JP5603301B2 - 投写用変倍光学系および投写型表示装置 - Google Patents
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Description
Imφ/fs<0.4 … (1)
30.0<|exP|/Imφ … (2)
ただし、
Imφ:縮小側における最大有効像円直径
fs:絞りよりも縮小側にあるレンズの合成焦点距離
exP:縮小側を射出側としたときの、投写距離無限遠時の広角端における縮小側の結像面から近軸射出瞳位置までの光軸上の距離
また、本発明に係る第2の投写用変倍光学系は、最も拡大側に配置されて変倍の際に固定されている第1レンズ群と、最も縮小側に配置されて変倍の際に固定されている最終レンズ群と、第1レンズ群と最終レンズ群との間に配置されて変倍の際に隣り合う各レンズ群の間隔を変化させて移動する複数のレンズ群とから実質的に構成されており、第1レンズ群が正の屈折力を有し、最終レンズ群が正の屈折力を有し、変倍の際に移動する複数のレンズ群が、拡大側から順に、負の屈折力を有するレンズ群と、正の屈折力を有するレンズ群と、正の屈折力を有するレンズ群とから構成される実質的に3つのレンズ群からなり、縮小側がテレセントリックであり、最終レンズ群中に絞りが配設され、変倍の全範囲にわたって開口数が一定となるように設定されており、最終レンズ群において絞りより拡大側に少なくとも1枚のレンズが配置されており、下記条件式(1)、(2)を満足することを特徴とするものである。
Imφ/fs<0.4 … (1)
30.0<|exP|/Imφ … (2)
ただし、
Imφ:縮小側における最大有効像円直径
fs:絞りよりも縮小側にあるレンズの合成焦点距離
exP:縮小側を射出側としたときの、投写距離無限遠時の広角端における縮小側の結像面から近軸射出瞳位置までの光軸上の距離
0.7<Ls/Lge … (3)
ただし、
Ls:絞りから最も縮小側のレンズ面までの光軸上の距離
Lge:最終レンズ群における最も拡大側のレンズ面から最も縮小側のレンズ面までの光軸上の距離
1.8<Bf/Imφ … (4)
ただし、
Bf:広角端における全系の縮小側のバックフォーカス(空気換算距離)
1.5<Bfn/fw … (5)
ただし、
Bfn:広角端における全系の縮小側のバックフォーカス(空気換算距離)
fw:広角端における全系の焦点距離
−10.0<f1/fw<−2.0 … (6)
ただし、
f1:第1レンズ群の焦点距離
fw:広角端における全系の焦点距離
1.3<Bfp/fw … (7)
ただし、
Bfp:広角端における全系の縮小側のバックフォーカス(空気換算距離)
fw:広角端における全系の焦点距離
Lp/Imφ<15.0 … (8)
ただし、
Lp:投写距離無限遠時の最も拡大側のレンズ面から最も縮小側のレンズ面までの光軸上の距離
Imφ/fs<0.4 … (1)
30.0<|exP|/Imφ … (2)
ただし、
Imφ:縮小側における最大有効像円直径
fs:絞りよりも縮小側にあるレンズの合成焦点距離
exP:縮小側を射出側としたときの、投写距離無限遠時の広角端における縮小側の結像面から近軸射出瞳位置までの光軸上の距離
1.5<Bfn/fw … (5)
−10.0<f1/fw<−2.0 … (6)
ただし、
Bfn:広角端における全系の縮小側のバックフォーカス(空気換算距離)
fw:広角端における全系の焦点距離
f1:第1レンズ群の焦点距離
1.3<Bfp/fw … (7)
Lp/Imφ<15.0 … (8)
ただし、
Bfp:広角端における全系の縮小側のバックフォーカス(空気換算距離)
fw:広角端における全系の焦点距離
Lp:投写距離無限遠時の最も拡大側のレンズ面から最も縮小側のレンズ面までの光軸上の距離
Imφ:縮小側における最大有効像円直径
0.7<Ls/Lge … (3)
1.8<Bf/Imφ … (4)
1.4<Zr … (9)
ただし、
Ls:絞りから最も縮小側のレンズ面までの光軸上の距離
Lge:最終レンズ群における最も拡大側のレンズ面から最も縮小側のレンズ面までの光軸上の距離
Bf:広角端における全系の縮小側のバックフォーカス(空気換算距離)
Imφ:縮小側における最大有効像円直径
Zr:広角端に対する望遠端の変倍比
Imφ/fs<0.37 … (1−1)
35.0<|exP|/Imφ … (2−1)
0.8<Ls/Lge … (3−1)
2.2<Bf/Imφ … (4−1)
2.0<Bfn/fw … (5−1)
−7.0<f1/fw<−2.3 … (6−1)
1.5<Bfp/fw … (7−1)
Lp/Imφ<12.0 … (8−1)
1.5<Zr … (9−1)
図1、図2にそれぞれ実施例1の投写用変倍光学系の広角端におけるレンズ構成および光線軌跡、変倍時の各位置におけるレンズ群の配置および光線軌跡を示す。なお、図1および図2に示す構成は、縮小倍率が−0.002倍のときのものである。図1、図2についての詳細な説明は上述した通りであるのでここでは重複説明を一部省略する。
図3、図4にそれぞれ実施例2の投写用変倍光学系の広角端におけるレンズ構成および光線軌跡、変倍時の各位置におけるレンズ群の配置および光線軌跡を示す。実施例2に係る投写用変倍光学系は、実施例1に係る投写用変倍光学系と略同様の構成とされているが、第1レンズ群G1の第5レンズL5が両凹レンズよりなる点、第3レンズ群G3の第8レンズL8が両凸レンズよりなる点、第4レンズ群G4の第10レンズL10が両凹レンズよりなる点、第5レンズ群G5の第12レンズL12が両凹レンズよりなる点、第5レンズ群G5の第13レンズL13が両凸レンズよりなる点において相違している。
図5、図6にそれぞれ実施例3の投写用変倍光学系の広角端におけるレンズ構成および光線軌跡、変倍時の各位置におけるレンズ群の配置および光線軌跡を示す。実施例3に係る投写用変倍光学系は、実施例1に係る投写用変倍光学系と略同様の構成とされているが、第1レンズ群G1の第4レンズL4が拡大側に平面を向けた平凹レンズよりなる点、第1レンズ群G1の第5レンズL5が両凹レンズよりなる点、第3レンズ群G3の第8レンズL8が両凸レンズよりなる点、第4レンズ群G4の第10レンズL10が両凹レンズよりなる点、第5レンズ群G5の第12レンズL12が拡大側に平面を向けた平凹レンズよりなる点、絞り3が第13レンズL13の縮小側の面に設けられている点において相違している。
図7、図8にそれぞれ実施例4の投写用変倍光学系の広角端におけるレンズ構成および光線軌跡、変倍時の各位置におけるレンズ群の配置および光線軌跡を示す。実施例4に係る投写用変倍光学系は、実施例1に係る投写用変倍光学系と略同様の構成とされているが、第4レンズ群G4の第11レンズL11が拡大側に凸面を向けた正のメニスカスレンズよりなる点において相違している。
図9、図10にそれぞれ実施例5の投写用変倍光学系の広角端におけるレンズ構成および光線軌跡、変倍時の各位置におけるレンズ群の配置および光線軌跡を示す。実施例5に係る投写用変倍光学系は、実施例1に係る投写用変倍光学系と略同様の構成とされているが、第1レンズ群G1の第4レンズL4が拡大側に平面を向けた平凹レンズよりなる点、第5レンズL5が両凹レンズよりなる点と、第3レンズ群G3の第8レンズL8が両凸レンズよりなる点、第4レンズ群G4の第10レンズL10が両凹レンズよりなる点、第5レンズ群G5の第12レンズL12が拡大側に平面を向けた平凹レンズよりなる点において相違している。
図11、図12にそれぞれ実施例6の投写用変倍光学系の広角端におけるレンズ構成および光線軌跡、変倍時の各位置におけるレンズ群の配置および光線軌跡を示す。実施例6に係る投写用変倍光学系は、第1レンズ群G1〜第5レンズ群G5の各レンズ群の屈折力の符号、変倍時の固定群、移動群については、実施例1に係る投写用変倍光学系の構成と同様とされているが、各レンズ群が有するレンズの構成が以下に述べるように実施例1のものと相違している。
図13、図14にそれぞれ実施例7の投写用変倍光学系の広角端におけるレンズ構成および光線軌跡、変倍時の各位置におけるレンズ群の配置および光線軌跡を示す。実施例7に係る投写用変倍光学系は、実施例6に係る投写用変倍光学系と略同様の構成とされているが、第1レンズ群G1の第5レンズL5が拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズよりなる点、第3レンズ群G3の第8レンズL8が拡大側に凹面を向けた正メニスカスレンズよりなる点、第5レンズ群G5の第13レンズL13が両凸レンズよりなる点、第14レンズL14が拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズよりなる点、第15レンズL15が両凸レンズよりなる点、第16レンズL16が両凹レンズよりなる点、第18レンズL18が両凸レンズよりなる点、絞り3が第12レンズL12と第13レンズL13の間に設けられている点において相違している。
図15、図16にそれぞれ実施例8の投写用変倍光学系の広角端におけるレンズ構成および光線軌跡、変倍時の各位置におけるレンズ群の配置および光線軌跡を示す。実施例8に係る投写用変倍光学系は、第1レンズ群G1〜第5レンズ群G5の各レンズ群の屈折力の符号、変倍時の固定群、移動群については、実施例1に係る投写用変倍光学系の構成と同様とされているが、各レンズ群が有するレンズの構成が以下に述べるように実施例1のものと相違している。
図17、図18にそれぞれ実施例9の投写用変倍光学系の広角端におけるレンズ構成および光線軌跡、変倍時の各位置におけるレンズ群の配置および光線軌跡を示す。実施例9に係る投写用変倍光学系は、拡大側から順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4が配列された4群構成であり、縮小側がテレセントリックとされており、第4レンズ群G4の縮小側には、反射型液晶表示パネル等からなるライトバルブの画像表示面1および色合成プリズム(赤外線カットフィルタやローパスフィルタ等のフィルタを含む)等のガラスブロック2a、2bが配置されている。
図19、図20にそれぞれ実施例10の投写用変倍光学系の広角端におけるレンズ構成および光線軌跡、変倍時の各位置におけるレンズ群の配置および光線軌跡を示す。実施例10に係る投写用変倍光学系は、実施例9に係る投写用変倍光学系と略同様の構成とされているが、第1レンズ群G1の第1レンズL1が、両凸レンズよりなる点において相違している。
図21、図22にそれぞれ実施例11の投写用変倍光学系の広角端におけるレンズ構成および光線軌跡、変倍時の各位置におけるレンズ群の配置および光線軌跡を示す。実施例11に係る投写用変倍光学系は、拡大側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4と、正の屈折力を有する第5レンズ群G5が配列された5群構成であり、縮小側がテレセントリックとされており、第5レンズ群G5の縮小側には、反射型液晶表示パネル等からなるライトバルブの画像表示面1および色合成プリズム(赤外線カットフィルタやローパスフィルタ等のフィルタを含む)等のガラスブロック2a、2bが配置されている。
図23、図24にそれぞれ実施例12の投写用変倍光学系の広角端におけるレンズ構成および光線軌跡、変倍時の各位置におけるレンズ群の配置および光線軌跡を示す。実施例12に係る投写用変倍光学系は、第1レンズ群G1〜第5レンズ群G5の各レンズ群の屈折力の符号、変倍時の固定群、移動群については、実施例11に係る投写用変倍光学系の構成と同様とされているが、各レンズ群が有するレンズの構成が以下に述べるように実施例11のものと相違している。
図25、図26にそれぞれ実施例13の投写用変倍光学系の広角端におけるレンズ構成および光線軌跡、変倍時の各位置におけるレンズ群の配置および光線軌跡を示す。実施例13に係る投写用変倍光学系は、実施例12に係る投写用変倍光学系と略同様の構成とされているが、第5レンズ群G5の第14レンズL14が縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズよりなる点、第15レンズL15が縮小側に凸面を向けた負メニスカスレンズよりなる点、第16レンズL16が拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズよりなる点、第5レンズ群G5が最も縮小側に配置された両凸レンズよりなる第18レンズL18をさらに備える点において相違している。
図27、図28にそれぞれ実施例14の投写用変倍光学系の広角端におけるレンズ構成および光線軌跡、変倍時の各位置におけるレンズ群の配置および光線軌跡を示す。実施例14に係る投写用変倍光学系は、実施例13に係る投写用変倍光学系と略同様の構成とされているが、第1レンズ群G1の第2レンズL2が両凸レンズよりなる点、第3レンズL3が拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズよりなる点、第5レンズ群G5の構成において相違している。
上記実施例5はレンズ群の間隔のみを変更することでズームレンズとなるように構成されている。表16に上記実施例5をレンズ群の間隔のみを変更してズームレンズとして使用する際の、投写距離が無限遠のときの広角端、中間焦点位置および望遠端における全系の焦点距離と、各可変間隔の距離を示す。この実施例5の変形例をズームレンズとして使用する際は、投写距離が変動した際のフォーカシングを第1レンズ群G1の第5レンズL5と第6レンズL6とが接合された接合レンズを光軸方向に移動させることによって行うインナーフォーカス方式を採用している。表16では、このフォーカシングの際に変化する面間隔、すなわち、第4レンズL4と第5レンズL5の間隔をD8として示している。
上記実施例9もまた、レンズ群の間隔のみを変更することでズームレンズとなるように構成されている。表17に上記実施例9をレンズ群の間隔のみを変更してズームレンズとして使用する際の、投写距離が無限遠のときの広角端、中間焦点位置および望遠端における全系の焦点距離と、各可変間隔の距離を示す。この実施例9の変形例をズームレンズとして使用する際は、投写距離が変動した際のフォーカシングを第1レンズ群G1の第5レンズL5と第6レンズL6とが接合された接合レンズを光軸方向に移動させることによって行うインナーフォーカス方式を採用している。表17では、このフォーカシングの際に変化する面間隔、すなわち、第4レンズL4と第5レンズL5の間隔をD8として示している。
上記実施例11もまた、レンズ群の間隔のみを変更することでズームレンズとなるように構成されている。表18に上記実施例11をレンズ群の間隔のみを変更してズームレンズとして使用する際の、投写距離が無限遠のときの広角端、中間焦点位置および望遠端における全系の焦点距離と、各可変間隔の距離を示す。この実施例11の変形例をズームレンズとして使用する際は、投写距離が変動した際のフォーカシングを第1レンズ群G1の第3レンズL3と第4レンズL4とを一体的に光軸方向に移動させることによって行うインナーフォーカス方式を採用している。表18では、このフォーカシングの際に変化する面間隔、すなわち、第2レンズL2と第3レンズL3の間隔をD4として示している。
2a、2b ガラスブロック
3 絞り
10、20 照明光学系
11a〜11c、21a〜21c 反射型表示素子
12、13 ダイクロイックミラー
14 クロスダイクロイックプリズム
15a〜15c、25 偏光分離プリズム
18 全反射ミラー
19、29 投写用変倍光学系
24a〜24c TIRプリズム
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
G4 第4レンズ群
G5 第5レンズ群
Z 光軸
Claims (14)
- 最も拡大側に配置されて変倍の際に固定されている第1レンズ群と、最も縮小側に配置されて変倍の際に固定されている最終レンズ群と、前記第1レンズ群と前記最終レンズ群との間に配置されて変倍の際に隣り合う各レンズ群の間隔を変化させて移動する複数のレンズ群とから実質的に構成されており、
前記第1レンズ群が負の屈折力を有し、前記最終レンズ群が正の屈折力を有し、前記変倍の際に移動する複数のレンズ群のうち最も拡大側のレンズ群が負の屈折力を有し、
縮小側がテレセントリックであり、
前記最終レンズ群中に絞りが配設され、変倍の全範囲にわたって開口数が一定となるように設定されており、
前記最終レンズ群において前記絞りより拡大側に少なくとも1枚のレンズが配置されており、
下記条件式(1)、(2)を満足することを特徴とする投写用変倍光学系。
Imφ/fs<0.4 … (1)
30.0<|exP|/Imφ … (2)
ただし、
Imφ:縮小側における最大有効像円直径
fs:前記絞りよりも縮小側にあるレンズの合成焦点距離
exP:縮小側を射出側としたときの、投写距離無限遠時の広角端における縮小側の結像面から近軸射出瞳位置までの光軸上の距離 - 最も拡大側に配置されて変倍の際に固定されている第1レンズ群と、最も縮小側に配置されて変倍の際に固定されている最終レンズ群と、前記第1レンズ群と前記最終レンズ群との間に配置されて変倍の際に隣り合う各レンズ群の間隔を変化させて移動する複数のレンズ群とから実質的に構成されており、
前記第1レンズ群が正の屈折力を有し、前記最終レンズ群が正の屈折力を有し、
前記変倍の際に移動する複数のレンズ群が、拡大側から順に、負の屈折力を有するレンズ群と、正の屈折力を有するレンズ群と、正の屈折力を有するレンズ群とから構成される実質的に3つのレンズ群からなり、
縮小側がテレセントリックであり、
前記最終レンズ群中に絞りが配設され、変倍の全範囲にわたって開口数が一定となるように設定されており、
前記最終レンズ群において前記絞りより拡大側に少なくとも1枚のレンズが配置されており、
下記条件式(1)、(2)を満足することを特徴とする投写用変倍光学系。
Imφ/fs<0.4 … (1)
30.0<|exP|/Imφ … (2)
ただし、
Imφ:縮小側における最大有効像円直径
fs:前記絞りよりも縮小側にあるレンズの合成焦点距離
exP:縮小側を射出側としたときの、投写距離無限遠時の広角端における縮小側の結像面から近軸射出瞳位置までの光軸上の距離 - 下記条件式(3)を満足することを特徴とする請求項1または2記載の投写用変倍光学系。
0.7<Ls/Lge … (3)
ただし、
Ls:前記絞りから最も縮小側のレンズ面までの光軸上の距離
Lge:前記最終レンズ群における最も拡大側のレンズ面から最も縮小側のレンズ面までの光軸上の距離 - 下記条件式(4)を満足することを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項記載の投写用変倍光学系。
1.8<Bf/Imφ … (4)
ただし、
Bf:広角端における全系の縮小側のバックフォーカス(空気換算距離) - 前記変倍の際に移動する複数のレンズ群が、実質的に2群または3群のレンズ群からなることを特徴とする請求項1〜4のうちいずれか1項記載の投写用変倍光学系。
- 下記条件式(5)を満足することを特徴とする請求項1記載の投写用変倍光学系。
1.5<Bfn/fw … (5)
ただし、
Bfn:広角端における全系の縮小側のバックフォーカス(空気換算距離)
fw:広角端における全系の焦点距離 - 下記条件式(6)を満足することを特徴とする請求項1または6記載の投写用変倍光学系。
−10.0<f1/fw<−2.0 … (6)
ただし、
f1:前記第1レンズ群の焦点距離
fw:広角端における全系の焦点距離 - 下記条件式(7)を満足することを特徴とする請求項2記載の投写用変倍光学系。
1.3<Bfp/fw … (7)
ただし、
Bfp:広角端における全系の縮小側のバックフォーカス(空気換算距離)
fw:広角端における全系の焦点距離 - 下記条件式(8)を満足することを特徴とする請求項2または8記載の投写用変倍光学系。
Lp/Imφ<15.0 … (8)
ただし、
Lp:投写距離無限遠時の最も拡大側のレンズ面から最も縮小側のレンズ面までの光軸上の距離 - 前記第1レンズ群より縮小側の全てのレンズが単レンズにより構成されていることを特徴とする請求項1〜9のうちいずれか1項記載の投写用変倍光学系。
- レンズ群の間隔のみを変更することでズームレンズとなるように構成されていることを特徴とする請求項1〜10のうちいずれか1項記載の投写用変倍光学系。
- 前記投写用変倍光学系がズームレンズであるとき、フォーカシングは、前記第1レンズ群の最も縮小側に配置されたレンズを含む前記第1レンズ群の一部のみを光軸方向に移動させるインナーフォーカス方式により行うように構成されていることを特徴とする請求項1〜11のうちいずれか1項記載の投写用変倍光学系。
- 下記条件式(9)を満足することを特徴とする請求項1〜12のうちいずれか1項記載の投写用変倍光学系。
1.4<Zr … (9)
ただし、
Zr:広角端に対する望遠端の変倍比 - 光源と、該光源からの光が入射するライトバルブと、該ライトバルブにより光変調された光による光学像をスクリーン上に投写する投写用変倍光学系としての請求項1〜13のうちいずれか1項記載の投写用変倍光学系とを備えたことを特徴とする投写型表示装置。
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