KR100406610B1

KR100406610B1 - 광각 투사 렌즈

Info

Publication number: KR100406610B1
Application number: KR10-2001-0023432A
Authority: KR
Inventors: 김재범
Original assignee: 삼성테크윈 주식회사
Priority date: 2001-04-30
Filing date: 2001-04-30
Publication date: 2003-11-20
Also published as: KR20020083785A

Abstract

본 발명은 광각 투사 렌즈를 개시한다.

본 발명은 물체측으로부터 순서대로, 부의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군; 및 정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군을 포함하고, 적어도 1면에 회절 소자를 포함한다. 그리고, fb > 2f, -0.02 < φdoe/φ < 0.02(φdoe : 회절면의 굴절력, φ : 전체 광학계의 굴절력, f : 전체 광학계의 초점 거리, fb : 제2 렌즈군의 곡률이 평면이 아닌 마지막 렌즈면에서부터 상면까지의 거리)의 조건을 만족하며, 제1 렌즈군과 제2 렌즈군 사이에 미러가 위치할 수 있다.

이러한 본 발명에 따르면, 긴 후초점 거리와 넓은 화각을 확보하면서 수차 보정이 용이하고, 저코스트 및 소형화가 용이한 LCD용 광각 투사 렌즈를 제공할 수 있다.

Description

광각 투사 렌즈{WIDE-ANGLE PROJECTION LENS}

본 발명은 투사 렌즈에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, LCD(liquid crystal device)용 광각 투사 렌즈에 관한 것이다.

기존의 카메라용 렌즈나 전자 화상용 결상 광학계는 대부분 기하 광학적인범주내에서 설계되고 제품화 되어 왔다. 최근에 대두되고 있는 프로젝션 (projection) 시스템이나 모니터 등에 사용되는 결상 렌즈도 마찬가지이다. 특히, 프로젝션 시스템에서는 LCD 표시 장치상에 디스플레이되는 영상을 화면상에 투사시키는 투사 렌즈가 결상해야 할 화면의 크기가 점차로 커짐에 따라 요구되는 해상도도 갈수록 높아지고 있기 때문에, 투사 렌즈는 대구경화 및 광각화 되어 가고 있다.

이외에도 화면에 투사되는 광의 효율을 향상시키기 위하여, 투사 렌즈의 후면부와 LCD 사이에 다양한 광학 부품의 삽입이 요구되기 때문에, 투사 렌즈의 후초점 거리를 보다 길게 하는 것이 요구되고 있으며, 이와 동시에 투사 렌즈 전체의 사이즈를 소형화하는 것도 요구되고 있다.

이러한 요구를 만족하기 위해서는 투사 렌즈 광학계를 리트로포커스 (retrofocus) 형태의 광학계로 구성한다. 리트로포커스 광학계는 일반적으로 부의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군과 정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군으로 구성되며, 특히, 광각과 긴 후초점 거리가 요구되는 경우에는 제1 렌즈군의 부의 굴절력을 보다 강하게 하여야 한다. 그러나 부의 굴절력 강화에 따라 왜곡과 배율 색수차가 증가되며, 이러한 수차를 보정하는 것은 용이하지가 않다.

종래에는 이와 같이 발생되는 수차를 보정하기 위하여, 제1 렌즈군의 렌즈 매수를 증가시키면서 제1 렌즈군에 정의 굴절력을 가지는 볼록 렌즈를 배치시켜 제1 렌즈군 자체에서 왜곡과 배율 색수차를 어느 정도 보정하도록 하는 방법을 사용하였다. 이외에도, 제1 렌즈군에 비구면 렌즈를 사용하여 렌즈 매수의 증가를 최소화시키면서 왜곡 수차를 보정하는 방법을 사용하였다.

그러나, 이러한 방법들은 긴 후초점 거리와 넓은 화각을 확보하기 위하여 렌즈 매수 증가 및 렌즈의 비구면화가 발생되기 때문에, 광학계의 크기가 커지게 되고, 중량 또한 증가하게 되며, 중량 및 구경의 증가에 따라 제조 코스트 또한 증가하게 된다.

또한, 렌즈의 매수를 증가시키는데에는 한계가 있기 때문에 수차가 적절하게 보정되지 않는 경우가 발생하며, 비구면 렌즈를 사용하는 경우에는 왜곡 수차의 보정이 용이하게 이루어지지만 색수차의 보정은 여전히 용이하지 않은 문제점이 있다. 특히, 색수차중 축상 색수차는 어느 정도 보정이 되는 반면에, 배율 색수차의 보정이 상당히 어렵게 되며, 그 중에서도 단파장 영역(g-line)의 배율 색수차의 보정이 어렵게 된다.

그러므로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 긴 후초점 거리와 넓은 화각을 확보하면서 수차 보정이 용이하고, 저코스트 및 소형화가 용이한 LCD용 광각 투사 렌즈를 제공하고자 하는데 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 구조를 나타낸 도이다.

도 2는 각각 본 발명의 제1 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 구면, 비점 및 왜곡 수차도이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 색수차도이다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 구조를 나타낸 도이다.

도 5는 각각 본 발명의 제2 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 구면, 비점 및 왜곡 수차도이다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 색수차도이다.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 구조를 나타낸 도이다.

도 8은 각각 본 발명의 제3 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 구면, 비점 및 왜곡 수차도이다.

도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 색수차도이다.

도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 구조를 나타낸 도이다.

도 11은 각각 본 발명의 제4 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 구면, 비점 및 왜곡 수차도이다.

도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 색수차도이다.

도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 구조를 나타낸 도이다.

도 14는 각각 본 발명의 제5 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 구면, 비점 및 왜곡 수차도이다.

도 15는 본 발명의 제5 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 색수차도이다.

도 16은 본 발명의 제6 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 구조를 나타낸 도이다.

도 17은 각각 본 발명의 제6 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 구면, 비점 및 왜곡 수차도이다.

도 18은 본 발명의 제6 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 색수차도이다.

이러한 발명의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 특징에 따른 광각 투사 렌즈는, 물체측으로부터 순서대로, 부의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군; 및 정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군을 포함하고, 적어도 1면에 회절 소자를 포함하며, fb > 2f, -0.02 < φdoe/φ < 0.02의 조건을 만족한다.

이외에도, 10 < L/f < 30, 35° < ｜ω｜ < 45°의 조건을 더 만족하며, 상기 제1 렌즈군과 제2 렌즈군 사이에 광로를 변환하는 미러가 위치된다. 또한, 상기 제1 렌즈군에서 물체측으로부터 첫번째 위치하는 렌즈의 상측면에 회절 소자가 포함되거나, 상기 제2 렌즈군에서 물체측으로부터 첫번째 위치하는 렌즈의 물체측면에 회절 소자가 포함될 수 있다.

또한, 본 발명의 특징에 따른 광각 투사 렌즈는, 1.45 < n_doe < 1.55의 조건을 더 포함한다. 이러한 특징을 가지는 광각 투사 렌즈는, 제1 렌즈군이 3매의 글래스 렌즈로 이루어질 수 있으며, 이 경우에, 4.5 < hmx/f < 10의 조건을 더 만족한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 1, 도 4, 도 8, 도 12 및 도 16에 본 발명의 각 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 구조가 줌위치별로 도시되어 있다.

첨부한 도 1, 도 4, 도 8, 도 12 및 도 16에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 광각 투사 렌즈는, 물체측으로부터 순서대로 위치되는 부의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군(Ⅰ), 및 정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군(Ⅱ)으로 이루어진다. 제1 렌즈군(Ⅰ)과 제2 렌즈군(Ⅱ) 사이에 미러(A)가 위치되어 있다. 미러(A)는 제1 렌즈군(Ⅰ)에서 출사되는 광의 광로를 변환하는 기능을 수행한다.

각 렌즈군을 구성하는 렌즈의 매수 및 그 형상은 실시예별로 다르며, 구체적인 렌즈군의 구성에 대한 설명은 이하에서 실시예별로 기술한다. 한편, 본 발명에서 물체측이라는 것은 투사 렌즈를 통하여 투사되는 화상이 표시되는 화면측을 나타낸다.

다음에는 이러한 구조로 이루어지는 본 발명의 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 작용에 대하여 설명한다.

일반적으로 리트로포커스 형태의 광학계에서 가장 큰 문제는 광학계 구성의 비대칭성에 따라 발생되는 색수차와 왜곡 수차이다. 왜곡 수차는 비구면을 사용하여 어느 정도 보정될 수 있지만 색수차는 쉽게 보정되지 않는다. 기하 광학적인 개념으로 색수차를 보정하려고 하는 경우에는 부의 굴절력이 강한 제1 렌즈군에 분산값이 큰 저분산 소재의 볼록 렌즈를 배치하여야 한다. 그러나 이러한 경우에는 제1 렌즈군의 부의 굴절력이 약해져서 그에 따라 후초점 거리가 짧아지거나 넓은 화각을 확보하는 것이 어려워지게 된다. 또한, 제1 렌즈군에 추가되는 렌즈는 대구경이 되기 때문에 중량이 급격하게 커지게 된다.

본 발명에서는 이러한 것을 해결하기 위하여 색수차 보정 성능이 탁월한 회절 광학 소자를 사용하여 리트로포커스 형태의 광학계에서 발생되는 수차를 보정하였다.

회절 광학 소자를 일반 굴절 렌즈면에 포함시켜 사용하는 경우에는 단지 비구면 렌즈의 한면을 회절 렌즈로 사용하기만 하면 된다. 초기의 회절 광학 소자는 다중 레벨 마스크를 이용하였으나, 최근에는 다이아몬드 튜닝 머신(diamond turning machine)을 이용하여 금형을 제작하고 인젝션 몰딩(injection molding)하는 방식으로 회절 광학 소자 구현이 가능하게 되어, 비구면과 회절면을 동시에 구현할 수 있게 되었다.

회절 광학 소자면을 결정하기 위해서는 단수히 광학적인 설계 성능 이외에 제조 성능도 반드시 고려하여야 하며, 회절 소자의 세그 피치(seg pitch)량이 서브마이크로(submicro)에서 수 마이크로 수준이므로 금형 코아의 가공성 및 사출성을 고려한 배치가 이루어져야 한다.

본 발명에 따른 광각 투사 렌즈는 리트로포커스 형태이며, 리어 프로젝션 시스템 등에 사용된다. 리어 프로젝션 시스템에 사용되는 투사 광학계는 큰 결상 배율을 가지면서도 작은 크기를 가지도록 요구된다.

그러나, 큰 결상 배율을 가지기 위해서는 기본적으로 어느 정도 이상의 물상 거리가 필요한다. 이를 위하여, 본 발명에서는 광학계의 내부에 미러(mirror)를 이용하여 광로를 꺽어주고 투사 광학계와 화면 사이에 다시 미러를 추가하여 필요한 물상 거리를 확보하였다.

한편, 리트로포커스 형태의 광학계에서는 부의 굴절력에 의하여 발생한 수차를 보정하기 위하여 정의 굴절력을 가지는 렌즈가 뒤에 배치되기 때문에 색수차 및 왜곡 수차의 보정이 휠씬 어렵게 된다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 부의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군에 회절면을 삽입하여 제1 렌즈군 자체에서 색수차 보정이 가능하도록 하였다. 그리고, 제1 렌즈군에 렌즈 매수를 증가시키지 않고 비구면을 이용하여 왜곡 수차를 보정하였으며, 또 다른 실시예에서는 제2 렌즈군에 회절면을 삽입하여 제1 렌즈군에서 발생하는 큰 배율 색수차가 보정되도록 하였다.

이러한 특징을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 광각 투사 렌즈는 다음의 조건을 만족한다.

(조건식1)

fb > 2f

(조건식2)

-0.02 < φdoe/φ < 0.02

여기서, f는 전체 광학계의 초점 거리를 나타내며, fb는 제2 렌즈군의 곡률이 평면이 아닌 마지막 렌즈면에서부터 상면까지의 거리를 나타내고, φdoe는 회절면의 굴절력을 나타내며, φ는 전체 광학계의 굴절력을 나타낸다.

조건식1은 투사 광학계에서 LCD 패널과 투사 렌즈 사이에 별도의 광학 부품들을 삽입할 공간을 확보하기 위한 조건이며, 조건식2는 배율 색수차를 보정하기 위하여 요구되는 회절면의 굴절력과 이 회절면을 포함하는 렌즈군의 굴절력에 대한 관계를 규정한 것이다.

한편, 위에 기술된 특징을 가지는 광학계에서는 제1 렌즈군의 두께나 외경이 광학계의 구성 설계에 중요한 변수가 된다. 제1 렌즈군의 두께가 클수록 기구 구성상의 간섭이 일어날 가능성이 증가되며, 이러한 간섭을 피하기 위하여 제품의 크기가 커져야 되는 경우가 발생하고, 제1 렌즈군을 구성하는 렌즈의 외경이 큰 렌즈의 매수가 증가될수록 광학계의 중량이 급격하게 증가하게 되며, 이러한 대형 글래스 렌즈로 인하여 제조 코스트도 상승하게 된다.

따라서 본 발명의 실시예에서는 중량과 코스트 증가를 고려하여 회절 광학 소자를 사용하였으며, 회절 광학 소자를 사용하면서도 광학계의 전체적인 중량과 제조 코스트를 보다 감소시키기 위하여 다음과 같은 조건을 만족한다.

(조건식3)

10 < L/f < 30

(조건식4)

4.5 < hmx/f < 10

여기서, L은 제1 렌즈군의 물체측에서부터 첫번째에 해당하는 렌즈면에서부터 상면까지의 거리를 나타내며, hmx는 렌즈의 유효경을 나타낸다.

마스크를 이용한 다중 스텝이나 레이저빔이나 이온빔을 이용한 직접 식각 방식에서 금형 제작을 통한 인젝션 몰딩 방식에 의한 회절 광학 소자의 제조가 가능해짐에 따라 대량 생산이 가능하게 되었으며, 본 발명의 실시예에서는 대량 생산성을 고려하여 상대적으로 렌즈의 외경이 작은 제2 렌즈군에 회절면을 배치하거나 다음과 같은 조건을 만족하는 좋은 소재를 가지는 회절면을 제1 렌즈군에 배치한다. (조건식5)

1.45 < n_doe < 1.55

n_doe는 회절면이 사용된 렌즈의 굴절률이다.

일반적으로 투사 렌즈가 리어(rear) 형태 즉, 투사 렌즈가 화면의 뒤쪽에 위치되어 화면쪽으로 화상을 투사하는 형태인 경우에는 구현해야 하는 화면의 크기가 대형화되어 가고 있고, 시스템 전체의 크기는 작아지도록 요구되고 있기 때문에,결국 투사 렌즈는 광각화되어야 한다. 본 발명의 실시예에서는 40인치 이상 50인치 정도되는 화면 크기를 구현할 수 있으면서 보다 작은 크기를 가지는 광학계를 구현하기 위하여, 대형 광각 투사 렌즈를 구현하였다. 그러나 광각 렌즈로 갈수록 광학계의 비대칭성으로 인한 왜곡이 커지게 되고 배율 색수차 또한 급격하게 증가하게 된다. 크기가 작은 시스템에서는 상대적으로 렌즈 구경도 작아지고 화각 또한 작아지기 때문에, 일반적으로 굴절 렌즈를 몇장 추가하여도 시스템에 미치는 여러가지 영향이 작다. 그러나 대구경 광각화가 될수록 그 영향은 커지게 되어, 렌즈의 추가적인 삽입이나 비구면 등의 채용을 통하여 얻을 수 있는 효과가 상대적으로 적어지게 된다.

그러므로 본 발명과 같은 대구경 광학 투사 렌즈의 경우에는 왜곡이나 배율 색수차를 중점으로 하는 광학 성능과, 광학계의 중량, 제조 비용 등을 고려하여, 다음과 같은 조건을 만족한다.

(조건식6)

20 < L/f < 25

(조건식7)

35° < ｜ω｜ < 45°

여기서, L은 제1 렌즈군의 물체측에 가장 가까운 제1렌즈면에서부터 상면까지의 거리를 나타내며, ω는 광학계에 입사하는 빛의 최대 각도(반화각)을 나타낸다.

조건식6의 상한값을 초과하는 경우에는 광학계의 크기가 증가되어 소형화가어려워진다. 한편, 조건식7의 상한값을 초과하는 경우에는 배율 색수차가 증가되고 화면의 밝기가 떨어지게 되며, 이와는 달리 조건식7의 하한값을 초과하는 경우에는 화면 배율이 작아지게 된다.

이러한 다수의 조건들(조건식1∼조건식7)을 만족하는 본 발명의 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 실시예값은 다음과 같다.

다음의 f는 초점 거리를 나타내며, ri(i=1∼26)는 굴절면의 곡률 반경, di(i=1∼26)는 렌즈의 두께 또는 렌즈간의 거리를 나타내며, nd.vd는 굴절률.분산치를 나타낸다. 길이를 나타내는 값의 단위는 mm이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 F 넘버(Fno)는 3이며, 초점 거리(f)는 10.3mm이며, 화각(2ω)은 85.6°이다.

도 1에 본 발명의 제1 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 구조가 도시되어 있다.

첨부한 도 1에 도시되어 있듯이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광각 투사 렌즈에서, 제1 렌즈군(I)은 각각 부의 굴절력을 가지며 물체측면이 볼록한 매니스커스 렌즈인 제1 렌즈(1), 제2 렌즈(2) 및 제3 렌즈(3)와, 정의 굴절력을 가지며 물체측면이 볼록한 제4 렌즈(4)로 이루어진다. 그리고 제2 렌즈군(Ⅱ)은 상측면이 볼록한 정의 굴절력을 가지는 제5 렌즈(5), 부의 굴절력을 가지며 양면이 오목한 제6 렌즈(6), 정의 굴절력을 가지며 양면이 볼록하고 제6 렌즈(6)와 접합되어 있는 제7 렌즈(7), 정의 굴절력을 가지며 양면이 볼록한 제8 렌즈(8)를 포함하며, 이외에도 광학 부품(9, 10,11)를 더 포함한다. 여기서는 광학 부품(9,10,11)이 제2 렌즈군(Ⅱ)에 포함된 것으로 도시되었지만, 제2 렌즈군(Ⅱ)에 포함되지 않을 수도 있다.

본 실시예에서 광학 부품들은 편광 프리즘(polarizer), 편광 빔 스플리터(PBS:polarization beam splitter), 광 증폭기(lighting doubling), 커버 글래스(cover glass), LCD(liquid crystal device) 등이 선택적으로 포함되며, 반드시 이러한 것에 한정되지는 않는다.

본 발명의 제1 실시예에서는 제1 렌즈(1)의 물체측면이 비구면이며, 제1 렌즈(1)의 상측면이 회절면이다.

표 1에 이러한 구조로 이루어지는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광각 투사 렌즈를 구성하는 각 렌즈의 실시예값이 기재되어 있다.

면번호	곡률반경(r)	두께,거리(d)	nd.Vd
* 1	220.09961	4.524755	492000.571000
* 2	46.24990	12.465173
3	112.57785	4.483336	516798.641983
4	36.17500	7.546308
5	97.25596	4.759299	516798.641983
6	30.32199	8.670259
7	∞	80.000000
8	43.48047	4.558839	755198.275302
9	150.78686	12.279188
10	∞	16.911454
11	133.89777	5.260613	658435.508546
12	-42.81315	0.679966
13	-29.11464	7.801978	755198.275302
14	38.93801	8.500000	516798.641983
15	-38.93800	6.514033
16	43.34602	7.094799	670027.471965
17	-138.78083	4.200000
18	∞	1.000000	516800.641673
19	∞	2.000000
20	∞	32.000000	717359.295128
21	∞	4.500000
22	∞	2.175000	574000.550000
23	∞	0.250000
24	∞	0.725000	574000.550000
25	∞	0.114780
26	상면	0.000000

*는 비구면을 나타내며, 비구면 계수를 위한 식은 다음과 같다.

x : 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리

y : 광축에 수직 방향으로의 거리

c : 렌즈의 정점에서의 곡률 반경의 역수(1/R)

K : 코닉(Conic) 상수

A, B, C, D : 비구면 계수

이러한 수학식1에 따라 산출되는 본 발명의 제1 실시예에 따른 비구면의 계수는 다음 표 2와 같다.

	제1면의 비구면계수
K	0.000000
A	0.544775E-05
B	-0.229732E-08
C	0.889880E-12
D	-0.150563E-15

그리고 본 발명의 제1 실시예에 따른 회절면의 회절 계수 및 비구면 계수는 다음 표 3과 같다. 여기서, C1∼C3는 회절 계수를 나타낸다.

	제2면의 회절 계수 및 비구면계수
C1	2.6197E-04
C2	1.1995E-08
C3	1.3158E-12
K	0.0000E+00
A	3.1755E-06
B	8.9365E-10
C	-8.7428E-13
D	-5.5684E-16

도 2에 이러한 실시예값으로 이루어지는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 구면, 비점 및 왜곡 수차 특성이 도시되어 있으며, 도 3에 색수차 특성이 도시되어 있다.

또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 F 넘버(Fno)는 2.994이며, 초점 거리(f)는 10.3198mm의 값을 가지고, 화각(2ω)은 84.35°의 값을 가진다.

도 4에 본 발명의 제2 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 구조가 도시되어 잇으며, 첨부한 도 4에 도시되어 있듯이, 제2 실시예에 따른 광각 투사 렌즈에서, 제1 렌즈군(Ⅰ)은 제1 실시예와 동일한 구성으로 이루어지며, 제2 렌즈군(Ⅱ)은 제1 실시예와는 달리, 부의 굴절력을 가지면 양면이 오목한 제5 렌즈(5), 제5 렌즈(5)와 접합되어 있으며 정의 굴절력을 가지고 양면이 볼록한 제6 렌즈(6), 및 정의 굴절력을 가지며 양면이 볼록한 제7 렌즈(7)와, 광학 부품(8,9)을 포함한다. 본 발명의 제2 실시에에서, 제1 렌즈(1)의 물체측면이 비구면이며, 제1 렌즈(1)의 상측면이 회절면이다.

표 4에 이러한 구조로 이루어지는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광각 투사 렌즈를 구성하는 각 렌즈의 실시예값이 기재되어 있다.

면번호	곡률반경(r)	두께,거리(d)	nd.Vd
1 *	527.75280	4.000000	492000.571000
2 *	44.63035	9.248622
3	66.34019	2.800000	589128.612526
4	33.20411	8.246897
5	72.55254	2.000000	589128.612526
6	34.44029	20.782798
7	∞	86.254146
8	37.20593	6.205426	755198.275302
9	-794.78078	14.538441
10	∞	0.713571
11	-35.76823	10.000000	755198.275302
12	19.50638	5.279846	589128.612526
13	-31.34805	23.291247
14	32.21687	5.889007	638542.554496
15	-186.73909	5.000000
16	∞	28.000000	846657.238263
17	∞	3.500000
18	∞	2.175000	574000.550000
19	∞	0.250000
20	∞	0.725000	574000.550000
21	∞	0.133963
22	상면	0.000000

*는 비구면을 나타내며, 각 비구면의 계수는 다음 표 5와 같다.

	제1면의 비구면계수
K	0.000000
A	0.796504E-05
B	-0.430384E-08
C	0.198067E-11
D	-0.478267E-15

그리고 본 발명의 제2 실시예에 따른 회절면의 회절 계수 및 비구면 계수는다음 표 6과 같다. 여기서, C1∼C3는 회절 계수를 나타낸다.

	제2면의 회절 계수 및 비구면계수
C1	2.0671E-04
C2	7.2219E-08
C3	-4.2704E-11
K	5.3949E-06
A	2.5841E-10
B	1.1334E-12
C	-2.8004E-15

도 5에 이러한 실시예값으로 이루어지는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 구면, 비점 및 왜곡 수차 특성이 도시되어 있으며, 도 6에 색수차 특성이 도시되어 있다.

또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 F 넘버(Fno)는 2.944이고, 초점 거리(f)는 10.35mm의 값을 가지며, 화각(2ω)은 83.72°값을 가진다.

도 7에 본 발명의 제3 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 구조가 도시되어 있다. 첨부한 도 7에 도시되어 있듯이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 광각 투사 렌즈는 제2 실시예와 동일하게 이루어지며, 단지 광학 부품(8,9,10)의 구성만이 다르다. 본 발명의 제3 실시에에서, 제1 렌즈(1)의 물체측면이 비구면이며, 제1 렌즈(1)의 상측면이 회절면이다.

표 7에 이러한 구조로 이루어지는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광각 투사 렌즈를 구성하는 각 렌즈의 실시예값이 기재되어 있다.

면번호	곡률반경(r)	두께,거리(d)	nd.Vd
* 1	-47305.46688	4.001243	492000.571000
* 2	52.31608	8.572125
3	73.18175	2.944345	589128.612526
4	33.36732	7.281459
5	62.63489	2.102510	589128.612526
6	32.62288	22.757326
7	∞	86.952428
8	43.17688	4.656848	755000.276000
9	-467.42038	14.693683
10	∞	4.232867
11	-40.13482	8.686905	754996.276040
12	20.09039	8.966100	567404.633845
13	-33.03082	19.175040
14	38.91119	6.408871	633545.577162
15	-93.61809	3.500000
16	∞	1.000000	516800.641673
17	∞	2.000000
18	∞	32.000000	717359.295128
19	∞	3.500000
20	∞	2.175000	574000.550000
21	∞	0.250000
22	∞	0.725000	574000.550000
23	∞	0.148161
24	상면	0.000000

*는 비구면을 나타내며, 각 비구면의 계수는 다음 표 8과 같다.

	제1면의 비구면계수
K	0.000000
A	0.800478E-05
B	-0.408826E-08
C	0.204726E-11
D	-0.501671E-15

그리고 본 발명의 제3 실시예에 따른 회절면의 회절 계수 및 비구면 계수는다음 표 9와 같다. 여기서, C1∼C3는 회절 계수를 나타낸다.

	제2면의 회절 계수 및 비구면계수
C1	1.8414E-04
C2	9.7715E-08
C3	-5.5994E-11
K	4.4297E-06
A	1.2937E-09
B	1.5352E-12
C	-2.6025E-15

도 8에 이러한 실시예값으로 이루어지는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 구면, 비점 및 왜곡 수차 특성이 도시되어 있으며, 도 9에 색수차 특성이 도시되어 있다.

또한, 본 발명의 제4 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 F 넘버(Fno)는 2.4의 값을 가지고, 초점 거리(f)는 10.296mm의 값을 가지며, 화각(2ω)은 85.3°의 값을 가진다.

도 10에 본 발명의 제4 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 구조가 도시되어 있으며, 첨부한 도 10에 도시되어 있듯이, 제4 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 구성은 제1 실시예와 동일하게 이루어지며, 단지 제5 렌즈(5)가 정의 굴졀력을 가지며 물체측면이 볼록하고, 광각 부품(9,10)의 갯수가 다르다. 본 발명의 제4 실시에에서, 제1 렌즈(1)의 물체측면과 상측면이 비구면이며, 제2 렌즈군(Ⅱ)의 제5 렌즈(1)의 물체측면이 회절면이다.

표 10에 이러한 구조로 이루어지는 본 발명의 제4 실시예에 따른 광각 투사 렌즈를 구성하는 각 렌즈의 실시예값이 기재되어 있다.

면번호	곡률반경(r)	두께,거리(d)	nd.Vd
* 1	107.63651	6.000000	492000.571000
* 2	48.52787	15.145098
3	112.45789	5.056511	633037.586293
4	34.28342	7.645254
5	134.53581	4.156512	487000.704000
6	28.83409	8.244927
7	∞	80.000000
8	46.63476	4.646832	750022.343309
9	-748.69411	0.100000
10	∞	29.271046
* 11	969.69984	4.532404	492000.571000
12	-39.88800	0.595726
13	-31.02098	1.705404	745708.280264
14	43.76196	7.673473	596227.615901
15	-53.70100	0.100000
16	199.65043	8.244566	616743.604677
17	-30.35216	4.200000
18	∞	32.000000	717359.295128
19	∞	3.500000
20	∞	2.175000	574000.550000
21	∞	0.250000
22	∞	0.725000	574000.550000
23	∞	0.098373
24	상면	0.000000

*는 비구면을 나타내며, 각 비구면의 계수는 다음 표 11과 같다.

	제1면의 비구면계수	제2면의 비구면 계수
K	0.000000	0.000000
A	0.627791E-05	0.741881E-05
B	-0.361340E-08	-0.617931E-08
C	0.142793E-11	0.224464E-11
D	-0.183366E-15	-0.668350E-15

그리고 본 발명의 제4 실시예에 따른 회절면의 회절 계수 및 비구면 계수는다음 표 12와 같다. 여기서, C1∼C3는 회절 계수를 나타낸다.

	제11면의 회절 계수 및 비구면계수
C1	-3.6768E-04
C2	-3.2877E-07
C3	6.8384E-10
K	-2.2133E-05
A	-1.3273E-08
B	-9.9904E-11
C	3.7005E-14

도 11에 이러한 실시예값으로 이루어지는 본 발명의 제4 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 구면, 비점, 왜곡 수차 특성이 도시되어 있으며, 도 12에 색수차 특성이 도시되어 있다.

또한, 본 발명의 제5 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 F 넘버(Fno)는 2.4의 값을 가지고, 초점 거리(f)는 10.27mm의 값을 가지며, 화각(2ω)은 85.84°의 값을 가진다.

도 13에 본 발명의 제5 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 구조가 도시되어 있다. 첨부한 도 13에 도시되어 있듯이, 본 발명의 제5 실시예에 따른 광각 투사 렌즈에서, 제1 렌즈군(Ⅰ)은 부의 굴절력을 가지며 물체측면이 볼록한 매니스커스 렌즈인 제1 렌즈(1) 및 제2 렌즈(2), 정의 굴절력을 가지고 물체측면이 볼록한 제3 렌즈(4)를 포함한다. 제2 렌즈군(Ⅱ)은 물체측면이 오목한 부의 굴절력을 가지는 제4 렌즈(4), 부의 굴절력을 가지며 양면이 오목한 제5 렌즈(5), 정의 굴절력을 가지며 양면이 볼록하고 제5 렌즈(5)와 접합되어 있는 제6 렌즈(6), 정의 굴절력을 가지며 양면이 볼록한 제7 렌즈(7)를 포함하며, 이외에도 광학 부품(8, 9,10)을 더 포함한다. 본 발명의 제5 실시에에서, 제1 렌즈(1)의 물체측면 및 상측면이 비구면이며, 제4 렌즈(4)의 물체측면이 회절면이다.

표 13에 이러한 구조로 이루어지는 본 발명의 제5 실시예에 따른 광각 투사 렌즈를 구성하는 각 렌즈의 실시예값이 기재되어 있다.

면번호	곡률반경(r)	두께,거리(d)	nd.Vd
* 1	267.36258	5.894329	492000.571000
* 2	45.22071	23.044313
3	-450.77428	3.478646	634414.584622
4	28.27230	8.084334
5	∞	80.000000
6	50.06208	7.535548	753198.296989
7	-798.79214	0.300000
8	∞	29.025707
* 9	-206.98993	4.544971	492000.571000
10	-34.83546	0.200000
11	-32.89152	2.003426	755000.276000
12	42.98419	9.413948	613145.606562
13	-42.98418	0.300000
14	731.36805	9.131664	558380.640108
15	-30.52402	4.200000
16	∞	1.000000	516798.641983
17	∞	2.000000
18	∞	32.000000	717359.295128
19	∞	4.500000
20	∞	2.175000	574000.550000
21	∞	0.250000
22	∞	0.725000	574000.550000
23	∞	0.300024
24	상면	0.000000

*는 비구면을 나타내며, 각 비구면의 계수는 다음 표 14와 같다.

	제1면의 비구면계수	제2면의 비구면계수
K	0.000000	0.000000
A	0.604923E-05	0.421472E-05
B	-0.312789E-08	0.102295E-08
C	0.110370E-11	-0.449288E-11
D	-0.156719E-15	0.971781E-15

그리고 본 발명의 제5 실시예에 따른 회절면의 회절 계수 및 비구면 계수는다음 표 15와 같다. 여기서, C1∼C3는 회절 계수를 나타낸다.

	제9면의 회절 계수 및 비구면계수
C1	-3.2870E-04
C2	-3.6093E-07
C3	1.7589E-09
K	-2.4002E-05
A	-6.4191E-09
B	-8.0538E-11
C	1.9761E-14

도 14에 이러한 실시예값으로 이루어지는 본 발명의 제5 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 구면, 비점 및 왜곡 수차 특성이 도시되어 있으며, 도 15에 색수차 특성이 도시되어 있다.

또한, 본 발명의 제6 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 F 넘버(Fno)는 2.4의 값을 가지고, 초점 거리(f)는 10.296mm의 값을 가지며, 화각(2ω)은 84.76°의 값을 가진다.

도 16에 본 발명의 제6 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 구조가 도시되어 있으며, 첨부한 도 16에 도시되어 있듯이, 본 발명의 제6 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 구조는 제5 실시예와 동일하게 이루어진다. 본 발명의 제6 실시에에서, 제1 렌즈(1)의 물체측면 및 상측면이 비구면이며, 제4 렌즈(4)의 물체측면이 회절면이다.

표 16에 이러한 구조로 이루어지는 본 발명의 제6 실시예에 따른 광각 투사 렌즈를 구성하는 각 렌즈의 실시예값이 기재되어 있다.

면번호	곡률반경(r)	두께,거리(d)	nd.Vd
* 1	153.46068	4.736634	492000.571000
* 2	49.85713	23.840264
3	-172.75971	3.249572	658435.508546
4	28.20760	8.065843
5	∞	80.000000
6	45.88877	4.692207	755198.275302
7	7258.31919	0.300000
8	∞	28.787814
* 9	-111.95212	4.272760	492000.571000
10	-29.95984	0.200000
11	-28.48688	1.953134	755198.275302
12	37.20685	9.593244	638542.554496
13	-37.20685	0.300000
14	1374.51599	8.495720	516798.641983
15	-29.11393	4.200000
16	∞	1.000000	516798.641983
17	∞	2.000000
18	∞	32.000000	717359.295128
19	∞	4.500000
20	∞	2.175000	574000.550000
21	∞	0.250000
22	∞	0.725000	574000.550000
23	∞	0.999898
24	상면	0.000000

*는 비구면을 나타내며, 각 비구면의 계수는 다음 표 17과 같다.

	제1면의 비구면계수	제2면의 비구면계수
K	0.000000	0.000000
A	0.548947E-05	0.359532E-05
B	-0.254303E-08	-0.472615E-09
C	0.857320E-12	-0.341013E-11
D	-0.812718E-16	0.108650E-14

그리고 본 발명의 제6 실시예에 따른 회절면의 회절 계수 및 비구면 계수는다음 표 18과 같다. 여기서, C1∼C3는 회절 계수를 나타낸다.

	제9면의 회절 계수 및 비구면 계수
C1	-3.7210E-04
C2	-2.0505E-07
C3	2.5378E-09
K	-2.7187E-05
A	-5.7269E-09
B	-1.1919E-10
C	1.0981E-13

도 17에 이러한 실시예값으로 이루어지는 본 발명의 제6 실시예에 따른 광각 투사 렌즈의 구면, 비점 및 왜곡 수차 특성이 도시되어 있으며, 도 18에 색수차 특성이 도시되어 있다.

본 발명은 위에 기술된 실시예에 한정되지 않고 다음에 기술되는 청구 범위 내에서 다양한 변경 및 변화가 가능하다.

이상에서와 같이 본 발명의 실시예에 따라, 긴 후초점 거리와 넓은 화각을 확보하면서 수차 보정이 용이하고, 저코스트 및 소형화가 용이한 LCD용 광각 투사렌즈를 제공할 수 있다.

Claims

물체측으로부터 순서대로,

부의 굴절력을 가지는 제1 렌즈군; 및

정의 굴절력을 가지는 제2 렌즈군을 포함하고,

적어도 1면에 회절 소자를 포함하며, 다음의 조건을 광각 투사 렌즈.

fb > 2f

-0.02 < φdoe/φ < 0.02

35° < ｜ω｜ < 45°

φdoe : 회절면의 굴절력

φ : 전체 광학계의 굴절력

f : 전체 광학계의 초점 거리

ω : 광학계에 입사하는 빛의 최대 각도(반화각)

fb : 제2 렌즈군의 곡률이 평면이 아닌 마지막 렌즈면에서부터 상면까지의 거리
제1항에 있어서,

다음의 조건을 더 포함하여 만족하는 것을 특징으로 하는 광각 투사 렌즈.

10 < L/f < 30

1.45 < n_doe < 1.55

n_doe : 회절면이 사용된 렌즈의 굴절률

L : 제1 렌즈군의 물체측에서부터 첫번째에 해당하는 렌즈면에서부터 상면까지의 거리
삭제
제1항에 있어서,

상기 제1 렌즈군과 제2 렌즈군 사이에 광로를 변환하는 미러가 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 광각 투사 렌즈.
제1항에 있어서,

상기 제1 렌즈군에서 물체측으로부터 첫번째 위치하는 렌즈의 상측면에 회절 소자가 포함되는 것을 특징으로 하는 광각 투사 렌즈.
제1항에 있어서,

상기 제2 렌즈군에서 물체측으로부터 첫번째 위치하는 렌즈의 물체측면에 회절 소자가 포함되는 것을 특징으로 하는 광각 투사 렌즈.
제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈군은 3매의 글래스 렌즈로 이루어지며, 다음의 조건을 더 만족하는 것을 특징으로 하는 광각 투사 렌즈.

4.5 < hmx/f < 10

hmx : 렌즈의 유효경