JPH04174808A - レトロフォーカス型レンズ - 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） 本発明はレトロフォーカス型レンズに関し、例えば異な
る色情報を有する複数の画像を合成ミラーで合成した後
、スクリーン面上に拡大投影するようにしたカラー液晶
プロジェクションテレビ用の投影レンズに好適なレトロ
フォーカス型レンズに関するものである。

（従来の技術） 従来より複数のカラー液晶（液晶ライトバルブ）に表示
されている画像を光学的に重ね合わせて投影レンズによ
りスクリーン面上に投影するようにしたカラー液晶プロ
ジェクションか種々と提案されている。

第１５図は一般的なカラー液晶に形成された画像をスク
リーン面（不図示）に投影するカラー液晶プロジェクシ
ョンテレどの要部概略図である。

図中１は白色光源でコリメートされた光束を射出してい
る。２ａ、２ｂ、２ｃは各々赤用、縁周、青用の液晶表
示素子であり、被投影画像が表示されている。３ａ、３
ｂは各々反射ミラー、４は赤反射ダイクロイックミラー
で赤用の液晶表示素子２ａを照明している。５は緑反射
ダイクロイックミラーで縁周の液晶表示素子２ｂを照明
している。

青用の液晶表示素子２Ｃは赤反射タイクロイックミラー
４と緑反射ダイクロイックミラー５を通過した青色光で
照明される。６は青透過タイクロイックミラーである。

７は投影レンズである。

同図においては白色光ｆｉ１からの白色光をタイクロイ
ックミラー（４，５）で赤、縁、青の色光に色分解し、
これら赤、緑、青の各色光により各々赤、緑、青用の液
晶表示素子（２ａ、２ｂ。

２ｃ）を照明し、これらの各色光に基づく液晶表示素子
（２ａ、２ｂ、２ｃ）の像を投影レンズ７によりスクリ
ーン面（不図示）上に重ねて投影し、カラー画像を得て
いる。

このような構成における投影レンズには最終レンズ面か
ら液晶表示素子までの間（バックフォーカス間）に反射
ミラーやダイクロイックミラー等の各種の光学部材を配
置する必要から長いバックフォーカスを有するレトロフ
ォーカス型レンズが多く用いられている。

（発明が解決しようとする問題点） 一般にレトロフォーカス型レンズは物体側（距離の長い
共役点側）に負の屈折力のレンズ群を配置し、像面側（
距離の短い共役点側）に正の屈折力のレンズ群を配置し
たレンズ構成より成っている。この為比較的長いバック
フォーカスが容易に得られるという特長がある。

しかしながらレンズ構成が非対称な為に歪曲収差や非点
収差等の非対称性収差か多く発生してくる傾向がある。

レトロフォーカス型レンズをカラー液晶プロジェクショ
ンテレビに用いる場合には第７図に示すように像面側に
色分解用のダイクロイックミラーを配置している為、色
ムラをなくし、画面全体の色再現を良好に行なう為には
ダイクロイックミラーへの光束の入射角が画面全体にわ
たり略等しくする必要がある。即ちレンズ系を像面側か
ら射出する主光線が光軸と略平行となる所謂射出テレセ
ントリック系に近い状態にする必要がある。

しかしながら射出テレセントリック系にすると軸外光束
が像面側の正の屈折力のレンズ群に光軸上高い位置に入
射するようになってくる。この為樽型（負）の歪曲収差
及びフレアーが多く発生し、良好なる投影像を得るのが
大変難しいという問題点が生じてくる。

そこで本出願人は先に特願平１−２８６０５８号におい
てレンズ構成を適切に設定することにより、前述した歪
曲収差やフレアー等の諸収差を良好に補正したカラー液
晶ブロジェクシコンテレど用の投影レンズに好適な射出
テレセントリック系に近いレンズ構成を有したレトロフ
ォーカス型レンズを提案した。

本発明は先に本出願人が提案したレトロフォーカス型レ
ンズを更に改良し、レンズ枚数を少なくしつつ、所定の
バックフォーカスか容易に得られ、しかも歪曲収差やフ
レアー等の諸収差を良好に補正したカラー液晶プロジェ
クションテレビ用の投影レンズに好適なレトロフォーカ
ス型レンズの提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明のレトロフォーカス型レンズは、複数のレンズを
有し、距離の長い方の第１共役点側から順に第１・、第
２．第３部分系の３つの部分系に分け、全県の焦点距離
をｆＴ、距離の短い方の第２共役点側のレンズ面から該
第２共役点までの距離をＳＫとしたとき Ｓ　Ｋ　＞　０　、７　ｆ　Ｔ　　　　　　・−−−＝
　・−（ａｌ）を満足し、かつ該第３部分系に少なくと
も片側のレンズ面が非球面で光軸方向に測定した厚さか
光軸から離れるに従って有効径内において増加する非球
面形状を有し、かつ該第２共役点側に凹面を向けたメニ
スカス形状の非球面レンズを少なくとも１枚設けたこと
を特徴としている。

特に本発明では、前記第３部分系に設けた少なくとも１
枚の非球面レンズの焦点距離をｆＡＬ３としたとき ｌ　ｆＡＬ３　Ｉ　＞３ｆＴ　　　　・−−（ａｌ）な
る条件を満足することを特徴としている。

（実施例） 第１〜第６図は本発明の数値実施例１〜６のレンズ断面
図であり、プロジェクションに適用した場合を例にとり
、その一部も併せて示している。

図中、ＬＦＬは本発明のレトロフォーカス型レンズであ
る。Ｓはスクリーンであり、距離の長い第１共役点側（
以下「物体側」と称する。）に配置されている。Ｆは被
投影面であり、距離の短い第２共役点側（以下「像面側
」と称する。）に配置されている。この像面側には例え
ば第１５図に示すようなカラー液晶プロジェクションの
場合には被投影画像である液晶表示素子、光源、フィル
ター等の各要素が配置されている。レトロフォーカス型
レンズＬＦＬは第１部分系工、第２部分系■、そして第
３部分系ｍより成っている。

本発明ではレンズ系全体を例えばレンズ全長（第ルンズ
面から最終レンズ面に至る距離）を略３等分して３つの
部分系に分けている。この為第１．第２．第５．第６図
では第２部分系にはレンズは存在しなく絞りＳＰだけよ
り成っている。

本発明のレトロフォーカス型レンズは複数のレンズの屈
折力、レンズ形状等を適切に設定することにより、レン
ズ系全体の焦点距離をｆＴとしたとき、バックフォーカ
ス（第２共役点側のレンズ面である最終レンズ面から第
２共役点までの距離）ＳＫがＳＫ＞０．７ｆＴとなるよ
うにしている。

そして第３部分系に少なくとも片側のレンズ面に非球面
を施した像面側に凹面を向けたメニスカス形状の非球面
レンズ（第３１非球面レンズ）を少なくとも１枚ずつ配
置し、これにより歪曲収差やフレアー等の諸収差を良好
に補正し、高い光学性能の投影像を得ている。

このとき第３１非球面レンズの屈折力か条件式（ａｌ）
を満足するようにしている。

条件式（ａｌ）は非球面レンズを例えばプラスチック材
等で成形により製作したとき、温度変化等の環境変化に
より材質の屈折率が変化しピント移動や光学性能が低下
するのを防止する為のものである。

即ち、条件式（ａｌ）を満足するような屈折力（パワー
）の比較的小さいレンズに非球面を施すことにより、所
定の光学性能を維持しつつ、環境変化による光学性能の
低下を効果的に防止している。

又条件式（ａｌ）を満足させることにより材質の選択範
囲を広げることができるようにしている。

次に本発明のレトロフォーカス型レンズのレンズ構成の
特長について説明する。

一般に結像光学系において、その２つの共役点の間の結
像倍率を十分に大きく、あるいは十分に小さくする場合
で、かつ結像光学系の距離の短い共役点（ここでは結像
光学系の２つの共役点のうち小さい像を形成する共役点
をいい以下「第２共役点」という、）と、この第２共役
点側のレンズ面までの距離ＳＫ（ここではこの距離ＳＫ
をバックフォーカスと呼ぶ）を、結像光学系の焦点距離
ｆと比べて十分に長くする場合には、結像光学系のレン
ズ構成を、その距離の長い共役点（ここでは結像光学系
の２つの共役点のうち大きい像を形成する共役点をいい
以下ｒ第１共役点」という。）側に負の屈折力を持った
レンズ、又はレンズ群を配置するとともに、第２共役点
側に正の屈折力を持りたレンズ、又はレンズ群を配置す
る、いわゆるレトロフォーカス型とすることが必要とな
る。

レトロフォーカス型のレンズは上述のように負の屈折力
を持ったレンズ、又はレンズ群と正の屈折力を持ったレ
ンズ、又はレンズ群が非対称に配置されるため、光学系
の非対称性に基づく収差、特に歪曲収差が多く発生し易
い。この歪曲収差は第２共役点において著しい樽型とな
る傾向が強く少ない枚数の球面レンズを用いたコンパク
トなレンズ構成では、これを良好に補正することは困難
であった。

本発明はレンズ系全体を物体側の第ルンズ面から光軸上
最終レンズ面に至る距離を略３等分して物体側より第１
部分系、第２部分系そして第３部分系の３つの部分系に
分割している。そして第３部分系に前述した形状の非球
面レンズ（第３１非球面レンズ）を用いることにより、
主に上記の樽型の歪曲収差等の諸収差を良好に補正して
いる。

本実施例で用いる非球面は第１３図に示すようにその非
球面の形状を非球面の頂点における近軸曲率半径Ｒ１光
軸上で第１共役点から第２共役点に向かう方向にＸ軸、
非球面の頂点を通って光軸と垂直方向にＨ軸をとり、Ｂ
、Ｃ，Ｄをそれぞれ非球面係数として ・・・・（１） なる式で表わしている。

（１）式において第１項は近軸曲率半径Ｒに関わる項で
あり、第２項以下が非球面の量を与えるものである。又
非球面の前後の媒質については光束の非球面への入射側
の媒質の屈折率をＮ、射出側の媒質の屈折率をＮ′とす
る。このとき３次の非点収差係数重は上記（１）式の非
球面係数Ｂと、非球面の前後の媒質め屈折率Ｎ及びＮ′
を用いて次にように表わされる。

’Ｐ＝８　（Ｎ”−Ｎ）Ｂ　　　　　　・・・・（２）
［本発明ではここに記載した結果のみが必要なため（２
）式の導出に関しては省略するが、松居吉哉著「レンズ
設計法」　（共立出版）の記述中の（３・ｌ）式、（４
・３６）式、（４・５）式から導いた。］更に非球面収
差係数！は３次収差係数に対して次に示す変化量、即ち
非球面化したことによって生ずる３次収差の変化量をも
たらす。

但し、Δ工は球面収差係数の変化量、Δ■はコマ収差係
数の変化量、Δ■は非点収差係数の変化量、Δ■は球欠
像面湾曲収差係数の変化量、ΔＶは歪曲収差係数の変化
量を表わす。

又、ｈとｈは第１４図に示す近軸光線追跡量であって、
ｈは光軸に沿って進み光軸上に結像する光線（近軸軸上
光線１□）が各レンズ面と交差する高さ（光軸からの距
ｌ１ｌ）を示し、Ｗは斜め方向からレンズに入射して絞
りＳＰの中心を通過する光線（瞳近軸光線！□）か各レ
ンズ面と交差する高さを示す。

従ってｈは光学系の絞りの位置によって変化し、又絞り
の存在しない光学系では定義できないので、ここではレ
ンズ系の第ルンズ面から最終レンズ面までの距離を２等
分する位置、即ちレンズ系の略中夫に仮の絞りがあるも
のとして説明を進める。

一般にレンズ系において絞りをレンズ系の第ルンズ面側
、又は最終レンズ面側の一方に偏った位置に配置すると
、その絞りを配置した近傍に配置されるレンズは、その
レンズ径を小さくすることが可能となる。しかしながら
絞りを配置した側とは反対側に配置されるレンズのその
レンズ径を相当に大きくすることが必要となる。このた
めレンズ系全体を小型のものとするためには、絞りはこ
こで仮定したようにレンズ系の中央付近に配置するのが
望ましい。

さてここで（３）式に基づいてレトロフォーカス型レン
ズに多く発生し易い樽型の歪曲収差を非球面を用いて補
正することを考える。（３）式から解るように非球面を
用いることにより球面収差係数、コマ収差係数、非点収
差係数、球欠像面湾曲収差係数は近軸軸上光線が各レン
ズ面と交差する高さｈの、それぞれ４乗、３乗、２乗、
２乗に比例して変化するのに対し、歪曲収差係数はｈの
１乗に比例して変化する。又球面収差係数、コマ収差係
数、非点収差係数、球欠像面湾曲収差係数は瞳近軸光線
が各レンズ面と交差する高さｈのそれぞれ０乗、１乗、
２乗、２乗に比例して変化するのに対し、歪曲収差係数
はｈの３乗に比例して変化する。従って非球面を用いる
ことによって球面収差係数、コマ収差係数、非点収差係
数、球欠像面湾曲収差係数の変化を小さく抑えつつ歪曲
収差係数を大きく変化させるためには、近軸軸上光線が
各レンズ面と交差する高さｈが小さく、瞳近軸光線が各
レンズ面と交差する高さｈが大きいレンズ面を非球面と
すれば良い。

レトロフォーカス型レンズでは上述のように結像光学系
の第１共役点側に負の屈折力を持ったレンズ、又はレン
ズ群を配置し、第２共役点側に正の屈折力を持りたレン
ズ、又はレンズ群を配置する構成となるため、一般に近
軸軸上光線が各レンズ面と交差する高さｈは第１共役点
側のレンズ面で小さい値となり第２共役点側のレンズ面
で大きい値となる。又レンズ系の中央付近では、これら
の中間的な値となる場合が多い。

一方、瞳近軸光線が各レンズ面と交差する高さｈは、一
般に絞りの位置から離れる程大きくなり、前述の仮定の
ようにレンズ系の第ルンズ面から最終レンズ面までの距
離を２等分する位置に絞りを配置することを想定した場
合には、レンズ系の両端で大きい値となりレンズ系の中
央で小さい値となる。

尚、ここで瞳近軸光線か各レンズ面と交差する高さｈの
値を、大きい値、小さい値と述へたが、ｈの値は絞りの
前後で、その符号を変化させるので大きい値、小さい値
はその絶対値の大きさを示すものである。

以上より本発明ではレトロフォーカス型レンズにおいて
、多く発生し易い樽型の歪曲収差を補正するためには、
近軸軸上光線が各レンズ面と交差する高さｈの値が比較
的小さく、瞳近軸光線が各レンズ面と交差する高さｈの
値が比較的大きいレンズ面、即ちレンズの第ルンズ面か
ら最終レンズ面までの距離を略３等分してできる３つの
部分系のうち、第２共役点側の第３部分系に非球面を用
いている。

即ち、本発明では近軸軸上光線が各レンズ面と交差する
高りに注目し、この高さｈの値が第２共役点側に配置さ
れる正の屈折力を持ったレンズ、又はレンズ群から第２
共役点に到達する間に急速に小さくなることに着目し、
この近軸軸上光線と光軸との距離が比較的小さくなり、
瞳近軸光線と光軸との距離が大きくなる第３部分系中に
前述した条件式（ａ２）を満足する比較的屈折力の弱い
＄３１非球面レンズを配置することにより歪曲収差を良
好に補正している。

尚、ここで非球面レンズを条件式（ａ２）を満足する屈
折力の弱いレンズとしたのは、ここに配置する非球面レ
ンズが強い負の屈折力を持つ場合には、レトロフォーカ
ス型てなくなり、ハックフォーカスＳＫを焦点距離ｆに
比べて十分に長くすることか困難となるからである。又
強い正の屈折力を持つ場合には上述の近軸軸上光線が、
この非球面と交差する高さｈの値を十分に小さくするこ
とができなくなって歪曲収差以外の収差を大きく変化さ
せてしまうことになってしまう為である。

次に本発明の更なる特徴となる非球面レンズの形状につ
いて説明する。第３部分系中に配置する第３１非球面レ
ンズを簡単のため２つのレンズ面の近軸曲率半径を無限
大とする。又非球面番士一方のレンズ面のみに施すもの
とし、しかも非球面係数は前述の（１）式のＢの値のみ
を与えるものとする。このとき非球面形状は（１）式に
Ｒ＝ω、Ｃ＝Ｄ＝Ｏを代入して ｘ＝ＢＨ’　　　　　　　　　・・・・・・・・・・・
・（４）で表わされる。

このときこの第３１非球面レンズの焦点距離ｆＡＬ３は
無限大となっており、十分に屈折力が弱いため、レトロ
フォーカス型の構成に弊害となることなく、従ってハッ
クフォーカスを十分に長く保つことが可能となり、又前
述の理由から歪曲収差を良好に補正することを可能とす
る。

第３１非球面レンズを、レンズ系の第２共役点側に配置
させた場合を想定し、更に非球面を第２共役点側のレン
ズ面に用いる場合を考える。

一般にレトロフォーカス型レンズの第２共役点における
歪曲収差は著しい樽型となるため、これを補正するため
の非球面形状は（３）式の歪曲収差係数の変化量ΔＶが
負の値となるように与えれば良い。一般にこの第３１非
球面レンズが配置される、レンズ系の第２共役点側の位
置では、近軸軸上光線がレンズ面と交差する高さｈは正
の値となり、又瞳近軸光線がレンズ面と交差する高さｈ
も正の値となっている。この為、歪曲収差係数の変化量
ΔＶを負の値とするためには非球面収差係数型の値を負
の値とすることが必要となる。

一方、非球面収差係数！は非球面の前後の媒質の屈折率
Ｎ、Ｎ”と非球面係数Ｂを用いて（２）式のように表わ
される。ここでは非球面の前方の媒質はガラス、又はプ
ラスチック等の光学材料であり、後方は空気となるため
、一般にＳＵＮ’となフている。従って樽型の歪曲収差
を補正するためには、ここでは非球面係数Ｂの値を正の
値とすることが必要となる。このとき非球面の形状は（
４）式より、第２共役点側に凹面を向けた４次曲面とな
り、第３１非球面レンズの光軸方向に測定した厚さは光
軸から離れるに従って増加する。

同様に第３１非球面レンズの非球面を第２共役点側のレ
ンズ面の代わりに第１共役点側のレンズ面に用いる場合
を考える。この場合には非球面の前後の媒質の屈折率Ｎ
、Ｎ’がＮ＜Ｎ　’なる関係となっているため樽型の歪
曲収差を補正するためには、非球面収差係数！の値を負
の値とすること、即ち非球面係数Ｂの値を負の値とする
ことが必要となる。このとき非球面の形状は（４）式よ
り第２共役点側に凸面を向けた４次曲面となり第３１非
球面レンズの光軸方向に測定した厚さは、光軸から離れ
るに従って増加する。

以上、非球面を便宜上（１）式の非球面係数Ｂのみを与
えた場合について説明したが（１）式の近軸曲率半径Ｒ
及び他の非球面係数Ｃ，Ｄのみを与えるという前提で考
えれば上述と同様のことが導かれる。即ち非球面係数等
の個々の係数の符号を特定することは難しいが、非球面
レンズとして着目すれば樽型の歪曲収差を補正するため
、その光線有効領域内において光軸方向に測定した厚さ
は、光軸から離れるに従って増加する形状とすることが
必要となる。

一般に光線有効領域内において、光軸方向に測定した厚
さが光軸から離れるに従って増加する形状とすると、そ
のレンズは負の屈折力を有する凹レンズとなってしまう
。しかしながらレトロフォーカス型レンズレンズの第２
共役点側に負の屈折力を有するレンズを配置すると、全
体としてレトロフォーカス型の構成とすることが難しく
なり、焦点距離ｆと比べてバックフォーカスＳＫを十分
に大きくすることができなくなる。

そこで本発明ではこの非球面レンズの両面を略同程度湾
曲させ、屈折力を十分に弱く保ったまま、光軸方向に測
定した厚さが光軸から離れるに従って増加する形状、即
ち非球面レンズのレンズ面に垂直な方向に測定した場合
のレンズの厚さの、光線有効領域内における変化が比較
的少ない形状としている。これにより特に歪曲収差の補
正に有効なレトロフォーカス型レンズ用の非球面レンズ
を達成している。従って、この非球面レンズの非球面は
一方のレンズ面のみに用いても良いが、両方のレンズ面
に用いて屈折力を強くしないような形状とすれば本発明
は一層効果的となる。

又、この非球面レンズは主として歪曲収差を良好に補正
することを目的としており、球面収差等の他の諸収差に
与える影響はできる限り少なくするのが望ましい。従っ
て歪曲収差を決定する軸外光束に対する屈折作用が強く
、かつ軸上光束に対する屈折作用が弱くなる形状とする
ことが必要となる。上述のように本発明では、この非球
面レンズはその両レンズ面を同方向に同程度湾曲させる
形状とするため、第２共役点側に凸面又は凹面を向けた
弱い屈折力のメニスカスレンズとなっているが、第２共
役点側に凸面を向けたメニスカス形状では軸上光線に対
する屈折作用が強くなって球面収差等に大きな影響を与
えるようになるため通さない。

以上説明したように本発明で用いている非球面レンズは
光線有効領域内において光軸方向に測定した厚さが、光
軸から離れるに従って増加しつつも屈折力の弱い形状、
即ちその両レンズ面を同方向に同程度湾曲させた形状で
、かつ第２共役点側に凹面を向けた形状とすることによ
り、主として歪曲収差を良好に補正している。

本発明は以上説明した構成及び以上説明した形状の非球
面レンズを用いることにより、諸収差が良好に補正され
、バックフォーカスが十分に長く、かつコンパクトでレ
ンズ枚数の少ないレトロフォーカス型レンズを提供して
いる。

又、本発明において軸外光束の中心を主光線としたとき
、像面側のレンズ面から射出する最大軸外光束の主光線
の光軸とのなす角度θがθ＜２０度となるように各要素
を設定している。即ち最大軸外光束の主光線の像面側の
レンズ面から射出する光軸からの高さをｈ、像面上での
最大像高をＤ、バックフォーカスをＳＫとしたとき（Ｄ
−ｈ）／ＳＫ＜０．３６４ なる条件式を満足するようにしている。これにより所定
のテレセントリック系を得ている。

次に本発明の数値実施例を示す。数値実施例においてＲ
ｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄ
ｉは物体側より第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、Ｎｉ
とνｉは各々物体側より順に第ｉ番目のレンズのガラス
の屈折率とアラへ数である。

尚、非球面係数は前述の（１）式に基づいて表わしてい
る。

数値実施例Ｉ Ｆ＝９０．ＯＦＮｏ諺１：４　　　２ω−６２，８’Ｒ
］−１８５，９１０１−１０，ＯＮ　＋・１．７８４７
２ν　１−２５．７Ｒ２−２２３５，４８Ｄ　２−０．
５ Ｒ３−２０４，５４０３−５，０Ｎ　２−１．７１２９
９ν　２−５３．８Ｒ４−４６，１０Ｄ　４−９０．０ Ｒ５−絞り　　　Ｄ　５−５０．０ ＲＳ−２５０，３９Ｄ　５−４．０　　　Ｎ　３−１．
７８４７２ν　３−２５．７Ｒ７−１３４，０８０７−
１０，０Ｎ　４−１．７７２５０ν４−４９．６８８−
１８８．２１　０８−０．５ Ｒ９−１５８，４８０９−１０，０Ｎ　５−１．７７２
５０ν　５−４９．５ＲＩＯ−２６９，８５０１０−０
，５ Ｒ１１＝　５６８．６７　　Ｄ］ｌ＝　５．０　　　Ｎ
　６−１．４９１７１　ｖ　６−５７．４Ｒ１２−５６
８，ｌ１７ （非球面係数） 第１１面　　　　第１２面 Ｒ５６８，６７５６８，６７ Ｂ　　　　４．１１１ｘ　１０−６４．４９８ｘ　１０
−’Ｃ−１，８５７ｘ　１０−”　　　１．１３８ｘ　
１０−”Ｄ　　　−２，３３３ｘ　１０−”　　　−４
，９１５ｘ　１０−”ｆＡＬ３−３９９０００　　　　
光線有効径　φ８０（Ｄ−ｈ）／ＳＫ　−０，１６２ （光軸方向に測定した厚さＤＡＬ） ＨＤＡＬ ５　　　　　５．０００２４ １０　　　　　５．００４１６ １５　　　　　５．０２２９４ ２０　　　　　５．０８０４５ ２５　　　　　５．２２０４２ ３０　　　　　５．５１５０２ ３５　　　　　６．０７３５０ ４０　　　　　７．０４８９３ 数値実施例２ ＦＩ−９０，ＯＦＮｏ−１＋４　　　　２ω−６２，８
’Ｒｌｌ１１６９．１７　　Ｄ　Ｉ＝　５．０　　　Ｎ
　Ｉ−１，７７２５０ｖ　１＝４９．６Ｒ２−６２，１
３Ｄ　２−６５．０ Ｒ３−−１５７，６７０３＝　６．０　　　Ｎ　２−１
．８４６６８　ｖ　２−２３．９８４−−９５．４７　
　Ｄ　４−５０．０Ｒ５−１較り　　Ｄ　５−５０．０ Ｒ６−−４１，６７Ｄ　６−４．０　　　Ｎ　３−１．
８０５１８　ｖ　３−２５．４Ｒ７＝−１４３，７４Ｄ
　７−１１．０　　　Ｎ　４−１．８０４［１０ｖ　　
４−４６．６Ｒ８−−５５，４０Ｄ　　８−　０．５Ｒ
９−３１１，７６０９−Ｉ＋３．０　　　Ｎ　５−１．
８９６８０　ｖ　　５−５５．５ＲＩＯ・−１１２，７
６ＤＩＯ〜０．５Ｒ１＋−１７］、５３　　　Ｄｌｌ−
５，０Ｎ　　６−１．４９１７１　　ν　６−５７．４
ＲＩ２−１７］、６３ （非球面係数） 第１１面　　　　第１２面 Ｒ−１７１，６３”　　　−１７１，６３８３，７６２
ｘ　１０−６３．９０９ｘ　１Ｏ−６Ｃ−１，６６３Ｘ
　１０−”　　　２．２４２Ｘ　１０−’。

Ｄ　　　−５，０９１ｘ　１０−”　　　−６，６０６
ｘ　１０−”ｆＡＬ３−３６４００　　　　　光線有効
径　φ９０（Ｄ−ｈ）／ＳＫ　−０，１４７ （光軸方向に測定した厚さＤ　ＡＣ） ＨＤＡＬ ５　　　　　５．００００９ １０　　　　　５．００１７１ １５　　　　　５．０１０１６ ２０　　　　　５．０３８１７７ ２５　　　　　５．１１５３７ ３０　　　　　５．２９１１３ ３５　　　　　５．６５１５２ ４０　　　　　６．３２８８０ ４５　　　　　２．５１５８２ 数値実施例３ Ｆ＝９０．ＯＦＮｏ−１：４　　　　２ω〜６２．８゜
Ｒ］−１４７，４０Ｄ　Ｉ−９，ＯＮ　Ｉｎ、７８４７
２ν１−２５．７Ｒ２−１１１７，９９Ｄ　２−０．５ Ｒ３−２２２，１６Ｄ　３□　５．ＯＮ　２−１．７＋
２９９　ｖ　２−５３．８Ｒ４−４５，３８０４−７０
，０ Ｒ５−１０６，６７０５−３，ＯＮ　３〜１．４９１７
］シ３−５７．４Ｒ６−１０６，６７Ｄ　６−５５．０ Ｒ７−−９８，３４Ｄ　７・５．０　　　Ｎ　４−１．
７８４７２ν４・２５７Ｒ８−４３１，７２Ｄ　８・１
０．０　　　Ｎ５・１．７７２５０υ５・４９６Ｒ９−
１３３，００Ｄ　９−０．５ ＲＩＯ−２９９，９９ＤＩＯ−１７，ＯＮ　６〜１．７
］２９９ジロー５３．８Ｒ１１−−９０，７２Ｄｌｌ−
０，５ ＲＩ２−７３４．１２　　Ｄ］２−５．０　　　Ｎ　７
禦１．４９］７１シアー５７．４８１３−７３４．１２ （非球面係数） 第５面　　　　　第６面 Ｒ１０６，’８７　　　　　１０６．６７８　　　９．
３＋４Ｘ　１０−６１．０１０Ｘ　１０””Ｃ：１．０
３０ｘ　１０−９３．８０６ｘ　１Ｏ−９Ｄ　　　　１
．９０４Ｘ　１０−１２２．８３５ｘ　１０伺２第１２
面　　　　第１３面 Ｒ７３４，１２７３４，１２ ８１，９４６ｘ　１０−６２．３２４ｘ　１Ｏ−６Ｃ−
４，２６５ｘ　ＩＯ＝”　　　９．９］５ｘ　１０−”
Ｄ　　　−１，２５８Ｘ　１０−１３−］、５１９Ｘ　
１Ｏ−１３ｆＡＬ２−２３４００　　　　ｆＡＬ３−８
６５０００光線有効径　φ４０　　　光線有効径　φ９
０（Ｄ−ｈ）／ＳＫ−０，１３５ （光軸方向に測定した厚さＤＡＬ） 第２１非球面レンズ　第３１非球面レンズＨＤ　ＡＬ　
　　　　　　Ｄ　ＡＬ ｏ　　　　　　　３　　　　　　　　　　　　　５５　
　　　３．０００５０　　　　５．０００２４１０　　
　　３．００８７３　　　　　５．００３９２１５　　
　　３．０５１０４　　　　　５．０２０７］２０　　
　　３．１９９３１　　　　　５．０６８９５２５　　
　　　　　　　　　　５．１７ｇ４５３０　　　　　　
　　　　　　５．３９２７６３５　　　　　　　　　　
　　５．７６９８０４０　　　　　　　　　　　　６．
３７８７３４５　　　　　　　　　　　　７．２９１０
３数値実施例４ Ｆ＝９０．ＯＦＮｏ−１：４　　　　２ω−６２，８゜
Ｒ１−２０３，２７Ｄ　Ｉ−５，０，Ｎ　Ｉ−１，７＋
２９９ν　ｌ−５３，８Ｒ２−５９，４５Ｄ　２・６５
．０ Ｒ３−１３９，４５Ｄ　３・５．０　　　Ｎ　２−１．
８０５］８　ｖ　２車２５．４８４−−８４．９１　０
４−４３．０ Ｒ５−−１４６，２９０５−３，０Ｎ　３−１．４９１
７１　ｖ　３−５７．４Ｒ６−１４６，２９０６−５５
，０ Ｒ７−−６９，９３Ｄ　７−５．０　　　Ｎ　４−１．
７２８２５　ｖ　４−２８．５Ｒ８−１９７，９１Ｄ　
８−１６．ＯＮ　５・１．６５８４４シ５−５０．９Ｒ
９−−８４，２８０９−０，５ ＲＩＯ−２１１，７５０１０−１４，０Ｎ　６−１．６
９６８０ジロー５５．５Ｒ１１−１４８，６６Ｄｌｌ−
０，５ Ｒ］２〜４７４．２６　　ＤＩ２−５．ＯＮ　７〜１．
４９１７１シアー５７．４Ｒ］３−４７４．２５ （非球面係数） 第５面　　　　　第６面 Ｒ−１４６，２９−１４６，２９ Ｂ　　　−］、９５２Ｘ　１０−’　　　−１，７１８
Ｘ　１Ｏ−６ｃ　　　　６．ｇｏ＋ｘ＋ｏ−ｓ、７３＋
ｘ＋ｏ−′。

Ｄ　　　　２．５３２Ｘ　１０−１２２．５４５Ｘ　１
０−”第１２面　　　　第１３面 Ｒ−４７４，２６−４７４，２６ Ｂ　　　　３．４２４ｘ　１０−６３．６５９ｘ　１Ｏ
−６Ｃ−］、２９２ｘ１０−”１．５４２ｘ１０−夏Ｏ
Ｄ　　　　！、８９９Ｘ　１０”＋６３．０７８Ｘ　１
０−”ｆＡＬ２−４４００（ｌ　　　　ｆＡＬ：＋　−
２７８０００光線存効径　φ４０　　　光線有効径　φ
９０（Ｄ−ｈ）／ＳＫ　−０，１４６ （光軸方向に測定した厚さＤ　ＡＬ） 第２１非球面レンズ　第３１非球面レンズＨＤ　ＡＬ　
　　　　　　Ｄ　ＡＬ ｏ　　　　３　　　　　　　５ ５　　　　３．０００１５　　　　　５．０００１５１
０　　　　３．００２２４　　　　　５．００２５２１
５　　　　３．０＋０６８　　　　　５．０＋３９０２
０　　　　３．０３０９７　　　　５．０４９１４２５
　　　　　　　　　　　　５、＋３７４３３０　　　　
　　　　　　　　５．３３２５９３５　　　　　　　　
　　　　５．７２９４２４０　　　　　　　　　　　　
６．４８７８４４５　　　　　　　　　　　　７．８６
７８９数値実施例５ Ｆ−９０，ＯＦＮｏ−１：４　　　　２ω−６２，８゜
Ｒ１・２３８．２３　　Ｄ　Ｉ＝６．ＯＮ　＋−１，８
０５＋８ν　１−２５．４Ｒ２−３０２３，７２Ｄ　　
２・　０５Ｒ３−１８９，３４Ｄ　３−４．０　　　Ｎ
　２・１．６９６８０　ｖ　２−５５．５Ｒ４−４０，
８２Ｄ　４−７０．０ Ｒ５−絞り　　Ｄ　５−５０．０ Ｒ５−１３８，＋３　　Ｄ　６〜４．ＯＮ’３−１．８
０５＋８ν３−２５．４Ｒ７−６２，３４Ｄ　７＝２０
．０　　　Ｎ　４−１．６９６８０　ｖ　４−５５．５
Ｒ８−１２３，２９０８〜０，５ Ｒ９−３３０，２８０９−５，０Ｎ　５−１．４９１７
１シ５−５７．４ＲＩＯ−３３０，２８ （非球面係数） 第９面　　　　　第１０面 Ｒ３３０，２８３３０，２８ Ｂ　　　　３．７６４ｘ　１０−６４．２５８ｘ　１Ｏ
−６Ｃ−１，８］１ｘ　１０−”　　　１．ｌ８３ｘ　
１０−”Ｄ　　　−７，６９５ｘ　１０−”　　　−］
、４３３ｘ　ＩＯ−”ｆＡＬ３−１３５０００　　　　
光線有効径　＜６８０（Ｄ−ｈ）／ＳＫ　−０，１６９ （光軸方向に測定した厚さＤ　ＡＬ） ＨＤＡＬ ５　　　　　　　　　５．０００３１ １０　’　　　　　　　　　５．００５２４１５　、　
　　　５．０２８２５ ２０　　　　　５．０９６５３ ２５　　　　　５．２５６００ ３０　　　　　５．５７４９８ ３５　　　　　８．１４２４８ ４０　　　　　７．０５８４４ 数値実施例６ ｔ−９０，ＯＦＮＯ−１＋４　　　　２（ＩＪ　−６２
，８゜Ｒ］＝　１８６．５７　　Ｄ　Ｉ＝　８．０　　
　Ｎ　ｌ−１，７８４７２ｖ　　１−２５．７Ｒ２−３
８０９，４７Ｄ　２−０．５ Ｒ３−１６５，１６０３−４，０Ｎ　２−１．７７２５
０　ｖ　２−４９．６Ｒ４−４４，３２Ｄ　４−８０．
０ Ｒ５−絞り　　Ｄ　５−５０．０ Ｒ６−−２２６．５８　０８＝　４．ＯＮ　３−１．７
８４７２　ｖ　　３−２５．７Ｒ７−１８４，８５０７
−１０，０Ｎ　４−１．７１２９９　ｖ　　４−５３．
８Ｒ８−２０４，０５Ｄ　８−０．５ ８９〜１３５．２３　０９−１２．０　　　Ｎ　５−１
．７１２９９　ｖ　　５−５３．８ＲＩＯ−１８７，５
９ＤＩＯ−０，５ 旧］−１０７０，０１Ｄｌｌ、−５，０Ｎ　６・１．４
９１７１ジロー５７．４ＲＩ２−１０７０．０１　　　
　ＤＩ２−０．５Ｒ１３−２６７，５５０１３−，５，
０Ｎ　　７−１，４９１７１　　ν　７−５７．４８］
４−　２６７．５５ （非球面係数） 東１１面　　　　第１２面 Ｒ１０７０，０１１０７０，０１ Ｂ　　　　９．］Ｉ１６Ｘ１０−’　　　　１．Ｉ４９
Ｘ　１Ｏ−６Ｃ−６，０４３Ｘ１０−１２−２．６４６
Ｘ］０−”Ｄ　　　　−３，６３１Ｘ　１０−”　　　
　３．４０８Ｘ　１０−”第１３面　　　　第１４面 Ｒ２６７，５５２６７，５５ Ｂ　　　、　４．０９６ＸＩＯ−’　　　　４．４９３
Ｘ］０７６Ｃ−１，８８３ｘ　Ｉｏ−ＩＱ　　　　１．
０６４Ｘ　１０−”Ｄ　　　　　　　　　　　９．４１
２Ｘ　　１０−”　　　　　　　　　９．７５８Ｘ　　
１０−夏４ｆＡＬ３２−１４］００００　　　ｆＡＬ３
１−８８３００光線有効径　φ８０　　　光線有効径　
φ８゜（Ｄ−ｈ）／ＳＫ　−０，１５７ （光軸方向に測定した厚さＤ　ＡＬ） 第３２非球面レンズ　第３１非球面レンズＨＤ　ＡＬ　
　　　　　　　Ｄ　ＡＬ ｏ　　　　　　　５　　　　　　　　　　　　５５　　
　　５．０００１５　　　　　５．０００２５１０　　
　　５．００２３６　　　　　５．００４２６＋５　　
　　５．０１１８８　　　　　５．０２３４８２０　　
　　　　　５．０３７６５　　　　　　　　５．０８２
５４２５　　　　　　　５．０９３５］　　　　　　　
　　５．２２７７３３０　　　　　　　５．２０２１６
　　　　　　　　５．５３９１０３５　　　　　　　５
．４０３６７　　　　　　　　６．１４６２０４０　　
　　　　　５．７７１３３　　　　　　　　７．２４７
９９第１図に示す数値実施例１では第３部分系を構成す
るレンズ面のうち第１１面と第１２面を非球面とし、こ
の２つの非球面で構成されるレンズを第３１非球面レン
ズとしている。

数値実施例１において第１１面と第１２面で構成される
第３１非球面レンズの焦点距離はｆＡＬ３＝３９９００
０となっており、レンズ系全体のい焦点距離ｆ＝９０に
対して十分に大きい値となっている。又第３１非球面レ
ンズの光線有効径はおよそφ８０であり、この範囲にお
いて非球面レンズの光軸方向に測定した厚さは前述した
如く光軸から離れるに従りて増加している。又第３１非
球面レンズは概略、第２共役点側に凹面を向けたメニス
カス形状よりなっている。

第２図に示す数値実施例２では第３部分系を構成するレ
ンズ面のうち第１１面と第１２面を非球面とし、この２
つの非球面で構成されるレンズを第３１非球面レンズと
している。

数値実施例２において第１１面と第１２面で構成される
第３１非球面レンズの焦点距離はｆＡＬ３＝３６４００
となっており、レンズ系全体の焦点路ｊｌｌｆ＝９０に
対して十分に大きい値となっている。又第３１非球面レ
ンズの光線有効径はおよそφ９０であり、この範囲にお
いて非球面レンズの光軸方向に測定した厚さは前述した
如く光軸から離れるに従って増加している。又第２図に
示されるように第３１非球面レンズは光軸中心付近では
第２共役点側に緩い凸面を向ける形状に湾曲しているが
、周辺部では第２共役点側に凹面を向ける形状に著しく
湾曲しており、第３１非球面レンズ全体と見れば概略、
第２共役点側に凹面を向けたメニスカス形状よりなって
いる。

第３図に示す数値実施例３では第２部分系を構成する第
５面、第６面の２つのレンズ面が非球面の第２１非球面
レンズとし、又第３部分系を構成するレンズ面のうち第
１２面と第１３面の２つのレンズ面が非球面の第３１非
球面レンズとしている。

数値実施例３では第２１非球面レンズの焦点距離ｆＡＬ
２と第３１非球面レンズの焦点距離ｆＡＬ３はそれぞれ
、およそｆＡＬ２＝２３４００、ｆＡＬ３＝６６５００
０となっており、双方共にレンズ系全体の焦点距離ｆ＝
９０に対して十分に大きい値となっている。又第２１非
球面レンズと第３１非球面レンズの光線有効径はそれぞ
れ、およそφ４０及びφ９０であり、この範囲において
双方の非球面レンズの光軸方向に測定した厚さは前述し
た如く光軸から離れるに従って増加している。

第４図に示す数値実施例４では第２部分系を構成する第
５面、第６面の２つのレンズ面が非球面の第２１非球面
レンズとし、又第３部分系を構成するレンズ面のうち第
１２面と第１３面の２つのレンズ面が非球面の第３１非
球面レンズとしている。

数値実施例４において第２１非球面レンズの焦点路１１
１ｆＡＬ２と第３１非球面レンズの焦点距離ｆＡＬ３は
それぞれ、およそｆＡＬ２＝４４０００、ｆＡＬ３＝２
７８０００となっており、双方共にレンズ系全体の焦点
路１１１ｆ＝９０に対して十分に大きい値となっている
。又第２１非球面レンズと第３１非球面レンズの光線有
効径はそれぞれ、およそφ４０及びφ９０であり、この
範囲において双方の非球面レンズの光軸方向に測定した
厚さは前述した如く光軸から離れるに従って増加してい
る。

又、第４図に示すように第３１非球面レンズは局所的に
は第２共役点側に凸面を向けた部分も認められるが、非
球面レンズ全体として見れば、第２共役点側に凹面を向
けたメニスカス形状よりなっている。

第５図の数値実施例５では数値実施例１のレンズ構成よ
りも、さらに少ないレンズ枚数で、かつコンパクトなレ
トロフォーカス型レンズを達成したものである。

数値実施例５では第９面と第１０面を非球面とし、この
２つの非球面で構成される第３１非球面レンズの焦点距
離はｆＡＬ３＝１３５０００となっており、レンズ系全
体の焦点距離ｆ＝９０に対して十分に大きい値となって
いる。又第３１非球面レンズの光線有効径はおよそφ８
０であり、この範囲において非球面レンズの光軸方向に
測定した厚さは前述した如く光軸から離れるに従って増
加している。又Ｊｉ；５図に示されるように第３１非球
面レンズは概略、第２共役点側に凹面を向けたメニスカ
ス形状よりなっている・ 第６図に示す数値実施例６では第２共役点側に配置され
る第３部分系に双方のレンズ面が非球面より成る２枚の
非球面レンズを設けて、歪曲収差をはじめとする諸収差
を更に良好に補正している。

数値実施例６では第１１面と第１２面で構成される第３
２非球面レンズの焦点距離ｆＡＬ３２と第１３面と第１
４面で構成される第３１非球面レンズの焦点距離ｆＡＬ
３１は各々ｆＡＬ３２＝１４１００００、ｆＡＬ３１＝
８８３００となフており、いずれもレンズ系全体の焦点
距離ｆ＝９０に対して十分に大きい値とな７ている。又
双方の非球面レンズの光線有効径はいずれもおよそφ８
０であり、この範囲において双方の非球面レンズの、光
軸方向に測定した厚さは前述した如く光軸から離れるに
従って増加している。

又、第６図に示されるように双方の非球面レンズは概略
、第２共役点側に凹面を向けたメニスカス形状よりなっ
ている。

数値実施例６では２枚の非球面レンズがどちらも概略、
第２共役点側に凹面を向けたメニスカス形状となってい
るが、複数の非球面レンズを用いる場合には少なくとも
１つの非球面レンズが第２共役点側に凹面を向けたメニ
スカス形状となっていれば本発明の目的を達成すること
ができる。

以上説明した各実施例において非球面レンズは、その両
レンズ面とも非球面としたが、片面のみを非球面として
も本発明の目的を達成することができる。

又、上記各実施例において非球面レンズの両レンズ面の
近軸曲率半径は等しい値としたが、必ずしもこのような
非球面レンズとする必要はなく、屈折力の弱いレンズと
すれば十分である。

次に数値実施例１〜６の収差図を第７〜第１２図に示す
。収差図において第１共役点から第ルンズ面までの距離
３０００、バックフォーカスＳＫ＝１８６の状態を表わ
している。第７〜第１２図に示すように各数値実施例に
おいて歪曲収差をはしめ諸収差が良好に補正されている
。

（発明の効果） 本発明によれば前述の如くレンズ構成を設定することに
より、比較的少ないレンズ枚数で歪曲収差やフレアー等
の諸収差を効果的に補正し、高い光学性能を有したバッ
クフォーカスの長いカラー液晶プロジェクションテレビ
用の投影レンズに好適なレトロフォーカス型レンズを達
成することができる。

又、本発明によれば非球面を設ける非球面レンズの屈折
力を前述の如く設定することにより、アクリル等のプラ
スチックモールドレンズより構成したときの温度変化等
によるピント移動を効果的に防止すると共にレンズ系全
体の軽量化を図ることができる等の特長を有したレトロ
フォーカス型レンズを達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は各々本発明の数値実施例１〜６のレン
ズ断面図、第１３．第１４図は非球面形状に関する説明
図、第７図〜第１２図は、各々本発明の数値実施例１〜
６の投影倍率−３／１００倍における像面側の諸収差図
である。第１５図は従来のカラー液晶プロジェクタ−の
構成図である。 図中、ＬＦＬはレトロフォーカス型レンズ、Ｓはスクリ
ーン、Ｆは被投影画像、Ｉは第１部分系、■は第２部分
系、■は第３部分系、１は光源、２ａ、２ｂ、２Ｃは液
晶表示素子、３ａ。 ３ｂはミラー、４は赤反射ダイクロイックミラー、５は
緑反射タイクロイックミラー、６は青透過ダイクロイッ
クミラー、７は投影レンズ、ΔＳはサジタル像面、６Ｍ
はメリディオナル像面である。 第　　　　１　　　　図 第　　　　２　　　　＠ 第　　　　３　　　　図 第　　　　４　　　　図 １番３１引Ｌラド直し）ス゛ 第　　　　５　　　　図 第　　　　７　　　　図 第　　　　８　　　　図 第　　　　９　　　　図 第　　　１０　　　図 第　　　１１　　　　図 第　　　　１２　　　　図 第１３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数のレンズを有し、距離の長い方の第１共役点
   側から順に第１、第２、第３部分系の３つの部分系に分
   け、全系の焦点距離をｆＴ、距離の短い方の第２共役点
   側のレンズ面から該第２共役点までの距離をＳＫとした
   とき ＳＫ＞０．７ｆＴ を満足し、かつ該第３部分系に少なくとも片側のレンズ
   面が非球面で光軸方向に測定した厚さが光軸から離れる
   に従って有効径内において増加する非球面形状を有し、
   かつ該第２共役点側に凹面を向けたメニスカス形状の非
   球面レンズを少なくとも１枚設けたことを特徴とするレ
   トロフォーカス型レンズ。
2. （２）前記第３部分系に設けた少なくとも１枚の非球面
   レンズの焦点距離をｆＡＬ３としたとき｜ｆＡＬ３｜＞
   ３ｆＴ なる条件を満足することを特徴とする請求項１記載のレ
   トロフォーカス型レンズ。
3. （３）前記非球面レンズを前記第３部分系中の最も第２
   共役点に近いレンズに設けたことを特徴とする請求項１
   又は２記載のレトロフォーカス型レンズ。
4. （４）複数のレンズを有し、距離の長い方の第１共役点
   側から順に第１、第２、第３部分系の３つの部分系に分
   け、全系の焦点距離をｆＴ、距離の短い方の第２共役点
   側のレンズ面から該第２共役点までの距離をＳＫとした
   とき ＳＫ＞０．７ｆＴ を満足し、かつ該第３部分系の２つのレンズ面に非球面
   を設けたことを特徴とするレトロフォーカス型レンズ。