JP2629592B2 - 投影レンズ - Google Patents

投影レンズ

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JP2629592B2
JP2629592B2 JP34789193A JP34789193A JP2629592B2 JP 2629592 B2 JP2629592 B2 JP 2629592B2 JP 34789193 A JP34789193 A JP 34789193A JP 34789193 A JP34789193 A JP 34789193A JP 2629592 B2 JP2629592 B2 JP 2629592B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶プロジェクタに用
いられる投影レンズに関し、特に、焦点距離に比べて長
いバックフォーカスを確保できるとともに、Fナンバー
を小さくしても投写画面全域にわたって良好に収差補正
された投写画像投影が可能な投影レンズに関する。
【0002】
【従来の技術】まず、従来の液晶プロジェクタについ
て、図9及び図10を参照しつつ説明する。図9に示す
液晶プロジェクタは、高輝度白色光源101から発せら
れた光束を反射鏡102によって平行光束とし、この平
行光束をダイクロックミラー103a,103bにより
R,G,Bの三原色に分光して、それぞれに対応する液
晶パネル105a〜105cに入射する。そして、液晶
パネル105a〜105cを透過した平行光束を、ダイ
クロックミラー103c,103dによって色合成し、
投影レンズ106を介してスクリーン107に投影する
構成となっていた。
【0003】また、図10に示す液晶プロジェクタは、
光源101及び反射鏡102から発せられた平行光束の
R,G,Bの色分解をクロスダイクロックミラー110
によって行ない、液晶パネル105a〜105c透過後
の色合成をダイクロックプリズム111によって行なう
構成となっていた。
【0004】ここで、このような構成からなる液晶プロ
ジェクタに用いられる投影レンズ106は、ダイクロッ
クミラー103a〜103d(110),ダイクロック
プリズム111等の配置スペース確保のため、及び、プ
ロジェクタとして実用十分な投写画面サイズを得るた
め、焦点距離に比べて1.5倍以上のバックフォーカス
を有するものでなければならなかった。このような特性
を有する投影レンズは、一般にレトロフォーカス型レン
ズと呼ばれ、拡大側から順に前群凹レンズ、後群凸レン
ズの屈折力配分となるようなレンズ構成となっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】液晶プロジェクタで
は、5.6〜2.8程度の比較的値の小さい(すなわ
ち、明るい)Fナンバー(口径比)の投影レンズで高い
周辺光量比を得ることが望ましい。ところが、従来の液
晶プロジェクタに用いられていた投影レンズはFナンバ
ーを小さくすると、歪曲収差,非点収差,倍率の色収差
等の軸外収差が発生し、投写画面の結像性能が劣化して
解像度が悪くなってしまうという問題があった。
【0006】なお、特開昭62ー94811号,特開平
1−319009号及び特開平2−85816号では、
小さいFナンバーでありながら、軸外収差の補正が可能
な投影レンズ及びレトロフォーカス型レンズが提案され
ている。しかし、特開昭62−94811号の投影レン
ズは、CRTプロジェクタ用の投影レンズであり、構成
上長いバックフォーカスが得られないという問題があ
る。また、特開平1−319009号及び特開平2−8
5816号のレトロフォーカス型レンズは、カメラ用の
レンズであり液晶プロジェクタには応用することができ
ない。
【0007】本発明は、上記問題点にかんがみてなされ
たものであり、焦点距離に比べて長いバックフォーカス
が確保できるとともに、Fナンバーを小さくしても、投
写画面全域にわたって良好に収差補正された投写画像投
影が可能な液晶プロジェクタ用投影レンズの提供を目的
とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の本発明の投影レンズは、拡大側から順に
並ぶ、凸面を拡大側に向けた凸レンズの第一レンズと、
凹面を縮小側に向けたメニスカス凹レンズの第二レンズ
と、凹面を縮小側に向けた第三レンズとからなる負の屈
折力を有する第一のレンズ群及び、凸面を拡大側に向け
た凸レンズの第四レンズと、凸面を縮小側に向けた凸レ
ンズの第五レンズと、両凹レンズの第六レンズと、凸面
を縮小側に向けたメニスカス凸レンズの第七レンズと、
凸面を縮小側に向けたメニスカス凸レンズの第八レンズ
と、凸面を縮小側に向けたメニスカス凸レンズまたは凸
レンズの第九レンズとからなる正の屈折力を有する第二
のレンズ群とによって構成され、以下の条件式を満足す
る構成としてある。 fB/f>1.57 …(1) 1.17<|f2/f1|<1.30 …(2) 0.37<|f7-8/f9-18|<0.66 …(3) 2.0<f/D6 <2.45 …(4) 20<ν4 <26 …(5) ただし、 f:全系の焦点距離,fB :全系のバックフォーカス,
1 :第一レンズ群の合成焦点距離,f2 :第二レンズ
群の合成焦点距離,fn-i :拡大側から第n番目と第i
番目の面により構成されるレンズ系の焦点距離,Di
第i番目と第i+1番目の面間隔,ν4 :拡大側から第
4番目のレンズのd線に対するアッベ数また、請求項2
本発明の投写レンズは、f=100mm,fB =16
0mm,f1 =−74.2702mm,f2 =87.2
36mm,f7-8 =93.1668mm,f9-18=24
7.592mm,D6 =49.9569mm,ν4 =2
5.5とした構成としてある。さらに、請求項3の本発
明の投写レンズは、f=100mm,fB =166m
m,f1 =−67.570mm,f2 =87.6036
mm,f7-8 =106.959mm,f9-18=164.
236mm,D6 =40.7948mm,ν4 =25.
5とした構成としてある。
【0009】上記構成からなる本発明の投写レンズによ
れば、長いバックフォーカスの確保と良好な結像性能を
得ることができる。すなわち、条件式(1)は、バック
フォーカスfB と投影レンズの焦点距離fの比を表わす
ものであり、この条件式を満足することにより、ダイク
ロックミラーやダイクロックプリズム等の光学系を配置
するスペースが確保される。条件式(2)は、全系の焦
点距離fに対する第一レンズ群f1 と第二レンズf2
屈折力配分を表わすものである。一般に液晶プロジェク
タは、CRTプロジェクタと異なり投写画面上の歪曲を
補正することが困難であるが、この条件式(2)を満足
することにより、HDTV(High Definition TV)やC
AD(Computer Aided Design)等の高精細表示におけ
る幾何学的歪を良好に補正できる。また、本条件式
(2)の上限を越えると、第二レンズ群の屈折力が大き
くなり過ぎ、所要のバックフォーカスの確保が困難とな
る。一方、本条件式(2)の下限を越えると、第一レン
ズ群の屈折力が大きくなり、負の歪曲収差増大とレンズ
枚数の増加を招き投影レンズの小型化が図れなくなって
しまう。
【0010】条件式(3)は、拡大側から第四レンズの
第二レンズ群中の屈折力配分を表わすものであり、この
条件式(3)を満たすことにより、十分なバックフォー
カスの確保と適度の収差補正が可能となる。本条件式
(3)の上限を越えると、バックフォーカスの確保に対
しては有利に作用するが、第五レンズ以降のレンズ系に
おいて、球面収差の補正不足と急速なコマ収差の悪化が
起こる。また、本条件式(3)の下限を越えて、第四レ
ンズの屈折力が大きくなりすぎると、歪曲収差が小さく
なる反面、バックフォーカスの確保が困難となり、さら
に、非点収差と球面収差が過剰補正となってしまう。
【0011】条件式(4)は、全系の焦点距離fに対す
る第一レンズ群と第二レンズ群の間隔を表わすものであ
り、上記条件式(3)と同様、十分なバックフォーカス
の確保と適度な収差補正を行なうためのものである。本
条件式(4)の上限を越えると、第一レンズ群と第二レ
ンズ群が近づき過ぎて、第一レンズ群で発生する高次収
差を第二レンズ群で補正できなくなってしまう。また、
この場合、第一レンズ群の屈折力を大きくしないと十分
なバックフォーカスが得られなくなり、歪曲収差が増大
してしまう。また、本条件式(4)の下限を越えると、
投影レンズの全長が増大し、投影レンズの大型化を招く
とともに、倍率色収差の補正が困難になる。
【0012】条件式(5)は、第四レンズのアッベ数を
表わすものであり、この条件式(5)を満たすことによ
り、第四レンズでオーバーな軸上色収差とアンダーな倍
率色収差が発生し、全系で良好なバランスをとることが
可能となる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の投影レンズの実施例につい
て、図面を参照しつつ説明する。まず、本発明の第一実
施例に係る投影プロジェクタについて説明する。図1
は、本実施例に係る投影レンズを示す説明図である。
【0014】同図において、本実施例の投影レンズは、
拡大側から順に並ぶ、負の屈折力を有する第一レンズ群
10と、正の屈折力を有する第二レンズ群20とによっ
て構成されている。また、第一レンズ群10は、凸面を
拡大側に向けた凸レンズの第一レンズ11と、凹面を縮
小側に向けたメニスカス凹レンズの第二レンズ12と、
凹面を縮小側に向けた凹レンズの第三レンズ13とから
なっている。さらに、第二レンズ群20は、凸面を拡大
側に向けた凸レンズの第四レンズ21と、凸面を縮小側
に向けた凸レンズの第五レンズ22と、両凹レンズの第
六レンズ23と、凸面を縮小側に向けたメニスカス凸レ
ンズの第七レンズ24と、凸面を縮小側に向けたメニス
カス凸レンズの第八レンズ25と、凸面を縮小側に向け
たメニスカス凸レンズの第九レンズ26とからなってい
る。
【0015】表1は、上記構成からなる本投影レンズの
諸元を示すものである。ここで、fは全系の焦点距離,
Bは全系のバックフォーカス,f1は第一レンズ群の焦
点距離,f2は第二レンズ群の焦点距離,r1 〜r18
曲率半径,D1〜D17は第i番目と第i+1番目の面間
隔(又はレンズの中心厚),n1〜n9はd線に対する屈
折率,ν1〜ν9はd線に対するアッベ数である。
【0016】
【表1】
【0017】また、上記構成からなる本実施例の投影レ
ンズの球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図を図2〜
図4に示す。これら図面からも分かるように、本実施例
の投影レンズでは、球面収差と非点収差及び歪曲収差が
非常に良く補正されている。
【0018】このような構成からなる本実施例の投影レ
ンズによれば、バックフォーカスfBが160mm確保
でき、かつFNO=5.5で良好に収差補正された投写画
面投影が可能となる。
【0019】次に、本発明の第二実施例に係る投影レン
ズについて、説明する。図5は、本実施例の投影レンズ
を示す説明図である。本実施例の投影レンズも、上述し
た第一実施例と同様、拡大側から順に並ぶ負の屈折力を
有する第一レンズ群30と、正の屈折力を有する第二レ
ンズ群40とによって構成されている。ただし、本実施
例の投影レンズの諸元は表2のとおりである。
【0020】
【表2】
【0021】上記構成からなる本実施例の投影レンズの
球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図を図6〜図8に
示す。
【0022】このような構成からなる本実施例の投影レ
ンズによれば、バックフォーカスfBが166mm確保
でき、かつ、FNO=4.0で良好に収差補正された投写
画像投影が可能となる。
【0023】なお、本発明の投影レンズは、上記実施例
に限定されるものではない。例えば、第一レンズ11
(31)〜第九レンズ26(46)のそれぞれの形状
は、図面のものに限定されず、条件式(1)〜(5)を
満たすものであれば、他の形状であってもよい。
【0024】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の投影レ
ンズによれば、焦点距離に比べて長いバックフォーカス
を確保できるとともに、Fナンバーを小さくしても、投
写画面全域にわたって良好に収差補正された投写画像投
影が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施例に係る投影レンズを示す説
明図である。
【図2】上記投影レンズの球面収差図である。
【図3】上記投影レンズの非点収差図である。
【図4】上記投影レンズの歪曲収差図である。
【図5】本発明の第二実施例に係る投影レンズを示す説
明図である。
【図6】上記投影レンズの球面収差図である。
【図7】上記投影レンズの非点収差図である。
【図8】上記投影レンズの歪曲収差図である。
【図9】一の従来例に係る液晶プロジェクタを示すブロ
ック図である。
【図10】その他の従来例に係る液晶プロジェクタを示
すブロック図である。
【符号の説明】
10,30 第一レンズ群 11,31 第一レンズ 12,32 第二レンズ 13,33 第三レンズ 20,40 第二レンズ群 21,41 第四レンズ 22,42 第五レンズ 23,43 第六レンズ 24,44 第七レンズ 25,45 第八レンズ 26,46 第九レンズ

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 拡大側から順に並ぶ、凸面を拡大側に向
    けた凸レンズの第一レンズと、凹面を縮小側に向けたメ
    ニスカス凹レンズの第二レンズと、凹面を縮小側に向け
    た第三レンズとからなる負の屈折力を有する第一のレン
    ズ群及び、凸面を拡大側に向けた凸レンズの第四レンズと、
    凸面を縮小側に向けた凸レンズの第五レンズと、両凹レ
    ンズの第六レンズと、凸面を縮小側に向けたメニスカス
    凸レンズの第七レンズと、凸面を縮小側に向けたメニス
    カス凸レンズの第八レンズと、凸面を縮小側に向けたメ
    ニスカス凸レンズまたは凸レンズの第九レンズとからな
    る正の屈折力を有する第二のレンズ群とによって構成さ
    れ、 以下の条件を満足することを特徴とする投影レンズ。 fB/f>1.57 1.17<|f2/f1|<1.30 0.37<|f7-8/f9-18|<0.66 2.0<f/D6<2.45 20<ν4<26 ただし、 f:全系の焦点距離 fB:全系のバックフォーカス f1:第一レンズ群の合成焦点距離 f2:第二レンズ群の合成焦点距離 fn-i:拡大側から第n番目と第i番目の面により構成
    されるレンズ系の焦点距離 Di:第i番目と第i+1番目の面間隔 ν4:拡大側から第4番目のレンズのd線に対するアッ
    ベ数
  2. 【請求項2】 f=100mm,fB =160mm,f
    1 =−74.2702mm,f2 =87.236mm,
    7-8 =93.1668mm,f9-18=247.592
    mm,D6 =49.9569mm,ν4 =25.5とし
    た請求項1記載の投影レンズ。
  3. 【請求項3】 f=100mm,fB =166mm,f
    1 =−67.570mm,f2 =87.6036mm,
    7-8 =106.959mm,f9-18=164.236
    mm,D6 =40.7948mm,ν4 =25.5とし
    た請求項1記載の投影レンズ。
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CN115113369B (zh) * 2022-06-29 2023-12-01 上海摩勤智能技术有限公司 一种光学系统及投影仪

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