において、ライトバルブとしては「DMD」を想定しているが、ライトバルブはDMDに限定されない。   In all the embodiments described below, “DMD” is assumed as the light valve, but the light valve is not limited to the DMD.

以下に、この発明の投射用ズームレンズの具体的な実施例を5例挙げる。   Hereinafter, five specific examples of the projection zoom lens according to the present invention will be described.

各実施例における記号の意味は以下の通りである。   The meanings of symbols in each embodiment are as follows.

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 。
F: Focal length of the entire optical system
Fno: Numerical aperture
R: radius of curvature (“paraxial radius of curvature” for aspheric surfaces)
D: Surface spacing
Nd: Refractive index
Vd: Abbe number
BF: Back focus.

非球面形状は、周知の次式により表される。   The aspheric shape is represented by the following well-known expression.

X=(H/R)/[1+{1−K(H/r)}1/2
+C4・H+C6・H+C8・H+C10・H10+・・・ 。
X = (H 2 / R) / [1+ {1-K (H / r) 2} 1/2]
+ C4 · H 4 + C6 · H 6 + C8 · H 8 + C10 · H 10 +.

この式において、Xは「面頂点を基準としたときの光軸からの高さHの位置での光軸方向の変位」、Kは「円錐係数」、C4、C6、C8、C10・・は非球面係数である。   In this equation, X is “displacement in the direction of the optical axis at the position of the height H from the optical axis with respect to the surface vertex”, K is the “conical coefficient”, C4, C6, C8, C10. Aspheric coefficient.

また、これら実施例1〜5の投射用レンズを構成するレンズは、図1、図4、図7、図10、図13に示した如くである。   The lenses constituting the projection lenses of Examples 1 to 5 are as shown in FIGS. 1, 4, 7, 10, and 13.

即ち、第1レンズ群G1はレンズL11、L12で構成され、第2レンズ群G2はレンズL21〜L23で構成されている。   That is, the first lens group G1 includes lenses L11 and L12, and the second lens group G2 includes lenses L21 to L23.

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で構成されている。第5レンズ群G5はレンズL51〜L55で構成されている。   The third lens group G3 includes a lens L31, and the fourth lens group G4 includes a lens L41. The fifth lens group G5 includes lenses L51 to L55.

開口絞りStopは、実施例1と実施例2では「第5レンズ群G5のレンズL51とL52の間」に配置され、実施例3ないし実施例5では「第5レンズ群のレンズL53とL54の間」に配置されている。   The aperture stop Stop is disposed “between the lenses L51 and L52 of the fifth lens group G5” in the first and second embodiments, and “the lenses L53 and L54 of the fifth lens group” in the third to fifth embodiments. It is arranged “between”.

「実施例1」
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。
"Example 1"
The projection zoom lens of Example 1 is shown in FIG.

投射用レンズからスクリーンまでの投射距離が「近距離から遠距離」に変化したときのレンズ群の動きを、図2に破線で示す。   The movement of the lens group when the projection distance from the projection lens to the screen changes from “short distance to long distance” is shown by a broken line in FIG.

合焦の際には、第1レンズ群G1、第3レンズ群G3、第5レンズ群G5は固定され、第レンズ群G2と第4レンズ群G4が光軸方向の縮小側に移動する。   At the time of focusing, the first lens group G1, the third lens group G3, and the fifth lens group G5 are fixed, and the first lens group G2 and the fourth lens group G4 move to the reduction side in the optical axis direction.

実施例1の、全系の焦点距離:F、Fナンバ、近距離における半画角:ωwは、以下のとおりである。   The focal length: F, F number, and half angle of view at short distance: ωw of the entire system in Example 1 are as follows.

F=14.7mm、Fno=1.71、ωw=30.6°
実施例1のデータを表1に示す。
F = 14.7 mm, Fno = 1.71, ωw = 30.6 °
The data of Example 1 is shown in Table 1.

Figure 2016109810
Figure 2016109810

表1において、表の最も左の欄は「面番号(拡大側から数えた面の番号で「開口絞りの面」を含む。)」を表す。   In Table 1, the leftmost column of the table represents “surface number (the surface number counted from the enlargement side includes“ aperture stop surface ”)”.

「CG」はライトバルブであるDMDのカバーガラスを表わす。   “CG” represents a cover glass of DMD which is a light valve.

また、表中における「INF」は、曲率半径が無限大であることを示し、記号「*」は、この記号が付された面が「非球面」であることを示す。   In the table, “INF” indicates that the radius of curvature is infinite, and the symbol “*” indicates that the surface to which this symbol is attached is “aspherical surface”.

これらの事項は、実施例2以下の各実施例においても同様である。   These matters are the same in each of the following embodiments.

「非球面データ」
非球面のデータを表2に示す。
"Aspherical data"
The aspherical data is shown in Table 2.

Figure 2016109810
Figure 2016109810

表2において、例えば「s6」とあるのは「面番号が6の面」を意味する。以下においても同様である。また、非球面のデータの表記において、例えば「2.32648E−15」は「2.32648×10−15」を意味する。以下においても同様である。 In Table 2, for example, “s6” means “surface with surface number 6”. The same applies to the following. In the notation of aspheric data, for example, “2.332648E-15” means “2.326648 × 10 −15 ”. The same applies to the following.

表1において、D5、D11、D14、D17は、変倍に際して変化する「レンズ群間隔」である。D0はレンズL11のスクリーン側面からスクリーンまでの距離を表わす。   In Table 1, D5, D11, D14, and D17 are “lens group intervals” that change upon zooming. D0 represents the distance from the screen side surface of the lens L11 to the screen.

「レンズ群間隔」
レンズ群間隔を表3に示す。
`` Lens group interval ''
Table 3 shows the lens group spacing.

Figure 2016109810
Figure 2016109810

「条件のパラメータの値」
条件(1)〜(5)のパラメータの値を、表4に示す。
"Condition Parameter Values"
Table 4 shows parameter values of the conditions (1) to (5).

Figure 2016109810
Figure 2016109810

図3に、実施例1の収差図を示す。
図3の上段は投射距離:1800mm(中距離)、中段は投射距離:1117mm(近距離)、下段は投射距離:4084mm(遠距離)に合焦した状態における収差を示している。
FIG. 3 shows aberration diagrams of Example 1.
The upper part of FIG. 3 shows the aberration in a state where the projection distance is 1800 mm (medium distance), the middle part is the projection distance: 1117 mm (near distance), and the lower part is the projection distance: 4084 mm (far distance).

即ち、実施例1の投射用レンズはこれらの近距離と遠距離の間の任意の投射距離に合焦可能である。   That is, the projection lens of Example 1 can be focused on an arbitrary projection distance between these short distances and long distances.

各段の収差図において、左側の図は「球面収差」、中央の図は「非点収差」、右側の図は「歪曲収差」である。   In the aberration diagrams at each stage, the left diagram is “spherical aberration”, the middle diagram is “astigmatism”, and the right diagram is “distortion aberration”.

「球面収差」の図におけるR、G、Bはそれぞれ、波長:R=625nm、G=550nm、B=460nmを表す。
「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。
R, G, and B in the “spherical aberration” diagram represent wavelengths: R = 625 nm, G = 550 nm, and B = 460 nm, respectively.
In the “astigmatism” diagram, “T” indicates tangential and “S” indicates sagittal rays.

なお、非点収差および歪曲収差については、波長:550nmについて示す。   Astigmatism and distortion are shown for a wavelength of 550 nm.

収差図におけるこれ等の表示は以下の実施例2〜5の収差図においても同様である。   These indications in the aberration diagrams are the same in the aberration diagrams of Examples 2 to 5 below.

図3に示されたように、実施例1の投射用レンズは、投射距離を変えて合焦させても、性能の変動が小さく、良好な光学性能が得られている。   As shown in FIG. 3, even when the projection lens of Example 1 is focused by changing the projection distance, the variation in performance is small and good optical performance is obtained.

「実施例2」
実施例2の投射用ズームレンズは、図4に示したものである。
"Example 2"
The projection zoom lens of Example 2 is shown in FIG.

投射距離が近距離から遠距離に変化したときのレンズ群の動きを図5に破線で示す。   The movement of the lens group when the projection distance changes from a short distance to a long distance is shown by a broken line in FIG.

合焦の際には、第1レンズ群G1、第3レンズ群G3、第5レンズ群G5は固定され、第2レンズ群G2と第4レンズ群G4が光軸方向の縮小側に移動する。   During focusing, the first lens group G1, the third lens group G3, and the fifth lens group G5 are fixed, and the second lens group G2 and the fourth lens group G4 move to the reduction side in the optical axis direction.

実施例2の、全系の焦点距離:Fの範囲、Fナンバ、近距離における半画角:ωwは、以下のとおりである。   In Example 2, the focal length of the entire system: F range, F number, and half angle of view at short distance: ωw are as follows.

F=14.7mm、Fno=1.71、ωw=30.5°
実施例2のデータを表5に示す。
F = 14.7 mm, Fno = 1.71, ωw = 30.5 °
The data of Example 2 is shown in Table 5.

Figure 2016109810
Figure 2016109810

「非球面データ」
非球面のデータを表6に示す。
"Aspherical data"
Table 6 shows the aspherical data.

Figure 2016109810
Figure 2016109810

「レンズ群間隔」
レンズ群間隔を表7に示す。
`` Lens group interval ''
Table 7 shows the lens group spacing.

Figure 2016109810
Figure 2016109810

「条件のパラメータの値」
条件(1)〜(5)のパラメータの値を、表8に示す。
"Condition Parameter Values"
Table 8 shows parameter values of the conditions (1) to (5).

Figure 2016109810
Figure 2016109810

図6に、実施例2の収差図を、図3に倣って示す。   FIG. 6 shows aberration diagrams of Example 2 according to FIG.

図6の上段は投射距離:1800mm(中距離)、中段は投射距離:1116mm(近距離)、下段は投射距離:4047mm(遠距離)に合焦した状態における収差を示している。   The upper part of FIG. 6 shows the aberration in the state where the projection distance is 1800 mm (medium distance), the middle part is the projection distance: 1116 mm (near distance), and the lower part is the projection distance: 4047 mm (far distance).

即ち、実施例2の投射用レンズはこれらの近距離と遠距離の間の任意の投射距離に合焦可能である。   That is, the projection lens of Example 2 can focus on an arbitrary projection distance between these short distances and long distances.

「実施例3」
実施例3の投射用ズームレンズは、図7に示したものである。
"Example 3"
The projection zoom lens of Example 3 is the one shown in FIG.

投射距離が近距離側から遠距離に変化したときのレンズ群の動きを図8に破線で示す。   The movement of the lens group when the projection distance changes from the short distance side to the long distance is shown by a broken line in FIG.

合焦の際には、第1レンズ群G1、第3レンズ群G3、第5レンズ群G5は固定され、第レンズ群G2と第4レンズ群G4が光軸方向の縮小側に移動する。   At the time of focusing, the first lens group G1, the third lens group G3, and the fifth lens group G5 are fixed, and the first lens group G2 and the fourth lens group G4 move to the reduction side in the optical axis direction.

実施例3の、全系の焦点距離:Fの範囲、Fナンバ、近距離における半画角:ωwは、以下のとおりである。   In Example 3, the focal length of the entire system: F range, F number, and half angle of view at short distance: ωw are as follows.

F=14.7mm、Fno=1.71、ωw=30.5°
実施例3のデータを表9に示す。
F = 14.7 mm, Fno = 1.71, ωw = 30.5 °
The data of Example 3 is shown in Table 9.

Figure 2016109810
Figure 2016109810

「非球面データ」
非球面のデータを表10に示す。
"Aspherical data"
Table 10 shows the aspheric data.

Figure 2016109810
Figure 2016109810

「レンズ群間隔」
レンズ群間隔を表11に示す。
`` Lens group interval ''
Table 11 shows the distance between the lens groups.

Figure 2016109810
Figure 2016109810

「条件のパラメータの値」
条件(1)〜(5)のパラメータの値を、表12に示す。
"Condition Parameter Values"
Table 12 shows parameter values of the conditions (1) to (5).

Figure 2016109810
Figure 2016109810

図9に、実施例3の収差図を図3に倣って示す。   FIG. 9 is an aberration diagram of Example 3 similar to FIG.

図9の上段は投射距離:1800mm(中距離)、中段は投射距離:1117mm(近距離)、下段は投射距離:4083mm(遠距離)に合焦した状態における収差を示している。   The upper part of FIG. 9 shows the aberration in the state where the projection distance is 1800 mm (medium distance), the middle part is the projection distance: 1117 mm (near distance), and the lower part is the projection distance: 4083 mm (far distance).

即ち、実施例3の投射用レンズはこれらの近距離と遠距離の間の任意の投射距離に合焦可能である。   That is, the projection lens of Example 3 can focus on an arbitrary projection distance between these short distances and long distances.

「実施例4」
実施例4の投射用ズームレンズは、図10に示したものである。
Example 4
The projection zoom lens of Example 4 is shown in FIG.

投射距離が近距離から遠距離に変化したときのレンズ群の動きを図11に破線で示す。   The movement of the lens group when the projection distance changes from a short distance to a long distance is shown by a broken line in FIG.

合焦の際には、第1レンズ群G1、第3レンズ群G3、第5レンズ群G5は固定され、第レンズ群G2と第4レンズ群G4が光軸方向の縮小側に移動する。   At the time of focusing, the first lens group G1, the third lens group G3, and the fifth lens group G5 are fixed, and the first lens group G2 and the fourth lens group G4 move to the reduction side in the optical axis direction.

実施例4の、全系の焦点距離:F、Fナンバ、近距離における半画角:ωwは、以下のとおりである。   In Example 4, the focal lengths of the entire system: F and F numbers, and the half angle of view at a short distance: ωw are as follows.

F=13.9mm、Fno=1.71、ωw=32.0°
実施例4のデータを表13に示す。
F = 13.9 mm, Fno = 1.71, ωw = 32.0 °
The data of Example 4 is shown in Table 13.

Figure 2016109810
Figure 2016109810

「非球面データ」
非球面のデータを表14に示す。
"Aspherical data"
Table 14 shows the aspheric data.

Figure 2016109810
Figure 2016109810

「レンズ群間隔」
レンズ群間隔を表15に示す。
`` Lens group interval ''
Table 15 shows the lens group spacing.

Figure 2016109810
Figure 2016109810

「条件のパラメータの値」
条件(1)〜(5)のパラメータの値を、表16に示す。
"Condition Parameter Values"
Table 16 shows parameter values of the conditions (1) to (5).

Figure 2016109810
Figure 2016109810

図12に、実施例4の収差図を図3に倣って示す。   FIG. 12 shows aberration diagrams of Example 4 according to FIG.

図12の上段は投射距離:1700mm(中距離)、中段は投射距離:1054mm(近距離)、下段は投射距離:3842mm(遠距離)に合焦した状態における収差を示している。   The upper part of FIG. 12 shows the aberration in the state where the projection distance is 1700 mm (medium distance), the middle part is the projection distance: 1054 mm (near distance), and the lower part is the projection distance: 3842 mm (far distance).

即ち、実施例4の投射用レンズはこれらの近距離と遠距離の間の任意の投射距離に合焦可能である。   That is, the projection lens of Example 4 can focus on an arbitrary projection distance between these short distances and long distances.

「実施例5」
実施例5の投射用ズームレンズは、図13に示したものである。
"Example 5"
The projection zoom lens of Example 5 is shown in FIG.

投射距離が近距離から遠距離に変化したときのレンズ群の動きを図14に破線で示す。   The movement of the lens group when the projection distance changes from a short distance to a long distance is shown by a broken line in FIG.

合焦の際に、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第5レンズ群G5が固定され、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4が光軸方向において「互いに逆の向き」に移動する。   At the time of focusing, the first lens group G1, the second lens group G2, and the fifth lens group G5 are fixed, and the third lens group G3 and the fourth lens group G4 are “in opposite directions” in the optical axis direction. Moving.

図に示す如く、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4は、近距離から遠距離に合焦するとき、当初は「互いに離れる」ように移動し、その後「互いに近づく」ように移動する。   As shown in the figure, the third lens group G3 and the fourth lens group G4 initially move away from each other and then move closer to each other when focusing from a short distance to a long distance.

実施例5の、全系の焦点距離:F、Fナンバ、近距離における半画角:ωwは、以下のとおりである。   In Example 5, the focal lengths of the entire system: F and F numbers, and the half angle of view at a short distance: ωw are as follows.

F=13.9mm、Fno=1.71、ωw=32.0°
実施例5のデータを表17に示す。
F = 13.9 mm, Fno = 1.71, ωw = 32.0 °
The data of Example 5 is shown in Table 17.

Figure 2016109810
Figure 2016109810

「非球面データ」
非球面のデータを表18に示す。
"Aspherical data"
Table 18 shows the aspheric data.

Figure 2016109810
Figure 2016109810

「レンズ群間隔」
レンズ群間隔を表19に示す。
`` Lens group interval ''
Table 19 shows the lens group intervals.

Figure 2016109810
Figure 2016109810

「各条件のパラメータの値」
条件(1)〜(6)のパラメータの値を、表20に示す。
"Parameter values for each condition"
Table 20 shows parameter values of the conditions (1) to (6).

Figure 2016109810
Figure 2016109810

図15に、実施例5の収差図を図3に倣って示す。   FIG. 15 is an aberration diagram of Example 5 similar to FIG.

図15の上段は投射距離:1700mm(中距離)、中段は投射距離:1048mm(近距離)、下段は投射距離:3684mm(遠距離)に合焦した状態における収差を示している。   The upper part of FIG. 15 shows the aberration in the state where the projection distance is 1700 mm (medium distance), the middle part is the projection distance: 1048 mm (near distance), and the lower part is the projection distance: 3684 mm (far distance).

即ち、実施例5の投射用レンズはこれらの近距離と遠距離の間の任意の投射距離に合焦可能である。   That is, the projection lens of Example 5 can focus on an arbitrary projection distance between these short distances and long distances.

各収差図に示すように、各実施例の投射用レンズとも、諸収差は高レベルで補正され、球面収差、非点収差、像面湾曲、倍率色収差、歪曲収差も十分に補正されている。   As shown in each aberration diagram, in the projection lenses of the respective examples, various aberrations are corrected at a high level, and spherical aberration, astigmatism, curvature of field, lateral chromatic aberration, and distortion are sufficiently corrected.

実施例1〜5に示されたように、合焦の際は、第1レンズ群と第5レンズ群を固定し、合焦を「固定群と移動群」に分けることで、レンズの自重に対する偏心の発生を抑制する効果がある。   As shown in Examples 1 to 5, in focusing, the first lens group and the fifth lens group are fixed, and the focusing is divided into a “fixed group and a moving group”, so that the weight of the lens can be reduced. There is an effect of suppressing the occurrence of eccentricity.

また、図3、図6、図9、図12、図15に示す通り「合焦の際の収差の変動」も十分に小さくできている。   In addition, as shown in FIGS. 3, 6, 9, 12, and 15, “aberration fluctuation during focusing” can be made sufficiently small.

また、実施例1〜5とも、Fナンバ:1.71と極めて明るい。   Further, in all of Examples 1 to 5, the F number is 1.71, which is extremely bright.

近年、ライトバルブに用いられるDMDではマイクロミラーの搖動角の増大が意図されており、それに対応して大口径の投射用レンズが求められているが、実施例1〜5の投射用レンズは、このような傾向にも十分に沿うものである。   In recent years, DMDs used for light valves have been intended to increase the peristaltic angle of micromirrors, and correspondingly large-diameter projection lenses have been demanded. This is in line with this trend.

最後に、各実施例の「周辺光量比」を表21に示す。全ての実施例で、周辺光量(像高:Y’=1)は略80%となっており、本発明の周辺光量比は高いことを示している。   Finally, Table 21 shows the “peripheral light quantity ratio” of each example. In all the examples, the peripheral light amount (image height: Y ′ = 1) is approximately 80%, which indicates that the peripheral light amount ratio of the present invention is high.

Figure 2016109810
Figure 2016109810

以上、発明の好ましい実施の形態について説明したが、この発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
この発明の投射用レンズは、実像を結像するタイプのレンズ径であるので、画像表示装置用に用いられるほか、デジタルカメラ、ビデオカメラ、銀塩カメラや監視カメラ等にも利用可能である。
The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the invention described in the claims unless otherwise specified in the above description. Various modifications and changes are possible within the scope of the above.
Since the projection lens of the present invention has a lens diameter that forms a real image, it can be used not only for an image display device but also for a digital camera, a video camera, a silver salt camera, a surveillance camera, and the like.

この発明の実施の形態に記載された効果は、発明から生じる好適な効果を列挙したに過ぎず、発明による効果は「実施の形態に記載されたもの」に限定されるものではない。   The effects described in the embodiments of the present invention are merely a list of suitable effects resulting from the invention, and the effects of the present invention are not limited to those described in the embodiments.

G1 第1レンズ群
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
Stop 開口絞り
1 画像表示装置(プロジェクタ)
2 照明系
3 画像表示素子(ライトバルブ)
4 投射光学系(投射用レンズ)
5 被投射面(スクリーン)
G1 first lens group
G2 second lens group
G3 Third lens group
G4 4th lens group
G5 5th lens group
Stop Aperture stop
1 Image display device (projector)
2 Lighting system 3 Image display element (light valve)
4 Projection optical system (projection lens)
5 Projected surface (screen)

特許第4265649号公報Japanese Patent No. 4265649 特許第4305506号公報Japanese Patent No. 4305506 特許第4355861号公報Japanese Patent No. 4355861

Claims (7)

画像表示素子に表示された画像を被投射面に投射して拡大表示させ、投射距離に応じて合焦可能な投射用レンズであって、
拡大側から画像表示素子側へ向かって順次、正または負で0に近い屈折力の第1レンズ群、負の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、正の屈折力の第4レンズ群、正の屈折力の第5レンズ群を配し、第5レンズ群内に開口絞りを有してなり、
合焦に際して、第1レンズ群および第5レンズ群が固定で、第2レンズ群ないし第4レンズ群のうちの2群以上が移動し、
第iレンズ群(i=1〜5)において有効レンズ系が最も大きいレンズの有効レンズ径をMDiとするとき、これらが、大小関係:
MD5 < MD2 < MD3 ≦ MD4 < MD1
を満足する投射用レンズ。
An image displayed on the image display element is projected onto a projection surface to be enlarged and displayed, and a projection lens that can be focused according to a projection distance,
From the enlargement side toward the image display element side, positive or negative first lens group having a refractive power close to 0, second lens group having a negative refractive power, third lens group having a positive refractive power, and positive refraction A fourth lens group having a power, a fifth lens group having a positive refractive power, and an aperture stop in the fifth lens group;
During focusing, the first lens group and the fifth lens group are fixed, and two or more of the second to fourth lens groups move,
When the effective lens diameter of the lens having the largest effective lens system in the i-th lens group (i = 1 to 5) is defined as MDi, these are magnitude relationships:
MD5 <MD2 <MD3 <MD4 <MD1
Projection lens that satisfies the requirements.
請求項1記載の投射用レンズにおいて、
全系の焦点距離:F、第1レンズ群の焦点距離:f1、第2レンズ群の焦点距離:f2、第3レンズ群の焦点距離:f3、第4レンズ群の焦点距離:f4、第5レンズ群の焦点距離:f5が、条件:
(1) −0.02 < F/f1 < 0.25
(2) −2.5 < f2/F < −0.5
(3) 5.5 < f3/F < 7.5
(4) 5.5 < f4/F < 7.5
(5) 1.9 < f5/F < 3.9
を満足する投射用レンズ。
The projection lens according to claim 1,
Focal length of the entire system: F, focal length of the first lens group: f1, focal length of the second lens group: f2, focal length of the third lens group: f3, focal length of the fourth lens group: f4, fifth The focal length of the lens group: f5 is the condition:
(1) -0.02 <F / f1 <0.25
(2) −2.5 <f2 / F <−0.5
(3) 5.5 <f3 / F <7.5
(4) 5.5 <f4 / F <7.5
(5) 1.9 <f5 / F <3.9
Projection lens that satisfies the requirements.
請求項1または2記載の投射用レンズにおいて、
第1レンズ群を構成する全てのレンズが、d線の屈折率:ndが1.9以上の硝材で形成されている投射用レンズ。
The projection lens according to claim 1 or 2,
A projection lens in which all the lenses constituting the first lens group are made of a glass material having a d-line refractive index: nd of 1.9 or more.
請求項1ないし3の何れか1項に記載の投射用レンズにおいて、
合焦に際して、第3レンズ群が固定で、第2レンズ群と第4レンズ群が同じ向きに移動する投射用レンズ。
The projection lens according to any one of claims 1 to 3,
A projection lens in which the third lens group is fixed and the second lens group and the fourth lens group move in the same direction during focusing.
請求項1ないし3の何れか1項に記載の投射用レンズにおいて、
合焦に際して、第2レンズ群が固定で、第3レンズ群と第4レンズ群が互いに逆向きに移動し、第1レンズ群と第2レンズ群の合成焦点距離:f12が、条件:
(6) −2.5 < f12/F < −0.5
を満足する投射用レンズ。
The projection lens according to any one of claims 1 to 3,
During focusing, the second lens group is fixed, the third lens group and the fourth lens group move in opposite directions, and the combined focal length f12 of the first lens group and the second lens group is a condition:
(6) −2.5 <f12 / F <−0.5
Projection lens that satisfies the requirements.
光源と、
投射されるべき画像を表示する画像表示素子と、
前記光源から射出した光で、前記画像表示素子を照明する照明光学系と、
該照明光学系により照射され、前記画像表示素子に表示された画像により変調された投射光束を入射され、被投射面に前記画像の拡大画像を投射する投射光学系と、を備え、
前記投射光学系として、請求項1ないし5の何れか1項に記載の投射用レンズを用いる画像表示装置。
A light source;
An image display element for displaying an image to be projected;
An illumination optical system that illuminates the image display element with light emitted from the light source;
A projection optical system that is irradiated with the illumination optical system and receives a projection light beam modulated by an image displayed on the image display element, and projects an enlarged image of the image on a projection surface;
An image display device using the projection lens according to claim 1 as the projection optical system.
光源と、
投射されるべき画像を表示する画像表示素子と、
前記光源から射出した光で、前記画像表示素子を照明する照明光学系と、
該照明光学系により照射され、前記画像表示素子に表示された画像により変調された投射光束を入射され、被投射面に前記画像の拡大画像を投射する投射光学系と、
該投射光学系と前記画像表示素子との間に配置され、前記被投射面からの光の一部を分離する光路分離手段と、
該光路分離手段により分離された光を受光して前記被投射面上の画像を読み取る撮像素子と、を備え、
前記投射光学系として、請求項1ないし5の何れか1項に記載の投射用レンズを用いる画像表示装置。
A light source;
An image display element for displaying an image to be projected;
An illumination optical system that illuminates the image display element with light emitted from the light source;
A projection optical system that is irradiated with the illumination optical system and receives a projection light beam modulated by an image displayed on the image display element, and projects an enlarged image of the image on a projection surface;
An optical path separating unit that is disposed between the projection optical system and the image display element and separates a part of the light from the projection surface;
An image sensor that receives the light separated by the optical path separating means and reads an image on the projection surface, and
An image display device using the projection lens according to claim 1 as the projection optical system.
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