(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】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、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、且つ以下の条件式を満足する。１．０＜｜Ｆ１／Ｆｗ｜＜１．２、２．５＜｜Ｆ３／Ｆｗ｜＜２．７、２．８１＜｜Ｆ５／Ｆｗ｜＜２．８３、０．２１＜｜Ｆ２／Ｆ４｜＜０．２４。ただし、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４及びＦ５は、それぞれ第一レンズ群、第二レンズ群、第三レンズ群、第四レンズ群及び第五レンズ群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
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【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、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。
１．０＜｜Ｆ１／Ｆｗ｜＜１．２
２．５＜｜Ｆ３／Ｆｗ｜＜２．７
２．８１＜｜Ｆ５／Ｆｗ｜＜２．８３
０．２１＜｜Ｆ２／Ｆ４｜＜０．２４
ただし、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４及びＦ５は、それぞれ前記第一レンズ群、前記第二レンズ群、前記第三レンズ群、前記第四レンズ群及び前記第五レンズ群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、負の屈折力を有する第１レンズ及び負の屈折力を有する第２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３レンズ、正の屈折力を有する第４レンズ及び負の屈折力を有する第５レンズを備え、前記第４レンズ及び前記第５レンズは、接着剤によって一体になって複合レンズを構成し、
前記第三レンズ群は、正の屈折力を有する第６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７レンズ、負の屈折力を有する第８レンズ、正の屈折力を有する第９レンズ及び正の屈折力を有する第１０レンズを備え、前記第８レンズ及び前記第９レンズは、接着剤によって一体になって複合レンズを構成し、
前記第五レンズ群は、正の屈折力を有する第１１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】
前記ズームプロジェクションレンズは、以下の条件式も満足することを特徴とする請求項１又は２に記載のプロジェクションレンズ。
１．６＜（Ｎｄ４＋Ｎｄ５）／２
４０＜（Ｖｄ４−Ｖｄ５）＜４６
ただし、Ｎｄ４は、前記第４レンズの波長が５８７．６ｎｍである光線に対する屈折率であり、Ｖｄ４は、前記第４レンズの波長が５８７．６ｎｍである光線に対するアッベ数であり、Ｎｄ５は、前記第５レンズの波長が５８７．６ｎｍである光線に対する屈折率であり、Ｖｄ５は、前記第５レンズの波長が５８７．６ｎｍである光線に対するアッベ数である。
【請求項４】
前記第１レンズは、非球面プラスチックレンズであり、他のレンズは球面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５レンズと前記第三レンズ群との間に設置され且つ固定孔径を有する絞りをさらに備えることを特徴とする請求項２〜４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。
【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、異なるプロジェクション場所に適応することができ、この場所とは例えば、広い商業場所又は狭い家庭娯楽場所などである。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改変することにより、プロジェクションレンズの有効焦点距離を改変して、ズーム機能を実現する。しかし、各々のレンズ群の屈折力分配が合理的ではないと、球面収差及び歪曲収差を効果的に修正することができず、且つズームプロジェクションレンズの結像面（ＤＭＤに近い一端）テレセントリック結像要求を満たすことができない。
【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、ズームした際に、高い解像度を維持することができる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、且つ以下の条件式を満足する。
１．０＜｜Ｆ１／Ｆｗ｜＜１．２  
２．５＜｜Ｆ３／Ｆｗ｜＜２．７  
２．８１＜｜Ｆ５／Ｆｗ｜＜２．８３    
０．２１＜｜Ｆ２／Ｆ４｜＜０．２４
ただし、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４及びＦ５は、それぞれ前記第一レンズ群、前記第二レンズ群、前記第三レンズ群、前記第四レンズ群及び前記第五レンズ群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】
本発明は、上記の条件式によって、ズームプロジェクションレンズの屈折力を合理的に分配して、前記ズームプロジェクションレンズは、ズームしている際に、高解像度を維持する。
【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の広角端半視野角がω≧２９度である。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の有効焦点距離を改変するために用いられ、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。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の移動は、全ての焦点距離範囲内において結像品質の均一性を確保することができる。前記第一レンズ群１０は、フォーカッシングレンズ群である。
【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９９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。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９９からの光信号は、保護ガラス９８、第五平板ガラス９７、第四平板ガラス９６、第三平板ガラス９５、第二平板ガラス９４及び第一平板ガラス９３を順番に通し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９７、前記第四平板ガラス９６、前記第三平板ガラス９５、前記第二平板ガラス９４及び前記第一平板ガラス９３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。
【００１０】
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している。
【００１１】
１．０＜｜Ｆ１／Ｆｗ｜＜１．２      ……（１）
２．５＜｜Ｆ３／Ｆｗ｜＜２．７      ……（２）
２．８１＜｜Ｆ５／Ｆｗ｜＜２．８３  ……（３）
０．２１＜｜Ｆ２／Ｆ４｜＜０．２４  ……（４）
【００１２】
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４及びＦ５は、それぞれ前記第一レンズ群１０、前記第二レンズ群２０、前記第三レンズ群３０、前記第四レンズ群４０及び前記第五レンズ群５０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。
【００１３】
前記条件式（１）〜（４）によって、前記ズームプロジェクションレンズ１００の屈折力を合理的に分配することができる（各々のレンズ群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）。前記ズームプロジェクションレンズ１００はズームしている際に高解像度を維持する一方、前記ズームプロジェクションレンズ１００の結像面のテレセントリック結像要求を満たすことができる。
【００１４】
前記ズームプロジェクションレンズ１００によって生じる色収差を制御するために、前記ズームプロジェクションレンズ１００は、以下の条件式も満足する。
【００１５】
１．６＜（Ｎｄ４＋Ｎｄ５）／２  ……（５）
４０＜（Ｖｄ４−Ｖｄ５）＜４６  ……（６）
【００１６】
Ｎｄ４は、第４レンズ２２のｄ光線（波長が５８７．６ｎｍである）に対する屈折率であり、Ｖｄ４は、第４レンズ２２のｄ光線に対するアッベ数であり、Ｎｄ５は、第５レンズ２３のｄ光線に対する屈折率であり、Ｖｄ５は、第５レンズ２３のｄ光線に対するアッベ数である。
【００１７】
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、負の屈折力を有する第１レンズ１１及び負の屈折力を有する第２レンズ１２を備えて、前記第一レンズ群１０の屈折力を合理的に分配する。前記第一レンズ１１は、非球面のプラスチックレンズである。前記第一レンズ１１は、プロジェクターの熱源から離れて直接に空気と接触するので、その温度は他のレンズの温度より低く、熱変形の可能性が小さいので、プラスチックレンズを採用することができる。
【００１８】
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、前記第二レンズ群２０は、正の屈折力を有する第３レンズ２１、正の屈折力を有する第４レンズ２２及び負の屈折力を有する第５レンズ２３を備えて、前記第二レンズ群２０の屈折力を合理的に分配する。前記第４レンズ２２及び前記第５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する。
【００１９】
前記第三レンズ群３０は、正の屈折力を有する第６レンズである。
【００２０】
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、前記第四レンズ群４０は、負の屈折力を有する第７レンズ４１、負の屈折力を有する第８レンズ４２、正の屈折力を有する第９レンズ４３及び正の屈折力を有する第１０レンズ４４を備えて、前記第四レンズ群４０の屈折力を合理的に分配する。前記第８レンズ４２及び前記第９レンズ４３は、接着剤によって一体となって複合レンズを構成する。
【００２１】
前記第五レンズ群５０は、正の屈折力を有する第１１レンズである。
【００２２】
前記ズームプロジェクションレンズ１００は、前記第５レンズ２３と前記第三レンズ群３０との間に設置され且つ固定孔径を有する絞り９１をさらに備え、軸外光線が前記第三レンズ群３０から前記第５レンズ２３に入射した際に重大な歪曲収差及び像面湾曲が発生しないようにする。前記絞り９１によって、前記第三レンズ群３０を通した光線がさらに対称的となり、コマ収差の影響を効果的に下げる。
【００２３】
温度変化が背面焦点距離に与える影響を減少させるために、前記第１レンズ１１以外の他のレンズは、全てガラス材料からなる。
【００２４】
比較的に大きな公差を有するために、前記第１レンズ１１以外の他のレンズは、全て球面ガラスレンズである。
【００２５】
レンズ表面中心を原点として、且つ光軸が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。
【００２６】
【数１】
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【００２７】
ｈは、光軸から非球面までの高さであり、ｋは、二次曲面係数であり、Ａｉは、非球面のｉ番目のオーダー（ｏｒｄｅｒ）補正係数であり、ｃは、頂点曲率である。
【００２８】
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、以下の表１〜表３の条件を満足する。
【００２９】
以下、図３〜図１０を参照して、前記ズームプロジェクションレンズ１００に関して詳しく説明する。表１〜表３の各々のパラメーターの意味は下記のようである。
【００３０】
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。
【００３１】
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２レンズ１２の像側の表面と前記第３レンズ２１の物体側の表面との間の距離である。
【００３２】
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５レンズ２３の像側の表面と前記第三レンズ群３０の物体側の表面との間の距離である。
【００３３】
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、即ち前記第三レンズ群３０の像側の表面と前記第７レンズ４１の物体側の表面との間の距離である。
【００３４】
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１０レンズ４４の像側の表面と前記第五レンズ群５０の物体側の表面との間の距離である。
【００３５】
ＦＮｏは、Ｆナンバーである。
【００３６】
Ｎｄは、対応するレンズがｄ光線に対する屈折率である。
【００３７】
ｖｄは、対応するレンズがｄ光線に対するアッベ数である。
【００３８】
前記ズームプロジェクションレンズ１００は、表１〜表３の条件を満足する。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
【表２】
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【００４１】
【表３】
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【００４２】
前記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は、図３乃至図１０に示した（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に対応し、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に対応する）。図３及び図７は、Ｆ線（波長が４８６．１ｎｍである）、ｄ線（波長が５８７．６ｎｍである）、Ｃ線（波長が６５６．３ｎｍである）の球面収差値を示す。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及び図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５及び図９に示したように、歪曲収差は、−１．５％〜１．５％の範囲内に制御される。図６及び図１０において、２つの曲線は、それぞれＦ線及びＣ線の横色収差曲線であり、ｄ線の横色収差曲線は縦軸と重なる。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。背面焦点距離及び結像面のテレセントリック結像を確保することを前提として、前記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は、全てより小さい範囲内に制御（修正）される。
【００４３】
上記の条件式によって、前記ズームプロジェクションレンズ１００の屈折力を合理的に分配して、前記ズームプロジェクションレンズ１００は、ズームしている際に高解像度を維持する。
【００４４】
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】
【００４５】
１０  第一レンズ群
１１  第１レンズ
１２  第２レンズ
２０  第二レンズ群
２１  第３レンズ
２２  第４レンズ
２３  第５レンズ
３０  第三レンズ群
４０  第四レンズ群
４１  第７レンズ
４２  第８レンズ
４３  第９レンズ
４４  第１０レンズ
５０  第五レンズ群
９１  絞り
９２  プリズム
９３  第一平板ガラス
９４  第二平板ガラス
９５  第三平板ガラス
９６  第四平板ガラス
９７  第五平板ガラス
９８  保護ガラス
９９  結像面
１００  ズームプロジェクションレンズ
【図１】
2012093749.tif 000007
【図２】
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【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】
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【図９】
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【図１０】
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