JP2833483B2 - 液晶プロジェクタ用投写レンズ - Google Patents

液晶プロジェクタ用投写レンズ

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JP2833483B2 JP17561494A JP17561494A JP2833483B2 JP 2833483 B2 JP2833483 B2 JP 2833483B2 JP 17561494 A JP17561494 A JP 17561494A JP 17561494 A JP17561494 A JP 17561494A JP 2833483 B2 JP2833483 B2 JP 2833483B2
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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、液晶プロジェクタ用投
写レンズ、特に背面投写型用に好適な投写レンズに関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、液晶ライトバルブ上に表示された
画像を拡大投写して大画面を得る液晶プロジェクタが注
目され、実用化盛んに行われている。液晶プロジェクタ
ではダイクロイックミラーやダイクロイックプリズム等
を用いてR,G,Bの各画像を投写レンズに入射させる
前に合成して、1個の投写レンズでスクリーン上に拡大
投写することで容易に大画面を得ている。そして、この
種のプロジェクターに用いられる投写レンズの従来例と
して、特開平4−335610号公報、特開平5−45
584号公報、特開平5−188287号公報等の提案
がなされている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記液晶プロジェクタ
に用いられる投写レンズには、前記ダイクロイックミラ
ーやダイクロイックプリズムの特性の角度依存性に起因
して現れる投写画像の色シェーディングを防止するた
め、液晶ライトバルブに表示される画像のコントラスト
の視野角特性を良好にすること、等の理由から、縮小側
でテレセントリック性を確保することが要求される。具
体的には最大画角の主光線が液晶ライトバルブ面の法線
となす角度を10度以下にすることが望ましいとされて
いる。
【0004】さらに、前記ダイクロイックミラーやダイ
クロイックプリズムは、投写レンズと液晶ライトバルブ
の間に配置されることから、投写レンズにはバックフォ
ーカスの長いことが要求される。このため、この種の投
写レンズでは、必然的にレトロフォーカスタイプのレン
ズ構成になることが多い。レトロフォーカスタイブのレ
ンズでは一般に前群に凹レンズ群を、後群に凸レンズ群
を配置した非対称レンズ構成のために、広角になるばな
るほど高次の歪曲収差や倍率の色収差が発生しがちであ
る。
【0005】特に背面投写型の構成をとり、ワークステ
ーションやパソコンの画面を投写する用途を考えると、
投写される画像はアンダースキャンが原則となるため、
極めて歪曲の無いことが要求される。
【0006】特開平4−335610号の提案では、長
いバックフォーカスが確保できるものの、FナンバがF
8.0と暗いこと、画角が48度と小さいという欠点が
ある。投写画面上で明るい画像を得るためには、液晶プ
ロジェクタ用投写レンズとしては、明るいFナンバが必
要であり、最低でもF4.5以上が望ましい。また、背
面投写型を考えると、キャビネットの小型化のため、短
い投写距離でより大画面を得られるように高画角が要求
され、50度以上の画角が望ましい。
【0007】特開平5−45584号の提案では、ズー
ムレンズの構成で、ワイド側で、焦点距離の2倍以上の
バックフォーカスを有するものの、前記特開平4−33
5610号と同様、Fナンバが5.6と暗いこと、画角
がわずか35度程度であること等の欠点がある。また、
特開平5−188287号の提案では、Fナンバが4.
5、焦点距離の2倍以上のバックフォーカス、70度以
上の高画角を有するが、歪曲収差が2%以上もあり、ワ
ークステーション等の高精細表示に用いるには不適であ
るという欠点が残る。
【0008】本発明は、以上の課題に鑑みてなされたも
のであり、画角が50度以上の比較的高画角で、テレセ
ントリック性を維持しながらも、全系の焦点距離に比し
て2倍近くのバックフォーカスを有する優れた結像性能
の液晶プロジェクタ、特に背面投写型に好適な歪曲収差
の小さい投写レンズを提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の投写レンズでは、拡大側から順に、負の屈
折力を有する第一群、正の屈折力を有する第二レンズ群
を有し、第二レンズ群の最終レンズから像面までの距離
をBf、全系の焦点距離をf、前記第一,第二レンズ群
焦点距離をf1 ,f2 、前記第一レンズ群と第二レンズ
群の空気間隔をe、前記第一レンズ群中の、拡大側のレ
ンズ群の焦点距離をfG1、前記第二レンズ群中の縮小側
のレンズ群の焦点距離をfG4とするとき、 −1.25〈f/f1 〈−1.10 (1) 0.93〈f/f2 〈0.96 (2) 1.85〈f/e〈2.1 (3) 18〈fG1/f1 〈56 (4) 2.8〈fG4/f2 〈6.0 (5) なる条件を満足することを特徴としている。
【0010】
【作用】本発明の投写レンズではレトロフォーカスタイ
プのレンズ構成を基本としている。条件式(1)および
(2)は、全系の焦点距離fと負の屈折力の第一,第二
レンズ群からなる全群の焦点距離f1 と、正の屈折力の
第三,第四レンズ群からなる後群の焦点距離f2 の屈折
力配分を規定したもので、条件式(1)の下限を越える
と、前群の第一レンズ群と第二レンズ群の合成の負の屈
折力が強まり、長いバックフォーカスを得るためには有
利になるが、正の球面収差、非点収差の発生が増大し、
その補正が困難となるため好ましくはない。逆に、条件
式(1)の上限を越えると、前群の第一レンズ群と第二
レンズ群の合成の負の屈折力が弱まり、十分なバックフ
ォーカスを確保するためにはレンズの全長を長大にする
必要があり好ましくはない。
【0011】条件式(3)は前群のレンズ群と後群のレ
ンズ群との光軸上の空気間隔のとるべき値を規定したも
のである。条件式(3)の上限を越えるとレンズ全長が
大きくなり、それにともなって前群の特に第一レンズ群
の外形が大きくなるので、十分な周辺光量の確保も困難
になり、好ましくない。また、条件式(3)の下限を越
えると前群と後群の主点間隔も小さくなるので、レトロ
フォーカスタイプの構成を維持して十分なバックフォー
カスを得るには、各レンズ群の屈折力を強くする必要が
生じ、収差補正が困難となり好ましくない。
【0012】条件式(4)は前群レンズ群中の、第一レ
ンズ群と第二レンズ群の屈折力配分を規定するものであ
る。条件式(4)の上限を越えて第一レンズ群の屈折力
が弱くなると、第二レンズ群の屈折力を強くする必要が
あり第二レンズ群で発生する高次の歪曲収差、球面収差
を他のレンズ群で補正することが困難となる。また、条
件式(4)の下限を越えると、第一レンズ群の屈折力が
強まり過ぎてしまい、軸外収差の悪化を招き、コマ収
差、非点収差の補正が困難になる。
【0013】本発明のレンズでは、その基本構成を負の
屈折力の前群(第一,第二レンズ群)、正の屈折力の後
群(第三,第四レンズ群)のレトロフォーカスタイプと
しているために、前群,後群ともに負の歪曲収差が発生
する。条件式(5)は後群レンズ群中の、第三レンズ群
と第四レンズ群の屈折力配分を規定するもので、これを
満たすことにより歪曲収差を良好に補正でき、画角50
度以上にも関わらず、−1%程度の歪曲を達成できる。
【0014】
【実施例】以下に数値実施例を示す。riは拡大側から
数えて第i番目のレンズの曲率半径を示す。diは第i
番目と第i+1番目のレンズ間隔、niは第i番目のレ
ンズの屈折率、νiは第i番目のレンズのアッベ数を示
す。また、fは全系の焦点距離、FnoはFナンバー、
Bfはバックフォーカス、2ωは画角(°)である。さ
らに条件式との対応表を示す。
【0015】実施例1;f=119.528,Fno=
4.0,Bf=223.574,2ω=51.7° r1=131.025 d1=5.00 n1=1.7
4330 ν1=49.22 r2=67.906 d2=21.55 r3=1873.34 d3=4.8 n3=1.74
330 ν3=49.22 r4=110.354 d4=1.00 r5=90.829 d5=22.6 n5=1.58
215 ν5=42.03 r6=157.871 d6=17.9216 r7=86.426 d7=6.50 n7=1.71
300 ν7=53.94 r8=56.877 d8=14.3087 r9=−121.517 d9=6.50 n9=1.
71300 ν9=53.94 r10=650.548 d10=1.00 r11=148.227 d11=9.00 n11=
1.80518 ν11=25.46 r12=341.648 d12=58.00 r13=569.182 d13=11.40 n13
=1.69350 ν13=53.34 r14=−145.489 d14=2.00 r15=−95.317 d15=5.00 n15=
1.80518 ν15=25.46 r16=−154.455 d16=4.50 r17=130.39 d17=8.50 n17=
1.69350 ν17=53.34 r18=−2060.42 d18=25.8218 r19=1205.82 d19=5.00 n19=
1.64000 ν19=60.15 r20=119.33 d20=5.50 r21=351.656 d21=3.50 n21=
1.80518 ν21=25.46 r22=145.874 d22=5.00 r23=395.795 d23=10.0 n23=
1.49700 ν23=81.61 r24=−144.65 d24=1.00 r25=671.693 d25=12.00 n25
=1.49700 ν25=81.61 r26=−158.962
【0016】
【表1】
【0017】実施例2;f=120.271,Fno=
4.0,Bf=233.533,2ω=52.2° r1=121.44 d1=4.80 n1=1.74
330 ν1=49.22 r2=65.952 d2=22.08 r3=3552.00 d3=4.80 n3=1.7
4400 ν3=44.90 r4=113.568 d4=1.00 r5=91.20 d5=22.56 n5=1.59
551 ν5=39.22 r6=156.48 d6=19.392 r7=82.186 d7=6.24 n7=1.71
300 ν7=53.94 r8=55.008 d8=12.48 r9=−126.528 d9=6.24 n9=1.
71300 ν9=53.94 r10=570.576 d10=0.96 r11=177.773 d11=5.76 n11=
1.84666 ν11=23.78 r12=456.547 d12=63.648 r13=1710.72 d13=8.64 n13=
1.69680 ν13=55.46 r14=−119.971 d14=1.92 r15=−93.408 d15=2.88 n15=
1.80518 ν15=25.46 r16=−168.499 d16=0.48 r17=113.568 d17=7.68 n17=
1.69680 ν17=55.46 r18=441.994 d18=23.232 r19=−3360 d19=5.76 n19=1.
62041 ν19=60.34 r20=131.866 d20=5.28 r21=613.632 d21=5.76 n21=
1.75520 ν21=27.53 r22=169.584 d22=3.84 r23=427.056 d23=10.56 n23
=1.48749 ν23=70.44 r24=−127.872 d24=0.96 r25=451.20 d25=13.44 n25=
1.48749 ν25=70.44 r26=−129.651
【0018】
【表2】
【0019】実施例3;f=125.276,Fno=
4.0,Bf=243.266,2ω=52.4° r1=126.50 d1=5.00 n1=1.74
330 ν1=49.22 r2=68.70 d2=23.00 r3=3700.00 d3=5.00 n3=1.7
440 ν3=44.90 r4=118.300 d4=1.00 r5=95.0 d5=23.50 n5=1.595
51 ν5=39.22 r6=−163 d6=20.20 r7=85.61 d7=6.50 n7=1.713
00 ν7=53.94 r8=57.3 d8=13.0 r9=−131.8 d9=6.50 n9=1.71
300 ν9=53.94 r10=594.35 d10=1.00 r11=185.18 d11=6.00 n11=
1.84666 ν11=23.78 r12=475.57 d12=66.3 r13=1782 d13=9.00 n13=1.6
9680 ν13=55.46 r14=−124.97 d14=2.00 r15=−97.3 d15=3.00 n15=1.
80518 ν15=25.46 r16=−175.52 d16=0.50 r17=118.3 d17=8.00 n17=1.
69680 ν17=55.46 r18=460.41 d18=24.20 r19=−3500 d19=6.00 n19=1.
62041 ν19=60.34 r20=137.36 d20=5.50 r21=639.2 d21=6.00 n21=1.
75520 ν21=27.53 r22=176.65 d22=4.00 r23=444.85 d23=11.00 n23=
1.48749 ν23=70.44 r24=−133.2 d24=1.00 r25=470 d25=14.00 n25=1.4
8749 ν25=70.44 r26=−135
【0020】
【表3】
【0021】以上のように本発明の投写レンズでは、画
角が50°以上でバックフォーカスが焦点距離に比して
2倍近くを実現している。
【0022】図1から図3に実施例1から実施例3のレ
ンズ構成図を示す。また、図4から図6に、それぞれ実
施例1から実施例3に対応した収差図を示す。何れの実
施例とも諸収差が良好に補正されていることが分かる。
特に歪曲収差は、最大画角で−1%以内を達成してお
り、背面投写型用に他に類が無いほど好適であると言え
る。
【0023】
【発明の効果】本発明の投写レンズによれば、Fナンバ
がFno=4.0と比較的明るく、焦点距離に比べて2
倍近くのバックフォーカスを有するにも関わらず、画角
50°以上の広画角で諸収差が良好に補正された投写レ
ンズが実現できる。特に、歪曲収差が極めて良好である
ことから、ワークステーションやパソコンによる画像信
号を入力する背面投写型の液晶プロジェクタには好適な
投写レンズである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施例のレンズ構成図。
【図2】本発明の第二実施例のレンズ構成図。
【図3】本発明の第三実施例のレンズ構成図。
【図4】本発明の第一実施例に対応した収差図。
【図5】本発明の第二実施例に対応した収差図。
【図6】本発明の第三実施例に対応した収差図。
【符号の説明】
ri 拡大側からi番目のレンズの曲率半径 di i番目と(i+1)番目のレンズ間隔

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 拡大側から順に、負の屈折力を有する第
    一群、正の屈折力を有する第二レンズ群を有し、全系の
    焦点距離をf、前記第一,第二レンズ群焦点距離を
    1 ,f2 、前記第一レンズ群と第二レンズ群の空気間
    隔をe、前記第一レンズ群中の、拡大側のレンズ群の焦
    点距離をfG1、前記第二レンズ群中の縮小側のレンズ群
    の焦点距離をfG4とするとき、 −1.25〈f/f1 〈−1.10 (1) 0.93〈f/f2 〈0.96 (2) 1.85〈f/e〈2.1 (3) 18〈fG1/f1 〈56 (4) 2.8〈fG4/f2 〈6.0 (5) なる条件を満足することを特徴とする液晶プロジェクタ
    用投写レンズ。
  2. 【請求項2】 f=119.528,f1 =−97.2
    201,f2 =125.093,e=58、fG1=−1
    786.92,fG4=714.931であることを特徴
    とする請求項1の液晶プロジェクタ用投写レンズ。
  3. 【請求項3】 f=120.271,f1 =104.9
    65,f2 =129.013,e=63.648,fG1
    =−5839.11,fG4=367.014であること
    を特徴とする請求項1の液晶プロジェクタ用投写レン
    ズ。
  4. 【請求項4】 f=125.276,f1 =−109.
    309,f2 =134.372,e=66.3,fG1
    −5917.19,fG4=382.072であることを
    特徴とする請求項1の液晶プロジェクタ用投写レンズ。
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