JP6221381B2 - 投射用ズームレンズおよび画像表示装置 - Google Patents
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Description
画像表示装置はプロジェクタ装置として実施できる。
斜光線を用いる投射用ズームレンズは、プロジェクタ装置の投射距離を小さくし、プロジェクタ装置を被投射面に「より近づけて配置」することが容易である。
上記各図において、図の左方が「拡大側」、右方が「縮小側」である。繁雑を避けるために、これらの図において符号を共通化する。
上記各図において、第1レンズ群、第2レンズ群、第3レンズ群、第4レンズ群、第5レンズ群、第6レンズ群をこの順序で、それぞれ符号G1ないしG6で示す。
これら実施の形態・実施例において、ライトバルブとしては「微小ミラーデバイスであるDMD」を想定しているが、勿論、ライトバルブがこれに限定される訳ではない。
即ち、第1レンズ群G1ないし第4レンズ群G4の屈折力配分は「負・負・正・正」である。
前記第1レンズ群ないし第6レンズ群の屈折力の大小を「絶対値」で見るとき、第5レンズ群または第6レンズ群の屈折力の絶対値が最も小さい。
このとき、第5レンズ群G5と第6レンズ群G6は「変倍時の収差補正群」として機能する。
このような第5レンズ群G5、第6レンズ群G6の屈折力の絶対値を、レンズ全系中で最も小さくすることで、変倍に際しての収差変動を小さくすることが可能となる。
(2A) 4.5 < |F5/F|
または、
(2B) 4.5 < |F6/F|
(3) 34度 ≦ ωw < 45度
これら条件(1)ないし(3)におけるパラメータの記号の意味は以下の通りである。
しかし、第4レンズ群の屈折力が、条件(1)の下限を超えるほどに大きくなると、レンズ全系の屈折力配分をバランスさせ難くなり、諸収差の増大を招きやすい。
また、広角端から望遠端への変倍に際して、第3レンズ群G3ないし第6レンズ群G6が拡大側に変位するので、変倍の際にもバックフォーカスを確保できる。
投射用ズームレンズ4と照明系2のスペースの上記の如き関係上、投射用ズームレンズ4のバックフォーカスをある程度確保する必要がある。
従って、変倍中においてもバックフォーカスは十分に大きく確保される。
Fno:開口数
R:曲率半径(非球面にあっては「近軸曲率半径」)
D:面間隔
Nd:屈折率
νd:アッベ数
BF:バックフォーカス 。
+C4・H4+C6・H6+C8・H8+C10・H10+・・・ 。
実施例1の投射用ズームレンズは、図1に示したものである。
第4レンズ群G4は正群で、2枚の正レンズL41とL42で構成されている。
第5レンズ群G5は負群で、縮小側に凹の負レンズL51と両凸レンズL52で構成されている。レンズL51とレンズL52は接合されている。
実施例1の、全系の焦点距離:Fの範囲、Fナンバ、広角端における半画角:ωwは、以下のとおりである。
実施例1のデータを表1に示す。
非球面のデータを表2に示す。
条件(1)ないし(3)のパラメータの値を、表4に示す。
(G1−G2)W (G3−G4)W (G5−G6)W
−7.2E−2 4.0E−2 −4.0E−3
となっており、合成パワーの配置は「負・正・負」となっている。
(G1−G2)T (G3−G4)T (G5−G6)T
−7.2E−2 4.8E−2 −3.4E−3
となっており、合成パワーは「負・正・負」となっている。
4.3E-2 1.1E-2 1.3E-2 3.8E-2 1.5E-2 7.8E-3 。
G1 G2 G3 G4 G5 G6
0.013 0.601 2.086 -0.334 1.688 0.845
MWk
G1 G2 G3 G4 G5 G6
0.013 0.601 1.753 -0.71 2.152 0.724
Hk
G1 G2 G3 G4 G5 G6
1.00 1.00 0.84 2.13 1.27 0.86 。
図2の上段は「広角端(広角と表示)」、中段は「中間焦点距離(中間と表示)」、下段は「望遠端(望遠徒表示)」の収差を示している。
「非点収差」の図における「T」はタンジェンシアル、「S」はサジタルの各光線に対するものであることを示す。
図18の上段は「広角端」、中段は「中間焦点距離(中間と表示)」、下段は「望遠端」の倍率色収差を示している。
図における、1点鎖線(B-R)は「赤色をベースとしたときの青色の倍率色収差」、実線(R-G)は「緑色をベースとしたときの赤色の倍率色収差」を表わす。
実施例2の投射用ズームレンズは、図3に示したものである。
第4レンズ群G4は正群で、2枚の正レンズL41とL42で構成されている。
第5レンズ群G5は負群で、縮小側に凹の負レンズL51と両凸レンズL52で構成されている。レンズL51とレンズL52は接合されている。
実施例2の、全系の焦点距離:Fの範囲、Fナンバ、広角端における半画角:ωwは、以下のとおりである。
実施例2のデータを表5に示す。
非球面のデータを表6に示す。
条件(1)ないし(3)のパラメータの値を、表9に示す。
(G1−G2)W (G3−G4)W (G5−G6)W
−6.5E−2 4.0E−2 −5.5E−3
となっており、合成パワーは「負・正・負」となっている。
(G1−G2)T (G3−G4)T (G5−G6)T
−6.5E−2 5.0E−2 −5.2E−3
となっており、合成パワーは「負・正・負」となっている。
3.5E-2 1.4E-2 1.3E-2 3.9E-2 1.1E-2 4.1E-3 。
G1 G2 G3 G4 G5 G6
0.014 0.547 2.102 -0.327 1.48 0.986
MWk
G1 G2 G3 G4 G5 G6
0.014 0.545 1.762 -0.724 1.772 0.916
Hk
G1 G2 G3 G4 G5 G6
1.00 1.00 0.84 2.21 1.20 0.93 。
実施例3の投射用ズームレンズは、図5に示したものである。
第4レンズ群G4は正群で、2枚の正レンズL41とL42で構成されている。
第5レンズ群G5は負群で、縮小側に凹の負レンズL51と両凸レンズL52で構成されている。レンズL51とレンズL52は接合されている。
実施例3のデータを表9に示す。
非球面のデータを表10に示す。
条件(1)ないし(3)のパラメータの値を、表12に示す。
(G1−G2)W (G3−G4)W (G5−G6)W
−5.7E−2 4.0E−2 −3.3E−3
となっており、合成パワーは「負・正・負」となっている。
(G1−G2)T (G3−G4)T (G5−G6)T
−5.7E−2 4.6E−2 −2.6E−3
となっており、合成パワーは「負・正・負」となっている。
2.7E-2 1.5E-2 9.7E-3 3.8E-2 1.3E-2 7.7E-3 。
G1 G2 G3 G4 G5 G6
0.018 0.477 1.656 -0.418 1.61 0.83
MWk
G1 G2 G3 G4 G5 G6
0.018 0.477 1.523 -0.819 2.034 0.711
Hk
G1 G2 G3 G4 G5 G6
1.00 1.00 0.92 1.96 1.26 0.86 。
実施例4の投射用ズームレンズは、図7に示したものである。
第4レンズ群G4は正群で、2枚の正レンズL41とL42で構成されている。
第5レンズ群G5は正群で、両凹レンズL51、両凸レンズL52、拡大側に凹の負レンズL53、両凸レンズL54で構成されている。
レンズL51とレンズL52は接合されている。
実施例4の、全系の焦点距離:Fの範囲、Fナンバ、広角端における半画角:ωwは、以下のとおりである。
実施例4のデータを表13に示す。
非球面のデータを表14に示す。
条件(1)ないし(3)のパラメータの値を、表16に示す。
(G1−G2)W (G3−G4)W (G5−G6)W
−7.7E−2 4.4E−2 −4.3E−3
となっており、合成パワーは「負・正・負」となっている。
(G1−G2)T (G3−G4)T (G5−G6)T
−7.7E−2 5.0E−2 −4.3E−3
となっており、合成パワーは「負・正・負」となっている。
4.5E-2 1.6E-2 1.8E-2 3.3E-2 4.9E-3 4.9E-3 。
G1 G2 G3 G4 G5 G6
0.015 0.574 6.389 -0.111 1.15 1.181
MWk
G1 G2 G3 G4 G5 G6
0.015 0.576 2.515 -0.534 1.088 1.279
Hk
G1 G2 G3 G4 G5 G6
1.00 1.00 0.39 4.81 0.95 1.08 。
実施例5の投射用ズームレンズは、図9に示したものである。
第4レンズ群G4は正群で、2枚の正レンズL41とL42で構成されている。
第5レンズ群G5は正群で、縮小側に凹の負レンズL51、両凸レンズL52、拡大側に凹の負レンズL53、両凸レンズL54で構成されている。
レンズL51とレンズL52は接合されている。
実施例5のデータを表17に示す。
非球面のデータを表18に示す。
条件(1)ないし(3)のパラメータの値を、表20に示す。
(G1−G2)W (G3−G4)W (G5−G6)W
−6.7E−2 4.2E−2 −6.0E−3
となっており、合成パワーは「負・正・負」となっている。
(G1−G2)T (G3−G4)T (G5−G6)T
−6.6E−2 4.7E−2 −5.9E−3
となっており、合成パワーは「負・正・負」となっている。
4.5E-2 5.7E-3 1.3E-2 3.7E-2 1.4E-3 5.9E-3 。
G1 G2 G3 G4 G5 G6
0.011 0.678 2.342 -0.304 1.218 1.217
MWk
G1 G2 G3 G4 G5 G6
0.011 0.681 1.751 -0.798 1.194 1.279
Hk
G1 G2 G3 G4 G5 G6
1.00 1.00 0.75 2.63 0.98 1.05 。
実施例6の投射用ズームレンズは、図11に示したものである。
第4レンズ群G4は正群で、2枚の正レンズL41とL42で構成されている。
第5レンズ群G5は負群で、両凹レンズL51、両凸レンズL52、拡大側に凹の負レンズL53、両凸レンズL54で構成されている。
レンズL51とレンズL52は接合されている。
実施例6のデータを表21に示す。
非球面のデータを表22に示す。
条件(1)ないし(3)のパラメータの値を、表24に示す。
(G1−G2)W (G3−G4)W (G5−G6)W
−7.9E−2 4.3E−2 −4.2E−3
となっており、合成パワーは「負・正・負」となっている。
(G1−G2)T (G3−G4)T (G5−G6)T
−7.8E−2 4.9E−2 −4.2E−3
となっており、合成パワーは、「負・正・負」となっている。
4.8E-2 1.2E-2 1.4E-2 3.9E-2 6.4E-4 2.7E-3
このようにレンズ群の屈折力の絶対値は、第5レンズ群G5の屈折力が最も小さい。
G1 G2 G3 G4 G5 G6
0.013 0.607 2.387 -0.28 1.347 1.104
MWk
G1 G2 G3 G4 G5 G6
0.013 0.61 1.787 -0.687 1.357 1.158
Hk
G1 G2 G3 G4 G5 G6
1.00 1.00 0.75 2.45 1.01 1.05 。
実施例7の投射用ズームレンズは、図13に示したものである。
第4レンズ群G4は正群で、2枚の正レンズL41とL42で構成されている。
第5レンズ群G5は負群で、縮小側に凹の負レンズL51、両凸レンズL52、拡大側に凹の負レンズL53、両凸レンズL54で構成されている。
レンズL51とレンズL52は接合されている。
実施例7のデータを表25に示す。
非球面のデータを表26に示す。
条件(1)ないし(3)のパラメータの値を、表28に示す。
(G1−G2)W (G3−G4)W (G5−G6)W
−7.0E−2 4.1E−2 −5.2E−3
となっており、合成パワーは「負・正・負」となっている。
(G1−G2)T (G3−G4)T (G5−G6)T
−6.9E−2 4.6E−2 −5.2E−3
となっており、合成パワーは「負・正・負」となっている。
4.9E-2 6.4E-3 1.3E-2 3.6E-2 1.0E-3 3.3E-3
このようにレンズ群の屈折力の絶対値は、第5レンズ群G5の屈折力が最も小さい。
G1 G2 G3 G4 G5 G6
0.012 0.71 2.471 -0.263 1.32 1.123
MWk
G1 G2 G3 G4 G5 G6
0.012 0.712 1.803 -0.652 1.335 1.192
Hk
G1 G2 G3 G4 G5 G6
1.00 1.00 0.73 2.48 1.01 1.06 。
変倍比、即ち、レンズ全系の倍率の望遠端と広角端の比は1.95である。
実施例8の投射用ズームレンズは、図15に示したものである。
第4レンズ群G4は正群で、2枚の正レンズL41とL42で構成されている。
第5レンズ群G5は負群で、縮小側に凹の負レンズL51、両凸レンズL52、拡大側に凹の負レンズL53、両凸レンズL54で構成されている。
レンズL51とレンズL52は接合されている。
実施例8のデータを表29に示す。
非球面のデータを表30に示す。
条件(1)ないし(3)のパラメータの値を、表32に示す。
(G1−G2)W (G3−G4)W (G5−G6)W
−6.3E−2 3.9E−2 −5.5E−3
となっており、合成パワーは「負・正・負」となっている。
(G1−G2)T (G3−G4)T (G5−G6)T
−6.6E−2 4.5E−2 −5.5E−3
となっており、合成パワーは「負・正・負」となっている。
2.8E-2 2.0E-2 1.2E-2 3.6E-2 1.0E-3 3.6E-3
このようにレンズ群の屈折力の絶対値は、第6レンズ群G6の屈折力が最も小さい。
G1 G2 G3 G4 G5 G6
0.021 0.441 2.378 -0.25 1.296 1.139
MWk
G1 G2 G3 G4 G5 G6
0.021 0.422 1.752 -0.642 1.311 1.214
Hk
G1 G2 G3 G4 G5 G6
1.00 0.96 0.74 2.57 1.01 1.07 。
また、実施例1ないし8において、第1レンズ群G1には「非点収差と歪曲収差の補正効果」を持たせている。
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
G6 第6レンズ群
Claims (10)
- 画像表示素子に表示された投射用画像を、被投射面に、前記投射用画像の拡大画像として投射し、拡大表示させる画像表示装置の投射光学系を構成する投射用ズームレンズであって、
拡大側から縮小側へ順次、第1レンズ群ないし第6レンズ群を配した6レンズ群構成であり、広角端から望遠端への変倍に際し、隣合う各レンズ群の群間隔が変化し、第5レンズ群と第6レンズ群は拡大側に移動し、
第1レンズ群は、負の屈折力を有し、
第2レンズ群は、負の屈折力を有し、
第3レンズ群は、正の屈折力を有し、
第4レンズ群は、正の屈折力を有し、
第5レンズ群は、正または負の屈折力を有し、
第6レンズ群は、正または負の屈折力を有し、
前記第1レンズ群ないし第6レンズ群の屈折力の絶対値において、第5レンズ群または第6レンズ群の屈折力の絶対値が、最も小さいことを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 請求項1に記載の投射用ズームレンズにおいて、
広角端から望遠端への変倍に際し、第2レンズ群は縮小側に移動し、第3レンズ群と第4レンズ群が拡大側に移動することを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 請求項1または2に記載の投射用ズームレンズにおいて、
広角端における、第1レンズ群と第2レンズ群の合成パワーは負の屈折力を有し、第3レンズ群と第4レンズ群の合成パワーは正の屈折力を有し、第5レンズ群と第6レンズ群の合成パワーは負の屈折力を有することを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 請求項1ないし3の任意の1に記載の投射用ズームレンズにおいて、
広角端から望遠端への変倍に際し、第1レンズ群は固定であることを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 請求項4に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第kレンズ群の、望遠端における倍率をそれぞれMTk(k=1ないし6)、広角端における倍率をそれぞれMWk(k=1ないし6)とし、MTk/MWkの値としてHk(k=1ないし6)を定義するとき、H1ないしH6のうちで、第4レンズ群のH4が最も大きいことを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 請求項5に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第4レンズ群のH4が、以下の条件
(A) 1.5 < H4 < 5.0
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 請求項1ないし6の任意の1に記載の投射用ズームレンズにおいて、
広角端におけるレンズ全系の焦点距離:F、第4レンズ群の焦点距離:F4が、条件:
(1) 1.5 < F4/F < 2.6
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 請求項1ないし7の任意の1に記載の投射用ズームレンズにおいて、
広角端におけるレンズ全系の焦点距離:F、第5レンズ群の焦点距離:F5、第6レンズ群の焦点距離:F6が、条件:
(2A) 4.5 < |F5/F|
または、
(2B) 4.5 < |F6/F|
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 請求項1ないし8の任意の1に記載の投射用ズームレンズにおいて、
広角端における半画角:ωwが、条件:
(3) 34度 ≦ ωw < 45度
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 光源と、
投射されるべき投射用画像を表示する画像表示素子と、
前記光源から射出した光で、前記画像表示素子を照明する照明光学系と、
該照明光学系により照射され、前記投射用画像により変調された投射光束を入射され、被投射面に前記投射用画像の拡大画像を投射する投射光学系と、を備え、
前記投射光学系として、請求項1ないし9の任意の1に記載の投射用ズームレンズを用いることを特徴とする画像表示装置。
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