(57)【要約】      （修正有）【課題】ズームプロジェクションレンズを提供する。【解決手段】ズームプロジェクションレンズ１００は、投影面から結像面に向かって配列される負の第一レンズ群１０、正の第二レンズ群２０、正の第三レンズ群３０、負の第四レンズ群４０及び正の第五レンズ群５０を備え、第一〜第四レンズ群は、光軸に沿って移動可能に設置され、第五レンズ群は、固定設置され、第一、第二及び第四レンズ群は、それぞれ第一、第二、第三非球面プラスチックレンズを備え、且つ以下の条件式を満足する。−２．４≦Ｆａ１／ＦＷ≦−２．１、２．９≦Ｆｂ１／ＦＷ≦３．２、−３．８≦Ｆａ２／ＦＷ≦−３．６。ただし、Ｆａ１、Ｆｂ１及びＦａ２は、それぞれ第一、第二、第三非球面プラスチックレンズの有効焦点距離であり、Ｆｗは、ズームプロジェクションレンズの広角端の有効焦点距離である。【選択図】図１
2012133327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影面から結像面に向かって順番に配列される負の屈折力を有する第一レンズ群、正の屈折力を有する第二レンズ群、正の屈折力を有する第三レンズ群、負の屈折力を有する第四レンズ群及び正の屈折力を有する第五レンズ群を備え、前記第一レンズ群、前記第二レンズ群、前記第三レンズ群及び前記第四レンズ群は、光軸に沿って移動可能に設置され、前記第五レンズ群は、固定設置され、前記第一レンズ群は、負の屈折力を有する第一非球面プラスチックレンズを備え、前記第二レンズ群は、正の屈折力を有する第二非球面プラスチックレンズを備え、前記第四レンズ群は、負の屈折力を有する第三非球面プラスチックレンズを備え、且つ以下の条件式を満足することを特徴とするズームプロジェクションレンズ。
−２．４≦Ｆａ１／ＦＷ≦−２．１
２．９≦Ｆｂ１／ＦＷ≦３．２
−３．８≦Ｆａ２／ＦＷ≦−３．６
ただし、Ｆａ１、Ｆｂ１及びＦａ２は、それぞれ前記第一非球面プラスチックレンズ、前記第二非球面プラスチックレンズ、前記第三非球面プラスチックレンズの有効焦点距離であり、Ｆｗは、前記ズームプロジェクションレンズの広角端の有効焦点距離である。
【請求項２】
前記ズームプロジェクションレンズの投影面から結像面に向かって、
前記第一レンズ群は、前記第一非球面プラスチックレンズの投影面側に位置する第一球面レンズをさらに備え、
前記第二レンズ群は、前記第二非球面プラスチックレンズの結像面側に順番に配列される第二球面レンズ及び第三球面レンズをさらに備え、
前記第三レンズ群は、第四球面レンズを備え、
前記第四レンズ群は、前記第三非球面プラスチックレンズの結像面側に順番に配列される第五球面レンズ、第六球面レンズ、第七球面レンズをさらに備え、
前記第五レンズ群は、第八球面レンズを備えることを特徴とする請求項１に記載のズームプロジェクションレンズ。
【請求項３】
前記第二球面レンズ及び前記第三球面レンズは接着剤によって一体となって複合レンズを構成し、前記第五球面レンズ及び前記第六球面レンズも接着剤によって一体となって複合レンズを構成することを特徴とする請求項２に記載のズームプロジェクションレンズ。
【請求項４】
前記第一球面レンズ、前記第二球面レンズ、前記第三球面レンズ、前記第四球面レンズ、前記第五球面レンズ、前記第六球面レンズ、前記第七球面レンズ及び前記第八球面レンズは、全てガラスレンズであることを特徴とする請求項２又は３に記載のズームプロジェクションレンズ。
【請求項５】
前記ズームプロジェクションレンズは、前記第二レンズ群と前記第三レンズ群との間に設置される絞りをさらに備え、前記ズームプロジェクションレンズがズームする際に、前記絞りは前記第二レンズ群に随って一緒に移動し、且つ前記絞りの孔径が変化しないことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のズームプロジェクションレンズ。
【請求項６】
前記ズームプロジェクションレンズは、前記第五レンズ群と前記結像面との間に設置されるプリズムをさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のズームプロジェクションレンズ。
【請求項７】
前記ズームプロジェクションレンズは、その投影面から結像面に向かって前記プリズムと前記結像面との間に順番に配列される第一平板ガラス、第二平板ガラス、第三平板ガラス、第四平板ガラス、第五平板ガラス及び保護ガラスをさらに備え、前記ズームプロジェクションレンズがズームする際、前記第一平板ガラス、前記第二平板ガラス、前記第三平板ガラス、前記第四平板ガラス、前記第五平板ガラス及び前記保護ガラスは固定されて移動しないことを特徴とする請求項６に記載のズーム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、ズーム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、プロジェクターはズーム機能を具備するので、様々なプロジェクション環境に適応することができ、この場所とは例えば、広い商業環境又は狭い家庭娯楽環境などである。ズーム機能を有するプロジェクションレンズは、複数のレンズ群を備え、これらのレンズ群の間の相対位置を変化させることにより、プロジェクションレンズの有効焦点距離を変化させて、ズーム機能を実現する。しかし、プロジェクターが作動中に発熱すると、プラスチックレンズの膨張係数が比較的大きいので、高温によるプラスチックレンズの屈折率変化が、プロジェクション結像品質に影響する。このような問題を解決するために、プロジェクションレンズには全てガラスレンズが使用されるが、ガラスレンズの値段が高いので、プロジェクションレンズの生産コストを高める。
【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、高温であっても優れるプロジェクション結像品質を有し、且つコストが低いズーム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、本発明に係るズームプロジェクションレンズは、投影面から結像面に向かって順番に配列される、負の屈折力を有する第一レンズ群、正の屈折力を有する第二レンズ群、正の屈折力を有する第三レンズ群、負の屈折力を有する第四レンズ群及び正の屈折力を有する第五レンズ群を備え、前記第一レンズ群、前記第二レンズ群、前記第三レンズ群及び前記第四レンズ群は、光軸に沿って移動可能に設置され、前記第五レンズ群は、固定設置され、前記第一レンズ群は、負の屈折力を有する第一非球面プラスチックレンズを備え、前記第二レンズ群は、正の屈折力を有する第二非球面プラスチックレンズを備え、前記第四レンズ群は、負の屈折力を有する第三非球面プラスチックレンズを備え、且つ以下の条件式を満足する。
−２．４≦Ｆａ１／ＦＷ≦−２．１
２．９≦Ｆｂ１／ＦＷ≦３．２
−３．８≦Ｆａ２／ＦＷ≦−３．６
ただし、Ｆａ１、Ｆｂ１及びＦａ２は、それぞれ前記第一非球面プラスチックレンズ、前記第二非球面プラスチックレンズ、前記第三非球面プラスチックレンズの有効焦点距離であり、Ｆｗは、前記ズームプロジェクションレンズの広角端の有効焦点距離である。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のズームプロジェクションレンズは、上記の条件式によって、３つの非球面プラスチックレンズの屈折力を合理的に分配して、温度の上昇に伴った３つの前記非球面プラスチックレンズの屈折率変化によるズームプロジェクションレンズの背面焦点距離変化を互いに相殺させて、前記ズームプロジェクションレンズの背面焦点距離が最も適切な長さを保持するようにして、前記ズームプロジェクションレンズのプロジェクション結像品質を効果的に確保するとともに、値段が安いプラスチックレンズを使用することで、前記ズームプロジェクションレンズの生産コストを下げる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の実施形態に係る広角状態でのズームプロジェクションレンズの構造を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る望遠状態でのズームプロジェクションレンズの構造を示す図である。
【図３】図１に示すズームプロジェクションレンズの球面収差図である。
【図４】図１に示すズームプロジェクションレンズの像面湾曲図である。
【図５】図１に示すズームプロジェクションレンズの歪曲収差図である。
【図６】図１に示すズームプロジェクションレンズの横色収差図である。
【図７】図２に示すズームプロジェクションレンズの球面収差図である。
【図８】図２に示すズームプロジェクションレンズの像面湾曲図である。
【図９】図２に示すズームプロジェクションレンズの歪曲収差図である。
【図１０】図２に示すズームプロジェクションレンズの横色収差図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【０００８】
図１及び図２は、本発明の実施形態に係るズームプロジェクションレンズ１００の構造を示す図である。前記ズームプロジェクションレンズ１００の投影面から結像面（ＤＭＤに近い一端）に向かって、負の屈折力を有する第一レンズ群１０、正の屈折力を有する第二レンズ群２０、正の屈折力を有する第三レンズ群３０、負の屈折力を有する第四レンズ群４０及び正の屈折力を有する第五レンズ群５０が順に配列される。前記第一レンズ群１０、前記第二レンズ群２０、前記第三レンズ群３０及び前記第四レンズ群４０は、光軸に沿って移動可能に設置されて、前記ズームプロジェクションレンズ１００の有効焦点距離を変化させるために用いられ、これによりズーム機能を実現する。前記第五レンズ群５０は固定設置されて、ズームしている際に、ＤＭＤにぶつからないようにする。
【０００９】
本実施形態において、前記ズームプロジェクションレンズ１００は、ＤＭＤプロジェクターに用いられる。投影する際、ＤＭＤによって変調された光信号は、結像面６１から前記第五レンズ群５０、前記第四レンズ群４０、前記第三レンズ群３０、前記第二レンズ群２０及び前記第一レンズ群１０を順番に通して投影面に投影されて、これによりプロジェクション画面を得る。
【００１０】
前記ズームプロジェクションレンズ１００の投影面から結像面に向かって、前記第一レンズ群１０は、第一球面レンズ１１及び第一非球面プラスチックレンズ１２を備え、前記第二レンズ群２０は、第二非球面プラスチックレンズ２１、第二球面レンズ２２及び第三球面レンズ２３を備え、前記第三レンズ群３０は、第四球面レンズ３１を備え、前記第四レンズ群４０は、第三非球面プラスチックレンズ４１、第五球面レンズ４２、第六球面レンズ４３及び第七球面レンズ４４を備え、前記第五レンズ群５０は、第八球面レンズ５１を備える。前記第一球面レンズ１１、前記第二球面レンズ２２、前記第三球面レンズ２３、前記第四球面レンズ３１、前記第五球面レンズ４２、前記第六球面レンズ４３、前記第七球面レンズ４４及び前記第八球面レンズ５１は、全てガラスレンズである。前記第二球面レンズ２２及び前記第三球面レンズ２３は接着剤によって一体となって複合レンズを構成し、前記第五球面レンズ４２及び前記第六球面レンズ４３も接着剤によって一体となって複合レンズを構成するので、前記ズームプロジェクションレンズ１００の軸方向の色収差を効果的に補正することができ、前記ズームプロジェクションレンズ１００の光学性能を合理化する。
【００１１】
前記ズームプロジェクションレンズ１００は、前記第二レンズ群２０と前記第三レンズ群３０との間に設置される絞り（Ａｐｅｒｔｕｒｅ  ｓｔｏｐ）７０をさらに備え、前記ズームプロジェクションレンズ１００の構造全体を前記絞り７０に対して対称として、コマ収差の影響を効果的に下げるとともに、前記第二レンズ群２０を通した光線が前記第三レンズ群３０に入射する際の光線通過量を制限し、且つ前記第三レンズ群３０を通した光がさらに対称的となり、前記ズームプロジェクションレンズ１００のコマ収差を修正する。本実施形態において、前記ズームプロジェクションレンズ１００がズームする際に、前記絞り７０は前記第二レンズ群２０に随って一緒に移動し、且つ前記絞り７０の孔径は変化しない。
【００１２】
前記ズームプロジェクションレンズ１００は、前記第五レンズ群５０と前記結像面６１との間に位置し、且つ投影面から結像面に向かって順に配列されるプリズム８０、第一平板ガラス９１、第二平板ガラス９２、第三平板ガラス９３、第四平板ガラス９４、第五平板ガラス９５及び保護ガラス９６をさらに備える。前記第一平板ガラス９１及び前記第二平板ガラス９２は接着剤によって一体となり、前記第三平板ガラス９３及び前記第四平板ガラス９４は接着剤によって一体となり、前記第五平板ガラス９５、前記保護ガラス９６及び前記結像面６１は接着剤によって一体となる。
【００１３】
具体的に説明すると、ＤＭＤプロジェクターが投影する際、前記結像面６１からの光信号は、前記保護ガラス９６、前記第五平板ガラス９５、前記第四平板ガラス９４、前記第三平板ガラス９３、前記第二平板ガラス９２及び前記第一平板ガラス９１を順番に通じてから前記ズームプロジェクションレンズ１００に入射する。前記第五平板ガラス９５、前記第四平板ガラス９４、前記第三平板ガラス９３、前記第二平板ガラス９２及び前記第一平板ガラス９１には、必要に応じて異なる機能を有する膜層を成膜することができ、これは例えば、フィルタリングフイルムである。
【００１４】
前記ズームプロジェクションレンズ１００は、以下の条件式を満足する。
【００１５】
−２．４≦Ｆａ１／ＦＷ≦−２．１  ……（１）
２．９≦Ｆｂ１／ＦＷ≦３．２  ……（２）
−３．８≦Ｆａ２／ＦＷ≦−３．６  ……（３）
【００１６】
Ｆａ１、Ｆｂ１及びＦａ２は、それぞれ前記第一非球面プラスチックレンズ１２、前記第二非球面プラスチックレンズ２１、前記第三非球面プラスチックレンズ４１の有効焦点距離であり、Ｆｗは、前記ズームプロジェクションレンズ１００の広角端の有効焦点距離である。前記条件式（１）〜（３）によって、前記第一非球面プラスチックレンズ１２、前記第二非球面プラスチックレンズ２１、前記第三非球面プラスチックレンズ４１の屈折力を合理的に分配して（各々の非球面プラスチックレンズの屈折力と前記ズームプロジェクションレンズ１００の屈折力との関係を限定する）、温度が上昇しても、前記ズームプロジェクションレンズ１００が依然として優れるプロジェクション結像品質を有するようにする。具体的に説明すると、前記ズームプロジェクションレンズ１００が動作中に発熱して、各々のレンズの温度が高くなっても、前記条件式（１）〜（３）を満たす場合、温度の上昇による前記第一非球面プラスチックレンズ１２及び前記第二非球面プラスチックレンズ２１の屈折率の変化が、前記ズームプロジェクションレンズ１００の背面焦点距離を増大させるが、前記第三非球面プラスチックレンズ４１の屈折率の変化が、前記ズームプロジェクションレンズ１００の背面焦点距離を縮小させるので、上記の二種の変化が互いに相殺して、前記ズームプロジェクションレンズ１００の背面焦点距離が最も適切な長さを保持する。
【００１７】
本実施形態において、Ｆａ１＝−４１．４８ｍｍ、Ｆｂ１＝５６．８８ｍｍ、Ｆａ２＝−７０．３７ｍｍ、ＦＷ＝１８．６８ｍｍであり、Ｆａ１／ＦＷ＝−２．２２、Ｆｂ１／ＦＷ＝３．０５、Ｆａ２／ＦＷ＝−３．７６である。
【００１８】
前記ズームプロジェクションレンズ１００の各々の光学素子は、表１〜表３の条件を満足する。Ｒは、各々のレンズの光学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（即ち、２つのレンズの表面の間の光軸の長さである）であり、Ｎｄは、対応するレンズのｄ光線（波長が５８７ｎｍである）に対する屈折率であり、Ｖｄは、対応するレンズのｄ光線に対するアッベ数であり、Ｆは、前記ズームプロジェクションレンズ１００の有効焦点距離である。Ｄ４は、前記第一レンズ群１０と前記第二レンズ群２０との間の距離であり、即ち前記第一非球面プラスチックレンズ１２の結像側の表面と前記第二非球面プラスチックレンズ２１の投影面側の表面との間の距離である。Ｄ１０は、前記第二レンズ群２０と前記第三レンズ群３０との間の距離であり、即ち前記第三球面レンズ２３の結像側の表面と前記第四球面レンズ３１の投影面側の表面との間の距離である。Ｄ１２は、前記第三レンズ群３０と前記第四レンズ群４０との間の距離であり、即ち前記第四球面レンズ３１の結像面側の表面と前記第三非球面プラスチックレンズ４１の投影面側の表面との間の距離である。Ｄ１９は、前記第四レンズ群４０と前記第五レンズ群５０との間の距離であり、即ち前記第七球面レンズ４４の結像面側の表面と前記第八球面レンズ５１の投影面側の表面との間の距離である。
【００１９】
【表１】
2012133327.tif 000003
【００２０】
【表２】
2012133327.tif 000004
【００２１】
【表３】
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【００２２】
図３〜図６は、広角状態でのズームプロジェクションレンズ１００の球面収差、像面湾曲、歪曲収差及び横色収差を示す。図３は、波長が４６０ｎｍである光線、波長が５５０ｎｍである光線、波長が６１０ｎｍである光線に対する球面収差値を示す。本実施形態に係るズームプロジェクションレンズ１００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４に示したように、Ｓ（Ｓａｇｉｔｔａｌ  ｆｉｅｌｄ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ  ｃｕｒｖｅ）及びＴ（Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ  ｆｉｅｌｄ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ  ｃｕｒｖｅ）は、全て−０．２ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲内に制御される。図５に示したように、歪曲収差は、−１．５％〜０の範囲内に制御される。図６において、波長が４６０ｎｍである光線、波長が５５０ｎｍである光線、波長が６１０ｎｍである光線に対する横色収差を示す。前記ズームプロジェクションレンズ１００の可視光線に対する横色収差は、−１０μｍ〜１０μｍの範囲内に制御される。前記ズームプロジェクションレンズ１００の広角状態での球面収差、像面湾曲、歪曲収差及び横色収差は、全てより小さい範囲内に制御（修正）される。
【００２３】
図７〜図１０は、望遠状態でのズームプロジェクションレンズ１００の球面収差、像面湾曲、歪曲収差及び横色収差を示す。図７は、波長が４６０ｎｍである光線、波長が５５０ｎｍである光線、波長が６１０ｎｍである光線に対する球面収差値を示す。本実施形態に係るズームプロジェクションレンズ１００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８に示したように、Ｓ（Ｓａｇｉｔｔａｌ  ｆｉｅｌｄ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ  ｃｕｒｖｅ）及びＴ（Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ  ｆｉｅｌｄ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ  ｃｕｒｖｅ）は、全て−０．２ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲内に制御される。図９に示したように、歪曲収差は、０〜０．２％の範囲内に制御される。図１０において、波長が４６０ｎｍである光線、波長が５５０ｎｍである光線、波長が６１０ｎｍである光線に対する横色収差を示す。前記ズームプロジェクションレンズ１００の可視光線に対する横色収差は、−１０μｍ〜１０μｍの範囲内に制御される。前記ズームプロジェクションレンズ１００の望遠状態での球面収差、像面湾曲、歪曲収差及び横色収差は、全てより小さい範囲内に制御（修正）される。
【００２４】
本発明のズームプロジェクションレンズは、上記の条件式によって、３つの非球面プラスチックレンズの屈折力を合理的に分配して、温度の上昇に伴った３つの前記非球面プラスチックレンズの屈折率変化によるズームプロジェクションレンズの背面焦点距離変化を互いに相殺させて、前記ズームプロジェクションレンズの背面焦点距離が最も適切な長さを保持するようにして、前記ズームプロジェクションレンズのプロジェクション結像品質を効果的に確保するとともに、値段が安いプラスチックレンズを使用することで、前記ズームプロジェクションレンズの生産コストを下げる。
【００２５】
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】
【００２６】
１０  第一レンズ群
１１  第一球面レンズ
１２  第一非球面プラスチックレンズ
２０  第二レンズ群
２１  第二非球面プラスチックレンズ
２２  第二球面レンズ
２３  第三球面レンズ
３０  第三レンズ群
３１  第四球面レンズ
４０  第四レンズ群
４１  第三非球面プラスチックレンズ
４２  第五球面レンズ
４３  第六球面レンズ
４４  第七球面レンズ
５０  第五レンズ群
５１  第八球面レンズ
６１  結像面
７０  絞り
８０  プリズム
９１  第一平板ガラス
９２  第二平板ガラス
９３  第三平板ガラス
９４  第四平板ガラス
９５  第五平板ガラス
９６  保護ガラス
１００  ズームプロジェクションレンズ
【図１】
2012133327.tif 000006
【図２】
2012133327.tif 000007
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2012133327.tif 000013
【図９】
2012133327.tif 000014
【図１０】
2012133327.tif 000015