JP5535542B2 - 投射用ズームレンズおよび投射型表示装置 - Google Patents
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Description
3板式プロジェクタに持ちられる投射用ズームレンズには、その属性として、色合成手段を配備する空間を確保できるように「焦点距離に比して長いバックフォーカス」を縮小側に有すること、照明系との瞳整合性確保に「縮小側の瞳が無限遠方にあるテレセントリック光学系」であることが必要とされる。
力を持つ第3群、正の屈折力を持つ第4群、負の屈折力を持つ第5群、正の屈折力を持つ
第6群、正の屈折力を持つ第7群で構成される7群構成であり、第4群と第5群との間に
開口絞りを有し、縮小側において略テレセントリックな投射用ズームレンズである。
広角端から望遠端への変倍に際して、第1群から第3群まで、第1群から第4群まで、
第1群から第6群までの距離は縮小し、第1群から第2群までの距離が縮小または増大し
、第7群から第5群までの距離は縮小または増大するように、各群は移動する。
これら各群の移動に伴い、第1群から第7群における隣接する群間の距離が変化する。
(1) 1.0 <Bf/fw
(2) 1.06 ≦|f1/fw|< 1.2
(3) 1.5 <│f5/fw|< 8.0
を満足する(請求項1)。
また、パラメータ:|f1/fw|が条件(2)の上限値を越えると、第1群の負の屈折力が相対的に小さくなりすぎて「ネガティブリード型」の特性が弱くなり、所望のバックフォーカスを得ることが困難になる。
また、パラメータ:│f5/fw|が条件(3)の上限値:8を超えて大きくなると、第5群の屈折力が相対的に弱くなりすぎ、変倍にともなう移動量が大きくなり、収差変動の増大をもたらす。
この観点から、実施例の多くでは、第1群にプラスチック材の非球面レンズを用いている。勿論、他のレンズ群のレンズ面を非球面化することにより、諸収差の発生をより一層抑え、より性能良好な投射用ズームレンズ、あるいはレンズ枚数の少ない安価な投射用ズームレンズとすることができる。
このような困難を緩和するには、請求項6のように「全体として負のパワーを有している第1群の中で、負のパワーが最も強い(即ち、負の焦点距離が最も小さい)レンズのアッベ数:νdを55以上とし「第1群における倍率色収差の発生を抑える」ことが有効である。
第3群と第4群とを主たる変倍群としつつ、請求項7のように「負のパワーの第5群を、1枚の負レンズで構成」することにより、軸上光線高さが低くなる位置である第5群に「強い負の屈折力をもったレンズ」を配置することにより、ペッツバール和を効率よく小さくできる。
この問題に対処するには、請求項10のように、主たる変倍群のなかの第4群のレンズに「アッベ数:νdが60以上の正レンズ」を用い、変倍時の倍率色収差の変化を抑えるのが有効である。
なお、画像表示素子において「画像を表示する画像表示面(液晶パネルの液晶面やDMDにおけるデジタルミラーの配列面等)」と投射面とは、投射用ズームレンズの結像関係においては「互いに共役」な関係にあるから、上記画像表示面と「光学的に等価な位置」にCMOS等のエリアセンサの受光面を配し、投射面上の画像を受光面上に結像させて画像読み取りを行なうように、即ち、投射型表示装置に「画像読み取り機能」を併設することができる。
図1、図2に即して投射用ズームレンズの実施の第1の形態を説明する。
図9、図10に即して投射用ズームレンズの実施の第2の形態を説明する。
図17、図18に即して投射用ズームレンズの実施の第3の形態を説明する。
図25、図26に即して投射用ズームレンズの実施の第4の形態を説明する。
図41、図42に即して投射用ズームレンズの実施の第6の形態を説明する。
図49、図50に即して投射用ズームレンズの実施の第7の形態を説明する。
これら、第1〜第7の実施の形態はそれぞれ、後述する実施例1〜7に関するものである。混同の恐れは無いと思われるので、これらの図において符号を共通化した。
この第1〜第7の実施の形態の投射用ズームレンズは、上記各図に示すように、拡大側(図の左方)から順に、負の屈折力を持つ第1群G1、正の屈折力を持つ第2群G2、正の屈折力を持つ第3群G3、正の屈折力を持つ第4群G4、負の屈折力を持つ第5群G5、正の屈折力を持つ第6群G6、正の屈折力を持つ第7群G7の7つの群で構成され、第4群G4と第5群G5との間に開口絞りSを有する。なお、これらの図中における符号「P」は色合成手段である「ダイクロイックプリズム」を示している。
「R」 レンズ面の曲率半径
「D」 面間隔
「nd」 d線に対する屈折率
「vd」 アッベ数
「W」 広角端
「M」 中間焦点距離
「T」 望遠端
「f」 投射用ズームレンズの焦点距離
「FNo」 Fナンバ
「ω」 半画角
「bf」 空気中(プリズムのない状態)のバックフォーカス 。
+A・h4+B・h6+C・h8+D・h10+E・h12+
+F・h14+G・h16 +H・h18+J・h20 。
「実施例1」
実施例1に関するデータを表1に示す。
非球面のデータを表2に示す。
可変間隔のデータを表3に示す。
可変量のデータを表4に示す。
(1) Bf/fw=1.35
(2) |f1/fw|=1.19
(3) │f5/fw|=2.26 。
実施例2に関するデータを表5に示す。
非球面のデータを表6に示す。
可変間隔のデータを表7に示す。
可変量のデータを表8に示す。
(2) |f1/fw|=1.07
(3) │f5/fw|=7.35 。
実施例3に関するデータを表9に示す。
非球面のデータを表10に示す。
可変間隔のデータを表11に示す。
可変量のデータを表12に示す。
(2) |f1/fw|=1.12
(3) │f5/fw|=1.82 。
実施例4に関するデータを表13に示す。
非球面のデータを表14に示す。
可変間隔のデータを表15に示す。
可変量のデータを表16に示す。
(2) |f1/fw|=1.06
(3) │f5/fw|=4.16 。
実施例5に関するデータを表17に示す。
非球面のデータを表18に示す。
可変間隔のデータを表19に示す。
可変量のデータを表20に示す。
(2) |f1/fw|=1.16
(3) │f5/fw|=1.72 。
実施例6に関するデータを表21に示す。
可変間隔のデータを表22に示す。
可変量のデータを表23に示す。
(2) |f1/fw|=1.18
(3) │f5/fw|=2.48 。
実施例7に関するデータを表24に示す。
非球面のデータを表25に示す。
可変間隔のデータを表26に示す。
可変量のデータを表27に示す。
(2) |f1/fw|=1.14
(3) │f5/fw|=7.43 。
実施例2 157.85mm
実施例3 167.00mm
実施例4 168.76mm
実施例5 166.25mm
実施例6 176.76mm
実施例7 186.76mm
なお、各実施例とも、変倍に伴う「群の移動」は「単調」であって1方向へ変位し、変位の途中で変位方向が反転することは無い。
G2 第2群
G3 第3群
G4 第4群
G5 第5群
G6 第6群
G7 第7群
S 開口絞り
P 色合成手段(ダイクロイックプリズム)
Claims (13)
- 拡大側から順に、負の屈折力を持つ第1群、正の屈折力を持つ第2群、正の屈折力を持
つ第3群、正の屈折力を持つ第4群、負の屈折力を持つ第5群、正の屈折力を持つ第6群
、正の屈折力を持つ第7群を配し、第4群と第5群との間に開口絞りを有し、縮小側にお
いて略テレセントリックな投射用ズームレンズであって、
広角端から望遠端への変倍に際して、第1群から第3群まで、第1群から第4群まで、
第1群から第6群までの距離は縮小し、第1群から第2群までの距離が縮小または増大し
、第7群から第5群までの距離は縮小または増大するように、第1群ないし第7群における隣接する群間の距離が変化し、
広角端における全系の焦点距離:fw、第1群の焦点距離:f1、第5群の焦点距離:
f5、拡大側の共役点が無限遠のときの空気中におけるバックフォーカス:Bfが、以下
の条件:
(1) 1.0 < Bf/fw
(2) 1.06 ≦|f1/fw|< 1.2
(3) 1.5 <│f5/fw|< 8.0
を満たすことを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 請求項1記載の投射用ズームレンズにおいて、
変倍に際して第7群が固定であることを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 請求項2記載の投射用ズームレンズにおいて、
変倍に際して第7群と共に第1群が固定であることを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 請求項1〜3の任意の1に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第2群中に、d線に対する屈折率が1.75以上である材質による正レンズが1枚以上含まれることを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 請求項1〜4の任意の1に記載の投射用ズームレンズにおいて、
非球面形状を有するレンズを1枚以上含むことを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 請求項1〜5の任意の1に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第1群に含まれるレンズのうちで、負のパワーが最も強いレンズのアッベ数:νdが55以上であることを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 請求項1〜6の任意の1に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第5群が1枚の負レンズからなることを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 請求項1〜6の任意の1に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第5群が、1以上の正レンズと1以上の負レンズを有してなることを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 請求項8記載の投射用ズームレンズにおいて、
第5群が、1枚の正レンズと1枚の負レンズの接合レンズを有することを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 請求項1〜9の任意の1に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第4群が、60以上のアッベ数を持つ正レンズを1枚以上含むことを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 請求項1〜10の任意の1に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第4群が、1枚の正レンズと1枚の負レンズによる接合レンズを有することを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 請求項1〜11の任意の1に記載の投射用ズームレンズにおいて、
フォーカシングに際し、第1群を光軸方向に移動させることで調整を行うことを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 請求項1〜12の任意の1に記載の投射用ズームレンズを備えた投射型表示装置。
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