JPH04172416A - ズームレンズとそれを用いた液晶投写装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、バックフォーカスが長く、ズーム比が約１．
６〜２倍程度の高性能ズームレンズとそれを用いた液晶
投写装置に関するものである。

従来の技術 液晶パネルをライトバルブとして用いるビデオプロジェ
クタ−には、光源からの白色光をダイクロイックミラー
で赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の光成分に分離し、そ
れぞれの液晶パネルに入射させ、液晶パネル上で画像形
成後色合成してスクリーン上に投写する方式があり、そ
の色合成の手段としては、ダイクロインクプリズムを用
いる方式とダイクロイックミラーを用いる方式がある。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、ダイクロイックミラーを用いる色合成手
段ではグイクロイックプリズムを用いる方式にらべ、比
較的安価であるとか軽量化ができるとかのメリットがあ
るが、投写レンズに対しては長いハックフォーカスが必
要であり、広角化を図り投写距離を短くするのが困難と
なる。

また、液晶パネルをライトバルブとして用いる場合は、
液晶パネルの視野角度依存性のため、液晶パネルに大き
な角度で光が通過すると、得られ画像のコントラストの
低下を招く。したがって、液晶パネルから投写レンズの
液晶パネル側の瞳ノ距離を大きくし、液晶パネルを大き
な角度で通過する光が入らないようにする必要がある。

バックフォーカス、瞳距離を長くすると、焦点距離が長
く、レンズ長やレンズの前玉径などが大きくなる傾向が
あるという課題を有していた。

本発明は、上記課題に鑑み、ハックフォーカス、瞳距離
が長く良好な収差補正のなされた液晶投写に適した高品
位画質のズームレンズとそれを用いた液晶投写装置を提
供するものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、本発明のズーム１／ンズは
、スクリーン側から順に、正の屈折力を有する第１群と
、負の屈折力を有し光軸上を移動することにより変倍作
用を有する第２群と、正の屈折力を持ち上記第２群の移
動によって変動する像面を基準面から一定の位置に保つ
ように光軸上を移動する第３群とからなる変倍系と、前
記変倍系の後に続いて配置された正の屈折力を持つ第４
群とからなるレンズ系で、前記４群が正レンズと、スク
リーン側に強い凹面を向けた負レンズと、スクリーン側
に凹面を向けたの正のメニスカスレンズと正レンズとか
らなり下記の諸条件を満足するように構成したものであ
る。

（１）　　１．３　＜　ｆ　、　／　ｆ、　＜１．７（
２）　　ｒａ　　＜０．　１．７　　＜　ｌ　　ｒａ　
／　ｆｗ　　１（３）　　−０，５＜　ｆ、、１／ｆ、
　　＜−０，２（４）　　１．２　＜　ｆ、　／ｆ、　
　＜１．６（５）　　１．７　　＜ｎ：１ （６１ｎ、　９　　、　　ｎ　ｔｏ＜１．．７作用 本発明は上記した構成によって、パックフォーカス、瞳
距離が長く良好な収差補正のなされた液晶投写に適した
高品位画質のズームレンズを提供している。すなわち、
焦点距離を長くしないで、バンクフォーカス、瞳距離を
長くするためには、前記第４群レンズ中の負レンズのパ
ワーを大キくし発散力を強し、それに続く正レンズのパ
ワーも強くして主点位置をする液晶表示素子に近づける
必要がある。ここで、第４群中の負レンズのパワーを適
切に選び、それに続く正レンズをスクリーン側に凹面を
向けたの正のメニスカスレンズと正レンズとの２枚で構
成することにより、コマ収差、非点収差、歪曲収差を良
好に補正している。また、変倍系のパワー配置を選んで
収差補正の負担を適切に分散すること１０枚というレン
ズ枚数の極小化を図りつつコンパクトで収差を良好に補
正している。

実施例 以下本発明の一実施例のズームレンズについて、図面を
参照しながら説明する。

第１図は、本発明のズームレンズの一実施例の構成図を
示すものである。第１図において、■は第１群、■は第
２群、■は第３群、■は第４群、■は液晶表示素子等に
相当する等価的なガラス板である。

第１群ｌに最適なレンズタイプは、スクリーン側より順
に正レンズと負レンズの接合レンズであり、第２群２に
最適なレンズタイプは、負の屈折力の両凹レンズと接合
レンズである。次に、各条件についてより詳しく説明す
る。

条件（１）は第１群Ｉの屈折力に関する条件である。

下限を越えると第１群１の屈折力が大きくなり過ぎるた
め、長焦点側の球面収差の補正が困難となる。上限を越
えるとレンズ長が大きくなり、コンパクトなズームレン
ズが実現できない。

条件（２）は第２群Ｈの最もスクリーン側の屈折面の曲
率半径を規定する条件である。ｒ４が正となると広角端
での歪曲収差の低減には有利であるが、コマ収差の発生
が大きくなり、負値であっても、曲率半径が小さくなる
と広角端での歪曲収差の発生が大きくなる。

条件（３）は第４群■中の負レンズの屈折力に関する条
件である。下限を越えて第４群■中の負レンズの屈折力
が強くなると、主点位置を液晶表示素子の方へ寄りバッ
クフォーカスを長くする事に対しては有利となるが、短
焦点とするためには、後続のレンズの正の屈折力を強く
せねばならず球面収差の補正が困難となる。上限を越え
ると充分なバックフォーカスが確保できなくなる。

条件（４）は第４群■の屈折力に関する条件である。

下限をから外れる時には、前糸の焦点距離を短焦点とす
る事が容易であるが、充分なバックフォーカスが確保で
きなくなる。また、軸外収差の発生も大きくなり、特に
広角端での歪曲収差が大きく負に偏位することとなる。

上限を越えると収差補正、ハックフォーカスの確保は容
易であるが、全系の焦点距離も長（なり、大画面の投写
には長い投写距離が必要となってしまう。

条件（５）は第２群■中の最もスクリーン側の負レンズ
のｅ線の屈折率を規定する条件式である。レンズ系をコ
ンパクトにするためには各群の屈折力を強くする必要が
ある。条件（５）の下限を越えると第２群■の負の屈折
力を強くする溜めには、負レンズの曲率を強くせねばな
らず、そのため第２群■のレンズ長が大きくなり、コン
パクト化に矛盾することとなる。さらに負のペッツバー
ル和を発生し像面湾曲を適正に保つことが困難となる。

条件（６）は第４群■を構成する正レンズの屈折率に関
するものである。条件（６）の上限を越えると、コマ収
差、歪曲収差等の補正には有利であるが、第２群■の屈
折力を強くしたとき、ペッツバール和が補正しきれなく
なり像面湾曲の補正が困難になる。また、−船釣に条件
（６）の上限を越えると、硝材のコストも高（なる傾向
があり、レンズの低コスト化には不利となる。

以下本発明の実施例を示す。ただし、ｒｌ、ｒ２、・・
・はスクリーン側から順に数えたレンズ各面の曲率半径
、ｄｉ、ｄ２、・・・はレンズ面間の肉厚または空気間
隔、ｎｌ、ｎ２、・・・は各レンズのｅ線に対する屈折
率、ν１、ν２、・・・はｅ線に対するアツベ数である
。ｆは全系の焦点距離、Ｆ／ＮＯはＦナンバーである。

（実施例１） ｆ　＝１００．０１〜１６０．０７ Ｆ／Ｎ０＝４．５ ｒ　１　＝　　１０１．１６５　　ｄ　ｌ　＝　２．２
１ｎ　Ｉ　＝　１．８１２６５　　ν１　＝２５．３ｒ
　２　＝　　６６．０００　　ｄ　２　＝１１．００ｎ
　２　＝　１．６４１２９　　ν２　＝５５．２ｒ　３
　＝−１２７０，８５１ｄ　３　＝　（可変）ｒ　４　
＝　−３００，０００ｄ　４　＝　２．００ｎ　３　＝
　１．７４７９４　　ν３　＝４４．６ｒ　５　＝　　
６８．７３３　　ｄ　５−５．２２ｒ　６　＝　−１２
８，７６２ｄ　６　＝　２．００ｎ　４　＝　　１．６
９６６０　　　ｖ　４　＝５３．１ｒ　７　＝　　　６
４．２５７　　　ｄ　７　＝　　４．７３ｎ　５−　　
Ｌ、８１２６５　　　ｖ　５　＝２５．３ｒ　８　＝−
１２５３，８４１ｄ　８　＝　（可変）ｒ　９−−３４
６．９５６　　　ｄ　９　＝　　４．８２ｎ　６　＝　
　１．６９６６０　　Ｊ／　６　＝５３．１ｒｌＯ＝　
−１１７，１６５ｄｌｏ＝　（可変）ｒｌｌ＝　　　６
６．６６６　　　ｄｌｌ＝　　５．００ｎ　７　＝　　
１．７２７９３　　　シフ　＝３７．７ｒ　１２　＝　
　３７６．００７　　　ｄ　１２　＝　１３．２０ｒ１
３＝　　−６５，７１１ｄ１３＝　　２．００ｎ　８　
＝　　１．７９１９３　　νＢ　＝２５．５ｒ１４−　
１４８．５３９　　　ｄ１４＝１４．００ｒ１５＝　　
−１１４，９３４ｄ１５＝　　５．８０ｎ　９　＝　　
１．５９１４２　　ν９　＝６１．０ｒ１６＝　　−４
８，１５３ｄ１６＝　　１．１６ｒ１７＝　　２１８．
５３０　　　ｄ１７＝　　７．５０ｎ　１０＝　　１．
５９１４２　　　ｖ　１０＝６１．０ｒ１８＝　　−１
４２，５３０ ｆ、　　／ｆ＠＝　　１．６８ ｌ　　ｒ４／　ｆｗ　　ｌ　＝　　３．０ｆ、、／ｆ、
　　　　＝　　０．４６ ｆａ　　／　ｆｗ　　　　＝　　１．２６ｎ、ｓ　　　
　　　　　　＝　　１．７４７９５ｎ、９　　　　　　
　　　＝　　１．５９１４３ｎ１゜　　　　　　　＝　
　１．５９１４３次に、ズーミングにより可変な空気間
隔の一例を示す。

投写距離４ｍ ｆ　　　　　ｄ３　　　　　ｄＢ　　　　ｄｌ。

広角　　１００．０１　　３．８１０　　５０．０００
　　２０．５００標準　　１２９．７９　　２５．２９
２　　４２．７５４　　６．２６４望遠　　１６０．０
７　　４０．０Ｂ４　　３３．２９６　　０．９３０こ
こで、標準位置は各物点位置において、第３群が第４群
に最も接近するズーム位置である。上記諸条件を満たす
他の実施例を以下に示す。

（実施例２） ｆ−１１９，９７〜２０１．５９ Ｆ／Ｎ０＝４．５ ｒ　１　＝　　９６．５００　　ｄ　ｌ　＝　２．００
ｎ　１−１．７６１６８　　　ν　１　＝２７．３ｒ　
２　＝　　　５５．２３０　　　ｄ　２　＝１２．２３
ｎ　２　＝　　１．６４１２９　　ν２　＝５５．２ｒ
　３−−１１２４．６１６　　ｄ　３−（可変）ｒ　４
−−３１８．０６０　　　ｄ　４　＝　　２．００ｎ　
３　＝　　１．７４７９４　　　ν３　＝４４．６ｒ５
＝　　　７８．４５８　　　ｄ５＝　　５．７０ｒ　６
−−８９．４００　　　ｄ　６　＝　　２．０１）ｎ　
４　＝　　１．６９６６０　　　ν４＝５３．１ｒ　１
＝　　　８２．７００　　　ｄ　７＝　　５．２０ｎ　
５　＝　　１．８１２６５　　ν５　＝２５．３ｒ８−
−２４９．３７９　　ｄＢ＝（可変）ｒ　９　＝　　５
７２．３５２　　　ｄ　９　＝　　４．３２ｎ　６　＝
　　１．６９６６０　　シロ　＝５３．１ｒｌｏ＝　−
１１７，０２８ｄｌｏ＝　（可変）ｒｌｌ＝　　４０３
．４０７　　　ｄｌｌ＝　　５．００ｎ　７　＝　　１
．７２７９３　　シフ　＝３７．７ｒ１２＝　　−１１
１，２００ｄｌ２−１２．８０ｒ１３＝　　−４６，９
０７ｄ１３＝　　２．００ｎ　８　＝　　１．７９１９
３　　ν８　＝２５．５ｒ１４＝−１０７５，９６５ｄ
１４＝１３．２０ｒ１５＝　　−６５，９３６ｄ１５＝
　　５．８０ｎ、　９　＝１．５９１４２　　ｖ　９　
＝６１．０ｒ１６＝　　−４６，５０３ｄ１６＝　　１
．１６ｒ１７＝　　　　ｃｏ　　　　　ｄ１７＝　　７
．５０ｎ　１０＝　　１．５９１４２　　シ１０＝６１
．．Ｏｒ　１８＝　　−７４，４９９ ｆ、、／ｆ、　　　　＝１．３３ Ｉ　　ｒ　ａ　／　ｆｗ　　ｌ　＝＝２．．６５ｆｔ、
／ｆ４　　　−　０．４１ ｆａ　／　ｆｈ　　　　＝　　１．２７ｎｓ　　　　　
　　　　　””　　１．７９１９２ｎ雫　　　　　　　
　−１，５９１４３ｎｅｏ　　　　　　　　　＝　　１
．５９１４３次に、ズーミングにより可変な空気間隔の
一例を示す。

投写路Ｎ４ｍ ｆ　　　　　ｄ３　　　　　ｄＢ　　　　ｄｌ。

広角　　１１９．９７　　５．５００　　４３．０００
　　１０．７００標準　　１５０．３５　　２２．６３
８　　２９．５５３　　７．００９望遠　　２０！、６
０　　４０．７０２　　５．１５０　　１３．３４８こ
こで、標準位置は冬物点位置において、第４群が第３群
３に最も接近するズーム位置である。

（実施例３） ｆ　＝１１９．９７〜２０１．５９ Ｆ　／Ｎ　Ｏ＝４．５ ｒ　１　＝　　９７．３２８　　ｄ　ｌ　＝　２．００
ｎ　１　＝　１．７５１６８　　Ｊ／　１　＝２７．３
ｒ　２　＝　　５５．０００　　ｄ　２　＝１１．ＯＯ
ｎ　２−１．６４．１２９　　ν２　＝５５．２ｒ　３
　＝　−８７６，１，０３ｄ　３−　（可変）ｒ　４　
＝　−２１４，８４７ａ　４　＝　２．００ｎ　３−１
．７４７９４　　ｐ　３　＝４４．６ｒ　５　＝　　７
５．２０８　　ａ　５　＝　５．２０ｒ　６　＝　　−
９８，４１７ｄ　６　＝　２．００ｎ　４−１．６９６
６０　　ν４＝５３．１ｒ　７　＝　　６４．０００　
　ｄ　７　＝　４．７１ｎ　５　＝　Ｌ８１２６５　　
ｖ　５　＝２５．３ｒ８＝　−３９８，７１７ｄ８＝　
（可変）ｒ　９　＝　２７７７．２３４　　ｄ　９　＝
　４．３２ｎ　６　＝　　１．６９６６０　　　シロ　
＝５３．１ｒｌＯ＝　−１３４，６３０６１ｏ＝　（可
変）ｒｌｌ＝　　　８３．８８９　　　ｄｌｌ＝　　５
．００ｎ　７　＝　　１．７２７９３　　　シフ　＝３
７．７ｒ１２−−５２７．６７１　　　ｄ１２＝１２．
８０ｒ１３＝　　−７６，４６４ｄ１３＝　　２．００
ｎ　８　＝　　１．７９１９３　　　ν８　＝２５．５
ｒ１４＝　　１２４．９１８　　　ｄ１４＝１３．２０
ｒ１５＝　　−２３５，６５１ｄ１５＝　　５．８０ｎ
　９　＝　　１．５９１４２　　　ν９　＝６１．０ｒ
１６＝　　−９３，３１４ｄ１６＝　　１．１６ｒ１７
＝　　−５４８，９４８ｄ１７＝　　７．５０ｎｌｏ＝
　　１．５９１４２　　　シ１ｏ＝６１．０ｒ　１８＝
　　−６７，９３６ ｆｌ　　／ｒｔ、、　　　　−１，３１１ｒ４／　ｆｈ
　　ｌ　＝　　１．７９ｆ４Ｒ／ｆ４　　　　　＝　　
０．３９ｒ、／ｒ、　　　　　＝　　１．２７ ｎｓ　　　　　　　　　＝　　１．７９１９２ｎｑ　　
　　　　　　　＝　　１．５９１４３ｎ、、　　　　　
　　　＝＝　１．５９１４３次に、ズーミングにより可
変な空気間隔の一例を示す。

投写距離４ｍ ｆ　　　　　ｄ３　　　　　ｄ８　　　　ｄｌＯ広角　
　１１９．８１　　３．５００　　４３．０００　　１
０．７００標準　　１５０．３５　　２２．６３８　　
２９．５５３　　７．００９望遠　　２０１．６０　　
４０．７０２　　５．１５０　　１３．３４８（実施例
４） ｆ　＝１１９．９７〜２０１．５９ Ｆ／Ｎ０＝４．５ ｒ　１　＝　　１１６．５１６８　　ｄ　ｌ　＝　２．
００ｎ　１　＝　１．７６１６８　　ν１−２７．３ｒ
　２　＝　　５５．０００　　ｄ　２　＝１２．２３ｎ
　２　＝　１．６６１５２　　ν２　＝５０．６ｒ３＝
−５２２，９５２ｄ３＝（可変）ｒ　４−−８００．０
００　　ｄ　４　＝　１．９０ｎ　３　＝　１．７４７
９４　　ν３−４４．６ｒ　５　＝　　８０．０００　
　ｄ　５　＝　６．００ｒ　６−　−８９．５９０　　
ｄ　６　＝　１．９０ｎ　４　＝　　１．６９６６０　
　　ν４　＝５３．１ｒ　７＝　　　６９．７０４　　
　ｄ　７＝　　５．２０ｎ　５　＝　　１．８１２６５
　　　ν５　＝２５．３ｒ８＝　−３２１，５８９ｄＢ
＝　（可変）ｒ　９　＝　　２３２．４７３　　　ｄ　
９　＝　　４．３２ｎ　６　＝　　１．６９６６０　　
　シロ＝５３．１ｒｌｏ＝　−１６０，１７８ｄｌＯ＝
　（可変）ｒｌｌ＝　　３０７．８７２　　　ｄｌｌ＝
　　５．００ｎ　７　＝　　１．７２７９３　　　シフ
　＝３７．７ｒ１２＝　　−１５１，５６７ｄ１２＝１
２．８０ｒ　１３−−４１．６８５　　　ｄ　１３＝　
　２．００ｎ　８　＝　　１．８１２６５　　　ν８　
＝２５．３ｒ１４＝　　１２３７．３６４　　　ｄ１４
＝１３．２０ｒ１５＝　　−８４，６１８ｄ１５＝　　
５．８０ｎ　９　＝　　１．６６１５２　　　ν９−５
０．６ｒ１６＝　　−４７，７５４ｄ１６＝　　１．１
６ｒ１７＝　　−１５９，４４８ｄｌ？−７，５０ｎｌ
Ｏ−１，６８０８２ν１Ｏ＝５５．３ｒ１Ｂ＝　　−５
７，９７０ ｆ、　　／ｆ、　　　　＝　　１．３７１　　ｒ４　／
ｆ、　　ｌ　＝　　６．５３ｆ４＋％／ｆ、　　　　＝
０．２６ ｆ　４　　／　ｆｗ　　　　＝　　１．５８ｎｚ　　　
　　　　　　＝　　１．８１２６５ｎ啼　　　　　　　
　＝　　１．６６１５２ｎ、−＝　　１．６８０８２ 次に、ズーミングにより可変な空気間隔の一例を示す。

投写距離４ｍ ｆ　　　　　ｄ３　　　　　ｄ８　　　　ｄｌＯ広角　
　１２２．４５　　５．５００　　４３．０００　　１
０．７００標準　　１５０．１６　　２２．８４７　　
２９．５３７　　６．８１６望遠　　２０４．６３　　
４１．７６９　　３．０９２　　１４．３３９第２図（
ａ）、ら）、　（Ｃ）は、各々投写距離４ｍにおける実
施例１の広角端、標準、望遠端における収差性能を示す
、同様に、第３図、第４図、第５図は各々投写距離４ｍ
における実施例２、実施例３、実施例４の広角端、標準
、望遠端における収差性能を示す０球面収差の図におい
て、実線はｅ線、−点鎖線はｇ線の収差、非点収差の図
において、実線はサジタル像面、点線はメリヂオナル像
面を示す。これらの図から、各実施例とも良好な光学性
能を有していることがわかる。

発明の効果 以上のように本発明は、スクリーン側から順に、正の屈
折力を有する第１群と、負の屈折力を有し光軸上を移動
することにより変倍作用を有する第２群と、正の屈折力
を持ち上記第２群の移動によって変動する像面を基準面
から一定の位置に保−つように光軸上を移動する第３群
とからなる変倍系と、前記変倍系の後に続いて配置され
た正の屈折力を持つ第４群とからなるレンズ系で、前記
４群が正レンズと、スクリーン側に強い凹面を向けた負
レンズと、スクリーン側に凹面を向けたの正のメニスカ
スレンズと正レンズとからなる構成をとり前記の諸条件
を満足することによる。

【図面の簡単な説明】

第’１図は本発明の第１の一実施例におけるズ・−ムレ
ンズの構成図、第２図−ラ→４はそれぞれ本発明の実施
例１のｆ　＝９８．６９　、　　ｆ　＝１．２９．７９
．　　ｆ＝１６０．０７のズーム位置での球面収差図、
非点収差図、歪曲収差図、第３図、第４図、第５図は１
、それぞれ実施例２、実施例３、実施例４の諸収差図、
第６図は、４゛発明のス・−ムレンスを用いプ、・液晶
投耳型デイスプレィの構成図である。 １・・・・・用／ンズ、２・・・・・・ダイクロイック
ミラー３・・・・・・液晶表示素子、４４・・・・・・
フィ・−ルドＩ・ンズ５・・・・・・光源。 代理人の氏名　弁理士　小鍜治　明　ばか２名籟　２１
゛１ 第　３　図 坏回収見　　　非、Ｊ＋！収ｔｉ劇収羨（％う第４図 坪衝収見　　　φトた収見　　　　ｌ鳴収見Ｃ〜１に５
　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）スクリーン側から順に、正の屈折力を有する第１
   群と、負の屈折力を有し光軸上を移動することにより変
   倍作用を有する第２群と、正の屈折力を持ち上記第２群
   の移動によって変動する像面を基準面から一定の位置に
   保つように光軸上を移動する第３群とからなる変倍系と
   、前記変倍系の後に続いて配置された正の屈折力を持つ
   第４群とからなるレンズ系で、前記４群が正レンズと、
   スクリーン側に強い凹面を向けた負レンズと、スクリー
   ン側に凹面を向けたの正のメニスカスレンズと正レンズ
   とからなり下記の諸条件を満足することを特徴とするズ
   ームレンズ。 （１）１．３＜ｆ＿１／ｆ＿ｗ＜１．７ （２）ｒ＿４＜０、１．７＜｜ｒ＿４／ｆ＿ｗ｜ （３）−０．５＜ｆ＿４＿ｎ／ｆ＿４＜−０．２ （４）１．２＜ｆ＿４／ｆ＿ｗ＜１．６ （５）１．７＜ｎ＿３ （６）ｎ＿９、ｎ＿１＿０＜１．７ ただし、ｆ＿１、ｆ＿４はそれぞれ第１群、第４群の焦
   点距離、ｆ＿ｗは広角端での焦点距離、ｆ＿４＿ｎは第
   ４群の負レンズの焦点距離、ｒ＿４はスクリーン側から
   第４番目の屈折面の曲率半径、ｎ＿３、ｎ＿９、ｎ＿１
   ＿０はそれぞれ第３レンズ、第９レンズ、第１０レンズ
   のｅ線での屈折率を示す。 （２）請求項（１）記載のズームレンズを投写レンズと
   して用いたことを特徴とする液晶投写装置。