JPH03276113A - 投影レンズ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、投影レンズに係り、特に光学的性能か良好で
あり、広角かつコンパクトで、しかもＦ８゜≦１．０と
非常に明るいプロジェクタ用の投影レンズに関する。

［従来の技術］ 近年、プロジェクションテレビ（ＰＴＶと略称する）は
、テレビ放送の受像のみならず、ＶＴＲやビデオディス
ク等の電子映像機器の表示装置として、また文字や静止
画像等を映すコンピュータ出力のデイスプレィ用として
の需要が増大している。

そして、ＰＴＶの画質を直視型テレビに近いものとすべ
く、明るさ、コントラストおよび解像力等の向上が望ま
れており、性能面以外でもコンパクト化および低コスト
化の要望が強まっている。

特に、ＰＴＶの画質は、使用するプロジェクタ用の投影
レンズによって左右され、投影レンズの結像性能は、軸
上は勿論のこと、周辺にあっても高性能であることが要
求される。

また、ＰＴＶのコンパクト化および低コスト化を図るに
も、投影レンズのレンズユニットのコンパクト化および
レンズ自体の低コスト化が大きな影響を与える。

従来、投影レンズには、ガラスレンズを多数枚組み合せ
たものが使用されていたが、ガラスレンズでは球面レン
ズしか利用できないので、構成枚数が多くなってしまい
、硝材の比重も太きいために軽量化が図れなかった。

ところが、最近では、大口径非球面プラスチックレンズ
が高精度で安価に生産できるようになったため、ガラス
レンズとプラスチックレンズを併用して、光学的性能を
維持しつつ、コンパクト化および低コスト化を図った投
影レンズが用いられている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、プラスチック素材の線膨張係数は、光学ガラス
に比して著しく大きく、温度変化による屈折率の変動も
大きい。

このため、プラスチックレンズは、温度変化によるバッ
クフォーカスの変動が大きく、結像性能を低下させてし
まい、ＰＴＶの画質を劣化させるという問題があった。

従来のガラスレンズとプラスチックレンズとを併用した
投影レンズでも、幾何光学的収差等の光学的性能を満足
させ、広角かつコンパクトでＦＮＯ≦１０の値を有する
ものは見当らない。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので
、幾何光学的収差等の光学的性能が良好であり、広角か
つコンパクトで、しかもＦＮＯ≦１０と非常に明るい投
影レンズを提供することを目的とする。

［課題を解決しようとする手段］ 上記目的を達成するために本発明は、スクリーン側から
順に、正の第１群レンズ、正の第２群レンズ、構成レン
ズ中最もパワーの強い正の第３群レンズ、負の第４群レ
ンズおよびスクリーン側に曲率の強い凹面を向けた負の
第５群レンズからなる５群５枚構成であるとともに、第
１群レンズ、第２群レンズおよび第４群レンズがそれぞ
れ少なくとも１面の非球面を含むレンズであって樹脂系
材料からなり、 二二で、 ｆ　：全系の合成焦点距離 ｆｌ　；第１群レンズの焦点距離 ｎ、：第１群レンズの２００Ｃでのｅ　−１ｉｎｅの屈
折率 ｈｌ　：第１群レンズの近軸追跡軸上光の平均高さ（但
しり、＝１） ｎｏｒ：第１群レンズのＯ′Ｃでのｅ　−１ｉｎｅの屈
折率 ｎ４Ｑｌ：第１群レンズの４０’Ｃでのｅ　−１ｉｎｅ
の屈折率 の条件を満足するように投影レンズを構成した。

［作　用コ 以下、上記条件について説明する。

条件（１）は、本発明のような大口径レンズにおける、
主として球面収差、コマ収差の補正に寄与する２つの第
１群レンズ、第２群レンズのパワーを制限する条件であ
る。

本発明の投影レンズは、近年の大口径化、コンパクト化
、広角化に対応するプロジェクタ用の投影レンズであり
第１群レンズ、第２群レンズの２枚の樹脂系レンズが非
球面を含むことにより、第１群レンズがレンズ最大口径
の５〜８割程度の高さを通過する光の球面収差の補正お
よび軸外光に対する下線のコマ収差の補正に寄与し、第
２群レンズがレンズ最大口径の近傍の光に対する球面収
差の補正に寄与する。

ｆ　１＋　ｆ　２　　が３０以上になるとき、即ち正の
第１群レンズと正の第２群レンズのパワーが弱いとき、
正の第３群レンズに入射する軸上光の光束径が大きくな
り、必然的に第３群レンズで発生する球面収差が大きく
なって、全系として他レンズによる球面収差の補正が困
難となり、悪化する。

一方、ｆ　１＋　ｆ　２　　が１０以下になるとき、即
ち第１群レンズと第２群レンズのパワーが強くなる時、
いずれのレンズも収差補正可能な非球面レンズ形状にお
いては、第１群レンズ若しくは第２群レンズのいずれか
又は両方のレンズが厚くなり、各レンズの成形性が悪く
なる。

また、通常の光学的収差を補正したレンズ系において、
条件（４）の温度特性を満足することが困難となる。

条件（２）は、全構成レンズ生鰻もパワーの強い第３群
レンズの焦点距離についての条件である。

３ 「が１．３以上になると、即ちレンズのパワーか弱くな
ると、所定の焦点距離を得るためには他の樹脂レンズの
パワーが強くなって条件（４）を満足することができな
くなり、収差も悪化するか又はレンズ全長が長くなって
、コンパクト化に反する。

−４、エユが０．９以下になると、この第３群レンズに
よって発生する球面収差、コマ収差か増太し、第１群レ
ンズ、第２群レンズおよび第４群レンズにより補正がで
きなくなる。

条件（３）は、負の第４群レンズの焦点距離に対する条
件である。

第４群レンズは、近軸附近で比較的パワーの小さい負レ
ンズであるが、第１および第２群レンズによる温度変化
に対するバックフォーカスの変動を補正すると共に、非
球面化によってレンズ周辺部のパワーをもつことにより
、軸外光束の上線のコマ収差を補正するレンズである。

ｆ、が０以上になると、主として第１群レンズ、第２群
レンズ、第４群レンズおよび第５群レンズに対する温度
特性の条件である（４）を満足することができない。

一方、ｆ、が−４００以下になると、軸上光に対する球
面収差の発生が大きくなる。

条件（４）は、本発明のような樹脂レンズを含む光学系
において、温度変化に対する屈折率の大きな変化によっ
て発生するバックフォーカスの変動を小さく押えるため
の条件である。

ＣＲＴ面の加熱による温度変化によりバックフォーカス
が変動して好ましくない。

［実　施　例コ 以下本発明の詳細な説明する。

ここで、ｒはレンズの各面の曲率半径、ｄはレンズ厚又
はレンズ間隔、Ｎは各レンズのｅ　−１ｉｎｅの屈折率
である。

また、非球面形状は、光軸方向をＸ軸とした直交座標系
において、頂点近軸曲率を０１円錐定数をに１非球面係
数をＡＩとしたとき、 で表される回転対称非球面である。

（実施例１） 第１図は本実施例の投影レンズのレンズ構成図、第２図
（ａ）〜（Ｃ）はその各収差図である。

Ｆ　Ｎｏ＝　０．９５　　　ｆ　＝　９５．３　　　倍
率＝−０，１０９０５８０，６９６ １００，１１２ ５００，９２３ −８９３，８７７ ７４，８５３ −２６０，０８５ −８２２，３２５ ７，８Ｑ０ ４２．１５５ ５００ ７．５００ ２７．０００ ６．０００ ５．２６７ １．４９３５７ １．４９３５７ １６３３ ９３５７ ０ −８６７．４２０ −４５．５３２ ６３．７２９ ０００ ６　、５００ １ 第１面 −０，１８８３５５Ｘ　１０−’ Ｏ，１９４０２１Ｘ　１０−” −０，３２２３５９Ｘ　１０−” ０．６８７９９２Ｘ　１０−” 第３面 Ｏ Ａ　ｘ　　−０，２５８０６３Ｘ　１０−’１．４９３
５７ １．５３７４０ （ＣＲＴ　　フェースプレート） 第２面 −０，２４２１４１Ｘ　１０−’ −０，１２０９３１Ｘ　１０−’ 〇 一〇、２８７１６４Ｘ　１０−” ０．７３３１９７Ｘ　１０す６ 第４面 ０．３６０６４５Ｘ　１０−’ −０，３１７３２１Ｘ　１０−’ ０．２０２０３２Ｘ　１０−７ −０．６３１１８３Ｘ　１０−” −０，１３１０１４Ｘ　１０−１” ０．３０２８４４Ｘ　１０−” 第７面 ０．３４３３３６Ｘ　１０’−’ −０，３９０６３８Ｘ　１０−” −０，４４２８８１Ｘ　１０−１２ ０．１１６４７１ｘｌＯ−” 第９面 １ −０．３７９０５７ｘ　１Ｏ−ｓ Ｏ，１６５０８８Ｘ　１０−’ ”０．３２７５８４Ｘ　１０−’ −０，３６３６０９Ｘ　１０−” −０，２８５６３２Ｘ　１０−１６ 第８面 ０．４１５７１３Ｘ　１０−’ ０．１３７５２９Ｘ　１０−” ０．６８２１９８Ｘ　１０−１２ ０．１９５９９２ｘｌＯ−” ０．７７８３８２Ｘ　１０−’ −０，４０８７１８Ｘ　１０−’ ０．３２２６２５Ｘ　１０−” −０，１１８７２５ｘ　１０−” （実施例２） 第３図は、本実施例の投影レンズのレンズ構成図、第４
図（ａ）〜（Ｃ）はその各収差図である。

Ｆ　ＮＯ＝　０．９５　　　　ｆ＝　９５．７　　　倍
率＝−０，１０９０５３６９，３０５ −２９６，２７２ ６，０００ ２４，００Ｏ １，４９１５４ １ １２ −１０６．４１８ −９８．３８９ ８５．８７０ −１６４．８３４ ２１３．３２６ −１５６．９０８ −４２．２３０ ４２．２３０ ７．８００ ２１．６４７ ２９．０００ ６．０００ ４．５θ０ ５８．９７４ ３　、５００ ８．０００ ６．５００ 第１面 −０，８２８１２１Ｘ　１０−’ −０，７３２０４１Ｘ　１０−” １．４９１５４ １．５１６３３ １．４９１５４ １．４９１５４ １．４３６６４ （液体） １．５３７４０ （ＣＲＴ　　フェースプレート） ８ 八９ Ａ、。

０．５６２８１９ｘ　１０−” −０，６４３８１１Ｘ　１０−１７ 第３面 −０，７２４５７４Ｘ　１０−’ ０．１０８２８６ｘ　ＩＣｒ’ −０，２９１４４８Ｘ　１０−’ ０．３６９４３８Ｘ　１０−’ −０，５２２３４９Ｘ　１０−１２ ０．２０４０５６Ｘ　１０””’ 第７面 ０．３６１０？２Ｘ　１０−５ −０．１１０９４６ｘ　１０−” 第４面 ０．２４８０９４Ｘ　１０−’ ０．６９８６１０Ｘ　１０−５ −０．１９２５３０Ｘ　１０−’ ０．２５０７５７Ｘ　１０−’ −０，４４２０７８Ｘ　１０−” ０．３２９１５９Ｘ　１０−” 第８面 −０，４７７５４４Ｘ　１０−” ０．１５１７８４Ｘ　１０−” 第９面 １ −０．３９９１７７Ｘ　１０−’ −０，１０５０２３Ｘ　１０−’ ０．７８２１７１Ｘ　１０す２ −０．２２２７２１Ｘ　１０−” −０，９８７７４３Ｘ　１０−’ −０，５７１５９１Ｘ　１０−１２ ０．１８３１１０Ｘ　１０−” 第１０面 　−０８ Ａ、　　Ｏ Ａ、　　Ｏ Ａ、　　Ｏ Ａ、　　Ｏ Ａ、　　Ｏ Ａ、　　Ｏ Ａ、　　Ｏ １ｏ０ （実施例３） 第５図は、本実施例の投影レンズのレンズ構成図、第６
図（ａ）〜（ｃ）はその各収差図である。

１ ２ ＦＮ０＝０ ５ ８５．７４２ １０７．４５８ １２１．６０２ ２３４．５９７ ９２．５４４ −１５０．２０７ １０６６．８９９ ９６１．３６１ −３８．７１０ −３８．７１０ ｆ＝９５ 倍率＝−０，１０９０５ ６，５００ ３０，０００ ８，５００ １９，１６６ ２５，３３７ １６，０００ ０００ ５０，８７８ ３，５００ ８，０００ ６，５０Ｏ １，４９３５７ ９３５７ １６３３ ９３５７ １，４９３５７ １，４３６６４ （液体） １．５３７４０ （ＣＲＴ　　フェースプレート） 第１面 ０ −０．４５７５９２Ｘ　１０−’ −０，１６３１３８Ｘ　１０−” −０，１８４５０１Ｘ　１０’−” Ｏ，４５０６４０Ｘ　１０−１６ 第３面 −０，４？０３５７Ｘ　１０−’ ０．２８６４２８Ｘ　１０−’ −０，１２８８９３ｘ　１０−’ ０．１３５５５１Ｘ　１０−” −０，２６７５２８Ｘ　１０−” 第２面 ０．２２９７１９Ｘ　１０−’ −０，２７３８５７ｘ　１０−’ −０，１３７５９６Ｘ　１０す２ ０．４３２２３４Ｘ　１０−” 第４面 ０．４０６２３３Ｘ　１０−Ｉ＋ 一〇、８５６３０１Ｘ　１０−’ ０．２８８８６６Ｘ　１０−” −０，６６３１３８Ｘ　１０−＠ ０．７５５９３１Ｘ　１０す３ Ａ。

Ａ、。　０．２８５３５３Ｘ　１０−”第７面 −０，７３４３９０Ｘ　１０−’ ０．２２６４０３Ｘ　１０−’ −０，１７４１１１Ｘ　１０−” ０．４９８９３６Ｘ　１０−１６ 第９面 １ ０．３１５９４５Ｘ　１０−’ −０，２４０８９２Ｘ　１０−” Ａ。

Ａ□。−０，６６２７１７Ｘ　１０−１７３ ４ ｓ ６ 第１０面 一０．７ Ａ、　　　　ＯＡ、　　　Ｏ Ａ　、　　　０．１６２０１２Ｘ　１０す１　Ａ、　Ｏ
Ａ９　　　　ＯＡ、　　　Ｏ Ａｌ。　−０，４６３４２７ｘ　１０−”　　　Ａ　、
。　０（実施例４） 第７図は、本実施例の投影レンズのレンズ構成図、第８
図（ａ）〜（Ｃ）はその各収差図である。

Ｆ　Ｎ０＝　０．９５　　　ｆ＝　９６．８　　　倍率
＝−０，１１１１１１１１，９６１ ３４１，１３３ −２４３，６８３ −１６３，３５１ ８１，６５５ −１７０，６８６ ９，０００ ３１，２２６ １０，０００ ５００ ２８，０００ ７６６ １，４９３５７ １，４９３５７ １，５１６３３ −４１０，６２９ ２３２８，４２４ −３８，１７２ −３８，１７２ １ ０ ２ 第１面 −０、７３９７３４Ｘ　１０−’ ０．４９１４０５Ｘ　１０す０ −０．２９０１０１Ｘ　１０−】２ ０．５８３５７４Ｘ　１０−” ００ １０ ００ ００ ００ １．４９３５７ １．４９３５７ １．４３６６４ （液体） １．５３７４０ （ＣＲＴ　　フェースフ゛レート） 第２面 −０，２３１７８０Ｘ　１０−’ −０，９４４６６６Ｘ　１０−１０ −０．１８６９７６ｘ　１０す２ ０．４１５７３５ｘ　１０−” 第３面 ０ ０．１０６６３６Ｘ　１０−’ −０，１９８５３３Ｘ　１０−’ ０．８１１７４１Ｘ　１０−フ −０，１８５５１２Ｘ　１０−’ ０．２０９９８９Ｘ　１０″′１２ −０．３６３９７１Ｘ　１０−１６ 第７面 ０．４５３７２０Ｘ　１０−’ −０，２０２９５５Ｘ　１０−” ０　、２７６５８９　Ｘ　１０−　” 第４面 ３ Ａ。

ｓ ６ Ａ。

８ ９ Ａ１゜ ０．１０６６３６Ｘ　１０−’ −０，１６０１７９Ｘ　１０−’ ０．８１１７４１Ｘ　１０−’ −０，２２１７７０Ｘ　１０−” ０．１５５１１３Ｘ　１０−” −Ｏ，１０７３０８Ｘ　１０−” 第８面 ０．５１７９６１Ｘ　１０弓 −０，２０２９５５Ｘ　１０−” ０．２７６５８９Ｘ　１０−” Ａ、。

−０，１３６３９５Ｘ　１０−” Ａ１゜−０，１３６３９５Ｘ　１０−”第９面 １ ０．７１２２６８Ｘ　１０”” −０，２０２０８６ｘ　１０−’ Ｏ，１０８２５３Ｘ　１０−” −０，２４９２８３Ｘ　１０−” （実施例５） 第９図は、本実施例の投影レンズのレンズ構成図、第１
０図（ａ）〜（Ｃ）はその各収差図である。

Ｆ　Ｎｏ＝　０．９８　　　ｆ＝　９７．８　　　倍率
＝−０，１１１１１１ ３ ４ ８９，３９７ １３３，９５６ １８４７，９３１ −２８４，４６６ ６８，３７５ −１７６，１４１ −６７，４７３ −１４５，５２５ −５９，７８６ 第１面 −０，４２１７９９Ｘ　１０−’ １２．０００ ４５．０００ ７．０００ １０．０００ ２８．０００ １２．０００ ５．８００ ５３．１９２ ｅ、ｏｏ。

５　、７５０ Ａ。

４ 工 ９３５７ １．４９３５７ １．５１６３３ １．４９３５７ １．５１６３３ １．５３７４０ （ＣＲＴ　　フェースプレート） 第２面 −０，１０３３０６Ｘ　１０−’ −０，３０７９４３Ｘ　１０−” −０，１０２１４６Ｘ　１０−” ０．３００９０１Ｘ　１０−” 第３面 ０．２５８１７１Ｘ　１０−’ −０，１２６３６８Ｘ　１０’−’ ０．９５８３７９ｘ　１０−７ −０．２７１９７６Ｘ　１０−’ ０．６１？２７６Ｘ　１０−” ０．９２３８６７Ｘ　１０−” 第７面 −０，５５６８２５Ｘ　１０−’ ０．３６８３６８Ｘ　　１０−ズ３ ０．１３１３１１ｘ　１０−” 第４面 ０．３３６６２３Ｘ　１０−’ −０，３４０６４９Ｘ　１０−’ ０．１５６１８２Ｘ　１０−’ −０，３４１８４３Ｘ　１０−” ０．６６４８００Ｘ　１０”” ０．９１８４７０Ｘ　１０−” 第８面 に Ａ、　　　ＯＡ１１Ｏ Ａ、　　　０．５２１３２３ｘ　１０−’　　　Ａ　４
　　０．６１０１０９ｘ　１０−’Ａ５　　０　　　　
　　　　　　　　　Ａ、　　　ＯＡ　ａ　　−０，２７
２６５７Ｘ　１０−”　　　Ａ　ｅ　　−０，２５８８
１８Ｘ　１０−”Ａ、　　　ＯＡ、　　　Ｏ Ａ　＊　　　０．８４０５１２Ｘ　１０−”　　Ａ　ｓ
　　　０．９０２７１１Ｘ　１０−”Ａｍ　　　ＯＡｍ
　　　Ｏ Ａ　＋ｏ　　−０，１００８１３Ｘ　１０−”　　Ａ　
ｓｏ　　−０，９１３９７８Ｘ　１０−”［発明の効果
］ 以上のように、本発明の投影レンズによれば、広角かつ
コンパクトで、Ｆ　Ｎｏ≦１．０であって非常に明るく
、温度変化によるバックフォーカスの変動が少なく、結
像性能が極めて高く、幾何光学的収差等の光学的性能が
良好となる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図、第５図、第７図および第９図はそれぞ
れ本発明の実施例１〜５の投影レンズを示すレンズ構成
図、第２図（ａ）、（ｂ）および（Ｃ）、第４図（ａ）
、（ｂ）および（Ｃ）、第６図（ａ）、（ｂ）および（
Ｃ）、第６図（ａ）、（ｂ）および（Ｃ）、第８図（ａ
）、（ｂ）および（Ｃ）並びに第１０図（ａ）、（ｂ）
および（Ｃ）はそれぞれ本発明の実施例１〜５の各投影
レンズの球面収差図、非点収差図および歪曲収差図であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 スクリーン側から順に、正の第１群レンズ、正の第２群
   レンズ、構成レンズ中最もパワーの強い正の第３群レン
   ズ、負の第４群レンズおよびスクリーン側に曲率の強い
   凹面を向けた負の第５群レンズからなる５群５枚構成で
   あるとともに、第１群レンズ、第２群レンズおよび第４
   群レンズがそれぞれ少なくとも１面の非球面を含むレン
   ズであって樹脂系材料からなり、 （１）１０＜（ｆ＿１＋ｆ＿２）／ｆ＜３０（２）０．
   ９＜ｆ＿３／ｆ＜１．３ （３）−４００＜ｆ＿４／ｆ＜０ （４）▲数式、化学式、表等があります▼ ここで、 ｆ；全系の合成焦点距離 ｆ＿ｉ：第ｉ群レンズの焦点距離 ｎ＿ｉ；第ｉ群レンズの２０℃でのｅ−ｌｉｎｅの屈折
   率 ｈ＿ｉ；第ｉ群レンズの近軸追跡軸上光の平均高さ（但
   しｈ＿１＝１） Ｖ＿Ｔ＿ｉ＝（ｎ＿ｉ−０）／（ｎ＿ｏ＿ｉ−ｎ＿４＿
   ０＿ｉ）ｎ＿０＿ｉ；第ｉ群レンズの０℃でのｅ−ｌｉ
   ｎｅの屈折率 ｎ＿４＿０＿ｉ；第ｉ群レンズの４０℃でのｅ−ｌｉｎ
   ｅの屈折率 の条件を満足することを特徴とする投影レンズ。