(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡大側より発散性レンズ群と収斂性レンズ群と、フレネルレンズ群とを有する変倍投影レンズに於いて、発散性レンズ群は拡大側から順に拡大側に凸面を向けた少なくとも１個の負メニスカスレンズを有する２個の負レンズＧ1，Ｇ2と、正レンズＧ3 とを有し、前記収斂性レンズ群は、拡大側から順に正レンズＧ4，Ｇ5と、レンズＧ6、拡大側に凹面を向けた負メニスカスレンズＧ7を有し、前記発散性レンズ群のＧ1，Ｇ2はプラスチック材料より成り、少なくとも１面は非球面から成るレンズ構成とし、前記収斂性レンズ群のＧ5，Ｇ7はプラスチック材料より成り、少なくとも１面は非球面から成るレンズ構成とし、前記フレネルレンズ群は正の屈折力を持ち縮小側にフレネル面を持つフレネルレンズから構成され、発散性レンズ群と収斂性レンズ群の間の距離と、収斂性レンズ群とフレネルレンズ群の間の距離とを変化させることにより倍率を変化させるものであり、且下記の条件を満足することを特徴とする投影レンズ。
（１）−１.１＜ｆ12／f＜−０.８６
（２）１.０５＜ｆ5／ｆ＜１.３５
（３）−２２.５＜ｆ7／ｆ＜−３.０
（４）４０＜ν3＜５５
但し、ｆ  ：ワイド側レンズ全系の焦点距離
ｆ12：レンズＧ1，Ｇ2の合成焦点距離
ｆ5：レンズＧ5の焦点距離
ｆ7：レンズＧ7の焦点距離
ν3：レンズＧ3のアッベ数
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は拡大投影等に用いられる投影レンズ、特にＦ１：４．０程度の明るさを有し、半画角４０°前後迄包括し、変倍域に於いて良好な性能が得られる投影レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の拡大投影装置に於いて、例えば画像変調素子として用いられる液晶の高解像度化が進み、拡大投影装置全体での高解像度が求められている。又、装置自体としては小型化が進み広画角化、コンパクト化の要求があると共にコストダウンが要求されている。
【０００３】
高解像度化、広画角化の要求に対応する為にはレンズ枚数を増やしたり、レンズ材の屈折率を高くしたりしていたが、レンズ系が大きくなり、コストアップの原因となっいた。
【０００４】
又、レンズ枚数を減らす方法の１つとしてレンズを非球面化したプラスチックモールドレンズを使用する方法が知られているが、プラスチック材で成形されたレンズは温度変化により屈折率が大幅に変化するという特性を有している。この為、レンズのバックフォーカスが変化し、解像力を劣化してしまうという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は斯かる実情に鑑み、半画角ω＝４０°程度という広画角を包括可能とし、構成枚数の大部分にプラスチックレンズの非球面レンズを使用し、構成枚数を少なくし、安価なレンズ系を実現すると共に温度変化の影響を受けにくく而も諸収差が良好に補正された広画角を包括可能で、コンパクト化、コストダウンを図った投影レンズを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、拡大側より発散性レンズ群と収斂性レンズ群と、フレネルレンズ群とを有する変倍投影レンズに於いて、発散性レンズ群は拡大側から順に拡大側に凸面を向けた少なくとも１個の負メニスカスレンズを有する２個の負レンズＧ1，Ｇ2と、正レンズＧ3とを有し、前記収斂性レンズ群は、拡大側から順に正レンズＧ4，Ｇ5と、レンズＧ6、拡大側に凹面を向けた負のメニスカスレンズＧ7を有し、前記発散性レンズ群のＧ1，Ｇ2はプラスチック材料より成り、少なくとも１面は非球面から成るレンズ構成とし、前記収斂性レンズ群のＧ5，Ｇ7はプラスチック材料より成り、少なくとも１面は非球面から成るレンズ構成とし、前記フレネルレンズ群は正の屈折力を持ち縮小側にフレネル面を持つフレネルレンズから構成され、発散性レンズ群と収斂性レンズ群の間の距離と、収斂性レンズ群とフレネルレンズ群の間の距離とを変化させることにより倍率を変化させるものであり、且下記の条件を満足する投影レンズに係るものである。
（１）−１.１＜ｆ12／f＜−０.８６
（２）１.０５＜ｆ5／ｆ＜１.３５
（３）−２２.５＜ｆ7／ｆ＜−３.０
（４）４０＜ν3＜５５
但し、ｆ  ：ワイド側レンズ全系の焦点距離
ｆ12：レンズＧ1，Ｇ2の合成焦点距離
ｆ5：レンズＧ5の焦点距離
ｆ7：レンズＧ7の焦点距離
ν3：レンズＧ3のアッベ数
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【０００８】
図１は本実施の形態の投影レンズの構成を示しており、該投影レンズは拡大側（前側）より発散性レンズ群１、収斂性レンズ群２、フレネルレンズ群３が配置された構成を有する所謂レトロフォーカス型の投影レンズである。
【０００９】
前記発散性レンズ群１の前側の２枚の負レンズＧ1，Ｇ2をプラスチック材料のレンズとし、そのうち少なくとも１枚を非球面化する。又、前記収斂性レンズ群２の正のレンズＧ5、負のレンズＧ7をプラスチック材料のレンズとする。
【００１０】
図１で示す投影レンズの構成でＦNoを明るくする為には、各レンズ群の焦点距離を長くし、各レンズ群の間隔を長くするとよいが、そうするとレンズ系全体が長くなり、コンパクト化にはならない。又、半画角が４０°程度で拡角である為、軸外光束の収差補正には、それ程プラスにはならない。逆に発散性レンズ群の焦点距離を長くしコンパクト化を図ろうとすると、負のパワーが強くなり負の歪曲収差が増大する。前記した発散性レンズ群１の前側の２枚の負レンズＧ1，Ｇ2をプラスチック材料とし、そのうち少なくとも１枚を非球面化することで斯かる歪曲収差を補正している。
【００１１】
又、一般にレンズ材料としてプラスチックを使用すると、プラスチックは温度変化により屈折率が変化する為、バックフォーカスが変化し、解像力が劣化してしまう。前記収斂性レンズ群２の正のレンズＧ5、負のレンズＧ7をプラスチック材料のレンズとした構成は、温度の変化によるバックフォーカスの変化を相殺する。
【００１２】
前記投影レンズを構成するレンズの条件式を下記に示す。
【００１３】
【条件式】
（１）−１.１＜ｆ12／f＜−０.８６
（２）１.０５＜ｆ5／ｆ＜１.３５
（３）−２２.５＜ｆ7／ｆ＜−３.０
（４）４０＜ν3＜５５
但し、ｆ  ：ワイド側レンズ全系の焦点距離
ｆ12：レンズＧ1，Ｇ2の合成焦点距離
ｆ5：レンズＧ5の焦点距離
ｆ7：レンズＧ7の焦点距離
ν3：レンズＧ3のアッベ数
【００１４】
条件式（１）は負レンズＧ1，Ｇ2の合成焦点距離ｆ12を規定するものである。
【００１５】
合成焦点距離ｆ12が上限を越えると負のパワーが強くなり、負の歪曲収差が増大する。又温度変化による焦点距離の変化をレンズＧ5 で相殺することが困難となる。逆に合成焦点距離ｆ12が下限を越えると焦点距離が長くなる為、発散性レンズ群１での色収差が増大し、全体で色収差が補正不足となり解像力が劣化する。又発散性レンズ群１の全長が長くなり全体のコンパクト化が図れなくなる。
【００１６】
条件式（２）は正レンズＧ5の焦点距離ｆ5を規定するものである。
【００１７】
焦点距離ｆ5が上限を越えるとパワーが弱くなり、正レンズＧ4，Ｇ5 の合成焦点距離を一定に保とうとするとレンズＧ4のパワーが強くなり非点収差が増大し、最大画角での性能を良好に保てなくなる。逆に焦点距離ｆ5 が下限を越えるとレンズＧ4 のパワーが強くなる為軸外での収差が増大し、性能を良好に保てなくなる。
【００１８】
条件式（３）は負レンズＧ7の焦点距離ｆ7を規定するものである。
【００１９】
焦点距離ｆ7が上限を越えると負のパワーが強くなりレンズＧ7から射出する角度が大きくなる。その後のフレネルレンズ群３に於いて、フレネルレンズ面から射出する光束を略平行光束に近づけようとするとフレネルレンズ面のプリズム切削角度がきつくなり、光量損失が大きくなると共に加工も困難になる為好ましくない。逆に焦点距離ｆ7 が下限を越えるとフランジバックが長くなり装置全体が長くなってしまうので好ましくない。
【００２０】
条件式（４）はレンズＧ3のアッベ数ν3を規定するものである。
【００２１】
本発明はレンズＧ1，Ｇ2 にプラスチック材料を使用している為、レンズＧ1，Ｇ2の負レンズ群の色収差は略決まってしまう。その為、レンズＧ3のアッベ数ν3がこの範囲から外れると色収差が悪化し、解像力が劣化する。
【００２２】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示す。表中のｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎは屈折率、νはアッベ数を示す。尚、非球面を表す式は、
【００２３】
【数式１】
Ｘ＝Ｙ2（１／ｒ）／［１＋√｛１−（１＋Ｋ）Ｙ2（１／ｒ）2｝］＋Ｃ２Ｙ4＋Ｃ４Ｙ6＋Ｃ６Ｙ8＋Ｃ８Ｙ10
【００２４】
という式で表され、Ｋ，Ｃ２，Ｃ４，Ｃ６，Ｃ８の値を示す。
【００２５】
0003726859.tif 000002
【００２６】
0003726859.tif 000003
【００２７】
0003726859.tif 000004
【００２８】
0003726859.tif 000005
【００２９】
0003726859.tif 000006
【００３０】
0003726859.tif 000007
【００３１】
0003726859.tif 000008
【００３２】
0003726859.tif 000009
【００３３】
0003726859.tif 000010
【００３４】
0003726859.tif 000011
【００３５】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、構成の一部にプラスチック材のレンズを使用し、又プラスチックレンズの欠点を補正したので、構成の各レンズのパワー等を適切に設定することができ、この為、レンズの構成枚数を減少させ且コンパクト化ができ、安価で半画角４０°前後の広角域をカバーし、而も良好な性能を有するという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るレンズの配置図である。
【図２】本発明に係る第１の実施例の収差図である。
【図３】本発明に係る第２の実施例の収差図である。
【図４】本発明に係る第３の実施例の収差図である。
【図５】本発明に係る第４の実施例の収差図である。
【図６】本発明に係る第５の実施例の収差図である。
【符号の説明】
１          発散性レンズ群
２          収斂性レンズ群
３          フレネルレンズ群
【図１】
0003726859.tif 000012
【図２】
0003726859.tif 000013
【図３】
0003726859.tif 000014
【図４】
0003726859.tif 000015
【図５】
0003726859.tif 000016
【図６】
0003726859.tif 000017