JPH1172700A - Projection optical system and projector using it - Google Patents

Projection optical system and projector using it

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JPH1172700A
JPH1172700A JP9249746A JP24974697A JPH1172700A JP H1172700 A JPH1172700 A JP H1172700A JP 9249746 A JP9249746 A JP 9249746A JP 24974697 A JP24974697 A JP 24974697A JP H1172700 A JPH1172700 A JP H1172700A
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JP
Japan
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group
lens
lenses
conjugate point
negative
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JP9249746A
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Japanese (ja)
Inventor
Saburo Sugawara
三郎 菅原
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Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Priority to US09/140,176 priority patent/US6084719A/en
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  • Lenses (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a projection optical system and a projector using it where the projected picture of an original picture displayed on a liquid crystal panel is projected on a screen surface by having high optical performance. SOLUTION: This system is constituted of a first group L1 having more negative lenses than positive lenses and a second group L2 having more positive lenses than negative lenses in order from a first conjugate point having a longer distance, and an off-axis principal ray crosses an optical axis between the first group L1 and the second group L2, and each component is set so as to be telecentric on the side of a second conjugate point. Then, the second group L2 possesses a negative meniscus lens whose convex surface is faced to the side of the second conjugate point and the positive lens whose both lens surfaces are formed into the convex surfaces in order from the side of the second conjugate point.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は投影光学系及びそれ
を用いた投影装置に関し、例えば液晶パネル(液晶表示
素子)等の画像変調素子に表示された投影像原画をスク
リーン面上に拡大投影する際の投影光学系のレンズ構成
を適切に設定し、良好なるテレセントリック性を維持し
つつ高い光学性能で投影することができる液晶プロジェ
クター等の投影装置として好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection optical system and a projection apparatus using the same, and enlarges and projects an original projected image displayed on an image modulation device such as a liquid crystal panel (liquid crystal display device) on a screen surface. It is suitable as a projection device such as a liquid crystal projector capable of appropriately setting the lens configuration of the projection optical system at the time and projecting with high optical performance while maintaining good telecentricity.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来よりフィルム画像や液晶ライトバル
ブそしてCRT等の投影像原画を所定面上、例えばスク
リーン面上に拡大投影するようにした投影光学系及びそ
れを用いた投影装置が種々と提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, various projection optical systems have been proposed in which a projection image such as a film image, a liquid crystal light valve, and a CRT is projected onto a predetermined surface, for example, a screen surface, and a projection apparatus using the same. Have been.

【0003】投影光学系には種々なタイプのものが用い
られているが投影像原画としてCRTや液晶パネル等を
用いた投影光学系には、Fナンバーが例えば1.5以下
と明るく、又像側がテレセントリックで、かつ所定の長
さのバックフォーカスを確保する為に負の屈折力のレン
ズ群が先行するレトロフォーカスタイプのものが多く用
いられている。
Various types of projection optical systems have been used. However, a projection optical system using a CRT, a liquid crystal panel or the like as a projection image original has a bright F-number of, for example, 1.5 or less. In order to secure a back focus of a predetermined length, a retro-focus type lens which is preceded by a lens unit having a negative refractive power is often used.

【0004】CRT用の投影光学系として、例えば特開
平4−311910号公報では3管式CRTプロジェク
ションTV用の投影レンズが提案されている。
As a projection optical system for a CRT, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-31910 proposes a projection lens for a three-tube CRT projection TV.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】一般に投影像原画とし
てCRTや液晶パネル等を用いた投影装置に用いる投影
光学系(投射レンズ)では投影光学系からスクリーンま
での距離(物体距離)が変化したときに生じる像面湾曲
を補正するために負レンズを像面(CRT面)の近くに
配置されていた。このため、テレセントリック性が悪
く、光の入射角度の変化によってコントラストが大きく
変化する液晶表示装置用の投影光学系には応用が困難で
あった。
Generally, in a projection optical system (projection lens) used for a projection apparatus using a CRT, a liquid crystal panel, or the like as a projection image original, when the distance (object distance) from the projection optical system to the screen changes. The negative lens is arranged near the image plane (CRT plane) in order to correct the curvature of field that occurs in the optical system. For this reason, the telecentricity is poor, and application to a projection optical system for a liquid crystal display device in which the contrast greatly changes due to a change in the incident angle of light has been difficult.

【0006】特に、液晶パネルは角度特性が強い為、良
好なる投影像を得る為には表示面に入射する軸外光束の
入射角が小さくなるようにする必要がある。例えば、軸
外高速が表示面に対して略垂直に入射するようにする必
要がある。又、多くの投影光学系は周辺光量が少なくな
る傾向があり、例えば周辺光量が35%程度と少なくな
り、投影像の周辺部が暗いという欠点があった。
In particular, since a liquid crystal panel has a strong angle characteristic, it is necessary to reduce the incident angle of an off-axis light beam incident on the display surface in order to obtain a good projected image. For example, it is necessary to make the off-axis high speed incident on the display surface substantially perpendicularly. Further, many projection optical systems tend to have a small peripheral light amount, for example, the peripheral light amount is reduced to about 35%, and there is a disadvantage that the peripheral portion of the projected image is dark.

【0007】投影装置において投影像原画として液晶パ
ネルを用いたときにはそれに用いる投影光学系は明る
く、又周辺光量が多く、しかも像側テレセントリック系
で構成することが良好なる投影像を得る為に必要となっ
てくる。
When a liquid crystal panel is used as a projection image original image in a projection apparatus, it is necessary to obtain a projection image in which a projection optical system used for the liquid crystal panel is bright, has a large amount of peripheral light, and can be constituted by an image side telecentric system. It is becoming.

【0008】しかしながら、このような各条件を満足し
て、諸収差の発生を少なくし、良好なる光学性能が得ら
れる投影光学系を構成しようとすると、レンズ系全体が
複雑化してくる。
However, if it is attempted to construct a projection optical system that satisfies each of the above conditions and reduces the occurrence of various aberrations and obtains good optical performance, the entire lens system becomes complicated.

【0009】例えば像側テレセントリック系にしようと
すると、レンズ枚数が増加し、レンズ系全体が複雑化及
び大型化してくるという問題点が生じてくる。
For example, when an image side telecentric system is used, the number of lenses increases, and the entire lens system becomes complicated and large.

【0010】本発明は、レンズ構成を適切に設定するこ
とにより所定の明るさ(Fナンバー1.5程度)が容易
に得られ、又、像側が略テレセントリックの諸収差を良
好に補正した良好なる光学性能が得られる、例えば液晶
プロジェクターに好適な投影光学系及びそれを用いた投
影装置の提供を目的とする。
According to the present invention, a predetermined brightness (about an F number of about 1.5) can be easily obtained by appropriately setting the lens configuration, and the image side is excellent in that various telecentric aberrations are well corrected. It is an object of the present invention to provide a projection optical system that can provide optical performance and is suitable for, for example, a liquid crystal projector and a projection apparatus using the same.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の投影光学系は、 (1-1) 距離の長い方の第1共役点から順に正レンズより
負レンズの方が多い第1群と、負レンズより正レンズの
方が多い第2群から成り、軸外主光線が該第1群と第2
群との間で光軸で交わり、第2共役点側でテレセントリ
ックとなるように各要素を設定し、該第2群は第2共役
点側から順に第2共役点側に凸面を向けたメニスカス状
の負レンズと両レンズ面が凸面の正レンズを有している
ことを特徴としている。
The projection optical system according to the present invention comprises: (1-1) a first lens unit having more negative lenses than a positive lens in order from the first conjugate point having a longer distance; The second lens group includes more positive lenses, and the off-axis principal ray is divided into the first lens group and the second lens group.
Each element is set so as to intersect with the group on the optical axis and to be telecentric on the second conjugate point side, and the second group has a meniscus having a convex surface facing the second conjugate point in order from the second conjugate point side. It is characterized in that it has a negative lens having a convex shape and a positive lens whose both lens surfaces are convex.

【0012】(1-2) 距離の長い方の第1共役点から順に
正レンズより負レンズの方が多い第1群と、負レンズよ
り正レンズの方が多い第2群から成り、軸外主光線が該
第1群と第2群との間で光軸で交わり、第2共役点側で
テレセントリックとなるように各要素を設定し、該第1
群と第2群は各々、少なくとも1つのプラスチックレン
ズを有していることを特徴としている。
(1-2) A first group having more negative lenses than a positive lens and a second group having more positive lenses than negative lenses in order from the first conjugate point having a longer distance. The respective elements are set so that the principal ray intersects the first group and the second group along the optical axis and is telecentric on the second conjugate point side.
The group and the second group each have at least one plastic lens.

【0013】(1-3) 距離の長い方の第1共役点から順に
正レンズより負レンズの方が多い第1群と、負レンズよ
り正レンズの方が多い第2群から成り、軸外主光線が該
第1群と第2群との間で光軸で交わり、第2共役点側で
テレセントリックとなるように各要素を設定し、該第1
群と第2群は各々、少なくとも1つの非球面レンズを有
していることを特徴としている。
(1-3) A first group having more negative lenses than positive lenses and a second group having more positive lenses than negative lenses in order from the first conjugate point having a longer distance. The respective elements are set so that the principal ray intersects the first group and the second group along the optical axis and is telecentric on the second conjugate point side.
The group and the second group each have at least one aspheric lens.

【0014】(1-4) 距離の長い方の第1共役点から順に
正レンズより負レンズの方が多い第1群と、負レンズよ
り正レンズの方が多い第2群から成り、軸外主光線が該
第1群と第2群との間で光軸で交わり、第2共役点側で
テレセントリックとなるように各要素を設定し、全系を
移動させてフォーカスを行うと共に該第1群の一部のレ
ンズ又は全部のレンズを移動させてフローティングを行
っていることを特徴としている。
(1-4) A first group having more negative lenses than positive lenses and a second group having more positive lenses than negative lenses in order from the first conjugate point having a longer distance. The respective elements are set so that the principal ray intersects the first and second groups along the optical axis, and is telecentric on the second conjugate point side. It is characterized in that floating is performed by moving some or all of the lenses of the group.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1〜図4は本発明の投影光学系
(投影レンズ)の数値実施例1〜4のレンズ断面図であ
る。図5,図6は本発明の投影光学系の数値実施例1の
倍率1/27,1/44(d2=11.48)のときの
収差図、図7,図8は本発明の投影光学系の数値実施例
2の倍率1/27,1/44(d2=13.42)のと
きの収差図、図9,図10は本発明の投影光学系の数値
実施例3の倍率1/27,1/44(d8=8.33)
のときの収差図、図11,図12は本発明の投影光学系
の数値実施例4の倍率1/27,1/44(d6=9.
74)のときの収差図である。
1 to 4 are lens sectional views of numerical examples 1 to 4 of a projection optical system (projection lens) according to the present invention. 5 and 6 are aberration diagrams at a magnification of 1/27 and 1/44 (d2 = 11.48) of Numerical Example 1 of the projection optical system according to the present invention, and FIGS. 7 and 8 are projection optical systems according to the present invention. 9 and 10 are aberration diagrams at a magnification of 1/27 and 1/44 (d2 = 13.42) of Numerical Example 2 of the system. FIGS. 9 and 10 show a magnification of 1/27 of Numerical Example 3 of the projection optical system of the present invention. , 1/44 (d8 = 8.33)
FIGS. 11 and 12 show magnifications of 1/27 and 1/44 (d6 = 9.10) of the numerical example 4 of the projection optical system according to the present invention.
It is an aberration figure at the time of 74).

【0016】まず本発明の投影光学系の構成上の特徴に
ついて図1〜図4を参照して説明する。L1は第1群で
レトロフォーカス型のレンズ系より成っている。L2は
第2群で正の屈折力のレンズ系より成っている。Pは液
晶パネルのカバーガラス等のガラスブロックである。S
Pは絞り、CPは軸外主光線が光軸Laと交わる交点
(絞り位置)である。SCはスクリーンであり、距離の
長い方の第1共役点側(以下「物体側」とも言う)に配
置されている。LCは液晶表示素子(液晶パネル)等の
被投影面であり、距離の短い方の第2共役点側(以下
「像面側」とも言う。)に配置されている。
First, the structural features of the projection optical system of the present invention will be described with reference to FIGS. L1 is a first unit, which is made up of a retrofocus type lens system. L2 is a second unit composed of a lens system having a positive refractive power. P is a glass block such as a cover glass of a liquid crystal panel. S
P is a stop, and CP is an intersection (stop position) where the off-axis principal ray intersects the optical axis La. SC denotes a screen, which is arranged on the side of the longer first conjugate point (hereinafter also referred to as “object side”). LC is a projection surface of a liquid crystal display element (liquid crystal panel) or the like, and is arranged on the second conjugate point side (hereinafter, also referred to as “image plane side”) with a shorter distance.

【0017】像面側には例えば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おり、これによって
投影装置を構成している。
On the image plane side, for example, in the case of color liquid crystal projection, a liquid crystal display element which is an image to be projected, a light source,
Each element such as a filter is arranged, thereby constituting a projection device.

【0018】本実施形態の投影光学系はFナンバー1.
5と大口径比で投影画角が81度と広画角であり、又像
面側がテレセントリック系より成っている。
The projection optical system of this embodiment has an F number of 1.
With a large aperture ratio of 5, the projection angle of view is as wide as 81 degrees, and the image plane side is made of a telecentric system.

【0019】本発明の投影レンズは短い投射距離(投影
光学系からスクリーンSまでの距離(物体距離))で大
きな投影像を得るためと、テレセン性(テレセントリッ
ク性)を良好に保つために軸上主光線と軸外主光線の交
点(絞り)CPより第1共役点側には、正レンズよりも
負レンズを多く含み、交点CPよりも第2共役点側には
負レンズよりも正レンズを多く含むレンズ構成となって
いる。その為、軸外光束L2は各レンズで屈折されると
き同じ向きのプリズム成分が多くなっている。
The projection lens according to the present invention is used to obtain a large projection image at a short projection distance (distance from the projection optical system to the screen S (object distance)) and to maintain good telecentricity (telecentricity). The first conjugate point side of the intersection (aperture) CP of the principal ray and the off-axis principal ray includes more negative lenses than the positive lens, and the second conjugate point side of the intersection CP has a more positive lens than a negative lens. It has a lens configuration that includes many. Therefore, when the off-axis light beam L2 is refracted by each lens, the number of prism components in the same direction increases.

【0020】たとえば、第1共役点側から第1群L1の
上側から入射する軸外光束は鋭角を下方にもつプリズム
成分に相当するレンズ部分を数多く通過する。この為、
非点収差や歪曲収差が多く発生してしまう。このとき発
生する諸収差を補正するために、第2群を第2共役点側
から順に、第2共役点側に凸面を向けたメニスカス状の
負レンズG26と、両レンズ面が凸面の正レンズのG2
5を配置させ、逆の収差を発生させている。
For example, an off-axis light beam incident from above the first lens unit L1 from the first conjugate point side passes through a large number of lens portions corresponding to prism components having acute angles below. Because of this,
Many astigmatism and distortion occur. In order to correct various aberrations generated at this time, the second group is sequentially arranged from the second conjugate point side, and a meniscus-shaped negative lens G26 having a convex surface facing the second conjugate point side, and a positive lens having both lens surfaces convex. G2
5, the opposite aberration is generated.

【0021】又、第2群の正レンズG25の第1共役点
側のレンズ面を非球面とし、該非球面の作用と負レンズ
G26の第1共役点側のレンズ面の作用で軸外光束の入
射角を大きくしている。このように第2群の第2共役点
側の2枚のレンズG25,G26により、それより第1
共役点側に配置されるレンズで発生する非点収差や歪曲
収差等を補正している。
Further, the lens surface of the second lens unit on the first conjugate point side of the positive lens G25 is made aspherical. Incident angle is increased. As described above, the two lenses G25 and G26 on the second conjugate point side of the second group allow the first lens G25 and G26 to move therefrom.
It corrects astigmatism, distortion, and the like generated by the lens disposed on the conjugate point side.

【0022】又、第1群の第1共役点側に第1共役点側
に凸面を向けたメニスカス状の負レンズG11を配置し
ている。そして該負レンズL11を投影レンズから第1
共役点(スクリーンSC)までの距離(以下「物体距
離」という)が変化したときに、レンズ系全体を繰り出
してフォーカスを行うと共に、例えば図1,図2では第
1群L1中の他のレンズ(G12〜G15,G12〜G
14)に対して相対的に移動させてフローティングを行
っている。
A negative meniscus lens G11 having a convex surface facing the first conjugate point is disposed on the first conjugate point side of the first lens unit. Then, the negative lens L11 is moved from the projection lens to the first
When the distance to the conjugate point (screen SC) (hereinafter, referred to as "object distance") changes, the entire lens system is extended to perform focusing, and for example, in FIGS. 1 and 2, the other lenses in the first unit L1 (G12-G15, G12-G
14) Floating is performed by moving relative to.

【0023】これによって物体距離の変化により第1群
L1の第1共役点側のレンズにおける軸外光束の光軸か
らの高さが大きく変化することにより生じる像面湾曲の
変動を良好に補正している。
With this arrangement, it is possible to satisfactorily correct a variation in curvature of field caused by a large change in the height of the off-axis light beam from the optical axis in the lens on the first conjugate point side of the first lens unit L1 due to a change in the object distance. ing.

【0024】本実施形態のフローティングについて更に
詳しく説明すると、物体距離が長くなると、レンズ系全
体が第2共役点に近づくため、第1群の第1共役点側の
レンズ面の軸外光束の光軸からの高さが物体距離が短い
ときと比較して高くなってくる。このため、像面湾曲が
大きく変動してくる。
The floating of the present embodiment will be described in more detail. If the object distance becomes longer, the entire lens system approaches the second conjugate point, so that the light of the off-axis light flux on the lens surface of the first group on the first conjugate point side is obtained. The height from the axis is higher than when the object distance is short. Therefore, the curvature of field greatly varies.

【0025】そこで本実施形態ではレンズ系全体を繰り
出してフォーカスすると共に第1群の最も第1共役点側
の負レンズG11を第1群の負レンズG11と第1群中
の他のレンズとの間隔が短くなるように光軸方向に移動
させるフローティングを用いることにより、最も第1共
役点側の負レンズG11の軸外光束の光軸からの高さの
変化を小さくして像面湾曲の変動を小さく抑えている。
Therefore, in the present embodiment, the entire lens system is extended and focused, and the negative lens G11 of the first group closest to the first conjugate point is connected to the negative lens G11 of the first group and other lenses in the first group. By using floating for moving in the direction of the optical axis so as to shorten the interval, a change in the height of the off-axis light flux of the negative lens G11 closest to the first conjugate point from the optical axis is reduced, and the field curvature is changed. Is kept small.

【0026】又、図3,図4の数値実施例3,4では物
体距離の変化に伴いレンズ系全体を繰り出してフォーカ
スをすると共に第1群L1と第2群L2の間隔を変える
フローティングを用いることにより、像面湾曲の変動を
補正している。
In the numerical examples 3 and 4 shown in FIGS. 3 and 4, floating is used in which the entire lens system is extended and focused in accordance with a change in the object distance, and the distance between the first unit L1 and the second unit L2 is changed. Thus, the fluctuation of the field curvature is corrected.

【0027】又、本実施形態では第1群を第1共役点側
に負レンズG11を有し、第2共役点側に正レンズG1
5を有するようにして第1群と第2群の間では光束がア
フォーカルに近くなるようにしている。これによって第
1群と第2群の間隔が多少変化しても、第1群における
軸上光束の光軸からの高さがほとんど変化しないように
して、球面収差の変動を少なくしている。
In this embodiment, the first lens unit has a negative lens G11 on the first conjugate point side and a positive lens G1 on the second conjugate point side.
5 so that the light flux between the first group and the second group is close to afocal. Thus, even if the distance between the first group and the second group slightly changes, the height of the on-axis light flux in the first group from the optical axis hardly changes, thereby reducing the variation in spherical aberration.

【0028】これに対して第1群における軸外光束の光
軸からの高さは大きく変化するので、このときは第1群
と第2群の間隔を変えることにより、第1群における軸
外光束の通過する場所を変化させるようにして像面湾曲
の変動を補正している。
On the other hand, the height of the off-axis light beam from the optical axis in the first group changes greatly. At this time, by changing the distance between the first and second groups, the off-axis light in the first group is changed. The variation of the curvature of field is corrected by changing the place where the light beam passes.

【0029】このように本実施形態では投影レンズの一
部を移動させるフローティングを採用している。即ち、
投影レンズに像面湾曲の補正機構をもつようにして、物
体距離の変化に対する像面湾曲の変動や、型で成形を行
って製作するプラスチック非球面レンズの製造誤差によ
る光学性能のバラツキ等を補正している。
As described above, the present embodiment employs the floating configuration in which a part of the projection lens is moved. That is,
The projection lens has a field curvature correction mechanism to correct variations in field curvature due to changes in object distance, and variations in optical performance due to manufacturing errors in plastic aspheric lenses manufactured by molding with a mold. doing.

【0030】また、第1群の第1共役点側の負レンズ及
び第2群の各々プラスチック材より成る非球面レンズを
使用して、レトロフォーカス型の第1群で大きく発生す
る非点収差と歪曲収差を補正している。
Further, using a negative lens on the first conjugate point side of the first lens unit and an aspherical lens made of a plastic material in the second lens unit, astigmatism which largely occurs in the first lens unit of the retrofocus type, and The distortion is corrected.

【0031】特に、第1群の第1共役点側の負レンズG
11をプラスチック材より成る非球面レンズより構成
し、第2群の正レンズG25をプラスチック材より成る
非球面レンズとしてプラスチックの温度や湿度による屈
折率変化によるピント移動を小さくしている。
In particular, the negative lens G on the first conjugate point side of the first lens unit
Numeral 11 denotes an aspherical lens made of a plastic material, and the positive lens G25 of the second group is an aspherical lens made of a plastic material to reduce the focus shift due to a change in the refractive index due to the temperature and humidity of the plastic.

【0032】例えばPMMA等のプラスチックレンズの
屈折率は温度が上昇すると小さくなるので、温度が上昇
すると第1群の負レンズG11により全系のピント位置
はバックフォーカスが短くなる方向に移動し、第2群の
正レンズG25により、全系のピント位置はバックフォ
ーカスが長くなる方向に移動するので、これにより全体
としてピント位置のズレを打ち消している。尚、第1群
の正レンズにプラスチック材を用いて第2群の負レンズ
にプラスチック材を用いても同様の効果が得られる。
For example, since the refractive index of a plastic lens such as PMMA decreases as the temperature rises, when the temperature rises, the focus position of the entire system moves in the direction of shortening the back focus by the negative lens G11 of the first group. Since the focus position of the entire system moves in the direction in which the back focus becomes longer by the two groups of positive lenses G25, the shift of the focus position as a whole is canceled out. The same effect can be obtained by using a plastic material for the first group positive lens and a plastic material for the second group negative lens.

【0033】また、プラスチックレンズであれば成形で
安価に作成できるし、軽量である利点がある。また、非
球面の形状は歪曲収差の補正のため第1群の第1共役点
側に使用する場合であって、負レンズに適用するときに
は光軸から離れるに従い負のパワーが弱くなる形状と
し、正レンズに適用するときには光軸から離れるに従い
正のパワーが強くなる形状が良い。
In addition, plastic lenses can be manufactured at low cost by molding, and have the advantage of being lightweight. Further, the shape of the aspherical surface is a case where it is used on the first conjugate point side of the first group for correction of distortion, and when applied to a negative lens, the shape is such that negative power becomes weaker as the distance from the optical axis increases, When applied to a positive lens, it is preferable that the positive power increases as the distance from the optical axis increases.

【0034】又、第2群の正レンズに適用するときは光
軸から離れるに従い正のパワーが弱くなる形状とし、負
レンズに適用するときは光軸から離れるに従い負のパワ
ーが強くなる形状が好ましい。
When applied to the positive lens of the second group, the shape is such that the positive power decreases as the distance from the optical axis increases, and when applied to the negative lens, the shape where the negative power increases as the distance from the optical axis increases. preferable.

【0035】また、第1群および第2群に含まれるプラ
スチック材より成る非球面において最軸外主光線が通過
するときの偏角は非球面の光学性能に対する敏感度を低
くするために、15度以下にすることが好ましい。さら
に敏感度を低くするには、プラスチック材より成る非球
面での軸外主光線の偏角を12度以下にするのが良い。
In the aspherical surface made of a plastic material included in the first and second groups, the declination when the most off-axis principal ray passes is set to 15 to reduce the sensitivity to the optical performance of the aspherical surface. It is preferable that the temperature be equal to or less than the temperature. In order to further reduce the sensitivity, it is preferable that the deviation angle of the off-axis chief ray on an aspherical surface made of a plastic material be 12 degrees or less.

【0036】このように、プラスチックレンズを最軸外
主光線のレンズ面での偏角の小さいところで使用するこ
とによりプラスチックレンズ面における敏感度を低くで
き面精度の低いプラスチック材より成る非球面レンズを
使用しても高い光学性能を得ることができるようにして
いる。
As described above, by using the plastic lens at a position where the decentering of the most off-axis principal ray on the lens surface is small, the sensitivity on the plastic lens surface can be reduced and the aspherical lens made of a plastic material having low surface accuracy can be obtained. Even when used, high optical performance can be obtained.

【0037】また、諸収差の発生を少なくするために、
該第1群は第1共役点側から順に物体側に凸面を向けた
メニスカス状の負レンズを少なくとも2つと、第1共役
点側に強い屈折力の凸面を向けた正レンズを有するよう
にしている。
In order to reduce the occurrence of various aberrations,
The first group includes at least two meniscus negative lenses each having a convex surface facing the object side in order from the first conjugate point side, and a positive lens having a convex surface having strong refractive power facing the first conjugate point side. I have.

【0038】又、第2群は第2共役点側に凸面を向けた
メニスカス状の正レンズ、両レンズ面が凹面の負レンズ
と両レンズ面が凸面の正レンズとを接合した接合レン
ズ、両レンズ面が凸面の正レンズを2つ、第2共役点側
に凸面を向けたメニスカス状の負レンズを有するように
している。このうち、第1群中のメニスカス状の負レン
ズで歪曲収差を良好に補正している。
The second group includes a meniscus-shaped positive lens having a convex surface facing the second conjugate point, a cemented lens in which a negative lens having both concave surfaces and a positive lens having both convex surfaces are joined, Two positive lenses having a convex lens surface and a meniscus negative lens having a convex surface facing the second conjugate point are provided. Of these, the meniscus negative lens in the first group favorably corrects distortion.

【0039】以上のように、レンズ構成を特定すること
によって球面収差、コマ収差、軸上及び倍率色収差等を
良好に補正している。
As described above, by specifying the lens configuration, spherical aberration, coma, axial and chromatic aberration of magnification, and the like are satisfactorily corrected.

【0040】特に第1群のレンズ構成として図1の数値
実施例1では第1共役点側に凸面を向けたメニスカス状
の負レンズを3つ、両レンズ面が凹面の負レンズ、そし
て両レンズ面が凸面の正レンズの5つのレンズより構成
している。
In particular, as a lens configuration of the first group, in the numerical example 1 of FIG. 1, there are three meniscus negative lenses with the convex surface facing the first conjugate point side, negative lenses with both lens surfaces concave, and both lenses. The surface is composed of five positive lenses having a convex surface.

【0041】又、図2,図3の数値実施例2,3では第
1共役点側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズを2
つ、両レンズ面が凹面の負レンズ、そして両レンズ面が
凸面の正レンズの4つのレンズより構成している。
In the numerical examples 2 and 3 shown in FIGS. 2 and 3, a negative meniscus lens having a convex surface facing the first conjugate point is used.
First, both lenses are composed of four lenses, a negative lens having a concave surface and both lens surfaces having a positive lens having a convex surface.

【0042】又、図4の数値実施例4では第1共役点側
に凸面を向けたメニスカス状の負レンズを2つ、第1共
役点側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズの3つの
レンズより構成している。
In numerical embodiment 4 of FIG. 4, two negative meniscus lenses having convex surfaces facing the first conjugate point and three positive meniscus lenses having convex surfaces facing the first conjugate point are used. It consists of a lens.

【0043】次に本発明の数値実施例を示す。数値実施
例においてriは物体側より順に第i番目のレンズ面の
曲率半径、diは物体側より順に第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ッベ数である。また前述
の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表−
1に示す。非球面形状は光軸方向にX軸、光軸と垂直方
向をY軸、Rを近軸曲率半径、A,B,C,D,E,
F,Gを各々非球面係数としたとき
Next, numerical examples of the present invention will be described. In the numerical examples, ri is the radius of curvature of the i-th lens surface in order from the object side, di is the i-th lens thickness and air gap in order from the object side, and ni and νi are the i-th lens in order from the object side. Are the refractive index and Abbe number of the glass. Table 1 shows the relationship between the above-mentioned conditional expressions and various numerical values in the numerical examples.
It is shown in FIG. The aspherical shape has an X axis in the optical axis direction, a Y axis in a direction perpendicular to the optical axis, R represents a paraxial radius of curvature, A, B, C, D, E,
When F and G are each aspheric coefficients

【0044】[0044]

【数1】 なる式で表している。又「D−0X」は「×10-X」を
意味している。
(Equation 1) This is represented by “D-0X” means “× 10 −X ”.

【0045】[0045]

【外1】 [Outside 1]

【0046】[0046]

【外2】 [Outside 2]

【0047】[0047]

【外3】 [Outside 3]

【0048】[0048]

【外4】 [Outside 4]

【0049】[0049]

【外5】 [Outside 5]

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明によれば以上のように、レンズ構
成を適切に設定することにより所定の明るさ(Fナンバ
ー1.5程度)が容易に得られ、又、像側が略テレセン
トリックの諸収差を良好に補正した良好なる光学性能が
得られる、例えば液晶プロジェクターに好適な投影光学
系及びそれを用いた投影装置を達成することができる。
According to the present invention, as described above, a predetermined brightness (about F number 1.5) can be easily obtained by appropriately setting the lens configuration, and various telecentric images can be obtained. For example, it is possible to achieve a projection optical system suitable for a liquid crystal projector and a projection apparatus using the same, which can provide good optical performance in which aberration is well corrected.

【0051】特に、本発明によれば、少ないレンズ構成
でFナンバーが1.5程度と明るく、テレセン性が良好
で、周辺光量が50から60%と豊富で光学性能が良好
な単板用液晶プロジェクター用の投影光学系を実現する
ことができる。また、プラスチック材より成る非球面レ
ンズの適切な使用により、製造コストが安く、温度によ
るピント移動も少ない構成を実現している。また投影距
離や製造誤差による光学性能の劣化を、レンズの一部を
動かすことにより補正することができるため、光学性能
を良好に保つことができる。
In particular, according to the present invention, a single-panel liquid crystal having a small number of lenses, a bright F-number of about 1.5, good telecentricity, a rich peripheral light quantity of 50 to 60%, and good optical performance. A projection optical system for a projector can be realized. Further, by appropriately using an aspherical lens made of a plastic material, a configuration in which the manufacturing cost is low and the focus shift due to temperature is small is realized. Further, deterioration of optical performance due to a projection distance or a manufacturing error can be corrected by moving a part of the lens, so that good optical performance can be maintained.

【0052】又、本発明の投影光学系は投射画角が80
度程度と広いので、特にリアプロジェクションテレビ用
の投影光学系として最適である。
The projection optical system according to the present invention has a projection angle of view of 80.
Since it is wide enough, it is particularly suitable as a projection optical system for rear projection televisions.

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

【図1】本発明の数値実施例1のレンズ断面図FIG. 1 is a sectional view of a lens according to a numerical example 1 of the present invention.

【図2】本発明の数値実施例2のレンズ断面図FIG. 2 is a sectional view of a lens according to a numerical example 2 of the present invention.

【図3】本発明の数値実施例3のレンズ断面図FIG. 3 is a sectional view of a lens according to a numerical example 3 of the present invention.

【図4】本発明の数値実施例4のレンズ断面図FIG. 4 is a sectional view of a lens according to a numerical example 4 of the present invention.

【図5】本発明の数値実施例1の収差図(倍率1/2
7)
FIG. 5 is an aberration diagram (1/2 magnification) of Numerical Example 1 of the present invention;
7)

【図6】本発明の数値実施例1の収差図(倍率1/4
4)d2=11.48
FIG. 6 is an aberration diagram (magnification 1 /) of Numerical Example 1 of the present invention;
4) d2 = 11.48

【図7】本発明の数値実施例2の収差図(倍率1/2
7)
FIG. 7 is an aberration diagram (1/2 magnification) of Numerical Example 2 of the present invention.
7)

【図8】本発明の数値実施例2の収差図(倍率1/4
4)d2=13.42
FIG. 8 is an aberration diagram (magnification 1/4) of Numerical Example 2 of the present invention.
4) d2 = 13.42

【図9】本発明の数値実施例3の収差図(倍率1/2
7)
FIG. 9 is an aberration diagram (1/2 magnification) of Numerical Example 3 of the present invention.
7)

【図10】本発明の数値実施例3の収差図(倍率1/4
4)d8=8.33
FIG. 10 is an aberration diagram of a numerical example 3 of the present invention (magnification: 1 /);
4) d8 = 8.33

【図11】本発明の数値実施例4の収差図(倍率1/2
7)
FIG. 11 is an aberration diagram (1/2 magnification) of Numerical Example 4 of the present invention.
7)

【図12】本発明の数値実施例4の収差図(倍率1/4
4)d6=9.74
FIG. 12 is an aberration diagram of a numerical example 4 of the present invention (magnification: 1 /);
4) d6 = 9.74

【符号の説明】[Explanation of symbols]

L1 第1群 L2 第2群 SC スクリーン LC 液晶パネル SP 絞り CP 交点 S サジタル像面 M メリディオナル像面 d d線 c c線 F F線 L1 First group L2 Second group SC screen LC liquid crystal panel SP stop CP Intersection S Sagittal image plane M Meridional image plane d d line c c line FF line

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 距離の長い方の第1共役点から順に正レ
ンズより負レンズの方が多い第1群と、負レンズより正
レンズの方が多い第2群から成り、軸外主光線が該第1
群と第2群との間で光軸で交わり、第2共役点側でテレ
セントリックとなるように各要素を設定し、該第2群は
第2共役点側から順に第2共役点側に凸面を向けたメニ
スカス状の負レンズと両レンズ面が凸面の正レンズを有
していることを特徴とする投影光学系。
1. A first group having more negative lenses than a positive lens and a second group having more positive lenses than a negative lens in order from a first conjugate point having a longer distance. The first
Each element is set so that the group and the second group intersect on the optical axis and are telecentric on the second conjugate point side, and the second group has a convex surface on the second conjugate point side in order from the second conjugate point side. A projection optical system comprising a meniscus-shaped negative lens directed toward and a positive lens whose both lens surfaces are convex.
【請求項2】 距離の長い方の第1共役点から順に正レ
ンズより負レンズの方が多い第1群と、負レンズより正
レンズの方が多い第2群から成り、軸外主光線が該第1
群と第2群との間で光軸で交わり、第2共役点側でテレ
セントリックとなるように各要素を設定し、該第1群と
第2群は各々、少なくとも1つのプラスチックレンズを
有していることを特徴とする投影光学系。
2. A first group having more negative lenses than a positive lens and a second group having more positive lenses than a negative lens in order from the first conjugate point having a longer distance. The first
Each element is set so that the group and the second group intersect at the optical axis and are telecentric on the second conjugate point side. Each of the first and second groups has at least one plastic lens. A projection optical system.
【請求項3】 距離の長い方の第1共役点から順に正レ
ンズより負レンズの方が多い第1群と、負レンズより正
レンズの方が多い第2群から成り、軸外主光線が該第1
群と第2群との間で光軸で交わり、第2共役点側でテレ
セントリックとなるように各要素を設定し、該第1群と
第2群は各々、少なくとも1つの非球面レンズを有して
いることを特徴とする投影光学系。
3. A first group having more negative lenses than a positive lens and a second group having more positive lenses than a negative lens in order from the first conjugate point having a longer distance. The first
Each element is set so that the group and the second group intersect on the optical axis and are telecentric on the second conjugate point side. Each of the first and second groups has at least one aspheric lens. A projection optical system.
【請求項4】 距離の長い方の第1共役点から順に正レ
ンズより負レンズの方が多い第1群と、負レンズより正
レンズの方が多い第2群から成り、軸外主光線が該第1
群と第2群との間で光軸で交わり、第2共役点側でテレ
セントリックとなるように各要素を設定し、全系を移動
させてフォーカスを行うと共に該第1群の一部のレンズ
又は全部のレンズを移動させてフローティングを行って
いることを特徴とする投影光学系。
4. A first group having more negative lenses than positive lenses and a second group having more positive lenses than negative lenses in order from the first conjugate point having a longer distance. The first
Each element is set so that the group intersects with the second group on the optical axis, and is telecentric on the second conjugate point side. The entire system is moved to perform focusing, and some lenses of the first group are moved. Alternatively, a projection optical system wherein all lenses are moved to perform floating.
【請求項5】 前記第1群と第2群は各々、少なくとも
1つの非球面レンズを有していることを特徴とする請求
項1,2又は4の投影光学系。
5. The projection optical system according to claim 1, wherein each of said first group and said second group has at least one aspheric lens.
【請求項6】 前記第1群と第2群は各々、少なくとも
1つのプラスチックレンズを有していることを特徴とす
る請求項1,3又は4の投影光学系。
6. The projection optical system according to claim 1, wherein each of the first group and the second group has at least one plastic lens.
【請求項7】 前記第1群と第2群に設けたプラスチッ
クレンズの屈折力は異符号であることを特徴とする請求
項2又は6の投影光学系。
7. The projection optical system according to claim 2, wherein the refractive powers of the plastic lenses provided in the first group and the second group have opposite signs.
【請求項8】 前記第1群中のプラスチックレンズは負
の屈折力を有し、前記第2群中のプラスチックレンズは
正の屈折力を有していることを特徴とする請求項7の投
影光学系。
8. The projection of claim 7, wherein the plastic lenses in the first group have a negative refractive power and the plastic lenses in the second group have a positive refractive power. Optical system.
【請求項9】 前記第1群のプラスチックレンズのレン
ズ面と前記第2群のプラスチックレンズのレンズ面は最
軸外光線が通過するとき傾角が15度以下となっている
ことを特徴とする請求項2,6,7又は8の投影光学
系。
9. The lens surface of the first group of plastic lenses and the lens surface of the second group of plastic lenses have a tilt angle of 15 degrees or less when the most off-axis ray passes. Item 6. The projection optical system according to Item 2, 6, 7, or 8.
【請求項10】 前記第1群の非球面レンズのレンズ面
と前記第2群の非球面レンズのレンズ面は最軸外光線が
通過するときの傾角が15度以下となっていることを特
徴とする請求項3,5,6,7又は8の投影光学系。
10. The lens surface of the first group of aspherical lenses and the lens surface of the second group of aspherical lenses have an inclination angle of 15 degrees or less when the most off-axis ray passes. The projection optical system according to claim 3, 5, 6, 7, or 8.
【請求項11】 全系を移動させてフォーカスを行うと
共に前記第1群の少なくとも一部のレンズを移動させて
フローティングを行っていることを特徴とする請求項
1,2,3,5から10のいずれか1項記載の投影光学
系。
11. The optical system according to claim 1, wherein focusing is performed by moving the entire system, and floating is performed by moving at least a part of the lenses of the first group. The projection optical system according to any one of the above.
【請求項12】 前記第1群の第1共役点側には第1共
役点側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ11が
配置されており、該負レンズ11を移動させてフローテ
ィングを行っていることを特徴とする請求項4又は11
の投影光学系。
12. A meniscus-shaped negative lens 11 having a convex surface facing the first conjugate point is disposed on the first conjugate point side of the first group, and the negative lens 11 is moved to perform floating. 12. The method according to claim 4, wherein
Projection optics.
【請求項13】 物体距離が長くなったとき前記負レン
ズ11を第2共役点側へ移動させてフローティングを行
っていることを特徴とする請求項12の投影光学系。
13. The projection optical system according to claim 12, wherein when the object distance becomes longer, the negative lens 11 is moved toward the second conjugate point to perform floating.
【請求項14】 前記第1群中の非球面レンズは光軸か
ら離れるに従って負の屈折力が弱くなる形状の負レンズ
又は光軸から離れるに従って正の屈折力が強くなる形状
の正レンズであり、前記第2群中の非球面レンズは光軸
から離れるに従って正の屈折力が弱くなる形状の正レン
ズ、又は光軸から離れるに従って負の屈折力が強くなる
形状の負レンズであることを特徴とする請求項3又は5
の投影光学系。
14. The aspheric lens in the first group is a negative lens whose negative refractive power becomes weaker as the distance from the optical axis increases, or a positive lens whose positive refractive power increases as the distance from the optical axis increases. Wherein the aspheric lens in the second group is a positive lens having a shape in which the positive refractive power becomes weaker as the distance from the optical axis increases, or a negative lens having a shape in which the negative refractive power increases as the distance from the optical axis increases. Claim 3 or 5
Projection optics.
【請求項15】 物体距離が長くなったとき前記第1群
を第1共役点側へ移動させてフローティングを行ってい
ることを特徴とする請求項4の投影光学系。
15. The projection optical system according to claim 4, wherein when the object distance becomes longer, the first lens unit is moved toward the first conjugate point to perform floating.
【請求項16】 第1共役点側から順に前記第1群は第
1共役点側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズを2
つ、そして第1共役点側に凸面を向けた正レンズを有し
ており、前記第2群は接合レンズ面が第1共役点側に凸
面を向けた負レンズと正レンズとの接合レンズ、そして
正レンズとを有していることを特徴とする請求項1〜1
5のいずれか1項記載の投影光学系。
16. The first lens unit includes, in order from the first conjugate point side, a negative meniscus lens having a convex surface facing the first conjugate point side.
A positive lens having a convex surface facing the first conjugate point, and the second group is a cemented lens of a negative lens and a positive lens having a cemented lens surface convex toward the first conjugate point; And a positive lens.
6. The projection optical system according to claim 5.
【請求項17】 請求項1〜16のいずれか1項記載の
投影光学系を用いて投影画像を所定面上に投影している
ことを特徴とする投影装置。
17. A projection apparatus, wherein a projection image is projected onto a predetermined surface using the projection optical system according to claim 1. Description:
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