(57)【要約】      （修正有）【課題】異なる屈折力を有する九つのレンズから構成され、映像の質に影響せずに生産コストを削減することができるズームレンズを提供する。【解決手段】表示ユニット５０によって生成された映像をスクリーンに投影するズームレンズ２００は、第一のレンズ群２１０と第二のレンズ群２２０を有し、当該第二のレンズ群は当該第一のレンズ群と前記表示ユニットの間に設置される。前記第一のレンズ群は順番に配列される第一のレンズ２１２、第二のレンズ２１４、第三のレンズ２１６及び第四のレンズ２１８を有し、当該第四のレンズは前記第二のレンズ群に隣接する。前記第二のレンズ群は、順番に配列される第五のレンズ２２２、第六のレンズ２２４、第七のレンズ２２６及び複合レンズ２２８を有し、当該複合レンズは前記表示ユニットに隣接する。前記の第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七及び複合レンズの屈折力は、順番に正、負、負、正、正、負、正及び正であり、当該複合レンズは二つのレンズから構成される。【選択図】図３
0003113260.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
表示ユニットによって生成された映像をスクリーンに投影するズームレンズであって、
順番に配列される第一のレンズ、第二のレンズ、第三のレンズ及び第四のレンズを有し、当該第四のレンズが前記表示ユニットに隣接する側に位置され、当該第一のレンズ、当該第二のレンズ、当該第三のレンズ及び当該第四のレンズの屈折力が順番に正、負、負及び正である第一のレンズ群と、
前記第一のレンズ群と前記表示ユニットの間に設置され、順番に配列される第五のレンズ、第六のレンズ、第七のレンズ及び複合レンズを有し、当該複合レンズが表示ユニットに隣接する側に位置され、当該第五のレンズ、当該第六のレンズ、当該第七のレンズ及び当該複合レンズの屈折力が順番に正、負、正及び正であり、当該複合レンズが二つのレンズから構成される第二のレンズ群と、
を有するズームレンズ。
【請求項２】
前記第一のレンズ群は負の屈折力ψ1を有し、前記第二のレンズ群は正の屈折力ψ2を有する
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項３】
前記負の屈折力ψ1と前記正の屈折力ψ2との関係は、1.1≦｜ψ1／ψ2｜≦1.5である
請求項２に記載のズームレンズ。
【請求項４】
前記第一のレンズ群と前記第二のレンズ群は、軸方向において前記表示ユニットから離れる方向又は前記表示ユニットに接近する方向に沿って移動する可能である
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項５】
表示ユニットによって生成された映像をスクリーンに投影するズームレンズであって、
N1個のレンズから構成され、負の屈折力ψ1を有する第一のレンズ群と、
前記第一のレンズ群と前記表示ユニットとの間に設置され、N2個のレンズから構成され、正の屈折力ψ2を有し、ψ1とψ2との関係、及びN1とN2の関係が、それぞれ1.1≦｜ψ1／ψ2｜≦1.5、及びN1＋N2=9、且つ｜N1―N2｜≦2である第二のレンズ群と、
を有するズームレンズ。
【請求項６】
前記第一のレンズ群と前記第二のレンズ群は、軸方向において前記表示ユニットから離れる方向又は前記表示ユニットに接近する方向に沿って移動する可能である
請求項５に記載のズームレンズ。
【請求項７】
前記第二のレンズ群における二つのレンズは複合レンズを構成する
請求項５に記載のズームレンズ。
【請求項８】
表示ユニットによって生成された映像をスクリーンに投影するズームレンズであって、
N1個のレンズから構成され、最大移動可能距離がd1である第一のレンズ群と、
前記第一のレンズ群と前記表示ユニットとの間に設置され、N2個のレンズから構成され、最大移動可能距離がd2であり、d1とd2との関係及びN1とN2との関係が、それぞれ｜d1―d2｜≦1.7cm、及びN1+N2=9、且つ｜N1―N2｜≦2である第二のレンズ群と
を有するズームレンズ。
【請求項９】
前記第一のレンズ群は負の屈折力ψ1を有し、前記第二のレンズ群は正の屈折力ψ2を有する
請求項８に記載のズームレンズ。
【請求項１０】
前記負の屈折力ψ1と前記正の屈折力ψ2との関係は、1.1≦｜ψ1／ψ2｜≦1.5である
請求項９に記載のズームレンズ。
【請求項１１】
前記第一のレンズ群と前記第二のレンズ群は、軸方向において前記表示ユニットから離れる方向又は前記表示ユニットに接近する方向に沿って移動する可能である
請求項８に記載のズームレンズ。
【請求項１２】
前記第一のレンズ群は、順番に配列される第一のレンズ、第二のレンズ、第三のレンズ及び第四のレンズを有し、当該第四のレンズが前記表示ユニットに隣接する側に位置され、当該第一のレンズ、当該第二のレンズ、当該第三のレンズ及び当該第四のレンズの屈折力が順番に正、負、負及び正である
請求項８に記載のズームレンズ。
【請求項１３】
前記第二のレンズ群は、順番に配列される第五のレンズ、第六のレンズ、第七のレンズ及び複合レンズを有し、当該複合レンズが表示ユニットに隣接する側に位置され、当該第五のレンズ、当該第六のレンズ、当該第七のレンズ及び当該複合レンズの屈折力が順番に正、負、正及び正である
請求項８に記載のズームレンズ。
【請求項１４】
前記複合レンズは、二つレンズから構成される
請求項１３に記載のズームレンズ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、投影レンズ（Projection  Lens）に関し、特に、低コストのズームレンズ（Zooming  Lens）に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、サイズが大きく且つ重い陰極線管(Cathode  Ray  Tube、CRT)投影装置は、液晶投影装置及びディジタルライトプロセシング(Digital  Light  Processing、DLP)投影装置等に取り替えられつつある。液晶投影装置とDLP投影装置等の製品は、軽くて薄く且つ携帯容易などの特徴があり、他のデジタル製品と直接接続し、映像を映し出すことができる。そのため、それらの製品が普及されつつある。よって、各メーカーは生産コストの削減を計りつつ、製品の販売価格をさげ、製品の競争力を高めようとしている。
【０００３】
一般的に、投影装置は映像が光学エンジンによって生成され、ズームレンズによってスクリーンに投影されるので、投影装置のコストは光学エンジンとズームレンズとのコストと緊密に関係する。
【０００４】
図1Aと図1Bは、従来のズームレンズの構成図である。図1Aと図1Bに示すように、従来のズームレンズ100aは、三つのレンズ群110a、120a、130aから構成される。また、三つのレンズ群110a、120a、130aは、それぞれ四つのレンズ112、二つのレンズ122及び四つのレンズ132から構成される。
【０００５】
また、ズームレンズ100aの倍率は望遠端（Tele-end）（図1A）から広角端（Wide  end）（図1B）に、或いは広角端から望遠端に変更されるときに、三つのレンズ群110a、120a、130aは同時に移動することにより、倍率の拡大或いは縮小を達成することができる。しかし、ズームレンズ100aは、三つのレンズ群110a、120a、130aが連動する構造であるので、ズームレンズ100aの構造は複雑であり、生産コストが高い。
【０００６】
図2Aと図2Bは、従来の他のズームレンズの構成図である。図2Aと図2Bに示すように、従来の他のズームレンズ100bは二つのレンズ群110bと120bから構成される。また、二つのレンズ群110bと120bはそれぞれ六つのレンズ112と四つのレンズ122から構成される。
【０００７】
また、ズームレンズ100bの倍率は望遠端（図2A）から広角端（図2B）に、或いは広角端から望遠端に変更されるときに、二つのレンズ群110bと120bは同時に移動することにより、倍率の拡大或いは縮小を達成することができる。ズームレンズ100bは、倍率を変更するときに、二つのレンズ群110bと120bを連動させるだけで倍率の変更を実現することができるので、ズームレンズ100bの構造は比較的に簡単であり、生産コストが比較的に低い。
【０００８】
しかし、レンズの組み立ては手作業で行うので、レンズが一つ増えるとレンズ自身によりコストが上がるのみならず、レンズに関連する構成要素の数と手作業時間も増える。よって、ズームレンズ100bはズームレンズ100aよりコストが低いものの、十個のレンズから構成されるので、生産コストが依然高い。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００９】
本考案の目的は、異なる屈折力を有する九つのレンズから構成され、映像の質に影響せずに生産コストを削減することができるズームレンズを提供することにある。
【００１０】
本考案の他の目的は、異なる屈折度を有する二つのレンズ群から構成され、映像の質に影響せずに生産コストを削減することができるズームレンズを提供することにある。
【００１１】
本考案の他の目的は、対称性原理に基づき二つのレンズ群の相対位置とレンズの数を設計することにより、有効に収差を削去することができるズームレンズを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本考案は表示ユニットによって生成された映像をスクリーンに投影するズームレンズを提供する。前記ズームレンズは第一のレンズ群と第二のレンズ群を有し、また、第二のレンズ群は第一のレンズ群と表示ユニットの間に設置される。第一のレンズ群は順番に配列される第一のレンズ、第二のレンズ、第三のレンズ及び第四のレンズを有し、当該第四のレンズは第二のレンズ群と隣接する。第一のレンズ、第二のレンズ、第三のレンズ及び第四のレンズの屈折力は順番に正、負、負及び正である。また、第二のレンズ群は順番に配列される第五のレンズ、第六のレンズ、第七のレンズ及び複合レンズを有し、複合レンズは表示ユニットと隣接する側に位置される。第五のレンズ、第六のレンズ、第七のレンズ及び複合レンズの屈折力は順番に正、負、正及び正であり、また複合レンズは二つのレンズから構成される。
【００１３】
上述したズームレンズに、第一のレンズ群は、例えば負の屈折度ψ1を有し、第二のレンズ群は、例えば正の屈折度ψ2を有する。負の屈折度ψ1と正の屈折度ψ2との関係は、例えば1.1≦｜ψ1/ψ2｜≦1.5である。
【００１４】
上述したズームレンズに、第一のレンズ群と第二のレンズ群は、例えば軸方向において表示ユニットから離れる或いは表示ユニットに接近する方向に沿って移動する可能である。
【００１５】
本考案は、表示ユニットによって生成された映像をスクリーンに投影する他のズームレンズを提供する。前記ズームレンズは第一のレンズ群と第二のレンズ群を有し、また、第二のレンズ群は第一のレンズ群と表示ユニットの間に設置される。第一のレンズ群はN1個のレンズから構成され、負の屈折度ψ1を有する。第二のレンズ群はN2個のレンズから構成され、正の屈折度ψ2を有する。負の屈折度ψ1と正の屈折度ψ2との関係及びN1とN2の関係は、1.1≦｜ψ1/ψ2｜≦1.5、N1＋N2=9且つ｜N1-N2｜≦2である。
【００１６】
上述したズームレンズに、第一のレンズ群と第二のレンズ群は、例えば軸方向において表示ユニットから離れる或いは表示ユニットに接近する方向に沿って移動する可能である。
【００１７】
上述したズームレンズに、第二のレンズ群の二つのレンズは、例えば複合レンズを構成する。
【００１８】
本考案は、表示ユニットによって生成された映像をスクリーンに投影する他のズームレンズを提供する。前記ズームレンズは第一のレンズ群と第二のレンズ群を有し、また、第二のレンズ群は第一のレンズ群と表示ユニットの間に設置される。第一のレンズ群はN1個のレンズを有し、また第一のレンズ群の最大移動可能距離はd1である。第二のレンズ群はN2個のレンズを有し、また第二のレンズ群の最大移動可能距離はd2である。d1とd2との関係及びN1とN2との関係は、｜d1-d2｜≦1.7cm、N1+N2=9且つ｜N1-N2｜≦2である。
【００１９】
上述したズームレンズに、第一のレンズ群は、例えば負の屈折度ψ1を有し、第二のレンズ群は、例えば正の屈折度ψ2を有する。負の屈折度ψ1と正の屈折度ψ2との関係は、例えば1.1≦｜ψ1/ψ2｜≦1.5である。
【００２０】
上述したズームレンズの中に、第一のレンズ群と第二のレンズ群は、例えば軸方向において表示ユニットから離れる或いは表示ユニットに接近する方向に沿って移動する可能である。
【００２１】
上述したズームレンズに、第一のレンズ群は、例えば順番に配列される第一のレンズ、第二のレンズ、第三のレンズ及び第四のレンズを有し、第四のレンズは第二のレンズ群と隣接する。また、第一のレンズ、第二のレンズ、第三のレンズ及び第四のレンズの屈折力は順番に正、負、負及び正である。
【００２２】
上述したズームレンズに、第二のレンズ群は、例えば順番に配列される第五のレンズ、第六のレンズ、第七のレンズ及び複合レンズを有し、複合レンズは表示ユニットと隣接する側に位置される。また、第五のレンズ、第六のレンズ、第七のレンズ及び複合レンズの屈折力は、順番に正、負、正及び正である。複合レンズは、例えば二つのレンズから構成される。
【考案の効果】
【００２３】
本考案のズームレンズは、従来のズームレンズに比べ、映像の質に影響せずに生産コストを削減することができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、添付した図面を参照しながら、本考案の投影レンズの好適な実施形態を詳細に説明する。
【００２５】
実施形態
図3は本考案の実施形態に係るズームレンズの構成図である。図3に示すように、本実施形態のズームレンズ200は表示ユニット50によって生成された映像をスクリーン（図示されていない）に投影する。ズームレンズ200は、第一のレンズ群210と第二のレンズ群220を有し、第二のレンズ群220は、第一のレンズ群210と表示ユニット50の間に設置される。第一のレンズ群210は、順番に配列される第一のレンズ212、第二のレンズ214、第三のレンズ216及び第四のレンズ218を有し、第四のレンズ218は第二のレンズ群220と隣接する。第一のレンズ212、第二のレンズ214、第三のレンズ216及び第四のレンズ218の屈折力は、例えば順番に正、負、負及び正である。また、第二のレンズ群220は順番に配列される第五のレンズ222、第六のレンズ224、第七のレンズ226及び複合レンズ228を有し、複合レンズ228は表示ユニット50と隣接する側に位置される。第五のレンズ222、第六のレンズ224、第七のレンズ226及び複合レンズの屈折力は、例えば順番に正、負、正及び正であり、複合レンズ228は、例えば二つのレンズ227と229から構成される。
【００２６】
なお、図3の中に、表示ユニット50の前方に、例えば防護レンズ60が設置される。
【００２７】
ズームレンズ200に第一のレンズ群210と第二のレンズ群220は、例えばX軸に沿って表示ユニット50から離れる或いは表示ユニット50に接近する方向に移動することにより、ズームレンズ200の倍率を変更する。倍率が最小から最大に変更されるときに、ズームレンズ200は望遠端（図3のA）から広角端（図3のB）に変更される。この場合、第一のレンズ群210は表示ユニット50から離れる方向にd1の距離を移動し、第二のレンズ群220は表示ユニット50に接近する方向にd2の距離を移動する。ここで、｜d1―d2｜は、例えば1.7cm以下である。逆に、倍率が最大から最小に変更されるときに、ズームレンズ200は広角端から望遠端に変更される。この場合、第一のレンズ群210は表示ユニット50に接近する方向にd1の距離を移動し、第二のレンズ群220は表示ユニット50から離れる方向にd2の距離を移動する。
【００２８】
更に本実施形態のズームレンズ200は、第一のレンズ群210がX軸に沿って表示ユニット50から離れる方向或いは表示ユニット50に接近する方向に移動することにより、結像位置を調整し、質の良い映像を投影することができる。この場合、第一のレンズ群210は焦点距離を変更することができる他に、結像を補償することもできるので、収差や結像面の偏移等の問題が避けられる。
【００２９】
本考案の好適な実施形態において、第一のレンズ群210は、例えば負の屈折度ψ1を有し、第二のレンズ群220は、例えば正の屈折度ψ2を有する。負の屈折度ψ1と正の屈折度ψ2との関係は、例えば、1.1≦｜ψ1／ψ2｜≦1.5である。｜ψ1／ψ2｜が1.1より小さいときに同じズーム比（Zoom  Ratio）を得るには、第二のレンズ群220の移動距離は長くなるので、ズームレンズ200の体積を増加しないと、ズームレンズ200のズーム比が小さくなる。一方、ズームレンズ200の体積を増加してズーム比を維持するとすると、コンパクト化の要求を満たさない。
【００３０】
また、｜ψ1／ψ2｜が1.5より大きいときに、第一のレンズ群210の累積収差が大きくなるので、第二のレンズ群220は、累積収差を完全に削去することができなくなることがある。本実施形態において、負の屈折度ψ1と正の屈折度ψ2は1.1≦｜ψ1/ψ2｜≦1.5の条件を満たすことにより、ズームレンズ200の機能を高めることができる。
【００３１】
なお、本実施形態において、第一のレンズ群210のレンズの数N1は4であり、第二のレンズ群220のレンズの数N2は5であるので、｜N1−N2｜≦2の条件を満たす。これにより、本実施形態のズームレンズ200は、対象性の原理に基づき収差を改善することができる。｜N1−N2｜が2より大きい場合には、対称性が壊される。この場合、レンズの数を増やさなければ、同様な結像品質を達成することができない。
【００３２】
以下にズームレンズ200の一具体例を示す。ズームレンズ200内のレンズ群の屈折度と数は、1.1≦｜ψ1/ψ2｜≦1.5及び｜N1-N2｜≦2の条件を満たす。
【００３３】
【表１】
0003113260.tif 000003
【００３４】
【表２】
0003113260.tif 000004
【００３５】
表1に、表面S1とS2は第一のレンズ212の二つの表面であり、表面S3とS4は第二レンズ214の二つの表面であり、表面S5とS6は第三のレンズ216の二つの表面であり、表面S7とS8は第四のレンズ218の二つの表面であり、表面S9とS10は第五のレンズ222の二つの表面であり、表面S11とS12は第六のレンズ224の二つの表面であり、表面S13とS14は第七のレンズ226の二つの表面であり、表面S15はレンズ217の表示ユニットから離れる表面であり、表面S16はレンズ217とレンズ219と隣接する表面であり、表面S17はレンズ219の表示ユニットに隣接する表面であり、表面S18とS19は防護レンズ60の二つの表面であり、表面S20は表示ユニット50の一つ表面である。また、各表面についての曲率半径、厚さ、屈折率及び色分散は、表1と表2に示されているのでここでは説明を省略する。
【００３６】
図4Aと図4Bは、それぞれ望遠端と広角端において、ズームレンズによって投影された映像の認識率とラインペア数（Line  Pair)との関係図である。図4Aと図4Bに示すように、解像度が800×600である映像を例として、1mmの距離内に表示できるラインペア数は約40である。例えば、ラインペア数が40であるときに、当該映像の認識率は0.5より大きい場合に規格の範囲内であり、即ち、一般の使用者に受け入れられる。本考案の好適な実施形態において、ズームレンズ200の望遠端と広角端との何れの場合に投影した映像の認識率は、映像のラインペア数が40であるときに0.5より大きい。
【００３７】
図5Aと図5Bは、それぞれ望遠端と広角端において、ズームレンズによって投影された映像の像面湾曲（Field  Curvature）と歪み（Distortion）との曲線図である。図5Aと図5Bに示すように、本考案の実施形態においてズームレンズ200の望遠端と広角端との何れの場合に投影した映像の像面湾曲と歪みの値は標準の範囲内である。
【００３８】
図6Aと6Bは、それぞれ望遠端と広角端において、ズームレンズによって投影された映像の横光線ファン図（Transverse  Ray  Fan  Plot）であり、図7は当該映像の結像様子を示す図である。図6A、図6B及び図7に示すように、図6Aと図6Bにおける図A、B、C、D、E、Fは、それぞれ映像80のA、B、C、D、E、Fの位置に測定された横光線ファン図である。図6Aと図6Bにより、ズームレンズ200の望遠端と広角端との何れの場合に投影した映像について、位置A、B、C、D、E、Fに測定された横断光線ファン図の形状は、標準の範囲内である。
【００３９】
ゆえに、図4A、図4B、図5A、図5B、図6A及び図6Bの図示により、本考案のズームレンズ200は、映像の質に影響せずに生産コストを削減することができる。
【００４０】
以上により、本考案のズームレンズは以下の利点がある。
【００４１】
１、本考案のズームレンズは九つのレンズしかを使用していないので、レンズ自身のコストを抑えるのみならず、レンズを組み立てる手作業時間も少なくなる。
【００４２】
２、本考案のズームレンズは二つのレンズ群から構成され、構造設計上、二つのレンズ群を連動させればよいので、当該ズームレンズの構造が簡単である。また、レンズ数の減少に伴い、関連する構成要素の数も減るので、コストを削減することができる。
【００４３】
３、本考案において、第一のレンズ群と第二のレンズ群のレンズ数が対称性原理に基づくので、収差を大幅的に改善することができる。
【００４４】
４、本考案のズームレンズに、第一のレンズ群は結像を補償する機能をも有するので、収差や結像面の偏移等の問題が避けられる。
【００４５】
以上、本考案の好ましい実施形態を説明したが、本考案はこの実施形態に限定されず、本考案の趣旨を離脱しない限り、本考案に対するあらゆる変更は本考案の範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１Ａ】従来のズームレンズの構成図である。
【図１Ｂ】従来のズームレンズの構成図である。
【図２Ａ】従来の他のズームレンズの構成図である。
【図２Ｂ】従来の他のズームレンズの構成図である。
【図３】本考案の実施形態に係るズームレンズの構成図である。
【図４Ａ】望遠端と広角端においてズームレンズにより投影された映像の認識率とラインペア数との関係図である。
【図４Ｂ】望遠端と広角端においてズームレンズにより投影された映像の認識率とラインペア数との関係図である。
【図５Ａ】望遠端と広角端においてズームレンズにより投影された映像の認識率とラインペア数との関係図である。
【図５Ｂ】望遠端と広角端においてズームレンズにより投影された映像の像面湾曲と歪みとの曲線図である。
【図６Ａ】望遠端と広角端においてズームレンズにより投影された映像の認識率とラインペア数との関係図である。
【図６Ｂ】望遠端と広角端においてズームレンズにより投影された映像の横光線ファン図である。
【図７】映像の結像様子を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
50  表示ユニット
60  防護レンズ
80  映像
100a、100b、200  ズームレンズ
110a、110b、120a、120b、130a  レンズ群
112、122、132、227、229  レンズ
210  第一のレンズ群
212  第一のレンズ
214  第二のレンズ
216  第三のレンズ
218  第四のレンズ
220  第二のレンズ群
222  第五のレンズ
224  第六のレンズ
226  第七のレンズ
228  複合レンズ
S1〜S20  表面
【図１Ａ】
0003113260.tif 000005
【図１Ｂ】
0003113260.tif 000006
【図２Ａ】
0003113260.tif 000007
【図２Ｂ】
0003113260.tif 000008
【図３】
0003113260.tif 000009
【図４Ａ】
0003113260.tif 000010
【図４Ｂ】
0003113260.tif 000011
【図５Ａ】
0003113260.tif 000012
【図５Ｂ】
0003113260.tif 000013
【図６Ａ】
0003113260.tif 000014
【図６Ｂ】
0003113260.tif 000015
【図７】
0003113260.tif 000016