JP2004177688A - 投射レンズ及び液晶プロジェクタ - Google Patents
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Abstract
【課題】バックフォーカスがより長く、広角投射が可能で、非点収差、軸外球面収差（コマ）、歪曲収差等を十分に補正された投射レンズを提供すること
【解決手段】４枚のレンズからなり１枚目の負レンズが非球面レンズである第１レンズ群Ｇ１、２枚のレンズからなり１枚目の負レンズと２枚目の正レンズが接合している第２レンズ群Ｇ２，６枚のレンズからなり２枚目の正レンズと３枚目の負レンズと４枚目の正レンズが接合している第３レンズ群Ｇ３からなり、
第１群レンズＧ１、第２群レンズＧ２、第３群レンズＧ３の各焦点距離をそれぞれ ｆ１、ｆ２，ｆ３とし、全系の焦点距離を ｆ、バックフォーカスをｂｆとするとき、
（１） ｂｆ ／ ｆ ≧２．８ （２） １．１≦ ｆ２ ／ ｆ３ ≦１．６
（３） １．６５ ≦ ｜ｆ１｜／ ｆ ≦ ２．０５
であることを特徴とする投射レンズ。
【選択図】 図１
【解決手段】４枚のレンズからなり１枚目の負レンズが非球面レンズである第１レンズ群Ｇ１、２枚のレンズからなり１枚目の負レンズと２枚目の正レンズが接合している第２レンズ群Ｇ２，６枚のレンズからなり２枚目の正レンズと３枚目の負レンズと４枚目の正レンズが接合している第３レンズ群Ｇ３からなり、
第１群レンズＧ１、第２群レンズＧ２、第３群レンズＧ３の各焦点距離をそれぞれ ｆ１、ｆ２，ｆ３とし、全系の焦点距離を ｆ、バックフォーカスをｂｆとするとき、
（１） ｂｆ ／ ｆ ≧２．８ （２） １．１≦ ｆ２ ／ ｆ３ ≦１．６
（３） １．６５ ≦ ｜ｆ１｜／ ｆ ≦ ２．０５
であることを特徴とする投射レンズ。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の技術的分野】
本発明は、投射レンズに関し、さらに詳しくは、液晶表示体（ＬＣＤ）からなる液晶ライトバルブの画像を拡大して投射する液晶プロジェクタに使用する投射レンズに関する。本発明はまた、前記投射レンズを使用した液晶プロジェクタに関する。
【０００２】
【従来技術】
液晶プロジェクタは、Ｂ（青）、Ｇ（緑）、Ｒ（赤）の３原色の映像情報をそれぞれのライトバルブによって形成し、ダイクロイックミラー等を含むクロスプリズムによってこれらの３原色の映像光束を同一光軸とし、単一の投射レンズによってスクリーンに投射する。従って、液晶プロジェクタの投射レンズは、前記クロスプリズムが液晶パネルと投射レンズの間に配置するために、バックフォーカスが長いことが要求される。
【０００３】
また、ダイクロイックミラーに入射及び射出するＧＢＲの光によって鮮明な画像を形成するために、主光線の傾きが小さいテレセントリック性の強い投射レンズであることが望ましい。鮮明な画像を形成するために、収差、とくに非点収差、軸外球面収差（コマ）、歪曲収差等が補正されていることが必要である。
さらに、液晶プロジェクタをスクリーンの後方から投射するいわゆるリアプロジェクタとして使用する場合、液晶プロジェクタがコンパクトであることに加えて、特に投射レンズの焦点距離が短く広角投射が可能であることが望ましい。
【０００４】
従来の投射レンズとしては、焦点距離４７．００ｍｍ、バックフォーカス１５４．９９ｍｍ、画角７１．４８°であって、縮小側のテレセントリック性の高い投影レンズが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−６８６５０号（全体）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載された投影レンズの諸性能は、現在求められているコンパクトで鮮明画像を投射する液晶プロジェクタを構成するには不充分であり、特にバックフォーカスがより長く、かつ非点収差、軸外球面収差（コマ）、歪曲収差等を十分に補正された投射レンズが要求されている。
【０００７】
【発明の目的】
本発明は、従来の投射レンズの上述した問題に鑑みてなされたものであって、バックフォーカスがより長く、広角投射が可能で、非点収差、軸外球面収差（コマ）、歪曲収差等を十分に補正された投射レンズを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決する手段】
本発明は、４枚のレンズからなり１枚目の負レンズが非球面レンズである第１レンズ群Ｇ１、２枚のレンズからなり１枚目の負レンズと２枚目の正レンズが接合している第２レンズ群Ｇ２，６枚のレンズからなり２枚目の正レンズと３枚目の負レンズと４枚目の正レンズが接合している第３レンズ群Ｇ３からなり、
第１群レンズＧ１、第２群レンズＧ２、第３群レンズＧ３の各焦点距離をそれぞれ ｆ１、ｆ２，ｆ３とし、全系の焦点距離を ｆ、バックフォーカスをｂｆとするとき、
（１） ｂｆ ／ ｆ ≧２．８
（２） １．１≦ ｆ２ ／ ｆ３ ≦１．６
（３） １．６５ ≦ ｜ｆ１｜／ ｆ ≦ ２．０５
であることを特徴とする投射レンズである。
本発明はまた、３原色用の３つの液晶パネルと組み合わせた液晶プロジェクタである。
【０００９】
【作用】
本発明の投射レンズにおいて、
（１） ｂｆ ／ ｆ ≧２．８
とすることによって、バックフォーカスを長くして、ダイクロイックミラー（クロスプリズム）等を配置するスペースを確保でき、また短い焦点距離の確保すなわち広角投射が可能であり、短い投影距離により狭いスペースで投影を可能にする。この条件を満たさない場合、十分なバックフォーカスを確保することができない。
【００１０】
（２） １．１≦ ｆ２ ／ ｆ３ ≦１．６
は、諸収差のバランスをとりながら、十分なバックフォーカスを確保することができる。ｆ２ ／ ｆ３＜１．１の場合、Ｇ３に対するＧ２の屈折率が強くなり、バックフォーカスが維持できず、また球面収差を十分に補正できなくなる。また、像面湾曲が負になるとともに、正の歪曲収差が発生する。１．６＜ｆ２ ／ ｆ３の場合、Ｇ３に対するＧ２の屈折力が弱くなり、バックフォーカスＧを確保できるが、像面彎曲が正となる。
【００１１】
（３） １．６５ ≦ ｜ｆ１｜／ ｆ ≦ ２．０５
とすることにより、十分なバックフォーカスの確保でき、かつ軸外球面収差及び非点収差を良好に補正することができ、さらに第１レンズ群Ｇ１の直径を小さくすることができる。｜ｆ１｜／ ｆ ＜１．６５ の場合、バックフォーカスを確保するには有利であるが、Ｇ１の屈折力が強くなり、像面彎曲、特にサジタル像面が正側に強くなる。２．０５＜｜ｆ１｜／ ｆ の場合、バックフォーカスを長くするために、Ｇ１とＧ２との間隔を大きくする必要からＧ１の直径が大きくなる。
【００１２】
第１レンズ群Ｇ１の４枚のレンズのうちの１枚目を、負の非球面レンズにすることにより、デイストーションを減少させることができる。
第２レンズ群Ｇ２の２枚のレンズのうちの１枚目の負レンズと２枚目の正レンズを接合することにより、色収差を良好に補正することができる。
第３レンズ群Ｇ３の６枚のレンズのうち２枚目の正レンズと３枚目の負レンズと４枚目の正レンズを接合することにより、倍率収差を良好に補正することができる。
【００１３】
【実施の形態】
本発明の実施形態の投射レンズを光学データ及び図に基づいて説明する。投射レンズは、図１に示すように、焦点距離１１．４０６ｍｍ、Ｆナンバー２．３０、投射倍率５２．５０２（水平方向倍率）、第１レンズ有効直径６９．０ｍｍ、最後レンズ有効３１．５ｍｍ、レンズ前面から像面までの距離１８３．１８１ｍｍである。図１において、第１面及び第２面の近軸曲率半径の球面を、点線で示す。該投射レンズの光学データは、以下のとおりである。レンズ番号欄のＣ１は、複合非球面を示し、Ｐ１はクロスプリズムを示す。
【００１４】
【００１５】
第１面、第２面、第１９面の非球面を示す式は、光軸に垂直な高さをＨ、面頂を原点としたときの高さＨにおける光軸方向の変位量をＸ（Ｈ）、近軸曲率半径をＲ、円錐係数をε、ｎ次の非球面係数をＡｎとしたとき、次の式で表される。
Ｘ（Ｈ）＝（Ｈ２／Ｒ）／｛１＋［１−ε・（Ｈ２／Ｒ２）］１／２｝
＋Ａ４Ｈ４＋Ａ６Ｈ６＋Ａ８Ｈ８＋Ａ１０Ｈ１０
である。各面の非球面係数は以下のとおりである。
【００１６】
次に、前記実施形態の投射レンズの収差を示す。図２は、コマ収差を示す。図３は、球面収差（ＳＡ）及び正弦条件（ＳＣ）を示す。図４は、非点収差を示す。図５は、横色収差を示す。図６は、歪曲収差を示す。収差を示す図２ないし６において、グラフ１ないしグラフ４は、波長５５０ｎｍ（Ｇ）、４３５ｎｍ（ｇ）、４６０ｎｍ（Ｂ）、６２０ｎｍ（Ｒ）のときの収差を示す。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の投射レンズによれば、バックフォーカスがより長く、広角投射が可能で、非点収差、軸外球面収差（コマ）、歪曲収差等を十分に補正された投射レンズを構成できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の投射レンズの光学図である。
【図２】本発明の実施形態の投射レンズのコマ収差を示すグラフである。
【図３】本発明の実施形態の投射レンズの球面収差及び正弦条件を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態の投射レンズの非点収差を示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態の投射レンズの横色収差を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態の投射レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【符号の説明】
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
【発明の技術的分野】
本発明は、投射レンズに関し、さらに詳しくは、液晶表示体（ＬＣＤ）からなる液晶ライトバルブの画像を拡大して投射する液晶プロジェクタに使用する投射レンズに関する。本発明はまた、前記投射レンズを使用した液晶プロジェクタに関する。
【０００２】
【従来技術】
液晶プロジェクタは、Ｂ（青）、Ｇ（緑）、Ｒ（赤）の３原色の映像情報をそれぞれのライトバルブによって形成し、ダイクロイックミラー等を含むクロスプリズムによってこれらの３原色の映像光束を同一光軸とし、単一の投射レンズによってスクリーンに投射する。従って、液晶プロジェクタの投射レンズは、前記クロスプリズムが液晶パネルと投射レンズの間に配置するために、バックフォーカスが長いことが要求される。
【０００３】
また、ダイクロイックミラーに入射及び射出するＧＢＲの光によって鮮明な画像を形成するために、主光線の傾きが小さいテレセントリック性の強い投射レンズであることが望ましい。鮮明な画像を形成するために、収差、とくに非点収差、軸外球面収差（コマ）、歪曲収差等が補正されていることが必要である。
さらに、液晶プロジェクタをスクリーンの後方から投射するいわゆるリアプロジェクタとして使用する場合、液晶プロジェクタがコンパクトであることに加えて、特に投射レンズの焦点距離が短く広角投射が可能であることが望ましい。
【０００４】
従来の投射レンズとしては、焦点距離４７．００ｍｍ、バックフォーカス１５４．９９ｍｍ、画角７１．４８°であって、縮小側のテレセントリック性の高い投影レンズが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−６８６５０号（全体）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載された投影レンズの諸性能は、現在求められているコンパクトで鮮明画像を投射する液晶プロジェクタを構成するには不充分であり、特にバックフォーカスがより長く、かつ非点収差、軸外球面収差（コマ）、歪曲収差等を十分に補正された投射レンズが要求されている。
【０００７】
【発明の目的】
本発明は、従来の投射レンズの上述した問題に鑑みてなされたものであって、バックフォーカスがより長く、広角投射が可能で、非点収差、軸外球面収差（コマ）、歪曲収差等を十分に補正された投射レンズを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決する手段】
本発明は、４枚のレンズからなり１枚目の負レンズが非球面レンズである第１レンズ群Ｇ１、２枚のレンズからなり１枚目の負レンズと２枚目の正レンズが接合している第２レンズ群Ｇ２，６枚のレンズからなり２枚目の正レンズと３枚目の負レンズと４枚目の正レンズが接合している第３レンズ群Ｇ３からなり、
第１群レンズＧ１、第２群レンズＧ２、第３群レンズＧ３の各焦点距離をそれぞれ ｆ１、ｆ２，ｆ３とし、全系の焦点距離を ｆ、バックフォーカスをｂｆとするとき、
（１） ｂｆ ／ ｆ ≧２．８
（２） １．１≦ ｆ２ ／ ｆ３ ≦１．６
（３） １．６５ ≦ ｜ｆ１｜／ ｆ ≦ ２．０５
であることを特徴とする投射レンズである。
本発明はまた、３原色用の３つの液晶パネルと組み合わせた液晶プロジェクタである。
【０００９】
【作用】
本発明の投射レンズにおいて、
（１） ｂｆ ／ ｆ ≧２．８
とすることによって、バックフォーカスを長くして、ダイクロイックミラー（クロスプリズム）等を配置するスペースを確保でき、また短い焦点距離の確保すなわち広角投射が可能であり、短い投影距離により狭いスペースで投影を可能にする。この条件を満たさない場合、十分なバックフォーカスを確保することができない。
【００１０】
（２） １．１≦ ｆ２ ／ ｆ３ ≦１．６
は、諸収差のバランスをとりながら、十分なバックフォーカスを確保することができる。ｆ２ ／ ｆ３＜１．１の場合、Ｇ３に対するＧ２の屈折率が強くなり、バックフォーカスが維持できず、また球面収差を十分に補正できなくなる。また、像面湾曲が負になるとともに、正の歪曲収差が発生する。１．６＜ｆ２ ／ ｆ３の場合、Ｇ３に対するＧ２の屈折力が弱くなり、バックフォーカスＧを確保できるが、像面彎曲が正となる。
【００１１】
（３） １．６５ ≦ ｜ｆ１｜／ ｆ ≦ ２．０５
とすることにより、十分なバックフォーカスの確保でき、かつ軸外球面収差及び非点収差を良好に補正することができ、さらに第１レンズ群Ｇ１の直径を小さくすることができる。｜ｆ１｜／ ｆ ＜１．６５ の場合、バックフォーカスを確保するには有利であるが、Ｇ１の屈折力が強くなり、像面彎曲、特にサジタル像面が正側に強くなる。２．０５＜｜ｆ１｜／ ｆ の場合、バックフォーカスを長くするために、Ｇ１とＧ２との間隔を大きくする必要からＧ１の直径が大きくなる。
【００１２】
第１レンズ群Ｇ１の４枚のレンズのうちの１枚目を、負の非球面レンズにすることにより、デイストーションを減少させることができる。
第２レンズ群Ｇ２の２枚のレンズのうちの１枚目の負レンズと２枚目の正レンズを接合することにより、色収差を良好に補正することができる。
第３レンズ群Ｇ３の６枚のレンズのうち２枚目の正レンズと３枚目の負レンズと４枚目の正レンズを接合することにより、倍率収差を良好に補正することができる。
【００１３】
【実施の形態】
本発明の実施形態の投射レンズを光学データ及び図に基づいて説明する。投射レンズは、図１に示すように、焦点距離１１．４０６ｍｍ、Ｆナンバー２．３０、投射倍率５２．５０２（水平方向倍率）、第１レンズ有効直径６９．０ｍｍ、最後レンズ有効３１．５ｍｍ、レンズ前面から像面までの距離１８３．１８１ｍｍである。図１において、第１面及び第２面の近軸曲率半径の球面を、点線で示す。該投射レンズの光学データは、以下のとおりである。レンズ番号欄のＣ１は、複合非球面を示し、Ｐ１はクロスプリズムを示す。
【００１４】
第１面、第２面、第１９面の非球面を示す式は、光軸に垂直な高さをＨ、面頂を原点としたときの高さＨにおける光軸方向の変位量をＸ（Ｈ）、近軸曲率半径をＲ、円錐係数をε、ｎ次の非球面係数をＡｎとしたとき、次の式で表される。
Ｘ（Ｈ）＝（Ｈ２／Ｒ）／｛１＋［１−ε・（Ｈ２／Ｒ２）］１／２｝
＋Ａ４Ｈ４＋Ａ６Ｈ６＋Ａ８Ｈ８＋Ａ１０Ｈ１０
である。各面の非球面係数は以下のとおりである。
次に、前記実施形態の投射レンズの収差を示す。図２は、コマ収差を示す。図３は、球面収差（ＳＡ）及び正弦条件（ＳＣ）を示す。図４は、非点収差を示す。図５は、横色収差を示す。図６は、歪曲収差を示す。収差を示す図２ないし６において、グラフ１ないしグラフ４は、波長５５０ｎｍ（Ｇ）、４３５ｎｍ（ｇ）、４６０ｎｍ（Ｂ）、６２０ｎｍ（Ｒ）のときの収差を示す。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の投射レンズによれば、バックフォーカスがより長く、広角投射が可能で、非点収差、軸外球面収差（コマ）、歪曲収差等を十分に補正された投射レンズを構成できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の投射レンズの光学図である。
【図２】本発明の実施形態の投射レンズのコマ収差を示すグラフである。
【図３】本発明の実施形態の投射レンズの球面収差及び正弦条件を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態の投射レンズの非点収差を示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態の投射レンズの横色収差を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態の投射レンズの歪曲収差を示すグラフである。
【符号の説明】
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Claims (2)
- ４枚のレンズからなり１枚目の負レンズが非球面レンズである第１レンズ群Ｇ１、２枚のレンズからなり１枚目の負レンズと２枚目の正レンズが接合している第２レンズ群Ｇ２，６枚のレンズからなり２枚目の正レンズと３枚目の負レンズと４枚目の正レンズが接合している第３レンズ群Ｇ３からなり、
第１群レンズＧ１、第２群レンズＧ２、第３群レンズＧ３の各焦点距離をそれぞれ ｆ１、ｆ２，ｆ３とし、全系の焦点距離を ｆ、バックフォーカスをｂｆとするとき、
（１） ｂｆ ／ ｆ ≧２．８
（２） １．１≦ ｆ２ ／ ｆ３ ≦１．６
（３） １．６５ ≦ ｜ｆ１｜／ ｆ ≦ ２．０５
であることを特徴とする投射レンズ。 - 請求項１に記載の前記投射レンズを、３原色用の３つの液晶パネルと組み合わせた液晶プロジェクタ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002344186A JP2004177688A (ja) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | 投射レンズ及び液晶プロジェクタ |
| US10/718,656 US6822804B2 (en) | 2002-11-27 | 2003-11-24 | Projection lens and liquid crystal projector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002344186A JP2004177688A (ja) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | 投射レンズ及び液晶プロジェクタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004177688A true JP2004177688A (ja) | 2004-06-24 |
Family
ID=32322018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002344186A Pending JP2004177688A (ja) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | 投射レンズ及び液晶プロジェクタ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6822804B2 (ja) |
| JP (1) | JP2004177688A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7436597B2 (en) | 2006-12-11 | 2008-10-14 | Fujinon Corporation | Projection lens |
| JP2012073337A (ja) * | 2010-09-28 | 2012-04-12 | Fujifilm Corp | 投写用レンズおよび投写型表示装置 |
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| TWI355507B (en) * | 2007-07-27 | 2012-01-01 | Young Optics Inc | Fixed-focus lens |
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| JPH10170824A (ja) * | 1996-12-16 | 1998-06-26 | Ricoh Opt Ind Co Ltd | 投射用レンズ |
| JP2001324675A (ja) * | 2000-05-17 | 2001-11-22 | Mitsubishi Electric Corp | レトロフォーカス型レンズ及び投写型表示装置 |
Family Cites Families (4)
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| JP4450296B2 (ja) * | 1999-12-10 | 2010-04-14 | フジノン株式会社 | 投影レンズおよび投影プロジェクタ装置 |
| JP4016576B2 (ja) * | 2000-07-14 | 2007-12-05 | 株式会社日立製作所 | 投射用レンズ装置および投射型画像表示装置 |
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-
2002
- 2002-11-27 JP JP2002344186A patent/JP2004177688A/ja active Pending
-
2003
- 2003-11-24 US US10/718,656 patent/US6822804B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20040100702A1 (en) | 2004-05-27 |
| US6822804B2 (en) | 2004-11-23 |
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Legal Events
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| A02 | Decision of refusal |
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