(57)【要約】【課題】本発明は、広視野角、全長が小さくて高解像度を有するプロジェクションレンズを提供する。【解決手段】本発明の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順に配列される負の屈折力を有する第１のレンズ群及び正の屈折力を有する第２のレンズ群を備え、以下の条件式を満たす。    ０．０６１＜Ｆ／Ｌ＜０．０７８  ここで、Ｆは、前記プロジェクションレンズの有効焦点距離であり、Ｌは、前記プロジェクションレンズの全長である。【選択図】図１
2012256022.tif 000002
【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順に配列される負の屈折力を有する第１のレンズ群及び正の屈折力を有する第２のレンズ群を備え、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。
０．０６１＜Ｆ／Ｌ＜０．０７８
ここで、Ｆは、前記プロジェクションレンズの有効焦点距離であり、Ｌは、前記プロジェクションレンズの全長である。
【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。
−２．４＜Ｆ１／Ｆ２＜−２．０
ここで、Ｆ１は、第１のレンズ群の有効焦点距離であり、Ｆ２は、第２のレンズ群の有効焦点距離である。
【請求項３】
前記第１のレンズ群は、投影面側から光源側に向かって、第１レンズと、第２レンズと、第３レンズと、第４レンズと、第５レンズと、第６レンズと、第７レンズが順に配列される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。
【請求項４】
前記第１レンズの直径は、６０ｍｍより大きいことを特徴とする請求項３に記載のプロジェクションレンズ。
【請求項５】
前記第１レンズは、プラスチック材料を使用して、注型成形によって得ることを特徴とする請求項４に記載のプロジェクションレンズ。
【請求項６】
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５に記載のプロジェクションレンズ。
ＲＩ１＜３
ここで、ＲＩ１は、前記第１レンズの前記プロジェクションレンズの光軸に沿った最大の厚さと最小の厚さとの比率である。
【請求項７】
前記第２のレンズ群は、投影面側から光源側に向かって、第８レンズと、第９レンズと、第１０レンズと、第１１レンズと、第１２レンズと、第１３レンズとが順に配列され、前記第８レンズ及び前記第９レンズは、複合レンズであり、前記第１１レンズ及び前記第１２レンズは、複合レンズである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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクターに関し、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】
現在のプロジェクターは、大投影、画面の高品質及び小型化している。視野角を広くして、レンズの全長を縮小し、且つどのように高解像度を保証するか又は解像度をさらに高めるかは、現在もプロジェクションレンズ設計の主要な課題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、広視野角、全長が小さくて高解像度を有する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】
【０００４】
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順に配列される負の屈折力を有する第１のレンズ群及び正の屈折力を有する第２のレンズ群を備え、以下の条件式を満たす。
０．０６１＜Ｆ／Ｌ＜０．０７８
ここで、Ｆは、前記プロジェクションレンズの有効焦点距離であり、Ｌは、前記プロジェクションレンズの全長である。
【発明の効果】
【０００５】
前記条件式を満たすと、本発明のプロジェクションレンズの有効焦点距離と、全長と、球面収差との間の平衡を保証し、広野視角（有効焦点距離が短い）、全長が小さいレンズ及び高解像度（小さい球面収差を有する）を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【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】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【０００８】
図１を参照すると、本発明の実施形態に係るプロジェクションレンズ１０は、ＤＬＰ（Digital Light Processing）プロジェクターに応用できる。前記ＤＬＰプロジェクターは、空間光変調器（Spatial Light Modulator，ＳＬＭ）であるデジタル・マイクロミラー・デバイス（Digital micro-mirror Device，ＤＭＤ）チップを備え且つ前記プロジェクションレンズ１０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のレンズ群１００及び正の屈折力を有する第２のレンズ群２００が順に配列されている。前記プロジェクションレンズ１０は、以下の条件式（１）を満たす。
【０００９】
０．０６１＜Ｆ／Ｌ＜０．０７８  （１）
【００１０】
ここで、Ｆは、前記プロジェクションレンズ１０の有効焦点距離であり、Ｌは、前記プロジェクションレンズ１０の全長である。
【００１１】
前記条件式（１）を満たすと、前記プロジェクションレンズ１０の有効焦点距離、全長及び球面収差との間の平衡を保証することができ、広野視角（有効焦点距離が短い）、全長が小さいレンズ及び高解像度（小さい球面収差を有する）を得ることができる。具体的に、Ｆ／Ｌが、０．０６１より小さい場合、前記プロジェクションレンズ１０の全長は長すぎる。しかし、前記プロジェクションレンズ１０の全長を短縮させると、Ｆ／Ｌは０．０７８より大きくなり、有効焦点距離が短い状況下で、屈折力を合理的に分配し難く、球面収差も制御されにくい。また視野角も大きくなり、画面の品質も悪くなる。
【００１２】
前記プロジェクションレンズ１０は、以下の条件式（２）をさらに満たす。
【００１３】
−２．４＜Ｆ１／Ｆ２＜−２．０  （２）
【００１４】
ここで、Ｆ１は、第１のレンズ群１００の有効焦点距離であり、Ｆ２は、第２のレンズ群２００の有効焦点距離である。
【００１５】
前記条件式（２）を満たすと、前記プロジェクションレンズ１０の背面焦点距離は、有効焦点距離より長くなり、光源システム又は他の光学投影素子の設置空間を保証する。
【００１６】
具体的には、前記第１のレンズ群１００は、投影面側から光源側に向かって、第１レンズ１０２と、第２レンズ１０４と、第３レンズ１０６と、第４レンズ１０８と、第５レンズ１１０と、第６レンズ１１２と、第７レンズ１１４とが順に配列される。これに対応して、前記第１レンズ群１００は、投影面側から光源側に向かって、レンズ表面Ｓ１〜Ｓ１４を有する。
【００１７】
前記第１レンズ１０２は、比較的に大きい直径（＞６０ｍｍ）を有するため、前記プロジェクションレンズ１０は、比較的に広い視野角を有する。
【００１８】
前記第１レンズ１０２は、プラスチック材料を使用して、注型成形によって得ることができる。
【００１９】
前記プロジェクションレンズ１０は、以下の条件式（３）をさらに満足たす。
【００２０】
ＲＩ１＜３  （３）
【００２１】
ここで、ＲＩ１は、前記第１レンズ１０２の前記プロジェクションレンズ１０の光軸に沿った最大の厚さと最小の厚さとの比率である。前記条件式（３）を満たすと、前記第１レンズ１０２が成形し易い。
【００２２】
前記第４レンズ１０８は、プラスチックレンズを使用することができる。画面品質を高めるために、前記第１レンズ１０２及び前記第４レンズ１０８は、非球面レンズである。
【００２３】
前記第２のレンズ群２００は、投影面側から光源側に向かって、第８レンズ２０２と、第９レンズ２０４と、第１０レンズ２０６と、第１１レンズ２０８と、第１２レンズ２１０と、第１３レンズ２１２とが順に配列される。前記第８レンズ２０２及び前記第９レンズ２０４は、複合レンズであり、前記第１１レンズ２０８及び前記第１２レンズ２１０は、複合レンズである。これに対応して、前記第２のレンズ群２００は、投影面側から光源側に向かって、レンズ表面Ｓ１５〜Ｓ２４を有する。
【００２４】
画面品質を高めるために、前記第１３レンズ２１２は、ガラス非球面レンズである。
【００２５】
前記プロジェクションレンズ１０が投影する際、光線は、ＤＭＤの投影面側のＩＭＧから出射され、保護ガラス２０、前記第２のレンズ群２００及び前記第１のレンズ群１００を順に通して投影面に投影される。前記保護ガラス２０は、投影面側から光源側に向かってガラス表面Ｓ２５〜Ｓ２６順に備える。
【００２６】
レンズ表面の中心を原点として、光軸がｘ軸である場合、レンズ表面の非球面形状は以下の数式によって表示される。
【００２７】
【数１】
2012256022.tif 000003
【００２８】
ここで、ｃは、頂点曲率であり、ｋは、二次曲面係数であり、ｈは、光軸から非球面までの高さであり、Ａｉは、第ｉ次の非球面形状の係数である。表１〜表３のデータを前記数式に代入することによって、レンズ表面の非球面形状を得ることができる。
【００２９】
ＦＮｏは、前記プロジェクションレンズ１０のＦナンバーであり、２ωは、前記プロジェクションレンズ１０の視野角であり、Ｒは、対応するレンズ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、対応するレンズがｄ光線（波長が５８７．６ｎｍである）に対する屈折率であり、Ｖｄは、対応するレンズにおけるｄ光線のアッベ数である。ＰＬは、投影距離であり、ＢＦＬは、前記プロジェクションレンズ１０の背面焦点距離である。本実施形態において、前記プロジェクションレンズ１０の各々の光学素子は、表１〜表３の条件を満たす。
【００３０】
【表１】
2012256022.tif 000004
【００３１】
【表２】
2012256022.tif 000005
【００３２】
【表３】
2012256022.tif 000006
【００３３】
前記プロジェクションレンズ１０の球面収差及び歪曲収差は、図２及び図３に示した。図２は、曲線Ａ（波長が４５０ｎｍである）、Ｂ（波長が４８０ｎｍである）、Ｃ（波長が５５０ｎｍである）、Ｄ（波長が５９０ｎｍである）及びＥ（波長が６３０ｎｍである）に対する球面収差値を示す。前記プロジェクションレンズ１０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に示したように、曲線Ａ’（波長が４５０ｎｍである）、Ｂ’（波長が４８０ｎｍである）、Ｃ’（波長が５５０ｎｍである）、Ｄ’（波長が５９０ｎｍである）及びＥ’（波長が６３０ｎｍである）に対する歪曲収差値を示す。前記プロジェクションレンズ１０の歪曲収差は、−０．５％〜０．５％の範囲内に制御される。以上により、広視野角、全長が小さくて高解像度を有するプロジェクションレンズを得ることができる。
【００３４】
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】
【００３５】
１０  プロジェクションレンズ
２０  保護ガラス
１００  第１のレンズ群
１０２  第１レンズ
１０４  第２レンズ
１０６  第３レンズ
１０８  第４レンズ
１１０  第５レンズ
１１２  第６レンズ
１１４  第７レンズ
２００  第２のレンズ群
２０２  第８レンズ
２０４  第９レンズ
２０６  第１０レンズ
２０８  第１１レンズ
２１０  第１２レンズ
２１２  第１３レンズ
Ｓ１〜Ｓ２５、ＩＭＧ  表面
【図１】
2012256022.tif 000007
【図２】
2012256022.tif 000008
【図３】
2012256022.tif 000009