WO2019124081A1 - 投写レンズ系及び画像投写装置 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a projection lens system that projects an image on the reduction side to the enlargement side, and an image projection apparatus including the projection lens system.
- Patent Document 1 discloses, in an image projection apparatus and an imaging apparatus, an optical system for satisfactorily correcting chromatic aberration and suppressing deviation of a focus position due to a temperature change.
- the optical system of Patent Document 1 at least two positive lenses whose Abbe number, anomalous dispersion, refractive index change rate with respect to temperature change, etc. are set in appropriate ranges are provided on the reduction side with respect to the stop.
- Patent document 1 mentions the lamp used for a light source as a cause which becomes high temperature in an image projector.
- the present disclosure provides a projection lens system and an image projection apparatus capable of improving the image quality of an image in high brightness of the image projection apparatus.
- the projection lens system according to the present disclosure is a lens system that projects an image on the reduction side where the back glass is disposed in the image projection apparatus to the enlargement side.
- the projection lens system has a reduction side surface and an enlargement side surface, and includes one or more negative lenses satisfying the following condition (1) on the reduction side surface or the enlargement side surface. All one or more negative lenses satisfy the following conditions (2) and (3).
- An image projection apparatus includes the above-described projection lens system and an image forming element.
- the image forming element forms an image.
- the projection lens system and the image projection apparatus it is possible to improve the image quality of the image when the brightness of the image projection apparatus is increased.
- FIG. 1 is a block diagram showing an image projection apparatus according to a first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is a lens arrangement diagram of the projection lens system according to Example 1 in various states.
- FIG. 3 is an aberration diagram showing longitudinal aberration of the projection lens system according to Example 1.
- FIG. 4 is a view showing the sufficiency of various conditions in the projection lens system of Example 1.
- FIG. 5 is an optical path diagram showing an optical path of a light beam in the projection lens system of Example 1.
- FIG. FIG. 6 is an enlarged view of the vicinity of the lens element in FIG.
- FIG. 7 is a lens arrangement diagram of the projection lens system according to Example 2 in various states.
- FIG. 8 is an aberration diagram illustrating longitudinal aberration of a projection lens system according to Example 2.
- FIG. FIG. 1 is a block diagram showing an image projection apparatus according to a first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is a lens arrangement diagram of the projection lens system according to Example 1 in various states.
- FIG. 3 is an aber
- FIG. 9 is a view showing the sufficiency of various conditions in the projection lens system of Example 2.
- FIG. FIG. 10 is a lens arrangement diagram of the projection lens system according to Example 3 in various states.
- FIG. 11 is an aberration diagram showing longitudinal aberration of a projection lens system according to Example 3.
- FIG. 12 is a diagram showing the sufficiency of the various conditions in the projection lens system of the third example.
- FIG. 13 is a lens arrangement diagram of a projection lens system according to Example 4.
- FIG. 14 is an aberration diagram illustrating longitudinal aberration of a projection lens system according to Example 4.
- FIG. 15 is a ray diagram showing the ray path in the projection lens system of Example 4.
- FIG. 16 is a diagram showing the sufficiency of the various conditions in the projection lens system of the fourth embodiment.
- FIG. 17 is a lens arrangement diagram of a projection lens system according to Example 5.
- FIG. 18 is an aberration diagram illustrating longitudinal aberration of a projection lens system according to Example 5.
- FIG. 19 is an optical path diagram showing an optical path of a light beam in the projection lens system of Example 5.
- FIG. 20 is a diagram showing the sufficiency of the various conditions in the projection lens system of the fifth example.
- FIG. 21 is a lens arrangement diagram of a projection lens system according to Example 6.
- FIG. 22 is an aberration diagram showing longitudinal aberration of a projection lens system according to Example 6.
- FIG. FIG. 23 is a ray diagram showing the ray path in the projection lens system of Example 6.
- FIG. FIG. 24 is a diagram showing the sufficiency of the various conditions in the projection lens system of the sixth example.
- FIG. 25 is a lens arrangement diagram of the projection lens system according to Example 7 in various states.
- FIG. 26 is an aberration diagram showing longitudinal aberration of a projection lens system according to Example 7.
- FIG. 27 is a diagram showing the sufficiency of the conditions in the projection lens system of Example 7.
- FIG. 28 is a lens arrangement diagram of the projection lens system according to Example 8 in various states.
- FIG. 29 is an aberration diagram showing longitudinal aberration of a projection lens system according to Example 8.
- FIG. 30 is a diagram showing the sufficiency of the various conditions in the projection lens system of Example 8.
- FIG. FIG. 31 is a lens arrangement diagram of the projection lens system according to Example 9 in various states.
- FIG. 32 is an aberration diagram showing longitudinal aberration of a projection lens system according to Example 9.
- FIG. 33 is a diagram showing the sufficiency of the conditions in the projection lens system of Example 9.
- FIG. 33 is a diagram showing the sufficiency of the conditions in the projection lens system of Example 9.
- Embodiment 1 of a projection lens system and an image projection apparatus according to the present disclosure will be described using the drawings.
- FIG. 1 is a block diagram showing an image projection apparatus 1 according to the present embodiment.
- the image projection apparatus 1 is, for example, a high brightness projector having a light output of 20,000 lumens or more.
- image light 3 showing various images 2 is generated using the image forming element 11 etc., and the image light 3 is incident on the projection lens system PL.
- the projection lens system PL emits the projection light 35 so as to magnify the image 2 of the incident image light 3.
- the projection image 20 of the enlargement result of the image 2 is projected on the external screen 4 or the like by the projection light 35 from the projection lens system PL.
- the image projection apparatus 1 when the image light 3 having high luminance travels in the projection lens system PL, a specific lens element Ln such as the vicinity of the diaphragm A in the projection lens system PL produces a remarkable temperature change. It is assumed to occur.
- the temperature change of the lens element Ln has various influences on the performance of the projection lens system PL, such as the shift of the focus position, the occurrence of spherical aberration, and the fluctuation of the back focus by changing the shape and the refractive index of the lens element Ln. It can be exerted.
- the heat distribution on the lens element Ln by the image light 3 can occur both uniformly and locally. In each case, it is considered that the way of the influence of heat changes, such as the shift direction of the focus position being different. From the above, when the brightness of the image projection apparatus 1 is increased, the performance of the projection lens system PL becomes unstable due to the influence of heat according to the brightness in the image 2 to be projected, and the image quality of the projected image 20 is degraded. Is assumed.
- the projection lens system PL is configured to suppress the influence of heat due to the high brightness image light 3.
- the influence of heat can be suppressed in increasing the brightness of the image projection device 1, the performance of the projection lens system PL can be stabilized, and the image quality of the projection image 20 can be improved.
- the image projection apparatus 1 includes a light source 10, an image forming element 11, a transmission optical system 12, and a projection lens system PL.
- the image projection apparatus 1 is configured, for example, by the DLP method.
- the light output of the image projection apparatus 1 may be 30,000 lumens or more.
- the light source 10 is, for example, a laser light source.
- the light source 10 includes, for example, a blue LD (semiconductor laser) element and has a peak wavelength near 450 nm.
- the light source 10 emits illumination light 30 of white light by, for example, various color synthesis.
- the illumination light 30 is irradiated to the image forming element 11 with a uniform illuminance distribution via the transmission optical system 12.
- the light source 10 may include Kohler illumination optics.
- the image forming element 11 is, for example, a DMD (digital mirror device).
- the image forming element 11 has an image forming surface including, for example, a mirror element for each pixel, and forms the image 2 on the image forming surface based on a video signal from the outside.
- the image forming element 11 spatially modulates the illumination light 30 on the image forming surface to generate the image light 3.
- the image light 3 has directivity, for example, for each pixel on the image forming surface.
- the image projection apparatus 1 may include a plurality of image forming elements 11 such as three chips corresponding to RGB, for example.
- the image forming element 11 is not limited to the DMD, but may be, for example, a liquid crystal element.
- the image projection device 1 may be configured by a 3 LCD method, an LCOS method, or the like.
- the transmission optical system 12 includes an optical element having translucency and the like, and is disposed between the image forming element 11 and the projection lens system PL.
- the transmission optical system 12 guides the illumination light 30 from the light source 10 to the image forming element 11. Further, the transmission optical system 12 guides the image light 3 from the image forming element 11 to the projection lens system PL.
- the transmission optical system 12 may include various optical elements such as, for example, a TIR (internal total reflection) prism, a color separation prism, a color synthesis prism, an optical filter, a parallel plate glass, a quartz low pass filter, and an infrared cut filter. .
- the optical element in the transmission optical system 12 may be referred to as “back glass”.
- the projection lens system PL is, for example, modularized and mounted on the image projection apparatus 1.
- the side of the projection lens system PL facing the outside of the image projection apparatus 1 is referred to as “enlargement side”, and the side opposite to the enlargement side is referred to as “reduction side”.
- Various back glasses of the transmission optical system 12 are disposed on the reduction side of the projection lens system PL.
- the projection lens system PL includes a plurality of lens elements Ln and a stop A.
- the number of lens elements Ln is, for example, 15 or more. Thereby, various aberrations in the projection lens system PL can be corrected well.
- the aperture stop A is, for example, an aperture stop.
- the degree of opening of the stop A is fixed in advance in an open state or the like.
- the projection lens system PL may be incorporated into the image projection device 1 without being particularly modularized. Hereinafter, the details of the projection lens system PL according to the present embodiment will be described.
- the negative leading type zoom lens system is a lens system that includes a plurality of lens groups that move at the time of zooming, and the lens group on the most enlargement side has negative power.
- Example 1 The projection lens system PL1 of Example 1 will be described with reference to FIGS.
- FIG. 2 is a lens arrangement diagram in various states of the projection lens system PL1 according to the first embodiment.
- the following lens arrangement diagrams show the arrangement of various lenses in a focusing state of 4000 mm in the entire system such as the projection lens system PL1.
- the left side in the figure is the enlargement side or the object side of the whole system.
- the right side in the figure is the reduction side or the image side of the entire system.
- the position of the image plane S is shown on the rightmost side, ie, the reduction side in each drawing.
- the image plane S corresponds to the image forming surface of the image forming element 11.
- FIG. 2A shows a lens arrangement at the wide-angle end of the projection lens system PL1 of the first embodiment.
- FIG. 2B shows a lens arrangement at an intermediate position of the projection lens system PL1 of the first embodiment.
- FIG. 2C is a lens arrangement diagram of the projection lens system PL1 of the first embodiment at the telephoto end.
- the wide angle end is the shortest focal length state in which the entire system has the shortest focal length fw.
- the intermediate position is an intermediate focal length between the wide angle end and the telephoto end.
- the broken line arrows illustrated between FIG. 2 (a) and FIG. 2 (b) can be obtained by connecting the positions of the lens groups in each state of the wide-angle end, the intermediate position and the telephoto end sequentially from the top in the figure. It is a straight line. Between the wide angle end and the intermediate position, and between the intermediate position and the telephoto end, they are simply connected in a straight line, which is different from the actual movement of each lens group. Further, symbols (+) and (-) attached to the symbols of the respective lens groups indicate the positive and negative of the power of each lens group.
- the projection lens system PL1 of the first embodiment includes eighteen lens elements L1 to L18 that constitute three lens units G1 to G3. As shown in FIG. 2A, the first, second and third lens groups G1, G2 and G3 are arranged in order from the enlargement side to the reduction side of the projection lens system PL1.
- the projection lens system PL1 functions as a zoom lens system by moving each of the first to third lens groups G1 to G3 along the optical axis of the projection lens system PL1 during zooming.
- the first to eighteenth lens elements L1 to L18 are arranged in order from the enlargement side to the reduction side.
- the first to eighteenth lens elements L1 to L18 respectively constitute a positive lens or a negative lens.
- the positive lens has positive power by having a biconvex shape or a positive meniscus shape.
- the negative lens has negative power by having a biconcave shape or a negative meniscus shape.
- the first lens unit G1 includes first to seventh lens elements L1 to L7, and has negative power.
- the first lens element L1 has a negative meniscus shape, and is disposed with the convex surface facing the enlargement side.
- the second lens element L2 has a biconvex shape.
- the third lens element L3 has a positive meniscus shape, and is disposed with the convex surface facing the enlargement side.
- the fourth lens element L4 has a negative meniscus shape, and is disposed with the convex surface facing the enlargement side.
- the fifth lens element L5 has a negative meniscus shape, and is disposed with the convex surface facing the enlargement side.
- the sixth lens element L6 has a biconcave shape.
- the seventh lens element L7 has a biconvex shape.
- the second lens unit G2 includes eighth to tenth lens elements L8 to L10 and has positive power.
- the eighth lens element L8 has a positive meniscus shape, and is disposed with the convex surface facing the enlargement side.
- the ninth lens element L9 has a negative meniscus shape, and is disposed with the convex surface facing the enlargement side.
- the tenth lens element L10 has a biconvex shape.
- the third lens unit G3 includes eleventh to eighteenth lens elements L11 to L18, and has positive power.
- a stop A is provided on the enlargement side of the eleventh lens element L11.
- the eleventh lens element L11 has a biconcave shape.
- the twelfth lens element L12 has a biconvex shape.
- the thirteenth lens element L13 has a positive meniscus shape, and is disposed with the convex surface facing the reduction side.
- the fourteenth lens element L14 has a biconvex shape.
- the fifteenth lens element L15 has a biconcave shape.
- the sixteenth lens element L16 has a biconvex shape.
- the seventeenth lens element L17 has a negative meniscus shape, and is disposed with the convex surface facing the reduction side.
- the eighteenth lens element L18 has a biconvex shape.
- FIGS. 2A to 2C as an example of the transmission optical system 12, three back glasses L19 and L20 arranged between the eighteenth lens element L18 closest to the reduction side in the projection lens system PL1 and the image plane S. , L21 are illustrated.
- the back glasses L19 to L21 are, for example, various prisms, filters, and cover glasses.
- back glasses L19 to L21 for one image plane S corresponding to one image forming element 11 are illustrated.
- the projection lens system PL1 is applicable to various transmission optical systems 12 when using a plurality of image forming elements 11.
- the projection lens system PL1 forms a substantially telecentric system on the reduction side where light from the image plane S is incident via the back glasses L19 to L21. As a result, it is possible to suppress color shift or the like due to the coating of the prism in the transmission optical system 12. Further, the light from the image plane S of the image forming element 11 can be efficiently taken into the projection lens system PL1.
- FIG. 3 is an aberration diagram showing various longitudinal aberrations of the projection lens system PL1 according to Example 1.
- FIG. Each of the aberration diagrams below illustrates various longitudinal aberrations in a 4000 mm focusing state.
- FIG. 3A shows various aberrations at the wide-angle end of the projection lens system PL1 of the first embodiment.
- FIG. 3B shows various aberrations at an intermediate position of the projection lens system PL1 of the first embodiment.
- FIG. 3C shows various aberrations at the telephoto end of the projection lens system PL1 of the first embodiment.
- the spherical aberration diagram showing the spherical aberration on the horizontal axis “SA (mm)” and the astigmatism on the horizontal axis It includes an astigmatism diagram shown in “AST (mm)” and a distortion diagram in which distortion is shown on the horizontal axis “DIS (%)”.
- the vertical axis "F” represents an F number.
- the solid line marked “d-line” in the figure indicates the characteristic of the d-line.
- the broken line marked “F-line” shows the characteristic of the characteristic of the F-line.
- the broken line marked “C-line” shows the characteristic of the characteristic of the C-line.
- the vertical axis "H” represents the image height.
- the solid line marked “s” in the figure indicates the characteristic of the sagittal plane.
- the dashed line marked “m” shows the characteristics of the meridional plane.
- FIGS. 3A, 3B, and 3C Various aberrations in various states illustrated in FIGS. 3A, 3B, and 3C are based on Numerical Example 1 in which the projection lens system PL1 of Example 1 is specifically implemented. Numerical embodiment 1 of the projection lens system PL1 will be described later.
- FIG. 4 is a chart showing the sufficiency of the various conditions in the projection lens system PL1 of the first embodiment.
- the chart shown in FIG. 4 indicates which of all the lens elements L1 to L18 in the projection lens system PL1 of Example 1 satisfies the following conditions (1) to (8).
- the symbol “o” in the item for each lens indicates that the corresponding condition is satisfied, and the blank indicates that the corresponding condition is not satisfied.
- the symbol “/” indicates that the lens is not a judgment target lens of the corresponding condition from the viewpoint of lens power and the like.
- various parameters related to the conditions (1) to (8) are also described.
- Various parameters include
- the power of the lens is described as "P” in the positive lens and "N” in the negative lens.
- the lens material of each of the lens elements L1 to L18 is also illustrated.
- all the negative lenses that satisfy the condition (1) in the projection lens system PL1 are configured to satisfy the conditions (2) and (3).
- the condition (1) is a condition for specifying a lens which is easily affected by the heat of the image light 3 of the image projection apparatus 1 and which easily affects the performance of the projection lens system PL1.
- Condition (1) is expressed as the following equation.
- h is the height of the most off-axial chief ray in the surface on the enlargement side or the surface on the reduction side of the lens to be judged.
- H is the maximum height of axial rays in the same plane of the lens.
- a lens that exceeds the upper limit defined by the right side of the above equation is considered to be less susceptible to heat because it does not cause the concentration of light rays described later.
- Whether the condition (1) is satisfied or not is determined based on whether the minimum value of the left side
- the heights h and H of light rays for each lens in the condition (1) will be described with reference to FIG.
- FIG. 5 is an optical path diagram showing an optical path of a light beam in the projection lens system PL1 of the first embodiment.
- FIG. 5 shows the most off-axis chief ray 31 in the projection lens system PL1 and the on-axis ray 32 passing through the highest pupil position.
- the most off-axis chief ray 31 emits light from the position most distant from the optical axis 5 on the image plane S, and passes through the center position of the stop A.
- the light beam of the on-axis ray emits light from the position of the optical axis 5 on the image plane S.
- the on-axis ray 32 passing through the highest pupil position is defined by the ray passing through the pupil position, ie the highest position of the stop A.
- the heights of the various rays are based on the optical axis 5.
- the heights h and H of the respective light rays 31 and 32 in the first lens element L1 and the ninth lens element L9 are illustrated.
- the heights h, H are illustrated using the position where each ray 31, 32 passes the physical surface of the lens elements L1, L9.
- the heights h and H of the light beams 31 and 32 may be measured on the main surface on the optical expansion side or the main surface on the reduction side of the lens.
- the first lens element L1 does not satisfy the condition (1)
- the ninth lens element L9 satisfies the condition (1).
- the height h of the off-axis principal ray 31 is larger than the height H of the on-axis ray 32.
- the height h of the most off-axis principal ray 31 is much smaller than the height H of the axial ray 32.
- FIG. 5 An enlarged view of the vicinity of the ninth lens element L9 in FIG. 5 is shown in FIG.
- the most off-axis chief ray 31 is separated from the on-axis ray 32.
- the ninth lens element L9 as shown in FIG. 6, the off-axis chief ray 31 is superimposed on the axial ray 32 near the center of the ninth lens element L9.
- the light beams of light emitted in various places on the image plane S are densely packed near the center of the lens and local temperature change is likely to occur.
- this embodiment imposes various conditions for suppressing the influence of heat on the lens susceptible to the heat that satisfies the condition (1), and stabilizes the performance of the projection lens system PL1.
- the influence of heat may be considered such that the focal position is sensitively shifted due to local temperature change. From this, the following conditions (2) and (3) are imposed on all the negative lenses that satisfy the condition (1).
- Tn ⁇ 98.5%
- Tn is a transmittance at which light of wavelength 460 nm passes through the lens material, and is, for example, an internal transmittance.
- the lens material is more likely to absorb energy as light of shorter wavelength, and a light source having a particularly high peak intensity for blue light is often used in the image projection apparatus. It is set to the wavelength.
- the transmittance Tn of the negative lens can be secured high, and the energy absorbed by the negative lens when passing a light beam can be reduced.
- the transmittance Tn of the negative lens falls below the lower limit value 98.5% of the condition (2), the energy absorbed by the negative lens becomes large, and the influence of heat is excessively generated.
- the transmittance Tn of the negative lens is preferably 99% or more.
- Condition (3) is expressed as the following equation. Dn / Db ⁇ 0.05 (3)
- Dn is the thickness of the portion located on the optical axis of the negative lens.
- Db is the total thickness of various back glasses disposed on the reduction side of the projection lens system PL1.
- FIG. 5 illustrates the thickness Dn of the ninth lens element L9 of Example 1 and the total thickness Db of the plurality of back glasses L19, L20, and L21. More specifically, the total thickness Db is the sum of the thickness of the back glass L19, the thickness of the back glass L20, and the thickness of the back glass L21.
- the thickness Dn of the negative lens exceeds the upper limit of 0.05 ⁇ Db according to the condition (3), the energy absorbed by the negative lens becomes large, and the influence of heat is excessively generated.
- the thickness Dn of the negative lens is preferably 0.035 ⁇ Db or less.
- the sixth to eighteenth lens elements L6 to L18 satisfy the condition (1).
- all lenses on the reduction side of the stop A in the projection lens system PL1 may satisfy the condition (1). Thereby, the distance between the stop A and the lens on the reduction side can be shortened, and the total length of the projection lens system PL1 can be made small.
- the negative lens includes the sixth lens element L6, the ninth lens element L9, the eleventh lens element L11, and the fifteenth lens. They are an element L15 and a seventeenth lens element L17. As shown in FIG. 4, all the negative lenses satisfying the above condition (1) satisfy the conditions (2) and (3). Thus, the performance of the projection lens system PL1 can be stabilized by suppressing the influence of heat in the negative lens that is likely to affect the performance of the projection lens system PL1.
- all the negative lenses satisfying the condition (1) may further satisfy the following condition (4).
- all of the negative lenses that satisfy the above condition (1) satisfy the condition (4) as shown in FIG.
- Condition (4) is expressed as the following equation.
- fn is the focal length of one negative lens.
- fw is the focal length at the wide-angle end of the entire system as described above.
- condition (4) it is possible to secure a long focal length fn of the negative lens, and to mitigate the influence of heat such as shift of the focus position. If the negative lens falls below the lower limit value of the condition (4), the power of the negative lens etc. may be sensitively changed according to the image 2 to be projected. Stability of the performance of the projection lens system PL1 can be improved by weakening the power of the negative lens specified in the condition (1) according to the condition (4).
- At least one of all the negative lenses may satisfy the condition (5).
- n n is the Abbe number of the lens material of the negative lens.
- Abbe number for example, the Abbe number vd based on the d-line can be adopted.
- a lens material having a high Abbe number tends to have a high transmittance, which is thermally advantageous.
- the negative lens that exceeds the upper limit value of the condition (5) it becomes difficult to satisfactorily correct the chromatic aberration of the projection lens system PL1.
- the chromatic aberration can be well corrected with respect to the high zoom or wide angle of the projection lens system PL1.
- the Abbe number n n of at least one negative lens is smaller than 36.
- all the positive lenses satisfying the condition (1) may satisfy the following condition (6).
- the positive lens satisfying the condition (1) is a seventh lens element L7, an eighth lens element L8, a tenth lens element L10, and a twelfth lens element They are L12, 13th lens element L13, 14th lens element L14, 16th lens element L16, and 18th lens element L18.
- all of the positive lenses that satisfy the above condition (1) satisfy the condition (6).
- Tp is the transmittance of light of wavelength 460 nm at a thickness of 10 mm of the lens material of the positive lens.
- the transmittance Tp can be secured high, and the performance of the projection lens system PL1 can be further stabilized.
- the transmittance Tp of the positive lens falls below the lower limit value of the condition (6), the amount of absorbed energy becomes large, which may cause the influence of heat.
- the transmittance Tp of the positive lens is preferably 99% or more.
- At least four of the positive lenses satisfying the condition (1) may satisfy the following condition (7).
- the projection lens system PL1 of Example 1 as shown in FIG. 4, five of the eighth lens element L8, the tenth lens element L10, the fourteenth lens element L14, the sixteenth lens element L16, and the eighteenth lens element L18.
- the sheet satisfies the condition (7).
- Condition (7) is expressed as the following equation. dn / dt ⁇ 4.5 ⁇ 10 ⁇ 6 (7)
- dn / dt is the temperature coefficient of the relative refractive index at normal temperature of the lens material of the positive lens.
- the normal temperature is, for example, 20 ° C. to 30 ° C.
- the influence of the change of the shape and the influence of the change of the refractive index may be offset in the shift of the focus position due to the local temperature change. According to the condition (7), stability of the performance of the projection lens system PL1 can be improved, and chromatic aberration can also be corrected well.
- At least one of the positive lenses satisfying the condition (1) may satisfy the following condition (8).
- Condition (8) is expressed as the following equation. p p ⁇ 40 (8)
- ⁇ p is the Abbe number of the lens material of the positive lens.
- the Abbe number pp of at least one positive lens is preferably smaller than 36.
- Example 2 The measures for increasing the brightness as described above can be implemented not limited to the projection lens system PL1 of the first embodiment.
- the projection lens system PL2 of Example 2 will be described with reference to FIGS. 7 to 9.
- FIG. 7 The projection lens system PL2 of Example 2 will be described with reference to FIGS. 7 to 9.
- FIG. 7 is a lens arrangement diagram in various states of the projection lens system PL2 according to the second embodiment.
- FIGS. 7 (a), (b) and (c) respectively show lens arrangement diagrams at the wide-angle end, the intermediate position and the telephoto end of the projection lens system PL2, as in FIGS. 2 (a) to (c).
- the projection lens system PL2 of the second embodiment includes sixteen lens elements L1 to L16. As in the first embodiment, the first to sixteenth lens elements L1 to L16 in the projection lens system PL2 are arranged in order from the enlargement side to the reduction side. As in the first embodiment, the projection lens system PL2 of the second embodiment includes the three lens groups G1 to G3 to configure a zoom lens system.
- FIGS. 7A to 7C illustrate back glasses L17 to L19 as an example of the transmission optical system 12.
- the first lens unit G1 includes first to sixth lens elements L1 to L6, and has negative power.
- the first lens element L1 has a negative meniscus shape, and the convex surface is directed to the enlargement side.
- the second lens element L2 has a biconvex shape.
- the third lens element L3 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the fourth lens element L4 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the fifth lens element L5 has a biconcave shape.
- the sixth lens element L6 has a biconvex shape.
- the second lens group G2 includes seventh and eighth lens elements L7 and L8 and has positive power.
- the seventh lens element L7 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the eighth lens element L8 has a biconvex shape.
- the seventh lens element L7 and the eighth lens element L8 are cemented.
- the third lens unit G3 includes ninth to sixteenth lens elements L9 to L16, and has positive power.
- a stop A is provided on the enlargement side of the ninth lens element L9.
- the ninth lens element L9 has a biconcave shape.
- the tenth lens element L10 has a biconvex shape.
- the eleventh lens element L11 has a biconvex shape.
- the twelfth lens element L12 has a biconvex shape.
- the thirteenth lens element L13 has a biconcave shape.
- the fourteenth lens element L14 has a biconvex shape.
- the fifteenth lens element L15 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the reduction side.
- the sixteenth lens element L16 has a biconvex shape.
- FIG. 8 is an aberration diagram illustrating longitudinal aberration of the projection lens system PL2 according to Example 2.
- FIG. FIGS. 8A, 8B, and 8C show various aberrations at the wide-angle end, the wide-angle end, the intermediate position, and the telephoto end of the projection lens system PL2, respectively, as in FIGS. 3A to 3C. .
- the various aberrations illustrated in FIGS. 8A to 8C are based on Numerical Example 2 described later.
- FIG. 9 shows the sufficiency of the conditions (1) to (8) in the projection lens system PL2 of the second embodiment.
- the chart of FIG. 9 shows the correspondence between the conditions (1) to (8) and the lens elements L1 to L16 of the projection lens system PL2 of the second embodiment, as in the first embodiment. Also by the projection lens system PL2 of the second embodiment, the image quality of the projection image 20 can be improved when the brightness of the image projection device 1 is increased.
- Example 3 The projection lens system PL3 of Example 3 will be described with reference to FIGS. 10 to 12.
- FIG. 10 The projection lens system PL3 of Example 3 will be described with reference to FIGS. 10 to 12.
- FIG. 10 The projection lens system PL3 of Example 3 will be described with reference to FIGS. 10 to 12.
- FIG. 10 The projection lens system PL3 of Example 3 will be described with reference to FIGS. 10 to 12.
- FIG. 10 The projection lens system PL3 of Example 3 will be described with reference to FIGS. 10 to 12.
- FIG. 10 is a lens arrangement diagram of the projection lens system PL3 according to Example 3 in various states.
- FIGS. 10 (a), (b) and (c) respectively show lens arrangement diagrams at the wide-angle end, the intermediate position and the telephoto end of the projection lens system PL3, as in FIGS. 2 (a) to (c).
- the projection lens system PL3 of Example 3 includes 17 lens elements L1 to L17. As in the first embodiment, the first to seventeenth lens elements L1 to L17 in the projection lens system PL3 are arranged in order from the enlargement side to the reduction side.
- the projection lens system PL3 of the third embodiment like the first embodiment, includes the three lens groups G1 to G3 to configure a zoom lens system.
- FIGS. 10A to 10C back glasses L18 to L20 of an example of the transmission optical system 12 are illustrated.
- the first lens unit G1 includes first to sixth lens elements L1 to L6 and has negative power.
- the first lens element L1 has a negative meniscus shape, and the convex surface is directed to the enlargement side.
- the second lens element L2 has a biconvex shape.
- the third lens element L3 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the fourth lens element L4 has a biconcave shape.
- the fifth lens element L5 has a biconcave shape.
- the sixth lens element L6 has a biconvex shape.
- the second lens unit G2 includes seventh to ninth lens elements L7 to L9 and has positive power.
- the seventh lens element L7 has a positive meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the eighth lens element L8 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the ninth lens element L9 has a biconvex shape.
- the third lens unit G3 includes tenth to seventeenth lens elements L10 to L17, and has positive power.
- a stop A is provided on the enlargement side of the tenth lens element L10.
- the tenth lens element L10 has a biconcave shape.
- the eleventh lens element L11 has a biconvex shape.
- the twelfth lens element L12 has a biconvex shape.
- the thirteenth lens element L13 has a biconvex shape.
- the fourteenth lens element L14 has a biconcave shape.
- the fifteenth lens element L15 has a biconvex shape.
- the sixteenth lens element L16 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the reduction side.
- the seventeenth lens element L17 has a biconvex shape.
- FIG. 11 is an aberration diagram showing longitudinal aberration of the projection lens system PL3 according to Example 3.
- FIG. FIGS. 11 (a), (b) and (c) show various aberrations at the wide-angle end, the wide-angle end, the middle position and the telephoto end of the projection lens system PL3, respectively, as in FIGS. .
- the various aberrations illustrated in FIGS. 11 (a) to 11 (c) are based on Numerical Example 3 to be described later.
- FIG. 12 shows the sufficiency of the conditions (1) to (8) in the projection lens system PL3 of the third embodiment. Similar to the first embodiment, the chart of FIG. 12 shows the correspondence between the conditions (1) to (8) and the lens elements L1 to L17 of the projection lens system PL3 of the third embodiment. Also by the projection lens system PL3 of the third embodiment, the image quality of the projection image 20 can be improved when the brightness of the image projection apparatus 1 is increased.
- the projection lens systems PL1 to PL3 of the above Embodiments 1 to 3 can project the image 2 on the reduction side in the image projection device 1 as the projection image 20 on the enlargement side.
- the projection lens systems PL1 to PL3 have a stop A and constitute a zoom lens system including a plurality of lens groups G1 to G3.
- the lens group G1 closest to the magnification side among the plurality of lens groups G1 to G3 has negative power.
- the negative leading projection lens systems PL1 to PL3 satisfy the following condition (9) in the present embodiment.
- Condition (9) is expressed as the following equation. 2 ⁇ fr / fw ⁇ 4.5 (9)
- fr is a focal length at the wide-angle end on the reduction side of the stop A.
- the condition (9) defines the ratio fr / fw of the focal length fr to the focal length fw at the wide-angle end of the entire system.
- fr / fw 3.34.
- fr / fw 3.73.
- fr / fw 2.74.
- the performances of the projection lens systems PL1 to PL3 constituting the negative leading zoom lens system can be favorably obtained.
- the value exceeds the upper limit value of the condition (9) it becomes difficult to maintain the telecentricity on the reduction side while keeping the back focus long.
- the lower limit value of the condition (9) aberration correction becomes difficult, and the image quality of the projection image 20 projected on the enlargement side may be degraded.
- the ratio fr / fw is preferably greater than 2.5 and less than 4.0.
- the second embodiment will be described below with reference to the drawings.
- the projection lens system PL constitutes a zoom lens system.
- the projection lens system PL may not be a zoom lens system.
- a projection lens system PL configured to form an intermediate image inside will be described.
- Example 4 A projection lens system PL4 according to a fourth embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 13 to 16.
- FIG. 13 is a lens arrangement diagram of a projection lens system PL4 according to a fourth example.
- FIG. 14 is an aberration diagram showing longitudinal aberration of the projection lens system PL4 according to Example 4.
- each aberration diagram of the present embodiment includes, in order from the left side in the diagram, a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, and a distortion diagram.
- the vertical axis "w" represents a half angle of view.
- FIG. 13 and 14 show the arrangement of various lenses and various aberrations in a focusing state where the projection distance by the projection lens system PL4 of Example 4 is 4000 mm.
- Numerical Embodiment 4 corresponding to the projection lens system PL4 of Embodiment 4 will be described later.
- the projection lens system PL4 of Example 4 includes 22 lens elements L1 to L22, as shown in FIG.
- the first to twenty second lens elements L1 to L22 in the projection lens system PL4 are arranged in order from the enlargement side to the reduction side as in the first embodiment.
- back glasses L23 to L25 which are an example of the transmission optical system 12 are illustrated.
- the first to twenty second lens elements L1 to L22 in the projection lens system PL4 constitute a magnifying optical system 51 and a relay optical system 52.
- the magnifying optical system 51 is positioned closer to the magnifying side than the relay optical system 52.
- the magnifying optical system 51 includes first to eleventh lens elements L1 to L11, and has positive power.
- the first lens element L1 has a negative meniscus shape, and the convex surface is directed to the enlargement side.
- the second lens element L2 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the third lens element L3 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the fourth lens element L4 has a positive meniscus shape, and has a convex surface directed to the reduction side.
- the fifth lens element L5 has a biconvex shape.
- the sixth lens element L6 has a biconcave shape.
- the fifth lens element L5 and the sixth lens element L6 are cemented.
- the seventh lens element L7 has a biconvex shape.
- the eighth lens element L8 has a biconvex shape.
- the ninth lens element L9 has a biconcave shape.
- the eighth lens element L8 and the ninth lens element L9 are cemented.
- the tenth lens element L10 has a biconvex shape.
- the eleventh lens element L11 has a positive meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the relay optical system 52 includes twelfth to twenty-second lens elements L12 to L22, and has positive power.
- the twelfth lens element L12 has a positive meniscus shape, and has a convex surface directed to the reduction side.
- the thirteenth lens element L13 has a biconcave shape.
- the twelfth lens element L12 and the thirteenth lens element L13 are cemented.
- the fourteenth lens element L14 has a positive meniscus shape, and has a convex surface directed to the reduction side.
- the fifteenth lens element L15 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the sixteenth lens element L16 has a biconvex shape.
- a diaphragm A is disposed between the sixteenth lens element L16 and the seventeenth lens element L17.
- the seventeenth lens element L17 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the eighteenth lens element L18 has a biconvex shape.
- the nineteenth lens element L19 has a biconcave shape.
- the twentieth lens element L20 has a biconvex shape.
- the nineteenth lens element L19 and the twentieth lens element L20 are cemented.
- the twenty first lens element L21 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the reduction side.
- the twenty-second lens element L22 has a biconvex shape.
- FIG. 15 is an optical path diagram showing an optical path of a light beam in the projection lens system PL4 of the fourth embodiment.
- the projection lens system PL4 has an intermediate imaging position MI between the magnification optical system 51 and the relay optical system 52.
- the projection lens system PL4 forms an image at the intermediate imaging position MI in conjugation with a reduction conjugate point located on the image plane S via the reduction side relay optical system 52. Further, the image formation at the intermediate image formation position MI of the projection lens system PL4 is performed conjugate to the enlargement conjugate point positioned at the projection position of the screen 4 etc. via the enlargement optical system 51 on the enlargement side.
- the angle between the off-axis chief ray 31 and the on-axis ray 32 reaches near the right angle on the enlargement side, A wide angle of view can be secured.
- FIG. 16 shows the sufficiency of the conditions (1) to (8) in the projection lens system PL4 of the fourth embodiment.
- the chart of FIG. 16 shows the correspondence between the conditions (1) to (8) and the lens elements L1 to L22 of the projection lens system PL4 of Example 4, as in the first embodiment. Also by the projection lens system PL4 of the fourth embodiment, it is possible to improve the image quality in increasing the luminance.
- Example 5 The projection lens system PL5 of Example 5 will be described with reference to FIGS. 17 to 20.
- FIG. 17 The projection lens system PL5 of Example 5 will be described with reference to FIGS. 17 to 20.
- FIG. 17 is a lens arrangement diagram of a projection lens system PL5 according to the fifth example.
- FIG. 18 is an aberration diagram showing the longitudinal aberration of the projection lens system PL5. 17 and 18 show the arrangement of various lenses and various aberrations in a focused state where the projection distance by the projection lens system PL5 of Example 5 is 4000 mm. Numerical Embodiment 5 corresponding to the projection lens system PL5 of Embodiment 5 will be described later.
- FIG. 19 shows the optical path of the light beam in the projection lens system PL5 of the fifth embodiment.
- the projection lens system PL5 of the fifth embodiment includes the magnifying optical system 51 on the magnifying side with respect to the intermediate image forming position MI, and the relay optical system 52 on the reduction side with respect to the intermediate image forming position MI. .
- the magnifying optical system 51 includes the first to eleventh lens elements L1 to L11, and has positive power.
- the first lens element L1 has a negative meniscus shape, and the convex surface is directed to the enlargement side.
- the second lens element L2 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the first lens element L1 and the second lens element L2 are cemented.
- the third lens element L3 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the fourth lens element L4 has a positive meniscus shape, and has a convex surface directed to the reduction side.
- the fifth lens element L5 has a biconvex shape.
- the sixth lens element L6 has a biconcave shape.
- the fifth lens element L5 and the sixth lens element L6 are cemented.
- the seventh lens element L7 has a biconvex shape.
- the eighth lens element L8 has a biconvex shape.
- the ninth lens element L9 has a biconcave shape.
- the eighth lens element L8 and the ninth lens element L9 are cemented.
- the tenth lens element L10 has a biconvex shape.
- the eleventh lens element L11 has a positive meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the relay optical system 52 includes twelfth to twenty-second lens elements L12 to L22, and has positive power.
- the twelfth lens element L12 has a positive meniscus shape, and has a convex surface directed to the reduction side.
- the thirteenth lens element L13 has a biconcave shape.
- the twelfth lens element L12 and the thirteenth lens element L13 are cemented.
- the fourteenth lens element L14 has a biconvex shape.
- the fifteenth lens element L15 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the sixteenth lens element L16 has a biconvex shape.
- a diaphragm A is disposed between the sixteenth lens element L16 and the seventeenth lens element L17.
- the seventeenth lens element L17 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the eighteenth lens element L18 has a biconvex shape.
- the nineteenth lens element L19 has a biconcave shape.
- the twentieth lens element L20 has a biconvex shape.
- the nineteenth lens element L19 and the twentieth lens element L20 are cemented.
- the twenty first lens element L21 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the reduction side.
- the twenty-second lens element L22 has a biconvex shape.
- FIG. 20 shows the sufficiency of the conditions (1) to (8) in the projection lens system PL5 of the fifth example.
- the table of FIG. 20 shows the correspondence between the conditions (1) to (8) and the lens elements L1 to L22 of the projection lens system PL5 of the example 5 as in the first embodiment. Also by the projection lens system PL5 of the fifth embodiment, it is possible to improve the image quality in increasing the luminance.
- Example 6 The projection lens system PL6 of Example 6 will be described with reference to FIGS. 21 to 24.
- FIG. 21 is a lens arrangement diagram of a projection lens system PL6 according to Example 6.
- FIG. FIG. 22 is an aberration diagram showing longitudinal aberration of the projection lens system PL6. 21 and 22 show the arrangement of various lenses and various aberrations in a focusing state in which the projection distance by the projection lens system PL6 in Example 6 is 4000 mm. Numerical Embodiment 6 corresponding to the projection lens system PL6 of Embodiment 6 will be described later.
- FIG. 23 shows the optical path of the light beam in the projection lens system PL6 of the sixth embodiment.
- the projection lens system PL6 of Example 6 includes the magnifying optical system 51 on the enlargement side with respect to the intermediate image forming position MI and the relay optical system 52 on the reduction side with respect to the intermediate image forming position MI. .
- the magnifying optical system 51 includes the first to eleventh lens elements L1 to L11, and has positive power.
- the first lens element L1 has a negative meniscus shape, and the convex surface is directed to the enlargement side.
- the second lens element L2 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the third lens element L3 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the fourth lens element L4 has a biconvex shape.
- the fifth lens element L5 has a biconvex shape.
- the sixth lens element L6 has a biconcave shape.
- the fifth lens element L5 and the sixth lens element L6 are cemented.
- the seventh lens element L7 has a biconvex shape.
- the eighth lens element L8 has a biconvex shape.
- the ninth lens element L9 has a biconcave shape.
- the tenth lens element L10 has a biconvex shape.
- the eleventh lens element L11 has a positive meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the relay optical system 52 includes twelfth to twenty-second lens elements L12 to L22, and has positive power.
- the twelfth lens element L12 has a positive meniscus shape, and has a convex surface directed to the reduction side.
- the thirteenth lens element L13 has a biconcave shape.
- the twelfth lens element L12 and the thirteenth lens element L13 are cemented.
- the fourteenth lens element L14 has a positive meniscus shape, and has a convex surface directed to the reduction side.
- the fifteenth lens element L15 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the sixteenth lens element L16 has a biconvex shape.
- a diaphragm A is disposed between the sixteenth lens element L16 and the seventeenth lens element L17.
- the seventeenth lens element L17 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the eighteenth lens element L18 has a biconvex shape.
- the nineteenth lens element L19 has a biconcave shape.
- the twentieth lens element L20 has a biconvex shape.
- the nineteenth lens element L19, the twentieth lens element L20, and the twenty first lens element L21 are cemented.
- the twenty first lens element L21 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the reduction side.
- the twenty-second lens element L22 has a biconvex shape.
- FIG. 24 shows the sufficiency of the conditions (1) to (8) in the projection lens system PL6 of the sixth embodiment.
- the table of FIG. 20 shows the correspondence between the conditions (1) to (8) and the lens elements L1 to L22 of the projection lens system PL6 of Example 6, as in the first embodiment. Also by the projection lens system PL6 of the sixth embodiment, it is possible to improve the image quality in increasing the luminance.
- the projection lens systems PL4 to PL6 of the above Embodiments 4 to 6 are provided with a magnifying optical system 51 and a relay optical system 52 so as to have an intermediate image forming position MI to form an image inside.
- the projection lens systems PL4 to PL6 satisfy the following condition (10).
- Condition (10) is expressed by the following equation. 8 ⁇
- fr is a focal length on the reduction side of A as well as the stop.
- f is the focal length of the whole system.
- fr / f 10.08.
- fr / f 9.28.
- fr / f 10.23.
- the performance of the projection lens system PL4 to PL6 having the intermediate image formation position MI can be favorably obtained.
- the value exceeds the upper limit value of the condition (10) it becomes difficult to maintain the telecentricity on the reduction side while keeping the back focus long.
- the lower limit value of the condition (10) aberration correction becomes difficult, and the image quality of the projection image 20 may be degraded.
- the ratio fr / f is preferably greater than 8.5 and less than 11.
- the projection lens system PL has been described as an example of the negative leading type, but the projection lens system PL may be of the positive leading type.
- the lens group on the most enlargement side in the zoom lens system has positive power.
- a projection lens system PL constituting a positive-leading zoom lens system will be described.
- Example 7 A projection lens system PL7 according to a seventh embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 25 to 27.
- FIG. 25 is a lens arrangement diagram of the projection lens system PL7 according to Example 7 in various states.
- FIGS. 25 (a), (b) and (c) respectively show lens arrangement diagrams at the wide-angle end, the intermediate position and the telephoto end of the projection lens system PL7 as in FIGS. 2 (a) to (c).
- the projection lens system PL7 of the seventh embodiment includes sixteen lens elements L1 to L16 that form five lens units G1 to G5. As shown in FIG. 25A, the first to fifth lens groups G1 to G5 are arranged in order from the enlargement side to the reduction side of the projection lens system PL7. In the present embodiment, the projection lens system PL7 functions as a zoom lens system by moving the lens groups G1 to G5 along the optical axis during zooming as in the first embodiment.
- the first to sixteenth lens elements L1 to L16 in the projection lens system PL7 are arranged in order from the enlargement side to the reduction side.
- back glasses L17 to L19 which are an example of the transmission optical system 12 are illustrated.
- the first lens unit G1 includes the first and second lens elements L1 and L2 and has positive power.
- the first lens element L1 has a negative meniscus shape, and the convex surface is directed to the enlargement side.
- the second lens element L2 has a biconvex shape.
- the first lens element L1 and the second lens element L2 are cemented.
- the second lens unit G2 includes third to fifth lens elements L3 to L5 and has negative power.
- the third lens element L3 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the fourth lens element L4 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the fifth lens element L5 has a positive meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the fourth lens element L4 and the fifth lens element L5 are cemented.
- the third lens unit G3 is composed of the sixth lens element L6 and has negative power.
- the sixth lens element L6 has a biconcave shape.
- the fourth lens unit G4 includes seventh to fourteenth lens elements L7 to L14 and has positive power.
- a stop A is disposed on the enlargement side of the seventh lens element L7.
- the seventh lens element L7 has a biconvex shape.
- the eighth lens element L8 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the reduction side.
- the ninth lens element L9 has a biconvex shape.
- the tenth lens element L10 has a biconvex shape.
- the eleventh lens element L11 has a biconcave shape.
- the twelfth lens element L12 has a biconvex shape.
- the thirteenth lens element L13 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the reduction side.
- the fourteenth lens element L14 has a biconvex shape.
- the fifth lens unit G5 includes fifteenth and sixteenth lens elements L15 and L16, and has positive power.
- the fifteenth lens element L15 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the sixteenth lens element L16 has a positive meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- FIG. 26 is an aberration diagram showing longitudinal aberration of a projection lens system PL7 according to Example 7.
- FIG. FIGS. 26 (a), (b) and (c) show various aberrations at the wide-angle end, the wide-angle end, the middle position and the telephoto end of the projection lens system PL7, as in FIGS. .
- the various aberrations exemplified in FIGS. 26 (a) to 26 (c) are based on Numerical Example 7 described later.
- FIG. 27 shows the sufficiency of the conditions (1) to (8) in the projection lens system PL7 of the seventh embodiment.
- the table of FIG. 27 shows the correspondence between the conditions (1) to (8) and the lens elements L1 to L16 of the projection lens system PL7 of the example 7 as in the first embodiment. Also by the projection lens system PL7 of the seventh embodiment, it is possible to improve the image quality at the time of high luminance.
- Example 8 The projection lens system PL8 of Example 8 will be described with reference to FIGS. 28 to 30.
- FIG. 28 is a lens arrangement diagram of the projection lens system PL8 according to Example 8 in various states.
- FIGS. 28 (a), (b) and (c) respectively show lens arrangement diagrams at the wide angle end, the intermediate position and the telephoto end of the projection lens system PL8, as in FIGS. 2 (a) to 2 (c).
- the projection lens system PL8 of the eighth embodiment includes four lens groups G1 to G4, and configures a zoom lens system as in the seventh embodiment.
- the projection lens system PL8 of the eighth embodiment includes 17 lens elements L1 to L17.
- the first to fourth lens units G1 to G4 and the first to seventeenth lens elements L1 to L17 in the projection lens system PL8 are arranged in order from the enlargement side to the reduction side, as in the seventh embodiment.
- back glasses L18 to L20 of an example of the transmission optical system 12 are illustrated.
- the first lens unit G1 includes the first and second lens elements L1 and L2, and has positive power.
- the first lens element L1 has a negative meniscus shape, and the convex surface is directed to the enlargement side.
- the second lens element L2 has a positive meniscus shape, and the convex surface is directed to the enlargement side.
- the second lens unit G2 includes third to fifth lens elements L3 to L5 and has negative power.
- the third lens element L3 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the fourth lens element L4 has a biconcave shape.
- the fifth lens element L5 has a biconcave shape.
- the sixth lens element L6 has a biconvex shape.
- the third lens unit G3 includes seventh to twelfth lens elements L7 to L12 and has positive power.
- the seventh lens element L7 has a biconcave shape.
- the eighth lens element L8 has a biconvex shape.
- a diaphragm A is disposed between the eighth lens element L8 and the ninth lens element L9.
- the ninth lens element L9 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the reduction side.
- the tenth lens element L10 has a positive meniscus shape, and has a convex surface directed to the reduction side.
- the eleventh lens element L11 has a biconvex shape.
- the twelfth lens element L12 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the reduction side.
- the fourth lens unit G4 includes thirteenth to seventeenth lens elements L13 to L17, and has positive power.
- the thirteenth lens element L13 has a biconvex shape.
- the fourteenth lens element L14 has a biconcave shape.
- the thirteenth lens element L13 and the fourteenth lens element L14 are cemented.
- the fifteenth lens element L15 has a biconvex shape.
- the sixteenth lens element L16 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the reduction side.
- the seventeenth lens element L17 has a biconvex shape.
- FIG. 29 is an aberration diagram showing a longitudinal aberration of a projection lens system PL8 according to Example 8.
- FIG. FIGS. 29 (a), (b) and (c) show various aberrations at the wide-angle end, the wide-angle end, the middle position and the telephoto end of the projection lens system PL8, respectively, as in FIGS. .
- the various aberrations exemplified in FIGS. 29 (a) to 29 (c) are based on Numerical Example 8 to be described later.
- FIG. 30 shows the sufficiency of the conditions (1) to (8) in the projection lens system PL8 of the eighth embodiment. Similar to Embodiment 1, the chart of FIG. 30 shows the correspondence between the conditions (1) to (8) and the lens elements L1 to L17 of the projection lens system PL8 of Example 8. Also by the projection lens system PL8 of the eighth embodiment, it is possible to improve the image quality at the time of high luminance.
- Example 9 The projection lens system PL9 of Example 9 will be described with reference to FIGS. 31 to 33.
- FIG. 31 is a lens arrangement diagram of the projection lens system PL9 according to Example 9 in various states. 31 (a), (b) and (c) respectively show lens arrangement diagrams at the wide-angle end, the intermediate position and the telephoto end of the projection lens system PL9, as in FIGS. 2 (a) to (c).
- the projection lens system PL9 of the ninth embodiment includes three lens groups G1 to G3, and configures a zoom lens system as in the seventh embodiment.
- the projection lens system PL9 of the ninth embodiment includes nineteen lens elements L1 to L19.
- the first to third lens units G1 to G3 and the first to nineteenth lens elements L1 to L19 in the projection lens system PL9 are arranged in order from the enlargement side to the reduction side, as in the seventh embodiment.
- back glasses L20 to L22 as an example of the transmission optical system 12 are illustrated.
- the first lens unit G1 includes first to fourth lens elements L1 to L4, and has positive power.
- the first lens element L1 has a biconvex shape.
- the second lens element L2 has a positive meniscus shape, and the convex surface is directed to the enlargement side.
- the third lens element L3 has a biconcave shape.
- the fourth lens element L4 has a positive meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the third lens element L3 and the fourth lens element L4 are cemented.
- the second lens unit G2 includes fifth to ninth lens elements L5 to L9 and has negative power.
- the fifth lens element L5 has a positive meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the sixth lens element L6 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the seventh lens element L7 has a biconcave shape.
- the eighth lens element L8 has a biconcave shape.
- the ninth lens element L9 has a positive meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the third lens unit G3 includes tenth to nineteenth lens elements L10 to L19, and has positive power.
- a stop A is disposed on the enlargement side of the tenth lens element L10.
- the tenth lens element L10 has a biconvex shape.
- the eleventh lens element L11 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the reduction side.
- the twelfth lens element L12 has a biconvex shape.
- the thirteenth lens element L13 has a biconcave shape.
- the fourteenth lens element L14 has a biconvex shape.
- the thirteenth lens element L13 and the fourteenth lens element L14 are cemented.
- the fifteenth lens element L15 has a negative meniscus shape, and has a convex surface directed to the enlargement side.
- the sixteenth lens element L16 has a biconcave shape.
- the seventeenth lens element L17 has a positive meniscus shape, and has a convex surface directed to the reduction side.
- the eighteenth lens element L18 has a biconvex shape.
- the nineteenth lens element L19 has a biconvex shape.
- FIG. 32 is an aberration diagram showing longitudinal aberration of a projection lens system PL9 according to Example 9.
- FIG. FIGS. 32 (a), (b) and (c) show various aberrations at the wide-angle end, the wide-angle end, the middle position and the telephoto end of the projection lens system PL9, respectively, as in FIGS. .
- the various aberrations illustrated in FIGS. 32A to 32C are based on Numerical Example 9 to be described later.
- FIG. 33 shows the sufficiency of the conditions (1) to (8) in the projection lens system PL9 of the ninth example.
- the chart of FIG. 33 shows the correspondence between the conditions (1) to (8) and the lens elements L1 to 19 of the projection lens system PL5 of Example 5, as in the first embodiment.
- the projection lens system PL9 of Example 9 includes a fourteenth lens element L14 which satisfies the condition (1) but does not satisfy the condition (4). Also by the projection lens system PL9 of the ninth embodiment, it is possible to improve the image quality in increasing the luminance.
- Embodiments 7 to 9 constitute a positive-leading zoom lens system in which the lens group G1 closest to the enlargement side has positive power.
- the projection lens systems PL7 to PL9 satisfy the following condition (11).
- Condition (11) is expressed as the following equation. 0.5 ⁇ fr / ft ⁇ 2.0 (11)
- fr is the combined focal length of all lenses on the reduction side of the stop A in the projection lens system PL9.
- the focal length fr is measured, for example, at the telephoto end.
- the condition (11) defines the ratio fr / ft of the focal length fr to the focal length ft of the telephoto end of the entire system.
- fr / ft 0.83.
- fr / ft 1.73.
- fr / ft 0.63.
- the performances of the projection lens systems PL7 to PL9 constituting the positive-leading-type zoom lens system can be favorably obtained.
- the upper limit value of the condition (11) is exceeded, it becomes difficult to maintain the telecentricity on the reduction side while keeping the back focus long.
- the lower limit value of the condition (11) aberration correction becomes difficult, and the image quality of the projected image 20 may be degraded.
- the ratio fr / ft is preferably greater than 0.6 and less than 1.8.
- Numerical embodiment 1 Numerical Example 1 corresponding to the projection lens system PL1 of Example 1 will be described.
- surface data is shown in Table 1-1
- various data are shown in Table 1-2
- single lens data is shown in Table 1-3
- zoom lens group data is shown in Table 1-4
- zoom The lens unit magnifications are shown in Table 1-5.
- Numerical Embodiment 2 corresponding to the projection lens system PL2 of Embodiment 2 will be described.
- surface data is shown in Table 2-1
- various data is shown in Table 2-2
- single lens data is shown in Table 2-3
- zoom lens group data is shown in Table 2-4
- zoom The lens unit magnifications are shown in Table 2-5.
- Numerical embodiment 3 corresponding to the projection lens system PL3 of Embodiment 3 will be described.
- surface data is shown in Table 3-1
- various data is shown in Table 3-2
- single lens data is shown in Table 3-3
- zoom lens group data is shown in Table 3-4
- zoom The lens unit magnifications are shown in Table 3-5.
- Numerical embodiment 5 Hereinafter, Numerical Embodiment 5 corresponding to the projection lens system PL5 of Embodiment 5 will be described.
- surface data is shown in Table 5-1
- various data is shown in Table 5-2
- single lens data is shown in Table 5-3.
- Numerical embodiment 8 Numerical Embodiment 8 corresponding to the projection lens system PL8 of Embodiment 8 will be shown below.
- surface data is shown in Table 8-1
- various data is shown in Table 8-2
- single lens data is shown in Table 8-3
- zoom lens group data is shown in Table 8-4
- zoom The lens unit magnifications are shown in Table 8-5.
- Numerical Example 9 corresponding to the projection lens system PL9 of Example 9 will be described.
- surface data is shown in Table 9-1
- various data is shown in Table 9-2
- single lens data is shown in Table 9-3
- zoom lens group data is shown in Table 9-4
- zoom The lens unit magnifications are shown in Table 9-5.
- a first aspect according to the present disclosure is a projection lens system that projects an image on the reduction side where a back glass is disposed in an image projection apparatus to the enlargement side.
- the projection lens system has a reduction side surface and an enlargement side surface, and includes one or more negative lenses satisfying the following condition (1) on the reduction side surface or the enlargement side surface. All the one or more negative lenses that satisfy the condition (1) satisfy the following conditions (2) and (3).
- all the one or more negative lenses satisfying the condition (1) further satisfy the following condition (4).
- n n is an Abbe number of at least one lens material of one or more negative lenses.
- the projection lens system of the first aspect constitutes a substantially telecentric system on the reduction side. Thereby, it is possible to suppress the color shift in the back lens or the like on the reduction side.
- the projection lens system of the first aspect further includes a stop and one or more positive lenses positioned on the reduction side of the stop. All the one or more negative lenses are positioned on the reduction side of the stop, and all the one or more positive lenses satisfy the condition (1). Thereby, the projection lens system can be miniaturized.
- the projection lens system of the first aspect further includes one or more positive lenses satisfying the condition (1). All the one or more positive lenses that satisfy the condition (1) satisfy the following condition (6). Tp> 98.5% (6) here, Tp: Transmittance of light of wavelength 460 nm at a thickness of 10 mm of the lens material of one or more positive lenses. Thereby, the influence of heat in the positive lens can be reduced, and the image quality of the projected image can be improved.
- the projection lens system of the first aspect includes at least 15 lenses. According to the above projection lens system, various aberrations in the projection lens system can be corrected well.
- the projection lens system of the first aspect further includes four positive lenses satisfying the condition (1).
- the four positive lenses satisfying the condition (1) satisfy the following condition (7).
- dn / dt ⁇ 4.5 ⁇ 10 ⁇ 6 (7) here, dn / dt: A temperature coefficient of relative refractive index at normal temperature of lens materials of four positive lenses.
- the projection lens system of the first aspect further includes a positive lens satisfying the condition (1).
- the positive lens satisfying the condition (1) satisfies the following condition (8).
- the projection lens system of the first aspect further includes a stop.
- the projection lens system constitutes a zoom lens system including a plurality of lens groups. Among the plurality of lens units, the lens unit on the most magnification side has negative power.
- the projection lens system satisfies the following condition (9). 2 ⁇ fr / fw ⁇ 4.5 (9) here, fr: Focal length fw at the wide angle end on the reduction side with respect to the aperture stop: Focal length at the wide angle end of the entire system.
- the projection lens system of the first aspect further comprises a stop.
- the projection lens system has an intermediate imaging position at which an image is formed inside the projection lens system.
- a magnifying optical system including a plurality of lenses positioned on the magnifying side of the intermediate image forming position has positive power.
- a relay optical system composed of a plurality of lenses positioned on the reduction side of the intermediate imaging position has positive power.
- the projection lens system satisfies the following condition (10). 8 ⁇
- the projection lens system of the first aspect further includes a stop.
- the projection lens system constitutes a zoom lens system including a plurality of lens groups.
- the lens group on the most enlargement side among the plurality of lens groups has positive power.
- the projection lens system satisfies the following condition (11). 0.5 ⁇ fr / ft ⁇ 2.0 (11) here, fr: Focal length on the reduction side relative to the aperture ft: Focal length at the telephoto end of the entire system.
- a thirteenth aspect is an image projection apparatus comprising the projection lens system of the first aspect and an image forming element for forming an image. According to the above-described image projection apparatus, it is possible to improve the image quality of the image in increasing the luminance.
- the present disclosure is applicable to, for example, an image projection apparatus having a light output of 20,000 lumens or more, and a projection lens system mounted on the image projection apparatus.
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Abstract
投写レンズ系は、画像投写装置においてバックガラスが配置された縮小側の画像を拡大側に投写する。投写レンズ系では、縮小側の面または拡大側の面において、最軸外の主光線の高さhと最も高い瞳位置を通る軸上光線の高さHとによる条件|h/H|<2.0を満足する負レンズの全てが、透過率Tnと負レンズの光軸上の厚みDnとバックガラスのトータル厚みDbとによる条件Tn≧98.5%及びDn/Db≦0.05を満足する。
Description
本開示は、縮小側の画像を拡大側に投写する投写レンズ系、及び投写レンズ系を備えた画像投写装置に関する。
特許文献1は、画像投影装置及び撮像装置において、色収差を良好に補正し、且つ温度変化によるフォーカス位置のずれを抑えるための光学系を開示している。特許文献1の光学系では、アッベ数、異常分散性及び温度変化に対する屈折率変化率等を適切な範囲に設定した少なくとも2つの正レンズが、絞りよりも縮小側に設けられている。これにより、軸上光束の幅を大きくして軸上色収差を良好に補正しながら、温度変化による屈折率の変化に起因するフォーカス位置のずれの抑制を図っている。特許文献1は、画像投影装置において高温になる原因として、光源に用いるランプを挙げている。
本開示は、画像投写装置の高輝度化における画像の画質を良くすることができる投写レンズ系及び画像投写装置を提供する。
本開示に係る投写レンズ系は、画像投写装置においてバックガラスが配置された縮小側の画像を拡大側に投写するレンズ系である。投写レンズ系は、縮小側の面および拡大側の面を有し、縮小側の面または拡大側の面において以下の条件(1)を満足する1枚以上の負レンズを含む。1枚以上の負レンズの全てが、以下の条件(2)および(3)を満足する。
|h/H|<2.0 ・・・(1)
Tn≧98.5% ・・・(2)
Dn/Db≦0.05 ・・・(3)
ここで、
h:最軸外の主光線の高さ
H:最も高い瞳位置を通る軸上光線の高さ
Tn:1枚以上の負レンズのレンズ材料の厚さ10mmにおける波長460nmの光の透過率
Dn:1枚以上の負レンズの光軸上の厚み
Db:バックガラスのトータル厚み
である。
|h/H|<2.0 ・・・(1)
Tn≧98.5% ・・・(2)
Dn/Db≦0.05 ・・・(3)
ここで、
h:最軸外の主光線の高さ
H:最も高い瞳位置を通る軸上光線の高さ
Tn:1枚以上の負レンズのレンズ材料の厚さ10mmにおける波長460nmの光の透過率
Dn:1枚以上の負レンズの光軸上の厚み
Db:バックガラスのトータル厚み
である。
本開示に係る画像投写装置は、上記の投写レンズ系と、画像形成素子とを備える。画像形成素子は、画像を形成する。
本開示に係る投写レンズ系及び画像投写装置によると、画像投写装置の高輝度化における画像の画質を良くすることができる。
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、或いは実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、出願人は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
(実施形態1)
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。
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。
1.概要
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。
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。
本実施形態に係る画像投写装置1は、例えば光出力が2万ルーメン以上等の高輝度プロジェクタである。画像投写装置1においては、図1に示すように、画像形成素子11等を用いて種々の画像2を示す画像光3が生成され、画像光3が投写レンズ系PLに入射する。投写レンズ系PLは、入射した画像光3の画像2を拡大するように投写光35を出射する。投写レンズ系PLからの投写光35により、画像2の拡大結果の投写画像20が、外部のスクリーン4等に投写される。
以上のような画像投写装置1においては、投写画像20をより明るく投写する高輝度化が求められている。画像投写装置1の高輝度化においては、以下の要因により、投写画像20の画質が低下する事態が想定される。
即ち、画像投写装置1においては、高輝度を有する画像光3が投写レンズ系PL中を進行する際に、投写レンズ系PLにおける絞りA近傍などの特定のレンズ素子Lnが、顕著な温度変化を生じることが想定される。レンズ素子Lnの温度変化は、レンズ素子Lnの形状及び屈折率を変化させることにより、ピント位置のシフト、球面収差の発生、及びバックフォーカスの変動など、投写レンズ系PLの性能に様々な影響を及ぼし得る。
さらに、画像光3によるレンズ素子Ln上の熱分布は、一様な場合も局所的な場合も起こり得る。それぞれの場合では、ピント位置のシフト方向が異なる等、熱の影響の仕方が変わると考えられる。以上より、画像投写装置1の高輝度化においては、投写する画像2中の輝度に応じた熱の影響で投写レンズ系PLの性能が不安定になり、投写画像20の画質が低下するという事態が想定される。
そこで、本実施形態は、高輝度の画像光3による熱の影響を抑制するように、投写レンズ系PLを構成する。これにより、画像投写装置1の高輝度化において熱の影響を抑制し、投写レンズ系PLの性能を安定化させて、投写画像20の画質を良くすることができる。
2.画像投写装置について
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。
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。
本実施形態に係る画像投写装置1は、図1に示すように、光源10と、画像形成素子11と、透過光学系12と、投写レンズ系PLとを備える。画像投写装置1は、例えばDLP方式で構成される。画像投写装置1の光出力は、3万ルーメン以上であってもよい。
光源10は、例えばレーザ光源である。光源10は、例えば青色LD(半導体レーザ)素子を含み、450nm近傍のピーク波長を有する。光源10は、例えば各種の色合成によって白色光の照明光30を発光する。照明光30は、透過光学系12を介して、一様な照度分布において画像形成素子11に照射される。光源10は、ケーラー照明光学系を含んでもよい。
画像形成素子11は、例えばDMD(デジタルミラーデバイス)である。画像形成素子11は、例えば画素毎のミラー素子を含んだ画像形成面を有し、外部からの映像信号などに基づき画像2を画像形成面に形成する。画像形成素子11は、画像形成面において照明光30を空間変調して、画像光3を生成する。画像光3は、例えば画像形成面上の画素毎に指向性を有する。
画像投写装置1は、例えばRGBに対応する3チップ等、複数の画像形成素子11を備えてもよい。また、画像形成素子11は、DMDに限らず、例えば液晶素子であってもよい。この場合、画像投写装置1は、3LCD方式またはLCOS方式などで構成されてもよい。
透過光学系12は、透光性を有する光学素子等を含み、画像形成素子11と投写レンズ系PLとの間に配置される。透過光学系12は、光源10からの照明光30を画像形成素子11に導光する。また、透過光学系12は、画像形成素子11からの画像光3を投写レンズ系PLに導光する。透過光学系12は、例えば、TIR(内部全反射)プリズム、色分解プリズム、色合成プリズム、光学フィルタ、平行平板ガラス、水晶ローパスフィルタ、及び赤外カットフィルタ等の各種の光学素子を含んでもよい。以下、透過光学系12中の光学素子を「バックガラス」という場合がある。
投写レンズ系PLは、例えばモジュール化されて画像投写装置1に搭載される。以下、投写レンズ系PLにおいて画像投写装置1の外部に向いた側を「拡大側」といい、拡大側とは反対側を「縮小側」という。透過光学系12の各種バックガラスは、投写レンズ系PLの縮小側に配置される。
投写レンズ系PLは、複数のレンズ素子Lnと、絞りAとを備える。レンズ素子Lnの枚数は、例えば15枚以上である。これにより、投写レンズ系PLにおける諸収差を良好に補正することができる。絞りAは、例えば開口絞りである。投写レンズ系PLにおいて、絞りAの開口度合いは、例えば、開放状態などに予め固定されている。投写レンズ系PLは、特にモジュール化されずに画像投写装置1に組み込まれてもよい。以下、本実施形態に係る投写レンズ系PLの詳細について説明する。
3.投写レンズ系について
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。
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。
3-1.実施例1
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。
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。
図2は、実施例1に係る投写レンズ系PL1の各種状態におけるレンズ配置図である。以下の各レンズ配置図は、投写レンズ系PL1等の全系で4000mmの合焦状態において、各種レンズの配置を示す。図中の左側は、全系の拡大側或いは物体側である。図中の右側は、全系の縮小側或いは像側である。また、各図において最も右側すなわち縮小側に、像面Sの位置を示している。像面Sは、画像形成素子11の画像形成面に対応する。
図2(a)は、実施例1の投写レンズ系PL1の広角端におけるレンズ配置図を示す。図2(b)は、実施例1の投写レンズ系PL1の中間位置におけるレンズ配置図を示す。図2(c)は、実施例1の投写レンズ系PL1の望遠端におけるレンズ配置図を示す。広角端は、全系が最短の焦点距離fwを有する最短焦点距離状態である。中間位置は、広角端と望遠端との間の中間焦点距離状態である。望遠端は、全系が最長の焦点距離ftを有する最長焦点距離状態である。広角端の焦点距離fwと望遠端の焦点距離ftとに基づき、中間位置の焦点距離fm=√(fw×ft)が規定される。
図2(a)と図2(b)との間に図示した折れ線の矢印は、図中の上から順に、広角端、中間位置及び望遠端の各状態におけるレンズ群の位置を結んで得られる直線である。広角端と中間位置との間、中間位置と望遠端との間は、単純に直線で接続されているだけであり、実際の各レンズ群の動きとは異なる。また、各々のレンズ群の符号に付した記号(+),(-)は、各レンズ群のパワーの正負を示す。
実施例1の投写レンズ系PL1は、3つのレンズ群G1~G3を構成する18枚のレンズ素子L1~L18を備える。図2(a)に示すように、投写レンズ系PL1の拡大側から縮小側へ順番に、第1、第2及び第3レンズ群G1,G2,G3が並んでいる。投写レンズ系PL1は、変倍時に第1~第3レンズ群G1~G3の各々が、投写レンズ系PL1の光軸に沿って移動することにより、ズームレンズ系として機能する。
また、投写レンズ系PL1においては、拡大側から縮小側へ順番に、第1~第18レンズ素子L1~L18が並んでいる。第1~第18レンズ素子L1~L18は、それぞれ正レンズ又は負レンズを構成する。正レンズは、両凸形状または正メニスカス形状を有することによって、正のパワーを有する。負レンズは、両凹形状または負メニスカス形状を有することによって、負のパワーを有する。
第1レンズ群G1は、第1~第7レンズ素子L1~L7を含み、負のパワーを有する。第1レンズ素子L1は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けて配置される。第2レンズ素子L2は、両凸形状を有する。第3レンズ素子L3は、正メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けて配置される。第4レンズ素子L4は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けて配置される。第5レンズ素子L5は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けて配置される。第6レンズ素子L6は、両凹形状を有する。第7レンズ素子L7は、両凸形状を有する。
第2レンズ群G2は、第8~第10レンズ素子L8~L10を含み、正のパワーを有する。第8レンズ素子L8は、正メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けて配置される。第9レンズ素子L9は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けて配置される。第10レンズ素子L10は、両凸形状を有する。
第3レンズ群G3は、第11~18レンズ素子L11~L18を含み、正のパワーを有する。第11レンズ素子L11の拡大側には、絞りAが設けられている。第11レンズ素子L11は、両凹形状を有する。第12レンズ素子L12は、両凸形状を有する。第13レンズ素子L13は、正メニスカス形状を有し、凸面を縮小側に向けて配置される。第14レンズ素子L14は、両凸形状を有する。第15レンズ素子L15は、両凹形状を有する。第16レンズ素子L16は、両凸形状を有する。第17レンズ素子L17は、負メニスカス形状を有し、凸面を縮小側に向けて配置される。第18レンズ素子L18は、両凸形状を有する。
図2(a)~(c)では、透過光学系12の一例として、投写レンズ系PL1において最も縮小側の第18レンズ素子L18と像面Sとの間に並んだ3つのバックガラスL19,L20,L21を図示している。バックガラスL19~L21は、例えば各種プリズム、フィルタ及びカバーガラス等である。各図では、説明の便宜上、1つの画像形成素子11に応じた1つの像面Sに対するバックガラスL19~L21を例示している。投写レンズ系PL1は、複数の画像形成素子11を用いる際の各種の透過光学系12に適用可能である。
投写レンズ系PL1は、像面Sからの光がバックガラスL19~L21を介して入射する縮小側において、略テレセントリック系を構成する。これにより、透過光学系12におけるプリズムのコートによる色ズレ等を抑制することができる。また、画像形成素子11の像面Sからの光を効率良く投写レンズ系PL1に取り込むことができる。
図3は、実施例1に係る投写レンズ系PL1の種々の縦収差を示す収差図である。以下の各収差図は、4000mm合焦状態において各種の縦収差を例示する。
図3(a)は、実施例1の投写レンズ系PL1の広角端における諸収差を示す。図3(b)は、実施例1の投写レンズ系PL1の中間位置における諸収差を示す。図3(c)は、実施例1の投写レンズ系PL1の望遠端における諸収差を示す。図3(a),(b),(c)の各々は、それぞれ図中の左側から順に、球面収差を横軸「SA(mm)」に示す球面収差図と、非点収差を横軸「AST(mm)」に示す非点収差図と、歪曲収差を横軸「DIS(%)」に示す歪曲収差図とを含む。
各々の球面収差図において、縦軸「F」はFナンバーを表す。また、図中「d-line」と記した実線は、d線の特性を示す。「F-line」と記した破線は、F線の特性の特性を示す。「C-line」と記した破線は、C線の特性の特性を示す。各々の非点収差図及び歪曲収差図において、縦軸「H」は像高を表す。また、図中「s」と記した実線は、サジタル平面の特性を示す。「m」と記した破線は、メリディオナル平面の特性を示す。
図3(a),(b),(c)に例示する各種状態の諸収差は、実施例1の投写レンズ系PL1を具体的に実施した数値実施例1に基づいている。投写レンズ系PL1の数値実施例1については後述する。
3-2.高輝度化における熱対策について
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4~6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。
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4~6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。
図4に示す図表は、実施例1の投写レンズ系PL1中の全レンズ素子L1~L18の何れが、下記の条件(1)~(8)を満足するのかを示している。レンズ毎の項目における記号「○」は、対応する条件を満足することを示し、空欄は、対応する条件を満足しないことを示す。また、記号「/」は、レンズのパワー等の観点から、対応する条件の判断対象のレンズではないことを示す。
また、図4においては、条件(1)~(8)に関する各種パラメータについても表記している。各種パラメータは、後述する|h/H|、レンズの透過率、Dn/Db、vd、|fn/f|及びdn/dtを含む。また、レンズのパワーについて、正レンズには「P」と表記し、負レンズには「N」と表記している。また、各レンズ素子L1~L18のレンズ材料も例示している。
本実施形態では、投写レンズ系PL1において条件(1)を満足する負レンズの全てが、条件(2)及び条件(3)を満足するように構成される。条件(1)は、画像投写装置1の画像光3による熱の影響を受け易く、投写レンズ系PL1の性能に影響し易いレンズを特定するための条件である。
条件(1)は、次式のように表される。
|h/H|<2.0 ・・・(1)
ここで、hは、判断対象となるレンズの拡大側の面又は縮小側の面における最軸外の主光線の高さである。Hは、当該レンズの同じ面における軸上光線の最大の高さである。上式の右辺で規定される上限値を上回るレンズは、後述する光線の密集を生じず、熱の影響を受け難いと考えられる。条件(1)を満足するか否かは、投写レンズ系PL1の広角端から望遠端までの間における上式の左辺|h/H|の最小値が、上限値よりも小さいか否かによって判断される。条件(1)におけるレンズ毎の光線の高さh,Hについて、図5を用いて説明する。
|h/H|<2.0 ・・・(1)
ここで、hは、判断対象となるレンズの拡大側の面又は縮小側の面における最軸外の主光線の高さである。Hは、当該レンズの同じ面における軸上光線の最大の高さである。上式の右辺で規定される上限値を上回るレンズは、後述する光線の密集を生じず、熱の影響を受け難いと考えられる。条件(1)を満足するか否かは、投写レンズ系PL1の広角端から望遠端までの間における上式の左辺|h/H|の最小値が、上限値よりも小さいか否かによって判断される。条件(1)におけるレンズ毎の光線の高さh,Hについて、図5を用いて説明する。
図5は、実施例1の投写レンズ系PL1における光線の光路を示す光路図である。図5では、投写レンズ系PL1における最軸外の主光線31と、最も高い瞳位置を通る軸上光線32とを示している。最軸外の主光線31は、像面Sにおいて光軸5から最も離れた位置から発光して、絞りAの中心位置を通る。軸上光線の光束は、像面Sにおける光軸5の位置から発光する。軸上光線の光束において、最も高い瞳位置を通る軸上光線32は、瞳位置すなわち絞りAの最も高い位置を通る光線によって規定される。各種光線の高さは、光軸5を基準としている。
図5では、実施例1の投写レンズ系PL1において、第1レンズ素子L1と第9レンズ素子L9とにおける各光線31,32の高さh,Hを例示している。図5では、各々の光線31,32がレンズ素子L1,L9の物理的な表面を通る位置を用いて、各々の高さh,Hを図示している。光線31,32の高さh,Hは、レンズの光学的な拡大側の主面又は縮小側の主面において測定されてもよい。
図4に示すように、実施例1において第1レンズ素子L1は条件(1)を満足せず、第9レンズ素子L9は条件(1)を満足している。図5に示すように、第1レンズ素子L1において、最軸外の主光線31の高さhは、軸上光線32の高さHよりも大きい。一方、第9レンズ素子L9では、最軸外の主光線31の高さhが、軸上光線32の高さHよりも格段に小さくなっている。
図5における第9レンズ素子L9の近傍の拡大図を図6に示す。図5の第1レンズ素子L1においては、最軸外の主光線31が軸上光線32から離間している。これに対して、第9レンズ素子L9においては、図6に示すように、最軸外の主光線31が、第9レンズ素子L9の中央近傍において軸上光線32に重畳することとなる。このように、条件(1)を満足するレンズにおいては、像面Sの各所で発光する光の光線がレンズの中央近傍に密集して、局所的な温度変化が生じ易いことが想定される。
そこで、本実施形態は、条件(1)を満足するような熱の影響を受け易いレンズに対して、熱の影響を抑制するための各種条件を課して、投写レンズ系PL1の性能を安定化させる。特に、負レンズにおいては、局所的な温度変化によってピント位置が敏感にシフトするといった熱の影響が考えられる。このことから、条件(1)を満足する負レンズの全てに、以下の条件(2)及び(3)が課される。
条件(2)は、次式のように表される。
Tn≧98.5% ・・・(2)
ここで、Tnは、負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であり、例えば内部透過率である。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。
Tn≧98.5% ・・・(2)
ここで、Tnは、負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であり、例えば内部透過率である。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。
条件(2)によると、負レンズの透過率Tnを高く確保して、負レンズが光線の通過時に吸収するエネルギーを低減することができる。負レンズの透過率Tnが条件(2)の下限値98.5%を下回ると、負レンズに吸収されるエネルギーが大きくなり、熱の影響が過度に生じてしまう。負レンズの透過率Tnは99%以上であることが好ましい。
条件(3)は、次式のように表される。
Dn/Db≦0.05 ・・・(3)
ここで、Dnは、負レンズの光軸上に位置する部分の厚みである。Dbは、投写レンズ系PL1の縮小側に配置される各種バックガラスのトータルの厚みである。図5には、実施例1の第9レンズ素子L9の厚みDnと、複数のバックガラスL19,L20,L21のトータル厚みDbとを例示している。より詳細には、トータル厚みDbは、バックガラスL19の厚みと、バックガラスL20の厚みと、バックガラスL21の厚みの和である。
Dn/Db≦0.05 ・・・(3)
ここで、Dnは、負レンズの光軸上に位置する部分の厚みである。Dbは、投写レンズ系PL1の縮小側に配置される各種バックガラスのトータルの厚みである。図5には、実施例1の第9レンズ素子L9の厚みDnと、複数のバックガラスL19,L20,L21のトータル厚みDbとを例示している。より詳細には、トータル厚みDbは、バックガラスL19の厚みと、バックガラスL20の厚みと、バックガラスL21の厚みの和である。
条件(3)によると、負レンズの薄肉化により、光線の通過時の負レンズによるエネルギーの吸収を抑制することができる。負レンズの厚みDnが条件(3)による上限値0.05×Dbを上回ると、負レンズに吸収されるエネルギーが大きくなり、熱の影響が過度に生じてしまう。負レンズの厚みDnは、0.035×Db以下であることが好ましい。
図4に戻り、実施例1の投写レンズ系PL1においては、第6~第18レンズ素子L6~L18が条件(1)を満足する。本実施形態では、投写レンズ系PL1において絞りAよりも縮小側の全てのレンズが、条件(1)を満足してもよい。これにより、絞りAと縮小側のレンズ間の距離が短縮でき、投写レンズ系PL1の全長を小型にすることができる。
実施例1において、条件(1)を満足する第6~第18レンズ素子L6~L18のうち、負レンズは、第6レンズ素子L6,第9レンズ素子L9,第11レンズ素子L11,第15レンズ素子L15及び第17レンズ素子L17である。図4に示すように、以上の条件(1)を満足する負レンズの全てが、条件(2)及び(3)を満足する。これにより、投写レンズ系PL1の性能に影響し易い負レンズにおける熱の影響を抑制して、投写レンズ系PL1の性能を安定化することができる。
本実施形態では、条件(1)を満足する負レンズの全てが、さらに、以下の条件(4)を満足してもよい。実施例1の投写レンズ系PL1において、上記の条件(1)を満足する負レンズの全ては、図4に示すように、条件(4)を満足する。
条件(4)は、次式のように表される。
|fn/fw|>1.2 ・・・(4)
ここで、fn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。
|fn/fw|>1.2 ・・・(4)
ここで、fn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。
条件(4)によると、負レンズの焦点距離fnを長く確保して、ピント位置のシフトなどの熱の影響を緩和することができる。負レンズが条件(4)の下限値を下回ると、投写する画像2に応じて負レンズのパワー等が過敏に変動し得る。条件(4)に従い、条件(1)で特定された負レンズのパワーを弱めておくことにより、投写レンズ系PL1の性能の安定性を向上することができる。
また、本実施形態では、全ての負レンズのうちの少なくとも1枚が、条件(5)を満足してもよい。実施例1の投写レンズ系PL1においては、図4に示すように、第1レンズ素子L1と第17レンズ素子L17との2枚が、条件(5)を満足する。
条件(5)は、次式のように表される。
νn<40 ・・・(5)
ここで、νnは、負レンズのレンズ材料のアッベ数である。アッベ数としては、例えばd線に基づくアッベ数vdを採用可能である。
νn<40 ・・・(5)
ここで、νnは、負レンズのレンズ材料のアッベ数である。アッベ数としては、例えばd線に基づくアッベ数vdを採用可能である。
一般的に、アッベ数が高いレンズ材料ほど透過率が高い傾向にあり、熱的に有利である。しかし、条件(5)の上限値を上回る負レンズのみでは、投写レンズ系PL1の色収差を良好に補正することが困難になる。条件(5)を満足する負レンズを投写レンズ系PL1に含めることにより、高輝度化による熱耐性を確保しつつ、色収差補正を良好に行うことができる。特に、投写レンズ系PL1の高ズーム化又は広角化に対して良好に色収差を補正できる。少なくとも1枚の負レンズのアッベ数νnが、36よりも小さいことが好ましい。
また、本実施形態では、条件(1)を満足する正レンズの全てが、以下の条件(6)を満足してもよい。図4に示すように、実施例1の投写レンズ系PL1において、条件(1)を満足する正レンズは、第7レンズ素子L7、第8レンズ素子L8、第10レンズ素子L10、第12レンズ素子L12、第13レンズ素子L13、第14レンズ素子L14、第16レンズ素子L16及び第18レンズ素子L18である。実施例1では、以上の条件(1)を満足する正レンズの全てが条件(6)を満足する。
条件(6)は、次式のように表される。
Tp>98.5% ・・・(6)
ここで、Tpは、負レンズの透過率Tnと同様に、正レンズのレンズ材料の厚さ10mmにおける波長460nmの光の透過率である。
Tp>98.5% ・・・(6)
ここで、Tpは、負レンズの透過率Tnと同様に、正レンズのレンズ材料の厚さ10mmにおける波長460nmの光の透過率である。
条件(6)によると、正レンズにおいても透過率Tpを高く確保して、投写レンズ系PL1の性能をより安定化することができる。正レンズの透過率Tpが条件(6)の下限値を下回ると、エネルギーの吸収量が大きくなることで熱の影響が懸念される。正レンズの透過率Tpは99%以上であることが好ましい。
また、本実施形態では、条件(1)を満足する正レンズのうちの少なくとも4枚が、以下の条件(7)を満足してもよい。実施例1の投写レンズ系PL1においては、図4に示すように、第8レンズ素子L8と第10レンズ素子L10と第14レンズ素子L14と第16レンズ素子L16と第18レンズ素子L18との5枚が、条件(7)を満足する。
条件(7)は、次式のように表される。
dn/dt<-4.5×10-6 ・・・(7)
ここで、dn/dtは、正レンズのレンズ材料の、常温における相対屈折率の温度係数である。常温は、例えば20℃~30℃である。
dn/dt<-4.5×10-6 ・・・(7)
ここで、dn/dtは、正レンズのレンズ材料の、常温における相対屈折率の温度係数である。常温は、例えば20℃~30℃である。
屈折率の温度係数が負の正レンズによると、局所的な温度変化によるピント位置のシフト等において、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し得る。条件(7)によると、投写レンズ系PL1の性能の安定性を向上できると共に、色収差を良好に補正することもできる。
また、本実施形態では、条件(1)を満足する正レンズのうちの少なくとも1枚が、以下の条件(8)を満足してもよい。実施例1の投写レンズ系PL1においては、図4に示すように、第12レンズ素子L12と第13レンズ素子L13との2枚が、条件(8)を満足する。
条件(8)は、次式のように表される。
νp<40 ・・・(8)
ここで、νpは、正レンズのレンズ材料のアッベ数である。
νp<40 ・・・(8)
ここで、νpは、正レンズのレンズ材料のアッベ数である。
条件(1)を満足する正レンズの全てが条件(8)の上限値を上回ると、投写レンズ系PL1において色収差補正を良好に行い難くなる。条件(8)によると、高輝度化による熱耐性を確保しつつ、特に高ズーム化又は広角化に対して良好に色収差補正を行える。少なくとも1枚の正レンズのアッベ数νpが、36よりも小さいことが好ましい。
3-3.実施例2
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7~図9を用いて、実施例2の投写レンズ系PL2について説明する。
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7~図9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7は、実施例2に係る投写レンズ系PL2の各種状態におけるレンズ配置図である。図7(a),(b),(c)は、図2(a)~(c)と同様に、それぞれ投写レンズ系PL2の広角端、中間位置および望遠端におけるレンズ配置図を示す。
実施例2の投写レンズ系PL2は、16枚のレンズ素子L1~L16を備える。投写レンズ系PL2における第1~第16レンズ素子L1~L16は、実施例1と同様に、拡大側から縮小側へと順番に並んでいる。実施例2の投写レンズ系PL2は、実施例1と同様に、3つのレンズ群G1~G3を含んでズームレンズ系を構成する。図7(a)~(c)では、透過光学系12の一例のバックガラスL17~L19を図示している。
実施例2の投写レンズ系PL2において、第1レンズ群G1は、第1~第6レンズ素子L1~L6を含み、負のパワーを有する。第1レンズ素子L1は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第2レンズ素子L2は、両凸形状を有する。第3レンズ素子L3は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第4レンズ素子L4は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第5レンズ素子L5は、両凹形状を有する。第6レンズ素子L6は、両凸形状を有する。
第2レンズ群G2は、第7及び第8レンズ素子L7,L8を含み、正のパワーを有する。第7レンズ素子L7は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第8レンズ素子L8は、両凸形状を有する。第7レンズ素子L7と第8レンズ素子L8とは、接合されている。
第3レンズ群G3は、第9~第16レンズ素子L9~L16を含み、正のパワーを有する。第9レンズ素子L9の拡大側には、絞りAが設けられている。第9レンズ素子L9は、両凹形状を有する。第10レンズ素子L10は、両凸形状を有する。第11レンズ素子L11は、両凸形状を有する。第12レンズ素子L12は、両凸形状を有する。第13レンズ素子L13は、両凹形状を有する。第14レンズ素子L14は、両凸形状を有する。第15レンズ素子L15は、負メニスカス形状を有し、凸面を縮小側に向けている。第16レンズ素子L16は、両凸形状を有する。
図8は、実施例2に係る投写レンズ系PL2の縦収差を示す収差図である。図8(a),(b),(c)は、図3(a)~(c)と同様に、それぞれ投写レンズ系PL2の広角端、広角端、中間位置および望遠端における諸収差を示す。図8(a)~(c)に例示する諸収差は、後述する数値実施例2に基づいている。
図9に、実施例2の投写レンズ系PL2における諸条件(1)~(8)の充足性を示す。図9の図表は、実施例1と同様に各条件(1)~(8)と、実施例2の投写レンズ系PL2の各レンズ素子L1~L16との対応関係を示している。実施例2の投写レンズ系PL2によっても、画像投写装置1の高輝度化において投写画像20の画質を良くすることができる。
3-4.実施例3
図10~図12を用いて、実施例3の投写レンズ系PL3について説明する。
図10~図12を用いて、実施例3の投写レンズ系PL3について説明する。
図10は、実施例3に係る投写レンズ系PL3の各種状態におけるレンズ配置図である。図10(a),(b),(c)は、図2(a)~(c)と同様に、それぞれ投写レンズ系PL3の広角端、中間位置および望遠端におけるレンズ配置図を示す。
実施例3の投写レンズ系PL3は、17枚のレンズ素子L1~L17を備える。投写レンズ系PL3における第1~第17レンズ素子L1~L17は、実施例1と同様に、拡大側から縮小側へと順番に並んでいる。実施例3の投写レンズ系PL3は、実施例1と同様に、3つのレンズ群G1~G3を含んでズームレンズ系を構成する。図10(a)~(c)では、透過光学系12の一例のバックガラスL18~L20を図示している。
実施例3の投写レンズ系PL3において、第1レンズ群G1は、第1~第6レンズ素子L1~L6を含み、負のパワーを有する。第1レンズ素子L1は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第2レンズ素子L2は、両凸形状を有する。第3レンズ素子L3は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第4レンズ素子L4は、両凹形状を有する。第5レンズ素子L5は、両凹形状を有する。第6レンズ素子L6は、両凸形状を有する。
第2レンズ群G2は、第7~第9レンズ素子L7~L9を含み、正のパワーを有する。第7レンズ素子L7は、正メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第8レンズ素子L8は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第9レンズ素子L9は、両凸形状を有する。
第3レンズ群G3は、第10~第17レンズ素子L10~L17を含み、正のパワーを有する。第10レンズ素子L10の拡大側には、絞りAが設けられている。第10レンズ素子L10は、両凹形状を有する。第11レンズ素子L11は、両凸形状を有する。第12レンズ素子L12は、両凸形状を有する。第13レンズ素子L13は、両凸形状を有する。第14レンズ素子L14は、両凹形状を有する。第15レンズ素子L15は、両凸形状を有する。第16レンズ素子L16は、負メニスカス形状を有し、凸面を縮小側に向けている。第17レンズ素子L17は、両凸形状を有する。
図11は、実施例3に係る投写レンズ系PL3の縦収差を示す収差図である。図11(a),(b),(c)は、図3(a)~(c)と同様に、それぞれ投写レンズ系PL3の広角端、広角端、中間位置および望遠端における諸収差を示す。図11(a)~(c)に例示する諸収差は、後述する数値実施例3に基づいている。
図12に、実施例3の投写レンズ系PL3における諸条件(1)~(8)の充足性を示す。図12の図表は、実施例1と同様に各条件(1)~(8)と、実施例3の投写レンズ系PL3の各レンズ素子L1~L17との対応関係を示している。実施例3の投写レンズ系PL3によっても、画像投写装置1の高輝度化において投写画像20の画質を良くすることができる。
3-5.実施例1~3について
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(9)を満足する。
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(9)を満足する。
条件(9)は、次式のように表される。
2<fr/fw<4.5 ・・・(9)
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(9)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。
2<fr/fw<4.5 ・・・(9)
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(9)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。
具体的に、実施例1の投写レンズ系PL1では、fr/fw=3.34である。実施例2の投写レンズ系PL2では、fr/fw=3.73である。実施例3の投写レンズ系PL3では、fr/fw=2.74である。
条件(9)によると、負先行型のズームレンズ系を構成する投写レンズ系PL1~PL3の性能を良好に得ることができる。条件(9)の上限値を上回ると、バックフォーカスを長く保ちながら縮小側のテレセントリック性を保つことが困難になる。条件(9)の下限値を下回ると、収差の補正が困難となり、拡大側に投写される投写画像20の画質が劣化し得る。比率fr/fwは、2.5よりも大きくて且つ4.0未満であることが好ましい。
(実施形態2)
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。
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。
以下、実施形態1に係る画像投写装置1、及び投写レンズ系PLと同様の構成および動作の説明は適宜、省略して、本実施形態に係る投写レンズ系PLの実施例として実施例4~6を説明する。
1.実施例4
図13~図16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13~図16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13は、実施例4に係る投写レンズ系PL4のレンズ配置図である。図14は、実施例4に係る投写レンズ系PL4の縦収差を示す収差図である。本実施形態の各収差図は、実施形態1と同様に図中の左側から順に、球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図を含む。本実施形態の非点収差図及び歪曲収差図において、縦軸「w」は半画角を表す。
図13,14では、実施例4の投写レンズ系PL4による投写距離が4000mmの合焦状態において、各種レンズの配置、及び諸収差を示している。実施例4の投写レンズ系PL4に対応する数値実施例4については後述する。
実施例4の投写レンズ系PL4は、図13に示すように、22枚のレンズ素子L1~L22を備える。本実施形態において、投写レンズ系PL4における第1~第22レンズ素子L1~L22は、実施形態1と同様に、拡大側から縮小側へと順番に並んでいる。また、図13では、透過光学系12の一例のバックガラスL23~L25を図示している。
本実施形態において、投写レンズ系PL4における第1~第22レンズ素子L1~L22は、拡大光学系51と、リレー光学系52とを構成する。拡大光学系51は、リレー光学系52よりも拡大側に位置する。
拡大光学系51は、第1~第11レンズ素子L1~L11を含み、正のパワーを有する。第1レンズ素子L1は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第2レンズ素子L2は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第3レンズ素子L3は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。
第4レンズ素子L4は、正メニスカス形状を有し、凸面を縮小側に向けている。第5レンズ素子L5は、両凸形状を有する。第6レンズ素子L6は、両凹形状を有する。第5レンズ素子L5と第6レンズ素子L6とは、接合されている。第7レンズ素子L7は、両凸形状を有する。
第8レンズ素子L8は、両凸形状を有する。第9レンズ素子L9は、両凹形状を有する。第8レンズ素子L8と第9レンズ素子L9とは接合されている。第10レンズ素子L10は、両凸形状を有する。第11レンズ素子L11は、正メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。
リレー光学系52は、第12~第22レンズ素子L12~L22を含み、正のパワーを有する。第12レンズ素子L12は、正メニスカス形状を有し、凸面を縮小側に向けている。第13レンズ素子L13は、両凹形状を有する。第12レンズ素子L12と第13レンズ素子L13とは接合されている。第14レンズ素子L14は、正メニスカス形状を有し、凸面を縮小側に向けている。第15レンズ素子L15は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第16レンズ素子L16は、両凸形状を有する。第16レンズ素子L16と第17レンズ素子L17との間には、絞りAが配置される。
第17レンズ素子L17は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第18レンズ素子L18は、両凸形状を有する。第19レンズ素子L19は、両凹形状を有する。第20レンズ素子L20は、両凸形状を有する。第19レンズ素子L19と第20レンズ素子L20とは接合されている。第21レンズ素子L21は、負メニスカス形状を有し、凸面を縮小側に向けている。第22レンズ素子L22は、両凸形状を有する。
図15は、実施例4の投写レンズ系PL4における光線の光路を示す光路図である。本実施形態において、投写レンズ系PL4は、拡大光学系51とリレー光学系52との間に中間結像位置MIを有する。投写レンズ系PL4は、縮小側のリレー光学系52を介して像面Sに位置する縮小共役点と共役に、中間結像位置MIにおいて結像する。また、投写レンズ系PL4の中間結像位置MIにおける結像は、拡大側の拡大光学系51を介してスクリーン4等の投写位置に位置する拡大共役点と共役に行われる。
本実施形態の投写光学系PL4によると、図15に示すように、最軸外の主光線31と軸上光線32との間の角度が拡大側において直角近傍にまで到り、投写画像20の画角を広く確保することができる。
図16に、実施例4の投写レンズ系PL4における諸条件(1)~(8)の充足性を示す。図16の図表は、実施形態1と同様に各条件(1)~(8)と、実施例4の投写レンズ系PL4の各レンズ素子L1~L22との対応関係を示している。実施例4の投写レンズ系PL4によっても、高輝度化における画質を良くすることができる。
2.実施例5
図17~図20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17~図20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17は、実施例5に係る投写レンズ系PL5のレンズ配置図である。図18は、投写レンズ系PL5の縦収差を示す収差図である。図17,18では、実施例5の投写レンズ系PL5による投写距離が4000mmの合焦状態において、各種レンズの配置、及び諸収差を示している。実施例5の投写レンズ系PL5に対応する数値実施例5については後述する。
図19は、実施例5の投写レンズ系PL5における光線の光路を示す。実施例5の投写レンズ系PL5は、実施例4と同様に、中間結像位置MIよりも拡大側の拡大光学系51と、中間結像位置MIよりも縮小側のリレー光学系52とを備える。
実施例5において、拡大光学系51は、第1~第11レンズ素子L1~L11を含み、正のパワーを有する。第1レンズ素子L1は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第2レンズ素子L2は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第1レンズ素子L1と第2レンズ素子L2とは、接合されている。第3レンズ素子L3は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。
第4レンズ素子L4は、正メニスカス形状を有し、凸面を縮小側に向けている。第5レンズ素子L5は、両凸形状を有する。第6レンズ素子L6は、両凹形状を有する。第5レンズ素子L5と第6レンズ素子L6とは、接合されている。第7レンズ素子L7は、両凸形状を有する。
第8レンズ素子L8は、両凸形状を有する。第9レンズ素子L9は、両凹形状を有する。第8レンズ素子L8と第9レンズ素子L9とは、接合されている。第10レンズ素子L10は、両凸形状を有する。第11レンズ素子L11は、正メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。
リレー光学系52は、第12~第22レンズ素子L12~L22を含み、正のパワーを有する。第12レンズ素子L12は、正メニスカス形状を有し、凸面を縮小側に向けている。第13レンズ素子L13は、両凹形状を有する。第12レンズ素子L12と第13レンズ素子L13とは、接合されている。第14レンズ素子L14は、両凸形状を有する。第15レンズ素子L15は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第16レンズ素子L16は、両凸形状を有する。第16レンズ素子L16と第17レンズ素子L17との間には、絞りAが配置される。
第17レンズ素子L17は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第18レンズ素子L18は、両凸形状を有する。第19レンズ素子L19は、両凹形状を有する。第20レンズ素子L20は、両凸形状を有する。第19レンズ素子L19と第20レンズ素子L20とは、接合されている。第21レンズ素子L21は、負メニスカス形状を有し、凸面を縮小側に向けている。第22レンズ素子L22は、両凸形状を有する。
図20に、実施例5の投写レンズ系PL5における諸条件(1)~(8)の充足性を示す。図20の図表は、実施形態1と同様に各条件(1)~(8)と、実施例5の投写レンズ系PL5の各レンズ素子L1~L22との対応関係を示している。実施例5の投写レンズ系PL5によっても、高輝度化における画質を良くすることができる。
3.実施例6
図21~図24を用いて、実施例6の投写レンズ系PL6について説明する。
図21~図24を用いて、実施例6の投写レンズ系PL6について説明する。
図21は、実施例6に係る投写レンズ系PL6のレンズ配置図である。図22は、投写レンズ系PL6の縦収差を示す収差図である。図21,22では、実施例6の投写レンズ系PL6による投写距離が4000mmの合焦状態において、各種レンズの配置、及び諸収差を示している。実施例6の投写レンズ系PL6に対応する数値実施例6については後述する。
図23は、実施例6の投写レンズ系PL6における光線の光路を示す。実施例6の投写レンズ系PL6は、実施例4と同様に、中間結像位置MIよりも拡大側の拡大光学系51と、中間結像位置MIよりも縮小側のリレー光学系52とを備える。
実施例6において、拡大光学系51は、第1~第11レンズ素子L1~L11を含み、正のパワーを有する。第1レンズ素子L1は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第2レンズ素子L2は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第3レンズ素子L3は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。
第4レンズ素子L4は、両凸形状を有する。第5レンズ素子L5は、両凸形状を有する。第6レンズ素子L6は、両凹形状を有する。第5レンズ素子L5と第6レンズ素子L6とは、接合されている。第7レンズ素子L7は、両凸形状を有する。
第8レンズ素子L8は、両凸形状を有する。第9レンズ素子L9は、両凹形状を有する。第10レンズ素子L10は、両凸形状を有する。第11レンズ素子L11は、正メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。
リレー光学系52は、第12~第22レンズ素子L12~L22を含み、正のパワーを有する。第12レンズ素子L12は、正メニスカス形状を有し、凸面を縮小側に向けている。第13レンズ素子L13は、両凹形状を有する。第12レンズ素子L12と第13レンズ素子L13とは、接合されている。第14レンズ素子L14は、正メニスカス形状を有し、凸面を縮小側に向けている。第15レンズ素子L15は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第16レンズ素子L16は、両凸形状を有する。第16レンズ素子L16と第17レンズ素子L17との間には、絞りAが配置される。
第17レンズ素子L17は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第18レンズ素子L18は、両凸形状を有する。第19レンズ素子L19は、両凹形状を有する。第20レンズ素子L20は、両凸形状を有する。第19レンズ素子L19と第20レンズ素子L20と第21レンズ素子L21とは、接合されている。第21レンズ素子L21は、負メニスカス形状を有し、凸面を縮小側に向けている。第22レンズ素子L22は、両凸形状を有する。
図24に、実施例6の投写レンズ系PL6における諸条件(1)~(8)の充足性を示す。図20の図表は、実施形態1と同様に各条件(1)~(8)と、実施例6の投写レンズ系PL6の各レンズ素子L1~L22との対応関係を示している。実施例6の投写レンズ系PL6によっても、高輝度化における画質を良くすることができる。
4.実施例4~6について
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(10)を満足する。
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(10)を満足する。
条件(10)は、次式のように表される。
8<|fr/f|<12 ・・・(10)
ここで、frは、絞りよりAも縮小側の焦点距離である。fは、全系の焦点距離である。
8<|fr/f|<12 ・・・(10)
ここで、frは、絞りよりAも縮小側の焦点距離である。fは、全系の焦点距離である。
具体的に、実施例4の投写レンズ系PL4では、fr/f=10.08である。実施例5の投写レンズ系PL5では、fr/f=9.28である。実施例6の投写レンズ系PL6では、fr/f=10.23である。
条件(10)によると、中間結像位置MIを有する投写レンズ系PL4~PL6の性能を良好に得ることができる。条件(10)の上限値を上回ると、バックフォーカスを長く保ちながら縮小側のテレセントリック性を保つことが困難になる。条件(10)の下限値を下回ると、収差の補正が困難となり、投写画像20の画質が劣化し得る。比率fr/fは、8.5よりも大きくて且つ11未満であることが好ましい。
(実施形態3)
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。
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。
以下、実施形態1に係る画像投写装置1、及び投写レンズ系PLと同様の構成および動作の説明は適宜、省略して、本実施形態に係る投写レンズ系PLの実施例として実施例7~9を説明する。
1.実施例7
図25~図27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25~図27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25は、実施例7に係る投写レンズ系PL7の各種状態におけるレンズ配置図である。図25(a),(b),(c)は、図2(a)~(c)と同様に、それぞれ投写レンズ系PL7の広角端、中間位置および望遠端におけるレンズ配置図を示す。
実施例7の投写レンズ系PL7は、5つのレンズ群G1~G5を構成する16枚のレンズ素子L1~L16を備える。図25(a)に示すように、投写レンズ系PL7の拡大側から縮小側へ順番に、第1~第5レンズ群G1~G5が並んでいる。本実施形態において、投写レンズ系PL7は、実施形態1と同様に変倍時に各レンズ群G1~G5が光軸に沿って移動することにより、ズームレンズ系として機能する。
投写レンズ系PL7における第1~第16レンズ素子L1~L16は、実施形態1と同様に、拡大側から縮小側へと順番に並んでいる。図25(a)~(c)では、透過光学系12の一例のバックガラスL17~L19を図示している。
実施例7の投写レンズ系PL7において、第1レンズ群G1は、第1及び第2レンズ素子L1,L2を含み、正のパワーを有する。第1レンズ素子L1は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第2レンズ素子L2は、両凸形状を有する。第1レンズ素子L1と第2レンズ素子L2とは、接合されている。
第2レンズ群G2は、第3~第5レンズ素子L3~L5を含み、負のパワーを有する。第3レンズ素子L3は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第4レンズ素子L4は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第5レンズ素子L5は、正メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第4レンズ素子L4と第5レンズ素子L5とは、接合されている。
第3レンズ群G3は、第6レンズ素子L6で構成され、負のパワーを有する。第6レンズ素子L6は、両凹形状を有する。
第4レンズ群G4は、第7~第14レンズ素子L7~L14を含み、正のパワーを有する。第7レンズ素子L7の拡大側には、絞りAが配置される。第7レンズ素子L7は、両凸形状を有する。第8レンズ素子L8は、負メニスカス形状を有し、凸面を縮小側に向けている。第9レンズ素子L9は、両凸形状を有する。第10レンズ素子L10は、両凸形状を有する。第11レンズ素子L11は、両凹形状を有する。第12レンズ素子L12は、両凸形状を有する。第13レンズ素子L13は、負メニスカス形状を有し、凸面を縮小側に向けている。第14レンズ素子L14は、両凸形状を有する。
第5レンズ群G5は、第15及び第16レンズ素子L15,L16を含み、正のパワーを有する。第15レンズ素子L15は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第16レンズ素子L16は、正メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。
図26は、実施例7に係る投写レンズ系PL7の縦収差を示す収差図である。図26(a),(b),(c)は、図3(a)~(c)と同様に、それぞれ投写レンズ系PL7の広角端、広角端、中間位置および望遠端における諸収差を示す。図26(a)~(c)に例示する諸収差は、後述する数値実施例7に基づいている。
図27に、実施例7の投写レンズ系PL7における諸条件(1)~(8)の充足性を示す。図27の図表は、実施形態1と同様に各条件(1)~(8)と、実施例7の投写レンズ系PL7の各レンズ素子L1~L16との対応関係を示している。実施例7の投写レンズ系PL7によっても、高輝度化における画質を良くすることができる。
2.実施例8
図28~図30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28~図30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28は、実施例8に係る投写レンズ系PL8の各種状態におけるレンズ配置図である。図28(a),(b),(c)は、図2(a)~(c)と同様に、それぞれ投写レンズ系PL8の広角端、中間位置および望遠端におけるレンズ配置図を示す。
実施例8の投写レンズ系PL8は、4つのレンズ群G1~G4を含み、実施例7と同様にズームレンズ系を構成する。実施例8の投写レンズ系PL8は、17枚のレンズ素子L1~L17を備える。投写レンズ系PL8における第1~第4レンズ群G1~G4、及び第1~第17レンズ素子L1~L17は、それぞれ実施例7と同様に、拡大側から縮小側へと順番に並んでいる。図28(a)~(c)では、透過光学系12の一例のバックガラスL18~L20を図示している。
実施例8の投写レンズ系PL8において、第1レンズ群G1は、第1及び第2レンズ素子L1,L2を含み、正のパワーを有する。第1レンズ素子L1は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第2レンズ素子L2は、正メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。
第2レンズ群G2は、第3~第5レンズ素子L3~L5を含み、負のパワーを有する。第3レンズ素子L3は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第4レンズ素子L4は、両凹形状を有する。第5レンズ素子L5は、両凹形状を有する。第6レンズ素子L6は、両凸形状を有する。
第3レンズ群G3は、第7~第12レンズ素子L7~L12を含み、正のパワーを有する。第7レンズ素子L7は、両凹形状を有する。第8レンズ素子L8は、両凸形状を有する。第8レンズ素子L8と第9レンズ素子L9との間には、絞りAが配置されている。第9レンズ素子L9は、負メニスカス形状を有し、凸面を縮小側に向けている。第10レンズ素子L10は、正メニスカス形状を有し、凸面を縮小側に向けている。第11レンズ素子L11は、両凸形状を有する。第12レンズ素子L12は、負メニスカス形状を有し、凸面を縮小側に向けている。
第4レンズ群G4は、第13~第17レンズ素子L13~L17を含み、正のパワーを有する。第13レンズ素子L13は、両凸形状を有する。第14レンズ素子L14は、両凹形状を有する。第13レンズ素子L13と第14レンズ素子L14とは、接合されている。第15レンズ素子L15は、両凸形状を有する。第16レンズ素子L16は、負メニスカス形状を有し、凸面を縮小側に向けている。第17レンズ素子L17は、両凸形状を有する。
図29は、実施例8に係る投写レンズ系PL8の縦収差を示す収差図である。図29(a),(b),(c)は、図3(a)~(c)と同様に、それぞれ投写レンズ系PL8の広角端、広角端、中間位置および望遠端における諸収差を示す。図29(a)~(c)に例示する諸収差は、後述する数値実施例8に基づいている。
図30に、実施例8の投写レンズ系PL8における諸条件(1)~(8)の充足性を示す。図30の図表は、実施形態1と同様に各条件(1)~(8)と、実施例8の投写レンズ系PL8の各レンズ素子L1~L17との対応関係を示している。実施例8の投写レンズ系PL8によっても、高輝度化における画質を良くすることができる。
3.実施例9
図31~図33を用いて、実施例9の投写レンズ系PL9について説明する。
図31~図33を用いて、実施例9の投写レンズ系PL9について説明する。
図31は、実施例9に係る投写レンズ系PL9の各種状態におけるレンズ配置図である。図31(a),(b),(c)は、図2(a)~(c)と同様に、それぞれ投写レンズ系PL9の広角端、中間位置および望遠端におけるレンズ配置図を示す。
実施例9の投写レンズ系PL9は、3つのレンズ群G1~G3を含み、実施例7と同様にズームレンズ系を構成する。実施例9の投写レンズ系PL9は、19枚のレンズ素子L1~L19を備える。投写レンズ系PL9における第1~第3レンズ群G1~G3、及び第1~第19レンズ素子L1~L19は、それぞれ実施例7と同様に、拡大側から縮小側へと順番に並んでいる。図28(a)~(c)では、透過光学系12の一例のバックガラスL20~L22を図示している。
実施例9の投写レンズ系PL9において、第1レンズ群G1は、第1~第4レンズ素子L1~L4を含み、正のパワーを有する。第1レンズ素子L1は、両凸形状を有する。第2レンズ素子L2は、正メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第3レンズ素子L3は、両凹形状を有する。第4レンズ素子L4は、正メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第3レンズ素子L3と第4レンズ素子L4とは、接合されている。
第2レンズ群G2は、第5~第9レンズ素子L5~L9を含み、負のパワーを有する。第5レンズ素子L5は、正メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第6レンズ素子L6は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第7レンズ素子L7は、両凹形状を有する。第8レンズ素子L8は、両凹形状を有する。第9レンズ素子L9は、正メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。
第3レンズ群G3は、第10~第19レンズ素子L10~L19を含み、正のパワーを有する。第10レンズ素子L10の拡大側には、絞りAが配置される。第10レンズ素子L10は、両凸形状を有する。第11レンズ素子L11は、負メニスカス形状を有し、凸面を縮小側に向けている。第12レンズ素子L12は、両凸形状を有する。第13レンズ素子L13は、両凹形状を有する。第14レンズ素子L14は、両凸形状を有する。第13レンズ素子L13と第14レンズ素子L14とは、接合されている。
第15レンズ素子L15は、負メニスカス形状を有し、凸面を拡大側に向けている。第16レンズ素子L16は、両凹形状を有する。第17レンズ素子L17は、正メニスカス形状を有し、凸面を縮小側に向けている。第18レンズ素子L18は、両凸形状を有する。第19レンズ素子L19は、両凸形状を有する。
図32は、実施例9に係る投写レンズ系PL9の縦収差を示す収差図である。図32(a),(b),(c)は、図3(a)~(c)と同様に、それぞれ投写レンズ系PL9の広角端、広角端、中間位置および望遠端における諸収差を示す。図32(a)~(c)に例示する諸収差は、後述する数値実施例9に基づいている。
図33に、実施例9の投写レンズ系PL9における諸条件(1)~(8)の充足性を示す。図33の図表は、実施形態1と同様に各条件(1)~(8)と、実施例5の投写レンズ系PL5の各レンズ素子L1~19との対応関係を示している。例えば、実施例9の投写レンズ系PL9は、条件(1)を満足する一方、条件(4)を満足しない第14レンズ素子L14を含んでいる。実施例9の投写レンズ系PL9によっても、高輝度化における画質を良くすることができる。
4.実施例7~9について
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(11)を満足する。
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(11)を満足する。
条件(11)は、次式のように表される。
0.5<fr/ft<2.0 ・・・(11)
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(11)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。
0.5<fr/ft<2.0 ・・・(11)
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(11)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。
具体的に、実施例7の投写レンズ系PL7では、fr/ft=0.83である。実施例8の投写レンズ系PL8では、fr/ft=1.73である。実施例9の投写レンズ系PL9では、fr/ft=0.63である。
条件(11)によると、正先行型のズームレンズ系を構成する投写レンズ系PL7~PL9の性能を良好に得ることができる。条件(11)の上限値を上回ると、バックフォーカスを長く保ちながら縮小側のテレセントリック性を保つことが困難になる。条件(11)の下限値を下回ると、収差の補正が困難となり、投写画像20の画質が劣化し得る。比率fr/ftは、0.6よりも大きくて且つ1.8未満であることが好ましい。
(数値実施例)
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。
1.数値実施例1
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。
2.数値実施例2
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。
3.数値実施例3
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。
4.数値実施例4
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。
5.数値実施例5
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。
6.数値実施例6
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。
7.数値実施例7
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。
8.数値実施例8
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。
9.数値実施例9
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、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。
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において、種々の変更、置換、付加、省略などを行うことができる。
(態様のまとめ)
以下、本開示に係る各種態様を例示する。
以下、本開示に係る各種態様を例示する。
本開示に係る第1の態様は、画像投写装置においてバックガラスが配置された縮小側の画像を拡大側に投写する投写レンズ系である。投写レンズ系は、縮小側の面および拡大側の面を有し、縮小側の面または拡大側の面において以下の条件(1)を満足する1枚以上の負レンズを含む。条件(1)を満足する1枚以上の負レンズの全てが、以下の条件(2)および(3)を満足する。
|h/H|<2.0 ・・・(1)
Tn≧98.5% ・・・(2)
Dn/Db≦0.05 ・・・(3)
ここで、
h:最軸外の主光線の高さ
H:最も高い瞳位置を通る軸上光線の高さ
Tn:1枚以上の負レンズのレンズ材料の厚さ10mmにおける波長460nmの光の透過率
Dn:1枚以上の負レンズの光軸上の厚み
Db:バックガラスのトータル厚み
である。以上の投写レンズ系によると、条件(1)により、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と想定される負レンズの全てが、熱の影響を抑制する条件(2),(3)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。
|h/H|<2.0 ・・・(1)
Tn≧98.5% ・・・(2)
Dn/Db≦0.05 ・・・(3)
ここで、
h:最軸外の主光線の高さ
H:最も高い瞳位置を通る軸上光線の高さ
Tn:1枚以上の負レンズのレンズ材料の厚さ10mmにおける波長460nmの光の透過率
Dn:1枚以上の負レンズの光軸上の厚み
Db:バックガラスのトータル厚み
である。以上の投写レンズ系によると、条件(1)により、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と想定される負レンズの全てが、熱の影響を抑制する条件(2),(3)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。
第2の態様では、第1の態様の投写レンズ系において、条件(1)を満足する1枚以上の負レンズの全てが、さらに、以下の条件(4)を満足する。
|fn/fw|>1.2 ・・・(4)
ここで、
fn:1枚以上の負レンズの焦点距離
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、条件(4)により、熱の影響を受け易い負レンズのパワーを予め弱めておくことで、高輝度化における投写画像の変動を安定化することができる。
|fn/fw|>1.2 ・・・(4)
ここで、
fn:1枚以上の負レンズの焦点距離
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、条件(4)により、熱の影響を受け易い負レンズのパワーを予め弱めておくことで、高輝度化における投写画像の変動を安定化することができる。
第3の態様では、第1の態様の投写レンズ系において、1枚以上の負レンズのうちの少なくとも1枚は、以下の条件(5)を満足する。
νn<40 ・・・(5)
ここで、
νn:1枚以上の負レンズのうちの少なくとも1枚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、全ての負レンズのうちの少なくとも1枚のアッベ数を条件(5)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 ・・・(5)
ここで、
νn:1枚以上の負レンズのうちの少なくとも1枚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、全ての負レンズのうちの少なくとも1枚のアッベ数を条件(5)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。
第4の態様では、第1の態様の投写レンズ系が、縮小側において略テレセントリック系を構成する。これにより、縮小側のバックレンズ等における色ズレを抑制できる。
第5の態様では、第1の態様の投写レンズ系が、絞りと、絞りよりも縮小側に位置している1枚以上の正レンズをさらに備える。1枚以上の負レンズの全ては、絞りよりも縮小側に位置しており、1枚以上の正レンズの全ては、条件(1)を満足する。これにより、投写レンズ系を小型化できる。
第6の態様では、第1の態様の投写レンズ系が、条件(1)を満足する1枚以上の正レンズをさらに含む。条件(1)を満足する1枚以上の正レンズの全てが、以下の条件(6)を満足する。
Tp>98.5% ・・・(6)
ここで、
Tp:1枚以上の正レンズのレンズ材料の厚さ10mmにおける波長460nmの光の透過率である。これにより、正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。
Tp>98.5% ・・・(6)
ここで、
Tp:1枚以上の正レンズのレンズ材料の厚さ10mmにおける波長460nmの光の透過率である。これにより、正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。
第7の態様では、第1の態様の投写レンズ系が、少なくとも15枚のレンズを含む。以上の投写レンズ系によると、投写レンズ系における諸収差を良好に補正できる。
第8の態様では、第1の態様の投写レンズ系が、条件(1)を満足する4枚の正レンズをさらに含む。条件(1)を満足する4枚の正レンズが、以下の条件(7)を満足する。
dn/dt<-4.5×10-6 ・・・(7)
ここで、
dn/dt: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。これにより、正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 ・・・(7)
ここで、
dn/dt: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。これにより、正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。
第9の態様では、第1の態様の投写レンズ系が、条件(1)を満足する正レンズをさらに含む。条件(1)を満足する正レンズが、以下の条件(8)を満足する。
νp<40 ・・・(8)
ここで、
νp:正レンズのレンズ材料のアッベ数
である。これにより、正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。
νp<40 ・・・(8)
ここで、
νp:正レンズのレンズ材料のアッベ数
である。これにより、正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。
第10の態様では、第1の態様の投写レンズ系が、絞りをさらに含む。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する。複数のレンズ群において、最も拡大側のレンズ群が負のパワーを有する。投写レンズ系は、以下の条件(9)を満足する。
2<fr/fw<4.5 ・・・(9)
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。
2<fr/fw<4.5 ・・・(9)
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。
第11の態様では、第1の態様の投写レンズ系が、絞りをさらに備える。投写レンズ系は、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する。投写レンズ系において、中間結像位置よりも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、正のパワーを有する。中間結像位置よりも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、正のパワーを有する。投写レンズ系は、以下の条件(10)を満足する。
8<|fr/f|<12 ・・・(10)
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、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。
8<|fr/f|<12 ・・・(10)
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、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。
第12の態様では、第1の態様の投写レンズ系が、絞りをさらに含む。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する。複数のレンズ群において最も拡大側のレンズ群が、正のパワーを有する。投写レンズ系は、以下の条件(11)を満足する。
0.5<fr/ft<2.0 ・・・(11)
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。
0.5<fr/ft<2.0 ・・・(11)
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。
第13の態様は、第1の態様の投写レンズ系と、画像を形成する画像形成素子とを備えた画像投写装置である。以上の画像投写装置によると、高輝度化における画像の画質を良くすることができる。
本開示は、例えば2万ルーメン以上の光出力を有する画像投写装置、及び画像投写装置に搭載される投写レンズ系に適用可能である。
1 画像投写装置
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
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 (13)
- 画像投写装置においてバックガラスが配置された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、
前記縮小側の面および前記拡大側の面を有し、前記縮小側の面または前記拡大側の面において以下の条件(1)を満足する1枚以上の負レンズを含み、
前記1枚以上の負レンズの全てが、以下の条件(2)および(3)を満足し、
|h/H|<2.0 ・・・(1)
Tn≧98.5% ・・・(2)
Dn/Db≦0.05 ・・・(3)
ここで、
h:最軸外の主光線の高さ
H:最も高い瞳位置を通る軸上光線の高さ
Tn:前記1枚以上の負レンズのレンズ材料の厚さ10mmにおける波長460nmの光の透過率
Dn:前記1枚以上の負レンズの光軸上の厚み
Db:前記バックガラスのトータル厚み
である、投写レンズ系。 - 前記1枚以上の負レンズの全てが、さらに以下の条件(4)を満足し、
|fn/fw|>1.2 ・・・(4)
ここで、
fn:前記1枚以上の負レンズの焦点距離
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1枚以上の負レンズのうちの少なくとも1枚は、以下の条件(5)を満足し、
νn<40 ・・・(5)
ここで、
νn:前記1枚以上の負レンズのうちの少なくとも1枚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。
- 絞りと、
前記絞りよりも前記縮小側に位置している1枚以上の正レンズを含み、
前記1枚以上の負レンズの全ては、前記絞りよりも前記縮小側に位置しており、
前記1枚以上の正レンズの全ては、条件(1)を満足する、請求項1記載の投写レンズ系。 - 条件(1)を満足する1枚以上の正レンズをさらに含み、
前記1枚以上の正レンズの全てが、以下の条件(6)を満足し、
Tp>98.5% ・・・(6)
ここで、
Tp:前記1枚以上の正レンズのレンズ材料の厚さ10mmにおける波長460nmの光の透過率
である、請求項1記載の投写レンズ系。 - 少なくとも15枚のレンズを含む、請求項1記載の投写レンズ系。
- 条件(1)を満足する4枚の正レンズをさらに含み、
前記4枚の正レンズが、以下の条件(7)を満足し、
dn/dt<-4.5×10-6 ・・・(7)
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。 - 条件(1)を満足する正レンズをさらに含み、
前記正レンズが、以下の条件(8)を満足し、
νp<40 ・・・(8)
ここで、
νp:前記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。 - 絞りをさらに含み、
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(9)を満足する、
2<fr/fw<4.5 ・・・(9)
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。 - 絞りをさらに含み、
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、
前記投写レンズ系は、以下の条件(10)を満足する、
8<|fr/f|<12 ・・・(10)
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。 - 絞りをさらに含み、
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(11)を満足する、
0.5<fr/ft<2.0 ・・・(11)
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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