JPWO2019124082A1 - 投写レンズ系及び画像投写装置 - Google Patents
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Abstract
Description
Tp1>99% ・・・(1)
Tp2>99% ・・・(2)
Tp3>99% ・・・(3)
Tn1>99% ・・・(4)
Tn2>99% ・・・(5)
αn1<100×10−7[/℃] ・・・(6)
dn/dt<−4.5×10−6 ・・・(7)
fp/fw>1.3 ・・・(8)
ここで、
Tp1:第1正レンズのレンズ材料の10mmの厚さにおける波長460nmの光の内部透過率
Tp2:第2正レンズのレンズ材料の上記の厚さにおける上記の光の内部透過率
Tp3:第3正レンズのレンズ材料の上記の厚さにおける上記の光の内部透過率
Tn1:第1負レンズのレンズ材料の上記の厚さにおける上記の光の内部透過率
Tn2:第2負レンズのレンズ材料の上記の厚さにおける上記の光の内部透過率
αn1:第1負レンズのレンズ材料の常温での線膨張係数
dn/dt:少なくとも1枚の正レンズのレンズ材料の常温での相対屈折率の温度係数
fp:少なくとも1枚の正レンズの焦点距離
fw:全系の広角端の焦点距離
である。
以下、本開示に係る投写レンズ系及び画像投写装置の実施形態1を、図面を用いて説明する。
本開示の実施形態1に係る投写レンズ系を備えた画像投写装置の概要を、図1を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る画像投写装置1を示すブロック図である。
以下、図1を用いて、本実施形態に係る画像投写装置1の構成を説明する。
実施形態1では、投写レンズ系PLが、具体的に実施される一例として、負先行型のズームレンズ系を構成する実施例1〜3を説明する。負先行型のズームレンズ系は、変倍時に移動する複数のレンズ群を含み、最も拡大側のレンズ群が負のパワーを有するレンズ系である。
図2〜図3を用いて、実施例1の投写レンズ系PL1について説明する。
以上の実施例1の投写レンズ系PL1を用いて、本実施形態に係る画像投写装置1の高輝度化における投写レンズ系PL1の熱対策について、図4を参照して説明する。図4は、実施例1の投写レンズ系PL1における諸条件の充足性を示す図表である。
Tp1>99% ・・・(1)
ここで、Tp1は、第1正レンズのレンズ材料の厚さを10mmとした場合に、波長460nmの光が当該レンズ材料を透過する透過率において、表面反射損失を除いた内部透過率である。図4では、各レンズ素子L1〜L18レンズ材料の厚さ10mmにおける波長460nmの光の内部透過率T(460nm)を示している。一般的に、レンズ材料は短波長の光ほどエネルギーを吸収し易いこと、及び画像投写装置には青色光に特に強いピーク強度を有する光源が良く用いられること等から、透過率の基準を上記の波長に設定している。
Tp2>99% ・・・(2)
ここで、Tp2は、第1正レンズの内部透過率と同様に、第2正レンズのレンズ材料の10mmの厚さにおける波長460nmの光の内部透過率である。第2正レンズの内部透過率Tp2が条件(2)の下限値を下回ると、第2正レンズに吸収されるエネルギーが大きくなり、熱の影響が過度になる。
Tp3>99% ・・・(3)
ここで、Tp3は、第1正レンズの内部透過率と同様に、第3正レンズのレンズ材料の10mmの厚さにおける波長460nmの光の内部透過率である。第3正レンズの内部透過率Tp3が条件(3)の下限値を下回ると、第3正レンズに吸収されるエネルギーが大きくなり、熱の影響が過度になる。
Tn1>99% ・・・(4)
ここで、Tn1は、第1正レンズの内部透過率と同様に、第1負レンズのレンズ材料の10mmの厚さにおける波長460nmの光の内部透過率である。以下の条件(4)を満足する。第1負レンズの内部透過率Tn1が条件(4)の下限値を下回ると、第1負レンズに吸収されるエネルギーが大きくなり、熱の影響が過度になる。
Tn2>99% ・・・(5)
ここで、Tn2は、第1正レンズの内部透過率と同様に、第2負レンズのレンズ材料の10mmの厚さにおける波長460nmの光の内部透過率である。第2負レンズの内部透過率Tn2が条件(5)の下限値を下回ると、第2負レンズに吸収されるエネルギーが大きくなり、熱の影響が過度になる。
αn1<100×10−7[/℃] ・・・(6)
ここで、αn1は、第1負レンズのレンズ材料の、常温における線膨張係数である。常温は、例えば20℃〜30℃である。図4では、各レンズ素子L1〜L18のレンズ材料の常温での線膨張係数αを単位[10−7/℃]で示している。
dn/dt<−4.5×10−6 ・・・(7)
ここで、dn/dtは、正レンズのレンズ材料の常温での相対屈折率の温度係数である。図4では、相対屈折率の温度係数dn/dtを単位[10−6]で示している。
fp/fw>1.3 ・・・(8)
ここで、fpは、1つの負レンズの焦点距離である。fwは、上述のとおり全系の広角端の焦点距離である。
νp<40 ・・・(9)
ここで、νpは、正レンズのレンズ材料のアッベ数である。当該アッベ数νpとしては、例えば図4に示すように、d線に基づくアッベ数vdを採用可能である。
νn<40 ・・・(10)
ここで、νnは、正レンズのアッベ数νpと同様に、負レンズのレンズ材料のアッベ数である。
dn/dt<−4.5×10−6 ・・・(11)
ここで、dn/dtは、条件(7)と同様に、正レンズのレンズ材料の常温での相対屈折率の温度係数である。
以上のような高輝度化の対策は、実施例1の投写レンズ系PL1に限らずに実施可能である。図5〜図7を用いて、実施例2の投写レンズ系PL2について説明する。
図8〜図10を用いて、実施例3の投写レンズ系PL3について説明する。
以上の実施例1〜3の投写レンズ系PL1〜PL3は、画像投写装置1において縮小側の画像2を、投写画像20として拡大側に投写できる。投写レンズ系PL1〜PL3は、絞りAを備え、複数のレンズ群G1〜G3を含んだズームレンズ系を構成する。複数のレンズ群G1〜G3において最も拡大側のレンズ群G1は、負のパワーを有する。負先行型の投写レンズ系PL1〜PL3は、本実施形態において、以下の条件(12)を満足する。
2<fr/fw<4.5 ・・・(12)
ここで、frは、絞りAよりも縮小側の広角端の焦点距離である。条件(12)は、全系の広角端の焦点距離fwに対する上記の焦点距離frの比率fr/fwを規定している。
以下、図面を用いて実施形態2を説明する。実施形態1では、投写レンズ系PLがズームレンズ系を構成する例を説明したが、投写レンズ系PLは、ズームレンズ系でなくてもよい。実施形態2では、内部で中間的に結像する構成の投写レンズ系PLを説明する。
図11〜図14を用いて、本開示の実施例4の投写レンズ系PL4について説明する。
図15〜図18を用いて、実施例5の投写レンズ系PL5について説明する。
図19〜図22を用いて、実施例6の投写レンズ系PL6について説明する。
以上の実施例4〜6の投写レンズ系PL4〜PL6は、内部において結像する中間結像位置MIを有するように、拡大光学系51及びリレー光学系52を備える。本実施形態において、投写レンズ系PL4〜PL6は、以下の条件(13)を満足する。
8<|fr/f|<12 ・・・(13)
ここで、frは、絞りAよりも縮小側の焦点距離である。fは、全系の焦点距離である。
以下、図面を用いて実施形態3を説明する。実施形態1では、投写レンズ系PLが負先行型の例を説明したが、投写レンズ系PLは正先行型であってもよい。正先行型では、ズームレンズ系における最も拡大側のレンズ群が正のパワーを有する。実施形態3では、正先行型のズームレンズ系を構成する投写レンズ系PLを説明する。
図23〜図25を用いて、本開示の実施例7の投写レンズ系PL7について説明する。
図26〜図28を用いて、実施例8の投写レンズ系PL8について説明する。
図29〜図31を用いて、実施例9の投写レンズ系PL9について説明する。
以上の実施例7〜9の投写レンズ系PL7〜PL9は、最も拡大側のレンズ群G1が正のパワーを有する正先行型のズームレンズ系を構成する。本実施形態において、投写レンズ系PL7〜PL9は、以下の条件(14)を満足する。
0.5<fr/ft<2.0 ・・・(14)
ここで、frは、投写レンズ系PL9において絞りAよりも縮小側の全レンズによる合成の焦点距離である。当該焦点距離frは、例えば望遠端において測定される。条件(14)は、全系の望遠端の焦点距離ftに対する上記の焦点距離frの比率fr/ftを規定している。
以上の投写レンズ系PL1〜PL9の実施例1〜9それぞれについての数値実施例1〜9を以下に示す。
以下、実施例1の投写レンズ系PL1に対応する数値実施例1を示す。数値実施例1において、面データを表1−1に示し、各種データを表1−2に示し、単レンズデータを表1−3に示し、ズームレンズ群データを表1−4に示し、ズームレンズ群倍率を表1−5に示す。
以下、実施例2の投写レンズ系PL2に対応する数値実施例2を示す。数値実施例2において、面データを表2−1に示し、各種データを表2−2に示し、単レンズデータを表2−3に示し、ズームレンズ群データを表2−4に示し、ズームレンズ群倍率を表2−5に示す。
以下、実施例3の投写レンズ系PL3に対応する数値実施例3を示す。数値実施例3において、面データを表3−1に示し、各種データを表3−2に示し、単レンズデータを表3−3に示し、ズームレンズ群データを表3−4に示し、ズームレンズ群倍率を表3−5に示す。
以下、実施例4の投写レンズ系PL4に対応する数値実施例4を示す。数値実施例4において、面データを表4−1に示し、各種データを表4−2に示し、単レンズデータを表4−3に示す。
以下、実施例5の投写レンズ系PL5に対応する数値実施例5を示す。数値実施例5において、面データを表5−1に示し、各種データを表5−2に示し、単レンズデータを表5−3に示す。
以下、実施例6の投写レンズ系PL6に対応する数値実施例6を示す。数値実施例6において、面データを表6−1に示し、各種データを表6−2に示し、単レンズデータを表6−3に示す。
以下、実施例7の投写レンズ系PL7に対応する数値実施例7を示す。数値実施例7において、面データを表7−1に示し、各種データを表7−2に示し、単レンズデータを表7−3に示し、ズームレンズ群データを表7−4に示し、ズームレンズ群倍率を表7−5に示す。
以下、実施例8の投写レンズ系PL8に対応する数値実施例8を示す。数値実施例8において、面データを表8−1に示し、各種データを表8−2に示し、単レンズデータを表8−3に示し、ズームレンズ群データを表8−4に示し、ズームレンズ群倍率を表8−5に示す。
以下、実施例9の投写レンズ系PL9に対応する数値実施例9を示す。数値実施例9において、面データを表9−1に示し、各種データを表9−2に示し、単レンズデータを表9−3に示し、ズームレンズ群データを表9−4に示し、ズームレンズ群倍率を表9−5に示す。
以下、本開示に係る各種態様を例示する。
Tp1>99% ・・・(1)
Tp2>99% ・・・(2)
Tp3>99% ・・・(3)
Tn1>99% ・・・(4)
Tn2>99% ・・・(5)
αn1<100×10−7[/℃] ・・・(6)
dn/dt<−4.5×10−6 ・・・(7)
fp/fw>1.3 ・・・(8)
ここで、
Tp1:第1正レンズのレンズ材料の10mmの厚さにおける波長460nmの光の内部透過率
Tp2:第2正レンズのレンズ材料の上記の厚さにおける上記の光の内部透過率
Tp3:第3正レンズのレンズ材料の上記の厚さにおける上記の光の内部透過率
Tn1:第1負レンズのレンズ材料の上記の厚さにおける上記の光の内部透過率
Tn2:第2負レンズのレンズ材料の上記の厚さにおける上記の光の内部透過率
αn1:第1負レンズのレンズ材料の常温での線膨張係数
dn/dt:少なくとも1枚の正レンズのレンズ材料の常温での相対屈折率の温度係数
fp:少なくとも1枚の正レンズの焦点距離
fw:全系の広角端の焦点距離
である。以上の投写レンズ系によると、画像投写装置の高輝度化において熱の影響を受け易く、投写レンズ系の性能に影響し易いことが想定される絞り近傍の、第1〜第3正レンズと第1及び第2負レンズとが、熱の影響を抑制する条件(1)〜(8)を満足している。これにより、画像投写装置の高輝度化における投写画像の変動を抑制して、画質を良くすることができる。
νp<40 ・・・(9)
ここで、
νp:少なくとも1枚の正レンズのレンズ材料のアッベ数
である。以上の投写レンズ系によると、全ての正レンズのうちの少なくとも1枚のアッベ数を条件(9)の上限値未満にすることで、高輝度化における熱の影響を低減しながら、色収差の補正を良好に行える。これにより、高輝度化において投写画像の画質を良くすることができる。
νn<40 ・・・(10)
ここで、
νn:少なくとも1枚の負レンズのレンズ材料のアッベ数
である。これにより、負レンズにおける熱の影響を低減して、投写画像の画質を向上できる。
dn/dt<−4.5×10−6 ・・・(11)
ここで、
dn/dt:4枚の正レンズ材料の常温での相対屈折率の温度係数
である。これにより、局所的な温度変化に対して形状の変化による影響と屈折率の変化による影響とが相殺する正レンズを4枚以上用いて熱の影響を低減し、投写画像の画質を向上できる。
2<fr/fw<4.5 ・・・(12)
ここで、
fr:絞りよりも縮小側の広角端の焦点距離
fw:全系の広角端の焦点距離
である。以上の投写レンズ系によると、負先行型のズームレンズ系として投写画像の画質を良くすることができる。
8<|fr/f|<12 ・・・(13)
ここで、
fr:絞りよりも縮小側の焦点距離
f:全系の焦点距離
である。以上の投写レンズ系によると、中間結像位置を用いるレンズ系において投写画像の画質を良くすることができる。
0.5<fr/ft<2.0 ・・・(14)
ここで、
fr:絞りよりも縮小側の焦点距離
ft:全系の望遠端の焦点距離
である。以上の投写レンズ系によると、正先行型のズームレンズ系として投写画像の画質を良くすることができる。
11 画像形成素子
PL、PL1〜PL9 投写レンズ系
L1〜L22 レンズ素子
A 絞り
Claims (10)
- 縮小側の画像を拡大側に投写する投写レンズ系であって、
絞りと、
複数の正レンズと、
複数の負レンズとを備え、
前記複数の正レンズにおいて、前記絞りよりも前記拡大側で前記絞りに最も近い第1正レンズと、前記拡大側で前記第1正レンズの次に前記絞りに近い第2正レンズと、前記絞りよりも前記縮小側で前記絞りに最も近い第3正レンズとが、以下の条件(1)〜(3)を満足し、
前記複数の負レンズにおいて、前記絞りよりも前記拡大側で前記絞りに最も近い第1負レンズと、前記絞りよりも前記縮小側で前記絞りに最も近い第2負レンズとが、以下の条件(4)〜(6)を満足し、
前記第1〜第3正レンズのうちの少なくとも1枚の正レンズは、以下の条件(7)及び(8)を満足し、
Tp1>99% ・・・(1)
Tp2>99% ・・・(2)
Tp3>99% ・・・(3)
Tn1>99% ・・・(4)
Tn2>99% ・・・(5)
αn1<100×10−7[/℃] ・・・(6)
dn/dt<−4.5×10−6 ・・・(7)
fp/fw>1.3 ・・・(8)
ここで、
Tp1:前記第1正レンズのレンズ材料の10mmの厚さにおける波長460nmの光の内部透過率
Tp2:前記第2正レンズのレンズ材料の10mmの厚さにおける波長460nmの光の内部透過率
Tp3:前記第3正レンズのレンズ材料の10nmの厚さにおける波長460nmの光の内部透過率
Tn1:前記第1負レンズのレンズ材料の10nmの厚さにおける波長460nmの光の内部透過率
Tn2:前記第2負レンズのレンズ材料の10nmの厚さにおける波長460nmの光の内部透過率
αn1:前記第1負レンズのレンズ材料の常温での線膨張係数
dn/dt:前記少なくとも1枚の正レンズのレンズ材料の常温での相対屈折率の温度係数
fp:前記少なくとも1枚の正レンズの焦点距離
fw:全系の広角端の焦点距離
である、投写レンズ系。 - 前記投写レンズ系は、前記縮小側において略テレセントリック系を構成する、請求項1記載の投写レンズ系。
- 前記複数の正レンズと前記複数の負レンズの枚数が少なくとも15枚である、請求項1記載の投写レンズ系。
- 前記複数の正レンズのうちの少なくとも1枚の正レンズは、以下の条件(9)を満足し、
νp<40 ・・・(9)
ここで、
νp:前記少なくとも1枚の正レンズのレンズ材料のアッベ数
である、請求項1記載の投写レンズ系。 - 前記複数の負レンズのうちの少なくとも1枚の負レンズは、以下の条件(10)を満足し、
νn<40 ・・・(10)
ここで、
νn:前記少なくとも1枚の負レンズのレンズ材料のアッベ数
である、請求項1記載の投写レンズ系。 - 前記複数の正レンズのうちの少なくとも4枚の正レンズが、以下の条件(11)を満足し、
dn/dt<−4.5×10−6 ・・・(11)
ここで、
dn/dt:前記4枚の正レンズのレンズ材料の常温での相対屈折率の温度係数
である、請求項1記載の投写レンズ系。 - 前記投写レンズ系は、複数のレンズ群を含んだズームレンズ系を構成し、
前記複数のレンズ群において、最も前記拡大側のレンズ群が負のパワーを有し、
前記投写レンズ系は、以下の条件(12)を満足する、
2<fr/fw<4.5 ・・・(12)
ここで、
fr:前記絞りよりも前記縮小側の広角端の焦点距離
fw:全系の広角端の焦点距離
である、請求項1記載の投写レンズ系。 - 前記投写レンズ系は、前記投写レンズ系の内部において結像する中間結像位置を有し、
前記中間結像位置よりも前記拡大側に位置する複数のレンズで構成される拡大光学系は、正のパワーを有し、
前記中間結像位置よりも前記縮小側に位置する複数のレンズで構成されるリレー光学系は、正のパワーを有し、
以下の条件(13)を満足する、
8<|fr/f|<12 ・・・(13)
ここで、
fr:前記絞りよりも前記縮小側の焦点距離
f:全系の焦点距離
である、請求項1記載の投写レンズ系。 - 前記投写レンズ系は、複数のレンズ群を含んだズームレンズ系を構成し、
前記複数のレンズ群において、最も前記拡大側のレンズ群が正のパワーを有し、
前記投写レンズ系は、以下の条件(14)を満足する、
0.5<fr/ft<2.0 ・・・(14)
ここで、
fr:前記絞りよりも前記縮小側の焦点距離
ft:全系の望遠端の焦点距離
である、請求項1記載の投写レンズ系。 - 請求項1記載の投写レンズ系と、
前記画像を形成する画像形成素子と
を備えた画像投写装置。
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