JP4678929B2

JP4678929B2 - Retro focus lens

Info

Publication number: JP4678929B2
Application number: JP2000309013A
Authority: JP
Inventors: 克典江原; 博幸皆川
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-10-10
Filing date: 2000-10-10
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2020-10-10
Also published as: JP2002116380A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、近年急峻に発展を遂げている情報のデジタル化に相俟って映像分野においてもその対応が必須であるデジタル映像、特にＤＭＤ（ディジタル・マイクロミラー・デバイス）を拡大投影するバックフォーカスが非常に長いレトロフォーカスレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
軽薄短小は時代の趨勢であるが、一方、映像は大画面にして情報を伝達したり、楽しむといった状況もますます拡大している。
従来のフィルムを使用した映画のシステムは、２１世紀には本発明のような投影レンズが使用されるＤＬＰ（ディジタル・ライト・プロセシング）方式にとって変わるような状況となることが予想される。
投影レンズとして既に液晶プロジェクター用投影レンズ等が市場に数多く提供されている。しかしながらそれらの投影レンズは、まだ画素の大きい液晶用であることからそれほど高性能の投影レンズは要求されない。さらに液晶の耐熱の関係からスクリーンを非常に明るくすることに無理がある。したがって現在の液晶投影システムでは明るい大画面を得ることはできない。また、画面に画素の境界線が目立ち好ましくない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＤＭＤを使用したＤＬＰ方式の投影装置は、液晶プロジェクターの欠点を解消することができる。しかし３板方式で比較すると、原理的に液晶プロジェクタ用投影レンズよりレンズ設計はさらに困難となる。ＤＭＤが反射形デバイスのため照明光束は、ＤＭＤの前側から入射させなければならないため、ＲＧＢの３色合成プリズム系にさらに複雑なプリズム系の入る空間が投影レンズとＤＭＤの間に必要となる。したがって非常に長いレンズバックフォーカスの投影レンズの設計となる。
【０００４】
現在主流の液晶プロジェクター用投影レンズを例にとって見ると、液晶1.3'用では、ワイド側焦点距離は４８mm程度であり、レンズバックフォーカスは空気換算でせいぜい焦点距離の約１倍程度である。このような条件ではレンズ設計はそれほど困難ではない。
一般に投影距離と比して大画面に投影する場合、焦点距離の短い、即ち拡大倍率の大きいレンズが必要である。レンズ性能上、レンズバックフォーカスはレンズの焦点距離より大きい値となる。一般にレンズバックフォーカス＞レンズの焦点距離の場合、レンズタイプは、レトロフォーカスタイプとなる。一眼レフ用超広角レンズでは２〜３倍程度である。又超広角レンズになればなるほど諸収差（特に歪曲収差、像面歪曲収差）は補正困難となる。
【０００５】
本発明はＤＬＰ方式投影装置に搭載される投影レンズに関するものであるが、上述のように非常に長いレンズバックフォーカスを要請されている。そして極めて近距離投影する要求があることからテレセントリック光学系にしては極めて超広角としなければならない。にもかかわらずレンズバックフォーカスは焦点距離の約５倍程度必要である。これはレンズ設計の困難性を示す１つの指標でもある。また、液晶と異なり、画素も小さくなり、投影レンズも極めて高性能が要求されている。
【０００６】
投影レンズは、交換レンズ方式で使用されるため、ＲＧＢの軸上のフォーカスポイントは常にある一定範囲になければならない。またＲＧＢの３色の画素合わせも必要となるため倍率色収差は大きくても1/2 画素以内に抑えなければならない。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、その目的は、極めて近距離投影にもかかわらず、大画面が得られ、かつ、投影画面も非常に明るく歪もほとんど無く高精細な画像が得られるレトロフォーカスレンズを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明によるレトロフォーカスレンズは、スクリーン側から、スクリーン側に凸面を向けた負のメニスカスレンズＬ₁ ，Ｌ₂ ，正の両凸レンズＬ₃ ，スクリーン側に凹面を向けた負のメニスカスレンズＬ₄ ，正の両凸レンズＬ₅ ，スクリーン側に凸面を向けた負のメニスカスレンズＬ₆ ，Ｌ₇ ，正の凸レンズＬ₈ および負の両凹レンズＬ₉ よりなる発散レンズ系と、両凹レンズＬ₉ から空気間隔ＤＤ１離れた負の両凹レンズＬ₁₀，正の両凸レンズＬ₁₁，両凸レンズＬ₁₁から空気間隔ＤＤ２離れた正の両凸レンズＬ₁₂，正の両凸レンズＬ₁₃，スクリーン側に凹面を向けた負のメニスカスレンズＬ₁₄，メニスカスレンズＬ₁₄から空気間隔ＤＤ３離れたスクリーン側に凸面を向けた負のメニスカスレンズＬ₁₅，正の両凸レンズＬ₁₆，スクリーン側に凹面を向けた負のメニスカスレンズＬ₁₇および正の両凸レンズＬ₁₈よりなる収斂レンズ系とを含み、レンズの接合面を有することのない１８群１８枚のレンズ群より構成され、
前記発散レンズ系は、レンズＬ ₁ 〜Ｌ ₆ を含む前群およびレンズＬ ₇ 〜Ｌ ₉ を含む後群に分割され、前記前群の合成焦点距離をＦ ₁₆ ，前記後群の合成焦点距離をＦ ₇₉ およびレンズ系全体の焦点距離をＦとしたとき、
８．６＜｜Ｆ ₁₆ ／Ｆ｜＜１２．８・・・（１）
４．２＜｜Ｆ ₇₉ ／Ｆ｜＜５．８・・・（２）
の条件を満たし、
前記前群のレンズのうち、少なくとも１枚以上の負のレンズのアッベ数ν _d は
ν _d ＞６２・・・（３）
であり、かつ、凹面をスクリーン側に向けた負のレンズＬ ₄ のアッベ数ν _d は
ν _d ＜３６・・・（４）
であり、
前記後群のレンズのうち、少なくとも２枚以上の負のレンズのアッベ数ν _d は
ν _d ＞６２・・・（５）
であり、
さらに、レンズＬ ₉ からＬ ₁₀ まで，レンズＬ ₁₁ からＬ ₁₂ まで，およびレンズＬ ₁₄ からＬ ₁₅ までの空気間隔をそれぞれＤＤ１，ＤＤ２およびＤＤ３としたとき、
３．２＜｜ＤＤ１／Ｆ｜＜４．２・・・（６）
３．７＜｜ＤＤ２／Ｆ｜＜５．０・・・（７）
１．５＜｜ＤＤ３／Ｆ｜＜２．３・・・（８）
の条件を満たし、
前記収斂レンズ系は、レンズＬ ₁₀ ，Ｌ ₁₁ を含む第１群，レンズＬ ₁₂ 〜Ｌ ₁₄ を含む第２群およびレンズＬ ₁₅ 〜Ｌ ₁₈ を含む第３群に分割され、
前記第１群は、焦点距離をＦ ₁₀₁₁ としたとき
｜Ｆ ₁₀₁₁ ／Ｆ｜＞６０・・・（９）
かつ、前記第１群の負のレンズのアッベ数ν _d は
ν _d ＞６２・・・（１０）
前記第１群の正のレンズのアッベ数ν _d は
ν _d ＜３５・・・（１１）
なる条件を満たし、
前記第２群におけるレンズのうち、少なくとも１個の正のレンズのアッベ数ν _d は
ν _d ＞７０・・・（１２）
なる条件を満たし、
前記第３群のレンズのうち、負のレンズ屈折率をＮｄ、アッベ数をν _d としたとき、
Ｎ _d ＞１．８・・・（１３）
ν _d ＜４０・・・（１４）
かつ、前記第３群のレンズのうち、正のレンズのアッベ数をν _d としたとき、
ν _d ＞８０・・・（１５）
なる条件を満たすように構成されている。
【０００８】
上記構成によれば、撮影スクリーンに極めて接近して、かつ大画面に撮影できるレトロフォーカスレンズを実現できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。
本発明によるレトロフォーカスレンズは、ＤＬＰプロジェクタ光学系に適用される。ＤＭＤを反射した光はプリズム系を介してレトロフォーカスレンズに入射し、拡大されてスクリーンに投影される。
ＤＬＰ用投影レンズは、照明光束の取り込み用プリズム系や色分解プリズム系が投影レンズの後側（ＤＭＤ側）に入るため、長大な空気間隔を必要とする。
【００１０】
図１は、本発明によるレトロフォーカスレンズの実施の形態を示す図である。９枚の発散レンズ系１と９枚の収斂レンズ系２より構成されている。
発散レンズ系１は、前群１ａと後群１ｂよりなり、前群１ａはスクリーン側に凸面を向けた負のメニスカスレンズＬ₁ ，Ｌ₂ ，正の両凸レンズＬ₃ ，スクリーン側に凹面を向けた負のメニスカスレンズＬ₄ ，正の凸レンズＬ₅ およびスクリーン側に凸面を向けた負のメニスカスレンズＬ₆ より構成されている。
【００１１】
後群１ｂは、スクリーン側に凸面を向けた負のメニスカスレンズＬ₇ ，正の両凸レンズＬ₈ および負の両凹レンズＬ₉ より構成されている。
負の両凹レンズＬ₉ と収斂レンズ系２の負の両凹レンズＬ₁₀の間はＤＤ１の空気間隔となっている。
収斂レンズ系２は、第１群２ａ，第２群２ｂおよび第３群２ｃより構成されている。第１群２ａは負の両凹レンズＬ₁₀および正の両凸レンズＬ₁₁より構成されている。第２群２ｂは、正の両凸レンズＬ₁₂，Ｌ₁₃およびスクリーン側に凹面を向けた負のメニスカスレンズＬ₁₄より構成されている。両凸レンズＬ₁₁と両凸レンズＬ₁₂の間はＤＤ２の空気間隙となっている。
【００１２】
第３群２ｃは、スクリーン側に凸面を向けた負のメニスカスレンズＬ₁₅，正の両凸レンズＬ₁₆，スクリーン側に凹面を向けた負のメニスカスレンズＬ₁₇および正の両凸レンズＬ₁₈から構成されている。
発散レンズ系１が
８．６＜｜Ｆ₁₆／Ｆ｜＜１２．８・・・（１）
４．２＜｜Ｆ₇₉／Ｆ｜＜５．８・・・（２）
の条件を満たしているとき、所定のレンズバックフォーカスを維持しつつ、前群１ａと後群１ｂで通常発生し易い歪曲収差，非点収差を最小になるように補正している。特に前群の発散レンズ系では、当然ペッツバールも大きく負になっているにもかかわらず歪曲収差の発生は極めて小さく抑えられていることがザイデル収差係数から言える。後群１ｂの発散系はさらにこのレンズバックフォーカスを所定の長さを維持するために作用している。
【００１３】
しかし、前群と後群の合成系のペッツバールは−０．２前後ありながらこの発散系の歪曲収差の発生は結果として極めて小さく抑えられている。これにより、このレンズ系本来の目的の一つである極めて小さい歪曲収差の補正に寄与している。
本発明によるレンズはＤＬＰ方式の３板式ＤＭＤ対応の投影装置に搭載されるので、上述したように極めて小さい倍率色収差および軸上色収差の補正が要求されている。その目的を達成するために前群１ａのレンズＬ₁ ，Ｌ₂ およびＬ₆ のうち、少なくとも１枚以上のレンズのアッベ数ν_d がν_d ＞６２・・・（３）であり、また、レンズＬ₄ のアッベ数ν_d がν_d ＜３６・・・（４）であり、後群１ｂのレンズＬ₇ ，Ｌ₈ およびＬ₉ のうち、少なくとも２枚以上のレンズのアッベ数ν_d がν_d ＞６２・・・（５）であることが必要である。
【００１４】
さらに、収斂レンズ系２について第１群２ａの焦点距離をＦ₁₀₁₁としたとき
｜Ｆ₁₀₁₁／Ｆ｜＞６０・・・（９）
とし、第１群２ａのレンズＬ₁₀のアッベ数ν_d がν_d ＞６２・・・（１０）であり、レンズＬ₁₁のアッベ数ν_d がν_d ＜３５・・・（１１）である条件を満足し、第２群２ｂにおけるレンズＬ₁₂，Ｌ₁₃およびＬ₁₄のうち、少なくとも１個の正のレンズのアッベ数ν_d がν_d ＞７０・・・（１２）なる条件を満たし、第３群２ｃのレンズＬ₁₅，Ｌ₁₆，Ｌ₁₇およびＬ₁₈のうち、負のレンズ屈折率Ｎｄ，アッベ数ν_d がＮ_d ＞１．８・・・（１３），ν_d ＜４０・・・（１４）の条件を満たしている。そして正のレンズのアッベ数をν_d としたとき、ν_d ＞８０・・・（１５）の条件が必要である。
また、全ての諸収差を極限まで補正する必要からレンズＬ₉ からＬ₁₀まで_, レンズＬ₁₁からＬ₁₂まで_, およびレンズＬ₁₄からＬ₁₅までの空気間隔をそれぞれＤＤ１，ＤＤ２およびＤＤ３としたとき、３．２＜｜ＤＤ１／Ｆ｜＜４．２・・・（６），３．７＜｜ＤＤ２／Ｆ｜＜５．０・・・（７）および１．５＜｜ＤＤ３／Ｆ｜＜２．３・・・（８）の条件も満たす必要がある。
【００１５】
つぎに収斂レンズ系２の第１群２ａは、焦点距離をＦ₁₀₁₁として｜Ｆ₁₀₁₁／Ｆ｜＞６０・・・（９）とし、極めてパワーを小さく抑えることによりその他の群で倍率色収差の補正を行っているが、それによる軸上の色収差不足をこの収斂レンズ系２の第１群２ａで行っている。
そして倍率色収差を極めて小さい値に補正するために第２群２ｂにおけるレンズＬ₁₂，Ｌ₁₃およびＬ₁₄のうち、少なくとも１個の正のレンズのアッベ数ν_d がν_d ＞７０・・・（１２）なる条件を満たし、第３群２ｃのレンズＬ₁₅，Ｌ_16, Ｌ₁₇およびＬ₁₈のうち、負のレンズ屈折率をＮｄ、アッベ数をν_d としたとき、Ｎ_d ＞１．８・・・（１３），ν_d ＜４０・・・（１４）とし、さらに正のレンズのアッベ数をν_d としたとき、ν_d ＞８０・・・（１５）とする条件を満たしている。
収斂レンズ系２のうち、第２群２ｂと第３群２ｃの構成は発散系で発生し累積されている諸収差を補正する役割を果たしている。特に第３群のレンズＬ₁₅，Ｌ_16, Ｌ₁₇およびＬ₁₈によってコマ収差_, 非点収差および歪曲収差を補正している。
【００１６】
以下、具体的なデータ例を示す。なお、０面はスクリーンである。
【表１】

【表２】

【００１７】
図２は、表１における球面収差，像面湾曲，歪曲収差および倍率色収差図である。像面湾曲では各波長４６０ｎｍ，５４６ｎｍ，６２０ｎｍに対し、それぞれメリディオナル像面（実線）とサジタル像面（点線）を示している。歪曲は５４６ｎｍに対するものである。後述の図４でも同様である。
【００１８】
図３は、本発明の第２の実施の形態を示す図である。
１８群１８枚構成のレンズ系は、図１の実施の形態と同じである。
【００１９】
以下、具体的なデータ例を示す。なお、０面はスクリーンである。
【表３】

【表４】

【００２０】
図４は、表３における球面収差，像面湾曲，歪曲収差および倍率色収差図である。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、照明光束の取り込み用プリズム系や色分解プリズム系が投影レンズの後側（ＤＭＤ側）に入るため長大な空気間隔を必要とする。本発明は、このような条件に対応可能であるとともに、光学性能が極めて良くなるように、収差が補正されている。そしてテレセントリック光学系であるにもかかわらず、超広角であり、像面湾曲や歪曲収差が十分に補正されている。
したがって、非常に明るい、歪の少ない、大画面の高画質な投影画像が極めて近距離の投影で得ることができる。バックフォーカスが非常に長いレトロフォーカスレンズを実現できる。当然リアープロジェクションレンズとしても利用可能である。
また、第２の実施の形態からＴＶディストーションがほとんどない投影像も得られる。したがって、境界線がほとんど判らないマルチスクリーンの形成が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるレトロフォーカスレンズの実施の形態を示す図である。
【図２】表１における球面収差，像面収差，歪曲収差および倍率色収差図である。
【図３】本発明によるレトロフォーカスレンズの第２の実施の形態を示す図である。
【図４】表３における球面収差，像面収差，歪曲収差および倍率色収差図である。
【符号の説明】
１…発散レンズ系
１ａ…前群
１ｂ…後群
２…収斂レンズ系
２ａ…第１群
２ｂ…第２群
２ｃ…第３群
３…プリズム系
４…ＤＭＤ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a back focus for enlarging and projecting digital images, particularly DMDs (digital micromirror devices), which are indispensable in the image field in conjunction with the digitization of information that has been rapidly developing in recent years. There is a very long retro focus lens.
[0002]
[Prior art]
While flirty and small and small is the trend of the times, on the other hand, the situation that video is transmitted on a large screen and information is enjoyed is also expanding.
It is expected that a movie system using a conventional film will change into a DLP (Digital Light Processing) system in which a projection lens like the present invention is used in the 21st century.
Many projection lenses for liquid crystal projectors have already been provided on the market as projection lenses. However, since these projection lenses are still used for liquid crystals having a large number of pixels, a high-performance projection lens is not required. Furthermore, it is impossible to make the screen very bright because of the heat resistance of the liquid crystal. Therefore, a bright large screen cannot be obtained with the current liquid crystal projection system. In addition, pixel boundaries are conspicuous on the screen.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
A DLP type projector using DMD can eliminate the drawbacks of a liquid crystal projector. However, in comparison with the three-plate system, in principle, lens design is more difficult than a projection lens for a liquid crystal projector. Since the DMD is a reflection type device, the illumination light beam must be incident from the front side of the DMD. Therefore, a space in which a more complicated prism system enters the RGB three-color synthesis prism system is required between the projection lens and the DMD. This results in a very long lens back focus projection lens design.
[0004]
Taking the current mainstream projection lens for a liquid crystal projector as an example, for the liquid crystal 1.3 ', the wide side focal length is about 48 mm, and the lens back focus is at most about one time the focal length in terms of air. Under such conditions, the lens design is not so difficult.
In general, when projecting on a large screen compared to the projection distance, a lens having a short focal length, that is, a large magnification is required. In terms of lens performance, the lens back focus is larger than the focal length of the lens. In general, when lens back focus> lens focal length, the lens type is a retro focus type. In a single-lens reflex ultra-wide-angle lens, it is about 2 to 3 times. Further, as the lens becomes an ultra-wide-angle lens, it becomes more difficult to correct various aberrations (particularly distortion aberration and image surface distortion aberration).
[0005]
Although the present invention relates to a projection lens mounted on a DLP projection apparatus, there is a demand for a very long lens back focus as described above. Since there is a demand for extremely close-up projection, the telecentric optical system must have an extremely wide angle. Nevertheless, the lens back focus needs about 5 times the focal length. This is also an index indicating the difficulty of lens design. Further, unlike the liquid crystal, the pixels are also small, and the projection lens is required to have extremely high performance.
[0006]
Since the projection lens is used in an interchangeable lens system, the focus points on the RGB axes must always be in a certain range. In addition, since RGB three-color pixel alignment is also required, the chromatic aberration of magnification must be suppressed to within 1/2 pixel at most.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to obtain a large screen in spite of extremely short distance projection, and to obtain a high-definition image with a very bright projection screen and almost no distortion. It is to provide a retrofocus lens that can be used.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The purpose Relais Toro focus lens by the present invention in order to achieve the concave from the screen side, a negative meniscus lens L ₁ having a convex surface facing the screen side, L _2, biconvex positive lens L _3, on the screen side A negative meniscus lens L ₄ facing the lens, a positive biconvex lens L ₅ , a negative meniscus lens L ₆ , L ₇ having a convex surface facing the screen, a positive convex lens L ₈ and a negative biconcave lens L _9. A negative biconcave lens L ₁₀ , a positive biconvex lens L ₁₁ that is spaced from the biconcave lens L _{9 by an} air distance DD 1, a positive biconvex lens L ₁₂ that is spaced from the biconvex lens L ₁₁ by an air distance DD 2, and a positive biconvex lens L ₁₃ , a negative meniscus lens L _14, a negative meniscus lens L ₁₅ with a convex surface of a meniscus lens L ₁₄ in the air gap DD3 distant screen side with a concave surface facing the screen side, a positive biconvex Lens L _16, and a converging lens system composed of a negative meniscus lens L ₁₇ and a positive biconvex lens L ₁₈ with a concave surface facing the screen side, from 18 group 18 sheets of lens that does not have a bonding surface of the lens Configured ,
The diverging lens system is divided into a front group including lenses L _{1 to} L ₆ and a rear group including lenses L _{7 to} L ₉ , wherein the combined focal length of the front group is F ₁₆ , and the combined focal length of the rear group is When F is ₇₉ and the focal length of the entire lens system is F,
8.6 <| F ₁₆ / F | <12.8 (1)
4.2 <| F ₇₉ / F | <5.8 (2)
Meet the requirements of
Among the lenses in the front group, the Abbe number ν _d of at least one negative lens is
ν _d > 62 (3)
And the Abbe number ν _d of the negative lens L _{4 with} the concave surface facing the screen side is
ν _d <36 (4)
And
Among the lenses in the rear group, the Abbe number ν _d of at least two negative lenses is
ν _d > 62 (5)
And
Further, when the air intervals from the lenses L ₉ to L ₁₀ , the lenses L ₁₁ to L ₁₂ and the lenses L ₁₄ to L ₁₅ are DD1, DD2 and DD3, respectively,
3.2 <| DD1 / F | <4.2 (6)
3.7 <| DD2 / F | <5.0 (7)
1.5 <| DD3 / F | <2.3 (8)
Meet the requirements of
It said converging lens system is divided first group including a lens L _10, L _11, a third group including a second group and a lens L ₁₅ ~L ₁₈ including a lens L ₁₂ ~L _14,
The first group, the focal length was F ₁₀₁₁
| F ₁₀₁₁ / F |> 60 (9)
And the Abbe number ν _d of the negative lens of the first group is
ν _d > 62 (10)
The Abbe number ν _d of the positive lens in the first group is
ν _d <35 (11)
Meets the conditions
Among the lenses in the second group, the Abbe number ν _d of at least one positive lens is
ν _d > 70 (12)
Meets the conditions
Among the lenses of the third group, when the negative lens refractive index is Nd and the Abbe number is ν _d ,
N _d > 1.8 (13)
ν _d <40 (14)
And when the Abbe number of the positive lens among the lenses of the third group is ν _d ,
ν _d > 80 (15)
Is configured to satisfy the following condition .
[0008]
According to the above configuration, it is possible to realize a retrofocus lens that can be photographed on a large screen extremely close to the photographing screen.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
The retrofocus lens according to the present invention is applied to a DLP projector optical system. The light reflected from the DMD enters the retrofocus lens via the prism system, is magnified, and is projected onto the screen.
The projection lens for DLP requires a long air gap because the prism system for taking in the illumination light flux and the color separation prism system enter the rear side (DMD side) of the projection lens.
[0010]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a retrofocus lens according to the present invention. It consists of nine diverging lens systems 1 and nine converging lens systems 2.
The diverging lens system 1 includes a front group 1a and a rear group 1b. The front group 1a has negative meniscus lenses L ₁ and L _{2 having} a convex surface facing the screen, a positive biconvex lens L ₃ , and a concave surface facing the screen. The negative meniscus lens L ₄ , the positive convex lens L _5, and the negative meniscus lens L ₆ with the convex surface facing the screen side.
[0011]
After group 1b is composed of a negative meniscus lens L _7, biconvex positive lens L ₈ and negative biconcave lens L ₉ with the convex surface facing the screen side.
During the negative biconcave negative lens L ₁₀ of double-concave lens L ₉ and converging lens system 2 has a air gap DD1.
The converging lens system 2 includes a first group 2a, a second group 2b, and a third group 2c. The first group 2a is composed of a negative biconcave lens L ₁₀ and a positive biconvex lens L _11. The second group 2b includes positive biconvex lenses L ₁₂ and L ₁₃ and a negative meniscus lens L ₁₄ having a concave surface facing the screen. A biconvex lens L ₁₁ between the biconvex lens L ₁₂ has a air gap DD2.
[0012]
The third group 2c is composed of a negative meniscus lens L _15, a positive biconvex lens L _16, a negative meniscus lens L ₁₇ and a positive biconvex lens L ₁₈ with a concave surface facing the screen side with the convex surface facing the screen side ing.
The diverging lens system 1 is 8.6 <| F ₁₆ / F | <12.8 (1)
4.2 <| F ₇₉ / F | <5.8 (2)
When the above condition is satisfied, the distortion and astigmatism that are normally generated in the front group 1a and the rear group 1b are corrected to be minimized while maintaining a predetermined lens back focus. In particular, in the diverging lens system of the front group, it can be said from the Seidel aberration coefficient that the occurrence of distortion is suppressed to a very small value even though Petzval is also largely negative. The diverging system of the rear group 1b further acts to maintain the lens back focus at a predetermined length.
[0013]
However, although the combined Petzval of the front group and the rear group is around -0.2, the occurrence of distortion in the divergent system is extremely suppressed as a result. This contributes to correction of extremely small distortion, which is one of the original purposes of this lens system.
Since the lens according to the present invention is mounted on a DLP type three-plate DMD-compatible projection apparatus, it is required to correct extremely small lateral chromatic aberration and axial chromatic aberration as described above. In order to achieve this object, the Abbe number ν _{d of} at least one lens among the lenses L ₁ , L ₂ and L ₆ of the front group 1a is ν _d > 62 (3), The Abbe number ν _d of the lens L ₄ is ν _d <36 (4), and the Abbe number ν _{d of} at least two lenses among the lenses L ₇ , L ₈ and L ₉ of the rear group 1b is It is necessary that ν _d > 62 (5).
[0014]
Further, with respect to the converging lens system 2, when the focal length of the first group 2a is F ₁₀₁₁ | F ₁₀₁₁ / F |> 60 (9)
The Abbe number ν _d of the lens L ₁₀ in the first lens group 2a is ν _d > 62 (10), and the Abbe number ν _d of the lens L ₁₁ is ν _d <35 (11). And the Abbe number ν _d of at least one positive lens among the lenses L ₁₂ , L ₁₃ and L ₁₄ in the second group 2b satisfies the condition ν _d > 70 (12) Of the lenses L ₁₅ , L ₁₆ , L ₁₇ and L ₁₈ in the third group 2c, the negative lens refractive index Nd and the Abbe number ν _d are N _d > 1.8 (13), ν _d <40 · -The condition of (14) is satisfied. When the Abbe number of the positive lens is ν _d , the condition of ν _d > 80 (15) is necessary.
Moreover, the need to correct all aberrations to a minimum from the lens L ₉ to L _{_10,} the lens L ₁₁ to L _{_12,} and when the air gap between the lens L ₁₄ to L ₁₅ was respectively DD1, DD2 and DD3 3.2 <| DD1 / F | <4.2 (6), 3.7 <| DD2 / F | <5.0 (7) and 1.5 <| DD3 / F | <2.3 (8) It is also necessary to satisfy the condition.
[0015]
Next, the first group 2a of the converging lens system 2 has a focal length of F ₁₀₁₁ and | F ₁₀₁₁ / F |> 60 (9), and by correcting the chromatic aberration of magnification in the other groups by keeping the power very small. However, the shortage of axial chromatic aberration due to this is performed in the first group 2a of the convergent lens system 2.
In order to correct the lateral chromatic aberration to an extremely small value, the Abbe number ν _d of at least one positive lens among the lenses L ₁₂ , L ₁₃ and L ₁₄ in the second lens group 2b is ν _d > 70. 12) When the following condition is satisfied and the negative lens refractive index is Nd and the Abbe number is ν _d among the lenses L ₁₅ , L _16, L ₁₇ and L ₁₈ of the third lens group 2c, N _d > 1.8 (13), ν _d <40 (14), and when the Abbe number of the positive lens is ν _d , the condition of ν _d > 80 (15) is satisfied. .
In the converging lens system 2, the configurations of the second group 2b and the third group 2c serve to correct various aberrations generated and accumulated in the diverging system. In particular, coma _, astigmatism and distortion are corrected by the third group of lenses L ₁₅ , L _16, L ₁₇ and L ₁₈ .
[0016]
Specific data examples are shown below. The 0 plane is a screen.
[Table 1]

[Table 2]

[0017]
FIG. 2 is a graph showing spherical aberration, field curvature, distortion, and lateral chromatic aberration in Table 1. In the field curvature, the meridional image plane (solid line) and the sagittal image plane (dotted line) are shown for each wavelength of 460 nm, 546 nm, and 620 nm. The distortion is for 546 nm. The same applies to FIG. 4 described later.
[0018]
FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
The lens system of 18 groups in 18 groups is the same as the embodiment in FIG.
[0019]
Specific data examples are shown below. The 0 plane is a screen.
[Table 3]

[Table 4]

[0020]
FIG. 4 is a graph showing spherical aberration, field curvature, distortion, and lateral chromatic aberration in Table 3.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, the present invention requires a long air interval because the prism system for capturing the illumination light beam and the color separation prism system enter the rear side (DMD side) of the projection lens. The present invention can cope with such a condition, and the aberration is corrected so that the optical performance is extremely improved. Despite being a telecentric optical system, it has an ultra-wide angle and sufficiently corrects field curvature and distortion.
Therefore, it is possible to obtain a very bright, low-distortion, large-screen high-quality projected image by projection at a very short distance. A retrofocus lens with a very long back focus can be realized. Of course, it can also be used as a rear projection lens.
Further, a projection image with almost no TV distortion can be obtained from the second embodiment. Therefore, it is possible to form a multi-screen with almost no boundaries.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a retrofocus lens according to the present invention.
2 is a graph showing spherical aberration, image surface aberration, distortion, and lateral chromatic aberration in Table 1. FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of a retrofocus lens according to the present invention.
4 is a diagram showing spherical aberration, image surface aberration, distortion, and lateral chromatic aberration in Table 3. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Diverging lens system 1a ... Front group 1b ... Rear group 2 ... Converging lens system 2a ... 1st group 2b ... 2nd group 2c ... 3rd group 3 ... Prism system 4 ... DMD

Claims

Negative meniscus lens L ₁ , L ₂ , positive biconvex lens L ₃ with a convex surface facing the screen side from the screen side, negative meniscus lens L ₄ with a concave surface facing the screen side, positive biconvex lens L ₅ , screen A diverging lens system comprising negative meniscus lenses L ₆ , L ₇ , a positive convex lens L ₈ and a negative biconcave lens L _9, and a negative biconcave lens L spaced from the biconcave lens L ₉ by an air distance DD1 ₁₀ , positive biconvex lens L ₁₁ , positive biconvex lens L ₁₂ separated from the biconvex lens L ₁₁ by an air distance DD 2, positive biconvex lens L ₁₃ , negative meniscus lens L ₁₄ with a concave surface facing the screen side, meniscus lens L ₁₄ negative meniscus lens L ₁₅ having a convex surface facing the air gap DD3 away the screen side from the positive biconvex lens L _16, a negative meniscus lens L ₁₇ with a concave surface facing the screen side And comprises positive and converging lens system composed of a biconvex lens L _18, is composed of 18 groups 18 sheets of lens that does not have a bonding surface of the lens,
The diverging lens system is divided into a front group including lenses L _{1 to} L ₆ and a rear group including lenses L _{7 to} L ₉ , wherein the combined focal length of the front group is F ₁₆ , and the combined focal length of the rear group is When F is ₇₉ and the focal length of the entire lens system is F,
8.6 <| F ₁₆ / F | <12.8 (1)
4.2 <| F ₇₉ / F | <5.8 (2)
Meet the requirements of
Among the lenses in the front group, the Abbe number ν _d of at least one negative lens is
ν _d > 62 (3)
And the Abbe number ν _d of the negative lens L _{4 with} the concave surface facing the screen side is
ν _d <36 (4)
And
Among the lenses in the rear group, the Abbe number ν _d of at least two negative lenses is
ν _d > 62 (5)
And
Further, when the air intervals from the lenses L ₉ to L ₁₀ , the lenses L ₁₁ to L ₁₂ and the lenses L ₁₄ to L ₁₅ are DD1, DD2 and DD3, respectively,
3.2 <| DD1 / F | <4.2 (6)
3.7 <| DD2 / F | <5.0 (7)
1.5 <| DD3 / F | <2.3 (8)
Meet the requirements of
It said converging lens system is divided first group including a lens L _10, L _11, a third group including a second group and a lens L ₁₅ ~L ₁₈ including a lens L ₁₂ ~L _14,
The first group, the focal length was F ₁₀₁₁
| F ₁₀₁₁ / F |> 60 (9)
And the Abbe number ν _d of the negative lens of the first group is
ν _d > 62 (10)
The Abbe number ν _d of the positive lens in the first group is
ν _d <35 (11)
Meets the conditions
Among the lenses in the second group, the Abbe number ν _d of at least one positive lens is
ν _d > 70 (12)
Meets the conditions
Among the lenses of the third group, when the negative lens refractive index is Nd and the Abbe number is ν _d ,
N _d > 1.8 (13)
ν _d <40 (14)
And when the Abbe number of the positive lens among the lenses of the third group is ν _d ,
ν _d > 80 (15)
A retrofocus lens characterized by satisfying the following condition .