JP4532630B2

JP4532630B2 - Projection lens

Info

Publication number: JP4532630B2
Application number: JP29839999A
Authority: JP
Inventors: 邦幸飛内
Original assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd
Current assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd
Priority date: 1999-10-20
Filing date: 1999-10-20
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2019-10-20
Also published as: JP2001116990A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶パネル等に表示される平面画像を、拡大してスクリーン等の表示媒体上に投射結像させる投射用レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶パネルに表示された平面画像を、スクリーン等の表示媒体上に拡大投射する液晶プロジェクタは、ビデオ再生画像やコンピュータのデータ等の表示用として、近来広く普及してきている。
なかでも、赤・緑・青の各色画像を、独立した液晶パネル（液晶ライトバルブ等）に表示し、各色画像を合成して拡大投影表示する「３板式液晶プロジェクタ」は、画像が高精細であることから普及率も高い。
図１８は、従来から知られた３板式液晶プロジェクタの、光学配置を説明図として示している。符号１〜３は液晶ライトバルブを示す。液晶ライトバルブ１は青画像表示用であり、液晶ライトバルブ２および３はそれぞれ、緑画像および赤画像表示用である。符号４は「色合成手段」としてのクロス型ダイクロイックプリズム、符号５は投射用レンズ、符号６は「表示媒体」としてのスクリーンを示す。
図示されない照明光源光学系により、液晶ライトバルブ１には青色光、液晶ライトバルブ２には緑色光、液晶ライトバルブ３には赤色光がそれぞれ照射され、各液晶ライトバルブを透過した光（各液晶ライトバルブに表示された画像により２次元的に変調されている）は、クロス型ダイクロイックプリズム４で合成されて投射用レンズ５に入射する。
投射用レンズ５から射出した光は、液晶ライトバルブ１，２，３の画像情報を、合成してカラー画像としてスクリーン６上に拡大して投影表示する。
【０００３】
このように、３板式液晶プロジェクタでは、投射用レンズ５の縮小側に、液晶ライトバルブや「プリズム等の色合成手段」が配置され、特に、投射用レンズと液晶ライトバルブとの間に色合成手段を配備しなければならないため、投射用レンズ５は「長いバックフォーカス」を必要とする。
また、液晶ライトバルブから色合成手段４に入射する光束の角度が変化すると、それに応じて、色合成手段の分光透過率も変化し、投影されたカラー画像における各色の明るさが画角により変化して見づらい画像になるので、投射用レンズ５は、主光線の角度が縮小側で同じになるテレセントリックな性質を持つことが好ましい。
近来、テレビ放送のデジタル化を迎え、また、一般家庭におけるテレビの大画面化の傾向と相俟って、これに適した背面投射タイプの３板式液晶リアプロジェクタの高い普及率が予想されている。このような状況から、３板式液晶リアプロジェクタに対しては、さらなる投射距離の短縮化・大画面化の要望が強く、投射用レンズに対し、投射距離短縮のための短焦点化、高画角化、表示画質を確保するための高性能、さらなるコンパクト化の要請が強まってきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記要請にこたえるべく、Ｆ値：２．４程度の明るさを有し、半画角４５度以上の高画角でありながらも高い解像力を維持し、色合成手段配備に必要な十分な長さのバックフォーカスを持ち、高いテレセントリック性を有する投射用レンズの実現を可能ならしむることを課題とする。
この発明はまた、３板式液晶リアプロジェクタ本体に、コンパクトに組み込むことのできるコンパクトな投射用レンズの実現を課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の投射用レンズは、図１に例示するように、拡大側（図１の左方）から縮小側に向かって順次、第１レンズ群Ｉ〜第３レンズ群IIIを配している。第１群Ｉは「負の屈折力」を持ち、第２レンズ群IIと第３レンズ群IIIは「共に正の屈折力」を持つ。従って、全体のパワー配分は「負・正・正」である。
第1レンズ群Ｉと第2レンズ群IIとの間には「光路を曲げるための反射手段を配置するための長い間隔」を有する。
第１群は「全て負レンズ」で構成され、第1レンズ群Ｉを構成するレンズの内、最も縮小側のレンズが非球面を有する。
請求項１記載の投射用レンズは、レンズ全系の焦点距離をf、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、第３レンズ群の焦点距離をｆ３、上記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間の空気間隔をＤとするとき、これらが条件：
（１） −２．７＜ｆ１／ｆ≦−２．１２
（２）２．２＜ｆ３／ｆ＜２．８
（３）２．９＜Ｄ／ｆ＜４．１
を満足する。
第２レンズ群は、負の屈折力を持つレンズＬ２Ａと正の屈折力を持つレンズＬ２Ｂとで構成されており、レンズＬ２Ａのアッベ数がレンズＬ２Ｂのアッベ数よりも大きい。
請求項１記載のレンズはまた、第３レンズ群IIIを構成するレンズの内の少なくとも１枚が非球面を有することができる（請求項２）。
【０００６】
上記請求項１または２記載の投射用レンズにおいては、第３レンズ群IIIの拡大側の焦点位置近傍に、開口絞りＳＴを配置することができる（請求項３）。
請求項４記載の投射用レンズは、上記請求項１〜３の任意の１に記載の投射用レンズにおいて、第１レンズ群と第２レンズ群の間に「光路を曲げるための反射手段」を配置したことを特徴とする。
【０００７】
この発明の投射用レンズは、長いバックフォーカスと、高いテレセントリック性を持たせるため、拡大側から負の屈折力を持つ第１レンズ群Ｉ、正の屈折力を持つ第２レンズ群II、正の屈折力を持つ第３レンズ群IIIの、３群構成とし、屈折力の分布を「負・正・正」とすることにより、拡大側が負で縮小側が正の「基本的なレトロフォーカス型レンズ」とし、第１レンズ群Ｉと第２レンズ群IIの間に、比較的長い間隔を配している。
第１・第２レンズ群間のこの「比較的長い間隔」には、請求項４記載の投射用レンズのように「光路を折り曲げるミラー手段」を配置することができ、また必要に応じて「有害な光線をカットする光学フィルター」等の光学系を配置することができる。
第１，第２レンズ群間に「比較的長い間隔」を配すると、第１レンズ群の外径が大きなる傾向にあり、一般に行われている「レトロフォーカス型レンズの歪曲収差補正を担う正の屈折力のレンズ」を配置する事が困難となる。
そこで、第１レンズ群を全て負の屈折力のレンズで構成し、外径を小さくすると共に、最も縮小側のレンズを非球面レンズとすることで、歪曲収差を適切に補正している。
請求項２記載の投射用レンズのように、第３群を構成するレンズの少なくとも１枚に非球面を採用することによって、投射用レンズの球面収差、非点収差を少ないレンズ枚数で補正することが可能になる。
【０００８】
請求項３記載の投射用レンズが満足する条件（１）〜（３）のうち、条件（１）は、所望のバックフォーカスと良好な光学性能を得る為の条件である。
条件（１）の下限を超えると、第１レンズ群の負の屈折力が小さくなって「レトロフォーカス性」が弱くなり、コンパクト性を保ちつつ、所望のバックフォーカスを確保するのが困難になる。
条件（１）の上限を超えると、第１レンズ群の負の屈折力が過大になり、コマ収差、像面湾曲等の軸外収差を良好に保つのが困難になる。
条件（２）は、高いテレセントリック性と所望のバックフォーカスを得る為の条件である。
条件（２）の下限を超えると、第３レンズ群の屈折力が大きくなり、軸外の主光線が大きく曲げられてテレセントリック性が損なわれるとともに、第１レンズ群と第２レンズ群の間に「所望の間隔」を確保することが困難になる。
条件（２）の上限を超えると、第３レンズ群の屈折力が小さくなり、それに応じて第１レンズ群の屈折力も小さくしなければならなくなり、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が広がり、第１レンズ群が大型化する。
条件（３）は、第1レンズ群と第2レンズ群の間に、前述の「光路を折り曲げる反射手段」等を適切に配置できるようにする為の条件式であるが、上限を超えると、投射用レンズの全長が長大化し、第１レンズ群の外径も大きくなってコンパクト性の確保が困難になる。
条件（３）の下限を超えると、第1レンズ群と第2レンズ群の間に「所望の空気間隔」を確保することが困難になる。また、所望のバックフォーカスを得ようとすると、第1レンズ群の負の屈折力、第３レンズ群の正の屈折力を共に大きくしなければならず、このようにすると球面収差・コマ収差等の収差が悪化する。
【０００９】
請求項１記載の投射用レンズにおけるアッベ数に対する条件は、投射用レンズのコンパクト性を保ちつつ、軸上色収差を効果的に補正する条件である。前述の如く、この発明の投射用レンズは、第１レンズ群と第２レンズ群との間に比較的長い間隔を有する為、第１レンズ群の外径が大きくなり易い。
請求項１の上記「アッベ数に対する条件」を満足することにより、「正の屈折力のレンズ」を第１レンズ群内に配備することなく軸上色収差を補正でき、上記正の屈折力のレンズを第１レンズ群中に配置することによる「外形の大型化」を防ぐことができる。
請求項３記載の投射用レンズのように、第３レンズ群の拡大側の焦点位置近傍に「開口絞り」を配置することにより、高いテレセントリック性を確保すると共に、高い開口効率を実現できる。
また、請求項４記載の投射用レンズのように、第1レンズ群と第2レンズ群との間に「光路を折り曲げる反射手段」、例えば、ミラー、プリズム等を配置することにより、投射用レンズのコンパクト性が計られるとともに、３板式液晶リアプロジェクタ本体内のレイアウトの自由度も増し、本体をより小さくする事が可能となる。
【００１０】
なお、図１において、符号Ｐは「色合成手段としての色合成プリズム」を示している。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、具体的な実施の形態として、７実施例を挙げる。
【００１２】
各実施例において、「Ｓ」により面（開口絞りの絞り面、色合成プリズムの射出面・入射面を含む）の番号（拡大側から数える）を表し、「Ｒ」により各面の曲率半径（非球面にあっては近軸曲率半径）を表し、「Ｄ」により光軸上の面間隔を表す。また、「Ｎｄ」及び「νｄ」により、各レンズの材質の、ｄ線に対する屈折率と、アッベ数を示す。また「ｆ」は投射用レンズの焦点距離、「Ｆ／Ｎｏ」は明るさを表すＦ値、「ω」は半画角、「ｂｆ」は空気中（プリズムのない状態）のバックフォーカスを表す。
非球面の形状は、光軸との交点を原点とし、光軸に対する高さ：ｈ、光軸方向の変移：Ｚ、近軸曲率：ｃ（前記近軸曲率半径の逆数）、円錐定数：Ｋ、高次の非球面係数：Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅとして、周知の式：

で表す。
【００１３】
実施例１
図２に、実施例１の投射用レンズのレンズ構成を示す。拡大側（図の左側）から負の屈折力を持つ第１レンズ群Ｉ、比較的長い間隔を隔てて正の屈折力を持つ第２レンズ群II、開口絞りＳＴ、正の屈折力を持つ第３レンズ群III、プリズムＰからなっている。

図９に、実施例１の投射用レンズを縮小側で評価した収差図を示す。基準波長は「５４６ｎｍのｅ線」としている。非点収差図におけるＳはサジタル光線、Ｍはメリディオナル光線の場合を示している。他の収差図においても同様である。
【００１４】
実施例２
図３に、実施例２の投射用レンズのレンズ構成を、図２に倣って示す。

図１０に、実施例２の投射用レンズを縮小側で評価した収差図を示す。
【００１５】
実施例３
図４に、実施例３の投射用レンズのレンズ構成を、図２に倣って示す。

図１１に、実施例３の投射用レンズを縮小側で評価した収差図を示す。
【００１６】
実施例４
図５に、実施例４の投射用レンズのレンズ構成を、図２に倣って示す。

図１２に、実施例４の投射用レンズを縮小側で評価した収差図を示す。
【００１７】
実施例５
図６に、実施例５の投射用レンズのレンズ構成を、図２に倣って示す。

図１３に、実施例５の投射用レンズを縮小側で評価した収差図を示す。
【００１８】
実施例６
図７に、実施例６の投射用レンズのレンズ構成を、図２に倣って示す。

図１４に、実施例６の投射用レンズを縮小側で評価した収差図を示す。
【００１９】
実施例７
図８に、実施例７の投射用レンズのレンズ構成を、図２に倣って示す。

図１５に、実施例７の投射用レンズを縮小側で評価した収差図を示す。
【００２０】
上記実施例４と７とは、投射用レンズの第１レンズ群と第２レンズ群の間に、プリズムを挿入した例である。
第１レンズ群と第２レンズ群の機構的な間隔を一定に保つ条件下であれば、プリズムを挿入することにより光学的な長さが短くなるので、第１レンズ群の外径を小さくできるのでコンパクト性に有利となる。
図１６は、実施例５の投射用レンズの、第１レンズ群Ｉと第２レンズ群IIの間に、反射手段として平面反射ミラーＭを配置した例である。
実施例１，２，３，６の投射用レンズも、同様に、第１レンズ群と第２レンズ群の間に平面反射ミラーＭを配置することが可能である。
図１７は、実施例４の投射用レンズの第１レンズ群と第２レンズ群の間のプリズムを、反射面を持つプリズムＲＰにした例である。実施例７の投射用レンズも同様に、反射面を持つプリズムＲＰにすることが可能である。
このように光路を自由に曲げることにより、投射用レンズのコンパクト性が向上し、３板式液晶リアプロジェクタ本体内のレイアウトの自由度が増し、本体そのものもコンパクトにする事が可能になる。
【００２１】
各収差図に示されるように、本発明による投射用レンズは、各実施例とも、高い光学性能を持っている。
【００２２】
上に挙げた実施例１〜７の投射用レンズは何れも、拡大側から縮小側に向かって、負の屈折力を持つ第１レンズ群Ｉ、正の屈折力を持つ第２レンズ群II、正の屈折力を持つ第３レンズ群IIIを配し、第１レンズ群Ｉと第２レンズ群II間に「光路を曲げるための反射手段を配置するための長い間隔」を有し、第１レンズ群Ｉは全て負レンズで構成され、第１レンズ群の内、最も縮小側のレンズが非球面（第６面）を有する（請求項１）。
また、実施例３〜７は何れも、第３レンズ群を構成するレンズの内、少なくとも１枚が非球面（実施例３では第１５面、実施例４では第１７面、実施例５では第１５面、実施例６では第１８面、実施例７では第１９面）を有する（請求項２）。
また、実施例１〜７の投射用レンズは何れも、レンズ全系の焦点距離：f、第１レンズ群の焦点距離：ｆ１、第３レンズ群の焦点距離：ｆ３、第１レンズ群と第２レンズ群の間の空気間隔：Ｄが、条件：
（１） −２．７＜ｆ１／ｆ≦−２．１２
（２）２．２＜ｆ３／ｆ＜２．８
（３）２．９＜Ｄ／ｆ＜４．１
を満足する（請求項１）。
また、各実施例とも、第２レンズ群は、負の屈折力を持つレンズＬ２Ａと正の屈折力を持つレンズＬ２Ｂとで構成されており、レンズＬ２Ａのアッベ数がレンズＬ２Ｂのアッベ数よりも大きく（請求項１）、第３レンズ群の拡大側の焦点位置近傍に開口絞りＳＴが配置されている（請求項３）。
また、図１６に示すように、実施例５や実施例１，２，３，６の投射用レンズの、第１レンズ群と第２レンズ群の間に、反射手段として平面反射ミラーを配置でき、図１７に示すように、実施例４、７の投射用レンズの第１レンズ群と第２レンズ群の間に、反射面を持つプリズムを配置することができる（請求項４）。
【００２３】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば、Ｆ値２．４程度の明るさ、半画角４５度以上の高画角でありながらも高い解像力を維持し、十分な長さのバックフォーカス、高いテレセントリック性、コンパクト性を有する投射用レンズを実現できる。特に、この発明の投射用レンズを３板式液晶リアプロジェクタに搭載することにより、プロジェクタ本体をコンパクト化することができ、高画角、大画面でありながらも、明るく、質の高い映像を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の投射用レンズを説明する図である。
【図２】実施例１のレンズ構成を示す図である。
【図３】実施例２のレンズ構成を示す図である。
【図４】実施例３のレンズ構成を示す図である。
【図５】実施例４のレンズ構成を示す図である。
【図６】実施例５のレンズ構成を示す図である。
【図７】実施例６のレンズ構成を示す図である。
【図８】実施例７のレンズ構成を示す図である。
【図９】実施例１に関する収差図である。
【図１０】実施例２に関する収差図である。
【図１１】実施例３に関する収差図である。
【図１２】実施例４に関する収差図である。
【図１３】実施例５に関する収差図である。
【図１４】実施例６に関する収差図である。
【図１５】実施例７に関する収差図である。
【図１６】実施例５のレンズ構成で、別の形態を示す図である。
【図１７】実施例４のレンズ構成で、別の形態を示す図である。
【図１８】３板式液晶リアプロジェクタの色合成系以降の説明図である。
【符号の説明】
Ｉ第１レンズ群
II 第２レンズ群
III 第３レンズ群
ＳＴ絞り
Ｐクロス型ダイクロイックプリズム（色合成プリズム）
Ｍ平面反射ミラー
ＲＰ反射面を持つプリズム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a projection lens for enlarging and projecting a planar image displayed on a liquid crystal panel or the like on a display medium such as a screen.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Liquid crystal projectors that enlarge and project a planar image displayed on a liquid crystal panel onto a display medium such as a screen have been widely used for displaying video playback images, computer data, and the like.
Above all, the “three-plate liquid crystal projector” that displays red, green, and blue color images on independent liquid crystal panels (liquid crystal light valves, etc.) and synthesizes each color image for enlarged projection display is a high-definition image. The diffusion rate is also high.
FIG. 18 is an explanatory diagram showing the optical arrangement of a conventionally known three-plate liquid crystal projector. Reference numerals 1 to 3 denote liquid crystal light valves. The liquid crystal light valve 1 is for displaying a blue image, and the liquid

crystal light valves

2 and 3 are for displaying a green image and a red image, respectively. Reference numeral 4 denotes a cross-type dichroic prism as “color synthesizing means”, reference numeral 5 denotes a projection lens, and reference numeral 6 denotes a screen as a “display medium”.
A light source optical system (not shown) irradiates the liquid crystal light valve 1 with blue light, the liquid crystal light valve 2 with green light, and the liquid crystal light valve 3 with red light. Are two-dimensionally modulated by the image displayed on the light valve) and are combined by the cross-type dichroic prism 4 and enter the projection lens 5.
The light emitted from the projection lens 5 is combined with the image information of the liquid

crystal light valves

1, 2, 3 and enlarged and projected on the screen 6 as a color image.
[0003]
As described above, in the three-plate liquid crystal projector, the liquid crystal light valve and the “color combining means such as a prism” are arranged on the reduction side of the projection lens 5, and in particular, the color composition is performed between the projection lens and the liquid crystal light valve. Since a means must be provided, the projection lens 5 requires a “long back focus”.
Further, when the angle of the light beam incident on the color synthesizing unit 4 from the liquid crystal light valve changes, the spectral transmittance of the color synthesizing unit also changes accordingly, and the brightness of each color in the projected color image changes depending on the angle of view. Therefore, the projection lens 5 preferably has a telecentric property in which the chief ray angle is the same on the reduction side.
Recently, with the trend toward digitalization of television broadcasts, coupled with the trend toward larger TV screens in general homes, a high penetration rate of a rear projection type three-plate liquid crystal rear projector suitable for this is expected. . Under these circumstances, there is a strong demand for further reduction of the projection distance and a larger screen for the three-panel type liquid crystal rear projector, and for the projection lens, a shorter focus and a higher angle of view for reducing the projection distance. There is a growing demand for higher performance and further compactness to ensure display quality and display quality.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In order to meet the above requirements, the present invention has a brightness of F value: about 2.4, maintains a high resolving power while maintaining a high angle of view with a half angle of view of 45 degrees or more, and is necessary for deploying color composition means. such having a back focus of sufficient length, it is an object if possible the realization of the projection lens Shimuru with high telecentricity.
Another object of the present invention is to realize a compact projection lens that can be compactly incorporated into a three-plate liquid crystal rear projector body.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
As illustrated in FIG. 1, the projection lens of the present invention includes a first lens group I to a third lens group III sequentially from the enlargement side (left side in FIG. 1) toward the reduction side. The first group I has “negative refractive power”, and the second lens group II and the third lens group III have “both positive refractive power”. Therefore, the overall power distribution is “negative / positive / positive”.
Between the first lens group I and the second lens group II, there is a “long interval for disposing a reflecting means for bending the optical path”.
The first group is composed of “all negative lenses”, and among the lenses constituting the first lens group I, the lens on the most reduction side has an aspherical surface.
The projection lens according to claim 1, wherein the focal length of the entire lens system is f, the focal length of the first lens group is f1, the focal length of the third lens group is f3, and the first lens group and the second lens group. Where D is the air spacing between:
(1) -2.7 <f1 / f≤-2.12
(2) 2.2 <f3 / f <2.8
(3) 2.9 <D / f <4.1
Satisfied.
The second lens group includes a lens L2A having a negative refractive power and a lens L2B having a positive refractive power, and the Abbe number of the lens L2A is larger than the Abbe number of the lens L2B.
In the lens according to claim 1, at least one of the lenses constituting the third lens group III may have an aspherical surface (claim 2).
[0006]
In the projection lens according to

claim

1 or 2 , the aperture stop ST can be disposed in the vicinity of the focal position on the enlargement side of the third lens group III ( claim 3 ).
Projection lens according to claim 4, wherein, in the projection lens according to any one of the claims 1 to 3, the "reflection means for bending the optical path" between the first lens group and the second lens group It is arranged.
[0007]
The projection lens according to the present invention has a first lens group I having a negative refractive power from the enlargement side, a second lens group II having a positive refractive power, and a positive lens so as to have a long back focus and high telecentricity. “Basic retrofocus lens” with a 3rd lens group III with refractive power and a negative power on the enlargement side and a positive on the reduction side by making the power distribution negative, positive, and positive. A relatively long interval is provided between the first lens group I and the second lens group II.
In this “relatively long distance” between the first and second lens groups, a “mirror means for folding the optical path” can be arranged as in the projection lens according to claim 4 , and if necessary, “ An optical system such as an “optical filter that cuts harmful light rays” can be disposed.
If a “relatively long interval” is provided between the first and second lens groups, the outer diameter of the first lens group tends to be large, and the “normal correction for correcting distortion aberration of a retrofocus lens” is generally performed. It is difficult to dispose a lens having a refractive power of ".
Therefore, all the first lens units are composed of lenses having negative refractive power, the outer diameter is reduced, and the lens on the most reduction side is an aspherical lens, so that distortion is appropriately corrected.
As in the projection lens according to claim 2, by adopting an aspheric surface for at least one of the lenses constituting the third group, the spherical aberration and astigmatism of the projection lens can be corrected with a small number of lenses. Is possible.
[0008]
Among the conditions (1) to (3) that the projection lens according to claim 3 satisfies, the condition (1) is a condition for obtaining a desired back focus and good optical performance.
When the lower limit of the condition (1) is exceeded, the negative refractive power of the first lens group becomes small and the “retrofocus” becomes weak, and it becomes difficult to secure a desired back focus while maintaining compactness. .
When the upper limit of the condition (1) is exceeded, the negative refractive power of the first lens unit becomes excessive, and it becomes difficult to maintain good off-axis aberrations such as coma and field curvature.
Condition (2) is a condition for obtaining high telecentricity and a desired back focus.
If the lower limit of condition (2) is exceeded, the refractive power of the third lens group will increase, the off-axis principal ray will be greatly bent and the telecentricity will be impaired, and between the first lens group and the second lens group. It becomes difficult to ensure the “desired interval”.
When the upper limit of the condition (2) is exceeded, the refractive power of the third lens group becomes small, and the refractive power of the first lens group must be reduced accordingly, and the distance between the first lens group and the second lens group becomes small. It spreads and the first lens group becomes larger.
Condition (3) is a conditional expression for appropriately arranging the above-mentioned “reflecting means for bending the optical path” between the first lens group and the second lens group. The overall length of the projection lens becomes longer, the outer diameter of the first lens group becomes larger, and it becomes difficult to ensure compactness.
If the lower limit of condition (3) is exceeded, it will be difficult to ensure a “desired air gap” between the first lens group and the second lens group. In order to obtain a desired back focus, both the negative refractive power of the first lens group and the positive refractive power of the third lens group must be increased. In this case, spherical aberration, coma aberration, etc. Aberrations worsen.
[0009]
The condition for the Abbe number in the projection lens according to claim 1 is a condition for effectively correcting the axial chromatic aberration while maintaining the compactness of the projection lens. As described above, since the projection lens of the present invention has a relatively long distance between the first lens group and the second lens group, the outer diameter of the first lens group tends to be large.
By satisfying the “condition for the Abbe number” of claim 1 , it is possible to correct axial chromatic aberration without arranging a “lens with positive refractive power” in the first lens group, and the lens with positive refractive power. Can be prevented from being placed in the first lens group.
As the projection lens according to claim 3, by arranging the "aperture stop" in the vicinity of the focal point of the magnification side of the third lens group, while ensuring a high telecentricity can be achieved a high aperture efficiency.
Further, as in the projection lens according to claim 4 , by arranging a “reflecting means for folding the optical path” between the first lens group and the second lens group, for example, a mirror, a prism, etc., the projection lens In addition, the degree of freedom of layout in the main body of the three-plate liquid crystal rear projector is increased and the main body can be made smaller.
[0010]
In FIG. 1, the symbol P indicates “color combining prism as color combining means”.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, 7 examples will be given as specific embodiments.
[0012]
In each embodiment, “S” represents the number of surfaces (including the aperture surface of the aperture stop, the exit surface and the entrance surface of the color synthesis prism) (counted from the enlargement side), and “R” represents the radius of curvature of each surface ( In the case of an aspherical surface, it represents a paraxial radius of curvature), and “D” represents a surface interval on the optical axis. “Nd” and “νd” indicate the refractive index and Abbe number of the material of each lens with respect to the d-line. “F” represents the focal length of the projection lens, “F / No” represents the F value representing brightness, “ω” represents the half field angle, and “bf” represents the back focus in the air (without the prism). .
The aspherical shape has the intersection with the optical axis as the origin, the height with respect to the optical axis: h, the change in the optical axis direction: Z, the paraxial curvature: c (reciprocal of the paraxial radius of curvature), the conic constant: K High-order aspheric coefficients: A, B, C, D, E

Represented by
[0013]
Example 1
FIG. 2 shows the lens configuration of the projection lens of Example 1. First lens group I having negative refractive power from the enlargement side (left side of the figure), second lens group II having positive refractive power at a relatively long distance, aperture stop ST, first lens having positive refractive power It consists of three lens groups III and a prism P.

FIG. 9 shows aberration diagrams of the projection lens of Example 1 evaluated on the reduction side. The reference wavelength is “546 nm e-line”. In the astigmatism diagram, S represents a sagittal ray, and M represents a meridional ray. The same applies to other aberration diagrams.
[0014]
Example 2
FIG. 3 shows the lens configuration of the projection lens of Example 2 according to FIG.

FIG. 10 shows aberration diagrams of the projection lens of Example 2 evaluated on the reduction side.
[0015]
Example 3
FIG. 4 shows the lens configuration of the projection lens of Example 3 according to FIG.

FIG. 11 shows aberration diagrams of the projection lens of Example 3 evaluated on the reduction side.
[0016]
Example 4
FIG. 5 shows the lens configuration of the projection lens of Example 4 according to FIG.

FIG. 12 is an aberration diagram in which the projection lens of Example 4 is evaluated on the reduction side.
[0017]
Example 5
FIG. 6 shows the lens configuration of the projection lens of Example 5 following FIG.

FIG. 13 shows aberration diagrams of the projection lens of Example 5 evaluated on the reduction side.
[0018]
Example 6
FIG. 7 shows the lens configuration of the projection lens of Example 6 according to FIG.

FIG. 14 shows aberration diagrams of the projection lens of Example 6 evaluated on the reduction side.
[0019]
Example 7
FIG. 8 shows the lens configuration of the projection lens of Example 7 following FIG.

FIG. 15 shows aberration diagrams of the projection lens of Example 7 evaluated on the reduction side.
[0020]
Examples 4 and 7 are examples in which a prism is inserted between the first lens group and the second lens group of the projection lens.
If the mechanical distance between the first lens group and the second lens group is kept constant, the optical length is shortened by inserting the prism, so that the outer diameter of the first lens group can be reduced. Therefore, it is advantageous for compactness.
FIG. 16 is an example in which a planar reflecting mirror M is disposed as a reflecting means between the first lens group I and the second lens group II of the projection lens of Example 5.
Similarly, in the projection lenses of Examples 1, 2, 3, and 6, it is possible to dispose the plane reflection mirror M between the first lens group and the second lens group.
FIG. 17 is an example in which the prism between the first lens group and the second lens group of the projection lens of Example 4 is a prism RP having a reflecting surface. Similarly, the projection lens of Example 7 can be a prism RP having a reflecting surface.
By freely bending the optical path in this manner, the compactness of the projection lens is improved, the degree of freedom of layout in the main body of the three-plate liquid crystal rear projector is increased, and the main body itself can be made compact.
[0021]
As shown in each aberration diagram, the projection lens according to the present invention has high optical performance in each of the examples.
[0022]
The projection lenses of Examples 1 to 7 listed above all have a first lens group I having a negative refractive power and a second lens group II having a positive refractive power from the enlargement side toward the reduction side. A third lens group III having a positive refractive power is disposed, and has a “long interval for disposing a reflecting means for bending the optical path” between the first lens group I and the second lens group II. The lens group I is entirely composed of a negative lens, and the lens on the most reduction side in the first lens group has an aspheric surface (sixth surface).
In each of Examples 3 to 7, at least one of the lenses constituting the third lens group is an aspherical surface (15th surface in Example 3, 17th surface in Example 4, and 17th surface in Example 5). 15th surface, 18th surface in Example 6 and 19th surface in Example 7) (claim 2).
In addition, in each of the projection lenses of Examples 1 to 7, the focal length of the entire lens system: f, the focal length of the first lens group: f1, the focal length of the third lens group: f3, the first lens group and the first lens group. Air spacing between two lens groups: D is a condition:
(1) -2.7 <f1 / f≤-2.12
(2) 2.2 <f3 / f <2.8
(3) 2.9 <D / f <4.1
(Claim 1).
In each embodiment, the second lens group includes a lens L2A having a negative refractive power and a lens L2B having a positive refractive power, and the Abbe number of the lens L2A is larger than the Abbe number of the lens L2B. Largely ( Claim 1 ), an aperture stop ST is disposed in the vicinity of the focal position on the magnification side of the third lens group ( Claim 3 ).
In addition, as shown in FIG. 16, a plane reflecting mirror can be arranged as a reflecting means between the first lens group and the second lens group of the projection lens of Example 5 or Examples 1, 2, 3 and 6. as shown in FIG. 17, it can be between the first and second lens groups of the projection lens of example 4 and 7, to place the prism having a reflecting surface (claim 4).
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the back focus has a sufficiently long length while maintaining a high resolving power while maintaining a brightness of F value of about 2.4 and a high field angle of 45 degrees or more. A projection lens having high telecentricity and compactness can be realized. In particular, by mounting the projection lens of the present invention on a three-plate liquid crystal rear projector, the projector main body can be made compact, and a high-quality image can be realized while having a high angle of view and a large screen. It becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a projection lens according to the present invention.
2 is a diagram showing a lens configuration of Example 1. FIG.
3 is a diagram illustrating a lens configuration of Example 2. FIG.
4 is a diagram illustrating a lens configuration of Example 3. FIG.
5 is a diagram illustrating a lens configuration of Example 4. FIG.
6 is a diagram illustrating a lens configuration of Example 5. FIG.
7 is a diagram showing a lens configuration of Example 6. FIG.
8 is a diagram illustrating a lens configuration of Example 7. FIG.
FIG. 9 is an aberration diagram for Example 1.
10 is an aberration diagram for Example 2. FIG.
11 is an aberration diagram for Example 3. FIG.
12 is an aberration diagram for Example 4. FIG.
13 is an aberration diagram for Example 5. FIG.
14 is an aberration diagram for Example 6. FIG.
15 is an aberration diagram for Example 7. FIG.
16 is a diagram showing another form of the lens configuration of Example 5. FIG.
17 is a diagram showing another form of the lens configuration of Example 4. FIG.
FIG. 18 is an explanatory diagram after a color composition system of a three-plate liquid crystal rear projector.
[Explanation of symbols]
I First lens group
II Second lens group
III Third lens group ST Aperture P Cross type dichroic prism (color synthesis prism)
M Planar reflecting mirror RP Prism with reflecting surface

Claims

拡大側から縮小側に向かって、負の屈折力を持つ第1レンズ群、正の屈折力を持つ第２レンズ群、正の屈折力を持つ第３レンズ群を配し、
上記第１レンズ群と上記第２レンズ群との間が、光路を曲げるための反射手段を配置するための長い間隔を有し、
上記第１レンズ群は全て負レンズで構成され、第１レンズ群の内、最も縮小側のレンズが非球面を有し、
レンズ全系の焦点距離をf、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、第３レンズ群の焦点距離をｆ３、上記第１レンズ群と上記第２レンズ群の間の空気間隔をＤとするとき、これらが条件：
（１） −２．７＜ｆ１／ｆ≦−２．１２
（２）２．２＜ｆ３／ｆ＜２．８
（３）２．９＜Ｄ／ｆ＜４．１
を満足し、
上記第２レンズ群が、負の屈折力を持つレンズＬ２Ａと正の屈折力を持つレンズＬ２Ｂとで構成されており、レンズＬ２Ａのアッベ数がレンズＬ２Ｂのアッベ数よりも大きいことを特徴とする投射用レンズ。From the magnification side to the reduction side, a first lens group having negative refractive power, a second lens group having positive refractive power, and a third lens group having positive refractive power are arranged.
Between the first lens group and the second lens group has a long interval for arranging a reflecting means for bending the optical path,
The first lens group is composed entirely of negative lenses, and the lens on the most reduction side of the first lens group has an aspheric surface,
When the focal length of the entire lens system is f, the focal length of the first lens group is f1, the focal length of the third lens group is f3, and the air space between the first lens group and the second lens group is D. These are the conditions:
(1) -2.7 <f1 / f≤-2.12
(2) 2.2 <f3 / f <2.8
(3) 2.9 <D / f <4.1
Satisfied ,
The second lens group includes a lens L2A having a negative refractive power and a lens L2B having a positive refractive power, and the Abbe number of the lens L2A is larger than the Abbe number of the lens L2B. Projection lens.

請求項１記載の投射用レンズにおいて、
第３レンズ群を構成するレンズの内、少なくとも１枚が非球面を有することを特徴とする投射用レンズ。The projection lens according to claim 1,
A projection lens, wherein at least one of the lenses constituting the third lens group has an aspherical surface.

請求項１または２記載の投射用レンズにおいて、The projection lens according to claim 1 or 2,
第３レンズ群の拡大側の焦点位置近傍に、開口絞りが配置されたことを特徴とする投射用レンズ。A projection lens, wherein an aperture stop is disposed in the vicinity of the focal position on the magnification side of the third lens group.

請求項１〜３の任意の１に記載の投射用レンズにおいて、The projection lens according to any one of claims 1 to 3,
第１レンズ群と第２レンズ群の間に、光路を曲げるための反射手段が配置されたことを特徴とする投射用レンズ。A projection lens, wherein a reflecting means for bending an optical path is disposed between the first lens group and the second lens group.