JPH04335610A - 投影レンズ - Google Patents
投影レンズInfo
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- JPH04335610A JPH04335610A JP3107319A JP10731991A JPH04335610A JP H04335610 A JPH04335610 A JP H04335610A JP 3107319 A JP3107319 A JP 3107319A JP 10731991 A JP10731991 A JP 10731991A JP H04335610 A JPH04335610 A JP H04335610A
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Landscapes
- Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は液晶表示素子等の液晶表
示体、所謂液晶ライトバルブの画像をスクリーン上に拡
大投影して良好な画面を映し出す投影レンズに関するも
のである。 【０００２】 【従来の技術】従来においては、大画面のテレビジョン
等のＣＲＴの再生像を得る手法として、Ｂ（ブルー）・
Ｇ（グリーン）・Ｒ（レッド）の３色に対応した３本の
投影レンズによってＣＲＴの再生像をスクリーン上に拡
大投影する投射管型ビデオプロジェクターが普及してい
る。 【０００３】一方、近年においては、Ｂ・Ｇ・Ｒの３色
に対応した液晶表示体（以下、液晶ライトバルブと称す
る。）の各々に対し、３つに分割された同一光源からの
光をを透過照明し、各液晶ライトバルブからの光を合成
して、３色の液晶ライトバルブ上の画像を１本の投影レ
ンズでスクリーン上に拡大投影する液晶型プロジェクタ
ーの開発が盛んに行われている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】液晶型プロジェクター
は、従来のビデオプロジェクターによるＣＲＴ像を投影
する場合と異なり、Ｂ・Ｇ・Ｒの各色の液晶ライトバル
ブからの光を１つの投影レンズへ導くために、ダイクロ
イックミラー、プリズム等でＢ・Ｇ・Ｒの各色の光を合
成している。このため、これらのダイクロイックミラー
、プリズム等の配置空間を確保するために、長いバック
フォーカスを有する投影レンズが必要となる。 【０００５】また、ダイクロイックミラー等に対する各
色の光の角度（画角）による波長特性の維持、及び各色
の液晶ライトバルブから垂直に射出する光を利用して高
いコントラストの画像の維持が要求される。このため、
主光線が傾きが数度以下のテレセントリック性の投影レ
ンズが必要となる。さらに、スクリーン上において液晶
ライトバルブの各画素が各色毎に忠実に再現されるため
には投影レンズにおいて十分に倍率色収差を補正する必
要がある。 【０００６】また、液晶型プロジェクターは、ビデオプ
ロジェクターと異なり、画面の歪みを電気的に処理する
ことが困難であるため、この歪み（歪曲収差）を投影レ
ンズで十分に補正する必要がある。本発明の以上の課題
に鑑みてなされたものであり、画角が４７°以上の広画
角で、テレセントリック性を維持しながらも全系の焦点
距離の２倍以上のバックフォーカスと優れた結像性能を
有する液晶プロジェクターに好適な投影レンズを提供す
ることを目的としている。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、図１に示す如く、スクリーン側から順
に、負の屈折力を有する第１群Ｇ１と、負の屈折力を有
する第２群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３群Ｇ３と、
正の屈折力を有する第４群Ｇ４と、前記第２群Ｇ２と前
記第３群Ｇ３との間に絞りＳとを有し、前記第２群Ｇ２
は、正レンズと負レンズとの接合より構成された接合レ
ンズを有し、全系の焦点距離をｆとし、第１群Ｇ１と第
２群Ｇ２との合成焦点距離をｆ１２、第１群Ｇ１中の最
も液晶表示体（液晶ライトバルブ）側のレンズ面から絞
りＳまでの軸上距離をｄ２ 、第２群Ｇ２中の最も液晶
表示体（液晶ライトバルブ）側のレンズ面から絞りＳま
での軸上距離をｄ４ 、第３群Ｇ３の焦点距離をｆ３
、第４群Ｇ４の焦点距離をｆ４ 、絞りＳから第３群Ｇ
３の後側主点までの軸上距離をｅ３ 、絞りＳから第４
群Ｇ４の前側主点までの軸上距離をｅ４ とするとき、
以下の条件を満足するようにしたものである。 （１） ０．５５＜ｆ１２／ｆ＜０
．７５（２） ０．１ ＜ｄ４ ／
ｄ２ ＜０．４（３） ２．５ ＜
ｆ３ ｅ４ ／ｆ４ ｅ３ ＜３．５【０００８】 【作用】本発明の投影レンズでは、まず全系の焦点距離
の２倍以上のバックフォーカスと、テレセントリック性
とを維持するために、負の屈折力の前群（第１群Ｇ１と
第２群Ｇ２と、正の屈折力の後群（第３群Ｇ３と第４群
Ｇ４）とからなるレトロフォーカス型レンズを基本構成
として、以下の条件（１）に示す最適な屈折力配分を見
出したものである。 （１） ０．５５＜ｆ１２／ｆ＜０
．７５但し、 ｆ ：全系の焦点距離、 ｆ１２：第１群Ｇ１と第２群Ｇ２との合成焦点距離、で
ある。 【０００９】条件（１）の上限を越えると、第１群Ｇ１
と第２群Ｇ２との合成屈折力が弱くなり、十分なるバッ
クフォーカスの確保が困難となるばかりか、投影レンズ
の全長及び第１群のレンズ径が大きくなり、自体の大型
化を招くことになる。反対に条件（１）の下限を越える
と、バックフォーカスを確保する上では有利なものの、
第１群Ｇ１と第２群Ｇ２との合成屈折力が強くなり過ぎ
るため、ペッツバール和の値が過大な負の値となって、
像面湾曲が甚大に発生する。しかも、前群（第１群Ｇ１
と第２群Ｇ２）と後群（第３群Ｇ３と第４群Ｇ４）との
主点間隔が短くなるため、絞りＳを配置すべき空間を確
保できなくなる。 【００１０】また、前述の如く、液晶プロジェクター用
の投影レンズでは、スクリーン上において液晶ライトバ
ルブの各画素が各色毎に忠実に再現するため、十分に倍
率色収差が補正されている必要がある。そこで、本発明
では、倍率色収差を十分にバランス良く補正するために
、以下に示す条件（２）を見出した。 （２） ０．１ ＜ｄ４ ／ｄ２
＜０．４但し、 ｄ２ ：第１群Ｇ１中の最も液晶表示体（液晶ライトバ
ルブ）側のレンズ面から絞りＳまでの軸上距離、ｄ４
：第２群Ｇ２中の最も液晶表示体（液晶ライトバルブ）
側のレンズ面から絞りＳまでの軸上距離、である。 【００１１】絞りＳよりスクリーン側のレンズ群での色
収差補正としては、負レンズと正レンズとで接合された
接合レンズを有する第２群Ｇ２が主に担っている。とこ
ろが、条件（２）の上限を越えると、第２群Ｇ２中の接
合レンズが絞りＳよりも離れ過ぎるために、この第２群
Ｇ２中の接合レンズでの画角による倍率色収差の補正の
効果の差が大きくなる。この結果、画角の小さい所では
倍率色収差が補正不足、画角の大きい所では倍率色収差
が補正過剰となり、投影レンズの結像性能の劣化が著し
くなる。 【００１２】反対に条件（２）の上限を越えると、第２
群Ｇ２中の接合レンズが絞りＳよりも近すぎるため、こ
の第２群Ｇ２中の接合レンズでの倍率色収差の補正の効
果が薄れてしまい、絞りよりも液晶ライトバルブ側の後
群（第３群Ｇ２と第４群Ｇ４）における倍率色収差補正
の負担が大きくなる。このため、この後群（第３群Ｇ２
と第４群Ｇ４）で倍率色収差補正すると、軸上色収差が
補正過剰となり、結果的に倍率色収差と軸上色収差との
補正バランスが大きく崩れて、投影レンズの優れた結像
性能の確保が困難となる。 【００１３】また、前述の如く、液晶プロジェクターは
、ＣＲＴのビデオプロジェクターと異なり、画面の歪み
を電気的に処理することが困難であるため、この歪み（
歪曲収差）を投影レンズで十分に補正する必要がある。 このため、本発明では、投影レンズの歪曲収差を良好に
補正するための以下に示す条件（３）を見出した。 （３） ２．５ ＜ｆ３ ｅ４ ／
ｆ４ ｅ３ ＜３．５ｆ３ ：第３群Ｇ３の焦点距離、 ｆ４ ：第４群Ｇ４の焦点距離、 ｅ３ ：絞りＳから第３群Ｇ３の後側主点までの軸上距
離、ｅ４ ：絞りＳから第４群Ｇ４の前側主点までの軸
上距離、である。 【００１４】条件（３）は、第３群Ｇ３と第４群Ｇ４と
の最適な屈折力配分、及び絞りＳに対する第３群Ｇ３と
第４群Ｇ４との適切な位置とを規定するものであり、こ
れにより歪曲収差の補正が補償される。本発明では、レ
トロフォーカス型レンズの構成を基本としているため、
負の屈折力の前群（第１群Ｇ１と第２群Ｇ２）と、正の
屈折力の後群（第３群Ｇ３と第４群Ｇ４）とでは、いず
れも負の歪曲収差が発生するため、この負の歪曲収差の
補正が重要である。 【００１５】本発明の如き液晶プロジェクター用の投影
レンズでは、前述の如く、各色の液晶ライトバルブから
の光を合成して投影レンズへ導くためのダイクロイック
ミラーやプリズム等に対する各色の光の角度（画角）に
よる波長特性の維持、及び各色の液晶ライトバルブから
垂直に射出する光を利用して高いコントラストの画像の
維持が要求される。このため、液晶プロジェクター用の
投影レンズでは、主光線が傾きが数度以下のテレセント
リック性の確保が必要となる。しかしながら、投影レン
ズを単にテレセントリック性にすると、主光線が後群（
第３群Ｇ３と第４群Ｇ４）を通過する位置が高くなるた
め、負の歪曲収差の発生を抑えることが避けられない。 仮に、この負の歪曲収差を補正しようとすると、歪曲収
差の曲がりが発生、即ち陣笠状の歪曲収差が発生してし
まい、不自然な歪みとなり、投影レンズの結像性能の劣
化がさけられない。 【００１６】そこで、本発明では、条件（３）によって
、後群（第３群Ｇ３と第４群Ｇ４）の正の屈折力を絞り
Ｓに近いレンズ群（第３群Ｇ３）と、絞りＳから離れた
レンズ群（第４群Ｇ４）とに分割して配置し、絞りＳか
ら離れたレンズ群（第４群Ｇ４）の屈折力を弱めること
により、負の歪曲収差の発生を軽減できることを見出し
ている。 条件（３）の上限を越えると、後群（第３群Ｇ３と第４
群Ｇ４）の絞りＳから離れたレンズ群（第４群Ｇ４）が
担う正の屈折力が大きくなる。このため、バックフォー
カスが短くなるので、各色の液晶ライトバルブからの光
を合成して投影レンズへ導くためのダイクロイックミラ
ーやプリズム等の配置空間が確保できなくなる。しかも
、投影レンズの射出瞳位置が液晶ライトバルブ側に近づ
きテレセントリック性が維持できなくなる。この結果、
各色の液晶ライトバルブからの光を合成して投影レンズ
へ導くためのダイクロイックミラーやプリズム等に対す
る各色の光の角度（画角）による波長特性の維持と、各
色の液晶ライトバルブから垂直に射出する光を利用して
高いコントラストの画像の維持とが困難となる。 【００１７】さて、本発明において、より十分なる負の
歪曲収差の補正を果たすためには、第１群Ｇ１は、スク
リーン側により強い曲率の面を向けた正レンズと，スク
リーン側に凸面を向けた負メニスカスレンズとをするこ
とが望ましい。これにより、この第１群Ｇ１中の正レン
ズの液晶ライトバルブ側の面に対し比較的大きな入射角
で主光線が入射するため、歪曲収差を正の方向に発生さ
せることができる。 【００１８】また、より倍率色収差をバランス良く補正
するには、以下の条件を満足することがより望ましい。 （４） −９＜ν１１−ν１２＜２５（
５） −４０＜ν２１−ν２２＜−１８但
し、 ν１１：第１群Ｇ１中でのスクリーン側により強い曲率
の面を向けた正レンズのアッベ数、 ν１２：第１群Ｇ１中でのスクリーン側に凸面を向けた
負メニスカスレンズのアッベ数、 ν２１：第２群Ｇ２の接合レンズ中の正レンズのアッベ
数をν２１、 ν２２：第２群Ｇ２の接合レンズ中の負レンズのアッベ
数をν２２、 である。 【００１９】条件（４）の上限を越えると、第１群Ｇ１
中での正レンズと負メニスカスレンズとによる色収差補
正の効果が強くなり過ぎ、大画角になるに従って、急激
に倍率色収差が甚大に補正過剰となる。反対に条件（４
）の下限を越えると、倍率色収差が補正不足となるので
好ましくない。条件（５）の条件を越えると倍率色収差
が補正過剰となり、逆に条件（５）の条件を越えると、
倍率色収差が補正不足となるので好ましくない。 【００２０】また、非点収差をバランス良く補正するに
は、第４群Ｇ４は、液晶ライトバルブ側により強い曲率
の面を向けた正レンズと、負レンズと正レンズとで接合
されて全体として液晶ライトバルブ側により強い曲率の
面を向けた接合レンズとを有することがより好ましい。 すなわち、正レンズと接合レンズとは、液晶ライトバル
ブ側に強い曲率の凸面を向け、スクリーン側に弱い曲率
の凸面もしくは凹面を向けた形状とすることにより、正
レンズと接合レンズとの各レンズ面に対する主光線の入
射角度を平均的に小さくできるため、非点収差の発生を
最小限に抑えることができる。 【００２１】 【実施例】図１は本発明による第１及び第２実施例のレ
ンズ構成図を示している。図１に示すとおり、スクリー
ン側から順に、負の屈折力を有する第１群Ｇ１と、負の
屈折力を有する第２群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３
群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４群Ｇ４と、第２群Ｇ
２と第３群Ｇ３との間に絞りＳとを有し、第１群Ｇ１と
第２群Ｇ２とで負の屈折力の前群が構成され、第３群Ｇ
３と第４群Ｇ４とで正の屈折力の後群が構成されている
。すなわち、本発明による各実施例の投影レンズともレ
トロフォーカス型レンズを基本構成としている。 【００２２】第１群Ｇ１は、スクリーン側により強い曲
率の面を向けた正レンズＬ１１ と、スクリーン側に凸
面を向けたメニスカスレンズＬ１２ からなり、第２群
Ｇ２は、両凸形状の正レンズＬ２１ とこれに接合され
た両凹形状の負レンズＬ２２ とからなる。そして、第
３群Ｇ３は、液晶ライトバルブ側に凸面を向けた正メニ
スカスレンズＬ３１ と、これに接合されて液晶ライト
バルブ側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３２ と
からなり、第４群Ｇ４は、液晶ライトバルブ側により強
い曲率の面を向けた正レンズＬ４１ と、液晶ライトバ
ルブ側に凹面を向けた負レンズＬ４２ と、これに接合
されて両凸形状の正レンズＬ４３ とからなっている。 【００２３】ここで、正レンズＬ２１ と負レンズＬ２
２ とで構成される接合レンズは、スクリーン側に凸面
を向けたメニスカス形状を有しており、正メニスカスレ
ンズＬ３１ と負メニスカスレンズＬ３２とで構成され
る接合レンズは、液晶ライトバルブ側に凸面を向けた形
状を有している。そして、負レンズＬ４２ と正レンズ
Ｌ４３ で構成される接合レンズは、液晶ライトバルブ
側により強い曲率の面を向けた両凸形状を有している。 【００２４】さて、以下において本発明における第１及
び第２実施例の諸元の値及び条件対応数値を掲げる。但
し、左端の数字は物体側からの順序を表し、ｒはレンズ
面の曲率半径、ｄはレンズ面間隔、νはアッベ数、ｎは
ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ ）における屈折率、ｆは全
系の焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、２ωは画角（°）
、ｄｓ は第３群の最も液晶ライトバルブ側面（第７面
）から絞りＳまでの軸上距離を表している。 【００２５】 【第１実施例】ｆ＝１２８．６ ，ＦＮＯ＝８．０ ，
２ω＝４８°Ｎｏ ｒ
ｄ ν ｎ１ １５
１．１１９ ７．００ ６４．１０ １．５
１８７２２ ∞ ０．５０
３ ９３．５１２ ５．００ ６
４．５５ １．８０８２２４ ４１．４
９９ ３７．５０５ ８８．０５０
６．５０ ３３．７５ １．６５２８６６
−８４．０２３ ５．００ ６０．
１４ １．６２２８７７ ４７．９１４
４３．００８ −１２４．３４１
１１．００ ８２．５２ １．４９９２６９
−４０．０６６ ５．００ ５１．３５
１．５２９２６１０ −６２．０９９
３８．００１１ −１１０２．９１０
１４．３０ ８２．５２ １．４９９２６１２
−８８．０５０ ２．２０１３
１１０８．１６０ ６．００ ３９．８２
１．８７５１３１４ １０７．８２７
１９．００ ８２．５２ １．４９９２６１５
−１５７．７３６ （Ｂｆ）Ｂｆ＝２８０
．００，ｄｓ ＝１４．００ｆ１ ／ｆ＝０．６１７
， ｄ４ ／ｄ２ ＝０．３０，ｆ３ ｅ４ ／ｆ４
ｅ３ ＝２．７５５ ν１１−ν１２＝１７．６， ν
２１−ν２２＝−２６．４ 【００２６】 【第２実施例】ｆ＝１２８．６ ，ＦＮＯ＝７．９ ，
２ω＝４８°Ｎｏ ｒ
ｄ ν ｎ１ １６
５．０３７ ７．００ ６４．１０ １．５
１８７２２ −１６７８．６６０ ０．５
０３ １２４．３４１ ５．００
６４．５５ １．８０８２２４ ４５．
１５３ ３４．００５ ７２．３１０
８．００ ３３．７５ １．６５２８６６
−２２０．０７３ ６．００ ６７
．８７ １．５９５２７７ ４４．１４
８ ４７．００８ −１２１．１３６
８．５０ ８２．５２ １．４９９２６９
−３９．９９９ ５．００ ５１．３
５ １．５２９２６１０ −６３．３９０
３８．００１１ −５５９．９００
１５．００ ８２．５２ １．４９９２６１２
−８５．７２７ １．００１３
７９２．４５０ ６．００ ３９．８２
１．８７５１３１４ １０９．１１０
１９．００ ８２．５２ １．４９９２６１５
−１５９．００９ （Ｂｆ）Ｂｆ＝２７
９．５９，ｄｓ ＝１５．００ｆ１ ／ｆ＝０．６５４
， ｄ４ ／ｄ２ ＝０．２３，ｆ３ ｅ４ ／ｆ４
ｅ３ ＝３．０２３ ν１１−ν１２＝１７．６，
ν２１−ν２２＝−３４．１ 以上の諸元表に示す如く
、画角が４７°以上の広画角で、テレセントリック性を
維持しながら全系の焦点距離の２倍以上のバックフォー
カスを有する比較的コンパクトな投影レンズが達成され
ていることが明らかである。 【００２７】図２，図３には、それぞれ本発明による第
１及び第２実施例の諸収差図を示している。各収差図に
おけるＥは基準光線のＥ線（λ＝５４６．１ｎｍ）、Ｆ
はＦ線（λ＝４８６．１ｎｍ）、ＣはＣ線（λ＝６５６
．３ｎｍ）による収差曲線をそれぞれ示している。各収
差図の比較より、何れの実施例とも、諸収差が良好かつ
バランス良く補正されており、特に液晶用の投影レンズ
において問題となる歪曲収差や倍率色収差が極めて良好
に補正されていることが明らかである。 【００２８】 【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、画角が４
７°以上の広画角で、テレセントリック性を維持しなが
ら全系の焦点距離の２倍以上のバックフォーカスと優れ
た結像性能とを有する高品位対応の液晶プロジェクター
に好適で比較的コンパクトな投影レンズを達成すること
ができる。 【００２９】これにより、Ｂ・Ｇ・Ｒの各色の液晶ライ
トバルブからの光を合成して１つの投影レンズへ導くた
めのダイクロイックミラー、プリズム等の配置空間が確
保され、ダイクロイックミラー等に対する各色の光の角
度（画角）による波長特性の維持、及び各色の液晶ライ
トバルブから垂直に射出する光を利用して高いコントラ
ストの画像の維持が補償される。しかも、倍率色収差を
バランス良く補正できるために、スクリーン上において
液晶ライトバルブの各画素を各色毎に忠実に再現でき、
また歪曲収差も良好に補正できるために、画面の歪み発
生させることなく優れた画質を得ることができる。
示体、所謂液晶ライトバルブの画像をスクリーン上に拡
大投影して良好な画面を映し出す投影レンズに関するも
のである。 【０００２】 【従来の技術】従来においては、大画面のテレビジョン
等のＣＲＴの再生像を得る手法として、Ｂ（ブルー）・
Ｇ（グリーン）・Ｒ（レッド）の３色に対応した３本の
投影レンズによってＣＲＴの再生像をスクリーン上に拡
大投影する投射管型ビデオプロジェクターが普及してい
る。 【０００３】一方、近年においては、Ｂ・Ｇ・Ｒの３色
に対応した液晶表示体（以下、液晶ライトバルブと称す
る。）の各々に対し、３つに分割された同一光源からの
光をを透過照明し、各液晶ライトバルブからの光を合成
して、３色の液晶ライトバルブ上の画像を１本の投影レ
ンズでスクリーン上に拡大投影する液晶型プロジェクタ
ーの開発が盛んに行われている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】液晶型プロジェクター
は、従来のビデオプロジェクターによるＣＲＴ像を投影
する場合と異なり、Ｂ・Ｇ・Ｒの各色の液晶ライトバル
ブからの光を１つの投影レンズへ導くために、ダイクロ
イックミラー、プリズム等でＢ・Ｇ・Ｒの各色の光を合
成している。このため、これらのダイクロイックミラー
、プリズム等の配置空間を確保するために、長いバック
フォーカスを有する投影レンズが必要となる。 【０００５】また、ダイクロイックミラー等に対する各
色の光の角度（画角）による波長特性の維持、及び各色
の液晶ライトバルブから垂直に射出する光を利用して高
いコントラストの画像の維持が要求される。このため、
主光線が傾きが数度以下のテレセントリック性の投影レ
ンズが必要となる。さらに、スクリーン上において液晶
ライトバルブの各画素が各色毎に忠実に再現されるため
には投影レンズにおいて十分に倍率色収差を補正する必
要がある。 【０００６】また、液晶型プロジェクターは、ビデオプ
ロジェクターと異なり、画面の歪みを電気的に処理する
ことが困難であるため、この歪み（歪曲収差）を投影レ
ンズで十分に補正する必要がある。本発明の以上の課題
に鑑みてなされたものであり、画角が４７°以上の広画
角で、テレセントリック性を維持しながらも全系の焦点
距離の２倍以上のバックフォーカスと優れた結像性能を
有する液晶プロジェクターに好適な投影レンズを提供す
ることを目的としている。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、図１に示す如く、スクリーン側から順
に、負の屈折力を有する第１群Ｇ１と、負の屈折力を有
する第２群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３群Ｇ３と、
正の屈折力を有する第４群Ｇ４と、前記第２群Ｇ２と前
記第３群Ｇ３との間に絞りＳとを有し、前記第２群Ｇ２
は、正レンズと負レンズとの接合より構成された接合レ
ンズを有し、全系の焦点距離をｆとし、第１群Ｇ１と第
２群Ｇ２との合成焦点距離をｆ１２、第１群Ｇ１中の最
も液晶表示体（液晶ライトバルブ）側のレンズ面から絞
りＳまでの軸上距離をｄ２ 、第２群Ｇ２中の最も液晶
表示体（液晶ライトバルブ）側のレンズ面から絞りＳま
での軸上距離をｄ４ 、第３群Ｇ３の焦点距離をｆ３
、第４群Ｇ４の焦点距離をｆ４ 、絞りＳから第３群Ｇ
３の後側主点までの軸上距離をｅ３ 、絞りＳから第４
群Ｇ４の前側主点までの軸上距離をｅ４ とするとき、
以下の条件を満足するようにしたものである。 （１） ０．５５＜ｆ１２／ｆ＜０
．７５（２） ０．１ ＜ｄ４ ／
ｄ２ ＜０．４（３） ２．５ ＜
ｆ３ ｅ４ ／ｆ４ ｅ３ ＜３．５【０００８】 【作用】本発明の投影レンズでは、まず全系の焦点距離
の２倍以上のバックフォーカスと、テレセントリック性
とを維持するために、負の屈折力の前群（第１群Ｇ１と
第２群Ｇ２と、正の屈折力の後群（第３群Ｇ３と第４群
Ｇ４）とからなるレトロフォーカス型レンズを基本構成
として、以下の条件（１）に示す最適な屈折力配分を見
出したものである。 （１） ０．５５＜ｆ１２／ｆ＜０
．７５但し、 ｆ ：全系の焦点距離、 ｆ１２：第１群Ｇ１と第２群Ｇ２との合成焦点距離、で
ある。 【０００９】条件（１）の上限を越えると、第１群Ｇ１
と第２群Ｇ２との合成屈折力が弱くなり、十分なるバッ
クフォーカスの確保が困難となるばかりか、投影レンズ
の全長及び第１群のレンズ径が大きくなり、自体の大型
化を招くことになる。反対に条件（１）の下限を越える
と、バックフォーカスを確保する上では有利なものの、
第１群Ｇ１と第２群Ｇ２との合成屈折力が強くなり過ぎ
るため、ペッツバール和の値が過大な負の値となって、
像面湾曲が甚大に発生する。しかも、前群（第１群Ｇ１
と第２群Ｇ２）と後群（第３群Ｇ３と第４群Ｇ４）との
主点間隔が短くなるため、絞りＳを配置すべき空間を確
保できなくなる。 【００１０】また、前述の如く、液晶プロジェクター用
の投影レンズでは、スクリーン上において液晶ライトバ
ルブの各画素が各色毎に忠実に再現するため、十分に倍
率色収差が補正されている必要がある。そこで、本発明
では、倍率色収差を十分にバランス良く補正するために
、以下に示す条件（２）を見出した。 （２） ０．１ ＜ｄ４ ／ｄ２
＜０．４但し、 ｄ２ ：第１群Ｇ１中の最も液晶表示体（液晶ライトバ
ルブ）側のレンズ面から絞りＳまでの軸上距離、ｄ４
：第２群Ｇ２中の最も液晶表示体（液晶ライトバルブ）
側のレンズ面から絞りＳまでの軸上距離、である。 【００１１】絞りＳよりスクリーン側のレンズ群での色
収差補正としては、負レンズと正レンズとで接合された
接合レンズを有する第２群Ｇ２が主に担っている。とこ
ろが、条件（２）の上限を越えると、第２群Ｇ２中の接
合レンズが絞りＳよりも離れ過ぎるために、この第２群
Ｇ２中の接合レンズでの画角による倍率色収差の補正の
効果の差が大きくなる。この結果、画角の小さい所では
倍率色収差が補正不足、画角の大きい所では倍率色収差
が補正過剰となり、投影レンズの結像性能の劣化が著し
くなる。 【００１２】反対に条件（２）の上限を越えると、第２
群Ｇ２中の接合レンズが絞りＳよりも近すぎるため、こ
の第２群Ｇ２中の接合レンズでの倍率色収差の補正の効
果が薄れてしまい、絞りよりも液晶ライトバルブ側の後
群（第３群Ｇ２と第４群Ｇ４）における倍率色収差補正
の負担が大きくなる。このため、この後群（第３群Ｇ２
と第４群Ｇ４）で倍率色収差補正すると、軸上色収差が
補正過剰となり、結果的に倍率色収差と軸上色収差との
補正バランスが大きく崩れて、投影レンズの優れた結像
性能の確保が困難となる。 【００１３】また、前述の如く、液晶プロジェクターは
、ＣＲＴのビデオプロジェクターと異なり、画面の歪み
を電気的に処理することが困難であるため、この歪み（
歪曲収差）を投影レンズで十分に補正する必要がある。 このため、本発明では、投影レンズの歪曲収差を良好に
補正するための以下に示す条件（３）を見出した。 （３） ２．５ ＜ｆ３ ｅ４ ／
ｆ４ ｅ３ ＜３．５ｆ３ ：第３群Ｇ３の焦点距離、 ｆ４ ：第４群Ｇ４の焦点距離、 ｅ３ ：絞りＳから第３群Ｇ３の後側主点までの軸上距
離、ｅ４ ：絞りＳから第４群Ｇ４の前側主点までの軸
上距離、である。 【００１４】条件（３）は、第３群Ｇ３と第４群Ｇ４と
の最適な屈折力配分、及び絞りＳに対する第３群Ｇ３と
第４群Ｇ４との適切な位置とを規定するものであり、こ
れにより歪曲収差の補正が補償される。本発明では、レ
トロフォーカス型レンズの構成を基本としているため、
負の屈折力の前群（第１群Ｇ１と第２群Ｇ２）と、正の
屈折力の後群（第３群Ｇ３と第４群Ｇ４）とでは、いず
れも負の歪曲収差が発生するため、この負の歪曲収差の
補正が重要である。 【００１５】本発明の如き液晶プロジェクター用の投影
レンズでは、前述の如く、各色の液晶ライトバルブから
の光を合成して投影レンズへ導くためのダイクロイック
ミラーやプリズム等に対する各色の光の角度（画角）に
よる波長特性の維持、及び各色の液晶ライトバルブから
垂直に射出する光を利用して高いコントラストの画像の
維持が要求される。このため、液晶プロジェクター用の
投影レンズでは、主光線が傾きが数度以下のテレセント
リック性の確保が必要となる。しかしながら、投影レン
ズを単にテレセントリック性にすると、主光線が後群（
第３群Ｇ３と第４群Ｇ４）を通過する位置が高くなるた
め、負の歪曲収差の発生を抑えることが避けられない。 仮に、この負の歪曲収差を補正しようとすると、歪曲収
差の曲がりが発生、即ち陣笠状の歪曲収差が発生してし
まい、不自然な歪みとなり、投影レンズの結像性能の劣
化がさけられない。 【００１６】そこで、本発明では、条件（３）によって
、後群（第３群Ｇ３と第４群Ｇ４）の正の屈折力を絞り
Ｓに近いレンズ群（第３群Ｇ３）と、絞りＳから離れた
レンズ群（第４群Ｇ４）とに分割して配置し、絞りＳか
ら離れたレンズ群（第４群Ｇ４）の屈折力を弱めること
により、負の歪曲収差の発生を軽減できることを見出し
ている。 条件（３）の上限を越えると、後群（第３群Ｇ３と第４
群Ｇ４）の絞りＳから離れたレンズ群（第４群Ｇ４）が
担う正の屈折力が大きくなる。このため、バックフォー
カスが短くなるので、各色の液晶ライトバルブからの光
を合成して投影レンズへ導くためのダイクロイックミラ
ーやプリズム等の配置空間が確保できなくなる。しかも
、投影レンズの射出瞳位置が液晶ライトバルブ側に近づ
きテレセントリック性が維持できなくなる。この結果、
各色の液晶ライトバルブからの光を合成して投影レンズ
へ導くためのダイクロイックミラーやプリズム等に対す
る各色の光の角度（画角）による波長特性の維持と、各
色の液晶ライトバルブから垂直に射出する光を利用して
高いコントラストの画像の維持とが困難となる。 【００１７】さて、本発明において、より十分なる負の
歪曲収差の補正を果たすためには、第１群Ｇ１は、スク
リーン側により強い曲率の面を向けた正レンズと，スク
リーン側に凸面を向けた負メニスカスレンズとをするこ
とが望ましい。これにより、この第１群Ｇ１中の正レン
ズの液晶ライトバルブ側の面に対し比較的大きな入射角
で主光線が入射するため、歪曲収差を正の方向に発生さ
せることができる。 【００１８】また、より倍率色収差をバランス良く補正
するには、以下の条件を満足することがより望ましい。 （４） −９＜ν１１−ν１２＜２５（
５） −４０＜ν２１−ν２２＜−１８但
し、 ν１１：第１群Ｇ１中でのスクリーン側により強い曲率
の面を向けた正レンズのアッベ数、 ν１２：第１群Ｇ１中でのスクリーン側に凸面を向けた
負メニスカスレンズのアッベ数、 ν２１：第２群Ｇ２の接合レンズ中の正レンズのアッベ
数をν２１、 ν２２：第２群Ｇ２の接合レンズ中の負レンズのアッベ
数をν２２、 である。 【００１９】条件（４）の上限を越えると、第１群Ｇ１
中での正レンズと負メニスカスレンズとによる色収差補
正の効果が強くなり過ぎ、大画角になるに従って、急激
に倍率色収差が甚大に補正過剰となる。反対に条件（４
）の下限を越えると、倍率色収差が補正不足となるので
好ましくない。条件（５）の条件を越えると倍率色収差
が補正過剰となり、逆に条件（５）の条件を越えると、
倍率色収差が補正不足となるので好ましくない。 【００２０】また、非点収差をバランス良く補正するに
は、第４群Ｇ４は、液晶ライトバルブ側により強い曲率
の面を向けた正レンズと、負レンズと正レンズとで接合
されて全体として液晶ライトバルブ側により強い曲率の
面を向けた接合レンズとを有することがより好ましい。 すなわち、正レンズと接合レンズとは、液晶ライトバル
ブ側に強い曲率の凸面を向け、スクリーン側に弱い曲率
の凸面もしくは凹面を向けた形状とすることにより、正
レンズと接合レンズとの各レンズ面に対する主光線の入
射角度を平均的に小さくできるため、非点収差の発生を
最小限に抑えることができる。 【００２１】 【実施例】図１は本発明による第１及び第２実施例のレ
ンズ構成図を示している。図１に示すとおり、スクリー
ン側から順に、負の屈折力を有する第１群Ｇ１と、負の
屈折力を有する第２群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３
群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４群Ｇ４と、第２群Ｇ
２と第３群Ｇ３との間に絞りＳとを有し、第１群Ｇ１と
第２群Ｇ２とで負の屈折力の前群が構成され、第３群Ｇ
３と第４群Ｇ４とで正の屈折力の後群が構成されている
。すなわち、本発明による各実施例の投影レンズともレ
トロフォーカス型レンズを基本構成としている。 【００２２】第１群Ｇ１は、スクリーン側により強い曲
率の面を向けた正レンズＬ１１ と、スクリーン側に凸
面を向けたメニスカスレンズＬ１２ からなり、第２群
Ｇ２は、両凸形状の正レンズＬ２１ とこれに接合され
た両凹形状の負レンズＬ２２ とからなる。そして、第
３群Ｇ３は、液晶ライトバルブ側に凸面を向けた正メニ
スカスレンズＬ３１ と、これに接合されて液晶ライト
バルブ側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３２ と
からなり、第４群Ｇ４は、液晶ライトバルブ側により強
い曲率の面を向けた正レンズＬ４１ と、液晶ライトバ
ルブ側に凹面を向けた負レンズＬ４２ と、これに接合
されて両凸形状の正レンズＬ４３ とからなっている。 【００２３】ここで、正レンズＬ２１ と負レンズＬ２
２ とで構成される接合レンズは、スクリーン側に凸面
を向けたメニスカス形状を有しており、正メニスカスレ
ンズＬ３１ と負メニスカスレンズＬ３２とで構成され
る接合レンズは、液晶ライトバルブ側に凸面を向けた形
状を有している。そして、負レンズＬ４２ と正レンズ
Ｌ４３ で構成される接合レンズは、液晶ライトバルブ
側により強い曲率の面を向けた両凸形状を有している。 【００２４】さて、以下において本発明における第１及
び第２実施例の諸元の値及び条件対応数値を掲げる。但
し、左端の数字は物体側からの順序を表し、ｒはレンズ
面の曲率半径、ｄはレンズ面間隔、νはアッベ数、ｎは
ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ ）における屈折率、ｆは全
系の焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、２ωは画角（°）
、ｄｓ は第３群の最も液晶ライトバルブ側面（第７面
）から絞りＳまでの軸上距離を表している。 【００２５】 【第１実施例】ｆ＝１２８．６ ，ＦＮＯ＝８．０ ，
２ω＝４８°Ｎｏ ｒ
ｄ ν ｎ１ １５
１．１１９ ７．００ ６４．１０ １．５
１８７２２ ∞ ０．５０
３ ９３．５１２ ５．００ ６
４．５５ １．８０８２２４ ４１．４
９９ ３７．５０５ ８８．０５０
６．５０ ３３．７５ １．６５２８６６
−８４．０２３ ５．００ ６０．
１４ １．６２２８７７ ４７．９１４
４３．００８ −１２４．３４１
１１．００ ８２．５２ １．４９９２６９
−４０．０６６ ５．００ ５１．３５
１．５２９２６１０ −６２．０９９
３８．００１１ −１１０２．９１０
１４．３０ ８２．５２ １．４９９２６１２
−８８．０５０ ２．２０１３
１１０８．１６０ ６．００ ３９．８２
１．８７５１３１４ １０７．８２７
１９．００ ８２．５２ １．４９９２６１５
−１５７．７３６ （Ｂｆ）Ｂｆ＝２８０
．００，ｄｓ ＝１４．００ｆ１ ／ｆ＝０．６１７
， ｄ４ ／ｄ２ ＝０．３０，ｆ３ ｅ４ ／ｆ４
ｅ３ ＝２．７５５ ν１１−ν１２＝１７．６， ν
２１−ν２２＝−２６．４ 【００２６】 【第２実施例】ｆ＝１２８．６ ，ＦＮＯ＝７．９ ，
２ω＝４８°Ｎｏ ｒ
ｄ ν ｎ１ １６
５．０３７ ７．００ ６４．１０ １．５
１８７２２ −１６７８．６６０ ０．５
０３ １２４．３４１ ５．００
６４．５５ １．８０８２２４ ４５．
１５３ ３４．００５ ７２．３１０
８．００ ３３．７５ １．６５２８６６
−２２０．０７３ ６．００ ６７
．８７ １．５９５２７７ ４４．１４
８ ４７．００８ −１２１．１３６
８．５０ ８２．５２ １．４９９２６９
−３９．９９９ ５．００ ５１．３
５ １．５２９２６１０ −６３．３９０
３８．００１１ −５５９．９００
１５．００ ８２．５２ １．４９９２６１２
−８５．７２７ １．００１３
７９２．４５０ ６．００ ３９．８２
１．８７５１３１４ １０９．１１０
１９．００ ８２．５２ １．４９９２６１５
−１５９．００９ （Ｂｆ）Ｂｆ＝２７
９．５９，ｄｓ ＝１５．００ｆ１ ／ｆ＝０．６５４
， ｄ４ ／ｄ２ ＝０．２３，ｆ３ ｅ４ ／ｆ４
ｅ３ ＝３．０２３ ν１１−ν１２＝１７．６，
ν２１−ν２２＝−３４．１ 以上の諸元表に示す如く
、画角が４７°以上の広画角で、テレセントリック性を
維持しながら全系の焦点距離の２倍以上のバックフォー
カスを有する比較的コンパクトな投影レンズが達成され
ていることが明らかである。 【００２７】図２，図３には、それぞれ本発明による第
１及び第２実施例の諸収差図を示している。各収差図に
おけるＥは基準光線のＥ線（λ＝５４６．１ｎｍ）、Ｆ
はＦ線（λ＝４８６．１ｎｍ）、ＣはＣ線（λ＝６５６
．３ｎｍ）による収差曲線をそれぞれ示している。各収
差図の比較より、何れの実施例とも、諸収差が良好かつ
バランス良く補正されており、特に液晶用の投影レンズ
において問題となる歪曲収差や倍率色収差が極めて良好
に補正されていることが明らかである。 【００２８】 【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、画角が４
７°以上の広画角で、テレセントリック性を維持しなが
ら全系の焦点距離の２倍以上のバックフォーカスと優れ
た結像性能とを有する高品位対応の液晶プロジェクター
に好適で比較的コンパクトな投影レンズを達成すること
ができる。 【００２９】これにより、Ｂ・Ｇ・Ｒの各色の液晶ライ
トバルブからの光を合成して１つの投影レンズへ導くた
めのダイクロイックミラー、プリズム等の配置空間が確
保され、ダイクロイックミラー等に対する各色の光の角
度（画角）による波長特性の維持、及び各色の液晶ライ
トバルブから垂直に射出する光を利用して高いコントラ
ストの画像の維持が補償される。しかも、倍率色収差を
バランス良く補正できるために、スクリーン上において
液晶ライトバルブの各画素を各色毎に忠実に再現でき、
また歪曲収差も良好に補正できるために、画面の歪み発
生させることなく優れた画質を得ることができる。
【図１】本発明による第１及び第２実施例のレンズ構成
図。
図。
【図２】本発明による第１実施例の諸収差図。
【図３】本発明による第２実施例の諸収差図。
Claims (1)
- 【請求項１】スクリーン側から順に、負の屈折力を有す
る第１群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２群Ｇ２と、正
の屈折力を有する第３群Ｇ３と、正の屈折力を有する第
４群Ｇ４と、前記第２群Ｇ２と前記第３群Ｇ３との間に
絞りＳとを有し、前記第２群Ｇ２は、正レンズと負レン
ズとの接合より構成された接合レンズを有し、全系の焦
点距離をｆとし、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２との合成焦点
距離をｆ１２、第１群Ｇ１中の最も液晶表示体側のレン
ズ面から絞りＳまでの軸上距離ｄ２ 、第２群Ｇ２中の
最も液晶表示体側のレンズ面から絞りＳまでの軸上距離
ｄ４ 、第３群Ｇ３の焦点距離をｆ３ 、第４群Ｇ４の
焦点距離をｆ４ 、絞りＳから第３群Ｇ３の後側主点ま
での軸上距離をｅ３ 、絞りＳから第４群Ｇ４の前側主
点までの軸上距離をｅ４ とするとき、以下の条件を満
足することを特徴とする投影レンズ。 （１） ０．５５＜ｆ１２／ｆ＜０
．７５（２） ０．１ ＜ｄ４ ／
ｄ２ ＜０．４（３） ２．５ ＜
ｆ３ ｅ４ ／ｆ４ ｅ３ ＜３．５
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3107319A JPH04335610A (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | 投影レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3107319A JPH04335610A (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | 投影レンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04335610A true JPH04335610A (ja) | 1992-11-24 |
Family
ID=14456054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3107319A Pending JPH04335610A (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | 投影レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04335610A (ja) |
Cited By (7)
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-
1991
- 1991-05-13 JP JP3107319A patent/JPH04335610A/ja active Pending
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