JP2005084186A - Projection lens - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明光をスクリーンなどに拡大投影する投影装置を構成する、たとえば液晶プロジェクター等の投影系に用いられる投影レンズに関するものである。 The present invention relates to a projection lens used in a projection system such as a liquid crystal projector, which constitutes a projection apparatus that magnifies and projects illumination light onto a screen or the like.
近年、液晶プロジェクターは、パソコン等の画像を大画面に拡大投影してみることができる装置として、会議等に広く利用されるようになってきている。このような液晶プロジェクターの投影レンズに対しては、例えば以下のようなことが望まれている。 In recent years, liquid crystal projectors have come to be widely used in conferences and the like as devices that allow an image of a personal computer or the like to be enlarged and projected on a large screen. For the projection lens of such a liquid crystal projector, for example, the following is desired.
1)昼光下でも十分に使用に耐えうる明るく、かつコンパクトな投影系を実現すること
2)照明系との良好な瞳整合性を確保するために液晶表示装置(縮小)側の瞳が無限遠方にあるコンパクトなテレセントリック光学系であること
3)さまざまな設置使用環境に対応したコンパクトな高変倍投影系を実現すること
しかしながら、従来の高変倍投影系では投影系口径比を決定する開口絞りが屈折力を有するレンズ群に含まれていて、変倍に際してこれらのレンズ群と動きをともにしていたため、例えば望遠端でのレンズ口径比はズームタイプに依存してしまい、投影系を望遠端で使用するとスクリーン上での光量が大きく低下するといった問題があった。 However, in the conventional high-magnification projection system, an aperture stop that determines the aperture ratio of the projection system is included in the lens group having refractive power, and moves together with these lens groups at the time of zooming. The lens aperture ratio in this case depends on the zoom type, and when the projection system is used at the telephoto end, the amount of light on the screen is greatly reduced.
また、開口絞りが屈折力を有するレンズ群に含まれて、変倍時これらのレンズ群と動きをともにしていたためズームタイプによっては縮小側の瞳位置が広角〜望遠端にかけて大きく変動してしまうという問題もある。 In addition, since the aperture stop is included in a lens group having a refractive power and moves together with these lens groups at the time of zooming, the pupil position on the reduction side varies greatly from wide angle to telephoto end depending on the zoom type. There is also a problem.
前記特許文献1には広角〜望遠端への変倍に際して口径比および縮小側瞳位置が変化しない液晶プロジェクター用投影レンズとしては理想的なレンズが提案されているが、開口絞り面に関してアフォーカル系とし、さらに開口絞りから後ろのレンズ群を変倍時固定としなければならずレンズ系が大きくなってしまいコンパクトな投影系とは言いがたかった。
In
また、広角〜望遠端への変倍に際して口径比変化を小さく、さらには一定にするために開口絞り径を変倍時調整するという手段も考えられるが、これもまたレンズ系が大型化するといった問題があった。 In addition, it is conceivable to adjust the aperture stop diameter at the time of zooming in order to reduce the aperture ratio change when zooming from the wide angle to the telephoto end, and to make it constant, but this also increases the size of the lens system. There was a problem.
別の観点で、多群ズームを採用することによって各群のズームストロークを小さくして広角〜望遠端にかけての縮小側瞳位置などの変動を小さくしたズームレンズ等もあったが、口径比変動などがまだ大きく、可能なだけ望遠端の口径比を広角端口径比に近づけたいといったニーズがあった。 From another point of view, there were zoom lenses that adopted a multi-group zoom to reduce the zoom stroke of each group and reduce the variation in the pupil position on the reduction side from the wide angle to the telephoto end. However, there was a need to make the aperture ratio at the telephoto end as close as possible to the wide-angle end aperture ratio.
本発明は、上述の問題点に着目して成されたものであって、変倍に際して瞳位置変動が小さい投影レンズを提供することを目的としている。 The present invention has been made paying attention to the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a projection lens having a small pupil position fluctuation upon zooming.
上記課題の解決の為に、本発明では、以下の構成を特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is characterized by the following configuration.
拡大投影装置に含まれる投影レンズに関して、屈折力を持たない口径比を決定するための開口絞りを有しており、前記開口絞りは光学系内部を光軸方向に他の光学的屈折力を有するレンズおよびレンズ群とは独立に移動することを特徴としている。 The projection lens included in the magnifying projection apparatus has an aperture stop for determining an aperture ratio having no refractive power, and the aperture stop has another optical refractive power in the optical axis direction inside the optical system. It is characterized by moving independently of the lens and the lens group.
このように、屈折力を持たない開口絞りを光学系内部で独立に移動させることによって例えばズーム比、レンズサイズ等の光学仕様を割り切ることなく瞳に関する諸性能を統制(明るくまたは暗く)することが可能となる。 As described above, by independently moving the aperture stop having no refractive power within the optical system, various performances relating to the pupil can be controlled (brighter or darker) without breaking the optical specifications such as the zoom ratio and the lens size. It becomes possible.
さらに、前記投影レンズはレトロフォーカスタイプのズームレンズであって、広角端でのレンズ全長をL、最も拡大側のレンズ面頂点から前記開口絞りまでの距離をlwとしたとき以下の範囲内に開口絞りが配置されることを特徴としている。 Further, the projection lens is a retrofocus type zoom lens, where the total lens length at the wide-angle end is L, and the distance from the most magnified lens surface vertex to the aperture stop is lw. It is characterized in that an aperture is arranged.
0.4 < lw/L < 0.7 (1)
投影レンズに関しては、色合成プリズムなどがレンズ〜被投影素子間に入り焦点距離に対して長いバックフォーカスが必要となるため一般に上記レトロフォーカスタイプのレンズを採用する。そのとき前記開口絞りは上記条件式のように条件式(1)を満足するような投影系の中央付近に配置されるのがレンズ外径サイズと収差補正上とのバランスを考えると好ましい。
0.4 <lw / L <0.7 (1)
As for the projection lens, the retrofocus type lens is generally adopted because a color synthesis prism or the like enters between the lens and the projection element and requires a long back focus with respect to the focal length. At this time, it is preferable that the aperture stop is disposed near the center of the projection system that satisfies the conditional expression (1) as in the above conditional expression in consideration of the balance between the lens outer diameter size and aberration correction.
また、前記投影レンズはレトロフォーカスタイプのズームレンズであって変倍比をzr、また変倍時の拡大側瞳倍率をβp(=望遠端瞳径/広角端瞳径)としたとき以下の条件式を満足するように開口絞りが変倍時に移動することを特徴としている。 The projection lens is a retrofocus type zoom lens, and the zoom lens has a zoom ratio of zr, and the enlargement-side pupil magnification during zooming is βp (= telephoto end pupil diameter / wide angle end pupil diameter). The aperture stop moves at the time of zooming so as to satisfy the equation.
0.7 < βp/zr < 1.0 (2)
条件式(2)は、変倍比に対する拡大側瞳倍率の比を表しており、条件式(2)の下限を超えると変倍時望遠端の口径比が大きくなってしまうため好ましくない。また逆に上限を超えると、望遠端の口径比が小さくなりすぎ望遠端の収差補正が困難になるため好ましくない。
0.7 <βp / zr <1.0 (2)
Conditional expression (2) represents the ratio of the enlargement-side pupil magnification to the zoom ratio. If the lower limit of conditional expression (2) is exceeded, the aperture ratio at the zooming telephoto end will be undesirably large. Conversely, if the upper limit is exceeded, the aperture ratio at the telephoto end becomes too small, and it becomes difficult to correct the aberration at the telephoto end.
以上説明したように、本発明によれば広角〜望遠端の変倍に際して瞳位置変動が小さいコンパクトなレトロフォーカスズームレンズを実現することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to realize a compact retrofocus zoom lens having a small pupil position variation upon zooming from the wide angle to the telephoto end.
以下に本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づき、さらに詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The best mode for carrying out the present invention will be described in more detail based on examples.
(第1の実施例)
本発明の第1の数値実施例を表1にあげ、断面図を図1に示す。表中、ri(i=1〜26)はスクリーン側から第i番目に位置するレンズ面の曲率半径であり、di(i=1〜26)は同じく第i番目と第i+1番目のレンズ面間の距離、ndi(i=1〜26)は第i番目のレンズを構成するガラスのd線に対する屈折率、Vdi(i=1〜26)は同じく第i番目のレンズを構成するガラスのアッベ数をそれぞれ表す。
(First embodiment)
A first numerical example of the present invention is listed in Table 1, and a cross-sectional view is shown in FIG. In the table, ri (i = 1 to 26) is a radius of curvature of the i th lens surface located from the screen side, and di (i = 1 to 26) is also between the i th and i + 1 th lens surfaces. , Ndi (i = 1 to 26) is the refractive index of the glass constituting the i-th lens with respect to the d-line, and Vdi (i = 1 to 26) is the Abbe number of the glass constituting the i-th lens. Respectively.
また、GBは色合成用のダイクロイックプリズム等の硝子ブロック、STは絞り面およびLCDは液晶表示装置をそれぞれ表す。 GB represents a glass block such as a dichroic prism for color synthesis, ST represents a diaphragm surface, and LCD represents a liquid crystal display device.
本実施例において、物体側より順に負正正負正正の6群構成にて成っている。 In the present embodiment, it is composed of six groups of negative positive positive negative positive in order from the object side.
また、広角端から望遠端への変倍に際して、第1および6レンズ群は固定により全長一定であり、第2〜5レンズ群は拡大側に独立に移動している。またスクリーン上での照度を確保するためにも、各レンズ面には多層コートを採用するとよい。 In zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first and sixth lens units are fixed and have a constant overall length, and the second to fifth lens units are independently moved to the enlargement side. Further, in order to ensure the illuminance on the screen, it is preferable to employ a multilayer coating on each lens surface.
本例では長いバックフォーカスを必要とすることからレトロフォーカスタイプを採用しており、従来は光学系中ほどに配置された第3レンズ群G8レンズR1面に配置された絞りが変倍に際して縮小側から拡大側へ移動していた。そのため、広角端では近軸瞳(縮小側)位置が投影レンズ内部に、また望遠端では逆に照明系側に瞳が移動しており、広角端瞳位置は許容される限界位置近くにある。また変倍による口径比変動はF/1.74〜2.16と大きく望遠端での光出力値はマイクロレンズアレイ付き液晶パネルを供えた投影装置で考えると広角端のそれと比較して約85%程度にまで低下してしまう。そこで、本発明にある屈折力を持たない口径比決定手段(絞りST)を第3レンズ群IIIから拡大側へずらして設けて広角〜望遠端の変倍に際して独立に光軸(拡大側)方向に移動させている。 In this example, since a long back focus is required, a retro focus type is employed. Conventionally, the aperture disposed on the surface of the third lens group G8 lens R1 disposed in the middle of the optical system is reduced on the zooming side. It was moving from the enlargement side. For this reason, the paraxial pupil (reduction side) position at the wide-angle end moves inside the projection lens, and conversely at the telephoto end, the pupil moves toward the illumination system side, and the wide-angle end pupil position is near the allowable limit position. Also, the aperture ratio fluctuation due to zooming is F / 1.74-2.16, and the light output value at the telephoto end is about 85 compared with that at the wide-angle end when considered with a projection apparatus provided with a liquid crystal panel with a microlens array. %. Therefore, the aperture ratio determining means (aperture ST) having no refractive power according to the present invention is provided by shifting from the third lens group III to the enlargement side, and independently in the optical axis (enlargement side) direction upon zooming from the wide angle to the telephoto end. Has been moved to.
これによって、まず第1に広角端縮小側瞳位置をより遠方に配置することができ、さらには変倍に際して第2変倍レンズ群からみて遠ざかる方向に移動することによって変倍に関する瞳の倍率が大きくとれるため望遠端の口径比を従来のズームタイプと比較して小さくとれ、変倍時の口径比変動F/1.74〜2.07と従来比較で小さく抑えることができ広角端に対する光出力比も90%程度の低下に抑えることができる。 As a result, first, the wide-angle-end reduction-side pupil position can be arranged farther away, and further, the magnification of the pupil relating to zooming can be increased by moving away from the second zoom lens unit during zooming. Since the aperture ratio can be made large, the aperture ratio at the telephoto end can be made smaller than that of the conventional zoom type, and the aperture ratio fluctuation during zooming can be reduced to 1.74 to 2.07, which is smaller than that of the conventional zoom type. The ratio can be suppressed to about 90%.
また、望遠端瞳位置に関しても前記絞り移動速度を第3レンズ群IIIの変倍時の移動速度に対して小さく設定することによって変倍時の縮小側瞳位置変動も小さく抑えることが可能となる。 Also, with regard to the telephoto end pupil position, it is also possible to suppress the reduction-side pupil position fluctuation at the time of zooming by setting the aperture moving speed to be smaller than that at the zooming time of the third lens group III. .
なお、本実施例の投影レンズを第1レンズ群Iにより2.1mにフォーカスしたときの広角端および望遠端での収差図をそれぞれ図4(a),(b)に示す。 FIGS. 4A and 4B show aberration diagrams at the wide-angle end and the telephoto end when the projection lens of the present embodiment is focused to 2.1 m by the first lens group I, respectively.
また、各条件式による計算値は以下のようになっている。 Moreover, the calculated value by each conditional expression is as follows.
lw/L=0.633 (3)
βp/zr=0.839 (4)
(第2の実施例)
本発明の第2の数値実施例を表2にあげ、断面図を図2に示す。表中、ri(i=1〜26)はスクリーン側から第i番目に位置するレンズ面の曲率半径であり、di(i=1〜26)は同じく第i番目と第i+1番目のレンズ面間の距離、ndi(i=1〜26)は第i番目のレンズを構成するガラスのd線に対する屈折率、Vdi(i=1〜26)は同じく第i番目のレンズを構成するガラスのアッベ数をそれぞれ表す。
lw / L = 0.633 (3)
βp / zr = 0.839 (4)
(Second embodiment)
A second numerical example of the present invention is listed in Table 2, and a cross-sectional view is shown in FIG. In the table, ri (i = 1 to 26) is a radius of curvature of the i th lens surface located from the screen side, and di (i = 1 to 26) is also between the i th and i + 1 th lens surfaces. , Ndi (i = 1 to 26) is the refractive index of the glass constituting the i-th lens with respect to the d-line, and Vdi (i = 1 to 26) is the Abbe number of the glass constituting the i-th lens. Respectively.
また、GBは色合成用のダイクロイックプリズム等の硝子ブロック、STは絞り面およびLCDは液晶表示装置をそれぞれ表す。 GB represents a glass block such as a dichroic prism for color synthesis, ST represents a diaphragm surface, and LCD represents a liquid crystal display device.
本実施例において、物体側より順に負正正負正正の6群構成にて成っている。 In the present embodiment, it is composed of six groups of negative positive positive negative positive in order from the object side.
また、広角端から望遠端への変倍に際して、第1および6レンズ群は固定により全長一定であり、第2〜5レンズ群は拡大側に独立に移動している。またスクリーン上での照度を確保するためにも、各レンズ面には多層コートを採用するとよい。 In zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first and sixth lens units are fixed and have a constant overall length, and the second to fifth lens units are independently moved to the enlargement side. Further, in order to ensure the illuminance on the screen, it is preferable to employ a multilayer coating on each lens surface.
本例では、第3レンズ群G7のR1面の開口絞りを第1実施例同様スクリーン側に分離して変倍時他の群と独立に移動させている。 In this example, the aperture stop on the R1 surface of the third lens group G7 is separated to the screen side as in the first embodiment and is moved independently of the other groups at the time of zooming.
これによって広角端拡大側瞳位置を遠くすることができ、良好なテレセントリック性能を保持することができる。 As a result, the wide-angle end enlargement-side pupil position can be increased, and good telecentric performance can be maintained.
その他の点は第1実施例と同じなので詳細な説明は省略する。 Since other points are the same as those of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
なお、本実施例の投影レンズを第1レンズ群Iにより2.1mにフォーカスしたときの広角端および望遠端での収差図をそれぞれ図5(a),(b)に示す。 FIGS. 5A and 5B show aberration diagrams at the wide-angle end and the telephoto end when the projection lens of the present embodiment is focused to 2.1 m by the first lens group I, respectively.
また、各条件式による計算値は以下のようになっている。 Moreover, the calculated value by each conditional expression is as follows.
lw/L=0.600 (5)
βp/zr=0.831 (6)
(第3の実施例)
本発明の第3の数値実施例を表3にあげ、断面図を図3に示す。表中、ri(i=1〜24)はスクリーン側から第i番目に位置するレンズ面の曲率半径であり、di(i=1〜24)は同じく第i番目と第i+1番目のレンズ面間の距離、ndi(i=1〜24)は第i番目のレンズを構成するガラスのd線に対する屈折率、Vdi(i=1〜24)は同じく第i番目のレンズを構成するガラスのアッベ数をそれぞれ表す。
lw / L = 0.600 (5)
βp / zr = 0.831 (6)
(Third embodiment)
A third numerical example of the present invention is listed in Table 3, and a cross-sectional view is shown in FIG. In the table, ri (i = 1 to 24) is the radius of curvature of the i th lens surface located from the screen side, and di (i = 1 to 24) is the same between the i th and i + 1 th lens surfaces. , Ndi (i = 1 to 24) is the refractive index of the glass constituting the i-th lens with respect to the d-line, and Vdi (i = 1 to 24) is the Abbe number of the glass constituting the i-th lens. Respectively.
また、GBは色合成用のダイクロイックプリズム等の硝子ブロック、STは絞り面およびLCDは液晶表示装置をそれぞれ表す。 GB represents a glass block such as a dichroic prism for color synthesis, ST represents a diaphragm surface, and LCD represents a liquid crystal display device.
本実施例において、物体側より順に負正正負正正の6群構成にて成っている。 In the present embodiment, it is composed of six groups of negative positive positive negative positive in order from the object side.
また、広角端から望遠端への変倍に際して、第1および6レンズ群は固定により全長一定であり、第2〜5レンズ群は拡大側に独立に移動している。またスクリーン上での照度を確保するためにも、各レンズ面には多層コートを採用するとよい。 In zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first and sixth lens units are fixed and have a constant overall length, and the second to fifth lens units are independently moved to the enlargement side. Further, in order to ensure the illuminance on the screen, it is preferable to employ a multilayer coating on each lens surface.
本例では、第3レンズ群G7のR1面の開口絞りを第1実施例同様スクリーン側に分離してさらに変倍時第2レンズ群IIに対する相対移動速度をあげることによって望遠端口径比をあげている。 In this example, the aperture stop on the R1 surface of the third lens group G7 is separated to the screen side as in the first example, and the relative moving speed with respect to the second lens group II is further increased during zooming to increase the telephoto end aperture ratio. ing.
これによってまず広角端拡大側瞳位置を遠くすることができ、良好なテレセントリック性能を保持することができる。さらに望遠端の口径比を大きくすることにより光量はロスすることになるが、投影レンズサイズを小さく設計することが可能となる。 As a result, first, the wide-angle end enlargement-side pupil position can be increased, and good telecentric performance can be maintained. Further, the amount of light is lost by increasing the aperture ratio at the telephoto end, but the projection lens size can be designed to be small.
その他の点は第1実施例と同じなので詳細な説明は省略する。 Since other points are the same as those of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
なお、本実施例の投影レンズを第1レンズ群Iにより2.1mにフォーカスしたときの広角端および望遠端での収差図をそれぞれ図6(a),(b)に示す。 FIGS. 6A and 6B show aberration diagrams at the wide-angle end and the telephoto end when the projection lens of the present embodiment is focused to 2.1 m by the first lens group I, respectively.
lw/L=0.658 (7)
βp/zr=0.803 (8)
lw / L = 0.658 (7)
βp / zr = 0.803 (8)
I 第1レンズ群
II 第2レンズ群
III 第3レンズ群
IV 第4レンズ群
V 第5レンズ群
VI 第6レンズ群
LCD 液晶表示装置(像面)
ST 絞り(絞り面)
GB 硝子ブロック(色合成プリズム)
I First lens group
II Second lens group
III Third lens group
IV 4th lens group V 5th lens group
VI Sixth lens group LCD Liquid crystal display (image plane)
ST Aperture (aperture surface)
GB glass block (color synthesis prism)
Claims (3)
0.4 < lw/L < 0.7 (1) The projection lens is a retrofocus type zoom lens, where L is the total lens length at the wide-angle end, and lw is the distance from the most magnified lens surface vertex to the aperture stop. Is a projection lens.
0.4 <lw / L <0.7 (1)
0.7 < βp/zr < 1.0 (2) The projection lens is a retrofocus type zoom lens, where the zoom ratio is zr, and the magnification side pupil magnification at the time of zooming is βp (= telephoto end pupil diameter / wide angle end pupil diameter), the following conditional expression: Wherein the aperture stop moves at the time of zooming.
0.7 <βp / zr <1.0 (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003313828A JP2005084186A (en) | 2003-09-05 | 2003-09-05 | Projection lens |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010176099A (en) * | 2009-02-02 | 2010-08-12 | Panasonic Corp | Zoom lens system, interchangeable lens apparatus and camera system |
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2003
- 2003-09-05 JP JP2003313828A patent/JP2005084186A/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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