JP5731176B2 - 投射用レンズおよび投射型画像表示装置 - Google Patents

Description

この発明は投射用レンズおよび投射型画像表示装置に関する。

液晶表示素子、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）等に表示された小さい原画像をスクリーンに拡大投射するプロジェクタは、手軽に大きい画像を得られることが特徴であるが、なかでも、３枚の液晶表示素子を用いるプロジェクタは、画像が高精細であることから広く普及している。

このタイプのプロジェクタは、３枚の液晶表示素子から出た赤・緑・青の光を合成する光学系として、プリズムを投射用レンズと表示素子との間に配置しなければならず、このため、投射用レンズには、「長いバックフォーカス」が必要とされる。

液晶表示素子から色合成光学系に入射する光線の角度が変化すると、投射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。

これを避けるため、投射用レンズは、主光線の角度が縮小側で光軸と略平行になる「テレセントリックな性質」を持つ事が好ましい。

これらの特徴を持つ投射用レンズとして、拡大側から「負の屈折力のレンズ群」と「正の屈折力のレンズ群」が配置される所謂「レトロフォーカスタイプ」のレンズが知られているが、拡大側と縮小側の屈折力配置が非対称であるため歪曲収差、倍率色収差の発生が顕著となりやすい。

近来「短い投射距離で同じ大きな画面を写したい」という要求が強くなってきており、その手段として投射用レンズの焦点距離を「より短く」せざるを得ず、さらに小型化の要求により投射用レンズの設計はますます困難なものになっている。

広い画角を持ったレトロフォーカスタイプの投射用レンズとして、特許文献１記載のものが知られている。

この発明は、広い画角、長いバックフォーカスと高いテレセントリック性を持ち、短い投射距離で大きな画面を投射でき、レンズ全長が短くコンパクトで、諸収差の小さい良好な画像の得られる新規な投射用レンズ及び、この投射用レンズを用いる「高精細な画像」を投射可能な投射型画像表示装置の実現を課題とする。

この発明の投射用レンズは、拡大側から縮小側に向かって順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群と、正の屈折力を持つ第２レンズ群とを配してなり、縮小側にテレセントリックである。

「第１レンズ群」は、拡大側から縮小側に向かって順に、１Ａ群、１Ｂ群、１Ｃ群を配してなる。

「１Ａ群」は、拡大側から縮小側に向かって順に、両面に非球面を有するレンズと、縮小側に凹面を向けた２枚の負レンズを順に配置してなる。

「１Ｂ群」は、拡大側から縮小側に向かって順に、縮小側に凹面を向けた負レンズ、両凹レンズ、両凸レンズを配置してなる。

「１Ｃ群」は、縮小側に凹面を向けた１枚の正レンズよりなる。

従って、第１レンズ群は、レンズ７枚で構成される。

「第２レンズ群」は、拡大側から縮小側に向かって順に、縮小側に凹面を向けた正レンズ、開口絞り、両面に非球面を有するレンズ、３枚のレンズを張り合わせた３枚接合レンズが２つ、拡大側に凹面を向けた正レンズ、両面が凸面のレンズを配置してなる。

即ち、第２レンズ群は１０枚のレンズにより構成され、そのうちの６枚は、３枚ずつ接合されて２つの３枚接合レンズを構成する。

拡大側の共役点が無限遠の時の空気中におけるバックフォーカス：ｆｂ、全系の焦点距離：ｆ、第１レンズ群の焦点距離：ｆ１、第２レンズ群の焦点距離：ｆ２が、条件：
（１） ３．０ ＜ ｆｂ／ｆ ＜ ５．０
（２） ６．０ ＜｜ｆ１／ｆ｜＜ １２．０
（３） ４．２ ＜ ｆ２／ｆ ＜ ５．４
を満足する（請求項１）。

請求項１記載の投射用レンズは、第１レンズ群の焦点距離：ｆ１、１Ａ群における「縮小側に凹面を向けた２枚の負レンズ」の合成焦点距離：ｆ１Ａ２が、条件：
（４） ０．３５ ＜ ｆ１Ａ２／ｆ１ ＜ ０．６
を満足することが好ましい（請求項２）。

請求項１または２記載の投射用レンズの第２レンズ群内の「２つの３枚接合レンズ」は、拡大側に配置されて正の屈折力を持つ３枚接合レンズＣＢ１と、縮小側に配置されて負の屈折力を持つ３枚接合レンズＣＢ２で構成されることが好ましい（請求項３）。
この請求項３記載の投射用レンズにおいて、３枚接合レンズＣＢ１は「拡大側より、両凸レンズＬ１、両凹レンズＬ２、両凸レンズＬ３の３枚のレンズ」からなり、３枚接合レンズＣＢ２は「拡大側より、両凹レンズＬ４、両凸レンズＬ５、縮小側に凸面を向けた負レンズＬ６の３枚のレンズ」からなることが好ましい（請求項４）。

請求項４記載の投射用レンズは、３枚接合レンズＣＢ１に含まれる両凹レンズＬ２の材料の、ｄ線に対する屈折率：ＮＬ２、アッベ数：νＬ２、両凸レンズＬ３の材料の、ｄ線に対する屈折率：ＮＬ３、アッベ数：νＬ３が、条件：
（５） ０．３ ＜ＮＬ２−ＮＬ３＜ ０．５
（６） ３５ ＜ νＬ３−νＬ２ ＜ ５５
を満足することが好ましい（請求項５）。
請求項４または５記載の投射用レンズは、３枚接合レンズＣＢ１に含まれる両凸レンズＬ１の材料の、アッベ数：νＬ１、部分分散比：θｇＦが、条件：
（７） ０＜θｇＦ−(０．６４３８−０．００１６８２νＬ１)＜０．０５
を満足することが好ましい（請求項６）。
請求項４〜６の任意の１に記載の投射用レンズは、３枚接合レンズＣＢ２に含まれる両凹レンズＬ４、両凸レンズＬ５、負レンズＬ６の、ｄ線に対するそれぞれの屈折率：ＮＬ４、ＮＬ５、ＮＬ６、アッベ数：νＬ４、νＬ５、νＬ６が、条件：
（８） ０．３ ＜（ＮＬ４＋ＮＬ６）／２−ＮＬ５＜ ０．５
（９） ３５ ＜νＬ５−（νＬ４＋νＬ６）／２＜ ６０
を満足することが好ましい（請求項７）。

請求項１〜７の任意の１に記載の投射用レンズは「第１レンズ群の１Ｂ群と１Ｃ群が、光軸上を移動してフォーカシングを行う」ことができる（請求項８）。この場合、拡大側の共役点が「遠距離から近距離方向へフォーカシング」する際、１Ｂ群が縮小側に移動し、１Ｃ群が拡大側に移動することが好ましい（請求項９）。

請求項１〜９の任意の１に記載の投射用レンズは、第２レンズ群内において「開口絞りの縮小側に配置されて両面に非球面を有するレンズ」がプラスチックで形成され、該プラスチックによるレンズの焦点距離：ｆＰ２、第２レンズ群の焦点距離：ｆ２が、条件：
（１０） １０．０ ＜｜ｆＰ２／ｆ２｜
を満足することが好ましい（請求項１０）。
請求項１〜１０の任意の１に記載の投射用レンズは、半画角（度）：ω、Ｆナンバ：ＦＮＯ、レンズ全長：ＯＬ、「１Ａ郡の最も拡大側に配置されて両面に非球面を有するレンズと、該レンズの縮小側に隣り合う負レンズ」の間隔：ＬＰ１が、条件：
（１１） ５０° ＜ ω ＜ ６５°
（１２） １．８ ＜ ＦＮＯ ＜ ３．０
（１３） ＯＬ／ｆｂ ＜ ５．５
（１４） ＯＬ／ＬＰ１ ＜ ６．２
を満足することが好ましい（請求項１１）。
なお、上における「レンズ全長：ＯＬ」は、全系における最も拡大側のレンズ面から最も縮小側のレンズ面までの距離として定義される。

この発明の投射型画像表示装置は、請求項１〜１１の任意の１に記載の投射用レンズを搭載してなる（請求項１２）。

「短い投射距離で同じ大きな画面を投射」できる投射用レンズを得るには、従来の投射用レンズよりも焦点距離をさらに短くする必要がある。レンズ面の間隔・曲率半径をそのまま小さくしていくと、それに応じて焦点距離も短くなるが、大きな収差が発生し画質の低下が起き、また、バックフォーカスも短くなってしまう。

この発明の投射用レンズは、拡大側に「負の屈折力を持つ第１レンズ群」を配し、縮小側に「正の屈折力を持つ第２レンズ群」を配したレトロフォーカスタイプである。そして、第１レンズ群を上記の如き１Ａ群、１Ｂ群、１Ｃ群により構成し、第２レンズ群を上記の如く「縮小側に凹面を向けた正レンズ、開口絞り、両面に非球面を有するレンズ、３枚のレンズが張り合わされた３枚接合レンズが２つ、拡大側に凹面を向けた正レンズ、両凸レンズ」で構成とすることで、諸収差を効果的に補正することが可能となっている。

条件（１）は、所望の「大きな画角」を保持しつつ、投射用レンズに必要にして十分なバックフォーカス確保するための条件である。
広い画角を保持しつつ、パラメータ：ｆｂ／ｆが条件式（１）の下限を超えると、バックフォーカス：ｆｂが短くなり、投射用レンズと表示素子の間にプリズム等の色合成光学系を配置するのが困難になる。
所望の「十分なバックフォーカス」を保持しつつ条件（１）の上限を超えると、全系の焦点距離：ｆが小さくなり、諸収差の補正が困難になってしまう。
条件（２）は、十分に長いバックフォーカスと、良好な光学性能を両立するための条件である。
パラメータ：｜ｆ１／ｆ｜が条件（２）の上限を超えると、｜ｆ１｜が大きくなり過ぎて「第１レンズ群の負の屈折力」が小さくなり、レトロフォーカスタイプを生かして所望のバックフォーカスを得るのが困難になる。

条件（２）の下限を越えると、バックフォーカスは十分に確保できるが、｜ｆ１｜が小さくなり過ぎて「第１レンズ群の負の屈折力」が過大になり、コマ収差、像面湾曲等の収差を良好に保つのが困難になる。

条件（３）は、レンズのコストと、良好な光学性能を両立するための条件である。
パラメータ：ｆ２／ｆが条件（３）の上限を超えると、第２レンズ群の焦点距離：ｆ２が大きくなりバックフォーカスは延びるが、それにともない投射用レンズは大きくなりコスト増を招く。
条件（３）の下限を越えると、第２レンズ群の焦点距離：ｆ２が短くなり、第２レンズ群の正のパワーが過大となって諸収差の補正が困難となる。

条件（４）は、第１レンズ群における「負の屈折力の１Ａ群に含まれるガラスレンズ」へのパワー配分を規定し、良好で安定した光学性能を実現するための条件である。

実施例に示すように、この発明の投射用レンズは、第１レンズ群内の拡大側に配置された大きな１Ａ群の「両面に非球面を有するレンズ」を、プラスチック製とすることで良好で安定した光学性能を実現しているが、プラスチックは温度・湿度の影響を受けやすい。

「縮小側に凹面を向けた２枚の負レンズ（ガラスレンズで構成される。）」の合成焦点距離：ｆ１Ａ２と第１レンズ群の焦点距離：ｆ１との比であるパラメータ：ｆ１Ａ２／ｆ１を条件（４）に収めることで、上記プラスチック製のレンズに大きな屈折力を持たせることを避け、性能の安定化を図り、所望の「大きな画角」「十分なバックフォーカス」を得ている。
条件（５）、（６）は、第２レンズ群における３枚接合レンズ：ＣＢ１中の２枚のレンズＬ２、Ｌ３の屈折率、アッベ数を規定し、条件（８）、（９）は、３枚接合レンズ：ＣＢ２中の３枚のレンズＬ４、Ｌ５、Ｌ６の屈折率、アッベ数を規定するものである。

これらのパラメータが、条件（５）、（６）、（８）、（９）を満足することで、倍率色収差、軸上色収差の少ない良好な像性能を持つ投射用レンズの実現を可能としている。

請求項６における部分分散比：θgFは、周知の如く、レンズ材料である光学ガラスの、
ｇ線（４３５．８３ｎｍ）に対する屈折率：Ｎｇ、Ｆ線（４８６．１３ｎｍ）に対する屈折率：ＮＦ、Ｃ線（６５６．２７ｎｍ）に対する屈折率：ＮＣにより、
θgF＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
で定義される。

第２レンズ群における３枚接合レンズＣＢ１中の両凸レンズ：Ｌ１のアッベ数と部分分散比が条件（７）を満足することで、投射用レンズの倍率色収差を更に小さく補正し、広い画角に渡り良好な画像を得ることが可能となる。

フォーカシングの際「最も拡大側のレンズ群を移動してピントを合わせる」ことが一般的に行われているが、この発明の投射用レンズでは、請求項８のように「第２レンズ群の内部に配された１Ｂ群、１Ｃ群」を移動してピントを合わせることができる。このようにすると、拡大側に配された「大きい１Ａ群」を動かす必要がないので都合が良い。

投射用レンズは、高画角になるほど「良好な画像を得られる投射距離範囲」が狭くなるが、これは「像面の湾曲とディストーションのバランス」が投射距離の変化で崩れやすくなるからである。

請求項９記載の投射用レンズでは、遠くのスクリーンに投射しているプロジェクタを、スクリーンに近づけたとき、第１レンズ群内の１Ｂ群と１Ｃ群が「間隔を狭めながら、１Ｂ群を縮小側に、１Ｃ群を拡大側に移動させる」ことで、像面の湾曲とディストーションを良好に保ちながらフォーカシングをすることが可能となる。

第２レンズ群内に配され、非球面を有するレンズはプラスチックで形成されるのが、低コストでよい。しかしプラスチックは前述のとおり、温度による屈折率の変化が大きく、ピント位置の変動を招きやすい。
条件（１０）は、プラスチックで形成された非球面レンズの焦点距離を規制し、温度変化によるピント位置の変動を小さく抑える条件である。

パラメータ：｜ｆＰ２／ｆ２｜が、条件（１０）の下限を超えると、プラスチックレンズの焦点距離：ｆＰ２が短くなってプラスチックレンズのパワーが強まるので「温度変化によるピント位置の変動」が大きい投射用レンズになってしまう。

条件（１１）は、投射用レンズの投射半画角を規定するもので、この大きな半画角により、短い投射距離で所望の大きさの画像が得られる。

さらには、画面が従来と同等のサイズになるが、表示素子を小さいものに変えることで表示素子がイメージサークル内を移動可能となり、鑑賞者からプロジェクタが十分に邪魔にならない方向に画像をシフトして投射することができる。

条件（１２）は、投射用レンズの明るさを表すＦナンバを規定するもので、十分に明るい画像を鑑賞者に提供することができる。

条件（１３）は、投射用レンズの全長を規定し、条件（１４）は投射用レンズにおける「最も大きな空気間隔」を規定するもので、投射用レンズの全体のサイズと、とくに大きくなりやすい１Ａ群において、外形サイズを抑えつつ、高画角でかつ良好な画像を得ることが可能となる。

以上に説明したように、この発明によれば新規な投射用レンズを実現できる。この投射用レンズは、後述する実施例に示すように、広い画角、長いバックフォーカスと高いテレセントリック性を持ち、短い投射距離で大きな画面を投射でき、また、広い投射距離範囲で良好な画像を投射できる。そして且つ、レンズ全長が短くコンパクトで、諸収差の小さい良好な画像を投射できる性能を実現できている。

従って、この投射用レンズを用いる投射型画像表示装置は、短い投射距離で「高精細で大きな画像」を投射可能である。

実施例１のレンズ構成図である。 実施例１の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 実施例１のコマ収差を示す図である。 物体距離：９９９．２４ｍｍの実施例１の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 物体距離：９９９．２４ｍｍの実施例１のコマ収差を示す図である。 物体距離：５７３ｍｍの実施例１の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 物体距離：５７３ｍｍの実施例１のコマ収差を示す図である。 実施例２のレンズ構成図である。 実施例２の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 実施例２のコマ収差を示す図である。 実施例３のレンズ構成図である。 実施例３の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 実施例３のコマ収差を示す図である。 実施例４のレンズ構成図である。 実施例４の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 実施例４のコマ収差を示す図である。

以下、実施の形態を説明する。
図１、図８、図１１、図１４に、投射用レンズの実施の形態を４例示す。
これらの実施の形態はそれぞれ、後述する実施例１〜４に対応する。繁雑を避けるため、これらの図において図の如く符号を共通化する。
なお、これらの図の「左方が拡大側」、「右方が縮小側」である。

図１、図８、図１１、図１４に実施の形態を示した投射用レンズは、拡大側から縮小側に向かって順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群Ｉと、正の屈折力を持つ第２レンズ群ＩＩとを配してなる。

第１レンズ群Ｉは、拡大側から縮小側に向かって順に、１Ａ群１Ａ、１Ｂ群１Ｂ、１Ｃ群１Ｃを配してなる。

１Ａ群１Ａは、拡大側から縮小側に向かって順に、両面に非球面を有するレンズ、縮小側に凹面を向けた２枚の負レンズを配置してなり、１Ｂ群１Ｂは、拡大側から縮小側に向かって順に、縮小側に凹面を向けた負レンズ、両凹レンズ、両凸レンズを配置してなり、１Ｃ群１Ｃは、縮小側に凹面を向けた１枚の正レンズよりなる。

第２レンズ群ＩＩは、拡大側から縮小側に向かって順に、縮小側に凹面を向けた正レンズ、開口絞りＳ、両面に非球面を有するレンズ、３枚のレンズを張り合わせた３枚接合レンズが２つ、拡大側に凹面を向けた正レンズ、両面のレンズを配置してなる。

第２レンズ群ＩＩ内の２つの３枚接合レンズは、拡大側に配置されて正の屈折力を持つ３枚接合レンズＣＢ１と、縮小側に配置されて負の屈折力を持つ３枚接合レンズＣＢ２で構成され、３枚接合レンズＣＢ１は、拡大側より、両凸レンズＬ１、両凹レンズＬ２、両凸レンズＬ３の３枚のレンズからなり、３枚接合レンズＣＢ２は、両凹レンズＬ４、両凸レンズＬ５、縮小側に凸面を向けた負レンズＬ６の３枚のレンズからなる。

上記各図において、符号Ｐは、色合成光学系であるプリズムと光学補正部材やカバーガラスがまとめて「光学的に等価な部材」として示している。また符合ＭＤは表示素子の画像を表示する面である。

また、フォーカシングは、第１レンズ群Ｉの１Ｂ群１Ｂと１Ｃ群１Ｃが、光軸上を移動して行い、「拡大側の共役点が遠距離から近距離方向へフォーカシング」する際、１Ｂ群１Ｂが縮小側に移動し、１Ｃ群１Ｃが拡大側に移動する。

第２レンズ群ＩＩ内において、開口絞りＳの縮小側に配置されて「両面に非球面を有するレンズ」はプラスチックで形成されている。また、これら実施の形態に対応する実施例１〜４の投射用レンズは何れも「縮小側にテレセントリック」であり、上述の条件（１）〜（１２）を満足する。

以下、投射用レンズの具体的な実施例を４例挙げる。

上述したように、実施例１、２、３、４の投射用レンズのレンズ構成はそれぞれ、図１、図８、図１１、図１４に示したとおりである。

各実施例において、面番号は拡大側（スクリーン側）から縮小側（表示素子側）に数えた数字で表し、スクリーンを物面、表示素子を像面とした。

「Ｒ」により各面（開口絞りＳの面および、色合成光学系であるプリズムと光学補正部材やカバーガラスが占める部材Ｐ）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。
「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べ数を示す。
「有効径」はレンズの光軸から光線の通る最大高さを示す。
「像高」は光軸から表示素子面の最大高さ、「ｆｂ」は拡大側の共役点が無限遠の時の空気中（部材Ｐのない状態）における最も縮小側のレンズ面から近軸像までの距離（バックフォーカス）を表し、「レンズ全長」は最も拡大側のレンズ面から最も縮小側のレンズ面までの距離で表す。
「非球面」の形状は、光軸との交点を原点として、光軸に対する高さ：ｈ、光軸方向の変移：Ｚ、近軸曲率半径：Ｒ、円錐定数：Ｋ、ｎ次項の非球面係数：Ａn、として、周知の式：
Ｚ＝（１/Ｒ）・ｈ^２/［１＋√{１−(１＋Ｋ)・（１/Ｒ）^２・ｈ^２}］
+Ａ3・ｈ³+Ａ4・ｈ⁴+Ａ5・ｈ⁵+・・・+Ａｎ・ｈ^ｎ
で表し、上記Ｒ、Ｋ、Ａｎ、を与えて特定する。

「実施例１」
実施例１のレンズデータを表１、可変データを表２、非球面データを表３、各種数値表を表４に示す。このとき、投射距離：９９９．２４ｍｍ、７９５．３６７ｍｍ、５７３ｍｍの３つの形態における「移動群の位置」は可変データに示し、表４に示す各種数値は、３形態のうち投射距離：７９５．３６７ｍｍでの値を代表して示す。

「実施例２」
実施例２のレンズデータを表５、可変データを表６、非球面データを表７、各種数値表を表８に示す。投射距離が９９９．２１３ｍｍ、７８２．７２ｍｍ、５７３ｍｍの３つの形態における移動群の位置は、可変データに示し、表８に示す各種数値は、３形態のうち投射距離７８２．７２ｍｍでの値を代表して示す。

「実施例３」
実施例３のレンズデータを表９、可変データを表１０、非球面データを表１１、各種数値表を表１２に示す。投射距離が９９３．５１２ｍｍ、７８３．３８７ｍｍ、５７３ｍｍの３つの形態における移動群の位置は、可変データに示し、表１２に示す各種数値は、３形態のうち投射距離７８３．３８７ｍｍでの値を代表して示す。

「実施例４」
実施例４のレンズデータを表１３、可変データを表１４、非球面データを表１５、各種数値表を表１６に示す。投射距離が９９４．９４９ｍｍ、７８４．１５５ｍｍ、５７３．０９１ｍｍの３つの形態における移動群の位置は、可変データに示し、表１６に示す各種数値は、３形態のうち投射距離７８４．１５５ｍｍでの値を代表して示す。

実施例１の投射用レンズを物体距離：７９５．３６７ｍｍにして、縮小側を評価した球面収差、非点収差、歪曲収差の図を図２に、コマ収差の図を図３に示す。

各収差図は、５５０ｎｍの波長を持つ緑色光の収差を示すが、球面収差図には赤、青の光を代表して波長：６１０ｎｍと４６０ｎｍの収差も表示している。非点収差図におけるＳはサジタル像面、Ｍはメリディオナル像面の収差を示す。

物体距離：９９９．２４ｍｍにしたときの球面収差、非点収差、歪曲収差の図を図４に、コマ収差の図を図５に、物体距離：５３７ｍｍにしたときの球面収差、非点収差、歪曲収差の図を図６に、コマ収差の図を図７に示す。

実施例２の投射用レンズを物体距離：７８２．７２ｍｍにして、縮小側を評価した球面収差、非点収差、歪曲収差の図を図９に、コマ収差の図を図１０に示す。

実施例３の投射用レンズを物体距離：７８３．３８７ｍｍにして、縮小側を評価した球面収差、非点収差、歪曲収差の図を図１２に、コマ収差の図を図１３に示す。

実施例４の投射用レンズを物体距離：７８４．１５５ｍｍにして、縮小側を評価した球面収差、非点収差、歪曲収差の図を図１５に、コマ収差の図を図１６に示す。

各収差図に見られるように、実施例１〜４の投射用レンズは性能良好であり、これを搭載した投射型画像表示装置は、短い投射距離で、高精細な画像を表示することが可能である。

Ｉ 第１レンズ群
ＩＩ 第２レンズ群
Ｓ 開口絞り
Ｐ 光学部材
ＭＤ 表示素子の画像表示面
１Ａ １Ａ群
１Ｂ １Ｂ群
１Ｃ １Ｃ群
ＣＢ１ ３枚接合レンズ：ＣＢ１
ＣＢ２ ３枚接合レンズ：ＣＢ２

特開２０１０−８５７３２号広報

Claims (12)

1. 拡大側から縮小側に向かって順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群と、正の屈折力を持つ第２レンズ群とを配してなり、
   縮小側にテレセントリックであり、
   第１レンズ群は、拡大側から縮小側に向かって順に、１Ａ群、１Ｂ群、１Ｃ群を配してなり、
   上記１Ａ群は、拡大側から縮小側に向かって順に、両面に非球面を有するレンズと、縮小側に凹面を向けた２枚の負レンズを配置してなり、
   上記１Ｂ群は、拡大側から縮小側に向かって順に、縮小側に凹面を向けた負レンズ、両凹レンズ、両凸レンズを配置してなり、
   上記１Ｃ群は、縮小側に凹面を向けた１枚の正レンズよりなり、
   第２レンズ群は、拡大側から縮小側に向かって順に、縮小側に凹面を向けた正レンズ、開口絞り、両面に非球面を有するレンズ、３枚のレンズを張り合わせた３枚接合レンズが２つ、拡大側に凹面を向けた正レンズ、両面が凸面のレンズを配置してなり、
   拡大側の共役点が無限遠の時の空気中におけるバックフォーカス：ｆｂ、全系の焦点距離：ｆ、第１レンズ群の焦点距離：ｆ１、第２レンズ群の焦点距離：ｆ２が、条件：
   （１） ３．０ ＜ ｆｂ／ｆ ＜ ５．０
   （２） ６．０ ＜｜ｆ１／ｆ｜＜ １２．０
   （３） ４．２ ＜ ｆ２／ｆ ＜ ５．４
   を満足することを特徴とする投射用レンズ。
2. 請求項１記載の投射用レンズにおいて、
   第１レンズ群の焦点距離：ｆ１、１Ａ群における、縮小側に凹面を向けた２枚の負レンズの合成焦点距離：ｆ１Ａ２が、条件：
   （４） ０．３５ ＜ ｆ１Ａ２／ｆ１ ＜ ０．６
   を満足することを特徴とする投射用レンズ。
3. 請求項１または２記載の投射用レンズにおいて、
   上記第２レンズ群内の２つの３枚接合レンズは、拡大側に配置されて正の屈折力を持つ３枚接合レンズＣＢ１と、縮小側に配置されて負の屈折力を持つ３枚接合レンズＣＢ２で構成されることを特徴とする投射用レンズ。
4. 請求項３記載の投射用レンズにおいて、
   ３枚接合レンズＣＢ１は、拡大側より、両凸レンズＬ１、両凹レンズＬ２、両凸レンズＬ３の３枚のレンズからなり、
   ３枚接合レンズＣＢ２は、両凹レンズＬ４、両凸レンズＬ５、縮小側に凸面を向けた負レンズＬ６の３枚のレンズからなることを特徴とする投射用レンズ。
5. 請求項４記載の投射用レンズにおいて、
   ３枚接合レンズＣＢ１に含まれる両凹レンズＬ２の材料の、ｄ線に対する屈折率：ＮＬ２、アッベ数：νＬ２、両凸レンズＬ３の材料の、ｄ線に対する屈折率：ＮＬ３、アッベ数：νＬ３が、条件：
   （５） ０．３ ＜ ＮＬ２−ＮＬ３ ＜ ０．５
   （６） ３５ ＜ νＬ３−νＬ２ ＜ ５５
   を満足することを特徴とする投射用レンズ。
6. 請求項４または５記載の投射用レンズにおいて、
   ３枚接合レンズＣＢ１に含まれる両凸レンズＬ１の材料の、アッベ数：νＬ１、部分分散比：θｇＦが、条件：
   （７） ０＜ θｇＦ−(０．６４３８−０．００１６８２νＬ１) ＜０．０５
   を満足することを特徴とする投射用レンズ。
7. 請求項４〜６の任意の１に記載の投射用レンズにおいて、
   ３枚接合レンズＣＢ２に含まれる両凹レンズＬ４、両凸Ｌ５、負レンズＬ６の、ｄ線に対するそれぞれの屈折率：ＮＬ４、ＮＬ５、ＮＬ６、アッベ数：νＬ４、νＬ５、νＬ６が、条件：
   （８） ０．３ ＜ （ＮＬ４＋ＮＬ６）／２−ＮＬ５ ＜ ０．５
   （９） ３５ ＜ νＬ５−（νＬ４＋νＬ６）／２ ＜ ６０
   を満足することを特徴とする投射用レンズ。
8. 請求項１〜７の任意の１に記載の投射用レンズにおいて、
   第１レンズ群の１Ｂ群と１Ｃ群が、光軸上を移動してフォーカシングを行うことを特徴とする投射用レンズ。
9. 請求項８記載の投射用レンズにおいて、
   拡大側の共役点が遠距離から近距離方向へフォーカシングする際、１Ｂ群が縮小側に移動し、１Ｃ群が拡大側に移動することを特徴とする投射用レンズ。
10. 請求項１〜９の任意の１に記載の投射用レンズにおいて、
    第２レンズ群内において、開口絞りの縮小側に配置されて両面に非球面を有するレンズがプラスチックで形成され、
    該プラスチックによるレンズの焦点距離：ｆＰ２、第２レンズ群の焦点距離：ｆ２が、条件：
    （１０） １０．０ ＜｜ｆＰ２／ｆ２｜
    を満足することを特徴とする投射用レンズ。
11. 請求項１〜１０の任意の１に記載の投射用レンズにおいて、
    半画角（度）：ω、Ｆナンバ：ＦＮＯ、全系における最も拡大側のレンズ面から最も縮小側のレンズ面までの距離として定義されるレンズ全長：ＯＬ、１Ａ郡の最も拡大側に配置されて両面に非球面を有するレンズと、該レンズの縮小側に隣り合う負レンズの間隔：ＬＰ１が、条件：
    （１１） ５０° ＜ ω ＜ ６５°
    （１２） １．８ ＜ ＦＮＯ ＜ ３．０
    （１３） ＯＬ／ｆｂ ＜ ５．５
    （１４） ＯＬ／ＬＰ１ ＜ ６．２
    を満足することを特徴とする投射用レンズ。
12. 請求項１〜１１の任意の１に記載の投射用レンズを搭載してなる投射型画像表示装置。

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