JPH04335610A - Projection lens - Google Patents

Projection lens

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Publication number
JPH04335610A
JPH04335610A JP3107319A JP10731991A JPH04335610A JP H04335610 A JPH04335610 A JP H04335610A JP 3107319 A JP3107319 A JP 3107319A JP 10731991 A JP10731991 A JP 10731991A JP H04335610 A JPH04335610 A JP H04335610A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
lens
liquid crystal
focal length
aperture
Prior art date
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Pending
Application number
JP3107319A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaya Nakajima
昌也 中嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP3107319A priority Critical patent/JPH04335610A/en
Publication of JPH04335610A publication Critical patent/JPH04335610A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain a >=47 deg. wide view angle and back focus which is >=2 times as large as the focal length of the whole system by specifying the composite refracting power of a 1st and a 2nd group, the arrangement of the 2nd group, and the arrangement and refracting power of a 3rd and a 4th group. CONSTITUTION:The projection lens is equipped with the 1st group G1 with negative refracting power, the 2nd group G2, the 3rd group G3 with positive refracting power, the 4th group G4, and a stop S between the 2nd group G2 and 3rd group G3. Further, the 2nd group G2 is equipped with a cemented lens of a positive and a negative lens. Then conditions shown inequalities I-III are sartisfied, where f12 is the composite focal length of the 1st group G1 and 2nd group G2, d2 the on-axis distance from the lens surface of the 1st group G1 which is closest to a liquid crystal display body to the stop S, d4 the on-axis distance from the lens surface in the 2nd group G2 which is closest to the liquid crystal display body to the stop S, f3 and f4 the focal lengths of the 3rd group G3 and 4th group G4, e3 the on-axis distance from the stop S to the rear principal point of the 3rd group G3, and e4 the on-axis distance e4 from the stop S to the rear principal point of the 4th group G4.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は液晶表示素子等の液晶表
示体、所謂液晶ライトバルブの画像をスクリーン上に拡
大投影して良好な画面を映し出す投影レンズに関するも
のである。 【0002】 【従来の技術】従来においては、大画面のテレビジョン
等のCRTの再生像を得る手法として、B(ブルー)・
G(グリーン)・R(レッド)の3色に対応した3本の
投影レンズによってCRTの再生像をスクリーン上に拡
大投影する投射管型ビデオプロジェクターが普及してい
る。 【0003】一方、近年においては、B・G・Rの3色
に対応した液晶表示体(以下、液晶ライトバルブと称す
る。)の各々に対し、3つに分割された同一光源からの
光をを透過照明し、各液晶ライトバルブからの光を合成
して、3色の液晶ライトバルブ上の画像を1本の投影レ
ンズでスクリーン上に拡大投影する液晶型プロジェクタ
ーの開発が盛んに行われている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】液晶型プロジェクター
は、従来のビデオプロジェクターによるCRT像を投影
する場合と異なり、B・G・Rの各色の液晶ライトバル
ブからの光を1つの投影レンズへ導くために、ダイクロ
イックミラー、プリズム等でB・G・Rの各色の光を合
成している。このため、これらのダイクロイックミラー
、プリズム等の配置空間を確保するために、長いバック
フォーカスを有する投影レンズが必要となる。 【0005】また、ダイクロイックミラー等に対する各
色の光の角度(画角)による波長特性の維持、及び各色
の液晶ライトバルブから垂直に射出する光を利用して高
いコントラストの画像の維持が要求される。このため、
主光線が傾きが数度以下のテレセントリック性の投影レ
ンズが必要となる。さらに、スクリーン上において液晶
ライトバルブの各画素が各色毎に忠実に再現されるため
には投影レンズにおいて十分に倍率色収差を補正する必
要がある。 【0006】また、液晶型プロジェクターは、ビデオプ
ロジェクターと異なり、画面の歪みを電気的に処理する
ことが困難であるため、この歪み(歪曲収差)を投影レ
ンズで十分に補正する必要がある。本発明の以上の課題
に鑑みてなされたものであり、画角が47°以上の広画
角で、テレセントリック性を維持しながらも全系の焦点
距離の2倍以上のバックフォーカスと優れた結像性能を
有する液晶プロジェクターに好適な投影レンズを提供す
ることを目的としている。 【0007】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、図1に示す如く、スクリーン側から順
に、負の屈折力を有する第1群G1と、負の屈折力を有
する第2群G2と、正の屈折力を有する第3群G3と、
正の屈折力を有する第4群G4と、前記第2群G2と前
記第3群G3との間に絞りSとを有し、前記第2群G2
は、正レンズと負レンズとの接合より構成された接合レ
ンズを有し、全系の焦点距離をfとし、第1群G1と第
2群G2との合成焦点距離をf12、第1群G1中の最
も液晶表示体(液晶ライトバルブ)側のレンズ面から絞
りSまでの軸上距離をd2 、第2群G2中の最も液晶
表示体(液晶ライトバルブ)側のレンズ面から絞りSま
での軸上距離をd4 、第3群G3の焦点距離をf3 
、第4群G4の焦点距離をf4 、絞りSから第3群G
3の後側主点までの軸上距離をe3 、絞りSから第4
群G4の前側主点までの軸上距離をe4 とするとき、
以下の条件を満足するようにしたものである。 (1)          0.55<f12/f<0
.75(2)          0.1 <d4 /
d2 <0.4(3)          2.5 <
f3 e4 /f4 e3 <3.5【0008】 【作用】本発明の投影レンズでは、まず全系の焦点距離
の2倍以上のバックフォーカスと、テレセントリック性
とを維持するために、負の屈折力の前群(第1群G1と
第2群G2と、正の屈折力の後群(第3群G3と第4群
G4)とからなるレトロフォーカス型レンズを基本構成
として、以下の条件(1)に示す最適な屈折力配分を見
出したものである。 (1)          0.55<f12/f<0
.75但し、 f  :全系の焦点距離、 f12:第1群G1と第2群G2との合成焦点距離、で
ある。 【0009】条件(1)の上限を越えると、第1群G1
と第2群G2との合成屈折力が弱くなり、十分なるバッ
クフォーカスの確保が困難となるばかりか、投影レンズ
の全長及び第1群のレンズ径が大きくなり、自体の大型
化を招くことになる。反対に条件(1)の下限を越える
と、バックフォーカスを確保する上では有利なものの、
第1群G1と第2群G2との合成屈折力が強くなり過ぎ
るため、ペッツバール和の値が過大な負の値となって、
像面湾曲が甚大に発生する。しかも、前群(第1群G1
と第2群G2)と後群(第3群G3と第4群G4)との
主点間隔が短くなるため、絞りSを配置すべき空間を確
保できなくなる。 【0010】また、前述の如く、液晶プロジェクター用
の投影レンズでは、スクリーン上において液晶ライトバ
ルブの各画素が各色毎に忠実に再現するため、十分に倍
率色収差が補正されている必要がある。そこで、本発明
では、倍率色収差を十分にバランス良く補正するために
、以下に示す条件(2)を見出した。 (2)          0.1 <d4 /d2 
<0.4但し、 d2 :第1群G1中の最も液晶表示体(液晶ライトバ
ルブ)側のレンズ面から絞りSまでの軸上距離、d4 
:第2群G2中の最も液晶表示体(液晶ライトバルブ)
側のレンズ面から絞りSまでの軸上距離、である。 【0011】絞りSよりスクリーン側のレンズ群での色
収差補正としては、負レンズと正レンズとで接合された
接合レンズを有する第2群G2が主に担っている。とこ
ろが、条件(2)の上限を越えると、第2群G2中の接
合レンズが絞りSよりも離れ過ぎるために、この第2群
G2中の接合レンズでの画角による倍率色収差の補正の
効果の差が大きくなる。この結果、画角の小さい所では
倍率色収差が補正不足、画角の大きい所では倍率色収差
が補正過剰となり、投影レンズの結像性能の劣化が著し
くなる。 【0012】反対に条件(2)の上限を越えると、第2
群G2中の接合レンズが絞りSよりも近すぎるため、こ
の第2群G2中の接合レンズでの倍率色収差の補正の効
果が薄れてしまい、絞りよりも液晶ライトバルブ側の後
群(第3群G2と第4群G4)における倍率色収差補正
の負担が大きくなる。このため、この後群(第3群G2
と第4群G4)で倍率色収差補正すると、軸上色収差が
補正過剰となり、結果的に倍率色収差と軸上色収差との
補正バランスが大きく崩れて、投影レンズの優れた結像
性能の確保が困難となる。 【0013】また、前述の如く、液晶プロジェクターは
、CRTのビデオプロジェクターと異なり、画面の歪み
を電気的に処理することが困難であるため、この歪み(
歪曲収差)を投影レンズで十分に補正する必要がある。 このため、本発明では、投影レンズの歪曲収差を良好に
補正するための以下に示す条件(3)を見出した。 (3)          2.5 <f3 e4 /
f4 e3 <3.5f3 :第3群G3の焦点距離、 f4 :第4群G4の焦点距離、 e3 :絞りSから第3群G3の後側主点までの軸上距
離、e4 :絞りSから第4群G4の前側主点までの軸
上距離、である。 【0014】条件(3)は、第3群G3と第4群G4と
の最適な屈折力配分、及び絞りSに対する第3群G3と
第4群G4との適切な位置とを規定するものであり、こ
れにより歪曲収差の補正が補償される。本発明では、レ
トロフォーカス型レンズの構成を基本としているため、
負の屈折力の前群(第1群G1と第2群G2)と、正の
屈折力の後群(第3群G3と第4群G4)とでは、いず
れも負の歪曲収差が発生するため、この負の歪曲収差の
補正が重要である。 【0015】本発明の如き液晶プロジェクター用の投影
レンズでは、前述の如く、各色の液晶ライトバルブから
の光を合成して投影レンズへ導くためのダイクロイック
ミラーやプリズム等に対する各色の光の角度(画角)に
よる波長特性の維持、及び各色の液晶ライトバルブから
垂直に射出する光を利用して高いコントラストの画像の
維持が要求される。このため、液晶プロジェクター用の
投影レンズでは、主光線が傾きが数度以下のテレセント
リック性の確保が必要となる。しかしながら、投影レン
ズを単にテレセントリック性にすると、主光線が後群(
第3群G3と第4群G4)を通過する位置が高くなるた
め、負の歪曲収差の発生を抑えることが避けられない。 仮に、この負の歪曲収差を補正しようとすると、歪曲収
差の曲がりが発生、即ち陣笠状の歪曲収差が発生してし
まい、不自然な歪みとなり、投影レンズの結像性能の劣
化がさけられない。 【0016】そこで、本発明では、条件(3)によって
、後群(第3群G3と第4群G4)の正の屈折力を絞り
Sに近いレンズ群(第3群G3)と、絞りSから離れた
レンズ群(第4群G4)とに分割して配置し、絞りSか
ら離れたレンズ群(第4群G4)の屈折力を弱めること
により、負の歪曲収差の発生を軽減できることを見出し
ている。 条件(3)の上限を越えると、後群(第3群G3と第4
群G4)の絞りSから離れたレンズ群(第4群G4)が
担う正の屈折力が大きくなる。このため、バックフォー
カスが短くなるので、各色の液晶ライトバルブからの光
を合成して投影レンズへ導くためのダイクロイックミラ
ーやプリズム等の配置空間が確保できなくなる。しかも
、投影レンズの射出瞳位置が液晶ライトバルブ側に近づ
きテレセントリック性が維持できなくなる。この結果、
各色の液晶ライトバルブからの光を合成して投影レンズ
へ導くためのダイクロイックミラーやプリズム等に対す
る各色の光の角度(画角)による波長特性の維持と、各
色の液晶ライトバルブから垂直に射出する光を利用して
高いコントラストの画像の維持とが困難となる。 【0017】さて、本発明において、より十分なる負の
歪曲収差の補正を果たすためには、第1群G1は、スク
リーン側により強い曲率の面を向けた正レンズと,スク
リーン側に凸面を向けた負メニスカスレンズとをするこ
とが望ましい。これにより、この第1群G1中の正レン
ズの液晶ライトバルブ側の面に対し比較的大きな入射角
で主光線が入射するため、歪曲収差を正の方向に発生さ
せることができる。 【0018】また、より倍率色収差をバランス良く補正
するには、以下の条件を満足することがより望ましい。 (4)        −9<ν11−ν12<25(
5)       −40<ν21−ν22<−18但
し、 ν11:第1群G1中でのスクリーン側により強い曲率
の面を向けた正レンズのアッベ数、 ν12:第1群G1中でのスクリーン側に凸面を向けた
負メニスカスレンズのアッベ数、 ν21:第2群G2の接合レンズ中の正レンズのアッベ
数をν21、 ν22:第2群G2の接合レンズ中の負レンズのアッベ
数をν22、 である。 【0019】条件(4)の上限を越えると、第1群G1
中での正レンズと負メニスカスレンズとによる色収差補
正の効果が強くなり過ぎ、大画角になるに従って、急激
に倍率色収差が甚大に補正過剰となる。反対に条件(4
)の下限を越えると、倍率色収差が補正不足となるので
好ましくない。条件(5)の条件を越えると倍率色収差
が補正過剰となり、逆に条件(5)の条件を越えると、
倍率色収差が補正不足となるので好ましくない。 【0020】また、非点収差をバランス良く補正するに
は、第4群G4は、液晶ライトバルブ側により強い曲率
の面を向けた正レンズと、負レンズと正レンズとで接合
されて全体として液晶ライトバルブ側により強い曲率の
面を向けた接合レンズとを有することがより好ましい。 すなわち、正レンズと接合レンズとは、液晶ライトバル
ブ側に強い曲率の凸面を向け、スクリーン側に弱い曲率
の凸面もしくは凹面を向けた形状とすることにより、正
レンズと接合レンズとの各レンズ面に対する主光線の入
射角度を平均的に小さくできるため、非点収差の発生を
最小限に抑えることができる。 【0021】 【実施例】図1は本発明による第1及び第2実施例のレ
ンズ構成図を示している。図1に示すとおり、スクリー
ン側から順に、負の屈折力を有する第1群G1と、負の
屈折力を有する第2群G2と、正の屈折力を有する第3
群G3と、正の屈折力を有する第4群G4と、第2群G
2と第3群G3との間に絞りSとを有し、第1群G1と
第2群G2とで負の屈折力の前群が構成され、第3群G
3と第4群G4とで正の屈折力の後群が構成されている
。すなわち、本発明による各実施例の投影レンズともレ
トロフォーカス型レンズを基本構成としている。 【0022】第1群G1は、スクリーン側により強い曲
率の面を向けた正レンズL11 と、スクリーン側に凸
面を向けたメニスカスレンズL12 からなり、第2群
G2は、両凸形状の正レンズL21 とこれに接合され
た両凹形状の負レンズL22 とからなる。そして、第
3群G3は、液晶ライトバルブ側に凸面を向けた正メニ
スカスレンズL31 と、これに接合されて液晶ライト
バルブ側に凸面を向けた負メニスカスレンズL32 と
からなり、第4群G4は、液晶ライトバルブ側により強
い曲率の面を向けた正レンズL41 と、液晶ライトバ
ルブ側に凹面を向けた負レンズL42 と、これに接合
されて両凸形状の正レンズL43 とからなっている。 【0023】ここで、正レンズL21 と負レンズL2
2 とで構成される接合レンズは、スクリーン側に凸面
を向けたメニスカス形状を有しており、正メニスカスレ
ンズL31 と負メニスカスレンズL32とで構成され
る接合レンズは、液晶ライトバルブ側に凸面を向けた形
状を有している。そして、負レンズL42 と正レンズ
L43 で構成される接合レンズは、液晶ライトバルブ
側により強い曲率の面を向けた両凸形状を有している。 【0024】さて、以下において本発明における第1及
び第2実施例の諸元の値及び条件対応数値を掲げる。但
し、左端の数字は物体側からの順序を表し、rはレンズ
面の曲率半径、dはレンズ面間隔、νはアッベ数、nは
d線(λ=587.6nm )における屈折率、fは全
系の焦点距離、FNOはFナンバー、2ωは画角(°)
、ds は第3群の最も液晶ライトバルブ側面(第7面
)から絞りSまでの軸上距離を表している。 【0025】 【第1実施例】f=128.6 ,FNO=8.0 ,
2ω=48°No         r       
 d     ν       n1      15
1.119    7.00  64.10  1.5
18722        ∞       0.50
3       93.512    5.00  6
4.55  1.808224       41.4
99   37.505       88.050 
   6.50  33.75  1.652866 
     −84.023    5.00  60.
14  1.622877       47.914
   43.008     −124.341   
11.00  82.52  1.499269   
   −40.066    5.00  51.35
  1.5292610      −62.099 
  38.0011    −1102.910   
14.30  82.52  1.4992612  
    −88.050    2.2013    
 1108.160    6.00  39.82 
 1.8751314      107.827  
 19.00  82.52  1.4992615 
    −157.736   (Bf)Bf=280
.00,ds =14.00f1 /f=0.617 
, d4 /d2 =0.30,f3 e4 /f4 
e3 =2.755 ν11−ν12=17.6, ν
21−ν22=−26.4  【0026】 【第2実施例】f=128.6 ,FNO=7.9 ,
2ω=48°No         r       
 d     ν       n1      16
5.037    7.00  64.10  1.5
18722    −1678.660    0.5
03      124.341    5.00  
64.55  1.808224       45.
153   34.005       72.310
    8.00  33.75  1.652866
     −220.073    6.00  67
.87  1.595277       44.14
8   47.008     −121.136  
  8.50  82.52  1.499269  
    −39.999    5.00  51.3
5  1.5292610      −63.390
   38.0011     −559.900  
 15.00  82.52  1.4992612 
     −85.727    1.0013   
   792.450    6.00  39.82
  1.8751314      109.110 
  19.00  82.52  1.4992615
     −159.009   (Bf)Bf=27
9.59,ds =15.00f1 /f=0.654
 , d4 /d2 =0.23,f3 e4 /f4
 e3 =3.023 ν11−ν12=17.6, 
ν21−ν22=−34.1 以上の諸元表に示す如く
、画角が47°以上の広画角で、テレセントリック性を
維持しながら全系の焦点距離の2倍以上のバックフォー
カスを有する比較的コンパクトな投影レンズが達成され
ていることが明らかである。 【0027】図2,図3には、それぞれ本発明による第
1及び第2実施例の諸収差図を示している。各収差図に
おけるEは基準光線のE線(λ=546.1nm)、F
はF線(λ=486.1nm)、CはC線(λ=656
.3nm)による収差曲線をそれぞれ示している。各収
差図の比較より、何れの実施例とも、諸収差が良好かつ
バランス良く補正されており、特に液晶用の投影レンズ
において問題となる歪曲収差や倍率色収差が極めて良好
に補正されていることが明らかである。 【0028】 【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、画角が4
7°以上の広画角で、テレセントリック性を維持しなが
ら全系の焦点距離の2倍以上のバックフォーカスと優れ
た結像性能とを有する高品位対応の液晶プロジェクター
に好適で比較的コンパクトな投影レンズを達成すること
ができる。 【0029】これにより、B・G・Rの各色の液晶ライ
トバルブからの光を合成して1つの投影レンズへ導くた
めのダイクロイックミラー、プリズム等の配置空間が確
保され、ダイクロイックミラー等に対する各色の光の角
度(画角)による波長特性の維持、及び各色の液晶ライ
トバルブから垂直に射出する光を利用して高いコントラ
ストの画像の維持が補償される。しかも、倍率色収差を
バランス良く補正できるために、スクリーン上において
液晶ライトバルブの各画素を各色毎に忠実に再現でき、
また歪曲収差も良好に補正できるために、画面の歪み発
生させることなく優れた画質を得ることができる。
Detailed Description of the Invention [0001] [Industrial Application Field] The present invention relates to a projection lens that enlarges and projects an image of a liquid crystal display such as a liquid crystal display element, a so-called liquid crystal light valve, onto a screen to project a good screen. It is related to. [0002] Conventionally, as a method for obtaining reproduced images on a CRT such as a large-screen television, B (blue) and
2. Description of the Related Art Projection tube type video projectors that enlarge and project the reproduced image of a CRT onto a screen using three projection lenses corresponding to the three colors of G (green) and R (red) have become popular. On the other hand, in recent years, light from the same light source divided into three parts has been applied to each of the liquid crystal display bodies (hereinafter referred to as liquid crystal light valves) corresponding to the three colors of B, G, and R. There is active development of liquid crystal projectors that transmit illumination, combine the light from each liquid crystal light valve, and enlarge and project the image on the three color liquid crystal light valves onto a screen using a single projection lens. There is. [Problems to be Solved by the Invention] Unlike conventional video projectors that project CRT images, liquid crystal projectors use a single projection lens to project light from liquid crystal light valves for each color of B, G, and R. To guide the light, the B, G, and R colors are combined using dichroic mirrors, prisms, etc. Therefore, in order to secure a space for arranging these dichroic mirrors, prisms, etc., a projection lens with a long back focus is required. [0005] Furthermore, it is required to maintain wavelength characteristics by changing the angle (field angle) of each color's light relative to a dichroic mirror, etc., and to maintain a high contrast image by using light emitted perpendicularly from each color's liquid crystal light valve. . For this reason,
A telecentric projection lens whose chief ray has an inclination of several degrees or less is required. Furthermore, in order for each pixel of the liquid crystal light valve to be faithfully reproduced for each color on the screen, it is necessary to sufficiently correct lateral chromatic aberration in the projection lens. Furthermore, unlike a video projector, it is difficult for a liquid crystal projector to electrically process distortion of the screen, so it is necessary to sufficiently correct this distortion (distortion aberration) using a projection lens. This invention was made in view of the above-mentioned problems, and has a wide angle of view of 47 degrees or more, a back focus that is more than twice the focal length of the entire system, and excellent results while maintaining telecentricity. The purpose of the present invention is to provide a projection lens suitable for a liquid crystal projector having image performance. Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention, as shown in FIG. a second group G2 having refractive power; a third group G3 having positive refractive power;
a fourth group G4 having positive refractive power; and an aperture S between the second group G2 and the third group G3;
has a cemented lens composed of a positive lens and a negative lens, the focal length of the entire system is f, the combined focal length of the first group G1 and the second group G2 is f12, and the first group G1 The axial distance from the lens surface closest to the liquid crystal display (liquid crystal light valve) in the second group G2 to the aperture S is d2, and the distance from the lens surface closest to the liquid crystal display (liquid crystal light valve) in the second group G2 to the aperture S is d2. The on-axis distance is d4, and the focal length of the third group G3 is f3.
, the focal length of the fourth group G4 is f4, and from the aperture S to the third group G
The axial distance to the rear principal point of 3 is e3, and from the aperture S to the 4th
When the axial distance to the front principal point of group G4 is e4,
It is designed to satisfy the following conditions. (1) 0.55<f12/f<0
.. 75(2) 0.1 <d4 /
d2 <0.4(3) 2.5 <
f3 e4 /f4 e3 <3.5 [Operation] In the projection lens of the present invention, first, in order to maintain a back focus of at least twice the focal length of the entire system and telecentricity, a negative refractive power is required. The following conditions (1 ). (1) 0.55<f12/f<0
.. 75 However, f: focal length of the entire system, f12: composite focal length of the first group G1 and second group G2. When the upper limit of condition (1) is exceeded, the first group G1
The combined refractive power of the lens and the second group G2 becomes weaker, making it difficult to secure a sufficient back focus, and the overall length of the projection lens and the lens diameter of the first group become larger, leading to an increase in the size of the projection lens itself. Become. On the other hand, if the lower limit of condition (1) is exceeded, although it is advantageous in securing back focus,
Since the combined refractive power of the first group G1 and the second group G2 becomes too strong, the value of the Petzval sum becomes an excessively negative value,
Significant curvature of field occurs. Moreover, the front group (first group G1
Since the distance between the principal points of the second group G2) and the rear group (the third group G3 and the fourth group G4) becomes shorter, it becomes impossible to secure a space in which the diaphragm S should be placed. Furthermore, as described above, in the projection lens for a liquid crystal projector, in order to faithfully reproduce each color of each pixel of the liquid crystal light valve on the screen, lateral chromatic aberration must be sufficiently corrected. Therefore, in the present invention, the following condition (2) was found in order to correct the chromatic aberration of magnification in a sufficiently well-balanced manner. (2) 0.1 <d4 /d2
<0.4 However, d2: On-axis distance from the lens surface closest to the liquid crystal display (liquid crystal light valve) in the first group G1 to the aperture S, d4
:The most liquid crystal display (liquid crystal light valve) in the second group G2
This is the axial distance from the side lens surface to the aperture S. Chromatic aberration correction in the lens group on the screen side of the aperture S is mainly performed by the second group G2, which has a cemented lens made of a negative lens and a positive lens. However, when the upper limit of condition (2) is exceeded, the cemented lens in the second group G2 is too far away from the aperture S, and the effect of correcting lateral chromatic aberration due to the angle of view of the cemented lens in the second group G2 is reduced. The difference becomes larger. As a result, the lateral chromatic aberration is under-corrected at small angles of view, and over-corrected at large angles of view, resulting in significant deterioration of the imaging performance of the projection lens. On the other hand, if the upper limit of condition (2) is exceeded, the second
Since the cemented lens in group G2 is too close to the aperture S, the effect of correcting lateral chromatic aberration by the cemented lens in the second group G2 is weakened, and the rear group (third The burden of correcting the chromatic aberration of magnification in the group G2 and the fourth group G4 increases. Therefore, this rear group (third group G2
When correcting chromatic aberration of magnification with the 4th group G4), the axial chromatic aberration becomes overcorrected, and as a result, the correction balance between lateral chromatic aberration and axial chromatic aberration is greatly disrupted, making it difficult to ensure excellent imaging performance of the projection lens. becomes. Furthermore, as mentioned above, unlike CRT video projectors, it is difficult for liquid crystal projectors to electrically process screen distortion;
It is necessary to sufficiently correct distortion (distortion aberration) using the projection lens. Therefore, in the present invention, the following condition (3) has been found for properly correcting the distortion aberration of the projection lens. (3) 2.5 <f3 e4 /
f4 e3 <3.5f3: Focal length of the third group G3, f4: Focal length of the fourth group G4, e3: On-axis distance from the aperture S to the rear principal point of the third group G3, e4: From the aperture S This is the axial distance to the front principal point of the fourth group G4. Condition (3) defines the optimal distribution of refractive power between the third group G3 and the fourth group G4, and the appropriate positions of the third group G3 and the fourth group G4 with respect to the aperture S. This compensates for the correction of distortion aberration. Since the present invention is based on the configuration of a retrofocus lens,
Negative distortion occurs in both the front group (first group G1 and second group G2) with negative refractive power and the rear group (third group G3 and fourth group G4) with positive refractive power. Therefore, correction of this negative distortion is important. In the projection lens for a liquid crystal projector according to the present invention, as described above, the angle of each color light (image It is required to maintain wavelength characteristics due to angles) and to maintain high contrast images using light emitted perpendicularly from the liquid crystal light valves of each color. Therefore, in a projection lens for a liquid crystal projector, it is necessary to ensure that the principal ray is telecentric with an inclination of several degrees or less. However, if the projection lens is simply made telecentric, the chief ray will be
Since the position where the lens passes through the third group G3 and the fourth group G4 becomes higher, it is inevitable to suppress the occurrence of negative distortion. If an attempt is made to correct this negative distortion, a bending of the distortion aberration will occur, that is, a cast-shaped distortion aberration will occur, resulting in unnatural distortion and unavoidable deterioration of the imaging performance of the projection lens. . Therefore, in the present invention, according to condition (3), the positive refractive power of the rear group (third group G3 and fourth group G4) is combined with the lens group (third group G3) close to the aperture S and the aperture S. It is possible to reduce the occurrence of negative distortion by arranging the lens group separately from the aperture S (fourth group G4) and weakening the refractive power of the lens group (fourth group G4) distant from the aperture S. I'm finding out. If the upper limit of condition (3) is exceeded, the rear group (3rd group G3 and 4th group
The positive refractive power of the lens group (fourth group G4) located away from the aperture S of the group G4) becomes large. As a result, the back focus becomes short, making it impossible to secure a space for arranging a dichroic mirror, a prism, etc. for combining the light from the liquid crystal light valves of each color and guiding it to the projection lens. Moreover, the exit pupil position of the projection lens approaches the liquid crystal light valve side, making it impossible to maintain telecentricity. As a result,
The wavelength characteristics are maintained by the angle (angle of view) of the light of each color relative to the dichroic mirror or prism that combines the light from the liquid crystal light valves of each color and guides it to the projection lens, and the light is emitted perpendicularly from the liquid crystal light valve of each color. It becomes difficult to maintain high contrast images using light. In the present invention, in order to achieve more sufficient correction of negative distortion, the first group G1 includes a positive lens with a surface of stronger curvature facing the screen side, and a positive lens with a convex surface facing the screen side. It is desirable to use a negative meniscus lens. As a result, the chief ray is incident on the liquid crystal light valve side surface of the positive lens in the first group G1 at a relatively large incident angle, so that distortion can be generated in the positive direction. Furthermore, in order to correct lateral chromatic aberration in a better balance, it is more desirable to satisfy the following conditions. (4) −9<ν11−ν12<25(
5) −40<ν21−ν22<−18 However, ν11: Abbe number of the positive lens in the first group G1 with the surface of stronger curvature facing the screen side, ν12: The surface of the positive lens facing the screen side in the first group G1 The Abbe number of the negative meniscus lens with the convex surface facing, ν21: The Abbe number of the positive lens in the cemented lens of the second group G2 is ν21, ν22: The Abbe number of the negative lens in the cemented lens of the second group G2 is ν22, be. When the upper limit of condition (4) is exceeded, the first group G1
The effect of chromatic aberration correction by the positive lens and negative meniscus lens in the lens becomes too strong, and as the angle of view becomes larger, lateral chromatic aberration suddenly becomes significantly overcorrected. On the contrary, the condition (4
) is undesirable because lateral chromatic aberration will be under-corrected. If condition (5) is exceeded, lateral chromatic aberration will be overcorrected, and conversely, if condition (5) is exceeded,
This is not preferable because the chromatic aberration of magnification will be insufficiently corrected. In addition, in order to correct astigmatism in a well-balanced manner, the fourth group G4 is cemented with a positive lens whose surface has a stronger curvature toward the liquid crystal light valve, a negative lens, and a positive lens. It is more preferable to have a cemented lens with a surface having a stronger curvature facing the liquid crystal light valve side. In other words, the positive lens and the cemented lens are shaped so that the convex surface with a strong curvature faces toward the liquid crystal light valve side and the convex surface or concave surface with a weak curvature faces toward the screen. Since the incident angle of the chief ray can be made small on average, the occurrence of astigmatism can be minimized. Embodiments FIG. 1 shows lens configurations of first and second embodiments of the present invention. As shown in FIG. 1, in order from the screen side, there is a first group G1 having a negative refractive power, a second group G2 having a negative refractive power, and a third group G2 having a positive refractive power.
group G3, a fourth group G4 having positive refractive power, and a second group G
2 and the third group G3, the first group G1 and the second group G2 constitute a front group with negative refractive power, and the third group G
3 and the fourth group G4 constitute a rear group with positive refractive power. That is, the projection lenses of each embodiment of the present invention have a retrofocus type lens as their basic structure. The first group G1 consists of a positive lens L11 with a surface of stronger curvature facing the screen, and a meniscus lens L12 with a convex surface facing the screen, and the second group G2 includes a positive lens L21 with a biconvex shape. and a biconcave negative lens L22 cemented thereto. The third group G3 consists of a positive meniscus lens L31 with a convex surface facing the liquid crystal light valve side, and a negative meniscus lens L32 bonded to this with a convex surface facing the liquid crystal light valve side. , a positive lens L41 having a surface with a stronger curvature facing the liquid crystal light valve side, a negative lens L42 having a concave surface facing the liquid crystal light valve side, and a biconvex positive lens L43 cemented thereto. Here, the positive lens L21 and the negative lens L2
2 has a meniscus shape with a convex surface facing the screen side, and the cemented lens consisting of a positive meniscus lens L31 and a negative meniscus lens L32 has a convex surface facing the liquid crystal light valve side. It has a oriented shape. The cemented lens composed of the negative lens L42 and the positive lens L43 has a biconvex shape with a surface of stronger curvature facing the liquid crystal light valve side. Now, the values of the specifications and the numerical values corresponding to the conditions of the first and second embodiments of the present invention are listed below. However, the number on the left side represents the order from the object side, r is the radius of curvature of the lens surface, d is the distance between the lens surfaces, ν is the Abbe number, n is the refractive index at the d-line (λ = 587.6 nm), and f is the refractive index at the d-line (λ = 587.6 nm). Focal length of the entire system, FNO is F number, 2ω is angle of view (°)
, ds represents the axial distance from the side surface (seventh surface) of the liquid crystal light valve to the aperture S in the third group. [First embodiment] f=128.6, FNO=8.0,
2ω=48°No r
d ν n1 15
1.119 7.00 64.10 1.5
18722 ∞ 0.50
3 93.512 5.00 6
4.55 1.808224 41.4
99 37.505 88.050
6.50 33.75 1.652866
-84.023 5.00 60.
14 1.622877 47.914
43.008 -124.341
11.00 82.52 1.499269
-40.066 5.00 51.35
1.5292610 -62.099
38.0011 -1102.910
14.30 82.52 1.4992612
-88.050 2.2013
1108.160 6.00 39.82
1.8751314 107.827
19.00 82.52 1.4992615
-157.736 (Bf)Bf=280
.. 00,ds=14.00f1/f=0.617
, d4 /d2 =0.30, f3 e4 /f4
e3 =2.755 ν11-ν12=17.6, ν
21-ν22=-26.4 [Second embodiment] f=128.6, FNO=7.9,
2ω=48°No r
d ν n1 16
5.037 7.00 64.10 1.5
18722 -1678.660 0.5
03 124.341 5.00
64.55 1.808224 45.
153 34.005 72.310
8.00 33.75 1.652866
-220.073 6.00 67
.. 87 1.595277 44.14
8 47.008 -121.136
8.50 82.52 1.499269
-39.999 5.00 51.3
5 1.5292610 -63.390
38.0011 -559.900
15.00 82.52 1.4992612
-85.727 1.0013
792.450 6.00 39.82
1.8751314 109.110
19.00 82.52 1.4992615
-159.009 (Bf)Bf=27
9.59, ds = 15.00f1 /f = 0.654
, d4 /d2 =0.23, f3 e4 /f4
e3 =3.023 ν11-ν12=17.6,
ν21-ν22=-34.1 As shown in the specification table above, the comparison has a wide angle of view of 47 degrees or more, and a back focus that is more than twice the focal length of the entire system while maintaining telecentricity. It is clear that a compact projection lens has been achieved. FIGS. 2 and 3 show various aberration diagrams of the first and second embodiments of the present invention, respectively. E in each aberration diagram is the E line of the reference light beam (λ = 546.1 nm), F
is F-line (λ=486.1 nm), C is C-line (λ=656
.. 3 nm) are shown. Comparison of each aberration diagram shows that in all examples, various aberrations are corrected well and in a well-balanced manner, and in particular, distortion aberration and lateral chromatic aberration, which are problems in projection lenses for liquid crystals, are very well corrected. it is obvious. [0028] As described above, according to the present invention, the angle of view is 4
Relatively compact projection suitable for high-definition LCD projectors with a wide viewing angle of 7 degrees or more, a back focus that is more than twice the focal length of the entire system, and excellent imaging performance while maintaining telecentricity. lenses can be achieved. [0029] As a result, space for arranging dichroic mirrors, prisms, etc. for combining the light from the B, G, and R color liquid crystal light valves and guiding it to one projection lens is secured, and the arrangement space for each color to the dichroic mirror, etc. is secured. The wavelength characteristics are maintained by the angle of light (angle of view), and the maintenance of high contrast images is ensured by using the light vertically emitted from the liquid crystal light valves of each color. Furthermore, since lateral chromatic aberration can be corrected in a well-balanced manner, each pixel of the liquid crystal light valve can be faithfully reproduced for each color on the screen.
Furthermore, since distortion can be well corrected, excellent image quality can be obtained without causing screen distortion.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】本発明による第1及び第2実施例のレンズ構成
図。
FIG. 1 is a lens configuration diagram of first and second embodiments according to the present invention.

【図2】本発明による第1実施例の諸収差図。FIG. 2 is a diagram showing various aberrations of the first embodiment according to the present invention.

【図3】本発明による第2実施例の諸収差図。FIG. 3 is a diagram showing various aberrations of a second embodiment according to the present invention.

【主要部分の符号の説明】[Explanation of symbols of main parts]

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】スクリーン側から順に、負の屈折力を有す
る第1群G1と、負の屈折力を有する第2群G2と、正
の屈折力を有する第3群G3と、正の屈折力を有する第
4群G4と、前記第2群G2と前記第3群G3との間に
絞りSとを有し、前記第2群G2は、正レンズと負レン
ズとの接合より構成された接合レンズを有し、全系の焦
点距離をfとし、第1群G1と第2群G2との合成焦点
距離をf12、第1群G1中の最も液晶表示体側のレン
ズ面から絞りSまでの軸上距離d2 、第2群G2中の
最も液晶表示体側のレンズ面から絞りSまでの軸上距離
d4 、第3群G3の焦点距離をf3 、第4群G4の
焦点距離をf4 、絞りSから第3群G3の後側主点ま
での軸上距離をe3 、絞りSから第4群G4の前側主
点までの軸上距離をe4 とするとき、以下の条件を満
足することを特徴とする投影レンズ。 (1)          0.55<f12/f<0
.75(2)          0.1 <d4 /
d2 <0.4(3)          2.5 <
f3 e4 /f4 e3 <3.5
Claim 1: In order from the screen side, a first group G1 having a negative refractive power, a second group G2 having a negative refractive power, a third group G3 having a positive refractive power, and a positive refractive power. and a diaphragm S between the second group G2 and the third group G3, and the second group G2 is a cemented lens made of a positive lens and a negative lens. The focal length of the entire system is f, the combined focal length of the first group G1 and the second group G2 is f12, and the axis from the lens surface closest to the liquid crystal display in the first group G1 to the aperture S Upper distance d2, axial distance d4 from the lens surface closest to the liquid crystal display in the second group G2 to the aperture S, f3 the focal length of the third group G3, f4 the focal length of the fourth group G4, from the aperture S When the axial distance to the rear principal point of the third group G3 is e3, and the axial distance from the aperture S to the front principal point of the fourth group G4 is e4, it is characterized by satisfying the following conditions. projection lens. (1) 0.55<f12/f<0
.. 75(2) 0.1 <d4 /
d2 <0.4(3) 2.5 <
f3 e4 /f4 e3 <3.5
JP3107319A 1991-05-13 1991-05-13 Projection lens Pending JPH04335610A (en)

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