(57)【要約】【課題】テレセントリックな光学配置を必要とするＤＭＤまたは液晶プロジェクタ用に、３枚バルサムレンズを含み最小枚数のレンズで構成することにより小形，軽量かつ安価な広角プロジェクタレンズを提供する。  【解決手段】  前群１と後群２により構成され、前群１はスクリーン側から負メニスカスレンズＬ1 および負メニスカスレンズＬ2 より構成され、後群２は凸レンズＬ3 ，正の屈折力を持つ３枚バルサムレンズＬ4,Ｌ5 ，Ｌ6 ，凹レンズＬ7 および凸レンズＬ8 より構成されている。負メニスカスレンズＬ1 および凹レンズＬ7 の両面は、それぞれ非球面構成になっている。３枚バルサムレンズは、スクリーン側から凸レンズＬ4 , 凹レンズＬ5 および凸レンズＬ6 を貼り合わせて構成されている。【選択図】        図１
2007121513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリーン側から、負の屈折力を持つ非球面レンズＬ1 および負の屈折力を持つレンズＬ2 を配置してなる前群と、
スクリーン側から正の屈折力を持つレンズＬ3 ，正の屈折力を持つレンズＬ4 と負の屈折力を持つレンズＬ5 と正の屈折力を持つレンズＬ6 を接合した３枚バルサムレンズ，負の屈折力を持つレンズＬ7 および正の屈折力を持つレンズＬ8 を配置してなる後群とから構成され、
前記３枚バルサムレンズとライトバルブの間のレンズの１枚は非球面であり、下記の条件を満たすことを特徴とする広角プロジェクタレンズ。
−０．７  ＜  ｆ1 ／ｆ2   ＜  −０．４        ・・・（１）
ｆ3 ／ｆ＜  −５．０                        ・・・（２）
１．５  ＜  Ｖｄ1 ／Ｖｄ2   ＜  ３．５      ・・・（３）
１．５  ＜  Ｖｄ3 ／Ｖｄ2   ＜  ３．５      ・・・（４）
ただし、ｆ    ；全系の焦点距離
ｆ1   ；前群の焦点距離
ｆ2   ；後群の焦点距離
ｆ3   ；後群内非球面レンズの焦点距離
Ｖｄ1 ；３枚バルサム前側レンズのアッベ数  
Ｖｄ2 ；３枚バルサム中側レンズのアッベ数
Ｖｄ3 ；３枚バルサム後側レンズのアッベ数
【請求項２】
前記後群の非球面レンズは負の屈折力を持つレンズＬ7 であることを特徴とする請求項１記載の広角プロジェクタレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレセントリックな光学配置を必要とするＤＭＤ（ディジタル・マイクロミラー・デバイス）または液晶プロジェクタの対物レンズとして用いられるもので、さらに詳しくはリアプロジェクタの対物レンズに適する広角プロジェクタレンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
リアプロジェクタ用途で提案されている従来の単焦点広角レンズは、１４枚から１０枚構成が多い。また、第１番目のレンズが大形化し、形状の面およびコストの面で問題が生じていた。
さらにレンズ枚数を減少させコンパクト化を図るため、非球面ミラーと組み合わせて構成する例が存在するが、かかる場合はレンズとミラーの光軸調整感度が高く、本来の性能を発揮させることが困難であった。
【０００３】
特許文献１，２は従来の単焦点広角レンズの例を示すものであり、特許文献１は、単板式リア型液晶プロジェクタに用いる性能良好な投射レンズを提案するものである。また特許文献２は薄型外形のリア方式投射型画像表示装置に用いる投射レンズで、半画角４０度以上の広画角，高解像度，長いバックフォーカスと高いテレセントリック性を持ち、コンパクトさを狙ったものである。
【特許文献１】特開平１０−２６０３５１号公報
【特許文献２】特開２００５−１７３４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら特許文献１は、レンズ枚数は９枚構成であり、レンズ枚数が依然として多く、投射レンズの小形化を押し進める上で十分とは言えない。また、開放絞りの前後に凹レンズ，凸レンズなどを配置した構成を採用しており、このような構成からもレンズ枚数を増加させる結果となる。さらに、第２群に２枚のレンズを貼り付けた接合レンズを用いて色収差などに対応しているが、レンズの偏芯や間隔感度を抑え、組み込み時の抑えなどには十分対応しているとは考えられない。なお、一部に８枚構成（特許文献１の図２）の投射レンズの例を示しているが、第１群は４枚構成，第２群は４枚構成で、９枚構成のものも含めて第１群と第２群との間隔は狭く、ミラーで折り返す構造には適していない。
【０００５】
また、特許文献２は、レンズ枚数は７枚構成で、第１群と第２群との間隔も長く、ミラー折り返しに対応しているが、第２群の接合レンズは２枚構成であり、色収差補正には対応するもののレンズの偏芯や間隔感度を抑え、組み込み時の抑えなどには上記特許文献１と同様十分対応しているとは考えられない。
本発明は上記状況に鑑みなしたもので、その目的は、テレセントリックな光学配置を必要とするＤＭＤまたは液晶プロジェクタ用に、３枚バルサムレンズを含み最小枚数のレンズで構成することにより小形，軽量および低価格化を実現できる広角プロジェクタ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】
【０００６】
前記目的を達成するために本発明の請求項１は、スクリーン側から、負の屈折力を持つ非球面レンズＬ1 および負の屈折力を持つレンズＬ2 を配置してなる前群と、スクリーン側から正の屈折力を持つレンズＬ3 ，正の屈折力を持つレンズＬ4 と負の屈折力を持つレンズＬ5 と正の屈折力を持つレンズＬ6 を接合した３枚バルサムレンズ，負の屈折力を持つレンズＬ7 および正の屈折力を持つレンズＬ8 を配置してなる後群とから構成され、前記３枚バルサムレンズとライトバルブの間のレンズの１枚は非球面であり、下記の条件を満たすことを特徴とする広角プロジェクタレンズ。
−０．７  ＜  ｆ1 ／ｆ2   ＜  −０．４        ・・・（１）
ｆ3 ／ｆ＜  −５．０                        ・・・（２）
１．５  ＜  Ｖｄ1 ／Ｖｄ2   ＜  ３．５      ・・・（３）
１．５  ＜  Ｖｄ3 ／Ｖｄ2   ＜  ３．５      ・・・（４）
ただし、ｆ    ；全系の焦点距離
ｆ1   ；前群の焦点距離
ｆ2   ；後群の焦点距離
ｆ3   ；後群内非球面レンズの焦点距離
Ｖｄ1 ；３枚バルサム前側レンズのアッベ数  
Ｖｄ2 ；３枚バルサム中側レンズのアッベ数
Ｖｄ3 ；３枚バルサム後側レンズのアッベ数
本発明の請求項２は、請求項１記載の発明において  前記後群の非球面レンズは負の屈折力を持つレンズＬ7 であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
上記構成によれば、８枚構成で、良好な収差補正が可能となり、軽量・コンパクト化およびコストダウンを実現できる。また、コンパクトで、かつ収差補正が良好であって前群と後群の間を十分確保できるため前群と後群の間をミラーで折り返すリアプロジェクタ用途に適する光学系を形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１は本発明による広角プロジェクタレンズの基本構成例を示す図である。
前群１および後群２はそれぞれ負の屈折力，正の屈折力を持ち、全体として正の屈折力を有している。前群１は、スクリーン側から凸面をスクリーンに向けた負のメニスカスレンズＬ1 および負のメニスカスレンズＬ2 を配置して構成され、後群２はスクリーン側に凸面を向けた凸レンズＬ3 ，正の屈折力を持つレンズＬ4 と負の屈折力を持つレンズＬ5 と正の屈折力を持つレンズＬ6 を接合し、全体で正の屈折力を持つ３枚バルサムレンズ，凹レンズＬ7 および凸レンズＬ8 を配置して構成されている。負のメニスカスレンズＬ1 および凹レンズＬ7 の両面は、それぞれ非球面構成になっている。後群２の背後はプリズム５，ライトバルブ６，イメージ７の順に配置されている。
【０００９】
全系の焦点距離をｆ，前群１の焦点距離をｆ1 ，後群２の焦点距離をｆ2 ，後群内非球面レンズの焦点距離をｆ3 とし、３枚バルサム前側レンズのアッベ数，中側レンズのアッベ数および後側レンズのアッベ数をそれぞれＶｄ1 ，Ｖｄ2 およびＶｄ3 とすると、
−０．７  ＜  ｆ1 ／ｆ2   ＜  −０．４        ・・・（１）
ｆ3 ／ｆ  ＜  −５．０                        ・・・（２）
１．５  ＜  Ｖｄ1 ／Ｖｄ2   ＜  ３．５      ・・・（３）
１．５  ＜  Ｖｄ3 ／Ｖｄ2   ＜  ３．５      ・・・（４）
の各式を満たしている。
両面が非球面で形成されているレンズは負のメニスカスレンズＬ1 および凹レンズＬ7 である。
【００１０】
後群２に含まれる３枚バルサムレンズＬ4 , Ｌ5 およびＬ6 は、アッベ数の組み合わせにより、色収差を抑制し、使用波長間の焦点ズレを抑えるものである。３枚バルサムレンズにすることにより、レンズの偏芯や間隔感度を抑え、組み込み時の誤差を抑えている。
また、（３）および（４）式の条件を満たすことにより軸上色収差および倍率色収差を必要レベルに補正している。なお、（３）および（４）式の上限を越えるとコマフレアの発生を招き、下限を下回ると軸上色収差および倍率色収差を十分に補正できない。
【００１１】
前群１と後群２の焦点距離の比ｆ1 ／ｆ2 を（１）式の条件で上限以下にすることにより広角でありながら、均一な像面と良好なコマ収差を維持している。下限を下回ると、本来の目的である広角化が十分に行えない。
後群２内の非球面レンズであるレンズＬ7 の焦点距離をｆ3 の条件を満足することにより、フレアの発生を抑え、後群１内の非球面レンズが良好な像面湾曲補正機能を維持している。
非球面レンズの非球面逸脱量Ｚは以下の（５）式で表される。
Z=(Ch2)/[1+ √｛1-(K+1)(Ch)2｝]+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10        ・・・（５）
ただし、ｈ：光軸からの距離，
Ｋ：円錐定数
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ：Ｈの各次数における非球面係数
【００１２】
上記条件式の代わりに以下の式（１）’（２）’（３）’および（４）’の条件にすると、より高性能の広角プレジェクタレンズを得ることができる。
−０．６５  ＜  ｆ1 ／ｆ2   ＜  −０．４５      ・・・（１）’
ｆ3 ／ｆ  ＜−５．０                          ・・・（２）’
１．８  ＜Ｖｄ1 ／Ｖｄ2   ＜３．０            ・・・（３）’
１．８  ＜Ｖｄ3 ／Ｖｄ2   ＜３．０            ・・・（４）’
【００１３】
以下、具体的数値例を挙げる。なお、各実施例において、Ｓはレンズの各面番号を、Ｒはレンズの曲率半径を， Nd は屈折率を、Vdはアッベ数をそれぞれ示している。
（実施例１）
Ｓ      Ｒ          Ｄ       Nd               Vd
1       29.217      2.00     1.53110           56.0 
2       17.000     10.53        
3      139.443      1.80     1.64850           53.0 
4       15.087     24.87        
5       INFINITY    6.00          
6       27.444      6.00     1.80809           22.8 
7     -134.179      4.94          
8     -351.730      5.00     1.49700           81.6 
9      -16.840      1.80     1.74000           28.3 
10      16.840      9.80     1.49700           81.6 
11     -25.157      0.10            
12    -246.355      1.70     1.53110           56.0 
13      100.354     0.10            
14       37.004     9.50     1.49700           81.6 
15      -24.010     2.30  
16      INFINITY   26.00     1.51630           64.1 
17      INFINITY    1.50            
18      INFINITY    3.00     1.51630           64.1 
19      INFINITY    4.00          
20      IMAGE       最大像高 10mm             
非球面係数
1面      K        1.2828E+00             
A        2.6325E-05             
B       -1.2663E-05           
C        3.7357E-10             
D       -3.3870E-13           
2面      K       -4.1992E-01           
A        4.3876E-05             
B       -2.2204E-07           
C        8.5698E-10             
D        5.6290E-15             
12 面    K       -8.3336E+00           
A       -3.0249E-05           
B        8.2043E-08             
C       -9.3831E-10           
D        4.2140E-12             
13 面    K       -1.9392E+02           
A        2.2527E-05             
B       -8.8275E-05             
C        3.3306E-10             
D        9.3600E-14             
【００１４】
実施例１の上記データは、
全系の焦点距離 f=11.78  
前群の焦点距離 f1=-18.09
後群の焦点距離 f2=29.28 
後群内非球面レンズの焦点距離 f3=-133.52
3 枚バルサムレンズ前側レンズのアッべ数 Vd1=81.6
3 枚バルサムレンズ中側レンズのアッべ数 Vd2=28.3
3 枚バルサムレンズ後側レンズのアッべ数 Vd1=81.6 
f1/f2=-0.62 
f3/f=-11.33 
Vd1/Vd2=2.88
Vd3/Vd2=2.88
となる。
【００１５】
図２は、実施例１における球面収差，非点収差および歪曲収差図である。
図３は、実施例１におけるコマ収差を示す図で、メリジオナル（タンジェンタル）像面とサジタル像面について示している。以降の実施例も含める各収差図において、波長６２０ｎｍ対応の収差は一点鎖線，波長５４６ｎｍ対応の収差は実線，波長４６０ｎｍ対応の収差は二点鎖線でそれぞれ示している。
実施例１のデータは、０．７９インチプロジェクター用レンズデータであり、焦点距離に対し、バックフォーカスが比較的短いタイプである。対角画角は８０度程度ながら軸状・倍率色収差を良好に補正されている。
【００１６】
（実施例２）                                    
Ｓ      Ｒ          Ｄ       Nd               Vd
1       15.230      1.04     1.53110          56.0
2       8.862       6.00          
3      95.744       0.94     1.64850          53.0
4       9.247      19.07        
5       INFINITY    2.47          
6      18.170       3.12     1.80809          22.8
7     -60.736       4.81          
8  -13441.825       2.60     1.49700          81.6
9      -9.569       0.95     1.74000          28.3
10      9.569       5.50     1.49700          81.6
11    -14.864       0.10          
12    -41.920       0.90     1.53110          56.0
13     82.213       0.47          
14     22.922       6.30     1.49700          81.6
15    -12.516       0.50          
16      INFINITY   14.50     1.51630          64.1
17      INFINITY    1.00          
18      INFINITY    3.00     1.51630          64.1
19      INFINITY    4.00          
20      IMAGE       最大像高 5.6mm        
非球面係数
1 面      K       1.2828E+00            
A       1.0621E-04            
B      -1.7635E-07            
C       9.1987E-09            
D       2.1720E-12            
2 面      K      -4.1992E-01            
A       1.0156E-04            
B       5.1334E-06            
C      -8.1776E-08            
D       1.5224E-09            
12 面      K      -1.0452E+02            
A      -2.3229E-04            
B       2.1185E-06            
C      -7.5872E-08            
D       9.9428E-10            
13 面      K      -2.3105E+02            
A       1.5322E-04            
B      -2.4079E-06            
C       2.6224E-08            
D       3.8706E-11            
【００１７】
実施例２のデータは、
全系の焦点距離 f=6.20                             
前群の焦点距離 f1=-9.42                       
後群の焦点距離 f2=19.48                       
後群内非球面レンズの焦点距離 f3=-51.94
3 枚バルサムレンズ前側レンズのアッべ数 Vd1=70.2
3 枚バルサムレンズ中側レンズのアッべ数 Vd2=35.3
3 枚バルサムレンズ後側レンズのアッべ数 Vd1=70.2
f1/f2=-0.48                           
f3/f=-8.38                            
Vd1/Vd2=1.99                          
Vd3/Vd2=1.99
となる。
【００１８】
図４は、実施例２における球面収差，非点収差および歪曲収差図である。
図５は、第２の実施例におけるコマ収差を示す図で、メリジオナル（タンジェンタル）像面とサジタル像面について示している。
実施例２のデータは、０．４４インチプロジェクター用レンズデータであり、焦点距離に対し、バックフォーカスが、比較的長いタイプである。対角画角は８４度ありながら像面湾曲を良好に補正している。
【００１９】
（実施例３）                            
Ｓ      Ｒ          Ｄ       Nd               Vd
1       25.168      2.52     1.53110          56.0
2       10.100      8.00  
3     -170.101      1.01     1.62041          60.3
4       14.440     31.26  
5      INFINITY     0.90    
6       17.540      2.38     1.84666          23.8
7       64.351      7.63                      
8       44.170      3.53     1.48749          70.2
9      -10.000      1.01     1.74950          35.3
10      10.000      5.54     1.48749          70.2
11     -13.800      0.10      
12     -25.422      1.01     1.57135          53.0
13      87.274      0.10                      
14      22.550      6.64     1.49700          81.6
15     -11.886      0.60    
16      INFINITY   20.60     1.51630          64.1
17      INFINITY    1.00  
18      INFINITY    3.00     1.51630          64.1
19      INFINITY    4.00  
20      IMAGE       最大像高 5.6mm
非球面係数
1 面      K      -2.5064E+00    
A       3.6540E-06      
B       2.3419E-07    
C      -7.4236E-10    
D       1.5736E-11    
2 面      K      -7.4226E-01    
A      -3.5021E-05    
B       6.2728E-07    
C      -3.5653E-09    
D       2.4851E-11    
12 面      K      -1.2350E+01    
A      -1.9063E-04    
B       2.3417E-06    
C      -8.4552E-08    
D       1.1323E-09    
13 面      K      -6.2835E+02    
A       1.5336E-04    
B      -1.5686E-06    
C       1.5306E-08    
D       8.2291E-11    
【００２０】
実施例３のデータは、
全系の焦点距離 f=5.98 
前群の焦点距離 f1=-11.50
後群の焦点距離 f2=23.53 
後群内非球面レンズの焦点距離 f3=-34.21
3 枚バルサムレンズ前側レンズのアッべ数 Vd1=70.2 
3 枚バルサムレンズ中側レンズのアッべ数 Vd2=35.3 
3 枚バルサムレンズ後側レンズのアッべ数 Vd1=70.2 
f1/f2=-0.49 
f3/f=-5.72
Vd1/Vd2=1.99
Vd3/Vd2=1.99
となる。
【００２１】
図６は、実施例３における球面収差，非点収差および歪曲収差図である。
図７は、第３の実施例におけるコマ収差を示す図で、メリジオナル（タンジェンタル）像面とサジタル像面について示している。
実施例３は、０．４４インチプロジェクター用レンズデータであり、焦点距離に対し、バックフォーカスが、比較的長いタイプである。対角画角は８５度ありながら像面湾曲を良好に補正し、後群レンズ内非球面レンズのパワーを上げ、フレアの発生を抑えたものである。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
リアプロジェクションテレビなどに用いられる広角プロジェクタレンズである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による広角プロジェクタレンズの構成例を示す図である。
【図２】第１の実施例における球面収差，非収差および歪曲収差を示す図である。
【図３】第１の実施例におけるコマ収差を示す図で、メリジオナル像面とサジタル像面について示している。
【図４】第２の実施例における球面収差，非収差および歪曲収差を示す図である。
【図５】第２の実施例におけるコマ収差を示す図で、メリジオナル（タンジェンタル）像面とサジタル像面を示している。
【図６】第３の実施例における球面収差，非収差および歪曲収差を示す図である。
【図７】第３の実施例におけるコマ収差図で、メリジオナル像面とサジタル像面を示している。
【符号の説明】
【００２４】
１  前群
２  後群
５  プリズム
６  ライトバルブ
７  イメージ
【図１】
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【図２】
2007121513.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007121513.tif 000006
【図５】
2007121513.tif 000007
【図６】
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【図７】
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