CN105824105B - 投影光学*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种投影光学***，在针对接近型的投影机的应用中，能够覆盖大的变倍范围，并且，也能够与高分辨率的图像显示元件相适应。在第1‑2透镜组(42)中，在变倍时的对焦之际分为多个的3个透镜组(F1～F3)而使之移动。由此，在第2光学组(40b)由1个反射镜(MR)构成的情况下，也能够使1次像包含适度的像差而使得经由第2光学组(40b)最终投影在屏幕上的图像为像差少的良好的图像。

Description

投影光学***
技术领域
本发明涉及适合组装于对图像显示元件的图像进行放大投影的投影机的投影光学***。
背景技术
作为通过具有半视场角为60度左右的广视场角而能够从近距离投影来得到大画面的投影机用的投影光学***，提出了由多个透镜构成的折射光学***的方案(参照专利文献1)。但是，在欲利用仅包括透镜的折射光学***得到非常广的视场角的情况下，具有尤其是位于放大侧的透镜会非常大的缺点。另外，还考虑到当利用折射光学***进行广视场角化时，尤其是为了校正由位于放大侧的光焦度(power)强的负弯月透镜产生的倍率色像差，而需要非常多的透镜个数。
作为消除折射光学***的缺点的方法，提出了使用由多个透镜构成的折射光学***和至少1个曲面反射镜的折射/反射混合光学***的方案(例如参照专利文献2、3等)。在这些折射/反射型混合光学***中，使用反射镜作为得到最终的广视场角的手段，因而，与仅使用上述的透镜的折射光学***相比较，具有不易产生倍率色像差的特征。
但是，例如在专利文献2(日本特开2006-235516号)中，使用折射光学***和凹面反射镜而具有非常广的视场角，但是曲面反射镜非常大，此外，全长也非常长。另外，在专利文献3(日本特开2007-079524号)中，例如第8实施例中视场角为60度左右，并且通过将凹面反射镜与凸面反射镜组合而使反射镜尺寸变小。然而，与上述的专利文献2同样，全长非常长。另外，F数(F-number)为3左右，较暗，作为使用透射型的液晶的光学***，在明亮度这一点上也是无法令人满意的。此外，构成的2个反射镜是非球面，从精度、装配的观点出发难度也非常高。
如上所述，在折射/反射型混合光学***中，虽能够得到超广视场角，但是存在难以缩短全长、并且反射镜的尺寸会变大这一缺点，例如无法适用于如投影机那样的重视可移动性(便携性)的设备。
与此相对，已知有在正投影机用途中使用反射镜的光学***(专利文献4、5等)。例如，在专利文献4(日本特开2008-250296号)中，通过将1或2个非球面透镜配置在非球面反射镜前来形成为紧凑的构成，但在F数为1.7左右的明亮的***中，变倍的范围窄至1.2倍左右。相反地，在变倍范围为2倍左右的***中，F数为1.85左右，较暗。另外，例如在专利文献5(日本特开2012-203139号)中，通过在折射光学***的最靠反射镜侧配置正透镜而能够使反射镜小型化，进而，能够使光学***整体小型化。然而，由于仅能应对到F数为1.8左右，因此，得不到足够的明亮度。
另外，以往，针对固定的屏幕，接近用途的投影机多在天花板设置、壁面设置之类的设置时被以固定的方式使用。但是，近年来，要求渐高，不仅期望其能够应对将投影机纵置、以比较小的投影尺寸来向桌面投影的用途，还期望其能够应对使上述投影机在比较宽敞的房间等中移动而进行大画面投影的用途。在进行大画面投影的情况下，为了在比较明亮的场所也能够得到足够的对比度，而要求哪怕只有一点也希望再亮一些的光学***。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2007-147970号公报
专利文献2：日本特开2006-235516号公报
专利文献3：日本特开2007-079524号公报
专利文献4：日本特开2008-250296号公报
专利文献5：日本特开2012-203139号公报
发明内容
本发明鉴于上述背景而提出，目的在于提供一种在针对接近型投影机的应用中，能够覆盖大的变倍范围并且还能够与高分辨率的图像显示元件相适应的投影光学***。
为了达成上述目的，本发明的投影光学***是从缩小侧起依次包括第1光学组和第2光学组的投影光学***，第1光学组包括多个透镜，具有正的光焦度，第2光学组包括1个具有凹面非球面形状的反射面，投影光学***的特征在于，第1光学组包括第1-1透镜组和第1-2透镜组，第1-1透镜组在变倍时的对焦之际固定，并且具有正的光焦度，第1-2透镜组在变倍时的对焦之际移动，并且包括多个透镜组，整体上具有正的光焦度，第1-2透镜组具有F2透镜组、F3透镜组、正的F1透镜组这3个透镜组，F1透镜组、F2透镜组以及F3透镜组在变倍时的对焦之际分别独立地移动，F1透镜组包括至少2个透镜，F2透镜组包括2个透镜，F3透镜组包括1个负透镜。
首先，在上述那样的构成的情况下，第1光学组发挥使物体即面板的像暂时在第2光学组的反射镜的近前成像而形成用于利用第2光学组的反射镜在屏幕上再次成像的1次像的作用。此时，由于第2光学组仅由1个反射镜构成，所以难以单独地对像差进行校正，因此，为了利用第2光学组最终在屏幕上得到像差少的图像，需要在第1光学组中形成包含像差的1次像。
进而，在上述那样的构成的超广角投影光学***中，若使投影倍率变化，则由于视场角非常大，像差变动容易增大，第1光学组需要形成包含即便使成像倍率变化也能够与其相适应的像差的1次像。
对此，本发明的投影光学***中，如上所述，在第1光学组中的第1-2透镜组中，在变倍时的对焦之际分为3个透镜组而使其移动，因此，能够形成为了在屏幕上得到良好的图像所需的1次像。即，在针对接近型的投影机的应用中，能够覆盖大的变倍范围，并且，还能够与高分辨率的图像显示元件相适应。
根据本发明的具体的方面，第1-2透镜组包括1个由树脂形成的非球面透镜作为配置在最靠放大侧的F3透镜组。
为了经过第2光学组的非球面反射镜而最终得到良好的图像，第1光学组需要形成包含与其对应的像差的1次像。另外，为了形成与大的变倍范围对应的1次图像，需要使至少1个非球面透镜包括于作为调焦组的第1-2透镜组。
在由1个非球面透镜构成调焦组的情况下，使其包括于紧邻第2光学组(非球面反射镜)之前的透镜组即F3透镜组(配置在最靠放大侧的透镜组)是有效的，在变倍时的对焦之际通过使F3透镜组与第2光学组的距离变化，能够最终得到对比度高、歪曲小的最终图像。
另外，在超广角的折射与反射的混合(复合)光学***中，从包括折射光学***的第1光学组射出的光束被第2光学组的反射镜反射而向第1光学组这边返回，所以第1光学组中的第2光学组侧的透镜有可能会与从第2光学组返回来的光束干涉。因此，需要形成为例如不是圆形形状，而是一部分被切掉那样的形状。因此，使用由树脂形成的透镜在低成本化、小型化这点上是有效的。
根据本发明的其它方面，构成第1-2透镜组的3个透镜组中的F2透镜组从缩小侧起依次包括双凸透镜和双凹透镜。
该情况下，在第1-2透镜组中，F2透镜组能够限制向F3透镜组入射的光线的角度。
F3透镜组可以选用例如由树脂形成的非球面透镜，但是作为树脂的成型透镜的一般特征，材料的收缩率大，因此，与玻璃的成型透镜等相比较，难以确保面的精度。另外，若光焦度过强，则由光轴附近的透镜厚度与外周部的透镜厚度之比表示的厚度不匀比(uneven thickness ratio)会变大，在门(gate)部分和/或外周部分会产生内部歪曲，据此有可能会对性能造成影响。
如上述那样，配置在第1光学组的放大侧的透镜，有可能与由构成第2光学组的反射镜返回来的光线干涉，因此存在形成为非圆形形状的情况，但该情况下，与通常的圆形形状的透镜相比较，内部歪曲等进一步变大的可能性会变高。因此，向树脂透镜入射的光线的角度和缓的情形不易受到因面形状的误差而产生的影响和/或因透镜内部的折射率的误差而产生的影响，因而优选。
于是，在F2透镜组中，从缩小侧起配置双凸透镜、双凹透镜，使F2透镜组的缩小侧为凸面、使放大侧为凹面，据此，能够使入射至F3透镜组的光线为适当的角度，能够在大的变倍范围得到良好的性能。
根据本发明的又一其它方面，构成F2透镜组的正透镜和负透镜为接合透镜。该情况下，能够实现组装F2透镜组时的敏感度降低。例如，在想降低要投影的画面的高度的情况下，与由上述的切掉F3透镜组的一部分那样的形状的非球面透镜构成的情况同样地，也有可能需要使F2透镜组也为非圆形形状。若使透镜形状为非圆形形状，则当然透镜框也要从一般的圆筒形状形成为非圆筒形状，所以难以维持框精度和/或组装精度。因此，通过使F2透镜组的正透镜和负透镜形成为接合透镜，即便在成为非圆筒形状的情况下也能够降低组装时的敏感度。
根据本发明的又一其它方面，第1-2透镜组的F1透镜组由至少2个正透镜构成，F2透镜组从缩小侧起依次由双凸透镜和双凹透镜这2个透镜构成，F3透镜组由具有负的光焦度的双面被赋予非球面的树脂透镜构成。该情况下，构成调焦组的第1-2透镜组中最低限度配置有至少2个正透镜、双凸、双凹透镜、1个非球面透镜这5个透镜，据此能够以紧凑的方式且能够在大的变倍范围都得到良好的图像。
根据本发明的又一其它方面，第1-1透镜组在内部具有孔径光阑，在与孔径光阑相比靠放大侧，从缩小侧起依次配置有1个正透镜和至少1个负透镜，至少该负透镜的1个面被赋予非球面形状。
第1-1透镜组具有效率良好地接收从物体即面板射出的光束，并向由第1-2透镜组构成的对焦透镜组发送的作用。在配置于第1-1透镜组内的孔径光阑的放大侧配置至少2个透镜，据此，能够在大的变倍范围利用第1-2透镜组形成适当的中间像，能够最终得到良好的图像。
此外，在第1-1透镜组的与孔径光阑相比靠放大侧，从缩小侧起依次包括1个正透镜和至少1个负透镜，此外，在配置该负透镜的至少1个面被赋予非球面的透镜后，再与第1-2透镜组的对焦透镜组相组合，据此，即便构成第1-2透镜组的多个透镜中所包括的非球面透镜为1个，也能够在大的变倍范围良好地校正场曲、像散特性，能够得到稳定的性能。
根据本发明的又一其它方面，第1-1透镜组在内部具有孔径光阑，在与孔径光阑相比靠缩小侧，具有至少2组正透镜和负透镜的接合透镜、和至少1个面被赋予非球面形状的负透镜。
第1-1透镜组的配置在与孔径光阑相比靠缩小侧的多个透镜起到效率良好地接收从物体即面板射出的光束的作用。在假设这些多个透镜仅由球面透镜构成的情况下，有可能需要增加透镜个数。若透镜个数增加，则透射率会降低，并且，因透镜的增加而透镜全长也增加，有时也要求尽量为最低限度的透镜构成个数。
例如，为了能够与F数为1.6左右的明亮度相适应，在第1-1透镜组的与孔径光阑相比靠缩小侧，***至少1面凹面形状的非球面，据此能够提供确保明亮度、并且抑制光斑的产生、对比度高的图像。另外，在第1-1透镜组的与孔径光阑相比靠缩小侧，由至少2组接合透镜构成，据此，能够尽量抑制色像差的产生，通过进行接合，装配性也得以提高。
根据本发明的又一其它方面，配置在配置于第1-1透镜组的孔径光阑的缩小侧的被赋予非球面形状的负透镜为负弯月透镜，至少其凹面侧为非球面。该情况下，通过将该部位的负透镜形成为负弯月形状且至少使凹面侧为非球面形状，能够减少构成第1-1透镜组的透镜的个数并且能够有效地确保数值孔径(numerical aperture)，进而，能够良好地校正球面像差、彗星像差(comatic aberration)而得到对比度高、光斑少的图像。
根据本发明的又一其它方面，物体侧的数值孔径为0.3以上。该情况下，能够形成足够明亮的投影图像。
根据本发明的又一其它方面，缩小侧大致为远心。
根据本发明的又一其它方面，构成第1光学组和第2光学组的要素都为旋转对称***。
根据本发明的另外其它方面，变倍范围为1.5倍以上。
附图说明
图1是示出组装有实施方式的投影光学***的投影机的概略构成的图。
图2是实施方式或者实施例1的投影光学***的从物体面到投影面为止的构成以及光线图。
图3是图2中的、从物体面到凹面反射镜为止的局部放大图。
图4是示出实施例1的投影光学***的构成的图。
图5的(A)～(C)是实施例1的投影光学***的缩小侧像差图。
图6的(A)～(E)是与图5的(A)对应的投影光学***的横向像差图。
图7的(A)～(E)是与图5的(B)对应的投影光学***的横向像差图。
图8的(A)～(E)是与图5的(C)对应的投影光学***的横向像差图。
图9是示出实施例2的投影光学***的构成的图。
图10的(A)～(C)是实施例2的投影光学***的缩小侧像差图。
图11的(A)～(E)是与图10的(A)对应的投影光学***的横向像差图。
图12的(A)～(E)是与图10的(B)对应的投影光学***的横向像差图。
图13的(A)～(E)是与图10的(C)对应的投影光学***的横向像差图。
图14是示出实施例3的投影光学***的构成的图。
图15的(A)～(C)是实施例3的投影光学***的缩小侧像差图。
图16的(A)～(E)是与图15的(A)对应的投影光学***的横向像差图。
图17的(A)～(E)是与图15的(B)对应的投影光学***的横向像差图。
图18的(A)～(E)是与图15的(C)对应的投影光学***的横向像差图。
图19是示出实施例4的投影光学***的构成的图。
图20的(A)～(C)是实施例4的投影光学***的缩小侧像差图。
图21的(A)～(E)是与图20的(A)对应的投影光学***的横向像差图。
图22的(A)～(E)是与图20的(B)对应的投影光学***的横向像差图。
图23的(A)～(E)是与图20的(C)对应的投影光学***的横向像差图。
(标号的说明)
2…投影机；10…光源；11…积分透镜；12…积分透镜；13…偏振变换元件；14…叠合透镜(superimposing lens)；15…分色镜；16…反射镜；17G、17R、17B…场透镜；18G、18R、18B…液晶面板；19…十字分色棱镜；21…分色镜；22…中继透镜；23…反射镜；40…投影光学***；40a…第1光学组；40b…第2光学组；41…透镜组；42…透镜组；50…光学***部分；80…电路装置；81…图像处理部；82…显示驱动部；83…透镜驱动部；88…主控制部；A1…方向；AC…致动器；E1、E2…透镜组；F1-F3…透镜组；L1-L15…透镜；MR…反射镜；OA…光轴；PI…面板面；PR…棱镜。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式的投影光学***详细地进行说明。
如图1所示，组装有本发明的一个实施方式的投影光学***的投影机2具备：对图像光进行投影的光学***部分50和控制光学***部分50的工作的电路装置80。
在光学***部分50中，光源10例如为超高压水银灯，射出包含R光、G光以及B光的光。在此，光源10既可以是超高压水银灯以外的放电光源，也可以是LED和/或激光那样的固体光源。第1积分透镜11以及第2积分透镜12具有排列为阵列状的多个透镜元件。第1积分透镜11将来自光源10的光束分割为多束。第1积分透镜11的各透镜元件使来自光源10的光束在第2积分透镜12的透镜元件附近聚光。第2积分透镜12的透镜元件与叠合透镜14协同作用，将第1积分透镜11的透镜元件的像形成在液晶面板18R、18G、18B。通过这样的构成，来自光源10的光以大致均匀的明亮度对液晶面板18R、18G、18B的显示区域的整体进行照明。
偏振变换元件13将来自第2积分透镜12的光变换为预定的直线偏振光。叠合透镜14使第1积分透镜11的各透镜元件的像经由第2积分透镜12而重叠在液晶面板18R、18G、18B的显示区域上。
第1分色镜15使从叠合透镜14入射的R光反射，而使G光以及B光透射。在第1分色镜15反射后的R光经过反射镜16以及场透镜17R，向作为光调制元件的液晶面板18R入射。液晶面板18R根据图像信号对R光进行调制，据此形成R色的图像。
第2分色镜21使来自第1分色镜15的G光反射，而使B光透射。在第2分色镜21反射后的G光经过场透镜17G，向作为光调制元件的液晶面板18G入射。液晶面板18G根据图像信号对G光进行调制，据此形成G色的图像。从第2分色镜21透射后的B光经过中继透镜22、24、反射镜23、25以及场透镜17B，向作为光调制元件的液晶面板18B入射。液晶面板18B根据图像信号对B光进行调制，据此形成B色的图像。
十字分色棱镜19为光合成用的棱镜，使得由各液晶面板18R、18G、18B调制后的光合成而作为图像光向投影光学***40行进。
投影光学***40是将由各液晶面板18G、18R、18B调制、并由十字分色棱镜19合成后的图像光在未图示的屏幕上进行放大投影的投影用变焦镜头。
电路装置80具备：被输入视频信号等外部图像信号的图像处理部81、基于图像处理部81的输出来驱动设置于光学***部分50的液晶面板18G、18R、18B的显示驱动部82、使设置于投影光学***40的驱动机构(未图示)工作而调整投影光学***40的状态的透镜驱动部83、总体地控制这些电路部分81、82、83等的工作的主控制部88。
图像处理部81将所输入的外部图像信号变换为包括各色的灰阶等的图像信号。此外，图像处理部81也可以对外部图像信号进行失真校正和/或色校正等各种图像处理。
显示驱动部82能够基于从图像处理部81输出的图像信号使液晶面板18G、18R、18B工作，能够使得与该图像信号对应的图像或者与对其实施图像处理后的图像对应的图像形成在液晶面板18G、18R、18B。
透镜驱动部83在主控制部88的控制下进行工作，使构成投影光学***40的一部分的光学要素借助致动器AC而沿着光轴OA适当移动，据此，能够在投影光学***40的向屏幕上的图像投影中，进行变倍时的对焦。此外，透镜驱动部83也能够通过使投影光学***40整体沿着与光轴OA垂直的上下方向移动的倾斜调整而使投影在屏幕上的图像的纵位置变化。
以下，参照图2以及图3等，对实施方式的投影光学***40进行具体地说明。此外，图2等中例示的投影光学***40为与下述的实施例1的投影光学***40同样的构成。
实施方式的投影光学***40将形成在液晶面板18G(18R、18B)的被投影面的图像向未图示的屏幕上投影。在此，在投影光学***40与液晶面板18G(18R、18B)之间配置有与图1的十字分色棱镜19相当的棱镜PR。
投影光学***40从缩小侧起依次包括第1光学组40a和第2光学组40b，第1光学组40a包括多个透镜，具有正光焦度，第2光学组40b由1个包含具有凹面非球面形状的反射面的反射镜MR构成。第1光学组40a包括第1-1透镜组41和第1-2透镜组42，第1-1透镜组41在变倍时的对焦之际是固定的，并且具有正的光焦度，第1-2透镜组42在变倍时的对焦之际移动，并且，包括多个透镜组，作为整体具有正的光焦度。
第1-1透镜组41在内部具有孔径光阑ST，包括与孔径光阑ST相比靠缩小侧的透镜组E1和与孔径光阑ST相比靠放大侧的透镜组E2。
第1-2透镜组42从缩小侧起依次具有：包括至少2个(在图示的例子中为3个)透镜的正的F1透镜组(以下透镜组F1)、包括2个透镜的F2透镜组(以下透镜组F2)、包括1个负透镜的F3透镜组(以下透镜组F3)这3个透镜组。这些透镜组F1～F3按各个透镜组而利用致动器AC在变倍时的对焦之际独立地分别在沿着光轴OA的方向A1上移动。此外，关于由致动器AC实现的透镜组F1～F3的移动方式，依据变倍时的对焦的方式而可以为各种方式，例如可以利用凸轮机构等使独立地移动的透镜组彼此联动。
以下，对构成各透镜组的透镜，从缩小侧起依次进行说明。第1光学组40a中的、第1-1透镜组41的透镜组E1具有7个透镜L1～L7，透镜组E2具有2个透镜L8、L9。第1-2透镜组42的透镜组F1具有3个透镜L10～L12，透镜组F2具有2个透镜L13、L14，透镜组F3仅具有1个透镜L15。即，第1光学组40a整体上由15个透镜L1～L15构成。
构成透镜组E1的透镜L1～L7中的、作为正透镜的透镜L2和作为负透镜的透镜L3为接合透镜，另外，透镜L4和透镜L5为接合透镜。另外，透镜L6为玻璃制的非球面形状的负透镜。将以上换个方式来说，第1-1透镜组41在与孔径光阑ST相比靠缩小侧，具有至少2组正透镜和负透镜的接合透镜、至少1面被赋予非球面形状的负透镜。尤其是，作为被赋予非球面形状的负透镜的透镜L6为负弯月透镜，至少凹面侧为非球面。此外，构成透镜组E1的透镜中的、透镜L6之外的透镜为玻璃制的球面透镜。另外，透镜L1～L7为关于光轴OA而轴对称的圆形形状。
关于构成透镜组E2的2个透镜L8、L9，透镜L8为正透镜，透镜L9为负透镜。尤其是，透镜L9为玻璃制的非球面形状的负透镜。将以上换个方式来说，第1-1透镜组41在与孔径光阑ST相比靠放大侧，从缩小侧起依次配置有1个正透镜和至少1个负透镜，至少向该负透镜的1个面赋予非球面形状。此外，透镜L8为玻璃制的球面透镜。另外，透镜L8、L9为关于光轴OA而轴对称的圆形形状。
构成透镜组F1的透镜L10～L12中的、透镜L10为双凸的正透镜。另外，透镜L11和透镜L12为接合透镜，该接合透镜整体作为正透镜发挥作用。即，透镜组F1也能够视为由2个正透镜构成。此外，透镜L10～L12为玻璃制的球面透镜，为关于光轴OA而轴对称的圆形形状。
构成透镜组F2的透镜L13、L14中的、透镜L13为双凸透镜(正透镜)，透镜L14为双凹透镜(负透镜)。另外，透镜L13和透镜L14为接合透镜。此外，透镜L13、L14为玻璃制的球面透镜，为关于光轴OA而轴对称的圆形形状。
构成透镜组中的配置在最靠放大侧的透镜组F3的1个透镜L15是具有负的光焦度的双面被赋予非球面的透镜(非球面透镜)，是由树脂形成的透镜(树脂透镜)。此外，透镜L15不是圆形形状，而形成为从关于光轴OA的轴对称的圆形的状态切掉上部侧(投射影像光的一侧)的一部分那样的形状。
如上所述，第2光学组40b由1个具有凹面非球面形状的反射镜MR构成，反射镜MR将从第1光学组40a射出的影像光反射，由此使之朝向屏幕投影。
此外，在投影光学***40中，构成第1光学组40a的所有的透镜L1～L15为关于光轴OA轴对称的圆形形状、或切掉其一部分的形状，并且，构成第2光学组40b的反射镜MR也为切掉关于光轴OA轴对称的形状的一部分的形状。即，构成第1光学组40a以及第2光学组40b的要素都为旋转对称***。另外，如图所示，在投影光学***40中，缩小侧大致为远心。由此，例如如上述那样，在十字分色棱镜19中将由各液晶面板18R、18G、18B调制后的光合成而作为图像光的情况下，能够容易吸收装配的偏差。
在以上那样的接近投影光学***中，到屏幕为止的距离非常近。在上述的投影光学***40中，在第1光学组40a中，使位于液晶面板18G(18R、18B)的面板面PI的物体即面板的像暂时在第2光学组40b的反射镜的近前成像，利用构成第2光学组40b的1个反射镜MR在屏幕再次成像，据此进行接近投影。也即是，该情况下，第1光学组40a发挥在反射镜MR的近前形成1次像(中间像)的作用。在上述那样的投影中，变倍时的对焦的像差变动比普通投影的情况大，通常无法获取较大的变倍范围。因此，利用第1光学组40a形成的1次像还需要能够与因视场角非常大而当使投影倍率变化时像差变动容易变大的情况相适应。另外，在接近投影光学***中，对像性能的直接影响大的场曲、像散的变动容易显著地使对比度降低，因调焦组的移动而导致的歪曲像差的变化也比通常透镜***大的倾向也较高。
与此相对，通过使配置在第1光学组40a侧的包含非球面透镜的透镜组与第2光学组40b非球面反射镜的间隔变化，能够进行将像差变动抑制为较小的有效的校正。为了使这样的校正成为可能，在本实施方式中，如上述那样，在第1-2透镜组42中，变倍时的对焦之际，分为多个的3个透镜组F1～F3而使其移动。由此，在第2光学组40b由1个反射镜MR构成的情况下，也能够在1次像包含适度的像差而使经过第2光学组40b最终投影在屏幕上的图像成为像差少的良好的图像。即，在作为接近型的投影机的投影机2中，能够覆盖大的变倍范围，并且，也能够与高分辨率的图像显示元件相适应。
在此，关于第1光学组40a中的、作为配置在放大侧的调焦组的第1-2透镜组42中的构成的透镜，若使非球面透镜为1个，则有可能无法通过设计来取得足够的变倍范围。若第1-2透镜组42的非球面透镜为2个，虽然可能增大变倍范围，但该情况下，为了充分地增大变倍范围，使各非球面透镜的形状成为较大地偏离球面形状的面形状的高度非球面形状的倾向会变强，面敏感度和/或折射率敏感度变高，进而，相互的面的偏心敏感度也变高，作为最终的透镜性能的偏差(不匀)变大的可能性高。
与此相对，在本实施方式中，作为调焦组的第1-2透镜组42中的非球面透镜为1个(透镜L15)，作为补偿，在第1-1透镜组41中，在孔径光阑ST的放大侧有效地配置玻璃非球面(透镜L9)，据此，能够通过使配置于第1-2透镜组42的树脂非球面透镜为1个而抑制敏感度提高，并且，能够在大的变倍范围内也使像差变动减小。
另外，另一方面，关于第1-2透镜组42的非球面透镜(透镜L15)，为了避免与在第2光学组40b的反射镜反射后的光束的干涉，需要将形状形成为切掉圆形的一部分那样的异型形状，此外，由于直径为比较大的口径，因此，通常使用树脂的成形非球面，在本实施方式中，透镜L15被形成为异型形状的树脂非球面透镜。然而，由于通常树脂成形非球面与玻璃成形非球面相比较，精度低、容易受因上述那样的面精度和/或折射率的偏差的影响，因此，在设计时需要充分地降低敏感度。于是，在本实施方式中，在第1-2透镜组42的配置在作为非球面透镜的透镜L15(F3透镜组)的缩小侧(光路上游侧)的F2透镜组中，从缩小侧起配置双凸透镜、双凹透镜，在F2透镜组的缩小侧形成为凸面、在放大侧形成为凹面，据此，将入射至透镜L15的光线调整为适当的角度，以便将透镜L15中的敏感度抑制为低。
进一步，在第1-1透镜组41中，假设孔径光阑ST的缩小侧的构成仅为球面透镜时，认为要应用于大的变倍范围，则仅能够对应于F数为1.8左右的明亮度。与此相对，在本实施方式中，通过在孔径光阑ST的缩小侧适当配置玻璃非球面(透镜L6)，即便F数为1.6左右，也能够得到光斑少的对比度高的图像。由此，即便是与以往的例子同等程度的构成个数(本实施方式中为15个)，也能够具备如下性能：具有物体侧的数值孔径为0.3以上即F数为1.6左右的明亮度，能够确保1.5倍以上(甚至1.6倍以上)的高的变倍范围，并且也能够与高分辨率的图像显示元件充分地相适应。
〔实施例〕
以下，对投影光学***40的具体的实施例进行说明。以下说明的实施例1～4中共用的参数的意义总结如下。
f 整个***的焦距
ω 半视场角
NA 数值孔径
R 曲率半径
D 轴上面间隔(透镜厚或者透镜间隔)
Nd d线的折射率
Vd d线的阿贝数
非球面通过以下的多项式(非球面式)确定。
其中，
c：曲率(1/R)
h：距离光轴的高度
k：非球面的圆锥系数
Ai:非球面的高次非球面系数
(实施例1)
实施例1的透镜面的数据在以下的表1中示出。此外，OBJ表示面板面PI，STO表示孔径光阑ST。另外，面序号之外还标注有“*”的面是具有非球面形状的面。
〔表1〕
在以上的表1以及以下的表中，将10的幂乘数(例如1.00×10+18)用E(例如1.00E+18)来表示。
以下的表2示出实施例1的透镜面的非球面系数。
〔表2〕
非球面系数
以下的表3示出投影倍率125倍、投影倍率100倍以及投影倍率169倍的、表2中的可变间隔19、24、27、29、30的值。
〔表3〕
可变间隔
图4是实施例1的投影光学***的截面图。图4的投影光学***与实施方式1的投影光学***40相当。此外，在图3等中，关于成为从圆形形状切掉一部分而成的形状的透镜L15和/或反射镜MR，在图4中以未切掉的方式而保持原样地绘制。在图4中，投影光学***将面板面PI上的像以与到屏幕为止的距离对应的倍率进行放大投影。即，从缩小侧起依次具有：构成第1-1透镜组41的透镜组E1的透镜L1～L7、构成透镜组E2的透镜L8、L9、构成第1-2透镜组42的透镜组F1的透镜L10～L12、构成透镜组F2的透镜L13、L14、构成透镜组F3的透镜L15这15个透镜L1～L15。例如如从壁面投影变更为地板面投影的情况那样，由于投影位置变化(投影距离变化)而会进行变倍，在这样的变倍时的对焦之际，第1-1透镜组41被固定不变，另一方面，构成第1-2透镜组42的透镜组F1～F3分别移动。
此外，对各透镜L1～L15进行详细说明，在第1-1透镜组41中，作为第1透镜的透镜L1是正透镜，作为第2透镜的透镜L2是正透镜，作为第3透镜的透镜L3是负透镜，透镜L2和透镜L3为接合透镜，作为第4透镜的透镜L4是正透镜，作为第5透镜的透镜L5是负透镜，透镜L4和透镜L5为接合透镜，作为第6透镜的透镜L6是双面被赋予非球面的负的弯月透镜，作为第7透镜的透镜L7是凸面朝向缩小侧的正透镜，作为第9透镜的透镜L9是双面被赋予非球面的双凹面的透镜。另外，在第1-2透镜组42中，作为第10透镜的透镜L10是正透镜，作为第11透镜的透镜L11是正透镜，作为第12透镜的透镜L12是负透镜，透镜L11和透镜L12是接合透镜，作为第13透镜的透镜L13是正透镜，作为第14透镜的透镜L14是负透镜，透镜L13和透镜L14为接合透镜，作为第15透镜的透镜L15的双面是非球面的负透镜。另外，第2光学组40b由1个凹面非球面反射镜构成。
图5的(A)是投影倍率125倍时的投影光学***的缩小侧像差图(球面像差(spherical aberration)、像散(astigmatism)、歪曲像差(distortion))，图5的(B)是投影倍率100倍时的投影光学***的缩小侧像差图，图5的(C)是投影倍率169倍(170倍)时的投影光学***的缩小侧像差图。另外，图6的(A)～图6的(E)是与图5的(A)对应的投影光学***的横向像差图。其中，图6的(A)是最大视场角的情况下的横向像差图，以图6的(A)至图6的(E)的5个等级的视场角示出横向像差。同样地，图7的(A)～图7的(E)是与图5的(B)对应的投影光学***的横向像差图，图8的(A)～图8的(E)是与图5的(C)对应的投影光学***的横向像差图。
(实施例2)
实施例2的透镜面的数据在以下的表4中示出。此外，OBJ表示面板面PI，STO表示孔径光阑ST。另外，面序号之外还标注有“*”的面是具有非球面形状的面。
〔表4〕
以下的表5示出实施例2的透镜面的非球面系数。
〔表5〕
非球面系数
以下的表6示出投影倍率125倍、投影倍率100倍以及投影倍率169倍的、表5中的可变间隔19、24、27、29、30的值。
〔表6〕
可变间隔
图9是实施例2的投影光学***的截面图。此外，关于在实际的光学***中为从圆形形状切掉一部分而成的形状的透镜L15和/或反射镜MR，在图9中以未切掉的方式而保持原样地绘制。在图9中，投影光学***将面板面PI上的像以与到屏幕为止的距离对应的倍率进行放大投影。即，从缩小侧起依次具有：构成第1-1透镜组41的透镜组E1的透镜L1～L7、构成透镜组E2的透镜L8、L9、构成第1-2透镜组42的透镜组F1的透镜L10～L12、构成透镜组F2的透镜L13、L14、构成透镜组F3的透镜L15这15个透镜L1～L15。例如如从壁面投影变更为地板面投影的情况那样，由于投影位置变化(投影距离变化)而会进行变倍，在这样的变倍时的对焦之际，第1-1透镜组41被固定不变，另一方面，构成第1-2透镜组42的透镜组F1～F3分别移动。
如以上那样，在实施例2中，第1光学组40a由从缩小侧起计数的透镜L1(第1透镜)至透镜L15(第15透镜)为止的15个透镜构成，第1光学组40a能够被分成在变倍时的对焦之际固定的第1-1透镜组41和在变倍时的对焦之际移动的第1-2透镜组42。
更具体而言，第1-1透镜组41从缩小侧起依次包括：透镜组E1、孔径光阑ST、透镜组E2，透镜组E1包括：由正透镜构成的透镜L1、正的透镜L2和负的透镜L3的接合透镜、正的透镜L4和负的透镜L5的接合透镜、双面被赋予非球面的凸面朝向缩小侧的负的透镜L6(负的弯月形透镜)、凸面朝向缩小侧的正的透镜L7，透镜组E2包括：由双凸的正透镜构成的透镜L8、双面被赋予非球面的双凹面的透镜L9。即，透镜组E1、E2中依次配置有总计9个透镜。
第1-2透镜组42从缩小侧起包括：透镜组F1(F1透镜组)、透镜组F2(F2透镜组)、透镜组F3(F3透镜组)，透镜组F1(F1透镜组)包括：负的透镜L10和正的透镜L11的接合透镜、正的透镜L12，透镜组F2(F2透镜组)包括：正的透镜L13和负的透镜L14的接合透镜，透镜组F3(F3透镜组)包括双面为非球面的负的透镜L15，透镜组F1～F3中依次配置有总计6个透镜。第1-2透镜组42在使投影距离变化而变倍时的对焦中，使3个透镜组独立地移动，据此进行对焦。
第2光学组40b由1个凹面非球面反射镜构成。
图10的(A)是投影倍率125倍时的投影光学***的缩小侧像差图(球面像差、像散、歪曲像差)，图10的(B)是投影倍率100倍时的投影光学***的缩小侧像差图，图10的(C)是投影倍率169倍(170倍)时的投影光学***的缩小侧像差图。另外，图11的(A)～图11的(E)是与图10的(A)对应的投影光学***的横向像差图。其中，图11的(A)是最大视场角情况下的横向像差图，以图11的(A)至图11的(E)的5个等级的视场角示出横向像差。同样地，图12的(A)～图12的(E)是与图10的(B)对应的投影光学***的横向像差图，图13的(A)～图13的(E)是与图10的(C)对应的投影光学***的横向像差图。
(实施例3)
实施例3的透镜面的数据在以下的表7中示出。此外，OBJ表示面板面PI，STO表示孔径光阑ST。另外，面序号之外还标注有“*”的面是具有非球面形状的面。
〔表7〕
以下的表8示出实施例3的透镜面的非球面系数。
〔表8〕
非球面系数
以下的表9示出投影倍率125倍、投影倍率100倍以及投影倍率169倍的、表8中的可变间隔20、24、27、29、30的值。
〔表9〕
可变间隔
图14是实施例3的投影光学***的截面图。此外，关于在实际的光学***中为从圆形形状切掉一部分而成的形状的透镜L15和/或反射镜MR，在图14中以未切掉的方式而保持原样地绘制。在图14中，投影光学***将面板面PI上的像以与到屏幕为止的距离对应的倍率进行放大投影。即，从缩小侧起依次具有：构成第1-1透镜组41的透镜组E1的透镜L1～L7、构成透镜组E2的透镜L8～L10、构成第1-2透镜组42的透镜组F1的透镜L11、L12、构成透镜组F2的透镜L13、L14、构成透镜组F3的透镜L15这15个透镜L1～L15。例如如从壁面投影变更为地板面投影的情况那样，由于投影位置变化(投影距离变化)而会进行变倍，在这样的变倍时的对焦之际，第1-1透镜组41被固定不变，另一方面，构成第1-2透镜组42的透镜组F1～F3分别移动。
如以上那样，在实施例3中，第1光学组40a由从缩小侧起计数的透镜L1(第1透镜)至透镜L15(第15透镜)为止的15个透镜构成，第1光学组40a能够被分成在变倍时的对焦之际固定的第1-1透镜组41和在变倍时的对焦之际移动的第1-2透镜组42。
更具体而言，第1-1透镜组41从缩小侧起依次包括：透镜组E1、孔径光阑ST、透镜组E2，透镜组E1包括：由正透镜构成的透镜L1、正的透镜L2和负的透镜L3的接合透镜、正的透镜L4和负的透镜L5的接合透镜、双面被赋予非球面的凸面朝向缩小侧的负的透镜L6(负的弯月透镜)、凸面朝向缩小侧的正的透镜L7，透镜组E2包括：由正的透镜L8和负的透镜L9构成的接合透镜、作为双面被赋予非球面的凸面朝向放大侧的负的弯月透镜的透镜L10。即，透镜组E1、E2中依次配置有总计10个透镜。
第1-2透镜组42从缩小侧起包括：包括正的透镜L11和正的透镜L12的透镜组F1(F1透镜组)、包括正的透镜L13和负的透镜L14的接合透镜的透镜组F2(F2透镜组)、包括双面为非球面的负的透镜L15的透镜组F3(F3透镜组)，透镜组F1～F3中依次配置有总计5个透镜。第1-2透镜组42在使投影距离变化而变倍时的对焦中，使3个透镜组独立地移动，据此进行对焦。
第2光学组40b由1个凹面非球面反射镜构成。
图15的(A)是投影倍率125倍时的投影光学***的缩小侧像差图(球面像差、像散、歪曲像差)，图15的(B)是投影倍率100倍时的投影光学***的缩小侧像差图，图15的(C)是投影倍率169倍(170倍)时的投影光学***的缩小侧像差图。另外，图16的(A)～图16的(E)是与图15的(A)对应的投影光学***的横向像差图。其中，图16的(A)是最大视场角情况下的横向像差图，以图16的(A)至图16的(E)为止的5个等级的视场角示出横向像差。同样地，图17的(A)～图17的(E)是与图15的(B)对应的投影光学***的横向像差图，图18的(A)～图18的(E)是与图15的(C)对应的投影光学***的横向像差图。
(实施例4)
实施例4的透镜面的数据在以下的表10中示出。此外，OBJ表示面板面PI，STO表示孔径光阑ST。另外，面序号之外还标注有“*”的面是具有非球面形状的面。
〔表10〕
以下的表11示出实施例4的透镜面的非球面系数。
〔表11〕
非球面系数
以下的表12示出投影倍率125倍、投影倍率100倍以及投影倍率169倍的、表11中的可变间隔19、24、27、28、30、31的值。
〔表12〕
可变间隔
图19是实施例4的投影光学***的截面图。此外，关于在实际的光学***中为从圆形形状切掉一部分而成的形状的透镜L15和/或反射镜MR，在图19中以未切掉的方式而保持原样地绘制。在图19中，投影光学***将面板面PI上的像以与到屏幕为止的距离对应的倍率进行放大投影。即，从缩小侧起依次具有：构成第1-1透镜组41的透镜组E1的透镜L1～L7、构成透镜组E2的透镜L8、L9、构成第1-2透镜组42的透镜组F1的透镜L10～L12、构成透镜组F2的透镜L13、L14、构成透镜组F3的透镜L15这15个透镜L1～L15。例如如从壁面投影变更为地板面投影的情况那样，由于投影位置变化(投影距离变化)而会进行变倍，在这样的变倍时的对焦之际，第1-1透镜组41被固定不变，另一方面，构成第1-2透镜组42的透镜组F1～F3分别移动。
如以上那样，在实施例4中，第1光学组40a由从缩小侧起计数的透镜L1(第1透镜)至透镜L15(第15透镜)为止的15个透镜构成，第1光学组40a能够被分成在变倍时的对焦之际固定的第1-1透镜组41和在变倍时的对焦之际移动的第1-2透镜组42。
更具体而言，第1-1透镜组41从缩小侧起依次包括：透镜组E1、孔径光阑ST、透镜组E2，透镜组E1包括：由正透镜构成的透镜L1、正的透镜L2和负的透镜L3的接合透镜、正的透镜L4和负的透镜L5的接合透镜、双面被赋予非球面的凸面朝向缩小侧的负的透镜L6(负的弯月透镜)、凸面朝向缩小侧的正的透镜L7，透镜组E2包括：正的透镜L8、负的透镜L9。即，透镜组E1、E2中依次配置有总计9个透镜。
第1-2透镜组42从缩小侧起包括：包括正的透镜L10和负的透镜L11与正的透镜L12的接合透镜的透镜组F1(F1透镜组)、包括正的透镜L13和负的透镜L14的透镜组F2(F2透镜组)、包括双面为非球面的负的透镜L15的透镜组F3(F3透镜组)，透镜组F1～F3中依次配置有总计6个透镜。第1-2透镜组42在使投影距离变化而变倍时的对焦中，使3个透镜组独立地移动，据此进行对焦。
第2光学组40b由1个凹面非球面反射镜构成。
图20的(A)是投影倍率125倍时的投影光学***的缩小侧像差图(球面像差、像散、歪曲像差)，图20的(B)是投影倍率100倍时的投影光学***的缩小侧像差图，图20的(C)是投影倍率169倍(170倍)时的投影光学***的缩小侧像差图。另外，图21的(A)～图21的(E)是与图20的(A)对应的投影光学***的横向像差图。其中，图21的(A)是最大视场角情况下的横向像差图，以图21的(A)至图21的(E)为止的5个等级示出横向像差。同样地，图22的(A)～图22的(E)是与图20的(B)对应的投影光学***的横向像差图，图23的(A)～图23的(E)是与图20的(C)对应的投影光学***的横向像差图。
〔实施例的总结〕
在所有的实施例中，都在广角端具有半视场角70°以上的广视场角，且形成为透镜组F3(F3透镜组)为1个树脂制非球面透镜的简易的构成。
本发明不局限于上述的实施方式或者实施例，能够在不脱离其主旨的范围内以各种方式进行实施。
例如，为了进一步降低所投影的画面的高度，除了作为非球面透镜的透镜L15(F3透镜组)之外，由接合透镜构成的F2透镜组也可以形成为非圆形形状。
另外，例如，在各实施例中，可以在构成各透镜组的透镜的前后或者其间追加1个以上的实质上不具有光焦度的透镜。
另外，由投影光学***40进行放大投影的对象不局限于液晶面板18G、18R、18B，可以利用投影光学***40对以微镜作为像素的数字微镜器件等各种光调制元件所形成的图像进行放大投影。

Claims (14)

1.一种投影光学***，从缩小侧起依次包括第1光学组和第2光学组，所述第1光学组包括多个透镜，具有正的光焦度，所述第2光学组包括1个具有凹面非球面形状的反射面，其特征在于，
所述第1光学组包括第1-1透镜组和第1-2透镜组，所述第1-1透镜组在变倍时的对焦之际固定，并且具有正的光焦度，所述第1-2透镜组在变倍时的对焦之际移动，并且包括多个透镜组，整体上具有正的光焦度，
所述第1-2透镜组从缩小侧起依次具有正的F1透镜组、F2透镜组、F3透镜组这3个透镜组，所述F1透镜组、所述F2透镜组以及所述F3透镜组在变倍时的对焦之际分别独立地移动，所述F1透镜组包括至少2个透镜，所述F2透镜组仅由2个透镜构成，所述F3透镜组包括1个负透镜。
2.根据权利要求1所述的投影光学***，其特征在于，
所述第1-2透镜组包括1个由树脂形成的非球面透镜作为配置在最靠放大侧的所述F3透镜组。
3.根据权利要求1所述的投影光学***，其特征在于，
构成所述第1-2透镜组的3个透镜组中的所述F2透镜组从缩小侧起依次包括双凸透镜和双凹透镜。
4.根据权利要求2所述的投影光学***，其特征在于，
构成所述第1-2透镜组的3个透镜组中的所述F2透镜组从缩小侧起依次包括双凸透镜和双凹透镜。
5.根据权利要求3所述的投影光学***，其特征在于，
构成所述F2透镜组的正透镜和负透镜为接合透镜。
6.根据权利要求4所述的投影光学***，其特征在于，
构成所述F2透镜组的正透镜和负透镜为接合透镜。
7.根据权利要求1所述的投影光学***，其特征在于，
所述第1-2透镜组的所述F1透镜组至少由2个正透镜构成，所述F2透镜组从缩小侧起依次由双凸透镜和双凹透镜这2个透镜构成，所述F3透镜组由具有负的光焦度的两面被赋予非球面的树脂透镜构成。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的投影光学***，其特征在于，
所述第1-1透镜组在内部具有孔径光阑，在与所述孔径光阑相比靠放大侧，从缩小侧起依次配置有1个正透镜和至少1个负透镜，该至少1个负透镜的至少一个面被赋予非球面形状。
9.根据权利要求1至7中任意一项所述的投影光学***，其特征在于，
所述第1-1透镜组在内部具有孔径光阑，在与所述孔径光阑相比靠缩小侧，具有至少2组正透镜和负透镜的接合透镜、和至少一个面被赋予非球面形状的负透镜。
10.在权利要求9所述的投影光学***中，其特征在于，
配置在与配置于所述第1-1透镜组的所述孔径光阑相比靠缩小侧的被赋予非球面形状的负透镜为负弯月透镜，该负透镜的至少凹面侧为非球面。
11.根据权利要求1至7中任意一项所述的投影光学***，其特征在于，
物体侧的数值孔径为0.3以上。
12.根据权利要求1至7中任意一项所述的投影光学***，其特征在于，
缩小侧大致为远心。
13.根据权利要求1至7中任意一项所述的投影光学***，其特征在于，
构成所述第1光学组和所述第2光学组的要素都为旋转对称***。
14.根据权利要求1至7中任意一项所述的投影光学***，其特征在于，
变倍范围为1.5倍以上。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107533215A (zh) * 2015-06-12 2018-01-02 精工爱普生株式会社 投射光学***以及投影仪

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6582728B2 (ja) 2015-08-21 2019-10-02 セイコーエプソン株式会社 投射光学系及びプロジェクター
EP3650903A4 (en) * 2017-08-02 2020-07-15 Sony Corporation OPTICAL PROJECTION SYSTEM AND PROJECTOR
CN107664823A (zh) * 2017-10-23 2018-02-06 中山联合光电科技股份有限公司 一种超小体积4k分辨率的超短焦投影光学***
CN107817593B (zh) * 2017-12-01 2024-05-10 上海理鑫光学科技有限公司 一种超短焦投影镜头
CN109946834B (zh) * 2017-12-21 2022-03-29 中强光电股份有限公司 投影装置
US10785459B2 (en) * 2018-01-19 2020-09-22 Texas Instruments Incorporated DLP color projector
JP2019164184A (ja) 2018-03-19 2019-09-26 セイコーエプソン株式会社 投射光学系及び投射型画像表示装置
JP7040171B2 (ja) 2018-03-19 2022-03-23 セイコーエプソン株式会社 投射光学系及び投射型画像表示装置
TWI816758B (zh) * 2018-05-10 2023-10-01 日商索尼股份有限公司 圖像顯示裝置、投射光學系統及圖像顯示系統
WO2020013416A1 (ko) 2018-07-12 2020-01-16 에스케이텔레콤 주식회사 영상 투사 장치
KR102200450B1 (ko) * 2018-07-13 2021-01-08 에스케이텔레콤 주식회사 영상 투사 장치
CN111781716A (zh) * 2020-08-12 2020-10-16 厦门力鼎光电股份有限公司 一种玻塑混合鱼眼镜头
CN113534418B (zh) * 2021-09-07 2021-12-07 沂普光电(天津)有限公司 一种超短焦镜头组件

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100576011C (zh) * 2006-11-06 2009-12-30 索尼株式会社 投影光学***和投影图像显示装置
CN104181695A (zh) * 2013-05-20 2014-12-03 株式会社理光 投影光学***和图像显示装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI289210B (en) 2004-10-21 2007-11-01 Sony Corp Projection optical system and projection type image display device
JP2007079524A (ja) 2004-10-21 2007-03-29 Sony Corp 投射光学系及び投射型画像表示装置
JP4890771B2 (ja) 2005-02-28 2012-03-07 富士フイルム株式会社 投写光学系およびこれを用いた投写型表示装置
JP4847110B2 (ja) 2005-11-28 2011-12-28 リコー光学株式会社 投射用レンズおよび投射型画像表示装置
JP5274030B2 (ja) 2007-03-07 2013-08-28 リコー光学株式会社 投射光学系およびプロジェクタ装置および画像読取装置
US8014075B2 (en) 2007-11-06 2011-09-06 Seiko Epson Corporation Projection type image display device
JP4396769B2 (ja) 2007-11-06 2010-01-13 セイコーエプソン株式会社 投射型画像表示装置
JP5332242B2 (ja) 2008-03-11 2013-11-06 セイコーエプソン株式会社 プロジェクタ
JP2010181672A (ja) 2009-02-06 2010-08-19 Seiko Epson Corp 投射光学系及び投射型画像表示装置
FR2955673B1 (fr) * 2010-01-22 2012-07-27 Optinvent Dispositif de projection courte distance raisonnablement grand angle avec zoom et mise au point
JP2011232566A (ja) * 2010-04-28 2011-11-17 Olympus Corp 光学系
JP5605211B2 (ja) * 2010-12-20 2014-10-15 株式会社リコー 投射光学系及び画像投射装置
JP5632782B2 (ja) 2011-03-24 2014-11-26 リコー光学株式会社 投射光学系および投射型画像表示装置
JP5696644B2 (ja) * 2011-11-04 2015-04-08 株式会社リコー 画像表示装置
JP6496977B2 (ja) * 2013-03-13 2019-04-10 株式会社リコー 投射光学系、およびプロジェクタ装置
JP2015001579A (ja) * 2013-06-14 2015-01-05 株式会社リコー 投射光学系、画像投射装置
JP2015096887A (ja) * 2013-11-15 2015-05-21 株式会社リコー 投射光学系および画像表示装置
JP6318749B2 (ja) * 2014-03-20 2018-05-09 住友電気工業株式会社 絶縁材料の製造方法、マスタバッチ、絶縁材料および電力ケーブル
JP5949975B1 (ja) * 2015-02-18 2016-07-13 セイコーエプソン株式会社 投射光学系
JP5939324B1 (ja) * 2015-02-18 2016-06-22 セイコーエプソン株式会社 投射光学系

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100576011C (zh) * 2006-11-06 2009-12-30 索尼株式会社 投影光学***和投影图像显示装置
CN104181695A (zh) * 2013-05-20 2014-12-03 株式会社理光 投影光学***和图像显示装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107533215A (zh) * 2015-06-12 2018-01-02 精工爱普生株式会社 投射光学***以及投影仪

Also Published As

Publication number Publication date
US20160306268A1 (en) 2016-10-20
CN105824105A (zh) 2016-08-03
US20160216497A1 (en) 2016-07-28
EP3051327A1 (en) 2016-08-03
JP2016138962A (ja) 2016-08-04
JP5930085B1 (ja) 2016-06-08
US9810976B2 (en) 2017-11-07

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