KR100343967B1 - Projection Lens System - Google Patents
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Abstract
본 발명은 콤팩트하면서도 색수차 보정이 가능한 투사렌즈계에 관한 것이다.The present invention relates to a projection lens system that is compact and capable of chromatic aberration correction.
본 발명의 투사렌즈계는 구면수차 및 파면수차와 비점수차 보정을 위해 중심부에서는 양의 굴절력을 가지고 주변부에서는 음의 굴절력을 가지는 제1 렌즈와, 투사렌즈계 전체 굴절력의 대부분을 담당하도록 상대적으로 큰 양의 굴절력을 가지는 제2 렌즈와, 비점수차 및 상면만곡 보정을 위해 양의 굴절력을 가지는 제3 렌즈 및 음의 굴절력을 가지는 제4 렌즈와, 제1 렌즈 및 제3 렌즈와 제4 렌즈는 비구면으로 설계되고 색수차 보정을 위해 렌즈의 비구면들 중 적어도 한면에 형성된 회절광학소자를 구비하는 것을 특징으로 한다.The projection lens system of the present invention has a first lens having a positive refractive power at the center and a negative refractive power at the periphery and a relatively large amount of the positive refractive power to cover most of the total refractive power of the projection lens system for correcting spherical aberration, wave front aberration and astigmatism. A second lens having refractive power, a third lens having positive refractive power and a fourth lens having negative refractive power for correcting astigmatism and image curvature, and the first lens, the third lens, and the fourth lens are designed as aspherical surfaces And a diffractive optical element formed on at least one of aspherical surfaces of the lens for chromatic aberration correction.
본 발명에 의하면, 회절광학소자를 채용하여 색수차 및 구면수차 등을 보정함으로써 렌즈 매수의 증가없이 고해상도를 구현함과 아울러 제조비용을 절감할 수 있게 된다.According to the present invention, by employing a diffractive optical element to correct chromatic aberration and spherical aberration, it is possible to realize a high resolution without increasing the number of lenses, and to reduce the manufacturing cost.
Description
본 발명은 후면투사장치의 투사광학계에 관한 것으로, 특히 콤팩트하면서도 색수차 보정이 가능한 투사렌즈계에 관한 것이다.The present invention relates to a projection optical system of the rear projection apparatus, and more particularly to a projection lens system capable of compact and chromatic aberration correction.
최근 들어, 디스플레이 장치로서 대화면 및 고화질 영상의 요구가 증대됨에 따라 소형의 영상을 투사렌즈를 이용하여 확대투사하는 투사형 장치의 보급이 급속히 확산되고 있다. 투사장치는 스크린에 화상이 투사되는 방향에 따라 전면투사 방식과 후면투사 방식으로 대별된다. 이중에서 후면투사장치는 주변환경이 밝은 곳에서도 비교적 밝은 화상을 표시할 수 있는 장점으로 인하여 더욱 각광받고 있다. 후면투사장치로는 프로젝션 텔레비젼(Projection Television;이하, 프로젝션 TV라 함)가 대표적이다. 프로젝션 TV는 소화상을 구현하기 위한 광원으로서 음극선관(Cathode Ray Tube:이하, CRT라 한다)이나 액정표시장치(Liquid Crystal Display;이하, LCD라 한다) 등이 주로 이용되고 있다. CRT나 액정패널에 재현된 소화상은 투사렌즈에 의해 확대된 후 스크린의 후면에 투사되어 대화면으로 표시되게 된다.In recent years, as the demand for large screens and high-definition images increases as a display device, the spread of projection type devices that enlarge and project a small image by using a projection lens is rapidly spreading. Projection apparatuses are roughly classified into a front projection method and a rear projection method depending on the direction in which the image is projected on the screen. Among them, the rear projection is getting more attention due to the advantage of displaying a relatively bright image even in a bright environment. Projection Television (hereinafter referred to as Projection Television) is a typical rear projection apparatus. Projection TVs mainly use cathode ray tubes (hereinafter referred to as CRTs) or liquid crystal displays (hereinafter referred to as LCDs) as a light source for realizing a fire image. The reproduced image reproduced on the CRT or the liquid crystal panel is enlarged by the projection lens and then projected on the rear of the screen to be displayed in a large screen.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 통상의 CRT를 광원으로 이용한 프로젝션 TV의정면 및 측면 내부구조가 도시되어 있다. 프로젝션 TV는 영상신호에 대응하는 화상을 표시하는 CRT(2)와, CRT(2)에 표시된 화상을 확대 투사하는 투사광학계(4)와, 투사렌즈계(4)에서 투사된 화상을 스크린(8)쪽으로 반사하는 반사경(6)과, 상기 투사렌즈계(4)에 의해 확대 투사된 화상을 표시하는 스크린(8)을 구비한다. CRT(2)는 도 1a에 도시된 바와 같이 적·녹·청 CRT(2R, 2G, 2B)로 구성되어 적·녹·청 각각의 소화상을 표시한다. 투사렌즈계(4)는 적·녹·청 CRT(2R, 2G, 2B) 각각의 출사측에 배치된 적·녹·청 투사렌즈계(4R, 4G, 4B)로 구성되어 적·녹·청 CRT(2R, 2G, 2B) 각각으로부터의 화상을 확대 투사한다. 반사경(6)의 적·녹·청 투사렌즈계(4R, 4G, 4B)에 의해 확대 투사된 화상을 반사시켜 스크린(8)에 결상되게 함으로써, 스크린(8)은 큰 칼라화상을 표시하게 된다. 여기서, 투사렌즈계(4)는 고해상도(High Definition)급의 고성능을 구현하기 위하여 구면수차, 비점수차, 왜곡 뿐만 아니라 색수차 보정을 통해 CRT 상의 주사선을 분해할 수 있는 성능 확보가 필요하다. 이를 위하여, 적·녹·청 투사렌즈계(4R, 4G, 4B) 각각은 도 2에 도시된 바와 같이 다수개의 플라스틱 렌즈들과 유리렌즈로 구성되어 있다.1A and 1B, a front and side internal structure of a projection TV using a conventional CRT as a light source is shown. The projection TV includes a CRT (2) for displaying an image corresponding to an image signal, a projection optical system (4) for magnifying and projecting the image displayed on the CRT (2), and an image projected from the projection lens system (4). A reflecting mirror 6 reflecting toward the screen, and a screen 8 for displaying an image projected by the projection lens system 4 in an enlarged manner. The CRT 2 is composed of red, green, and blue CRTs (2R, 2G, 2B), as shown in Fig. 1A, to display fire extinguishing images of red, green, and blue, respectively. The projection lens system 4 consists of red, green, and blue projection lens systems 4R, 4G, and 4B disposed on the output side of each of the red, green, and blue CRTs (2R, 2G, 2B). 2R, 2G, and 2B) enlarge and project the image from each. The screen 8 displays a large color image by reflecting the image projected by the red, green, blue projection lens system 4R, 4G, 4B of the reflector 6 and forming an image on the screen 8. Here, the projection lens system 4 needs to secure a performance capable of decomposing the scanning line on the CRT through chromatic aberration correction as well as spherical aberration, astigmatism, and distortion in order to realize high-definition high performance. To this end, each of the red, green, and blue projection lens systems 4R, 4G, and 4B is composed of a plurality of plastic lenses and glass lenses as shown in FIG.
상세히 하면, 적·녹·청 투사렌즈계(4R, 4G, 4B) 각각은 도 2에 도시된 바와 같이 약한 굴절력을 각각 가지는 제1 및 제2 렌즈(10, 12)와, 투사렌즈계 대부분의 양의 굴절력을 담당하는 제3 렌즈(14)와, 약한 양의 굴절력을 가지는 제4 렌즈(16)와, 강한 음의 굴절력을 갖는 제5 렌즈(18)를 구비한다. 제1 렌즈(10)는 구면수차를 보정하고 제2 렌즈(12)는 코마수차 및 비점수차를 보정하는 기능을 수행하게 된다. 제1 및 제2 렌즈(10, 12)는 플라스틱 재질로 이루어진다. 제4 및 제5렌즈(16, 18)는 플라스틱 재질로 구성되어 비점수차를 보정하는 기능을 수행하게 된다. 제3 렌즈(14)는 유리 재질의 접합렌즈(Doublet)으로 구성되어 색수차를 보정하게 된다. 다시 말하여, 제3 렌즈(14)는 양의 굴절력을 가지는 렌즈와 음의 굴절력을 가지는 렌즈의 조합에 의해 색수차를 보정하게 된다.In detail, each of the red, green, and blue projection lens systems 4R, 4G, and 4B includes the first and second lenses 10 and 12 having weak refractive power, respectively, and most of the projection lens systems, as shown in FIG. The third lens 14 which is responsible for refractive power, the fourth lens 16 having a weak positive refractive power, and the fifth lens 18 having a strong negative refractive power are provided. The first lens 10 corrects spherical aberration and the second lens 12 corrects coma and astigmatism. The first and second lenses 10 and 12 are made of plastic material. The fourth and fifth lenses 16 and 18 are made of a plastic material to perform a function of correcting astigmatism. The third lens 14 is composed of a glass-bonded lens to correct chromatic aberration. In other words, the third lens 14 corrects chromatic aberration by a combination of a lens having a positive refractive power and a lens having a negative refractive power.
이와 같이, 종래의 투사렌즈계(4)는 색수차 보정 및 여러가지 광학수차들을 보정하기 위하여 접합렌즈(14)와 여러매수의 렌즈를 구성으로 하고 있다. 이렇게 종래의 투사렌즈계(4)는 여러매수의 렌즈를 구비함으로써 소형화에 어려움이 있을 뿐만 아니라 비용상승을 초래하는 문제점이 있다. 이에 따라, 렌즈의 매수를 줄이면서도 고해상도 및 고휘도 구현이 가능한 투사렌즈계가 요구되고 있다.As described above, the conventional projection lens system 4 is composed of the combined lens 14 and the number of lenses in order to correct chromatic aberration and various optical aberrations. Thus, the conventional projection lens system 4 is not only difficult to miniaturize by providing a plurality of lenses, but also causes a cost increase. Accordingly, there is a demand for a projection lens system capable of realizing high resolution and high brightness while reducing the number of lenses.
따라서, 본 발명의 목적은 렌즈의 매수를 줄이면서도 고해상도 및 고휘도 구현을 가능하게 하는 투사렌즈계를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a projection lens system capable of realizing high resolution and high brightness while reducing the number of lenses.
도 1a 및 도 1b는 일반적인 후면투사장치의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도 및 측면도.1a and 1b is a front view and a side view schematically showing the configuration of a general rear projection device.
도 2는 종래 투사렌즈계의 구성을 나타내는 도면.2 is a diagram showing a configuration of a conventional projection lens system.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 투사렌즈계의 구성을 나타내는 도면.3 is a diagram illustrating a configuration of a projection lens system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4a 및 도 4b는 굴절렌즈와 회절광학소자의 광빔에 대한 분산특성을 각각 나타내는 도면.4A and 4B show dispersion characteristics of light beams of a refractive lens and a diffractive optical element, respectively.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 투사렌즈계의 색수차 보정 특성을 나타내는 그래프.5A and 5B are graphs illustrating chromatic aberration correction characteristics of a projection lens system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6은 도 3에 도시된 회절광학소자의 회절면에 대한 위상량을 나타내는 그래프.FIG. 6 is a graph showing a phase amount of a diffractive surface of the diffractive optical element shown in FIG. 3; FIG.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
2 : 음극선관 4 : 투사렌즈계2: cathode ray tube 4: projection lens system
6 : 반사경 8 : 스크린6: reflector 8: screen
10, 20 : 제1 렌즈 12, 22 : 제2 렌즈10, 20: first lens 12, 22: second lens
14, 24 : 제3 렌즈 16, 26 : 제4 렌즈14, 24: third lens 16, 26: fourth lens
18 : 제5 렌즈 24A : 회절광학소자18: fifth lens 24A: diffractive optical element
28 : 굴절렌즈28: refractive lens
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 투사렌즈계는 구면수차 및 파면수차와 비점수차 보정을 위해 중심부에서는 양의 굴절력을 가지고 주변부에서는 음의 굴절력을 가지는 제1 렌즈와, 투사렌즈계 전체 굴절력의 대부분을 담당하도록 상대적으로 큰 양의 굴절력을 가지는 제2 렌즈와, 비점수차 및 상면만곡 보정을 위해 양의 굴절력을 가지는 제3 렌즈 및 음의 굴절력을 가지는 제4 렌즈와, 제1 렌즈 및 제3 렌즈와 제4 렌즈는 비구면으로 설계되고 색수차 보정을 위해 렌즈의 비구면들 중 적어도 한면에 형성된 회절광학소자를 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the projection lens system according to the present invention is a first lens having a positive refractive power in the center and a negative refractive power in the peripheral portion for the correction of spherical aberration, wave front aberration and astigmatism, and most of the total refractive power of the projection lens system A second lens having a relatively large positive refractive power, a third lens having a positive refractive power and a fourth lens having a negative refractive power for correcting astigmatism and image curvature, a first lens and a third lens And the fourth lens is designed as an aspherical surface and includes a diffractive optical element formed on at least one of aspherical surfaces of the lens to correct chromatic aberration.
상기 목적외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Other objects and features of the present invention other than the above object will become apparent from the description of the preferred embodiment with reference to the accompanying drawings.
이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 6.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 투사렌즈계를 도시한 것이다. 도 3의 투사렌즈계는 중심부에서는 양의 굴절력을 가지고 주변부에서는 음의 굴절력을 가지는 제1 렌즈(20)와, 양의 굴절력을 갖는 제2 렌즈(22)와, 양의 굴절력을 가지며 일측면에 회절광학소자(Diffraction Optical Elements; DOE)가 형성되어진 제3 렌즈(24)와, 음의 굴절력을 가지는 제4 렌즈(26)를 구비한다. 제1 렌즈(20)는 플라스틱 재질의 비구면렌즈로 이루어져 구면수차를 보정하게 된다. 또한, 제1 렌즈(20)는 중심부에서는 양의 굴절력을 가지고 주변부에서는 음의 굴절력을 가짐으로써 코마수차 및 비점수차를 보정하게 된다. 제2 렌즈(22)는 유리재질로 이루어져 투사렌즈계 전체 굴절력의 대부분을 담당하게 된다. 제3 및 제4 렌즈(24, 26)는 플라스틱 렌즈로 구성되어 비점수차(Astigmatism) 및 상면만곡(Field Curvature)을 보정하는 기능을 가지게 된다. 여기서, 제3 렌즈(24)는 색수차 보정을 위하여 양의 굴절력을 갖는 렌즈의 일측면에 회절광학소자(24A)가 형성된 구조를 가지게 된다.3 illustrates a projection lens system according to an exemplary embodiment of the present invention. The projection lens system of FIG. 3 has a first lens 20 having a positive refractive power at the center and a negative refractive power at the periphery, a second lens 22 having a positive refractive power, and a diffraction on one side with a positive refractive power. A third lens 24 in which an optical element (DOE) is formed and a fourth lens 26 having negative refractive power are provided. The first lens 20 is made of a plastic aspherical lens to correct the spherical aberration. In addition, the first lens 20 has positive refractive power in the center portion and negative refractive power in the peripheral portion, thereby correcting coma and astigmatism. The second lens 22 is made of glass to cover most of the total refractive power of the projection lens system. The third and fourth lenses 24 and 26 are made of plastic lenses to have a function of correcting astigmatism and field curvature. Here, the third lens 24 has a structure in which the diffractive optical element 24A is formed on one side of the lens having positive refractive power to correct chromatic aberration.
이를 상세히 하면, 통상의 굴절렌즈(28)는 도 4a에 도시된 바와 같이 색신호를 가지는 광빔 중에서 청색(B) 광빔의 초점거리가 적색(R) 광빔의 초점거리보다 짧게 형성되게 한다. 반면에, 회절광학소자(24A)는 도 4b와 같이 색신호를 가지는광빔 중에서 적색(R) 광빔의 초점거리가 청색(B) 광빔의 초점거리 보다 짧게 형성되게 한다. 다시 말하여, 굴절렌즈(28)와 회절광학소자(24A)의 색신호 분산특성은 서로 반대가 된다. 이에 따라, 양의 굴절력을 가지는 플라스틱 렌즈(즉, 굴절렌즈)와, 회절특성을 가지고 그 플라스틱 렌즈의 표면에 형성되어진 회절광학소자(24A)를 구비하는 제3 렌즈(24)는 상반되는 색신호 분산특성을 이용하여 색수차를 보정하게 된다. 이러한 제3 렌즈(24)에 의해 도 3에 도시된 투사렌즈계는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 양호한 색수차 보정 특성을 가지게 된다.In detail, the conventional refractive lens 28 allows the focal length of the blue (B) light beam to be shorter than the focal length of the red (R) light beam among the light beams having the color signal as shown in FIG. 4A. On the other hand, the diffractive optical element 24A allows the focal length of the red (R) light beam to be shorter than the focal length of the blue (B) light beam among the light beams having the color signal as shown in FIG. 4B. In other words, the color signal dispersion characteristics of the refractive lens 28 and the diffractive optical element 24A are opposite to each other. Accordingly, the third lens 24 including the plastic lens (that is, the refractive lens) having positive refractive power and the diffractive optical element 24A formed on the surface of the plastic lens with diffraction characteristics is distributed with opposite color signals. The characteristic is used to correct chromatic aberration. By this third lens 24, the projection lens system shown in Fig. 3 has good chromatic aberration correction characteristics as shown in Figs. 5A and 5B.
전술한 구성을 가지는 투사렌즈계의 설계시 적용될 수 있는 각 렌즈면의 곡률반경, 간격 및 굴절률에 대한 데이터와, 각 렌즈면의 특징은 표 1에 나타낸 바와 같다.Data on curvature radius, spacing and refractive index of each lens surface that can be applied in the design of the projection lens system having the above-described configuration, and the characteristics of each lens surface are shown in Table 1.
그리고, 도 3에 도시된 투사렌즈계의 비구면 형상 및 회절광학소자 면의 형상을 결정하는 계수값들은 다음 표 2에 나타낸 바와 같다.The coefficient values for determining the aspherical shape and the shape of the diffractive optical element surface of the projection lens system shown in FIG. 3 are shown in Table 2 below.
여기서, 비구면으로 형성되어 있는 제1 렌즈(20)와, 제3 렌즈(24) 및 제4 렌즈(26)들의 형상을 결정하는 계수값들은 다음 수학식 1과 같은 비구면 식에 의하여 정의되게 된다.Here, coefficient values for determining the shape of the first lens 20, the third lens 24, and the fourth lens 26 formed as aspherical surfaces are defined by an aspherical formula as shown in Equation 1 below.
여기서, X는 광축상으로부터 높이 r에서의 비구면에 대한 세그(Sag)값, c는 렌즈면의 곡률이며, K는 코닉(Conic) 상수, a1 내지 a4는 비구면 계수를 나타낸다. 그리고, 회절광학소자(24A)에서 물체광(Object Source)과 참조광(Reference Source)의 간섭에 의해 생성된 회절광학소자(24A)의 비구면 위상량은 다음 수학식 2에 의해 결정된다.X is a Seg value for an aspherical surface at height r from the optical axis, c is a curvature of the lens surface, K is a Conic constant, and a1 to a4 are aspherical coefficients. The aspherical phase amount of the diffractive optical element 24A generated by the interference between the object light and the reference light in the diffractive optical element 24A is determined by the following equation.
여기서, φ(r)는 광축으로부터의 높이 r지점에서의 위상을 나타낸다. c1 내지 c4는 비구면 효과를 가지는 위상항의 계수를 의미한다. 상기 수학식 2에 의해 본 발명에 적용가능한 회절광학소자(24A)의 위상량은 도 6에 도시된 바와 같이 광축으로부터의 높이 r에 비례하여 감소되는 특성을 가지게 된다. 도 6에 도시된 회절광학소자(24A)의 위상량 특성 그래프는 회절광학소자(24A)의 윤대수와 관련되어 있으며, 회절효율 및 렌즈의 가공성이 고려된 광학성능 향상을 위하여 회절광학소자(24A)가 담당하는 위상량의 최적설계가 필요하다. 이를 위하여, 회절광학소자(24A)는 다수개의 동심원 형태의 홈부가 회전대칭성을 갖도록 형성되며, 그 홈부의 피치는 중심부에서 주변부로 갈수록 작아지게 된다. 이러한 회절광학소자(24A)를 플라스틱 비구면 렌즈와 조합시킴으로써 색수차, 구면수차 및 왜곡수차 등을 보정할 수 있게 된다. 이에 따라, 색수차 보정을 위하여 종래와 같이 음의 굴절력을 가지고 빔의 분산을 크게 하는 고가 재질의 렌즈를 별도로 사용하지 않아도 되므로 비용이 절감되고 투사렌즈계의 소형화에 유리하게 된다. 또한, 투사렌즈계의 초점거리가 짧을수록 투사렌즈계는 박형화될 수 있게 된다. 이를 위하여, 투사렌즈계 전체 굴절력의 대부분을 담당하는 제2 렌즈(22)가 큰 굴절력을 가지게끔 설계하는 것이 바람직하나 굴절력이 클 경우 구면수차가 발생하게 되므로 제2 렌즈(22)의 굴절력을 크게 하는데에는 한계가 있다. 이에 따라, 회절광학소자(24A)에 제2 렌즈(22)의 굴절력을 배분시킴으로써 투사렌즈계의 굴절력을 높여 전체적인 초점거리를 줄여 박형화될 수 있게 된다.Here,? (R) represents the phase at the height r point from the optical axis. c1 to c4 mean coefficients of a phase term having an aspherical effect. The phase amount of the diffractive optical element 24A applicable to the present invention by the above Equation 2 has a characteristic of decreasing in proportion to the height r from the optical axis as shown in FIG. The phase amount characteristic graph of the diffractive optical element 24A shown in FIG. 6 is related to the leap number of the diffractive optical element 24A, and the diffraction optical element 24A is used to improve optical performance considering the diffraction efficiency and the processability of the lens. The optimal design of the phase amount in charge is required. To this end, the diffractive optical element 24A is formed such that a plurality of concentric grooves have rotational symmetry, and the pitch of the grooves becomes smaller from the center to the periphery. By combining the diffractive optical element 24A with a plastic aspherical lens, chromatic aberration, spherical aberration, distortion aberration, and the like can be corrected. Accordingly, it is not necessary to separately use a lens made of an expensive material that has a negative refractive power to increase beam dispersion for chromatic aberration correction, thereby reducing costs and miniaturizing the projection lens system. In addition, as the focal length of the projection lens system becomes shorter, the projection lens system becomes thinner. To this end, it is preferable to design the second lens 22, which is responsible for most of the total refractive power of the projection lens system, to have a large refractive power. However, when the refractive power is large, spherical aberration occurs, thereby increasing the refractive power of the second lens 22. There is a limit. Accordingly, by dividing the refractive power of the second lens 22 to the diffractive optical element 24A, the refractive power of the projection lens system can be increased to reduce the overall focal length, thereby making it thinner.
또한, 회절광학소자(24A)에 의해 투사렌즈계의 밝기를 향상시킬 수 있게 된다. 다시 말하여, 제2 렌즈(22)의 굴절력을 회절광학소자(24A)에 분담시켜 투사렌즈계의 초점거리를 줄임으로써 투사렌즈계의 밝기를 향상시킬 수 있게 된다. 이는 투사렌즈계의 밝기가 다음 수학식 3과 같이 초점거리(f)에 비례하는 관계를 가지는 F/#의 제곱에 반비례하기 때문이다.Further, the diffraction optical element 24A can improve the brightness of the projection lens system. In other words, it is possible to improve the brightness of the projection lens system by sharing the refractive power of the second lens 22 with the diffractive optical element 24A to reduce the focal length of the projection lens system. This is because the brightness of the projection lens system is inversely proportional to the square of F / # having a relationship proportional to the focal length f as shown in Equation 3 below.
여기서, D는 렌즈의 구경을 나타낸다. 상기 수학식 3에 의해 투사렌즈계의 전체적인 초점거리가 작아질 수록 F/#이 작아지게 되므로, 결국 F/#의 제곱에 반비례하는 투사렌즈계의 밝기가 좋아지게 되므로 고휘도 구현이 가능하게 된다.Here, D represents the aperture of the lens. According to Equation 3, as the overall focal length of the projection lens system becomes smaller, F / # becomes smaller, and as a result, the brightness of the projection lens system inversely proportional to the square of F / # is improved, thereby enabling high brightness.
이와 같이, 본 발명의 투사렌즈계는 회절광학소자(24A)를 채용함으로써 색수차 및 구면수차 등을 보정함으로써 렌즈 매수의 증가없이 광학성능을 높일 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 투사렌즈계는 회절광학소자(24A)를 채용하여 굴절력을 분담시킴으로써 전체적인 초점거리를 줄여 박형화 및 고휘도 구현이 가능하게 된다. 아울러, 본 발명의 투사렌즈계는 비구면을 가짐과 아울러 중심부에서는 양의 굴절력을 가지고 주변부에서는 음의 굴절력을 가지는 제1 렌즈(20)를 이용하여 광학수차(구면수차, 파면수차, 비점수차)를 보상함으로써 렌즈의 매수를 줄일 수 있게 된다.As described above, the projection lens system of the present invention employs the diffractive optical element 24A to correct chromatic aberration, spherical aberration, and the like, thereby improving optical performance without increasing the number of lenses. In addition, the projection lens system of the present invention employs the diffractive optical element 24A to share the refractive power, thereby reducing the overall focal length, thereby enabling thinning and high brightness. In addition, the projection lens system of the present invention compensates optical aberrations (spherical aberration, wave front aberration, astigmatism) by using the first lens 20 having an aspherical surface and positive refractive power at the center and negative refractive power at the periphery. As a result, the number of lenses can be reduced.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 투사렌즈계에 의하면 회절광학소자를 채용하여 색수차 및 구면수차 등을 보정함으로써 렌즈 매수의 증가없이 고해상도를 구현함과 아울러 제조비용을 절감할 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 투사렌즈계에 의하면 회절광학소자를 채용하여 초점거리를 줄임으로써 박형화 및 고휘도 구현이 가능하게 된다. 아울러, 본 발명의 투사렌즈계는 구면수차, 파면수차, 비점수차를 보상할 수 있는 렌즈를 이용하여 렌즈의 매수를 줄일 수 있으므로 박형화가 가능하게 되고 제조비용을 절감할 수 있게 된다.As described above, the projection lens system according to the present invention employs a diffractive optical element to correct chromatic aberration and spherical aberration, thereby realizing high resolution without increasing the number of lenses and reducing manufacturing costs. In addition, according to the projection lens system according to the present invention, by reducing the focal length by adopting the diffractive optical element, it is possible to realize a thinner and higher brightness. In addition, the projection lens system of the present invention can reduce the number of lenses by using a lens that can compensate for spherical aberration, wavefront aberration, astigmatism, so that the thickness can be reduced and manufacturing cost can be reduced.
이상 설명한 내용을 통해 당업자 라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
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