JP3741790B2 - 投影レンズ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、CCDや撮像管等の撮像手段あるいは銀塩フィルム等を用いたカメラの結像レンズとしても使用可能な、投射型テレビに用いられる投影レンズに関し、特に、液晶表示パネルを用いた投射型テレビに好適な投影レンズに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、液晶表示パネルを用いた投射型テレビに用いられる投影レンズとしては、液晶表示パネル、照明系や色合成光学系等との関係により、テレセントリックな光学系が要求され、あるいは色合成光学系を挿入するために長いバックフォーカスが要求されている。このような要求を満足させるためのレンズとして、例えば特開昭63−81414号公報に記載されたものが知られている。このレンズは、従来よりもレンズ枚数を少なく構成でき、かつ焦点距離と比較してバックフォーカスが長く、テレセントリックな光学系を実現することができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、焦点距離と比較してバックフォーカスが長すぎると、光学系全体が大型化するという問題がある。また、液晶表示パネルを用いた光学系においては、テレビあるいは写真よりも歪曲収差が目立つため、これを抑える必要があるが、上記公報記載のレンズでは、十分に歪曲収差を補正することができなかった。
【0004】
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、色合成光学系等の光学系を挿入し得る適度なバックフォーカスを有し、テレセントリックで、歪曲収差を十分に補正し得る投影レンズを提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の投影レンズは、拡大側から順に、拡大側に凸面を向けた正の第1レンズ、拡大側に凸面を向けた正の第2レンズ、両凹レンズからなる第3レンズ、縮小側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる第4レンズ、および拡大側に凸面を向けた正の第5レンズが配列されてなり、以下の各条件式(1)〜(4)を満足するように構成されてなることを特徴とするものである。
【0006】
(1) 0.35<F12/F<0.65
(2) −3.0<F3/F<−0.13
(3) 0.5<F5/F<0.85
(4) 0.35<BF/F<0.55
ここで、 F12:第1レンズと第2レンズとの合成焦点距離
F3:第3レンズの焦点距離
F5:第5レンズの焦点距離
F:全レンズ系の焦点距離
BF:全レンズ系のバックフォーカス
また、前記第4レンズが以下の条件式(5)を満足するように構成されてなることが好ましい。
(5) 1.2<R8/R9<3.2
ここで、 R8:第4レンズの拡大側の面の曲率半径
R9:第4レンズの縮小側の面の曲率半径
さらに、前記第1レンズ内もしくは該第1レンズよりも拡大側の位置において、軸上光束をカットするように構成されてなることが好ましい。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。なお、以下に3つの実施例について具体的に説明するが、各実施例に各々対応する図面の説明において同一の要素については同一の符号を付し、重複する説明については省略する。
【0008】
<実施例1>
この実施例1のレンズは、図1に示すように、拡大側から、正の第1レンズL1、正の第2レンズL2、負の第3レンズL3、正の第4レンズL4および正の第5レンズL5がこの順に配列されてなり、かつ下記各条件式を満足するように構成されている。
【0009】
(1) 0.35<F12/F<0.65
(2) −3.0<F3/F<−0.13
(3) 0.5<F5/F<0.85
(4) 0.35<BF/F<0.55
(5) 1.2<R8/R9<3.2
ここで、 F12:第1レンズL1と第2レンズL2との合成焦点距離
F3:第3レンズL3の焦点距離
F5:第5レンズの焦点距離
F:全レンズ系の焦点距離
BF:全レンズ系のバックフォーカス
R8:第4レンズの拡大側の面の曲率半径
R9:第4レンズの縮小側の面の曲率半径
【0010】
なお、LCD1を透過し、光軸Xに沿ってこの投影レンズに入射した光束は、図示されないスクリーン上に拡大して投射される。また、レンズ系の縮小側(LCD側)には色合成光学系2が配されている。
なお、第1レンズL1よりも拡大側には、軸上光束遮蔽手段3が設けられており、軸上光束をカットするようになっている。
【0011】
ここで、第1レンズL1および第2レンズL2は拡大側に凸面を向けた正のメニスカスレンズ、第3レンズL3は拡大側に強い曲率の面を向けた両凹レンズ、第4レンズL4は縮小側に凸面を向けた正のメニスカスレンズ、第5レンズL5は拡大側に強い曲率の面を向けた両凸レンズである。
【0012】
次に、上記条件式(1)〜(5)について説明する。
条件式(1)の上限を越えて第1レンズL1と第2レンズL2との合成焦点距離が長くなると、バックフォーカスが大きくなりすぎてしまい、一方、条件式(1)の下限を越えて第1レンズL1と第2レンズL2との合成焦点距離が短くなると、収差の補正が困難となったり、バックフォーカスが短くなりすぎてしまうが、本実施例においてはこの条件式(1)を満足しており、バックフォーカスを適当な大きさとすることができ、また、収差の補正を良好なものとすることできる。
【0013】
また、条件式(2)の上限、下限のどちらを越えても、第3レンズL3が唯一の負のレンズであるため、収差のバランスが崩れ、収差を補正することが困難となるが、本実施例ではこの条件式(2)を満足しており、収差のバランスを良好なものとすることができる。
【0014】
また、条件式(3)の上限を越え、第5レンズL5の焦点距離が長くなると、バックフォーカスが長くなりすぎたり、収差を補正することが困難となり、一方、条件式(3)の下限を越え、第5レンズL5の焦点距離が短くなると、収差の補正、特に歪曲収差の補正が困難となるが、本実施例ではこの条件式(3)を満足しており、バックフォーカスを適当な長さとすることができ、また、収差の補正、特に歪曲収差の補正を良好なものとすることができる。
【0015】
また、条件式(4)の上限を越え、バックフォーカスが長くなると、光学系全体が大型化してしまい、一方、条件式(4)の下限を越え、バックフォーカスが大幅に短くなると、第5レンズL5と結像面との間に色合成光学系等を挿入することができなくなってしまうが、本実施例ではこの条件式(4)を満足しており、光学系全体の大型化を防止しつつ、光路中に色合成光学系等の挿入を可能としている。
【0016】
また、条件式(5)の上限を越えると、収差補正、とくに像面湾曲の補正が困難となり、一方、条件式(5)の下限を越えると、レンズ自体の製造が困難となるが、本実施例ではこの条件式(5)を満足しているため、像面湾曲等の補正が容易となり、レンズ自体の製造が容易となる。
【0017】
さらに、第1レンズL1あるいは第1レンズL1よりも拡大側において軸上光束遮蔽手段を挿入しないと、角度のきつい軸外光束をカットできなくなって拡大側のレンズ径が大きくなり、またテレセントリック性が失われることになるが、本実施例では第1レンズL1よりも拡大側に軸上光束をカットする手段3を挿入しているので拡大側のレンズ径の拡大化を防止しつつテレセントリック性を保持することができる。
【0018】
次に、この実施例1における各レンズ面の曲率半径R(mm)、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔D(mm)、各レンズのd線における屈折率Nおよびアッベ数νを下記表1に示す。
ただし、この表1および後述する表2、3において、各記号R,D,N,νに対応させた数字は拡大側から順次増加するようになっている。なお、表1の下段に本実施例における条件式(1)〜(5)の値を示す。
【0019】
【表1】
【0020】
また、この実施例1におけるレンズのFナンバおよび半画角ωは各々3.00および10.7°である。
【0021】
<実施例2>
次に、実施例2の投影レンズについて図2を用いて説明する。
この実施例2のレンズは、図2に示すように、上記実施例1のレンズとほぼ同様のレンズ構成とされているが、主として、第4レンズL4と第5レンズL5が極めて接近している点で上記実施例1のものとは異なっている。
【0022】
なお、前述した条件式(1)〜(5)は全て満足されており、さらに第1レンズL1よりも拡大側には、軸上光束遮蔽手段3が設けられている。
この実施例2における各レンズ面の曲率半径R(mm)、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔D(mm )、各レンズのd線における、屈折率Nおよびアッベ数νを下記表2に示す。なお、表2の下段に本実施例の条件式(1)〜(5)の値を示す。
【0023】
【表2】
【0024】
また、この実施例2におけるレンズのFナンバおよび半画角ωは各々3.00および10.9°である。
【0025】
<実施例3>
実施例3の投影レンズは、上記実施例2のレンズとほぼ同様のレンズ構成とされているため、図示は省略する。
なお、前述した条件式(1)〜(5)は全て満足されており、さらに第1レンズL1よりも拡大側には、軸上光束遮蔽手段3が設けられている。
【0026】
この実施例3における各レンズ面の曲率半径R(mm)、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔D(mm)、各レンズのd線における、屈折率Nおよびアッベ数νを下記表3に示す。なお、表3の下段に条件式(1)〜(5)の値を示す。
【0027】
【表3】
【0028】
また、この実施例3におけるレンズのFナンバおよび半画角ωは各々3.00および10.9°である。
なお、上記実施例1〜3に対応させてその各収差図(球面収差、非点収差およびディストーションの収差図)を各々図3〜5に示す。なお、この収差図においてωは半画角を示す。
【0029】
また、各球面収差図においては e線、F線およびC線に対する収差が示されている。さらに、各非点収差図には、サジタル(S)像面およびタンジェンシャル(T)像面に対する収差が示されている。
これら図3〜5から明らかなように、上述した各実施例においては、前述した各収差を全て良好なものとすることができる。
【0030】
なお、本発明の投影レンズとしては、上記実施例のものに限られるものではなく種々の態様の変更が可能であり、例えば各レンズの曲率半径Rおよびレンズ間隔(もしくはレンズ厚)Dを適宜変更することが可能である。
なお、上記実施例においては、本発明のレンズを液晶表示パネルの投影レンズとして用いているが、本発明の投影レンズの使用態様はこれに限られるものではなく、各種カメラの結像レンズ等として用いることも可能である。
【0031】
【発明の効果】
以上、詳細に説明した通り、本発明の投影レンズによれば、バックフォーカスを適当な大きさとすることができるので縮小側に色合成光学系等を挿入可能なバックフォーカスを確保しつつ、全光学系のサイズを小型化することができる。また、歪曲収差等の収差の補正を良好なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に係るレンズ基本構成を示す概略図
【図2】本発明の実施例2に係るレンズ基本構成を示す概略図
【図3】実施例1に係るレンズの各収差図
【図4】実施例2に係るレンズの各収差図
【図5】実施例3に係るレンズの各収差図
【符号の説明】
L1 〜L5 レンズ
R1 〜R13 レンズ面あるいは色合成光学系の端面の曲率半径
D1 〜D12 レンズ面間隔(レンズ厚)
X 光軸
P 結像位置
1 LCD
2 色合成光学系
3 軸上光束遮蔽手段
Claims (3)
- 拡大側から順に、拡大側に凸面を向けた正の第1レンズ、拡大側に凸面を向けた正の第2レンズ、両凹レンズからなる第3レンズ、縮小側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる第4レンズ、および拡大側に凸面を向けた正の第5レンズが配列されてなり、以下の各条件式(1)〜(4)を満足するように構成されてなることを特徴とする投影レンズ。
(1) 0.35<F12/F<0.65
(2) −3.0<F3/F<−0.13
(3) 0.5<F5/F<0.85
(4) 0.35<BF/F<0.55
ここで、 F12:第1レンズと第2レンズとの合成焦点距離
F3:第3レンズの焦点距離
F5:第5レンズの焦点距離
F:全レンズ系の焦点距離
BF:全レンズ系のバックフォーカス - 前記第4レンズが以下の条件式(5)を満足するように構成されてなることを特徴とする請求項1記載の投影レンズ。
(5) 1.2<R8/R9<3.2
ここで、 R8:第4レンズの拡大側の面の曲率半径
R9:第4レンズの縮小側の面の曲率半径 - 前記第1レンズ内もしくは該第1レンズよりも拡大側の位置において、軸上光束をカットするように構成されてなることを特徴とする請求項1または2記載の投影レンズ。
Priority Applications (3)
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JP24106896A JP3741790B2 (ja) | 1996-08-22 | 1996-08-22 | 投影レンズ |
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US09/280,080 US6295166B1 (en) | 1996-08-22 | 1999-03-29 | Projection lens for projection type of television system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24106896A JP3741790B2 (ja) | 1996-08-22 | 1996-08-22 | 投影レンズ |
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CN115201997B (zh) * | 2021-04-08 | 2024-07-12 | 宁波舜宇车载光学技术有限公司 | 光学镜头及电子设备 |
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1996
- 1996-08-22 JP JP24106896A patent/JP3741790B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-08-22 DE DE1997136623 patent/DE19736623A1/de not_active Ceased
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