JP7080738B2 - 投影機および投影レンズユニット - Google Patents

Description

本発明は投影レンズユニットに関し、特に投影機に用いられる投影レンズユニットに関する。

空間利用率に余裕がないという昨今の環境において、例えば、狭いオフィスルームに大きい画面を表示する必要がある場合、短距離投影が可能な投影機はとても有用である。

しかし、現在の短焦点投影機に用いられる投影レンズユニットには依然として改善すべき問題が多く存在する。投影レンズユニットの設計不備に起因する組立て難易度の上昇、材料および製作コストのアップ、および大きいサイズの投影映像に高い解像度を実現できないなどの問題がある。従って、如何にして上記問題を改善するかは、実に当業者が関心することである。

この「背景技術」部分は、本発明の内容に関する理解を助けるものであり、「背景技術」部分で開示された内容には、当業者が既知の従来技術を構成しないものも含まれている可能性がある。「背景技術」部分で開示された内容は、当該内容または本発明の一つ若しくは複数の実施例で解決しようとする課題を示すものではなく、また本発明が出願前に既に当業者に把握され、または認識されていたことを意味するものではない。

本発明の目的の一つは、優れた映像解析度を有する映像を投影できる投影機を提供する。

本発明の別の目的は、構造が簡単で、製作コストを有効に低減できる投影レンズユニットを提供する。

本発明のその他の目的と利点について、本発明が開示する技術特徴からさらに理解を深めることができる。

前記一つ若しくは一部若しくは全ての目的、またはその他の目的を達成するために、本発明は照明システム、光バルブおよび投影レンズユニットを含む投影機を提供する。照明システムは照明光束を提供するために用いられる。光バルブは照明光束の伝達経路上に配置され、かつ、照明光束を映像光束に変換するために用いられる。投影レンズユニットは映像光束の伝達経路上に配置され、かつ、スクリーン端と光バルブ端との間に位置する。投影レンズユニットは第一レンズ群、第二レンズ群および第三レンズ群を含む。第一レンズ群はスクリーン端と光バルブ端との間に配置され、負の屈折力を有し、かつ、スクリーン端から光バルブ端へ順に配列された第一レンズ、第二レンズ、第三レンズ、第四レンズおよび第五レンズを含む。第一レンズ、第二レンズ、第三レンズ、第四レンズおよび第五レンズの屈折力はそれぞれ負、負、負、正、負である。第二レンズ群は第一レンズ群と光バルブ端との間に配置され、正の屈折力を有し、かつ、スクリーン端から光バルブ端へ順に配列された第六レンズおよび第七レンズを有する。第六レンズおよび第七レンズの屈折力はそれぞれ正、正である。第三レンズ群は第二レンズ群と光バルブ端との間に配置され、正の屈折力を有し、かつ、スクリーン端から光バルブ端へ順に配列された第八レンズ、第九レンズ、第十レンズ、第十一レンズ、第十二レンズおよび第十三レンズを含む。第八レンズ、第九レンズ、第十レンズ、第十一レンズ、第十二レンズおよび第十三レンズの屈折力はそれぞれ負、正、負、負、正、正である。

上記一つ若しくは一部若しく全ての目的、またはその他の目的を達成するために、本発明はさらに投影レンズユニットを提供し、投影レンズユニットはスクリーン端と光バルブ端の間に配置され、かつ第一レンズ群、第二レンズ群および第三レンズ群を含む。第一レンズ群はスクリーン端と光バルブ端との間に配置され、負の屈折力を有し、かつスクリーン端から光バルブ端へ順に配列された第一レンズ、第二レンズ、第三レンズ、第四レンズおよび第五レンズを含む。第一レンズ、第二レンズ、第三レンズ、第四レンズおよび第五レンズの屈折力はそれぞれ負、負、負、正、負である。第二レンズ群は第一レンズ群と光バルブ端との間に配置され、正の屈折力を有し、かつ、スクリーン端から光バルブ端へ順に配列された第六レンズおよび第七レンズを含む。第六レンズおよび第七レンズの屈折力はそれぞれ正、正である。第三レンズ群は第二レンズ群と光バルブ端との間に配置され、正の屈折力を有し、かつスクリーン端から光バルブ端へ順に配列された第八レンズ、第九レンズ、第十レンズ、第十一レンズ、第十二レンズおよび第十三レンズを含む。第八レンズ、第九レンズ、第十レンズ、第十一レンズ、第十二レンズおよび第十三レンズの屈折力はそれぞれ負、正、負、負、正、正である。

本発明実施例の投影機において、投影レンズユニットは３つの群の構造を採用し、つまり、スクリーン端から光バルブ端へ順に配列され、かつ、屈折力がそれぞれ負、正および正であり第一レンズ群、第二レンズ群及第三レンズ群を含む。本発明の実施例の投影機はこのような構造設計に基づき、投影レンズユニットとスクリーン端との間の距離変化により焦点を合わせる際に、第一レンズ群と第三レンズ群を固定したまま、第二レンズ群のみを移動させて焦点を合わせる目的を達成できるため、構造が簡単で、製作コストが比較的に低く、および投射比が短焦点設計のニーズに応えることができる。また、本発明の実施例の投影レンズユニットが投影する映像は優れた映像解析度を有する。

本発明の上記およびその他の目的、特等および利点をより明確に、わかり易く示すため、以下の実施例について図面を参照しながら詳しく説明する。

本発明の一実施例の投影機の機能ブロックの概略図である。 本発明の一実施例の投影レンズユニットの構造概略図である。 本発明の一実施例の投影レンズユニットの像面湾曲（ｆｉｅｌｄ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）を示す図である。 本発明の一実施例の投影レンズユニットの歪み（ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）を示す図である。 本発明の一実施例の投影レンズユニットの横方向の色収差（ｌａｔｅｒａｌ ｃｏｌｏｒ）を示す図である。 本発明の一実施例の投影レンズユニットの縦方向の球面収差（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）を示す図である。 本発明の一実施例の投影レンズユニットの変調伝達関数（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ、ＭＴＦ）を示す図である。 本発明の一実施例の投影レンズユニットのレイファン（ｒａｙ ｆａｎ）を示す図である。

本発明の前記およびその他の技術内容、特徴および効果は、以下の図面を参照しながら行う好ましい実施例の詳細な説明において明確に示されている。以下の実施例において言及される方向用語、例えば、上、下、左、右、前または後などは図面を参照する方向のみである。従って、これらの方向用語は説明を目的とするものであり、本発明を制限するものではない。

図１は本発明の一実施例の投影機の機能ブロックの概略図である。図１が示すように、本実施例の投影機１は照明システム１０、光バルブ１２および投影レンズユニット１４を含む、本実施例において、照明システム１０は照明光束ＩＬ１を提供する。光バルブ１２は照明光束ＩＬ１の伝達経路上に配置され、かつ、光バルブ１２は照明光束ＩＬ１を映像光束ＩＬ２に変換する。本実施例において、光バルブ１２はデジタルマイクロミラーデバイス（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ、ＤＭＤ）、液晶シリコン基板（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ、ＬＣｏＳ）または液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ、ＬＣＤ）パネルであってもよいが、本発明はこれらに限定されない。投影レンズユニット１４は映像光束ＩＬ２の伝達経路上に配置され、かつ、投影レンズユニット１４はスクリーン端１４ａと光バルブ端１４ｂとの間に位置する。本実施例において、スクリーン端１４ａは光バルブ１２から離れている一端であり、光バルブ端１４ｂは光バルブ１２に近い一端である。本実施例において、照明システム１０が提供する照明光束ＩＬ１は、光バルブ端１４ｂに近い光バルブ１２上に像を形成し、その後光バルブ１２によって映像光束ＩＬ２に変換され、映像光束ＩＬ２は投影レンズユニット１４を通った後投影光束ＩＬ３になり、投影光束ＩＬ３はさらにスクリーン端１４ａまで伝達されて、映像を投影する。本実施例において、投影レンズユニット１４は例えば固定焦点レンズユニットであるが、本発明はこれに限定されない。

以下、本実施例の投影レンズユニット１４の詳細構造について詳しく説明する。

図２は本発明の一実施例の投影レンズユニットの構造概略図である。図２が示すように、本実施例の投影レンズユニット１４は第一レンズ群１４１、第二レンズ群１４２および第三レンズ群１４３を含む。本実施例において、第一レンズ群１４１、第二レンズ群１４２および第三レンズ群１４３は光軸Ｈに沿ってスクリーン端１４ａから光バルブ端１４ｂへ順に配列されている。本実施例において、第一レンズ群１４１はスクリーン端１４ａと光バルブ端１４ｂとの間に配置され、かつ第一レンズ群１４１は負の屈折力を有する。本実施例において、第二レンズ群１４２は第一レンズ群１４１と光バルブ端１４ｂとの間に配置され、かつ第二レンズ群１４２は正の屈折力を有する。本実施例において、第三レンズ群１４３は第二レンズ群１４２と光バルブ端１４ｂとの間に配置され、第二レンズ群１４２は第一レンズ群１４１と第三レンズ群１４３との間に位置し、かつ第三レンズ群１４３は正の屈折力を有する。第一レンズ群１４１は、スクリーン端１４ａから光バルブ端１４ｂへ順に配列された第一レンズＬ１、第二レンズＬ２、第三レンズＬ３、第四レンズＬ４および第五レンズＬ５を含み、かつ、第一レンズＬ１、第二レンズＬ２、第三レンズＬ３、第四レンズＬ４および第五レンズＬ５の屈折力がそれぞれ負、負、負、正、負である。第二レンズ群１４２は、スクリーン端１４ａから光バルブ端１４ｂへ順に配列された第六レンズＬ６および第七レンズＬ７を有し、かつ第六レンズＬ６および第七レンズＬ７の屈折力がそれぞれ正、正である。第三レンズ群１４３はスクリーン端１４ａから光バルブ端１４ｂへ順に配列された第八レンズＬ８、第九レンズＬ９、第十レンズＬ１０、第十一レンズＬ１１、第十二レンズＬ１２および第十三レンズＬ１３を含み、かつ、第八レンズＬ８、第九レンズＬ９、第十レンズＬ１０、第十一レンズＬ１１、第十二レンズＬ１２および第十三レンズＬ１３の屈折力がそれぞれ負、正、負、負、正、正である。

図２が示すように、本実施例において、第一レンズＬ１は例えば凸面がスクリーン端１４ａに向いている凸凹レンズであり、第二レンズＬ２は例えば凸面がスクリーン端１４ａに向いている凸凹レンズであり、第三レンズＬ３は例えば両凹レンズであり、第四レンズＬ４は例えば凹面がスクリーン端１４ａに向いている凹凸レンズであり、第五レンズＬ５は例えば凹面がスクリーン端１４ａに向いている凹凸レンズであり、第六レンズＬ６は例えば両凸レンズであり、第七レンズＬ７は例えば凸面がスクリーン端１４ａに向いている凸凹レンズであり、第八レンズＬ８は例えば凸面がスクリーン端１４ａに向いている凸凹レンズである、第九レンズＬ９は例えば両凸レンズであり、第十レンズＬ１０は例えば凹面がスクリーン端１４ａに向いている凹凸レンズであり、第十一レンズＬ１１は例えば凸面がスクリーン端１４ａに向いている凸凹レンズであり、第十二レンズＬ１２は例えば両凸レンズであり、第十三レンズＬ１３は例えば両凸レンズである。

図２が示すように、本実施例において、投影レンズユニット１４はさらに開口絞り（ａｐｅｒｔｕｒｅ ｓｔｏｐ）１４４を含む。本実施例において、開口絞り１４４は第三レンズ群１４３の第十二レンズＬ１２と第十三レンズＬ１３との間に配置される。本実施例において、開口絞り１４４は映像光束の密度（ｌｕｍｉｎｏｕｓ ｆｌｕｘ）を制御できる。

図２が示すように、本実施例において，第一レンズ群１４１と光バルブ端１４ｂとの間に第一距離値Ｄ１を有する。本実施例において，第一距離値Ｄ１は例えば第一レンズ群１４１の中の光バルブ端１４ｂに最も近いレンズと光バルブ端１４ｂとの間の距離値であり、つまり、第五レンズＬ５と光バルブ端１４ｂとの間の距離値である。本実施例において、第三レンズ群１４３と光バルブ端１４ｂとの間に第二距離値Ｄ２を有する。本実施例において、第二距離値Ｄ２は例えば第三レンズ群１４３の中の光バルブ端１４ｂに最も近いレンズと光バルブ端１４ｂとの間の距離値であり、つまり、第十三レンズＬ１３と光バルブ端１４ｂとの間の距離値である。本実施例において，第一距離値Ｄ１と第二距離値Ｄ２はそれぞれ固定値（ｆｉｘｅｄ ｖａｌｕｅ）であり、言い換えれば、第一レンズ群１４１は光バルブ端１４ｂに対し移動しないよう固定され、かつ、第三レンズ群１４３が光バルブ端１４ｂに対し移動しないよう固定されている。その他、本実施例において、第一レンズ群１４１と第二レンズ群１４２との間に第三距離値Ｄ３を有する。本実施例において、第三距離値Ｄ３は例えば第一レンズ群１４１の中の光バルブ端１４ｂに最も近いレンズと第二レンズ群１４２の中のスクリーン端１４ａに最も近いレンズとの間の距離値であり、つまり、第五レンズＬ５と第六レンズＬ６との間の距離値である。本実施例において、第二レンズ群１４２と第三レンズ群１４３との間に第四距離値Ｄ４を有する。本実施例において、第四距離値Ｄ４は例えば第二レンズ群１４２の中の光バルブ端１４ｂに最も近いレンズと第三レンズ群１４３の中のスクリーン端１４ａに最も近いレンズとの間の距離値であり、つまり、第七レンズＬ７と第八レンズＬ８との間の距離値である。本実施例において、第三距離値Ｄ３と第四距離値Ｄ４はそれぞれ調整可能な（ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ）値であり、即ち、変数（ｖａｒｉａｂｌｅ）である。言い換えれば、本実施例において、投影レンズユニット１４の焦点合わせまたは画面の明瞭度を調整する際に、第一レンズ群１４１と第三レンズ群１４３は固定されて移動できないが、第二レンズ群１４２は第一レンズ群１４１と第三レンズ群１４３との間に移動可能であり、これによって第三距離値Ｄ３と第四距離値Ｄ４を調整し、明瞭な投影画面を投影する目的を達成できる。

図２が示すように、本実施例において、第一レンズ群１４１の第四レンズＬ４と第五レンズＬ５は例えばダブレットレンズ（Ｄｏｕｂｌｅｔ ｌｅｎｓ）を構成し、第三レンズ群１４３の第八レンズＬ８、第九レンズＬ９および第十レンズＬ１０は例えばトリプレットレンズ（Ｔｒｉｐｌｅｔ ｌｅｎｓ）を構成し、第三レンズ群１４３の第十一レンズＬ１１と第十二レンズＬ１２は例えばダブレットレンズを構成するが、本発明はこれに限定されない。

以下は、投影レンズユニット１４の各パラメータの一実施例がしめされている。しかし、以下の各実施例の各表に示されたデータ資料は本発明を限定するものではなく、当業者が本発明を参照した後、これらのパラメータまたは設定を適宜変更したものも本発明の範囲に属する。

表１において、表面Ｓ１、Ｓ２は第一レンズＬ１の両表面であり、表面Ｓ３、Ｓ４は第二レンズＬ２の両表面であり、表面Ｓ５、Ｓ６は第三レンズＬ３の両表面であり、第四レンズＬ４と第五レンズＬ５は例えばダブレットレンズを構成し、表面Ｓ８は第四レンズＬ４と第五レンズＬ５の貼り合わせ表面であり、表面Ｓ７は第四レンズＬ４の別の表面であり、表面Ｓ９は第五レンズの別の表面であり、表面Ｓ１０とＳ１１は第六レンズＬ６の両表面であり、表面Ｓ１２とＳ１３は第七レンズＬ７の両表面であり、第八レンズＬ８、第九レンズＬ９および第十レンズＬ１０は例えばトリプレットレンズを構成し、表面Ｓ１５は第八レンズＬ８と第九レンズＬ９の貼り合わせ表面であり、表面Ｓ１６は第九レンズＬ９と第十レンズＬ１０の貼り合わせ表面であり、表面Ｓ１４は第八レンズＬ８の別の表面であり、表面Ｓ１７は第十レンズＬ１０の別の表面であり、第十一レンズＬ１１と第十二レンズＬ１２は例えばダブレットレンズを構成し、表面Ｓ１９は第十一レンズＬ１１と第十二レンズＬ１２の貼り合わせ表面であり、表面Ｓ１８は第十一レンズＬ１１の別の表面であり、表面Ｓ２０は第十二レンズＬ１２の別の表面であり、表面ＳＴＯは開口絞り１４４が存在する平面であり、表面Ｓ２１とＳ２２は第十三レンズの両表面である。本実施例において，光バルブ１２の像形成面（図示せず）は例えば光バルブ端１４ｂに位置する。その他、本実施例において，光バルブ１２と第三レンズ群１４３の第十三レンズＬ１３との間にさらに保護ガラス（ｃｏｖｅｒ ｇｌａｓｓ、図示せず）を設置し、光バルブ１２の像形成面を被覆し、光バルブ１２およびその像形成面を一層保護することができるが、本発明はこれに限定されない。表１において、表面Ｓ２３、Ｓ２４は保護ガラスの両表面であり、なお、表面Ｓ２３は保護ガラスのスクリーン端１４ａに向いている表面であり、表面Ｓ２４は保護ガラスの光バルブ端１４ｂ／光バルブ１２に向いている表面である。表１において、表面Ｓ２５は例えば光バルブ端１４ｂに位置し、つまり、表面Ｓ２５は光バルブ１２の像形成面が存在する平面である。その他、表１の中の間隔は隣接する二つの表面の光軸Ｈ上の直線距離である。例を挙げると、表面Ｓ１の間隔は第一レンズＬ１の表面Ｓ１と表面Ｓ２の光軸Ｈ上における直線距離であり、表面Ｓ２の間隔は第一レンズＬ１の表面Ｓ２と第二レンズＬ２の表面Ｓ３の光軸Ｈ上における直線距離であり、その他の距離も同じ。本実施例において，第五レンズＬ３の屈折力は例えば１．８より大きく（表１が示す第五レンズＬ５の屈折力は１．８８３）、第十三レンズＬ１３の屈折力は例えば１．５２より小さい（表１が示す第十三レンズＬ１３の屈折力は１．４９７）。本実施例において、第五レンズＬ３の屈折力は１．８より大きく、および第十三レンズＬ１３の屈折力が１．５２より小さい場合、映像画面が優れた映像解析度を有し、かつ、映像画面に色収差が発生しない。

本実施例において、投影レンズユニット１４は二つの非球面レンズを備えてもよい。例を挙げると、本実施例において、第一レンズ群１４１の第一レンズＬ１と第二レンズＬ２は例えば非球面レンズであり、第一レンズ群１４１の第三レンズＬ３、第四レンズＬ４および第五レンズＬ５は例えば球面レンズであり、第二レンズ群１４２の第六レンズＬ６と第七レンズＬ７は例えば球面レンズであり、第三レンズ群１４３の第八レンズＬ８、第九レンズＬ９、第十レンズＬ１０、第十一レンズＬ１１、第十二レンズＬ１２と第十三レンズＬ１３は例えば球面レンズである。本実施例の第一レンズＬ１の表面Ｓ１、Ｓ２および第二レンズＬ２の表面Ｓ３、Ｓ４の形状は以下の非球面方程式（式１）を満たす。

上記方程式において、Ｚは光軸Ｈ方向のシフト量（ｓａｇ）であり、ｒは光軸Ｈに接近した箇所の曲率半径であり（表１において、表面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３及Ｓ４の曲率半径）、ｋはコーニック定数（ｃｏｎｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ）であり、ｃは非球面レンズの中心曲率であり、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは非球面係数（ａｓｐｈｅｒｉｃ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）である。また、本実施例の第一レンズＬ１と第二レンズＬ２の非球面係数は表２が示す通りである。

しかし、上記第一レンズ群１４１の第一レンズＬ１と第二レンズＬ２が非球面レンズであることは本発明の一実施例に過ぎず、本発明はこれに限定されない。一実施例において、投影レンズユニット１４は例えば三つの非球面レンズを有し、例を挙げると、第一レンズ群１４１の第一レンズＬ１と第二レンズＬ２および第三レンズ群１４３の第十三レンズＬ１３は非球面レンズである。一実施例において、投影レンズユニット１４は例えば一つの非球面レンズのみを有し、例を挙げると、第一レンズ群１４１の第一レンズＬ１、第二レンズＬ２および第三レンズ群１４３の第十三レンズＬ１３の中の一つが非球面レンズである。

上記実施例において、非球面レンズである第一レンズＬ１と非球面レンズである第二レンズＬ２の材質が例えばプラスチックであり、非球面レンズである第十三レンズＬ１３の材質が例えばガラスである。その他、本実施例において、投影レンズユニット１４の投射比（Ｔｈｒｏｗ Ｒａｉｔｏ、ＴＲ）は例えば０．５から１．５までの間にある。例を挙げると、上記の第一レンズＬ１と第二レンズＬ２が非球面レンズである実施例において、投影レンズユニット１４の投射比が０．７９に達し、上記第一レンズＬ１、第二レンズＬ２および第十三レンズＬ１３が非球面レンズである実施例において、投影レンズユニット１４の投射比が０．５に達する。

本実施例において、投影レンズユニット１４の有効焦点距離がｆであり、第一レンズ群１４１の有効焦点距離がｆ１である場合、本実施例の投影レンズユニット１４は、０．８＜｜ｆ１／ｆ｜＜１．９の関係式を満たす。本実施例において，第一レンズ群１４１の有効焦点距離ｆ１と投影レンズユニット１４の有効焦点距離ｆの比が（即ち、｜ｆ１／ｆ｜）０．８から１．９の間にある場合、投影レンズユニット１４が投影する映像は優れた映像解析度を有する。本実施例において、投影レンズユニット１４の有効焦点距離がｆであり、第二レンズ群１４２の有効焦点距離がｆ２である場合、本実施例の投影レンズユニット１４は１．３＜｜ｆ２／ｆ｜＜４の関係式を満たす。本実施例において、第二レンズ群１４２の有効焦点距離ｆ２と投影レンズユニット１４の有効焦点距離ｆの比（即ち、｜ｆ２／ｆ｜）は１．３から４の間にある場合、投影レンズユニット１４が投影する映像は優れた映像解析度を有する。本実施例において、投影レンズユニット１４の有効焦点距離がｆであり、第三レンズ群１４３の有効焦点距離がｆ３である場合、本実施例の投影レンズユニット１４は２．７＜｜ｆ３／ｆ｜＜６．３の関係式を満たし、第三レンズ群１４３の有効焦点距離ｆ３と投影レンズユニット１４の有効焦点距離ｆの比（即ち、｜ｆ３／ｆ｜）は２．７から６．３の間ある場合、投影レンズユニット１４が投影する映像は優れた映像解析度を有する。本実施例において、上記関係式により、光バルブ１２の位置が第三レンズ群１４３の焦点上に位置することを確保し、従来設計によって映像画面がぼんやりする問題を改善できる。本実施例において，投影レンズユニット１４の有効焦点距離ｆは例えば１１．５から１１．８の間にあり、第一レンズ群１４１の有効焦点距離ｆ１は例えば－１４．２５であり、第二レンズ群１４２の有効焦点距離ｆ２は例えば３０．４３であり、第三レンズ群１４３の有効焦点距離ｆ３は例えば４５．７５であるが、本発明はこれに限定されない。

図３Ａは本発明の一実施例の投影レンズユニットの像面湾曲（ｆｉｅｌｄ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）を示す図であり、なお、Ｔは子午映像（ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ ｉｍａｇｅ）であり、Ｓは矢状映像（ｓａｇｉｔｔａｌ ｉｍａｇｅ）。図３Ｂは本発明の一実施例の投影レンズユニットの歪み（ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）を示す図である。図３Ｃは本発明の一実施例の投影レンズユニットの横方法の色収差（ｌａｔｅｒａｌ ｃｏｌｏｒ）を示す図である。図３Ｄは本発明の一実施例の投影レンズユニットの縦方向の球面収差（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）を示す図であり、縦座標は瞳（ｐｕｐｉｌ）半径（開口絞りの半径）である。図３Ｅは本発明の一実施例の投影レンズユニットの変調伝達関数（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ、ＭＴＦ）の図であり、横座標は焦点シフト量（ｆｏｃｕｓ ｓｈｉｆｔ）であり、縦座標は光学伝達関数（ｏｐｔｉｃａｌ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ、ＯＴＦ）の係数（ｍｏｄｕｌｕｓ）である。本実施例において、図３Ｅは例えば空間周波数（ｓｐａｔｉａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）６７線対／ミリメートル（ｌｉｎｅ
ｐａｉｒ／ｍｍ、ｌｐ／ｍｍ）の条件で描いたものを解析した図式であってもよいが、本発明はこれに限定されない。図３Ｆ是本発明一実施例之投影レンズユニットのレィファン（ｒａｙ
ｆａｎ）を示す図であり、なお、ＩＭＡは像の高さ（ｉｍａｇｅ ｈｅｉｇｈｔ）である。照図３Ａから図３Ｆを参照すると、本実施例において、図３Ａから図３Ｆで示された図はいずれも基準範囲内にあり、従って、投影レンズユニット１４の投影機１が優れた像形成品質を有する。

以上をまとめると、本発明の実施例の投影機において、投影レンズユニットは三群構造を採用し、つまり、スクリーン端から光バルブ端へ順に配列され、かつ屈折力がそれぞれ負、正および正である第一レンズ群、第二レンズ群および第三レンズ群を有する。本発明の実施例の投影機は上記構造設計によって、投影レンズユニットとスクリーン端との間の距離が変化して焦点を合わせる際に、第一レンズ群と第三レンズ群を動かずに固定したまま、第二レンズ群を移動させるのみで焦点合わせの目的を達成できるため、構造が簡単で、製作コストが比較的に低く、また投射比が短焦点設計のニーズ応えることができる。その他、本発明の実施例の投影レンズユニットが投影する映像は優れた映像解析度を有する。

以上に記載したのは本発明の好ましい実施例であり、本発明の実施範囲がこれに限定されるべきではない。即ち、本発明の請求の範囲および発明の詳細な説明を基に行った簡単な等価変更および修正も本発明の請求範囲内に属する。また、本発明の実施例または請求項のいずれかが必ずしも本発明の開示した目的または利点または特徴を全て満たすとは限らない。その他、要約書と発明の名称は特許文献の検索のために用いられるものであり、本発明の権利範囲を制限するものではない。また、明細書または請求の範囲に言及された「第一」、「第二」などの用語は、素子（ｅｌｅｍｅｎｔ）を命名するめの名称または異なる実施例若しくは範囲を区別するめのものであり、素子の数量の上限または下限を制限するものではない。

１ 投影機
１０ 照明システム
１２ 光バルブ
１４ 投影レンズユニット
１４ａ スクリーン端
１４ｂ 光バルブ端
１４１ 第一レンズ群
１４２ 第二レンズ群
１４３ 第三レンズ群
１４４ 開口絞り
Ｈ 光軸
Ｄ１ 第一距離値
Ｄ２ 第二距離値
Ｄ３ 第三距離値
Ｄ４ 第四距離値
ＩＬ１ 照明光束
ＩＬ２ 映像光束
ＩＬ３ 投影光束
Ｌ１ 第一レンズ
Ｌ２ 第二レンズ
Ｌ３ 第三レンズ
Ｌ４ 第四レンズ
Ｌ５ 第五レンズ
Ｌ６ 第六レンズ
Ｌ７ 第七レンズ
Ｌ８ 第八レンズ
Ｌ９ 第九レンズ
Ｌ１０ 第十レンズ
Ｌ１１ 第十一レンズ
Ｌ１２ 第十二レンズ
Ｌ１３ 第十三レンズ
Ｓ１～Ｓ２２ 表面

Claims (24)

1. 投影機であって、
   照明光束を提供するための照明システムと、
   前記照明光束の伝達経路上に配置され、かつ、前記照明光束を映像光束に変換するための光バルブと、
   前記映像光束の伝達経路上に配置され、かつ、スクリーン端と光バルブ端の間に位置する投影レンズユニットとを含み、
   前記投影レンズユニットは第一レンズ群、第二レンズ群および第三レンズ群からなり、
   前記第一レンズ群は、前記スクリーン端と前記光バルブ端との間に配置され、負の屈折力を有し、かつ、前記スクリーン端から前記光バルブ端へ順に配列された第一レンズ、第二レンズ、第三レンズ、第四レンズおよび第五レンズを含み、前記第一レンズ、前記第二レンズ、前記第三レンズ、前記第四レンズおよび前記第五レンズの屈折力がそれぞれ負、負、負、正、負であり、
   前記第二レンズ群は、前記第一レンズ群と前記光バルブ端との間に配置され、正の屈折力を有し、かつ、前記スクリーン端から前記光バルブ端へ順に配列された第六レンズおよび第七レンズを含み、前記第六レンズおよび前記第七レンズの屈折力がそれぞれ正、正であり、
   前記第三レンズ群は、前記第二レンズ群と前記光バルブ端との間に配置され、正の屈折力を有し、かつ、前記スクリーン端から前記光バルブ端へ順に配列された第八レンズ、第九レンズ、第十レンズ、第十一レンズ、第十二レンズおよび第十三レンズを含み、前記第八レンズ、前記第九レンズ、前記第十レンズ、前記第十一レンズ、前記第十二レンズおよび前記第十三レンズの屈折力がそれぞれ負、正、負、負、正、正であり、
   前記第二レンズ群は前記第一レンズ群と前記第三レンズ群との間に移動し、前記第一レンズ群と前記光バルブ端との間に第一距離値を有し、前記第三レンズ群と前記光バルブ端との間に第二距離値を有し、前記第一距離値と前記第二距離値がそれぞれ固定値であることを特徴とする投影機。
2. 前記第四レンズと前記第五レンズがダブレットレンズを構成することを特徴とする、請求項１に記載の投影機。
3. 前記第八レンズ、前記第九レンズと前記第十レンズがトリプレットレンズを構成することを特徴とする、請求項１に記載の投影機。
4. 前記第十一レンズと前記第十二レンズがダブレットレンズを構成することを特徴とする、請求項１に記載の投影機。
5. 前記第一レンズ、前記第二レンズと前記第十三レンズのうちの少なくとも一つが非球面レンズであることを特徴とする、請求項１に記載の投影機。
6. 前記投影レンズユニットはさらに開口絞りを含み、
   前記開口絞りが前記第十二レンズと前記第十三レンズとの間に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の投影機。
7. 前記第五レンズの屈折力が１．８より大きいことを特徴とする、請求項１に記載の投影機。
8. 前記第十三レンズの屈折力が１．５２より小さいことを特徴とする、請求項１に記載の投影機。
9. 前記投影レンズユニットの有効焦点距離がｆであり、前記第一レンズ群の有効焦点距離がｆ１である場合、０．８＜｜ｆ１／ｆ｜＜１．９を満たすことを特徴とする、請求項１に記載の投影機。
10. 前記投影レンズユニットの有効焦点距離がｆであり、前記第二レンズ群の有効焦点距離がｆ２である場合、１．３＜｜ｆ２／ｆ｜＜４を満たすことを特徴とする、請求項１に記載の投影機。
11. 前記投影レンズユニットの有効焦点距離がｆであり、前記第三レンズ群の有効焦点距離がｆ３である場合、２．７＜｜ｆ３／ｆ｜＜６．３を満たすことを特徴とする、請求項１に記載の投影機。
12. 前記第一レンズは凸面が前記スクリーン端に向いている凸凹レンズであり、前記第二レンズは凸面が前記スクリーン端に向いている凸凹レンズであり、前記第三レンズは両面凹レンズであり、前記第四レンズは凹面が前記スクリーン端に向いている凹凸レンズであり、前記第五レンズは凹面が前記スクリーン端に向いている凹凸レンズであり、前記第六レンズは両面凸レンズであり、前記第七レンズは凸面が前記スクリーン端に向いている凸凹レンズであり、前記第八レンズは凸面が前記スクリーン端に向いている凸凹レンズであり、前記第九レンズは両面凸レンズであり、前記第十レンズは凹面が前記スクリーン端に向いている凹凸レンズであり、前記第十一レンズは凸面が前記スクリーン端に向いている凸凹レンズであり、前記第十二レンズは両面凸レンズであり、前記第十三レンズは両面凸レンズであることを特徴とする、請求項１に記載の投影機。
13. 投影レンズユニットであって、
    前記投影レンズユニットはスクリーン端と光バルブ端との間に配置され、かつ第一レンズ群、第二レンズ群および第三レンズ群からなり、
    前記第一レンズ群は、前記スクリーン端と前記光バルブ端との間に配置され、負の屈折力を有し、かつ、前記スクリーン端から前記光バルブ端へ順に配列された第一レンズ、第二レンズ、第三レンズ、第四レンズおよび第五レンズを含み、前記第一レンズ、前記第二レンズ、前記第三レンズ、前記第四レンズおよび前記第五レンズの屈折力がそれぞれ負、負、負、正、負であり、
    前記第二レンズ群は、前記第一レンズ群と前記光バルブ端との間に配置され、正の屈折力を有し、かつ、前記スクリーン端から前記光バルブ端へ順に配列された第六レンズおよび第七レンズを含み、前記第六レンズおよび前記第七レンズの屈折力がそれぞれ正、正であり、
    前記第三レンズ群は、前記第二レンズ群と前記光バルブ端との間に配置され、正の屈折力を有し、かつ、前記スクリーン端から前記光バルブ端へ順に配列された第八レンズ、第九レンズ、第十レンズ、第十一レンズ、第十二レンズおよび第十三レンズを含み、前記第八レンズ、前記第九レンズ、前記第十レンズ、前記第十一レンズ、前記第十二レンズおよび前記第十三レンズの屈折力がそれぞれ負、正、負、負、正、正であり、
    前記第二レンズ群は前記第一レンズ群と前記第三レンズ群との間に移動し、前記第一レンズ群と前記光バルブ端との間に第一距離値を有し、前記第三レンズ群と前記光バルブ端との間に第二距離値を有し、かつ、前記第一距離値と前記第二距離値がそれぞれ固定値であることを特徴とする、投影レンズユニット。
14. 前記第四レンズと前記第五レンズがダブレットレンズを構成することを特徴とする、請求項１３に記載の投影レンズユニット。
15. 前記第八レンズ、前記第九レンズと前記第十レンズがトリプレットレンズを構成することを特徴とする、請求項１３に記載の投影レンズユニット。
16. 前記第十一レンズと前記第十二レンズがダブレットレンズを構成することを特徴とする、請求項１３に記載の投影レンズユニット。
17. 前記第一レンズ、前記第二レンズと前記第十三レンズのうちの少なくとも一つが非球面レンズであることを特徴とする、請求項１３に記載の投影レンズユニット。
18. 前記第十二レンズと前記第十三レンズとの間に配置される開口絞りをさらに含むことを特徴とする、請求項１３に記載の投影レンズユニット。
19. 前記第五レンズの屈折力が１．８より大きいことを特徴とする、請求項１３に記載の投影レンズユニット。
20. 前記第十三レンズの屈折力が１．５２より小さいことを特徴とする、請求項１３に記載の投影レンズユニット。
21. 前記投影レンズユニットの有効焦点距離がｆであり、前記第一レンズ群の有効焦点距離がｆ１である場合、０．８＜｜ｆ１／ｆ｜＜１．９を満たすことを特徴とする、請求項１３に記載の投影レンズユニット。
22. 前記投影レンズユニットの有効焦点距離がｆであり、前記第二レンズ群の有効焦点距離がｆ２である場合、１．３＜｜ｆ２／ｆ｜＜４を満たすことを特徴とする、請求項１３に記載の投影レンズユニット。
23. 前記投影レンズユニットの有効焦点距離がｆであり、前記第三レンズ群の有効焦点距離ｆ３である場合、２．７＜｜ｆ３／ｆ｜＜６．３を満たすことを特徴とする、請求項１３に記載の投影レンズユニット。
24. 前記第一レンズは凸面が前記スクリーン端に向いている凸凹レンズであり、前記第二レンズは凸面が前記スクリーン端に向いている凸凹レンズであり、前記第三レンズは両面凹レンズであり、前記第四レンズは凹面が前記スクリーン端に向いている凹凸レンズであり、前記第五レンズは凹面が前記スクリーン端に向いている凹凸レンズであり、前記第六レンズは両面凸レンズであり、前記第七レンズは凸面が前記スクリーン端に向いている凸凹レンズであり、前記第八レンズは凸面が前記スクリーン端に向いている凸凹レンズであり、前記第九レンズは両面凸レンズであり、前記第十レンズは凹面が前記スクリーン端に向いている凹凸レンズであり、前記第十一レンズは凸面が前記スクリーン端に向いている凸凹レンズであり、前記第十二レンズは両面凸レンズであり、前記第十三レンズは両面凸レンズであることを特徴とする、請求項１３に記載の投影レンズユニット。
    

Images