(57)【要約】【課題】Ｆナンバーが２．０程度の明るさを有し、かつ投射角を９０°以上とすることが可能な、明るい投写用の広角レンズを提供する。【解決手段】第１レンズ群Ｇ１は、３枚の負レンズで構成されており、かつ、負のパワーを有している。第２レンズ群Ｇ２は、１枚の負レンズと、３枚の正レンズと、負レンズ１枚及び正レンズ１枚を接合した２枚の接合レンズと、正レンズ２枚及び負レンズ１枚を接合した１枚の接合レンズとで構成されており、かつ、正のパワーを有している。第１レンズ群Ｇ１は、少なくとも１枚の非球面レンズを含んでいる。さらに、この広角レンズは、次の条件式（１）を満足している。０．２≦｜Ｆ１／Ｆ２｜≦０．８    （１）但し、Ｆ１：第１レンズ群の合成焦点距離、Ｆ２：第２レンズ群の合成焦点距離である。【選択図】図１
2008241982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投写面側から順に、第１レンズ群と、第２レンズ群とが配置されており、
前記第１レンズ群は、３枚の負レンズで構成されており、かつ、負のパワーを有しており、
前記第２レンズ群は、１枚の負レンズと、３枚の正レンズと、負レンズ１枚及び正レンズ１枚を接合した２枚の接合レンズと、正レンズ２枚及び負レンズ１枚を接合した１枚の接合レンズとで構成されており、かつ、正のパワーを有しており、
前記第１レンズ群は、少なくとも１枚の非球面レンズを含んでおり、
さらに、次の条件式（１）を満足することを特徴とする、投写用広角レンズ。
０．２≦｜Ｆ１／Ｆ２｜≦０．８    （１）
但し、Ｆ１：第１レンズ群の合成焦点距離
Ｆ２：第２レンズ群の合成焦点距離
【請求項２】
さらに次の条件式（２）を満足する、請求項１に記載の投写用広角レンズ。
１．５≦Ｆｂ／Ｆ≦５．０    （２）
但し、Ｆｂ：第１レンズ群と第２レンズ群の合成バックフォーカス
Ｆ：第１レンズ群と第２レンズ群の合成焦点距離
【請求項３】
さらに次の条件式（３）を満足する、請求項１又は請求項２に記載の投写用広角レンズ。
１．５≦Ｌ／Ｆ≦６．０    （３）
但し、Ｌ：第１レンズ群と第２レンズ群との間の空気間隔
Ｆ：第１レンズ群と第２レンズ群の合成焦点距離
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の広角レンズを投写用レンズとして備えたプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投写光学系に用いられる広角レンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から投写光学系として、様々な型式のレンズが提案されている。しかし投射角が９０°以上の広角レンズにおいては、その多くにおいては、Ｆナンバーは２．８、３．５程度のものがほとんどである。
【０００３】
しかし、Ｆナンバーが２．８、３．５程度であると、使用環境の照明を暗くするか、投写装置の照明のパワーを大きくしなければならない。
【０００４】
使用環境の照明を暗くすることは、使い勝手の悪化を招く。また、投写装置の照明のパワーを大きくすることは、投写装置の発熱量が大きくなるばかりかコストが高くなってしまう要因となる。
【０００５】
投写レンズにおいては、よりＦナンバーの小さい、口径の大きいレンズが要求される。
しかし、Ｆナンバーが２．０程度の明るい広角レンズを提供しようとするときには、投写レンズの構成が複雑になり、レンズ設計技術としては高度なものが必要となる。
【０００６】
また、下記特許文献には、投射角の大きい広角レンズが記載されているが、Ｆナンバーは３．５、４．０と明るくない。
【特許文献１】特開２００６−１７１１２７号公報
【特許文献２】特開２００６−１７１１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものである。本発明は、Ｆナンバーが２．０程度の明るさを有し、かつ投射角を９０°以上とすることが可能な、明るい投写用の広角レンズを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の投写用広角レンズにおいては、投写面側から順に、第１レンズ群と、第２レンズ群とが配置されている。前記第１レンズ群は、３枚の負レンズで構成されており、かつ、負のパワーを有している。前記第２レンズ群は、１枚の負レンズと、３枚の正レンズと、負レンズ１枚及び正レンズ１枚を接合した２枚の接合レンズと、正レンズ２枚及び負レンズ１枚を接合した１枚の接合レンズとで構成されており、かつ、正のパワーを有している。前記第１レンズ群は、少なくとも１枚の非球面レンズを含んでいる。この広角レンズは、さらに、次の条件式（１）を満足している。
０．２≦｜Ｆ１／Ｆ２｜≦０．８    （１）
但し、Ｆ１：第１レンズ群の合成焦点距離
Ｆ２：第２レンズ群の合成焦点距離
である。
【０００９】
請求項２に記載の投写用広角レンズは、請求項１に記載のものにおいて、さらに次の条件式（２）を満足している。
１．５≦Ｆｂ／Ｆ≦５．０    （２）
但し、Ｆｂ：第１レンズ群と第２レンズ群の合成バックフォーカス
Ｆ：第１レンズ群と第２レンズ群の合成焦点距離
である。
【００１０】
請求項３に記載の投写用広角レンズは、請求項１又は請求項２に記載のものにおいて、さらに次の条件式（３）を満足している。
１．５≦Ｌ／Ｆ≦６．０    （３）
但し、Ｌ：第１レンズ群と第２レンズ群との間の空気間隔
Ｆ：第１レンズ群と第２レンズ群の合成焦点距離
である。
【００１１】
請求項４に記載のプロジェクタは、請求項１〜３のいずれか１項に記載の広角レンズを投写用レンズとして備えている。
【００１２】
以下、前記した条件について説明する。
【００１３】
条件式（１）は、Ｆナンバー２．０、投射角９０°以上という広角レンズを得るためと、レンズ系をレトロフォーカス型にし、所要のバックフォーカスを得るためのものである。
【００１４】
今条件（１）の｜Ｆ１／Ｆ２｜が上限０．８を超えて大きいときには、第１レンズ群の合成焦点距離が大きくなりすぎる。すると、レトロフォーカス型レンズのＦナンバー２．０、投射角９０°以上を得るためには、レンズ系全体が非常に大きくなってしまい、結果として、商品価値を著しく低下させてしまう。
【００１５】
また｜Ｆ１／Ｆ２｜が、下限０．２を超えて小さいときには、Ｆナンバー２．０、投射角９０°以上を得るためには有利であるが、第１レンズ群の合成焦点距離が小さくなりすぎ、第１レンズ群で発生する正の球面収差、コマ収差の量が大きくなりすぎ、好ましくない。
【００１６】
条件式（２）は、所要のバックフォーカスを得るための条件である。投写光学系において、投射される被写体の光量を十分に確保するためには、被写体を適切に照明する必要がある。本条件は、上記目的を達成するための照明光学系を挿入可能な空気間隔を確保するためのものである。
【００１７】
今、条件式（２）のＦｂ／Ｆが下限１．５を超えて小さいときには、照明光学系を挿入する空気間隔が小さくなりすぎ、照明光学系を挿入することが出来なくなり、好ましくない。
【００１８】
またＦｂ／Ｆが上限５．０を超えて大きいときには、照明光学系を挿入するための空気間隔は十分に確保できるが、条件式（１）と関係して第１レンズ群の焦点距離を非常に大きく設定することとなり、その結果として、球面収差、コマ収差の増大を招いてしまう。
条件式（３）は、投写光学系を折り曲げるための反射ミラーを挿入するための空気間隔を第１レンズ群と第２レンズ群との間に確保するための条件である。
【００１９】
今、Ｌ／Ｆが下限１．５を超えて小さいときには、空気間隔が小さくなりすぎ、反射ミラーを挿入することが出来なくなってしまう。
【００２０】
またＬ／Ｆが上限６．０を超えて大きいときには、反射ミラーを挿入するための空気間隔は確保できるが、投写光学系が大きくなりすぎると同時に、第１レンズ群で発生する倍率の色収差が増大されてしまい好ましくない。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１記載の発明によれば、Ｆナンバー２．０の明るさを有し、かつ投射角９０°以上とすることが可能な、投写光学系で使用される明るい広角レンズを提供することが可能である。
【００２２】
請求項２記載の発明によれば、条件式（２）を採用することにより、合成バックフォーカスを大きく確保することが出来、照明光学系の挿入が容易になる。しかも、球面収差、コマ収差の増大を抑制することが出来る。
【００２３】
請求項３記載の発明によれば、第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔を大きく確保することが出来、この間隔に反射ミラーを挿入することが容易となり、投写光学系を折り曲げることが可能になる。しかも第１レンズ群で発生する倍率の色収差の増大を抑制することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明に係る投写用広角レンズの実施形態を実施例１〜実施例６に基づいて説明する。
【００２５】
まず、実施例１〜実施例６におけるレンズ構成図を図１、図３、図５、図７、図９、図１１にそれぞれ示す。
【００２６】
以下においては、これらの実施例に共通する構成を始めに説明し、その後各実施例における数値例を説明する。各実施例における明るい広角レンズは、投写面Ｓ側から順に、第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２が配置されて、構成されている。
【００２７】
第１レンズ群Ｇ１は、３枚の負レンズ（Ｒ１〜Ｒ６）で構成され、負のパワーを有している。さらに第１レンズ群Ｇ１は、少なくとも１枚の非球面レンズ（Ｒ１〜Ｒ２）を含んでいる。なお、実施例１〜３においては、第１レンズ群Ｇ１の第２レンズ（Ｒ３〜Ｒ４）が両凹レンズであるのに対して、実施例４〜６においては、当該レンズが凹メニスカスレンズとなっている。これに応じて、得られる投射角が異なっている（後述）。
【００２８】
第２レンズ群Ｇ２は、１枚の負レンズ（Ｒ１０〜Ｒ１１）と、３枚の正レンズ（Ｒ１２〜Ｒ１３、Ｒ２１〜Ｒ２４）と、負レンズ１枚及び正レンズ１枚を接合した２枚の接合レンズ（Ｒ７〜Ｒ９、Ｒ１４〜Ｒ１６）と、正レンズ２枚及び負レンズ１枚を接合した１枚の接合レンズ（Ｒ１７〜Ｒ２０）とで構成され、いわゆるレトロフォーカス型のレンズ構成となっている。
【００２９】
また、符号Ｐは照明光学系用プリズム、符号ＬＣＤは映像素子、符号ＧＬは映像素子の保護ガラスである。各実施例における明るい広角レンズはプロジェクタの投写レンズとして用いられることが出来る。ここにプロジェクタとは、液晶プロジェクタに限らず、ＤＬＰプロジェクタなどの各種プロジェクタを含む。
【００３０】
ここで、本実施形態の投写用広角レンズが使用できるプロジェクタの概略的構成を、図１３に基づいて説明する。なお、このプロジェクタとしては、従来と同様のものを用いることができる。
【００３１】
このプロジェクタは、制御部１と、照明系３と、投写用レンズ４と、映像表示素子としてのＬＣＤ素子５とを備えている。これらは、一般には、筐体（図示せず）の内部に収納されている。
【００３２】
制御部１は、映像信号入力手段１１と、画像処理部１２と、ＬＣＤ素子ドライブ部１３と、光源制御回路１４と、ＣＰＵ１５とを主要な要素として備えている。映像信号入力手段１１は、パーソナルコンピュータやテレビジョンチューナなどの映像信号出力手段から映像信号を受け取るものである。画像処理部１２は、受け取った映像信号に基づいて、ＬＣＤ素子ドライブ部１３を駆動するための信号を生成する部分である。ＬＣＤ素子ドライブ部１３は、画像処理部１２からの信号に基づいてＬＣＤ素子５を駆動する。一方、光源制御回路１４は、入力手段１６により入力されたＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて光源をＯＮ／ＯＦＦさせるとともに光源点灯に必要な電圧や電力を供給するものである。
【００３３】
照明系３は、光源３１と、光転送用の照明光学系３２とを備えており、ＬＣＤ素子５にＲＧＢ３色の光線を均一に供給できるようになっている。
【００３４】
投写用レンズ４は、スクリーンＳに像を投写するためのものである。この投写用レンズ４として、本実施形態の投写用レンズを用いることができる。
【００３５】
ＬＣＤ素子５は、照明系３からの光線の透過状態を変化させることで、投影されるべき画像を生成する部分である。
【００３６】
以上のプロジェクタの構成としては、基本的に既存の技術を用いることができるので、これ以上詳しい説明は省略する。
【実施例１】
【００３７】
実施例１のレンズ構成（図１）における諸収差図を図２に示す。図２の諸収差図において、球面収差で示される色収差のＧ、Ｂ、Ｒはそれぞれグリーン、ブルー、レッドの波長に対する球面収差であり、非点収差のＳはサジタル、Ｍはメリジオナルである。また、実施例１の設計値及び得られた特性を表１に示す。表１における記号の意味は以下のとおりである。表１の数字は投写面側からの順番を示している。以降の表においても同様である。
【００３８】
Ｆ：第１レンズ群と第２レンズ群の合成焦点距離
Ｆ１：第１レンズ群の合成焦点距離
Ｆ２：第２レンズ群の合成焦点距離
Ｆｂ：第１レンズ群と第２レンズ群の合成バックフォーカス
Ｌ：第１レンズ群と第２レンズ群との間の空気間隔
Ｒ：曲率半径
ｄ：レンズ厚又は空気間隔
Ｎｄ：ｄ線（５８８ｎｍ）の屈折率
Ｖｄ：ｄ線のアッベ数
【００３９】
また、非球面式は次式で表される。以降の実施例においても同様である。
2008241982.tif 000003
【００４０】
但し、この式における記号の意味は以下の通りである。
ｘ：レンズ頂点からの光軸方向の変位
ｃ：曲率
ｙ：光軸からの高さ
Ｋ：円錐係数
Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０：それぞれ添字の次数における係数
【００４１】
【表１】
2008241982.tif 000004
【００４２】
表１中のレンズ特性からわかるように、このレンズは、本発明における条件式（１）〜条件式（３）を満たしている。このレンズの投射角は９５°以上となっている。
【実施例２】
【００４３】
実施例２のレンズ構成（図３）における収差図を図４に示す。また、実施例２のレンズにおける設計値及び得られた特性を下記表２に示す。
【００４４】
【表２】
2008241982.tif 000005
【００４５】
表２中のレンズ特性からわかるように、このレンズは、本発明における条件式（１）〜条件式（３）を満たしている。このレンズの投射角は９５°以上となっている。
【実施例３】
【００４６】
実施例３のレンズ構成（図５）における諸収差図を図６に示す。また実施例３のレンズにおける設計値及び得られた特性を下記表３に示す。
【００４７】
【表３】
2008241982.tif 000006
【００４８】
表３中のレンズ特性からわかるように、このレンズは、本発明における条件式（１）〜条件式（３）を満たしている。このレンズの投射角は９５°以上となっている。
【実施例４】
【００４９】
実施例４のレンズ構成（図７）における諸収差図を図８に示す。また実施例４のレンズにおける設計値及び得られた特性を下記表４に示す。
【００５０】
【表４】
2008241982.tif 000007
【００５１】
表４中のレンズ特性からわかるように、このレンズは、本発明における条件式（１）〜条件式（３）を満たしている。このレンズの投射角は９０°以上となっている。
【実施例５】
【００５２】
実施例５のレンズ構成（図９）における諸収差図を図１０に示す。また実施例５のレンズにおける設計値及び得られた特性を下記表５に示す。
【００５３】
【表５】
2008241982.tif 000008
【００５４】
表５中のレンズ特性からわかるように、このレンズは、本発明における条件式（１）〜条件式（３）を満たしている。このレンズの投射角は９０°以上となっている。
【実施例６】
【００５５】
実施例６のレンズ構成（図１１）における諸収差図を図１２に示す。また実施例６のレンズにおける設計値及び得られた特性を下記表６に示す。
【００５６】
【表６】
2008241982.tif 000009
【００５７】
表６中のレンズ特性からわかるように、このレンズは、本発明における条件式（１）〜条件式（３）を満たしている。このレンズの投射角は９０°以上となっている。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明における投写用広角レンズの実施例１のレンズ構成図である。
【図２】本発明における投写用広角レンズの実施例１の諸収差図である。
【図３】本発明における投写用広角レンズの実施例２のレンズ構成図である。
【図４】本発明における投写用広角レンズの実施例２の諸収差図である。
【図５】本発明における投写用広角レンズの実施例３のレンズ構成図である。
【図６】本発明における投写用広角レンズの実施例３の諸収差図である。
【図７】本発明における投写用広角レンズの実施例４のレンズ構成図である。
【図８】本発明における投写用広角レンズの実施例４の諸収差図である。
【図９】本発明における投写用広角レンズの実施例５のレンズ構成図である。
【図１０】本発明における投写用広角レンズの実施例５の諸収差図である。
【図１１】本発明における投写用広角レンズの実施例６のレンズ構成図である。
【図１２】本発明における投写用広角レンズの実施例６の諸収差図である。
【図１３】本発明における投写用広角レンズが用いられるプロジェクタの概要を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５９】
Ｇ１：第１レンズ群
Ｇ２：第２レンズ群
Ｇ３：第３レンズ群
Ｓ：投写面
ＧＬ：映像素子のカバーガラス
ＬＣＤ：映像素子
【図１】
2008241982.tif 000010
【図２】
2008241982.tif 000011
【図３】
2008241982.tif 000012
【図４】
2008241982.tif 000013
【図５】
2008241982.tif 000014
【図６】
2008241982.tif 000015
【図７】
2008241982.tif 000016
【図８】
2008241982.tif 000017
【図９】
2008241982.tif 000018
【図１０】
2008241982.tif 000019
【図１１】
2008241982.tif 000020
【図１２】
2008241982.tif 000021
【図１３】
2008241982.tif 000022