(57)【要約】      （修正有）【課題】内部から発生する熱による焦点距離変化を最小化できるピコプロジェクター用投射レンズユニットを提供する。【解決手段】ピコプロジェクター用投射レンズユニットは、レンズアレイ２１０、フィールドレンズ２５０、カバーグラス２３０及びイメージパネル２４０から成り、前記レンズアレイは画像が投影されるスクリーン側から順次配置される第１ないし第５レンズを有し、第１レンズＬ１は負（−）の屈折能を有するレンズであり、第２レンズＬ２は正（＋）の屈折能を有するレンズであり、第３レンズＬ３は負（−）の屈折能を有するレンズであり、第４レンズＬ４は負（−）の屈折能を有するレンズであり、第５レンズＬ５は正（−）の屈折能を有するレンズであり、前記第１ないし第４レンズはプラスチックレンズで、前記第５レンズはガラスレンズである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズアレイ、フィールドレンズ、カバーグラス及びイメージパネルから成るピコプロジェクター用投射レンズユニットにおいて、
前記レンズアレイは画像が投影されるスクリーン側から順次配置される第１ないし第５レンズを有し、
第１レンズは負（−）の屈折能を有するレンズであり、
第２レンズは正（＋）の屈折能を有するレンズであり、
第３レンズは負（−）の屈折能を有するレンズであり、
第４レンズは負（−）の屈折能を有するレンズであり、
第５レンズは正（−）の屈折能を有するレンズであり、前記第１ないし第４レンズはプラスチックレンズで、前記第５レンズはガラスレンズであることを特徴とするピコプロジェクター用投射レンズユニット。
【請求項２】
前記第１ないし第５レンズの焦点距離を各々ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５とする時、前記第１レンズ及び第２レンズの合成焦点距離ｆ１−２と前記第３レンズ及び第４レンズの合成焦点距離ｆ３−４は類似した大きさの絶対値を有し、互いに反対の符号を有するように分配されることを特徴とする請求項１に記載のピコプロジェクター用投射レンズユニット。
【請求項３】
前記第５レンズと前記フィールドレンズ間のＢＦＬ（Ｂａｃｋ  Ｆｏｃａｌ  Ｌｅｎｇｔｈ、後焦点距離）の温度に対する変化率は０．５２μｍ/℃であることを特徴とする請求項１に記載のピコプロジェクター用投射レンズユニット。
【請求項４】
レンズアレイ、フィールドレンズ、カバーグラス及びイメージパネルから成るピコプロジェクター用投射レンズユニットにおいて、
前記レンズアレイは画像が投影されるスクリーン側から順次配置された第１ないし第４レンズを有し、
第１レンズは負（−）の屈折能を有するレンズであり、
第２レンズは正（＋）の屈折能を有するレンズであり、
第３レンズは負（−）の屈折能を有するレンズであり、
第４レンズは正（＋）の屈折能を有するレンズであり、前記第１ないし第３レンズはプラスチックレンズで、前記第４レンズはガラスレンズであることを特徴とするピコプロジェクター用投射レンズユニット。
【請求項５】
前記第４レンズは両凸（ｂｉｃｏｎｖｅｘ）レンズまたは平面-凸（ｐｌａｎｏ−ｃｏｎｖｅｘ）レンズであることを特徴とする請求項４に記載のピコプロジェクター用レンズユニット。
【請求項６】
前記第１ないし第４レンズの焦点距離を各々ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４とする時、前記第１レンズ及び第２レンズの合成焦点距離ｆ１−２と前記第３レンズの焦点距離ｆ３が各々類似した大きさの絶対値を有し、互いに反対の符号を有するように分配されることを特徴とする請求項４に記載のピコプロジェクター用投射レンズユニット。
【請求項７】
前記第４レンズが両凸レンズの場合、前記第４レンズと前記フィールドレンズ間のＢＦＬの温度に対する変化率が１．６３μｍ/℃であることを特徴とする請求項５に記載のピコプロジェクター用投射レンズユニット。
【請求項８】
前記第４レンズが平面-凸レンズの場合、前記第４レンズと前記フィールドレンズ間のＢＦＬの温度に対する変化率が１．６９μｍ/℃であることを特徴とする請求項５に記載のピコプロジェクター用投射レンズユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピコプロジェクター用投射レンズユニットに関するものであって、詳しくは複数のプラスチックレンズと一つのガラスレンズを配列することによってピコプロジェクター内部から発生する熱による焦点距離変化を最小化する用投射レンズユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、最も重要なイシューとなっている大画面、高画質のディスプレイ装置として開発され商用化されている表示装置であるプロジェクターは、ディスプレイ素子で形成された画像を、光源から照射された光を利用してスクリーンに投射することによって映像を表示する。
【０００３】
このようなプロジェクターは、近年、ピコプロジェクター（ｐｉｃｏ  ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ）という名称であって超小型に開発され、携帯電話、ノートＰＣ、ＰＭＰなどの携帯用端末機またはデスクトップＰＣなどの固定型端末機の内部または外部に装着される。
【０００４】
ピコプロジェクター用レンズを設計するに当たって重要なことは、経済性を考慮して安価で且つ軽量、歪曲及び配列色収差が少なく、相対的に長いバックフォカスレングス（Ｂａｃｋ  Ｆｏｃal  Ｌｅｎｇｔｈ、ＢＦＬ）を満たさなければならない。
【０００５】
一例として、図１は全長が60ｍｍ程度の従来のミニプロジェクター用レンズユニットを示した図である。図１に示されたように、ミニプロジェクター用レンズユニット１００は、７枚のレンズで構成されたレンズアレイ１０、色合成のためのプリズム２０、カバーグラス３０、及びイメージパネル４０を有しており、レンズアレイ１０の第１レンズ１１から第７レンズ１７までの長さが全長であり、第７レンズ１７（最後に配置されたレンズ）からイメージパネル４０までの長さがバックフォカスレングス（ＢＦＬ）である。
【０００６】
このようなピコプロジェクターの製造費用及び重量を減らすために、プラスチック材質のレンズアレイを使用する場合、ピコプロジェクター内部から生ずる熱によって焦点距離が変化する問題が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記のような問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的はピコプロジェクターから生ずる熱に対し安定的な焦点距離を維持できるピコプロジェクター用投射レンズユニットを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記のような問題点を解決するために、本発明に係るピコプロジェクター用投射レンズユニットは、レンズアレイ、フィールドレンズ、カバーグラス及びイメージパネルから成るピコプロジェクト用投射レンズユニットにおいて、
上記レンズアレイは画像が投影されるスクリーン側から順次配置された第１ないし第５レンズを有し、
第１レンズは負（−）の屈折能を有するレンズであり、
第２レンズは正（＋）の屈折能を有するレンズであり、
第３レンズは負（−）の屈折能を有するレンズであり、
第４レンズは負（−）の屈折能を有するレンズであり、
第５レンズは正（＋）の屈折能を有するレンズであり、前記第１ないし第４レンズはプラスチックレンズで、前記第５レンズはガラスレンズであることを構成的特徴とする。
【０００９】
本発明に係るピコプロジェクター用投射レンズユニットは、レンズアレイ、フィールドレンズ、カバーグラス及びイメージパネルから成るピコプロジェクター用投射レンズユニットにおいて、
前記レンズアレイは画像が投影されるスクリーン側から順次配置された第１ないし第４レンズを有し、
第１レンズは負（−）の屈折能を有するレンズであり、
第２レンズは正（＋）の屈折能を有するレンズであり、
第３レンズは負（−）の屈折能を有するレンズであり、
第４レンズは正（＋）の屈折能を有するレンズであり、前記第１ないし第３レンズはプラスチックレンズで、前記第４レンズはガラスレンズであることを構成的特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るピコプロジェクター用投射レンズユニットは、内部光源から発生する熱に対し全体焦点距離を安定的に維持することができ、スクリーンに投射される映像が鮮やかで且つ一定に維持される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来のピコプロジェクター用レンズユニットを示した図である。
【図２】本発明に係るピコプロジェクター用レンズユニットのレンズアレイの一実施形態を示す図である。
【図３】本発明に係るピコプロジェクター用レンズユニットのレンズアレイの第２実施形態を示す図である。
【図４】本発明に係るピコプロジェクター用レンズユニットのレンズアレイの第３実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係るピコプロジェクター用投射レンズユニットは複数のプラスチックレンズと一つのガラスレンズを有するレンズアレイのうちプラスチックレンズをグループに分けて、各グループの有効焦点距離の絶対値の大きさは類似し、有効焦点距離の符号は反対になるように調整することによって、ピコプロジェクター内部から発生する熱によりプラスチックレンズの焦点距離が変化することを防止することができる。
【００１３】
表１は、従来のピコプロジェクター用投射レンズユニットの内部温度が２０℃である場合、レンズアレイの第１ないし第５レンズの焦点距離を示したものである。表１の焦点距離を有するレンズアレイは、負（−）の屈折能を有する第１レンズ（Ｌ０１）、正（＋）の屈折能を有する第２レンズ（Ｌ０２）、正（＋）の屈折能を有する第３レンズ（Ｌ０３）、負（−）の屈折能を有する第４レンズ（Ｌ０４）、正（＋）の屈折能を有する第５レンズ（Ｌ０５）から成り、第１レンズと第４レンズはプラスチックレンズで、第２レンズと第３レンズはガラスレンズである。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
表２は、従来のピコプロジェクター用レンズユニットの内部温度が５０℃に上昇した場合、レンズアレイの第１ないし第５レンズの変化した焦点距離を示したものである。
【００１６】
【表２】
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【００１７】
表３は、従来のピコプロジェクター用レンズユニットのレンズアレイを２つのグループに分ける場合、内部の温度変化による第１レンズ及び第２レンズの合成有効焦点距離と第３レンズ及び第４レンズの合成有効焦点距離の変化を示すものである。
【００１８】
【表３】
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【００１９】
第５レンズとフィールドレンズ間のＢＦＬは２０℃の場合、７．１００００００００００ｍｍであり、５０℃の場合が６．８６１９０３５６４５１７５７ｍｍである。従って、温度に対するＢＦＬの変化量は約８μｍ/℃で、熱によるＢＦＬの変化が大きく、熱による性能低下の程度が大きいことが分かる。
【００２０】
図２は、本発明に係るピコプロジェクター用レンズユニットのレンズアレイの一実施形態を示す図である。
【００２１】
本発明に係る好ましい一実施形態において、レンズアレイ２１０、フィールドレンズ２５０、カバーグラス２３０及びイメージパネル２４０から成るピコプロジェクター用レンズユニットのレンズアレイ２１０は、画像が投影されるスクリーンｓ側から順次配置された第１ないし第５レンズを有する。
【００２２】
この時、第１レンズ（Ｌ１）は負（−）の屈折能を有するレンズであり、第２レンズ（Ｌ２）は正（＋）の屈折能を有するレンズで、第３レンズ（Ｌ３）は負（−）の屈折能を有するレンズで、第４レンズ（Ｌ４）は負（−）の屈折能を有するレンズで、第５レンズ（Ｌ５）は正（＋）の屈折能を有するレンズである。ここで、第１レンズないし第４レンズはプラスチックレンズで、第５レンズはガラスレンズである。
【００２３】
表４は、図２の本発明に係るピコプロジェクター用レンズユニットの内部温度が２０℃の場合、レンズアレイ２１０の第１ないし第５レンズの焦点距離を示したものである。
【００２４】
【表４】
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【００２５】
表５は、本発明に係るピコプロジェクター用レンズユニットの内部温度が５０℃に上昇した場合、レンズアレイ２１０の第１ないし第５レンズの変化した焦点距離を示したものである。
【００２６】
【表５】
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【００２７】
表６は、本発明に係るピコプロジェクター用レンズユニットのレンズアレイのうちプラスチックレンズで構成された部分を２つのグループに分ける場合、内部温度変化による第１レンズ及び第２レンズの合成有効焦点距離と第３レンズ及び第４レンズの合成有効焦点距離の変化を示したものである。
【００２８】
【表６】
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【００２９】
第５レンズ（Ｌ５）とフィールドレンズ２５０との間のＢＦＬは２０℃の場合、７．１００００００００００ｍｍであり、５０℃の場合は７．１１６０５１４８９０１７４５ｍｍである。従って、温度に対するＢＦＬの変化量は約０．５２μｍ/℃で、熱によるＢＦＬの変化が少なく、熱による性能低下の程度が微々たることが分かる。
【００３０】
図３は、本発明に係るピコプロジェクター用レンズユニットのレンズアレイ３１０の第２実施形態を示す図である。
【００３１】
本発明に係る好ましい一実施形態において、レンズアレイ３１０、フィールドレンズ３５０、カバーグラス３３０及びイメージパネル３４０から成るピコプロジェクター用レンズユニットのレンズアレイ３１０は、画像が投影されるスクリーンｓ側から順次配置された第１ないし第４レンズを有する。
【００３２】
この時、第１レンズ（Ｌ１）は負（−）の屈折能を有するレンズであり、第２レンズ（Ｌ２）は正（＋）の屈折能を有するレンズで、第３レンズ（Ｌ３）は負（−）の屈折能を有するレンズで、第４レンズ（Ｌ４）は正（＋）の屈折能を有するレンズで構成される。
【００３３】
この時、第１レンズないし第３レンズはプラスチックレンズで、第４レンズは両凸（ｂｉｃｏｎｖｅｘ）ガラスレンズである。
【００３４】
表７は、図３の本発明に係るピコプロジェクター用レンズユニットの内部温度が２０℃の場合、レンズアレイの第１ないし第４レンズの焦点距離を示したものである。
【００３５】
【表７】
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【００３６】
表８は、本発明に係るピコプロジェクター用レンズユニットの内部温度が５０℃に上昇した場合、レンズアレイ３１０の第１ないし第４レンズの変化した焦点距離を示したものである。
【００３７】
【表８】
2012141563.tif 000010
【００３８】
表９は、本発明に係るピコプロジェクター用レンズユニットのレンズアレイのうちプラスチックレンズで構成された部分を２つのグループに分ける場合、内部温度の変化による第１レンズ及び第２レンズの合成有効焦点距離と第３レンズの有効焦点距離の変化を示すものである。
【００３９】
【表９】
2012141563.tif 000011
【００４０】
第４レンズ（Ｌ４）とフィールドレンズ３５０との間のＢＦＬは２０℃の場合、７．９３５７８７７５４６４８６１ｍｍであり、５０℃の場合７．９６８４７８１９９０２５１７ｍｍである。従って、温度に対するＢＦＬの変化量が約１．６３μｍ/℃で、熱によるＢＦＬの変化が少なく、熱による性能低下の程度が微々たることが分かる。
【００４１】
図４は、本発明に係るピコプロジェクター用レンズユニットのレンズアレイの第３実施形態を示す図である。
【００４２】
本発明に係る好ましい一実施形態において、レンズアレイ４１０．フィールドレンズ４５０、カバーグラス４３０及びイメージパネル４４０から成るピコプロジェクター用レンズユニットのレンズアレイ４１０は、画像が投影されるスクリーンｓ側から順次配置された第１ないし第４レンズを有する。
【００４３】
この時、第１レンズ（Ｌ１）は負（−）の屈折能を有するレンズであり、第２レンズ（Ｌ２）は正（＋）の屈折能を有するレンズで、第３レンズ（Ｌ３）は負（−）の屈折能を有するレンズで、第４レンズ（Ｌ４）は正（＋）の屈折能を有するレンズで構成される。
【００４４】
この時、第１レンズないし第３レンズはプラスチックレンズで、第４レンズは平面‐凸（ｐｌａｎｏ−ｃｏｎｖｅｘ）ガラスレンズである。
【００４５】
表１０は、図４の本発明に係るピコプロジェクター用レンズユニットの内部温度が２０℃の場合、レンズアレイの第１ないし第４レンズの焦点距離を示したものである。
【００４６】
【表１０】
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【００４７】
表１１は、本発明に係るピコプロジェクター用レンズユニットの内部温度が５０℃に上昇した場合、レンズアレイ４１０の第１ないし第４レンズの変化した焦点距離を示したものである。
【００４８】
【表１１】
2012141563.tif 000013
【００４９】
表１２は、本発明に係るピコプロジェクター用レンズユニットのレンズアレイ４１０のうちプラスチックレンズで構成された部分を２つのグループに分ける場合、内部温度変化による第１レンズ及び第２レンズの合成有効焦点距離と第３レンズの有効焦点距離の変化を示したものである。
【００５０】
【表１２】
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【００５１】
第４レンズ（Ｌ４）とフィールドレンズ４５０との間のＢＦＬは２０℃の場合、８．０５１６９６５９８９７０８２ｍｍであり、５０℃の場合７．９６８４７８１９９０２５１７ｍｍである。従って、温度に対するＢＦＬの変化量は約１．６９μｍ/℃で、熱によるＢＦＬの変化が少なく、熱による性能低下の程度が微々たることが分かる。
【００５２】
従って、本発明に係るピコプロジェクター用レンズユニットのレンズアレイのうちプラスチックレンズで構成された部分を２つのグループに分けて、２つのグループ各々の有効焦点距離の絶対値が互いに類似し、符号は互いに反対になるように分配することによって、ピコプロジェクター内部から発生するプラスチックレンズの各々の焦点距離が変化しても、全体合成焦点距離が変化しないようにする。
【００５３】
以上の説明は、本発明の技術事項を例示的に説明したものに過ぎず、本発明の属する技術分野における通常の知識を持つ者であれば、本発明の本質的な特性から外れない範囲で様々な修正及び変形が可能である。従って、本発明に開示された実施形態は本発明の技術思想を限定するためのものではなく説明するものであって、このような実施形態によって本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は請求範囲により解釈されなければならず、それと同等な範囲内にある全ての技術思想は本発明の権利範囲に含まれるものと解釈しなければならない。
【符号の説明】
【００５４】
２１０、３１０、４１０：レンズアレイ
２５０、３５０、４５０：フィールドレンズ
２３０、３３０、４３０：カバーグラス
３４０、３４０、４４０：イメージパネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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