JP3061666B2 - ワイドコンバータレンズ - Google Patents

ワイドコンバータレンズ

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JP3061666B2 JP3318737A JP31873791A JP3061666B2 JP 3061666 B2 JP3061666 B2 JP 3061666B2 JP 3318737 A JP3318737 A JP 3318737A JP 31873791 A JP31873791 A JP 31873791A JP 3061666 B2 JP3061666 B2 JP 3061666B2
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延孝 峯藤
康幸 手島
保則 新井
隆之 飯塚
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旭光学工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、ワイドコンバータレンズ、特に
プロジェクターの投影レンズの前面に装着して用いて好
適なワイドコンバータレンズに関する。
【0002】
【従来技術およびその問題点】近年、液晶等のデバイス
を用いたプロジェクターが、比較的手頃な価格帯で入手
できるようになり、家庭でも大画面の映像を容易に楽し
むことが可能になってきた。
【0003】これらのプロジェクターは、一般的に1.
5×〜2×程度のズーム投影レンズを持ち、ワイド側に
おいて、投影距離約4〜5m位で100インチ程度の拡
大像が得られる。従って、TV画面やビデオ画面を多人
数で鑑賞するのに適している。一方、比較的広い空間、
特に投影距離を必要とするため、個人の部屋で大画面を
得ることは困難である。このような要求に対して、既
に、広角の単焦点レンズからなるコンバータレンズや、
投影レンズを交換式にしたプロジェクターが提案されて
いる。また、ズーム投影レンズを広角化し、ズーム比を
拡大することも考えられるが、この種の投影レンズは、
R、G、Bの色合成を行うため、バックフォーカスを非
常に長くしなければならない等の条件があるため、レン
ズ枚数が増加し、コストアップになり、設計も困難であ
る。レンズ交換式も、この種のレンズは比較的大きくコ
スト高となる。
【0004】
【発明の目的】本発明は、従って、低価格で、コンパク
トであり、かつ、容易に投影レンズの前に着脱可能で、
個人の部屋のような狭い空間でも、大画面の映像が簡単
に、実現できる、フロントワイドコンバータレンズを得
ることを目的とする。本発明は、より具体的には、最大
画角が19°前後の主レンズの前面に装着し、0.8×
程度の焦点距離変倍比を持ち、コンパクトで低コストで
あり、かつ、簡単なレンズ構成のフロントワイドコンバ
ータレンズを提供することを目的とする。
【0005】
【発明の概要】本発明のワイドコンバータレンズは、拡
大側(拡大共役面側、物体側)から順に、負のパワーを
持つ単レンズよりなる第1レンズ群と、正のパワーを持
つ第2レンズ群とより構成されていて、第2レンズ群
は、拡大側から順に、拡大側に凹面を向けた正メニスカ
スレンズと、両面を凸面とする正レンズの2枚の正レン
ズより構成され、第1レンズ群の焦点距離をf 1 、主レ
ンズ側の面の曲率半径をr 2 、d線のアッベ数をν -
し、第2レンズ群の平均アッベ数をν + とし、第1、第
2レンズ群の全長をLdとし、第2レンズ群の2枚の正
レンズの向かい合った面の曲率半径をそれぞれ、r 4
5 とし、この2枚のレンズの焦点距離をそれぞれ、f
2 、f 3 としたとき、 (1) -1.5<r2 /f1 <-0.5 (2) -0.6<Ld/f1 <-0.2 (3) |ν- −ν+ |<20(4) -1.3<r 4 /r 5 <-0.7 (5) 1.0<f 2 /f 3 < 5.0 の条件を満足することを特徴としている。
【0006】本発明のワイドコンバータレンズは、別の
態様によると、拡大側から順に、負のパワーを持つ単レ
ンズよりなる第1レンズ群と、正のパワーを持つ単レン
ズよりなる第2レンズ群とより構成されていて、第1レ
ンズ群の焦点距離をf 1 、主レンズ側の面の曲率半径を
2 、d線のアッベ数をν - とし、第2レンズ群の平均
アッベ数をν + とし、第1、第2レンズ群の全長をLd
としたとき、 (1) -1.5<r 2 /f 1 <-0.5 (2) -0.6<Ld/f 1 <-0.2 (3) |ν - −ν + |<20 の条件を満足することを特徴としている。
【0007】条件(1) は、第1負レンズの形状に関する
条件である。 条件(1) の下限を越えると、第1レンズ群
の拡大側の曲率半径がゆるくなるとともに、逆に主レン
ズ側の曲率半径がきつくなりすぎ、特に、非点収差、歪
曲収差を小さく抑えることが困難になる。逆に、上限を
越えると、第1レンズ群の主レンズ側の曲率半径が小さ
くなりすぎ、特に、軸外コマ収差の発生を小さく抑える
ことが困難になる。
【0008】条件(2) は、本発明のワイドコンバータレ
ンズのコンパクト性に関する条件である。 条件(2) の上
限を越えて、レンズの全長が長くなると、各レンズのパ
ワーがゆるくなり諸収差を良好に補正することは容易に
なる。しかしこの種のフロントコンバータレンズは、主
レンズの前に取り付けて使用するものであることを考慮
すると、全長が長く、それに伴い、レンズ径も大きくな
ると、コンパクト性という点で好ましくない。逆に上限
を越えると、レンズ全長が小さくなり、コンパクト性は
良くなるが、それとともに各レンズ群のパワーが増大
し、諸収差をバランス良く補正することが困難になる。
【0009】条件(3) は、色収差、特に軸外の倍率色収
差を小さく小さく抑えるための条件である。 条件(3) の
範囲内で、正レンズ、負レンズのアッベ数を組み合わせ
ることにより、主レンズで良好に補正された色収差を悪
化させることなく、色収差を補正することが可能とな
る。範囲を超えると、特に、軸外の倍率色収差が悪化
し、コントラストが低下し、好ましくない。
【0010】この条件(4)、(5)は、第2レンズ群
を上記2枚の正レンズで構成した場合に、各収差をバラ
ンス良く補正するための条件である。条件(4)は、第
2レンズ群の2枚の正レンズの向かいあった面形状に関
する条件である。この2枚の正レンズの向かいあった面
の曲率半径を条件(4)の範囲内で組み合わせることに
より、各収差をバランス良く補正することが可能とな
る。条件(4)の下限を越えると、特に、像面湾曲が補
正過剰になり、好ましくない。逆に上限を越えると球面
収差、像面湾曲が補正不足になるとともに、大きな負の
歪曲収差が発生し、好ましくない。
【0011】条件(5)は、2枚の正レンズのパワーに
関するものであり、条件(5)の範囲内で2枚の正レン
ズに適切なパワー配分にすることにより、各収差をバラ
ンス良く、補正することが可能となる。条件(5)の下
限又は上限を越えると、どちらかのレンズにパワーが集
中し好ましくない。
【0012】第2レンズ群を単レンズとした場合、その
単レンズは両面を凸面とするレンズから構成することが
できる。この場合、この単レンズの拡大側の曲率半径を
3、焦点距離をf2 とするとき、 (6) 0.5<r2 /r3 < 1.0 (7) 0.5<r3 /f2 < 1.0 の条件を満足することが好ましい。
【0013】この条件(6)、(7)は、第2レンズ群
をこのように1枚の正レンズで構成した場合に、諸収差
をバランス良く補正するための条件である。条件(6)
は、この第2レンズ群の第1レンズに向かいあった面の
形状に関するものであり、像面湾曲、歪曲収差を良好に
補正するための条件である。条件(6)の下限を越える
と像面湾曲がオーバー補正となるとともに、歪曲収差が
補正不足となる。逆に上限を越えると、像面湾曲が補正
不足となり、また、非点収差が増大し好ましくない。
【0014】条件(7)の下限を越えると球面収差が補
正過剰となるとともに、像面湾曲が補正不足となり好ま
しくない。逆に上限を越えると球面収差が補正不足、像
面湾曲が補正過剰となり、球面収差、像面湾曲をバラン
ス良く補正することが困難となる。
【0015】本発明においては、第1、第2レンズ群の
構成レンズの1面以上を非球面から構成することが好ま
しく、また第1、第2レンズ群の構成レンズの1以上を
合成樹脂材料から構成することが好ましい。
【0016】
【発明の実施例】以下実施例について本発明を説明す
る。図19は、本発明が直接の対象とするプロジェクタ
ーとして、液晶プロジェクタを例示するものである。白
色照明光を発する光源10から発した平行光束は、コー
ルドミラー11で反射した後、Bダイクロイックミラー
12で青光のみが反射分離される。分離された青光は、
アルミミラー13を介して、青光の画像情報を持つB液
晶ユニット14に入射し、さらにコンデンサレンズ15
を介して、投影レンズ16に入射する。
【0017】一方、Bダイクロイックミラー12を透過
した光は、Gダイクロイックミラー17に至り、このG
ダイクロイックコート17で反射した緑光は、緑光の画
像情報を持つG液晶パネル19に入射する。G液晶パネ
ル19を透過した緑光は、コンデンサレンズ20、およ
びGダイクロイックミラー21を介して投影レンズ16
に入射する。
【0018】Gダイクロイックミラー17を透過した赤
光は、赤光の画像情報を持つR液晶パネル22に入射
し、さらにコンデンサレンズ23、アルミミラー24お
よびRダイクロイックミラー25を介して投影レンズ1
6に入射する。投影レンズ16に入射した各色の画像情
報を持つ光束は、互いに重ねあわされてカラー画像とな
り、スクリーン上に投影される。
【0019】本発明のワイドコンバータレンズ100
は、例えば以上のように構成された液晶プロジェクタの
投影レンズ16の前方の所定位置に位置させて用いるも
のである。以下[実施例1]ないし[実施例5]、およ
び[参考例]について本発明のコンバータレンズ100
の実施例を説明する。ここでFNo.はFナンバー、f
は焦点距離、ωは半画角、rはレンズ各面の曲率半径、
dはレンズ厚もしくはレンズ間隔、Nはd−lineの
屈折率、νはアッベ数である。また各実施例の収差図、
レンズ群間隔は、3.3mの物像間距離についての値で
ある。
【0020】図1、図4、図7、図10、および図13
は、それぞれ本発明の実施例1、2、3、4、5のレン
ズ系構成図である。実施例1、2は、2群3枚構成、実
施例3、4、5は2群2枚構成である。図2、図5、図
8、図11、および図14は、それぞれ実施例1、2、
3、4、5の本発明のワイドコンバータレンズを主ズー
ム投影レンズ(マスターレンズ)に装着した場合におけ
る、該主ズーム投影レンズの広角端における諸収差図で
ある。用いた主ズームレンズ16の構成は、図16およ
び参考例に示した。図3、図6、図9、図12、および
図15は、それぞれ実施例1、2、3、4、5の本発明
のワイドコンバータレンズを主ズーム投影レンズ(マス
ターレンズ)に装着した場合における、該主ズーム投影
レンズの望遠端における諸収差図である。
【0021】図16は、図1のワイドコンバータレンズ
と、主ズームレンズ(ズーム投影レンズ)16を組み合
わせた参考例のレンズ系構成図、図17、図18はそれ
ぞれ主ズームレンズ16の広角端、および望遠端の諸収
差図である。図中rはレンズ各面の曲率半径、d
レンズ厚もしくはレンズ間隔を示す。表中*は、非球面
を示す。
【0022】[実施例1](マスターレンズ付き) FNO=1:4.8〜5.9 f =63.4〜95.0 ω =23.6°〜15.2゜
【0023】本発明の条件式の数値 (1)r/f=−1.093 (2)LD/f=−0.423 (3)|ν−ν|=5.10 (4)r/r=−0.960 (5)f/f=1.422
【0024】[実施例2] FNO=1:4.8〜5.9 f =63.4〜95.0 ω =23.6°〜15.2゜
【0025】本発明の条件式の数値 (1)r/f=−0.940 (2)LD/f=−0.385 (3)|ν−ν|=0.75 (4)r/r=−0.963 (5)f/f=2.508
【0026】[実施例3](マスターレンズ付き) FNO=1:4.8〜5.9 f =63.4〜95.0 ω =23.6°〜15.2゜
【0027】本発明の条件式の数値 (1) r2 /f1 =-0.796 (2) LD/f1 =-0.334 (3) |ν- −ν+ |=0.50(6)2 /r3 = 0.734(7)3 /f2 = 0.859
【0028】[実施例4](マスターレンズ付き) FNO=1:4.8〜5.9 f =63.4〜 95.0 ω =23.6°〜15.2゜
【0029】本発明の条件式の数値 (1) r2 /f1 =-0.692 (2) LD/f1 =-0.349 (3) |ν- −ν+ |=10.20(6)2 /r3 = 0.788(7)3 /f2 = 0.696
【0030】[実施例5](マスターレンズ付き) FNO=1:4.8〜5.9 f =63.4〜95.0 ω =23.6°〜15.2゜
【0031】本発明の条件式の数値 (1) r2 /f1 =-0.871 (2) LD/f1 =-0.449 (3) |ν- −ν+ |=2.90(6)2 /r3 = 0.808(7)3 /f2 = 0.854
【0032】[参考例]面No.1〜6は、実施例1の
ワイドコンバータレンズ、面No.7〜22は、主ズー
ムレンズである。d12は、ワイドコンバータレンズを
取り付け、物像間距離3.3mでフォーカシングした場
合のレンズ群間隔である。
【0033】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、主レンズ
の前面に装着してワイド化を図ることができる、低価格
でコンパクトなワイドコンバータレンズを得ることがで
き、特にプロジェクタの投影レンズ用のワイドコンバー
タレンズとして用いれば、個人の部屋のような狭い空間
でも、大画面の映像を簡単に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるワイドコンバータレンズの第一の
実施例を示すレンズ構成図である。
【図2】図1のワイドコンバータレンズを主ズームレン
ズ(マスターレンズ)に装着した場合における、該主ズ
ームレンズの広角端における諸収差図である。
【図3】図1のワイドコンバータレンズを主ズームレン
ズ(マスターレンズ)に装着した場合における、該主ズ
ームレンズの望遠端における諸収差図である。
【図4】本発明によるワイドコンバータレンズの第二の
実施例を示すレンズ構成図である。
【図5】図4のワイドコンバータレンズを主ズームレン
ズ(マスターレンズ)に装着した場合における、該主ズ
ームレンズの広角端における諸収差図である。
【図6】図4のワイドコンバータレンズを主ズームレン
ズ(マスターレンズ)に装着した場合における、該主ズ
ームレンズの望遠端における諸収差図である。
【図7】本発明によるワイドコンバータレンズの第三の
実施例を示すレンズ構成図である。
【図8】図7のワイドコンバータレンズを主ズームレン
ズ(マスターレンズ)に装着した場合における、該主ズ
ームレンズの広角端における諸収差図である。
【図9】図7のワイドコンバータレンズを主ズームレン
ズ(マスターレンズ)に装着した場合における、該主ズ
ームレンズの望遠端における諸収差図である。
【図10】本発明によるワイドコンバータレンズの第四
の実施例を示すレンズ構成図である。
【図11】図10のワイドコンバータレンズを主ズーム
レンズ(マスターレンズ)に装着した場合における、該
主ズームレンズの広角端における諸収差図である。
【図12】図10のワイドコンバータレンズを主ズーム
レンズ(マスターレンズ)に装着した場合における、該
主ズームレンズの望遠端における諸収差図である。
【図13】本発明によるワイドコンバータレンズの第五
の実施例を示すレンズ構成図である。
【図14】図13のワイドコンバータレンズを主ズーム
レンズ(マスターレンズ)に装着した場合における、該
主ズームレンズの広角端における諸収差図である。
【図15】図13のワイドコンバータレンズを主ズーム
レンズ(マスターレンズ)に装着した場合における、該
主ズームレンズの望遠端における諸収差図である。
【図16】本発明によるワイドコンバータレンズとズー
ム投影レンズを組み合わせた参考例を示すレンズ構成図
である。
【図17】主レンズであるズーム投影レンズの広角側に
おける諸収差図である。
【図18】主レンズであるズーム投影レンズの望遠側に
おける諸収差図である。
【図19】本発明のワイドコンバータレンズを装着する
投影レンズを有するプロジェクタの概念図である。
【符号の説明】
16 主レンズ(投影レンズ) 100 ワイドコンバータレンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯塚 隆之 東京都板橋区前野町2丁目36番9号 旭 光学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−127005(JP,A) 特開 平1−319010(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 9/00 - 17/08 G02B 21/02 - 21/04 G02B 25/00 - 25/04

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 拡大側から順に、負のパワーを持つ単レ
    ンズよりなる第1レンズ群と、正のパワーを持つ第2レ
    ンズ群とより構成された、主レンズの拡大側に配置され
    るワイドコンバータレンズであって、上記第2レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凹面を
    向けた正メニスカスレンズと、両面を凸面とする正レン
    ズの2枚の正レンズより構成されており、 上記第1レンズ群の焦点距離をf 1 、主レンズ側の面の
    曲率半径をr 2 、d線のアッベ数をν - とし、 第2レンズ群の平均アッベ数をν + とし、 第1、第2レンズ群の全長をLdとし、 上記第2レンズ群の2枚の正レンズの向かい合った面の
    曲率半径をそれぞれ、r 4 、r 5 とし、 この2枚のレンズの焦点距離をそれぞれ、f 2 、f 3
    したとき、 下記の条件(1)〜(5)を満足することを特徴とするワイド
    コンバータレンズ。 (1) -1.5<r2 /f1 <-0.5 (2) -0.6<Ld/f1 <-0.2 (3) |ν- −ν+ |<20(4) -1.3<r 4 /r 5 <-0.7 (5) 1.0<f 2 /f 3 < 5.0
  2. 【請求項2】 拡大側から順に、負のパワーを持つ単レ
    ンズよりなる第1レンズ群と、正のパワーを持つ単レン
    ズよりなる第2レンズ群とより構成された、主レンズの
    拡大側に配置されるワイドコンバータレンズであって、 上記第1レンズ群の焦点距離をf 1 、主レンズ側の面の
    曲率半径をr 2 、d線のアッベ数をν - とし、 第2レンズ群の平均アッベ数をν + とし、 第1、第2レンズ群の全長をLdとしたとき、 下記の条件(1) (2) (3) を満足することを特徴とするワ
    イドコンバータレンズ。 (1) -1.5<r 2 /f 1 <-0.5 (2) -0.6<Ld/f 1 <-0.2 (3) |ν - −ν + |<20
  3. 【請求項3】 請求項2記載のワイドコンバータレンズ
    において、上記第2レンズ群の単レンズは、両面を凸面
    とするレンズより構成され、この単レンズの拡大側の曲
    率半径をr 3 、焦点距離をf 2 とするとき、下記の条件
    (6) (7) を満足することを特徴とするワイドコンバータ
    レンズ。 (6) 0.5<r 2 /r 3 < 1.0 (7) 0.5<r 3 /f 2 < 1.0
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか1項記載の
    ワイドコンバータレンズにおいて、上記第1、第2レン
    ズ群の構成レンズの1面以上が非球面からなることを特
    徴とするワイドコンバータレンズ。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれか1項記載の
    ワイドコンバータレンズにおいて、上記第1、第2レン
    ズ群の構成レンズの1以上が合成樹脂材料からなってい
    ることを特徴とするワイドコンバータレンズ。
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