JPH03122607A - Projection lens for projector - Google Patents
Projection lens for projectorInfo
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- JPH03122607A JPH03122607A JP25871489A JP25871489A JPH03122607A JP H03122607 A JPH03122607 A JP H03122607A JP 25871489 A JP25871489 A JP 25871489A JP 25871489 A JP25871489 A JP 25871489A JP H03122607 A JPH03122607 A JP H03122607A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、液晶表示素子上の画像を大型スクリーンに投
射する投写システム用屈折式投影レンズに関するもので
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a refractive projection lens for a projection system that projects an image on a liquid crystal display element onto a large screen.
従来、投射テレビシステムは、投射管(CRT)の画面
をプロジェクタ−用投影レンズでスクリーン上に投射す
るタイプのものが多く実用化されている。近年、液晶表
示素子上の画像をプロジェクタ−用投影レンズでスクリ
ーン上に投影するタイプが実用化されてきている。Conventionally, many projection television systems have been put into practical use, in which the screen of a projection tube (CRT) is projected onto a screen using a projection lens for a projector. In recent years, a type of projector in which an image on a liquid crystal display element is projected onto a screen using a projection lens for a projector has been put into practical use.
CRTの画面を投影する場合と異なり、液晶表示素子上
の画面を投影する場合には次の課題がある。Unlike when projecting a CRT screen, there are the following problems when projecting a screen on a liquid crystal display element.
■CRTの場合は画面の歪みを電気的に補正することが
できるが、液晶表示素子の場合は補正することができな
い。したがって、液晶表示素子用の投影レンズの歪曲収
差は1.2%以内であることが望ましい。(2) In the case of a CRT, screen distortion can be electrically corrected, but in the case of a liquid crystal display element, it cannot be corrected. Therefore, it is desirable that the distortion aberration of a projection lens for a liquid crystal display element is within 1.2%.
■液晶表示素子上の画面をスクリーン上にムラなく高コ
ントラストに投影するには液晶表示素子か垂直に近い角
度で射出してくる光束を使用しなくてはならない。した
がって、投影レンズの主光線は液晶表示素子の法線に対
して100以内の角度とすることが望ましい。■In order to project the image on the liquid crystal display element onto the screen evenly and with high contrast, it is necessary to use a beam of light that emerges from the liquid crystal display element at an angle close to perpendicular to the screen. Therefore, it is desirable that the principal ray of the projection lens forms an angle of 100 degrees or less with respect to the normal to the liquid crystal display element.
さらに、投影系装置の全体をコンパクトにするために投
影レンズの広角化が必要である。Furthermore, in order to make the entire projection system compact, it is necessary to widen the angle of the projection lens.
本発明は、かかる現状に鑑み、スクリーン側から順にレ
トロフォーカスタイプの前群レンズと、非球面レンズと
凸レンズとからなる後群レンズとで構成され、前記非球
面レンズの周辺部分におけるパワーが負であり、前記後
群レンズの合成した近軸のパワーが正であることを特徴
とするプロジェクタ−用投影レンズである。In view of the current situation, the present invention consists of, in order from the screen side, a retrofocus type front group lens and a rear group lens consisting of an aspherical lens and a convex lens, and the power in the peripheral portion of the aspherical lens is negative. The projection lens for a projector is characterized in that the combined paraxial power of the rear group lens is positive.
本発明においては、後群レンズに非球面レンズを配置す
ることにより、特に歪曲収差を良好に補正し、また非点
収差、像面彎曲の補正にも有効に作用している。In the present invention, by arranging an aspherical lens in the rear lens group, distortion is particularly well corrected, and astigmatism and field curvature are also effectively corrected.
また、後群レンズの液晶表示素子に近い所に凸レンズを
配することにより、投影レンズの主光線を液晶表示素子
の法線に対してほぼ平行にし、液晶表示素子側から見た
投影レンズの入射瞳を遠ざけることが可能となる。In addition, by arranging a convex lens near the liquid crystal display element of the rear group lens, the principal ray of the projection lens is made almost parallel to the normal line of the liquid crystal display element, and the incidence of the projection lens as seen from the liquid crystal display element side is It is possible to move the eyes away.
さらに、前群レンズにレトロフォーカスタイプのレンズ
を配することにより、広角化を達成している。これによ
り、投影距離が短くできるので、投影系のコンパクト化
が図れる。Furthermore, by placing a retrofocus type lens in the front lens group, a wide angle of view has been achieved. As a result, the projection distance can be shortened, so that the projection system can be made more compact.
前群レンズのレトロフォーカスタイプのレンズとしては
、最もスクリーン側と最も液晶表示面側の両レンズが負
レンズであることが望ましい。As for the retrofocus type lens of the front group lens, it is desirable that both lenses closest to the screen and closest to the liquid crystal display surface are negative lenses.
歪曲収差の補正には非球面が有効に作用し、スクリーン
側の面の周辺が強い凹面となる形状の非球面とすること
により、レトロフォーカスタイプのレンズの前群レンズ
および第8レンズL8の凸レンズによって像面がアンダ
ーになるのをオーバーに補正し、像面彎曲および非点収
差の補正に有効に作用している。なお、レトロフォーカ
スタイプの前群レンズで補正しきれない特に歪曲収差、
非点収差、像面り曲は後群レンズに
0.05< DM / f <0.035の条件を満
足するプラスチック非球面レンズを配することが望まし
い。Aspherical surfaces work effectively in correcting distortion, and by using an aspherical surface with a strongly concave periphery on the screen side, the front group lens of the retrofocus type lens and the convex lens of the eighth lens L8 This overcorrects the image surface from being undersized, and effectively works to correct field curvature and astigmatism. In addition, especially distortion, which cannot be corrected with a retrofocus type front group lens,
For astigmatism and field curvature, it is desirable to arrange a plastic aspherical lens satisfying the condition of 0.05<DM/f<0.035 in the rear lens group.
ただし、
DM :後群非球面レンズのスクリーン側有効径におけ
る厚み
f: 全系の合成焦点距離
である。前記条件の範囲内では歪曲収差、像面彎曲、非
点収差を一層良好に補正できる。However, DM: Thickness of the rear group aspherical lens at the effective diameter on the screen side f: Synthetic focal length of the entire system. Within the range of the above conditions, distortion, curvature of field, and astigmatism can be corrected even better.
本発明における非球面レンズの周辺部分におけるパワー
が負であり、後群レンズの合成した近軸のパワーが正で
あるが、非球面レンズの近軸部分におけるパワーは正、
負のいずれでもよい。In the present invention, the power in the peripheral part of the aspherical lens is negative, and the combined paraxial power of the rear group lens is positive, but the power in the paraxial part of the aspherical lens is positive,
It can be either negative.
第3図に示すように、前群レンズと後群レンズとの間隔
を広げ、この間にミラーを挿入して投影光学系を途中か
ら曲げられるようにすることも可能であって、これによ
り、照明系を含めた装置全体のコンパクト化を図ること
ができる。また、第8レンズL8の液晶表示素子に近い
面を平面とすることにより、偏光板を接合できるように
することもできる。As shown in Figure 3, it is also possible to widen the distance between the front group lens and the rear group lens and insert a mirror between them so that the projection optical system can be bent from the middle. The entire device including the system can be made more compact. Further, by making the surface of the eighth lens L8 close to the liquid crystal display element flat, it is possible to bond a polarizing plate to the surface.
以下、第2図ないし第4図に示したレンズ構成を備えた
本発明の各実施例を図面に基づいて説明することとする
。なお、この基本構成は以下のとおりである。L、は負
のパワーをもった第ルンズ、L2は正のパワーをもった
第2レンズ、L、は負のパワーをもった第3レンズ、L
4は正のパワーをもった第4レンズで、第3レンズL、
と第4レンズL4は接合されている。Lsは正のパワー
をもった第5レンズ、L、は負のパワーをもった第6レ
ンズで、以上第ルンズL、から第6レンズLIlで前群
のレトロフォーカスレンズ部を構成している。L7はス
クリーン側の面の周辺が強い凹面を形成し、周辺部分に
おけるパワーが負であるプラスチック非球面レンズの第
7レンズ、L、はスクリーン側へ凸面を向けた正のパワ
ーをもった第8レンズで、第7レンズL7と第8レンズ
L8で後群レンズを構成している。Embodiments of the present invention having the lens configurations shown in FIGS. 2 to 4 will be described below with reference to the drawings. The basic configuration is as follows. L is the third lens with negative power, L2 is the second lens with positive power, L is the third lens with negative power, L
4 is the fourth lens with positive power, the third lens L,
and the fourth lens L4 are cemented together. Ls is the fifth lens with positive power, L is the sixth lens with negative power, and the lenses L to LI1 constitute the retrofocus lens section of the front group. L7 is the 7th lens of a plastic aspherical lens whose periphery on the screen side forms a strongly concave surface and the power in the periphery is negative, and L is the 8th lens with positive power with a convex surface facing the screen side. The seventh lens L7 and the eighth lens L8 constitute a rear lens group.
そして、第7レンズL7と第8レンズL、の合成した近
軸パワーは正である。The combined paraxial power of the seventh lens L7 and the eighth lens L is positive.
以下の数値実施例の説明において、
f:投影レンズの合成焦点距離
θ:投影半画角
FNO:F値
β:投影倍率
m ニスクリーン側より順次数えた面番号rI ニスク
リーン側から数えて第1番目のレンズ面の曲率半径
d、ニスクリーン側から数えて第i番目のレンズ成分
の厚みまたは空気間隔
nl ニスクリーン側から数えて第i番目のレンズ成分
のd線に対する屈折率
シ、ニスクリーン側から数えて第i番目のレンズ成分の
アツベ数
なお、非球面は*で表し、その形状は光軸方向をZ軸、
光軸と垂直方向をy軸方向とするとき、+a、y’
+a2y’ +a3y’ +a4yIOで表される
。In the description of the numerical examples below, f: composite focal length of the projection lens θ: projection half angle of view FNO: F value β: projection magnification m Surface number rI counted sequentially from the second screen side First number counted from the second screen side Radius of curvature d of the second lens surface, Thickness or air gap nl of the i-th lens component counting from the second screen side, Refractive index for the d-line of the i-th lens component counting from the second screen side , Second screen side Atsube number of the i-th lens component counted from
When the direction perpendicular to the optical axis is the y-axis direction, +a, y'
It is expressed as +a2y'+a3y' +a4yIO.
ただし、Cは頂点曲率、Kは離心率、a1〜a4は非球
面係数である。However, C is the apex curvature, K is the eccentricity, and a1 to a4 are the aspheric coefficients.
実施例1 第1図は実施例1を示す。Example 1 FIG. 1 shows Example 1.
前群のレトロフォーカスレンズ部は、両凹の負レンズL
1と、両凸の正レンズし2と、両凹の負レンズL、と両
凸の正レンズL4との接合レンズL、十L4と、両凸の
正レンズL5とスクリーン側に凹面を向けた負のメニス
カスレンズL6とで構成しており、後群レンズはスクリ
ーン側の面の周辺が強い凹面を形成し、周辺部分におけ
るパワーが負であり、近軸部分のパワーが負のプラスチ
ック非球面レンズL7と両凸の正レンズLBとで構成し
ている。レンズL7とレンズL、との合成した近軸のパ
ワーは正である。The retrofocus lens section of the front group is a biconcave negative lens L.
1, a double-convex positive lens, 2, a double-concave negative lens L, and a cemented lens L of a double-convex positive lens L4, 10 L4, a double-convex positive lens L5, and a concave surface facing the screen side. It consists of a negative meniscus lens L6, and the rear group lens is a plastic aspherical lens whose periphery on the screen side forms a strongly concave surface, with negative power in the periphery and negative power in the paraxial part. It is composed of L7 and a biconvex positive lens LB. The combined paraxial power of lens L7 and lens L is positive.
レンズL2とレンズL、との間に絞りが配設されている
。A diaphragm is disposed between the lens L2 and the lens L.
f=58.48 θ=36.81°FNO=2.8
β=14.3m r d
n ν1 −645.120 3.00
1.500 52.32 35.230 8
.07
3 399.610 11.87 1.847
23.84 −136.640 28.545
−90.152 11.54 1.775
26.56 98.394 27.76 1
.609 62.67 −52.802 0.2
0
8 93.013 15.50 1.726
47.49 −171.231 14.70t
o −165,5003,201,84723,8
11−1557,73058,29
12* 206.400 5.00 1.
492 57.213* 231.670
2.0014 93.021 16.50
1.685 67.615 −320.
713
非球面係数
第12面 第13面
a、 9.1372815 xlO−’ 1.31
87810 xlO−’a2−2.0648674 X
10−’ −1,6653955X 10−”a、
1.2814247 Xl0−”−8,47386
78Xl0−”a、 −3,1409243XIO’
−1,5707755Xl0−”O
D工/f=0.31
実施例2
第2図は第2実施例を示す。f=58.48 θ=36.81°FNO=2.8
β=14.3m r d
n ν1 −645.120 3.00
1.500 52.32 35.230 8
.. 07 3 399.610 11.87 1.847
23.84 -136.640 28.545
-90.152 11.54 1.775
26.56 98.394 27.76 1
.. 609 62.67 -52.802 0.2
0 8 93.013 15.50 1.726
47.49 -171.231 14.70t
o -165,5003,201,84723,8
11-1557,73058,29 12* 206.400 5.00 1.
492 57.213* 231.670
2.0014 93.021 16.50
1.685 67.615 -320.
713 Aspheric coefficient 12th surface 13th surface a, 9.1372815 xlO-' 1.31
87810 xlO-'a2-2.0648674 X
10-'-1,6653955X 10-"a,
1.2814247 Xl0-”-8,47386
78Xl0-”a, -3,1409243XIO'
-1,5707755Xl0-''OD/f=0.31 Example 2 FIG. 2 shows a second example.
前群のレトロフォーカスレンズ部は、両凹の負レンズL
、と、両凸の正レンズL2と、両凹の負レンズL、と両
凸の正レンズ1,4との接合レンズL、十L4と、両凸
の正レンズL5と両凹の負レンズL6とで構成しており
、後群レンズはスクリーン側の面の周辺が強い凹面を形
成し、周辺部分のパワーが負であり、近軸部分のパワー
が正のプラスチック非球面レンズL7とスクリーン側に
凸面を向けた正のメニスカスレンズL8とで構成してい
る。レンズL7とレンズL8との合成した近軸のパワー
は正である。レンズL、とレンズし、との間に絞りが配
設されている。The retrofocus lens section of the front group is a biconcave negative lens L.
, a biconvex positive lens L2, a biconcave negative lens L, a cemented lens L of biconvex positive lenses 1 and 4, and a biconvex positive lens L5 and a biconcave negative lens L6. The rear group lens has a strong concave surface on the periphery of the surface on the screen side, and a plastic aspherical lens L7 with negative power on the periphery and positive power on the paraxial portion, and a plastic aspherical lens L7 on the screen side. It is composed of a positive meniscus lens L8 with a convex surface. The combined paraxial power of lens L7 and lens L8 is positive. A diaphragm is disposed between the lens L and the lens L.
f=59.810=36.79°FNo=2.8 β
=14.3m r d n
ν1 −378.800 3.00 1.4
99 50.22 32.450 8.88
3 232.340 13.06 1.847
23.84 −174.510 27.905
−86.294 1(1991,82423,76
88,74123,891,66359,07−53,
0850,20
899,14613,391,84434,19−15
0,91022,22
10−101,9503,201,84723,8II
339.040 58.2612* −27
0,9005,001,49257,213* −1
56,230
1485,280
15436,060
非球面係数
第12面
a + −2,5638083X 10a、 8.94
17793 Xl0
1s 4.2131720 X 10
a48.8513201 XIO
O
I)+/f=0.06
実施例3
第3図は実施例3を示す。f=59.810=36.79°FNo=2.8 β
=14.3m r d n
ν1 -378.800 3.00 1.4
99 50.22 32.450 8.88 3 232.340 13.06 1.847
23.84 -174.510 27.905
-86.294 1 (1991, 82423, 76
88,74123,891,66359,07-53,
0850,20 899,14613,391,84434,19-15
0,91022,22 10-101,9503,201,84723,8II
339.040 58.2612* -27
0,9005,001,49257,213* -1
56,230 1485,280 15436,060 Aspheric coefficient 12th surface a + -2,5638083X 10a, 8.94
17793 Xl0 1s 4.2131720 X 10 a48.8513201 XIO O I)+/f=0.06 Example 3 FIG. 3 shows Example 3.
前群のレトロフォーカスレンズ部は、両凹の負レンズL
1と、両凸の正レンズL2と、両凹の負レンズL、と両
凸の正レンズL4との接合レンズL、+L、と、両凸の
正レンズL、と両凹の負レンズL6とで構成しており、
後群レンズはスクリーン側の面の周辺が強い凹面を形成
し、周辺部分におけるパワーが負2.00
67.4
1、500
第13面
1、8789914 x 10
1、3306235 X lo
−1,3092114X 10
2、8374963 X 10
15.50
であり、近軸部分のパワーが正のプラスチック非球面レ
ンズL7とスクリーン側に凸面を向けた5平の正レンズ
し、とで構成している。レンズL7とレンズし、との合
成した近軸のパワーは正である。レンズL2とレンズL
、との間に絞りが配設されている。The retrofocus lens section of the front group is a biconcave negative lens L.
1, a double-convex positive lens L2, a double-concave negative lens L, and a cemented lens L of a double-convex positive lens L4, +L, a double-convex positive lens L, and a double-concave negative lens L6. It consists of
The rear lens group forms a strongly concave surface on the periphery of the surface on the screen side, and the power on the periphery is negative 2.00 67.4 1, 500 13th surface 1, 8789914 x 10 1, 3306235 2,8374963 x 10 15.50, and is composed of a plastic aspherical lens L7 whose paraxial portion has a positive power and a 5-plane positive lens with its convex surface facing the screen side. The combined paraxial power of the lens L7 and the lens is positive. Lens L2 and lens L
, an aperture is arranged between the .
前群のレトロフォーカスレンズ部と後群レンズとの間に
は、反射ミラーMを配置して光の方向を折り曲げている
。この型は光路全長を曲げることによりレンズ全長をコ
ンパクトにすることができる。A reflecting mirror M is arranged between the front group retrofocus lens section and the rear group lens to bend the direction of light. This type allows the total length of the lens to be made compact by bending the total length of the optical path.
f =59.17 θ=36.74°FNO=2.8
β=14.3m r d n
ν1 −569.200 3.00
1.500 64.72 33.207 14
.98
3 934.930 17.59 1.847
23.84 −165.920 25.815
−102.860 12.79 1.829
30.56 95.997 25.89 1.5
91 63.87 −52.265 0.20
8 96.256 16.00 1.766
42.69 −142.600 11.9610
−125.210
11 1210.880
!2* 566.148
13* −867,990
1484,305
1500
非球面係数
第12面
a、 2.6597314 Xl0
a、 −2,3364092Xl0
a! −1,893919i xlO
a47.8342306 XIO
O
DM/f=0.16
第5図ないし第7図は、それぞれ実施例1ないし実施例
3に対応する収差曲線図である。これらの図は、いずれ
もガウス像面からレンズ側にデイフォーカスして中心像
が最良の状態で作図したものである。各収差図は波長e
線で描かれている。f=59.17 θ=36.74°FNO=2.8
β=14.3m r d n
ν1 −569.200 3.00
1.500 64.72 33.207 14
.. 98 3 934.930 17.59 1.847
23.84 -165.920 25.815
-102.860 12.79 1.829
30.56 95.997 25.89 1.5
91 63.87 -52.265 0.20 8 96.256 16.00 1.766
42.69 -142.600 11.9610
-125.210 11 1210.880! 2* 566.148 13* -867,990 1484,305 1500 Aspheric coefficient 12th surface a, 2.6597314 Xl0 a, -2,3364092Xl0 a! −1,893919i xlO a47.8342306 XIO O DM/f=0.16 FIGS. 5 to 7 are aberration curve diagrams corresponding to Examples 1 to 3, respectively. These figures were all drawn by defocusing from the Gaussian image plane to the lens side so that the central image is in the best condition. Each aberration diagram shows the wavelength e.
drawn with a line.
上記第1ないし第3の各実施例の収差曲線図で23.8
57.2
64.3
1.847
1.492
1、549
第13面
6.5941148 Xl0
−4.7465046 X 10
1、4374523 X 10
3、1013322 X 10
3.20
B9.00
5.00
2.00
15.50
ある第5ないし7図における各収差は、充分に実用に供
されるものであることを示している。In the aberration curve diagrams of each of the first to third embodiments, 23.8 57.2 64.3 1.847 1.492 1, 549 13th surface 6.5941148 Xl0 -4.7465046 X 10 1, 4374523 X 10 3, 1013322
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、前群
レンズにレトロフォーカスタイプのレンズを配し、後群
レンズに非球面レンズと凸レンズを配することにより、
広角化、投影系のコンパクト化が図れるとともに、歪曲
収差、非点収差、像面彎曲等が良好に補正され、また、
主光線を液晶表示素子の法線に対してほぼ平行にするこ
とを可能としたプロジェクタ−用投影レンズの提供が可
能となった。As is clear from the above description, according to the present invention, by arranging a retrofocus type lens in the front group lens and arranging an aspherical lens and a convex lens in the rear group lens,
In addition to widening the angle of view and making the projection system more compact, distortion, astigmatism, field curvature, etc. are well corrected, and
It has become possible to provide a projection lens for a projector that allows the chief ray to be made substantially parallel to the normal line of a liquid crystal display element.
第1図は本発明におけるプロジェクタ−用投影レンズの
第1実施例のレンズ構成図、第2図は第2実施例のレン
ズ構成図、第3図は第3実施例のレンズ構成図、第4図
は非球面レンズの要部概略図、第5図は第1実施例の収
差曲線図、第6図は第2実施例の収差曲線図、第7図は
第3実施例の収差曲線図である。
L8.・・・L、:第ルンズないし第8レンズX :光
軸
rl、 r2.・・・r、5:各レンズ面の曲率半径d
1、d2.・・・d14:各レンズの厚みまたは空気間
隔S:サジタル像面
t:メリジオナル像面FIG. 1 is a lens configuration diagram of a first embodiment of a projection lens for a projector according to the present invention, FIG. 2 is a lens configuration diagram of a second embodiment, FIG. 3 is a lens configuration diagram of a third embodiment, and FIG. The figure is a schematic diagram of the main parts of an aspherical lens, Figure 5 is an aberration curve diagram of the first embodiment, Figure 6 is an aberration curve diagram of the second embodiment, and Figure 7 is an aberration curve diagram of the third embodiment. be. L8. . . . L,: 1st lens to 8th lens X: Optical axis rl, r2. ...r, 5: radius of curvature d of each lens surface
1, d2. ...d14: Thickness or air spacing of each lens S: Sagittal image surface t: Meridional image surface
Claims (1)
ンズと、非球面レンズと凸レンズとからなる後群レンズ
とで構成され、前記非球面レンズの周辺部分におけるパ
ワーが負であり、前記後群レンズの合成した近軸のパワ
ーが正であることを特徴とするプロジェクター用投影レ
ンズ。It consists of, in order from the screen side, a retrofocus type front group lens and a rear group lens consisting of an aspherical lens and a convex lens, and the power in the peripheral part of the aspherical lens is negative, and the power of the rear group lens is negative. A projection lens for a projector characterized by positive paraxial power.
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1989
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