JP2717552B2 - テレセントリック投影レンズ - Google Patents

テレセントリック投影レンズ

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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、倍率が15〜20倍程度の拡大投影に用いられ
る、FNO1:7程度の明るさを有し、半画角25°近辺まで
包括可能な、広角テレセントリック投影レンズに関する
ものである。
「従来の技術」 近年、大画面のテレビジョン画像を得る方法として、
小型のテレビジョン画像をスクリーンに拡大投写する方
式のものが用いられてきている。従来、この種の投写式
テレビジョンは、独立したB,G,Rの画像を3本のレンズ
を用いてスクリーン上に投影し、スクリーン上でB,G,R
の情報を合成し、観賞するものであった。しかしなが
ら、この方法は、B,G,R独立に3本のレンズが必要であ
り、コストアップになると共に、B,G,Rの各レンズの光
軸を一致するのは困難であるという問題があった。
そのため、これに代る方法として、色合成プリズムを
用いて、B,G,Rの各情報をレンズに入れる前に合成し、
1本のレンズで投影する方法も考えられている。色合成
プリズムを用いる場合、テレセントリックなレンズを用
いることが必要となり、この種のレンズとしては、例え
ば特公昭63-1561号の発明が知られている。
「発明が解決しようとする課題」 しかし、前記特公昭63-1561号の発明は、FNOは1:5ク
ラスと明るいが、半画角ω=25°前後までしか包括でき
ず、投写式テレビジョン用としては、画角が狭く、装置
全体の小型化の要求に十分対応しているものとはいい難
しく、改良の余地があった。
本発明は、上述の課題を解決すべくなされたもので、
半画角ω=25°以上という広画角を包括可能で、かつ各
収差が良好に補正されたテレセントリック投影レンズを
提供することを目的とする。
「課題を解決するための手段」 本発明のテレセントリック投影レンズは、スクリーン
側よりチャート側に順に、正の単レンズからなる第Iレ
ンズ群と;負の単レンズ、または正レンズと負レンズの
接合レンズからなる第IIレンズ群と;スクリーン側より
チャート側に順に、負レンズと正レンズの接合レンズ、
及び2または3枚の正の単レンズからなる第IIIレンズ
群と;を備え、下記の条件式(1)、(2)及び(3)
を満足することを特徴としている。
(1)−2.5<fI/fII<−0.5 (2)0.6<fIII/f<0.95 (3)23<ν+−ν-<42 但し、 f:レンズ全系の焦点距離、 fI:第Iレンズ群の焦点距離、 fII:第IIレンズ群の焦点距離、 fIII:第IIIレンズ群の焦点距離、 ν+:第IIIレンズ群中の接合レンズ中の正レンズのアッ
ベ数、 ν-:第IIIレンズ群中の接合レンズ中の負レンズのアッ
ベ数、 である。
本発明のテレセントリック投影レンズは、より具体的
には、第Iレンズ群は、スクリーン側に凸面を向けた正
の単レンズから構成し、下記の条件(4)、(5)を満
足することが好ましい。
(4)0.4<rI/f (5)1.65<nI 但し、 rI:正の単レンズのスクリーン側の凸面の曲率半径、 nI:d-lineの屈折率、 である。
また、第IIレンズ群は、より具体的には、チャート側
に凹面を向けた負の単レンズ、またはチャート側に凹面
を有する、正レンズと負レンズの接合レンズから構成
し、下記の条件(6)を満足することが好ましい。
(6)0.3<rII/f<3.5 但し、 rII:チャート側の凹面の曲率半径、 である。
さらに、第IIIレンズ群中の2または3枚の正の単レ
ンズは、下記の条件(7)を満足することが好ましい。
(7)45<▲▼ 但し、 ▲▼:正の単レンズの平均アッベ数、 である。
第IIIレンズ群中の接合レンズは、スクリーン側より
チャート側に、負レンズ、正レンズの順に配列されたも
のを用いることができる。
「作用」 本発明において最も特徴とするところは、半画角25°
近辺まで包括可能な広角テレセントリック投影レンズ
を、6枚〜8枚程度の簡単なレンズ構成にて達成したこ
とにある。
以下、上記各条件について説明する。
条件(1)は、第Iレンズ群と第IIレンズ群の焦点距
離の比に関するもので、第Iレンズ群と第IIレンズ群の
パワーを適切に配分することにより、球面収差,コマ収
差をバランス良く補正し、レンズとチャート間の距離を
長くし、色合成プリズム等を入れる十分なスペースを確
保することを可能にするための条件である。この条件
(1)の上限を越えると、第Iレンズ群のパワーが強く
なり、球面収差が補正不足になると共に、第IIレンズ群
のパワーが弱くなるため、チャート側のスペースを大き
くとることが困難になる。逆に下限を越えると、第IIレ
ンズ群のパワーが強くなるため、チャート側のスペース
は大きくとることが可能になるが、第IIレンズ群の曲率
半径が小さくなり、画面周辺部におけるコマ収差が急激
に悪化し好ましくない。
条件(2)は、第IIIレンズ群の焦点距離と全系の焦
点距離の比に関するもので、第IIIレンズ群は、第Iレ
ンズ群,第IIレンズ群を通ってきた主光線の高さを光軸
から大きく離し、テレセントリックな光線を作り出す役
割をするが、そのとき非点収差,像面湾曲を良好に補正
するための条件である。この条件(2)上限を越える
と、第IIIレンズ群のパワーがゆるくなり、非点収差,
像面湾曲をバランス良く補正することが困難になる。逆
に下限を越えると、第IIIレンズ群のパワーが強くなり
すぎ、非点隔差が大きくなり好ましくない。
条件(3)は、第IIIレンズ群中の負レンズと正レン
ズの接合レンズのアッベ数の差に関するものである。第
IIIレンズ群は、テレセントリック光学系であるため
の、軸外における主光線の位置を高くする役割をもつ
が、このようなテレセントリック光学系においては、特
に倍率色収差をいかに小さく抑えるかが問題となる。本
発明においては、第IIIレンズ群中、比較的軸外光の主
光線が低いところに配置される、負レンズと正レンズの
接合レンズにより第IIIレンズ群中で発生する色収差を
補正している。この条件(3)の範囲内で、接合レンズ
の硝材を組み合わせることにより、倍率色収差を小さく
抑えることが可能となる。
条件(4)は、第Iレンズ群の形状に関するものであ
り、広い画角においてコマ収差,歪曲収差をバランス良
く補正するための条件である。半画角25°以上の広い画
角において、中心から周辺まで歪曲収差を小さく抑え、
かつコマ収差の発生を極力小さくし、コントラストの高
い像を得るためには、第Iレンズ群のスクリーン側の面
は凸面であることが好ましく、また条件(4)の範囲内
に第Iレンズ群のスクリーン側の面の曲率半径を保つこ
とにより良好な性能を得ることが可能となる。この条件
(4)の下限を越えると、スクリーン側の曲率半径が強
くなりすぎ、球面収差,コマ収差を小さく抑えることが
困難になる。
条件(5)は、第Iレンズ群の屈折率に関するもの
で、広いイメージサークルにおいて平坦な像面を得るた
めの条件である。この条件(5)の下限を越えると、像
面湾曲を小さく抑えることが困難になり好ましくない。
条件(6)は、第IIレンズ群の形状に関するもので、
条件(6)の範囲内に、第IIレンズ群のチャート側の面
の曲率半径を保つことにより、ペッツバール和を良好に
保ち、像面湾曲,非点収差をバランス良く補正すること
を可能とするための条件である。この条件(6)の上限
を越えると、ペッツバール和が補正不足となり、像面湾
曲を小さく抑えることが困難になる。逆に下限を越える
と、ペッツバール和が補正過剰になると共に、曲率半径
が小さくなりすぎ、強い負の歪曲収差が発生し好ましく
ない。
条件(7)は、第IIIレンズ群中の2枚或は3枚の正
の単レンズのアッベ数の平均に関するものである。第II
Iレンズ群中において、複数の正の単レンズは、特に軸
外光の主光線の位置を光軸から遠くに離す役割をする
が、その時、接合レンズにより良好に補正された色収差
を悪化させないようにすることが重要である。従って、
この条件(7)を満足するように正の単レンズの硝材を
選択することにより、良好な色収差を保つことが可能と
なる。
「実施例」 以下に本発明の実施例の数値データを示す。ただし、
NOは口径比,fは全系の焦点距離,Mはチャート側での倍
率,ωは半画角,rはレンズ各面の曲率半径,dはレンズ厚
又はレンズ間隔,nは各レンズのd-lineの屈折率,νは各
レンズのアッベ数である。
〔実施例1〕 FNO=1:7 f=100.00 M=−0.057× ω=26° 面No. r d n υ 1 224.972 2.50 1.80518 25.4 2 −224.972 23.45 3 −639.920 3.12 1.65844 50.9 4 103.737 10.62 5 −26.550 3.75 1.80518 25.4 6 −168.469 17.71 1.51633 64.1 7 −38.433 0.62 8 −121.110 13.56 1.51633 64.1 9 −60.812 0.62 10 −826.647 18.37 1.51633 64.1 11 −88.124 0.62 12 256.218 15.69 1.51633 64.1 13 −256.218 (1)fI/fII=−1.035 (2)fIII/f=0.840 (3)rI/f=2.250 (4)nI=1.80518 (5)rII/f=1.037 (6)ν+−ν-=38.7 (7)▲▼=64.1 〔実施例2〕 FNO=1:7 f=100.00 M=−0.057× ω=26° 面No. r d n υ 1 161.831 2.50 1.69895 30.1 2 −230.303 21.02 3 −709.149 5.07 1.80518 25.4 4 −50.002 1.87 1.74950 35.3 5 106.436 10.45 6 −26.971 3.75 1.80518 25.4 7 −348.129 20.35 1.56873 63.1 8 −41.819 0.62 9 −141.815 13.19 1.56873 63.1 10 −68.190 0.62 11 −927.409 17.21 1.51633 64.1 12 −98.818 0.62 13 414.839 16.98 1.51633 64.1 14 −175.857 (1)fI/fII=−0.966 (2)fIII/f=0.847 (3)rI/f=1.618 (4)nI=1.69895 (5)rII/f=1.064 (6)ν+−ν-=37.7 (7)▲▼=63.8 〔実施例3〕 FNO=1:7 f=100.00 M=−0.057× ω=26° 面No. r d n υ 1 119.410 2.50 1.80440 39.6 2 −417.068 17.70 3 −874.857 5.00 1.72342 38.0 4 −41.896 3.13 1.60738 56.8 5 74.633 13.48 6 −27.145 3.75 1.80518 25.4 7 −363.465 19.40 1.56873 63.1 8 −40.843 0.62 9 −113.052 14.47 1.51633 64.1 10 −58.732 0.62 11 436.689 16.50 1.51633 64.1 12 −153.350 0.63 13 314.905 16.50 1.51633 64.1 14 −215.850 (1)fI/fII=−0.714 (2)fIII/f=0.873 (3)rI/f=1.194 (4)nI=1.80440 (5)rII/f=0.746 (6)ν+−ν-=37.7 (7)▲▼=64.1 〔実施例4〕 FNO=1:7 f=100.00 M=−0.057× ω=26° 面No. r d n υ 1 90.887 2.50 1.83400 37.2 2 −9326.456 23.61 3 245.320 2.50 1.77250 49.6 4 68.936 12.78 5 −29.692 3.12 1.80518 25.4 6 441.727 22.26 1.64850 53.0 7 −44.874 0.62 8 −315.904 15.15 1.65844 50.9 9 −82.740 0.62 10 204.165 20.25 1.65844 50.9 11 −185.436 (1)fI/fII=−0.846 (2)fIII/f=0.831 (3)rI/f=0.909 (4)nI=1.83400 (5)rII/f=0.689 (6)ν+−ν-=27.6 (7)▲▼=50.9 〔実施例5〕 FNO=1:7 f=100.00 M=−0.057× ω=26° 面No. r d n υ 1 52.729 2.50 1.76200 40.1 2 640.412 13.20 3 115.308 2.50 1.72600 53.5 4 40.233 17.99 5 −27.975 3.13 1.80518 25.4 6 289.136 22.28 1.65844 50.9 7 −43.492 2.58 8 −164.757 13.05 1.63854 55.4 9 −76.918 0.63 10 242.966 23.71 1.63854 55.4 11 −124.119 (1)fI/fII=−0.872 (2)fIII/f=0.850 (3)rI/f=0.527 (4)nI=1.76200 (5)rII/f=0.402 (6)ν+−ν-=25.5 (7)▲▼=55.4 〔実施例6〕 FNO=1:7 f=100.00 M=−0.057× ω=26° 面No. r d n υ 1 286.182 2.50 1.80518 25.4 2 −212.218 31.19 3 −66.293 2.50 1.76182 26.6 4 328.434 9.65 5 −37.943 3.12 1.80518 25.4 6 −83.677 15.41 1.71300 53.8 7 −46.176 0.62 8 −321.392 17.59 1.51633 64.1 9 −69.304 0.62 10 −909.840 16.38 1.51633 64.1 11 −140.089 0.62 12 159.967 14.00 1.51633 64.1 13 1264.198 (1)fI/fII=−2.101 (2)fIII/f=0.688 (3)rI/f=2.862 (4)nI=1.80518 (5)rII/f=3.284 (6)ν+−ν-=28.4 (7)▲▼=64.1 「発明の効果」 以上のように、本発明によれば、6枚〜8枚程度の簡
単なレンズ構成にも拘らず、前記条件を満足して構成す
ることにより、諸収差が良好に補正された、しかも半画
角25°以上の広画角を包括可能なテレセントリック投影
レンズを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第3図、第5図、第7図、第9図及び第11図は
それぞれ、本発明の実施例1、2、3、4、5及び6の
レンズ断面図である。 第2図、第4図、第6図、第8図、第10図及び第12図は
それぞれ、本発明の実施例1、2、3、4、5及び6の
チャート側で倍率0.057xにおける収差図である。 第13図は、本発明の実施例1の実使用状態における構成
図である。 図中、Iは第Iレンズ群,IIは第IIレンズ群,IIIは第III
レンズ群を示す。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スクリーン側よりチャート側に順に、 正の単レンズからなる第Iレンズ群と; 負の単レンズ、または正レンズと負レンズの接合レンズ
    からなる第IIレンズ群と; スクリーン側よりチャート側に順に、負レンズと正レン
    ズの接合レンズ、及び2または3枚の正の単レンズから
    なる第IIIレンズ群と; を備え、 レンズ全系の焦点距離をf、第Iレンズ群の焦点距離を
    I、第IIレンズ群の焦点距離をfII、第IIIレンズ群の
    焦点距離をfIII、第IIIレンズ群中の接合レンズ中の正
    レンズと負レンズのアッベ数をそれぞれν+、ν-とする
    とき、下記の条件(1)、(2)及び(3)を満足する
    ことを特徴とするテレセントリック投影レンズ。 (1)−2.5<fI/fII<−0.5 (2)0.6<fIII/f<0.95 (3)23<ν+−ν-<42
  2. 【請求項2】請求項1記載のテレセントリック投影レン
    ズにおいて、前記第Iレンズ群は、スクリーン側に凸面
    を向けた正の単レンズであり、スクリーン側の凸面の曲
    率半径をrI、d-lineの屈折率をnIとするとき、下記の
    条件(4)、(5)を満足することを特徴とするテレセ
    ントリック投影レンズ。 (4)0.4<rI/f (5)1.65<nI
  3. 【請求項3】請求項1記載のテレセントリック投影レン
    ズにおいて、前記第IIレンズ群は、チャート側に凹面を
    向けた負の単レンズ、またはチャート側に凹面を有す
    る、正レンズと負レンズの接合レンズであり、チャート
    側の凹面の曲率をrIIとするとき、下記の条件(6)を
    満足することを特徴とするテレセントリック投影レン
    ズ。 (6)0.3<rII/f<3.5
  4. 【請求項4】請求項1記載のテレセントリック投影レン
    ズにおいて、前記第IIIレンズ群中の2または3枚の正
    の単レンズの平均アッベ数を▲▼とするとき、下記
    の条件(7)を満足することを特徴とするテレセントリ
    ック投影レンズ。 (7)45<▲▼
  5. 【請求項5】請求項1ないし3のいずれか1項記載のテ
    レセントリック投影レンズにおいて、第IIIレンズ群中
    の接合レンズは、スクリーン側よりチャート側に負レン
    ズ、正レンズの順に配列されているテレセントリック投
    影レンズ。
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