(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡大側から順に、拡大側に凸面を向けた正の第１レンズ、拡大側に凸面を向けた正の第２レンズ、両凹レンズからなる第３レンズ、縮小側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる第４レンズ、および拡大側に凸面を向けた正の第５レンズが配列されてなり、以下の各条件式（１）〜（４）を満足するように構成されてなることを特徴とする投影レンズ。
（１）      ０．３５＜Ｆ１２／Ｆ＜０．６５
（２）    −３．０＜Ｆ３／Ｆ＜−０．１３
（３）      ０．５＜Ｆ５／Ｆ＜０．８５
（４）      ０．３５＜ＢＦ／Ｆ＜０．５５
ここで、  Ｆ１２：第１レンズと第２レンズとの合成焦点距離
Ｆ３：第３レンズの焦点距離
Ｆ５：第５レンズの焦点距離
Ｆ：全レンズ系の焦点距離
ＢＦ：全レンズ系のバックフォーカス
【請求項２】
前記第４レンズが以下の条件式（５）を満足するように構成されてなることを特徴とする請求項１記載の投影レンズ。
（５）      １．２＜Ｒ８／Ｒ９＜３．２
ここで、  Ｒ８：第４レンズの拡大側の面の曲率半径
Ｒ９：第４レンズの縮小側の面の曲率半径
【請求項３】
前記第１レンズ内もしくは該第１レンズよりも拡大側の位置において、軸上光束をカットするように構成されてなることを特徴とする請求項１または２記載の投影レンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤや撮像管等の撮像手段あるいは銀塩フィルム等を用いたカメラの結像レンズとしても使用可能な、投射型テレビに用いられる投影レンズに関し、特に、液晶表示パネルを用いた投射型テレビに好適な投影レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液晶表示パネルを用いた投射型テレビに用いられる投影レンズとしては、液晶表示パネル、照明系や色合成光学系等との関係により、テレセントリックな光学系が要求され、あるいは色合成光学系を挿入するために長いバックフォーカスが要求されている。このような要求を満足させるためのレンズとして、例えば特開昭６３−８１４１４号公報に記載されたものが知られている。このレンズは、従来よりもレンズ枚数を少なく構成でき、かつ焦点距離と比較してバックフォーカスが長く、テレセントリックな光学系を実現することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、焦点距離と比較してバックフォーカスが長すぎると、光学系全体が大型化するという問題がある。また、液晶表示パネルを用いた光学系においては、テレビあるいは写真よりも歪曲収差が目立つため、これを抑える必要があるが、上記公報記載のレンズでは、十分に歪曲収差を補正することができなかった。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、色合成光学系等の光学系を挿入し得る適度なバックフォーカスを有し、テレセントリックで、歪曲収差を十分に補正し得る投影レンズを提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の投影レンズは、拡大側から順に、拡大側に凸面を向けた正の第１レンズ、拡大側に凸面を向けた正の第２レンズ、両凹レンズからなる第３レンズ、縮小側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる第４レンズ、および拡大側に凸面を向けた正の第５レンズが配列されてなり、以下の各条件式（１）〜（４）を満足するように構成されてなることを特徴とするものである。
【０００６】
（１）      ０．３５＜Ｆ１２／Ｆ＜０．６５
（２）    −３．０＜Ｆ３／Ｆ＜−０．１３
（３）      ０．５＜Ｆ５／Ｆ＜０．８５
（４）      ０．３５＜ＢＦ／Ｆ＜０．５５
ここで、  Ｆ１２：第１レンズと第２レンズとの合成焦点距離
Ｆ３：第３レンズの焦点距離
Ｆ５：第５レンズの焦点距離
Ｆ：全レンズ系の焦点距離
ＢＦ：全レンズ系のバックフォーカス
また、前記第４レンズが以下の条件式（５）を満足するように構成されてなることが好ましい。
（５）      １．２＜Ｒ８／Ｒ９＜３．２
ここで、  Ｒ８：第４レンズの拡大側の面の曲率半径
Ｒ９：第４レンズの縮小側の面の曲率半径
さらに、前記第１レンズ内もしくは該第１レンズよりも拡大側の位置において、軸上光束をカットするように構成されてなることが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。なお、以下に３つの実施例について具体的に説明するが、各実施例に各々対応する図面の説明において同一の要素については同一の符号を付し、重複する説明については省略する。
【０００８】
＜実施例１＞
この実施例１のレンズは、図１に示すように、拡大側から、正の第１レンズＬ1、正の第２レンズＬ2、負の第３レンズＬ3、正の第４レンズＬ4および正の第５レンズＬ5がこの順に配列されてなり、かつ下記各条件式を満足するように構成されている。
【０００９】
（１）      ０．３５＜Ｆ１２／Ｆ＜０．６５
（２）    −３．０＜Ｆ３／Ｆ＜−０．１３
（３）      ０．５＜Ｆ５／Ｆ＜０．８５
（４）      ０．３５＜ＢＦ／Ｆ＜０．５５
（５）      １．２＜Ｒ８／Ｒ９＜３．２
ここで、  Ｆ１２：第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との合成焦点距離
Ｆ３：第３レンズＬ３の焦点距離
Ｆ５：第５レンズの焦点距離
Ｆ：全レンズ系の焦点距離
ＢＦ：全レンズ系のバックフォーカス
Ｒ８：第４レンズの拡大側の面の曲率半径
Ｒ９：第４レンズの縮小側の面の曲率半径
【００１０】
なお、ＬＣＤ１を透過し、光軸Ｘに沿ってこの投影レンズに入射した光束は、図示されないスクリーン上に拡大して投射される。また、レンズ系の縮小側（ＬＣＤ側）には色合成光学系２が配されている。
なお、第１レンズＬ1よりも拡大側には、軸上光束遮蔽手段３が設けられており、軸上光束をカットするようになっている。
【００１１】
ここで、第１レンズＬ1および第２レンズＬ2は拡大側に凸面を向けた正のメニスカスレンズ、第３レンズＬ3は拡大側に強い曲率の面を向けた両凹レンズ、第４レンズＬ4は縮小側に凸面を向けた正のメニスカスレンズ、第５レンズＬ5は拡大側に強い曲率の面を向けた両凸レンズである。
【００１２】
次に、上記条件式（１）〜（５）について説明する。
条件式（１）の上限を越えて第１レンズＬ1と第２レンズＬ2との合成焦点距離が長くなると、バックフォーカスが大きくなりすぎてしまい、一方、条件式（１）の下限を越えて第１レンズＬ1と第２レンズＬ2との合成焦点距離が短くなると、収差の補正が困難となったり、バックフォーカスが短くなりすぎてしまうが、本実施例においてはこの条件式（１）を満足しており、バックフォーカスを適当な大きさとすることができ、また、収差の補正を良好なものとすることできる。
【００１３】
また、条件式（２）の上限、下限のどちらを越えても、第３レンズＬ3が唯一の負のレンズであるため、収差のバランスが崩れ、収差を補正することが困難となるが、本実施例ではこの条件式（２）を満足しており、収差のバランスを良好なものとすることができる。
【００１４】
また、条件式（３）の上限を越え、第５レンズＬ5の焦点距離が長くなると、バックフォーカスが長くなりすぎたり、収差を補正することが困難となり、一方、条件式（３）の下限を越え、第５レンズＬ5の焦点距離が短くなると、収差の補正、特に歪曲収差の補正が困難となるが、本実施例ではこの条件式（３）を満足しており、バックフォーカスを適当な長さとすることができ、また、収差の補正、特に歪曲収差の補正を良好なものとすることができる。
【００１５】
また、条件式（４）の上限を越え、バックフォーカスが長くなると、光学系全体が大型化してしまい、一方、条件式（４）の下限を越え、バックフォーカスが大幅に短くなると、第５レンズＬ5と結像面との間に色合成光学系等を挿入することができなくなってしまうが、本実施例ではこの条件式（４）を満足しており、光学系全体の大型化を防止しつつ、光路中に色合成光学系等の挿入を可能としている。
【００１６】
また、条件式（５）の上限を越えると、収差補正、とくに像面湾曲の補正が困難となり、一方、条件式（５）の下限を越えると、レンズ自体の製造が困難となるが、本実施例ではこの条件式（５）を満足しているため、像面湾曲等の補正が容易となり、レンズ自体の製造が容易となる。
【００１７】
さらに、第１レンズＬ1あるいは第１レンズＬ1よりも拡大側において軸上光束遮蔽手段を挿入しないと、角度のきつい軸外光束をカットできなくなって拡大側のレンズ径が大きくなり、またテレセントリック性が失われることになるが、本実施例では第１レンズＬ1よりも拡大側に軸上光束をカットする手段３を挿入しているので拡大側のレンズ径の拡大化を防止しつつテレセントリック性を保持することができる。
【００１８】
次に、この実施例１における各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎおよびアッベ数νを下記表１に示す。
ただし、この表１および後述する表２、３において、各記号Ｒ，Ｄ，Ｎ，νに対応させた数字は拡大側から順次増加するようになっている。なお、表１の下段に本実施例における条件式（１）〜（５）の値を示す。
【００１９】
【表１】
0003741790.tif 000002
【００２０】
また、この実施例１におけるレンズのＦナンバおよび半画角ωは各々３．００および１０．７°である。
【００２１】
＜実施例２＞
次に、実施例２の投影レンズについて図２を用いて説明する。
この実施例２のレンズは、図２に示すように、上記実施例１のレンズとほぼ同様のレンズ構成とされているが、主として、第４レンズＬ4と第５レンズＬ5が極めて接近している点で上記実施例１のものとは異なっている。
【００２２】
なお、前述した条件式（１）〜（５）は全て満足されており、さらに第１レンズＬ1よりも拡大側には、軸上光束遮蔽手段３が設けられている。
この実施例２における各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ ）、各レンズのｄ線における、屈折率Ｎおよびアッベ数νを下記表２に示す。なお、表２の下段に本実施例の条件式（１）〜（５）の値を示す。
【００２３】
【表２】
0003741790.tif 000003
【００２４】
また、この実施例２におけるレンズのＦナンバおよび半画角ωは各々３．００および１０．９°である。
【００２５】
＜実施例３＞
実施例３の投影レンズは、上記実施例２のレンズとほぼ同様のレンズ構成とされているため、図示は省略する。
なお、前述した条件式（１）〜（５）は全て満足されており、さらに第１レンズＬ1よりも拡大側には、軸上光束遮蔽手段３が設けられている。
【００２６】
この実施例３における各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における、屈折率Ｎおよびアッベ数νを下記表３に示す。なお、表３の下段に条件式（１）〜（５）の値を示す。
【００２７】
【表３】
0003741790.tif 000004
【００２８】
また、この実施例３におけるレンズのＦナンバおよび半画角ωは各々３．００および１０．９°である。
なお、上記実施例１〜３に対応させてその各収差図（球面収差、非点収差およびディストーションの収差図）を各々図３〜５に示す。なお、この収差図においてωは半画角を示す。
【００２９】
また、各球面収差図においては  ｅ線、Ｆ線およびＣ線に対する収差が示されている。さらに、各非点収差図には、サジタル（Ｓ）像面およびタンジェンシャル（Ｔ）像面に対する収差が示されている。
これら図３〜５から明らかなように、上述した各実施例においては、前述した各収差を全て良好なものとすることができる。
【００３０】
なお、本発明の投影レンズとしては、上記実施例のものに限られるものではなく種々の態様の変更が可能であり、例えば各レンズの曲率半径Ｒおよびレンズ間隔（もしくはレンズ厚）Ｄを適宜変更することが可能である。
なお、上記実施例においては、本発明のレンズを液晶表示パネルの投影レンズとして用いているが、本発明の投影レンズの使用態様はこれに限られるものではなく、各種カメラの結像レンズ等として用いることも可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明した通り、本発明の投影レンズによれば、バックフォーカスを適当な大きさとすることができるので縮小側に色合成光学系等を挿入可能なバックフォーカスを確保しつつ、全光学系のサイズを小型化することができる。また、歪曲収差等の収差の補正を良好なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係るレンズ基本構成を示す概略図
【図２】本発明の実施例２に係るレンズ基本構成を示す概略図
【図３】実施例１に係るレンズの各収差図
【図４】実施例２に係るレンズの各収差図
【図５】実施例３に係るレンズの各収差図
【符号の説明】
Ｌ1 〜Ｌ5     レンズ
Ｒ1 〜Ｒ13    レンズ面あるいは色合成光学系の端面の曲率半径
Ｄ1 〜Ｄ12    レンズ面間隔（レンズ厚）
Ｘ            光軸
Ｐ            結像位置
１            ＬＣＤ
２            色合成光学系
３            軸上光束遮蔽手段
【図１】
0003741790.tif 000005
【図２】
0003741790.tif 000006
【図３】
0003741790.tif 000007
【図４】
0003741790.tif 000008
【図５】
0003741790.tif 000009