JP6602114B2 - 投射光学系、及びそれを用いた投射型画像表示装置 - Google Patents
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Description
像面湾曲量の調整に際して光軸方向に移動する第1レンズユニットと、
前記第1レンズユニットよりも縮小側に位置する第2レンズユニットと、を備える投射光学系であって、
前記第1レンズユニットは、非球面レンズを備え、
前記非球面レンズは、第1の位置よりも前記光軸から離れている第2の位置における負の屈折力が前記第1の位置における負の屈折力よりも弱くなる形状を有し、
前記非球面レンズの拡大側の面の近軸の曲率半径をR1、前記非球面レンズの前記拡大側の面の有効径をφ1、前記光軸からの高さがφ1/2となる前記拡大側の面上の位置のサグ量をSAG1とし、
前記非球面レンズの前記縮小側の面の近軸の曲率半径をR2、前記非球面レンズの前記縮小側の面の有効径をφ2、前記光軸からの高さがφ2/2となる前記縮小側の面上の位置のサグ量をSAG2とし、
前記投射光学系の全系の焦点距離をftot、前記非球面レンズの近軸の焦点距離をfg1とするとき、
SR1={(φ1/2)^2+SAG1^2}/(2×SAG1)
SR2={(φ2/2)^2+SAG2^2}/(2×SAG2)
1.0<|R1/SR1|/|R2/SR2|≦3.0
3<|fg1/ftot|≦14.50
を満足する、
ことを特徴とする。
まず、本発明の各実施例に共通の構成について説明する。
SR1={(φ1/2)^2+SAG1^2}/(2×SAG1)
SR2={(φ2/2)^2+SAG2^2}/(2×SAG2)
1.0<|R1/SR1|/|R2/SR2|≦5.0 …(1a)
を満足すると好ましい。
SR1={(φ1/2)^2+SAG1^2}/(2×SAG1)
|R1/SR1|>1.0 …(1b)
を満足する形状であってもよく、さらに上記の式(1b)に加えて、
SR2={(φ2/2)^2+SAG2^2}/(2×SAG2)
|R2/SR2|<1.0 …(1c)
も満足する形状であるとより好ましい。
1.5≦|R1/SR1|/|R2/SR2|≦4.0 …(1a’)
4.0≧|R1/SR1|>1.0 …(1b’)
0.9≦|R2/SR2|<1.0 …(1c’)
2.0≦|R1/SR1|/|R2/SR2|≦3.0 …(1a’’)
3.0≧|R1/SR1|>1.0 …(1b’’)
としてもよい。
|fg1/ftot|>3 …(2)
を満足することが好ましい。上記の式(2)はレンズG1と投射光学系全系のパワーの比を表わしており、下限値を逸脱することはレンズG1の近軸のパワーが強すぎることを意味する。レンズG1の近軸のパワーが強すぎると、像面湾曲を調整する際に光軸のピントずれも大きく発生し、このピントずれを補正する分、一部のレンズ群を光軸方向に移動させる、あるいは全体繰り出しなどの調整機構が必要となる。その結果、投射光学系が大型化あるいは複雑化してしまう。
30>|fg1/ftot|>7 …(2’)
20>|fg1/ftot|>10 …(2’’)
次に、図12を用いて本発明の各実施例で示す投射光学系を搭載可能なプロジェクターPの構成を説明する。
なお、本発明の各実施例において、第1レンズニットはレンズG1から構成されており、レンズG1は投射光学系が備える光学素子のうち最も拡大側に位置しているが、このような構成とは異なる構成であってもよい。例えば、レンズG1よりも拡大側に平板ガラス、あるいは焦点距離が長く、屈折力の弱いレンズを設けても良い。
以下、図面と数値実施例をもとに本発明の各実施例の構成について説明する。
本発明の第1実施例の広角端のレンズ断面図を図3に示す。
本発明の第2実施例の広角端のレンズ断面図を図6に示す。
本発明の第3実施例の広角端のレンズ断面図を図9に示す。
各実施例の数値実施例を以下に記載する。面番号は拡大側より順に各レンズの面に付した番号であり、Φeaは各レンズの有効径、Rは各レンズ面の曲率半径、dは面間隔、Nd、νdは、ガラス材料のd線(587.56nm)に対する屈折率およびアッベ数である。面番号の右側にsが付記されているレンズ面は、絞りを示している。面番号の右側に*(アスタリスク)が付記されているレンズ面は、非球面形状であることを示す。yをレンズ面の面頂点を基準としたときの径方向の座標とし、xを前述のサグ量SAG1およびSAG2とすると、非球面形状は、レンズ面の面頂点を基準としたときの光軸方向の座標として以下の式で表わされる。
x=(y2/R)/[1+{1−(1+k)(y2/R2)}1/2]
+Ay4+By6+Cy8+Dy10+Ey12+Fy14+Gy16 …(3)
SUR Φea R d glass Nd νd
OBJ 1534.00
1* 76.00 227.8794 4.35 SBSL7 1.51633 64.14
2 69.89 79.9850 15.00
3* 49.38 66.8497 2.60 SLAL8 1.71300 53.87
4 40.28 27.5965 15.70
5 37.87 -52.8286 2.00 SFPL51 1.49700 81.54
6 36.47 50.8683 (可変)
7 37.62 -122.2170 2.00 SLAM2 1.74400 44.79
8 38.55 243.6367 (可変)
9 41.99 100.5865 2.30 EFDS1W 1.92286 20.88
10 42.37 58.3826 11.20 SNBH52 1.67300 38.15
11 43.08 -53.5108 (可変)
12 37.07 72.7271 3.30 SBAL35 1.58913 61.13
13 36.50 140.7457 (可変)
14 31.58 76.0349 3.60 FD60W 1.80518 25.46
15 31.03 1029.7681 (可変)
16s 22.93 INF (可変)
17 22.54 450.5117 3.70 SBSL7 1.51633 64.14
18 22.20 -40.2807 1.30 TAFD25 1.90366 31.31
19 22.18 -68.5657 (可変)
20 21.34 -352.9245 1.20 TAFD25 1.90366 31.31
21 21.50 28.6885 5.90 SBSL7 1.51633 64.14
22 22.34 -48.2408 (可変)
23 22.98 -26.0376 1.30 TAFD25 1.90366 31.31
24 26.09 77.5206 5.75 SBSL7 1.51633 64.14
25 28.42 -48.1230 1.16
26 32.66 267.1779 8.75 SFPL51 1.49700 81.54
27 34.46 -30.1637 (可変)
28 39.48 89.1406 5.00 SNPH1 1.80809 22.76
29 39.36 -223.9052 5.00
30 50.00 INF 37.00 SBSL7 1.51633 64.14
31 50.00 INF 4.00
32 50.00 INF 19.50 SF6 1.80518 25.43
33 50.00 INF 6.96
IMG
非球面係数
sur 1* 3*
R 227.8794 66.8497
k 0 0
A 3.2232E-06 -3.0924E-06
B -1.2520E-09 9.5440E-10
C 7.7393E-13 9.4330E-13
D -2.6304E-16 -1.7525E-15
E 5.8680E-20 8.9021E-19
変倍間隔
SUR WIDE MIDDLE TELE
11 69.726 52.162 34.853
13 4.096 10.012 18.450
15 14.458 21.250 26.982
16 11.941 7.578 1.500
19 2.000 2.000 4.855
22 3.351 4.287 4.092
27 2.078 10.362 16.920
合焦間隔
SUR
OBJ 1096 1534 6576
6 12.911 11.766 9.804
8 4.000 4.473 5.284
11 69.054 69.726 70.878
f=17.07〜22.18 ω=38.3〜31.3 FNO=2.6 Φ=27.08
SUR Φea R d glass Nd νd
OBJ 1534.00
1* 76.36 246.1596 4.50 SBSL7 1.51633 64.14
2* 70.48 83.6007 14.00
3* 49.13 59.9509 2.60 SLAL8 1.71300 53.87
4 40.31 27.8248 15.00
5 38.06 -52.6424 2.00 SFPL51 1.49700 81.54
6 36.17 47.3397 (可変)
7 36.94 -107.4611 2.00 SLAM2 1.74400 44.79
8 37.88 204.0220 (可変)
9 41.25 98.0378 2.30 EFDS1W 1.92286 20.88
10 41.59 56.2035 11.20 SNBH52 1.67300 38.15
11 42.31 -51.8320 (可変)
12 35.42 73.4648 3.30 SBAL35 1.58913 61.13
13 34.81 128.6670 (可変)
14 31.63 71.7142 3.60 FD60W 1.80518 25.46
15 31.10 1187.4460 (可変)
16s 22.92 INF (可変)
17 22.52 435.2147 3.70 SBSL7 1.51633 64.14
18 22.19 -40.3754 1.30 TAFD25 1.90366 31.31
19 22.22 -66.7994 (可変)
20 21.42 -196.5375 1.20 TAFD25 1.90366 31.31
21 21.39 29.1918 5.90 SBSL7 1.51633 64.14
22 21.98 -44.7197 (可変)
23 22.41 -25.4053 1.30 TAFD25 1.90366 31.31
24 25.36 76.0061 5.75 SBSL7 1.51633 64.14
25 27.70 -44.9881 1.16
26 31.95 261.3289 8.75 SFPL51 1.49700 81.54
27 33.84 -29.8326 (可変)
28 39.08 86.3781 5.00 SNPH1 1.80809 22.76
29 38.94 -247.1264 5.00
30 50.00 INF 37.00 SBSL7 1.51633 64.14
31 50.00 INF 4.00
32 50.00 INF 19.50 SF6 1.80518 25.43
33 50.00 INF 6.96
IMG
非球面係数
sur 1* 2* 3*
R 246.1596 83.6007 59.9509
k 0 0 0
A 3.0758E-06 -4.3043E-07 -3.2787E-06
B -1.3371E-09 -7.5145E-11 5.6279E-10
C 7.7489E-13 4.6711E-14 1.4073E-12
D -2.6181E-16 5.4000E-17 -1.3655E-15
E 5.6306E-20 -1.8280E-20 4.3028E-19
変倍間隔
sur WIDE MIDDLE TELE
11 70.017 52.272 33.214
13 4.662 10.552 20.951
15 13.959 20.722 26.339
16 12.125 7.871 1.500
19 2.000 2.000 5.300
22 3.226 4.055 3.408
27 2.962 11.479 18.239
合焦間隔
SUR
OBJ 1096 1534 6576
6 13.196 12.086 10.167
8 4.000 4.402 5.098
11 69.310 70.017 71.241
SUR Φea R d glass Nd νd
OBJ 1534.00
1* 77.74 281.0701 4.50 SBSL7 1.51633 64.14
2* 71.94 89.9997 (可変)
3* 50.14 69.5903 2.60 SLAL8 1.71300 53.87
4 40.87 28.1980 15.00
5 39.21 -50.3240 2.00 SFPL51 1.49700 81.54
6 37.81 54.6731 (可変)
7 38.53 -162.0133 2.00 SLAM2 1.74400 44.79
8 39.33 170.5988 (可変)
9 43.09 111.3648 2.30 EFDS1W 1.92286 20.88
10 43.34 62.4022 11.20 SNBH52 1.67300 38.15
11 43.95 -54.5630 (可変)
12 35.79 67.2229 3.30 SBAL35 1.58913 61.13
13 35.39 139.6246 (可変)
14 33.09 82.4854 3.60 FD60W 1.80518 25.46
15 32.49 3012.0525 (可変)
16 22.61 INF (可変)
17 22.37 1e+004 3.70 SBSL7 1.51633 64.14
18 22.23 -37.3030 1.30 TAFD25 1.90366 31.31
19 22.43 -62.0826 (可変)
20 21.92 -699.1085 1.20 TAFD25 1.90366 31.31
21 21.86 28.2983 5.90 SBSL7 1.51633 64.14
22 22.47 -52.6089 (可変)
23 22.87 -25.8871 1.30 TAFD25 1.90366 31.31
24 25.64 66.3159 5.75 SBSL7 1.51633 64.14
25 27.70 -48.8725 1.16
26 31.74 214.0115 8.75 SFPL51 1.49700 81.54
27 33.56 -29.8524 (可変)
28 38.70 88.4603 5.00 SNPH1 1.80809 22.76
29 38.57 -217.2189 5.00
30 50.00 INF 37.00 SBSL7 1.51633 64.14
31 50.00 INF 4.00
32 50.00 INF 19.50 SF6 1.80518 25.43
33 50.00 INF 6.52
IMG
非球面係数
sur 1* 2* 3*
R 281.0701 89.9997 69.5903
k 0 0 0
A 3.2562E-06 1.5160E-07 -2.8023E-06
B -1.3734E-09 -1.5062E-10 1.0718E-09
C 7.3466E-13 -6.6596E-14 5.2307E-13
D -2.4597E-16 -5.1488E-18 -1.2994E-15
E 4.1909E-20 1.3933E-20 7.2947E-19
変倍間隔
sur WIDE MIDDLE TELE
11 73.692 56.695 40.920
13 1.000 6.781 13.643
15 15.650 21.913 27.244
16 10.771 6.785 1.500
19 2.000 2.000 4.428
22 3.431 4.256 4.115
27 1.771 9.887 16.467
合焦間隔
SUR
OBJ 1096 1534 6576
2 15.167 15.000 14.604
6 9.949 9.807 9.523
11 73.550 73.692 73.976
Claims (16)
- 像面湾曲量の調整に際して光軸方向に移動する第1レンズユニットと、
前記第1レンズユニットよりも縮小側に位置する第2レンズユニットと、を備える投射光学系であって、
前記第1レンズユニットは、非球面レンズを備え、
前記非球面レンズは、第1の位置よりも前記光軸から離れている第2の位置における負の屈折力が前記第1の位置における負の屈折力よりも弱くなる形状を有し、
前記非球面レンズの拡大側の面の近軸の曲率半径をR1、前記非球面レンズの前記拡大側の面の有効径をφ1、前記光軸からの高さがφ1/2となる前記拡大側の面上の位置のサグ量をSAG1とし、
前記非球面レンズの前記縮小側の面の近軸の曲率半径をR2、前記非球面レンズの前記縮小側の面の有効径をφ2、前記光軸からの高さがφ2/2となる前記縮小側の面上の位置のサグ量をSAG2とし、
前記投射光学系の全系の焦点距離をftot、前記非球面レンズの近軸の焦点距離をfg1とするとき、
SR1={(φ1/2)^2+SAG1^2}/(2×SAG1)
SR2={(φ2/2)^2+SAG2^2}/(2×SAG2)
1.0<|R1/SR1|/|R2/SR2|≦3.0
3<|fg1/ftot|≦14.50
を満足する、
ことを特徴とする投射光学系。 - 前記非球面レンズの前記拡大側の面は非球面であって、
|R1/SR1|>1.0
をさらに満足することを特徴とする請求項1に記載の投射光学系。 - 前記非球面レンズの前記縮小側の面は非球面であって、
|R2/SR2|<1.0
をさらに満足することを特徴とする請求項1または2に記載の投射光学系。 - 前記非球面レンズは、前記拡大側に凸のメニスカスレンズである、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の投射光学系。 - 前記第1レンズユニットは、前記非球面レンズから構成されており、
前記非球面レンズは、前記投射光学系が備える光学素子のうち最も前記拡大側に位置している、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の投射光学系。 - 前記第2レンズユニットは、前記拡大側から前記縮小側へ順に、フォーカシングに際して前記光軸方向に移動するフォーカシングユニットと、ズーミングに際して前記光軸方向に移動するズーミングユニットと、を備える、
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の投射光学系。 - 像面湾曲量の調整に際して光軸方向に移動する非球面レンズを備え、
前記非球面レンズは、第1の位置よりも前記光軸から離れている第2の位置における負の屈折力が前記第1の位置における負の屈折力よりも弱くなる形状を有し、
前記非球面レンズの拡大側の面の近軸の曲率半径をR1、前記非球面レンズの前記拡大側の面の有効径をφ1、前記光軸からの高さがφ1/2となる前記拡大側の面上の位置のサグ量をSAG1とし、
前記非球面レンズの前記縮小側の面の近軸の曲率半径をR2、前記非球面レンズの前記縮小側の面の有効径をφ2、前記光軸からの高さがφ2/2となる前記縮小側の面上の位置のサグ量をSAG2とし、
前記投射光学系の全系の焦点距離をftot、前記非球面レンズの近軸の焦点距離をfg1、とするとき、
SR1={(φ1/2)^2+SAG1^2}/(2×SAG1)
SR2={(φ2/2)^2+SAG2^2}/(2×SAG2)
1.0<|R1/SR1|/|R2/SR2|≦3.0
3<|fg1/ftot|≦14.50
を満足する
ことを特徴とする投射光学系。 - 前記非球面レンズの前記拡大側の面は非球面であって、
前記非球面レンズの拡大側の面の近軸の曲率半径をR1、前記非球面レンズの前記拡大側の面の有効径をφ1、前記光軸からの高さがφ1/2となる前記拡大側の面上の位置のサグ量をSAG1とするとき、
SR1={(φ1/2)^2+SAG1^2}/(2×SAG1)
|R1/SR1|>1.0
を満足することを特徴とする請求項7に記載の投射光学系。 - 前記非球面レンズの前記縮小側の面は非球面であって、
前記非球面レンズの前記縮小側の面の近軸の曲率半径をR2、前記非球面レンズの前記縮小側の面の有効径をφ2、前記光軸からの高さがφ2/2となる前記縮小側の面上の位置のサグ量をSAG2とするとき、
SR1={(φ1/2)^2+SAG1^2}/(2×SAG1)
|R2/SR2|<1.0
を満足することを特徴とする請求項7または8に記載の投射光学系。 - 前記非球面レンズは、前記拡大側に凸のメニスカスレンズである、
ことを特徴とする請求項7乃至9のいずれか一項に記載の投射光学系。 - 前記非球面レンズを含む第1レンズユニットと、
前記第1レンズユニットよりも縮小側に位置する第2レンズユニットと、を備え、
前記第1レンズユニットは、前記非球面レンズから構成されており、
前記非球面レンズは、前記投射光学系が備える光学素子のうち最も前記拡大側に位置し
ている、
ことを特徴とする請求項7乃至10のいずれか一項に記載の投射光学系。 - 前記非球面レンズを含む第1レンズユニットと、
前記第1レンズユニットよりも縮小側に位置する第2レンズユニットと、を備え、
前記第2レンズユニットは、前記拡大側から前記縮小側へ順に、フォーカシングに際して前記光軸方向に移動するフォーカシングユニットと、ズーミングに際して前記光軸方向に移動するズーミングユニットと、を備える、
ことを特徴とする請求項7乃至11のいずれか一項に記載の投射光学系。 - 光源からの光を変調する光変調素子と、
前記光変調素子からの光を被投射面に導く請求項1乃至12のいずれか一項に記載の投射光学系と、を備える、
ことを特徴とする投射型表示装置。 - 前記第1レンズユニットの前記光軸方向の位置を調整することが可能な位置調整手段を備える、
ことを特徴とする請求項13に記載に投射型表示装置。 - 前記位置調整手段は、前記ズーミングユニットおよび前記フォーカシングユニットのうち少なくとも一方の前記光軸方向の位置を検出する位置検出手段からの情報に基づいて前記第1レンズユニットの前記光軸方向の位置を調整する、
ことを特徴とする請求項14に記載の投射型表示装置。 - 前記位置調整手段は、前記被投射面の形状を計測する形状計測手段からの情報に基づいて前記第1レンズユニットの前記光軸方向の位置を調整する、
ことを特徴とする請求項14または15に記載の投射型表示装置。
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