(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影面側から光源側に向かって、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有し且つ絞りを備える第２レンズ群と、空間光変調器表面とが順に配列され、
前記第１レンズ群には、投影面側から光源側に向かって、負の屈折力を有する第１レンズと、負の屈折力を有する第２レンズと、負の屈折力を有する第３レンズと、正の屈折力を有する第４レンズと、負の屈折力を有する第５レンズと、正の屈折力を有する第６レンズと、正の屈折力を有する第７レンズとが順に配列され、
以下の条件式を満たすことを特徴とするプロジェクションレンズ。
３．４７８＜ＢＦＬ／Ｆ＜３．５２８
ここで、ＢＦＬは前記プロジェクションレンズの背面焦点距離であり、Ｆは前記プロジェクションレンズの有効焦点距離である。
【請求項２】
前記プロジェクションレンズは、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクションレンズ。
−７．３＜Ｆ１／Ｆ＜−６．８
ここで、Ｆ１は前記第１レンズ群の有効焦点距離である。
【請求項３】
前記第２レンズ群には、投影面側から光源側に向かって、正の屈折力を有する第８レンズと、負の屈折力を有する第９レンズと、正の屈折力を有する第１０レンズと、負の屈折力を有する第１１レンズと、正の屈折力を有する第１２レンズと、正の屈折力を有する第１３レンズとが順に配列されることを特徴とする請求項１又は２に記載のプロジェクションレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学技術に関するものであって、特にプロジェクションレンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体技術の発展に伴い、例えば、ＤＬＰプロジェクター、ＬＣＤプロジェクター、ＬＣＯＳプロジェクター等も、高解像度化及び小型化している。
【０００３】
そのため、該プロジェクターに用いられるプロジェクションレンズにも、さらなる小型化の実現、及び良質のプロジェクション画面の提供が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明の目的は、良質のプロジェクション画面を提供でき且つさらに小型化したプロジェクションレンズを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため、本発明に係るプロジェクションレンズは、投影面側から光源側に向かって、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、絞り及び空間光変調器表面とが順に配列され、且つ以下の条件式を満たす。
３．４７８＜ＢＦＬ／Ｆ＜３．５２８
ここで、ＢＦＬは前記プロジェクションレンズの背面焦点距離であり、Ｆは前記プロジェクションレンズの有効焦点距離である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のプロジェクションレンズにおいて、前記の条件式を満たすと、さらにサイズの小型化が実現でき且つ良質のプロジェクション画面を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に係るプロジェクションレンズの構造を示す図である。
【図２】図１に示す本発明の実施形態に係るプロジェクションレンズの球面収差図である。
【図３】図１に示す本発明の実施形態に係るプロジェクションレンズの像面湾曲図である。
【図４】図１に示す本発明の実施形態に係るプロジェクションレンズの歪曲収差図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【０００９】
本発明の実施形態に係るプロジェクションレンズ１００は、ＤＬＰプロジェクターに応用でき、該ＤＬＰプロジェクターは、空間光変調器であるデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）を備える。図１に示すように、前記プロジェクションレンズ１００は、投影面側から光源側（空間光変調器に近い一端）に向かって、負の屈折力を有する第１レンズ群１０と、正の屈折力を有する第２レンズ群２０と、絞り３０と、保護ガラス４０及び空間光変調器表面５０とが、順に配列されている。
【００１０】
前記第１レンズ群１０には、投影面側から光源側に向かって、負の屈折力を有する第１レンズ１１と、負の屈折力を有する第２レンズ１２と、負の屈折力を有する第３レンズ１３と、正の屈折力を有する第４レンズ１４と、負の屈折力を有する第５レンズ１５と、正の屈折力を有する第６レンズ１６と、正の屈折力を有する第７レンズ１７と、が順に配列されている。前記第１レンズ１１は、投影面側に対向する第一表面Ｓ１及び光源側に対向する第二表面Ｓ２を備える。前記第２レンズ１２は、投影面側に対向する第三表面Ｓ３及び光源側に対向する第四表面Ｓ４を備える。前記第３レンズ１３は、投影面側に対向する第五表面Ｓ５及び光源側に対向する第六表面Ｓ６を備える。前記第４レンズ１４は、投影面側に対向する第七表面Ｓ７及び光源側に対向する第八表面Ｓ８を備える。前記第５レンズ１５は、投影面側に対向する第九表面Ｓ９及び光源側に対向する第十表面Ｓ１０を備える。前記第６レンズ１６は、投影面側に対向する第十一表面Ｓ１１及び光源側に対向する第十二表面Ｓ１２を備える。前記第７レンズ１７は、投影面側に対向する第十三表面Ｓ１３及び光源側に対向する第十四表面Ｓ１４を備える。前記第三表面Ｓ３、前記第四表面Ｓ４、前記第五表面Ｓ５、前記第六表面Ｓ６、前記第九表面Ｓ９、前記第十表面Ｓ１０、前記第十一表面Ｓ１１及び前記第十二表面Ｓ１２は、球面である。球面レンズは、高温の環境下でも、画面の品質に対して影響を与えにくい。従って、少なくとも球面レンズを使用することで、画面の品質を保証することができる。また、前記第一表面Ｓ１、前記第二表面Ｓ２、前記第七表面Ｓ７及び前記第八表面Ｓ８は、非球面である。
【００１１】
前記第２レンズ群２０には、投影面側から光源側に向かって、正の屈折力を有する第８レンズ２１と、負の屈折力を有する第９レンズ２２と、正の屈折力を有する第１０レンズ２３と、負の屈折力を有する第１１レンズ２４と、正の屈折力を有する第１２レンズ２５と、正の屈折力を有する第１３レンズ２６とが順に配列されている。前記第８レンズ２１及び前記第９レンズ２２は複合レンズであり、前記第１１レンズ２４及び前記第１２レンズ２５も複合レンズである。前記第８レンズ２１は、投影面側に対向する第十五表面Ｓ１５及び光源側に対向する第十六表面Ｓ１６を備える。前記第９レンズ２２は、投影面側に対向する第十六表面Ｓ１６及び光源側に対向する第十七表面Ｓ１７を備える。前記第１０レンズ２３は、投影面側に対向する第十八表面Ｓ１８及び光源側に対向する第十九表面Ｓ１９を備える。前記第１１レンズ２４は、投影面側に対向する第二十表面Ｓ２０及び光源側に対向する第二十一表面Ｓ２１を備える。前記第１２レンズ２５は、投影面側に対向する第二十一表面Ｓ２１及び光源側に対向する第二十二表面Ｓ２２を備える。前記第１３レンズ２６は、投影面側に対向する第二十三表面Ｓ２３及び光源側に対向する第二十四表面Ｓ２４を備える。前記第十五表面Ｓ１５、前記第十六表面Ｓ１６、前記第十七表面Ｓ１７、前記第十八表面Ｓ１８、前記第十九表面Ｓ１９、前記第二十表面Ｓ２０、前記第二十一表面Ｓ２１及び前記第二十二表面Ｓ２２は、球面である。前記第二十三表面Ｓ２３及び前記第二十四表面Ｓ２４は、非球面である。
【００１２】
前記絞り３０は、前記第９レンズ２２と前記第１０レンズ２３との間に位置し、前記第８レンズ２２から出射した光が前記第９レンズ２３に入射する際の光通過量を制限するために用いられ、更に前記第９レンズ２２を通過した光円錐を対称にする。これにより、前記プロジェクションレンズ１００のコマ収差が良好に補正される。本実施形態において、空間を節約するために、前記第１０レンズ２３の第十八表面Ｓ１８に対して不透明な材料を塗布して、前記絞り３０とする。
【００１３】
コストを下げるために、前記第１レンズ群１０は、少なくとも１つのプラスチックレンズを備える。本実施形態において、前記第１レンズ１１及び前記第４レンズ１４は、プラスチックレンズである。しかし、優れた結像品質を保証するために、他のレンズはガラスからなる。
【００１４】
投影する際、光は順に、前記デジタル・マイクロミラー・デバイスの前記空間光変調器表面５０から前記保護ガラス４０、前記第２レンズ群２０及び前記第１レンズ群１０を通り、最後に投影面に投影される。これにより、プロジェクション画面を獲得する。前記保護ガラス４０は、前記空間光変調器表面５０を保護するために用いられる。
【００１５】
前記プロジェクションレンズ１００は、以下の条件式を満たす。
【００１６】
３．４７８＜ＢＦＬ／Ｆ＜３．５２８  ……（１）
【００１７】
ここで、ＢＦＬは前記プロジェクションレンズ１００の背面焦点距離であり、Ｆは前記プロジェクションレンズ１００の有効焦点距離である。
【００１８】
前記プロジェクションレンズ１００は、短い距離によって大きい画面を投影するために、短い有効焦点距離が必要であると共に、他の素子に対する設置空間を保証するために、長い背面焦点距離も必要である。しかし、有効焦点距離が短すぎて背面焦点距離が長すぎると、収差が増大し易い。そこで、前記条件式（１）を満たせば、前記プロジェクションレンズ１００をさらに小型化できると共に、良質のプロジェクション画面を有することができる。
【００１９】
また、前記プロジェクションレンズ１００は、以下の条件式を満たすことが好ましい。
【００２０】
−７．３＜Ｆ１／Ｆ＜−６．８  ……（２）
【００２１】
ここで、Ｆ１は、前記プロジェクションレンズ１００の第１レンズ群１０の有効焦点距離及び負値である。
【００２２】
前記条件式（２）を満たすと、優れたプロジェクション画面品質を保証するとともに、背面焦点距離は有効焦点距離より長くなる。従って、他の素子の設置空間を保証し、前記プロジェクションレンズ１００の小型化を実現することができる。
【００２３】
本実施形態において、Ｌは前記プロジェクションレンズ１００の全長であり、Ｆは前記プロジェクションレンズ１００の有効焦点距離であり、Ｆ２は前記プロジェクションレンズ１００の第２レンズ群２０の有効焦点距離であり、ＦＮｏはＦナンバーであり、２ωは前記プロジェクションレンズ１００の視野角であり、Ｒは対応する表面の曲率半径であり、Ｄは対応する表面から次の表面までの軸上距離であり、Ｎｄは対応するレンズのｄ光線（波長が５８７ｎｍである）に対する屈折率であり、Ｖｄは対応するレンズのアッベ数である。
【００２４】
本実施形態に係る前記プロジェクションレンズ１００の各光学素子は、表１、表２及び表３の条件を満たす。
【００２５】
【表１】
0005457489.tif 000002
【００２６】
【表２】
0005457489.tif 000003
【００２７】
【表３】
0005457489.tif 000004
【００２８】
ここで、２ω＝１１５．７６°であり、Ｌ＝１０５．９２ｍｍである。前記プロジェクションレンズ１００の球面収差、像面湾曲及び歪曲収差は、図２乃至図４に示したとおりである。図２の曲線ａ１〜ａ５は、それぞれ波長が４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６３０ｎｍ、４８０ｎｍ、５９０ｎｍである光線の球面収差曲線である。本実施形態に係る前記プロジェクションレンズ１００の可視光線（波長範囲は、４００ｎｍ〜７００ｎｍである）に対する球面収差値は−０．１ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲である。図３のｔ１〜ｔ５は、それぞれ波長が４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６３０ｎｍ、４８０ｎｍ、５９０ｎｍである光線のＴ（Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ  ｆｉｅｌｄ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ  ｃｕｒｖｅ）特性曲線であり、ｓ１〜ｓ５は、それぞれ波長が４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６３０ｎｍ、４８０ｎｍ、５９０ｎｍである光線のＳ（Ｓａｇｉｔｔａｌ  ｆｉｅｌｄ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ  ｃｕｒｖｅ）特性曲線である。図３に示したように、Ｔ及びＳは、全て−０．５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内に制御される。図４のｄ１〜ｄ５は、それぞれ波長が４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６３０ｎｍ、４８０ｎｍ、５９０ｎｍである光線の歪曲収差特性曲線である。図４に示したように、歪曲収差は、−１％〜１％の範囲内に制御される。前記プロジェクションレンズ１００の球面収差、像面湾曲及び歪曲収差は、全て、より小さい範囲内に制御（修正）される。
【００２９】
本発明のプロジェクションレンズ１００は、さらなるサイズの小型化を実現でき且つ良質のプロジェクション画面を提供することができる。
【００３０】
以上、本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能であることは勿論であって、本発明の保護範囲は、以下の特許請求の範囲から決まる。
【符号の説明】
【００３１】
１０  第１レンズ群
１１  第１レンズ
１２  第２レンズ
１３  第３レンズ
１４  第４レンズ
１５  第５レンズ
１６  第６レンズ
１７  第７レンズ
２０  第２レンズ群
２１  第８レンズ
２２  第９レンズ
２３  第１０レンズ
２４  第１１レンズ
２５  第１２レンズ
２６  第１３レンズ
３０  絞り
４０  保護ガラス
５０  空間光変調器表面
Ｓ１  第一表面
Ｓ２  第二表面
Ｓ３  第三表面
Ｓ４  第四表面
Ｓ５  第五表面
Ｓ６  第六表面
Ｓ７  第七表面
Ｓ８  第八表面
Ｓ９  第九表面
Ｓ１０  第十表面
Ｓ１１  第十一表面
Ｓ１２  第十二表面
Ｓ１３  第十三表面
Ｓ１４  第十四表面
Ｓ１５  第十五表面
Ｓ１６  第十六表面
Ｓ１７  第十七表面
Ｓ１８  第十八表面
Ｓ１９  第十九表面
Ｓ２０  第二十表面
Ｓ２１  第二十一表面
Ｓ２２  第二十二表面
Ｓ２３  第二十三表面
Ｓ２４  第二十四表面
【図１】
0005457489.tif 000005
【図２】
0005457489.tif 000006
【図３】
0005457489.tif 000007
【図４】
0005457489.tif 000008