JP2011158595A - Projection optical system and projector - Google Patents

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JP2011158595A JP2010018671A JP2010018671A JP2011158595A JP 2011158595 A JP2011158595 A JP 2011158595A JP 2010018671 A JP2010018671 A JP 2010018671A JP 2010018671 A JP2010018671 A JP 2010018671A JP 2011158595 A JP2011158595 A JP 2011158595A
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Ryotaro Izumi
亮太郎 泉
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection optical system with no movement of a lens group at zooming, excellent in impact resistance, and suitable for a compact projector, for instance, and a projector. <P>SOLUTION: In the projection optical system that uses at least one lens with variable refractive power, intervals between the respective lenses are fixed, and the refractive power of the lens with variable refractive power is changed to change the size of an image on a display element surface projected on a screen surface, thereby requiring no movable part for zooming. The projector to which the projection optical system is mounted can be reduced in size and weight. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、プロジェクタ等の投影光学系に関し、特に、スクリーン上に寸法を変えて投影するのに好適なズーム機構を備えた投影光学系及びそれを用いたプロジェクタに関するものである。   The present invention relates to a projection optical system such as a projector, and more particularly to a projection optical system including a zoom mechanism suitable for projecting with a dimension changed on a screen and a projector using the same.

従来、プロジェクタ等の投影光学系では、スクリーン上に寸法を変えて投影するのに好適なズーム機構を備えた投影光学系が種々に提案されている。このようなプロジェクタでは、ズームの際にアクチュエータ等を使用し、拡大投影側、中間または表示素子面側のレンズ群を光軸方向に移動させることによって投影画像の寸法を変化させている。   Conventionally, as projection optical systems such as projectors, various projection optical systems having a zoom mechanism suitable for projecting with different dimensions on a screen have been proposed. In such a projector, an actuator or the like is used during zooming, and the size of the projection image is changed by moving the lens group on the enlargement projection side, the intermediate side, or the display element surface side in the optical axis direction.

一方、近年においては、プロジェクタの小型化が試行されているが、レンズ群を光軸方向に移動させる機構が、プロジェクタを小型化する障害となっている。   On the other hand, in recent years, attempts have been made to reduce the size of the projector, but the mechanism for moving the lens group in the optical axis direction is an obstacle to downsizing the projector.

さらに明るい拡大投影画像を得る際には、拡大投影画像のボケがズームにより目視で確認できてしまうため、投影光学系にフォーカス機能を備えることにより焦点距離の調整を行っているが、これにより装置の大型化を招いてしまうということもある。   When a brighter enlarged projection image is obtained, blur of the enlarged projection image can be visually confirmed by zooming. Therefore, the focal length is adjusted by providing the projection optical system with a focus function. It may lead to an increase in size.

例えば特許文献1に記載された投影光学系では、可変焦点レンズを用いてさらにレンズ群を移動させることによりズーム、フォーカス、またはズーム及びフォーカスを行っている。   For example, in the projection optical system described in Patent Document 1, zoom, focus, or zoom and focus are performed by further moving the lens group using a variable focus lens.

更に、特許文献2に記載された投影光学系では、広角端から望遠端にズームする際に、第2レンズ群G2から第5レンズ群G5までをそれぞれ拡大投影側に移動させている。   Furthermore, in the projection optical system described in Patent Document 2, when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the second lens group G2 to the fifth lens group G5 are moved to the enlarged projection side, respectively.

又、特許文献に記載された投影光学系3では、広角端から望遠端にズームする際に、第1レンズ群L1を縮小側に、第2レンズ群L2を拡大投影側にそれぞれ移動させている。   In the projection optical system 3 described in the patent document, when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens unit L1 is moved to the reduction side and the second lens unit L2 is moved to the enlargement projection side. .

特開2006−053275号公報JP 2006-053275 A 特開2009−128684号公報JP 2009-128684 A 特開2003−344763号公報JP 2003-344663 A

しかしながら、上記特許文献1に記載された投影光学系では、可変焦点レンズ以外のレンズ群を移動させることにより良好な投影画像が得られるものの、機構が複雑になってしまい装置の大型化につながっていた。   However, in the projection optical system described in Patent Document 1, a good projection image can be obtained by moving a lens group other than the variable focus lens, but the mechanism is complicated and the apparatus is enlarged. It was.

更に上記特許文献2,3に記載された投影光学系では、ズーム時にアクチュエータ等を使用しレンズ群を光軸方向に移動させることによって投影画像の寸法を変化させているため、レンズ移動量分の長さが必要となり、全長が長くなってしまっていた。   Further, in the projection optical systems described in Patent Documents 2 and 3, the dimensions of the projected image are changed by moving the lens group in the optical axis direction using an actuator or the like during zooming. The length was required and the total length was long.

特に、上記特許文献2に記載された投影光学系では、4つのレンズ群をそれぞれ異なった動きで移動させるため、アクチュエータ等のレンズ群を移動させるための機構が多くなり、装置自体の大型化を招くことが予想される。さらに、レンズ群が移動することにより可動部分の強度が弱くなるため対衝撃性能も低下する。   In particular, in the projection optical system described in Patent Document 2, since the four lens groups are moved in different motions, there are more mechanisms for moving the lens groups such as actuators, which increases the size of the apparatus itself. It is expected to invite. Furthermore, since the strength of the movable part is weakened by the movement of the lens group, the impact resistance performance is also lowered.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ズーム時にレンズ群の移動がなく、耐衝撃性に強く、たとえば小型プロジェクタに好適な投影光学系及びプロジェクタを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a projection optical system and a projector that have no movement of a lens group at the time of zooming, have high impact resistance, and are suitable for, for example, a small projector. To do.

請求項1に記載の投影光学系は、表示素子面の画像をスクリーン面上に拡大投影する複数のレンズで構成されている投影光学系において、少なくとも1つの屈折力可変なレンズを用い、各レンズの間隔を固定し、前記屈折力可変なレンズの屈折力を変化させることによって、スクリーン面上に投影された表示素子面の画像の寸法を変化させることを特徴とする。   The projection optical system according to claim 1 is a projection optical system composed of a plurality of lenses for enlarging and projecting an image of the display element surface on the screen surface, and uses at least one lens having a variable refractive power, and each lens. , And the size of the image of the display element surface projected onto the screen surface is changed by changing the refractive power of the lens having the variable refractive power.

本発明によれば、投影光学系において、少なくとも1つのレンズを屈折力可変とし、各レンズを固定し、屈折力可変なレンズの屈折力を変化させることによって、スクリーン面上に投影された表示素子面の画像の寸法を変化させるので、ズームを行うために可動部を必要とせず、これにより前記投影光学系を搭載するプロジェクタの小型化・軽量化を図れる。   According to the present invention, in a projection optical system, at least one lens has a variable refractive power, each lens is fixed, and the refractive power of the lens having a variable refractive power is changed to change the display element projected onto the screen surface. Since the dimensions of the image on the surface are changed, a movable part is not required for zooming, and this makes it possible to reduce the size and weight of the projector equipped with the projection optical system.

請求項2に記載の投影光学系は、表示素子面の画像をスクリーン面上に拡大投影する投影光学系において、拡大投影面側から、少なくとも屈折力可変な第1レンズと、正の屈折力を有する第2レンズと、負の屈折力を有する第3レンズと、正の屈折力を有する第4レンズで構成され、前記第1レンズ乃至前記第4レンズは光軸方向位置を固定されており、前記屈折力可変なレンズは、スクリーン面上に投影された表示素子面の画像の寸法を変化させることを特徴とする。   The projection optical system according to claim 2 is a projection optical system for enlarging and projecting an image of the display element surface onto the screen surface, and has at least a first lens having a variable refractive power and a positive refractive power from the enlarged projection surface side. A second lens having a negative refracting power, and a fourth lens having a positive refracting power, and the first lens to the fourth lens have fixed positions in the optical axis direction, The lens having a variable refractive power is characterized by changing a size of an image of a display element surface projected on a screen surface.

本発明のズーム機能を備えた投影光学系は、拡大投影面側から、少なくとも屈折力可変な第1レンズと、正の屈折力を有する第2レンズと、負の屈折力を有する第3レンズと、正の屈折力を有する第4レンズで構成され、いわゆるトリプレットによる簡単なレンズ構成となっているため、小型化と低コスト化を達成することが可能である。さらに光学長を短く出来るので、解像度を向上させ、軸上色収差、コマ収差や歪曲収差を撫えた高い光学性能を得ることが可能である。また、各レンズを固定することによりズーム時のレンズ群の移動による投影光学系の拡大を防ぐことができ、装置の小型化が可能となる。加えて、前記第1レンズ乃至前記第4レンズは光軸方向位置を固定されているので、ズームを行うために可動部を必要とせず、これにより前記投影光学系を搭載するプロジェクタの小型化・軽量化を図れる。   A projection optical system having a zoom function according to the present invention includes a first lens having at least variable refractive power, a second lens having positive refractive power, and a third lens having negative refractive power from the enlarged projection plane side. Since the lens is composed of a fourth lens having a positive refractive power and has a simple lens structure using a so-called triplet, it is possible to achieve downsizing and cost reduction. Furthermore, since the optical length can be shortened, it is possible to improve the resolution and to obtain high optical performance with consideration of axial chromatic aberration, coma aberration and distortion. Further, by fixing each lens, it is possible to prevent the projection optical system from being enlarged due to the movement of the lens group during zooming, and the apparatus can be miniaturized. In addition, since the first lens to the fourth lens have fixed positions in the optical axis direction, a movable part is not required for zooming, thereby reducing the size and size of a projector equipped with the projection optical system. Weight reduction can be achieved.

請求項3に記載の投影光学系は、請求項1又は2の発明において、前記投影光学系は、Fナンバーが8より大きいことを特徴とする。   A projection optical system according to a third aspect of the present invention is the projection optical system according to the first or second aspect, wherein the projection optical system has an F number greater than 8.

前記投影光学系において、Fナンバーを8より大きくすることにより、ズーム時の拡大投影画像のボケを目視では確認することができないような範囲にすることが可能であるので、これによりフォーカシング機構を省略でき、プロジェクタのコンパクト化を一層図れる。   In the projection optical system, by making the F number larger than 8, it is possible to make the range of the enlarged projection image blurred at the time of zooming, so that the focusing mechanism is omitted. This makes it possible to further reduce the size of the projector.

請求項4に記載の投影光学系は、請求項1〜3のいずれかの発明において、前記屈折力可変なレンズは、第1液体と混合しない第2液体とを備えて容器内に封入し、前記容器内に加える物理量を変化させることによって、前記第1液体と前記第2液体との境界面形状を変化させることが可能な光学素子であることを特徴とする。   A projection optical system according to a fourth aspect of the present invention is the projection optical system according to any one of the first to third aspects, wherein the lens having a variable refractive power includes a second liquid that does not mix with the first liquid and is sealed in a container. It is an optical element capable of changing the shape of the boundary surface between the first liquid and the second liquid by changing the physical quantity applied to the container.

前記屈折力可変なレンズは、内壁面を形成する部材に設けられた電極と、第1液体および第2液体との間に設けられた絶縁手段とを有し、導電性の液体と電極との間に電圧を印加していると好ましい。例をあげると、第1液体および第2液体のいずれか一方は誘導性であり、他方は絶縁性である。さらに、第1液体および第2液体の密度はほぼ同密度であり、第1液体および第2液体は異なる屈折率を有するように構成されている。これにより第1液体と第2液体の境界面形状を変化させることが可能となり、レンズを移動させることなく表示素子面画像の変倍が可能となる。但し、屈折力可変なレンズは、このような液体を用いたレンズに限らず、例えばレンズに歪みを与えて屈折力を変化させるような光学素子を用いても良い。   The lens having a variable refractive power includes an electrode provided on a member that forms an inner wall surface, and an insulating means provided between the first liquid and the second liquid, and includes a conductive liquid and an electrode. It is preferable to apply a voltage between them. For example, one of the first liquid and the second liquid is inductive and the other is insulative. Further, the first liquid and the second liquid have substantially the same density, and the first liquid and the second liquid are configured to have different refractive indexes. As a result, the boundary surface shape between the first liquid and the second liquid can be changed, and the display element surface image can be scaled without moving the lens. However, the lens having a variable refractive power is not limited to a lens using such a liquid. For example, an optical element that changes the refractive power by distorting the lens may be used.

請求項5に記載の投影光学系は、請求項1〜4のいずれかの発明において、前記投影光学系において、次の条件式を満足することを特徴とする。
1.6<fB1-4w/fw<7.8・・・(1)
ただし、
fB1-4w:広角端における前記第1レンズ乃至前記第4レンズの合成系のバックフォーカス
w:広角端における前記投影光学系の焦点距離
According to a fifth aspect of the present invention, in the projection optical system according to any one of the first to fourth aspects, the following conditional expression is satisfied in the projection optical system.
1.6 <fB 1-4w / f w <7.8 (1)
However,
fB 1-4w : Back focus of the composite system of the first lens to the fourth lens at the wide angle end f w : Focal length of the projection optical system at the wide angle end

条件式(1)の値が下限1.6を下回り小さくなってしまうと、前記第4レンズと前記表示素子との空気間隔が小さくなりすぎ、例えば反射光学素子を挿入することが出来なくなってしまう。一方、条件式(1)の値が上限7.8を超えて大きくなるときは、前記第4レンズと前記表示素子との空気間隔を確保するためには有利であるが、前記第3レンズの焦点距離が小さくなりすぎ収差が増大してしまう。そこで、この条件式(1)の条件を満たすことにより、前記第1レンズから前記第4レンズまでの合成系におけるバックフォーカスを所要の大きさにし、良好な光学性能を保ちながら前記第4レンズと前記表示素子の問に反射光学素子を挿入できる空気間隔を確保することが可能である。   If the value of conditional expression (1) becomes smaller than the lower limit of 1.6, the air space between the fourth lens and the display element becomes too small, for example, it becomes impossible to insert a reflective optical element. . On the other hand, when the value of the conditional expression (1) is larger than the upper limit of 7.8, it is advantageous for securing an air space between the fourth lens and the display element. The focal length becomes too small and the aberration increases. Therefore, by satisfying the condition of the conditional expression (1), the back focus in the synthesis system from the first lens to the fourth lens is set to a required size, and while maintaining good optical performance, It is possible to secure an air space in which a reflective optical element can be inserted between the display elements.

請求項6に記載の投影光学系は、請求項1〜5のいずれかの発明において、前記投影光学系において、次の条件式を満足することを特徴とする。
−6.0<f1w/fw<−3.1・・・(2)
ただし、
1w:広角端における前記屈折力可変なレンズの焦点距離
w:広角端における前記投影光学系の焦点距離
According to a sixth aspect of the present invention, in the projection optical system according to any one of the first to fifth aspects, the following conditional expression is satisfied in the projection optical system.
−6.0 <f 1w / f w <−3.1 (2)
However,
f 1w : Focal length of the lens with variable refractive power at the wide angle end f w : Focal length of the projection optical system at the wide angle end

また、条件式(2)の値が下限−6.0を下回り小さくなってしまうと、前記第1レンズのパワーが小さくなってしまい、前記第2レンズ以降の倍率も小さくなるため、投影光学系が大型化してしまう。一方、条件式(2)の値が上限−3.1を超えて大きくなってしまうと、前記第1レンズのパワーが強くなるので球面収差等の諸収差が大きくなってしまう。この条件式(2)を満たすことにより、前記第1レンズの屈折力を適切に確保し変倍しながらも、適度な全長と良好な光学性能を保つことが可能である。   Further, if the value of conditional expression (2) becomes smaller than the lower limit −6.0, the power of the first lens becomes small, and the magnification after the second lens also becomes small. Will become larger. On the other hand, if the value of conditional expression (2) exceeds the upper limit of -3.1, the power of the first lens increases, and various aberrations such as spherical aberration increase. By satisfying this conditional expression (2), it is possible to maintain an appropriate total length and good optical performance while appropriately securing and changing the refractive power of the first lens.

請求項7に記載の投影光学系は、請求項1〜6のいずれかの発明において、前記第4レンズが、次の条件式を満足することを特徴とする。
−8.1<(r42+r41)/(r42−r41)<−1.0・・・(3)
ただし、
42:前記第4レンズの拡大投影側レンズ面の曲率半径
41:前記第4レンズの表示素子面側レンズ面の曲率半径
A projection optical system according to a seventh aspect of the present invention is the projection optical system according to any one of the first to sixth aspects, wherein the fourth lens satisfies the following conditional expression.
−8.1 <(r 42 + r 41 ) / (r 42 −r 41 ) <− 1.0 (3)
However,
r 42 : radius of curvature of the enlarged projection side lens surface of the fourth lens r 41 : radius of curvature of the display element side lens surface of the fourth lens

条件式(3)の値が下限−8.1を下回り小さくなってしまうと、前記第4レンズの主点が像側へ行き過ぎてしまい、これにより前記第3レンズと前記第4レンズの合成系のパワーが大きくなってしまうため、コマ収差や非点収差が大きくなってしまう。一方、条件式(3)の値が上限−1.0を超えて大きくなってしまうと、前記第4レンズの主点が物体側へ行き過ぎてしまい、これにより前記第3レンズと前記第4レンズの合成系のパワーが弱くなってしまい全長が長くなってしまう。この条件式(3)を満たすことにより、前記第4レンズの形状を適切に保ちつつ、小型化に必要な全長を確保するための適切な前記第4レンズの屈折力と良好な光学性能を得ることが可能である。   If the value of the conditional expression (3) becomes smaller than the lower limit −8.1, the principal point of the fourth lens will go too far to the image side, and thereby the synthesis system of the third lens and the fourth lens. As the power of the lens increases, coma and astigmatism increase. On the other hand, if the value of conditional expression (3) becomes larger than the upper limit of −1.0, the principal point of the fourth lens goes too far to the object side, and thereby the third lens and the fourth lens. The power of the synthesis system becomes weaker and the overall length becomes longer. By satisfying this conditional expression (3), it is possible to obtain appropriate refractive power and good optical performance of the fourth lens for ensuring the entire length necessary for miniaturization while maintaining the shape of the fourth lens appropriately. It is possible.

請求項8に記載の投影光学系は、請求項1〜7のいずれかの発明において、前記第4レンズが、次の条件式を満足することを特徴とする。
0.4<f4/fw<2.2・・・(4)
ただし、
4:前記第4レンズの焦点距離
w:広角端における前記投影光学系の焦点距離
A projection optical system according to an eighth aspect of the present invention is the projection optical system according to any one of the first to seventh aspects, wherein the fourth lens satisfies the following conditional expression.
0.4 <f 4 / f w <2.2 (4)
However,
f 4 : focal length of the fourth lens f w : focal length of the projection optical system at the wide angle end

条件式(4)の値が上限2.2を超えて大きくなると前記第4レンズのパワーが弱くなりすぎて、バックフォーカスが大きくなりすぎることによりコンパクト性が損なわれる。一方、条件式(4)の値が下限0.4を下回り小さくなると十分なバックフォーカスを確保できず、テレセントリック性が崩れていく傾向となり、さらには軸外収差の補正が困難となり好ましくない。この条件式(4)の条件を満たすことにより、テレセントリック性を確保するための適切な前記第4レンズの屈折力を指定することが可能である。   If the value of conditional expression (4) exceeds the upper limit of 2.2, the power of the fourth lens becomes too weak and the back focus becomes too large, thereby reducing the compactness. On the other hand, if the value of conditional expression (4) becomes smaller than the lower limit of 0.4, sufficient back focus cannot be secured, telecentricity tends to be lost, and correction of off-axis aberrations becomes difficult. By satisfying the condition of the conditional expression (4), it is possible to specify an appropriate refractive power of the fourth lens for ensuring telecentricity.

請求項9に記載の投影光学系は、請求項1〜8のいずれかの発明において、正の屈折力を備えた第5レンズを有することを特徴とする。   According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the projection optical system according to any one of the first to eighth aspects, further comprising a fifth lens having a positive refractive power.

本発明の投影光学系は正の屈折力を有する第5レンズを挿入することが可能である。これによって、縮小側の良好なテレセントリック性を確保することが可能である。   In the projection optical system of the present invention, a fifth lens having a positive refractive power can be inserted. As a result, it is possible to ensure good telecentricity on the reduction side.

請求項10に記載の投影光学系は、請求項1〜8のいずれかの発明において、前記投影光学系において、表示素子面に最も近い位置に、曲率を有する反射光学素子を有することを特微とする。   A projection optical system according to a tenth aspect is characterized in that, in the invention according to any one of the first to eighth aspects, the projection optical system includes a reflective optical element having a curvature at a position closest to the display element surface. And

一般的な投影光学系は、表示素子に光が角度を持って入射した場合、偏光特性により、色味が変化し、反射率が悪化する。これを防ぐために、縮小側の良好なテレセントリック性が必要である。このため、本発明における投影光学系ではトリプレットと表示素子面側に曲率を有する反射光学素子を組み合わせる方法、トリプレットの表示素子面側に正の屈折力を有するレンズを挿入し曲率をもたない反射光学素子を組み合わせる方法がある。   In a general projection optical system, when light is incident on the display element at an angle, the color changes due to the polarization characteristics, and the reflectance deteriorates. In order to prevent this, good telecentricity on the reduction side is necessary. Therefore, in the projection optical system according to the present invention, a method of combining a triplet and a reflective optical element having a curvature on the display element surface side, a reflection having no curvature by inserting a lens having a positive refractive power on the display element surface side of the triplet. There is a method of combining optical elements.

本発明の投影光学系は曲率つきの光学素子を挿入することで、縮小側の良好なテレセントリック性を確保すると共に全長を短く保つことが可能となる。   In the projection optical system of the present invention, by inserting an optical element with a curvature, it is possible to ensure good telecentricity on the reduction side and to keep the entire length short.

請求項11に記載のプロジェクタは、請求項1〜10のいずれかに記載の投影光学系を用いていることを特徴とする。   A projector according to an eleventh aspect uses the projection optical system according to any one of the first to tenth aspects.

本発明によれば、ズーム時にレンズ群の移動がなく、耐衝撃性に強く、たとえば小型プロジェクタに好適な投影光学系及びプロジェクタを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a projection optical system and a projector that do not move the lens group during zooming, have high impact resistance, and are suitable for, for example, a small projector.

本実施の形態にかかるプロジェクタの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the projector concerning this Embodiment. 第1レンズL1の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the 1st lens L1. 広角端における実施例1の投影光学系の光軸方向断面図である。FIG. 3 is a sectional view in the optical axis direction of the projection optical system of Example 1 at the wide angle end. 広角端における実施例1の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))である。FIG. 4 is an aberration diagram of Example 1 (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion (c)) at the wide-angle end. 中間における実施例1の投影光学系の光軸方向断面図である。FIG. 2 is a sectional view in the optical axis direction of the projection optical system of Example 1 in the middle. 中間における実施例1の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))である。FIG. 4 is an aberration diagram (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion aberration (c)) of Example 1 in the middle. 望遠端における実施例1の投影光学系の光軸方向断面図である。FIG. 3 is a sectional view in the optical axis direction of the projection optical system of Example 1 at the telephoto end. 望遠端における実施例1の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))である。FIG. 6 is an aberration diagram of Example 1 (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion (c)) at the telephoto end. 広角端における実施例2の投影光学系の光軸方向断面図である。FIG. 6 is a sectional view in the optical axis direction of the projection optical system of Example 2 at the wide angle end. 広角端における実施例2の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))である。FIG. 6 is an aberration diagram (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion (c)) of Example 2 at the wide-angle end. 中間における実施例2の投影光学系の光軸方向断面図である。FIG. 6 is a sectional view in the optical axis direction of the projection optical system of Example 2 in the middle. 中間における実施例2の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))である。FIG. 6 is an aberration diagram (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion (c)) in Example 2 in the middle. 望遠端における実施例2の投影光学系の光軸方向断面図である。It is an optical axis direction sectional view of the projection optical system of Example 2 at the telephoto end. 望遠端における実施例2の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))である。FIG. 6 is an aberration diagram of Example 2 (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion (c)) at the telephoto end. 広角端における実施例3の投影光学系の光軸方向断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view in the optical axis direction of the projection optical system of Example 3 at the wide angle end. 広角端における実施例3の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))である。FIG. 6 is an aberration diagram of Example 3 at the wide-angle end (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion (c)). 中間における実施例3の投影光学系の光軸方向断面図である。It is sectional drawing of the optical axis direction of the projection optical system of Example 3 in the middle. 中間における実施例3の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))である。FIG. 6 is an aberration diagram (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion (c)) in Example 3 in the middle. 望遠端における実施例3の投影光学系の光軸方向断面図である。It is an optical axis direction sectional view of the projection optical system of Example 3 at the telephoto end. 望遠端における実施例3の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))である。FIG. 6 is an aberration diagram of Example 3 at the telephoto end (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion (c)). 広角端における実施例4の投影光学系の光軸方向断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view in the optical axis direction of the projection optical system of Example 4 at the wide-angle end. 広角端における実施例4の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))である。FIG. 6 is an aberration diagram of Example 4 (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion (c)) at the wide-angle end. 中間における実施例4の投影光学系の光軸方向断面図である。It is sectional drawing of the optical axis direction of the projection optical system of Example 4 in the middle. 中間における実施例4の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))である。FIG. 8 is an aberration diagram (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion (c)) in Example 4 in the middle. 望遠端における実施例4の投影光学系の光軸方向断面図である。It is an optical axis direction sectional view of the projection optical system of Example 4 at the telephoto end. 望遠端における実施例4の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))である。FIG. 6 is an aberration diagram of Example 4 (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion (c)) at the telephoto end.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態にかかるプロジェクタPJTの概略構成図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a projector PJT according to the present embodiment.

図1に示すプロジェクタPJTにおいて、半導体レーザ(LEDでも良い)である光源LDの発光部から放射状に放射された照明光は、集光レンズCOLによって平行光に変換された後、プリズムである反射光学素子PZの透過・反射面TRPを透過し偏光分離され、テレセントリック性を保ち表示素子面DEに照射される。そして、この表示素子面DEで反射された光線は、表示素子面DEの画像に応じて変調されており、反射光学素子PZに入射して透過・反射面TRPで透過され、正の屈折力を有する第4レンズL4、負の屈折力を有する第3レンズL3、正の屈折力を有する第2レンズL2を通過後、屈折力可変な第1レンズL1を通過し、表示素子面DEの画像がスクリーン上の投影面(不図示)に拡大投影される。ここで、屈折力可変な第1レンズL1の境界面の形状を変化させることにより、レンズL1〜L4を不図示の鏡枠に固定して、移動させることなく表示素子面の画像の寸法を変化させることができる。   In the projector PJT shown in FIG. 1, the illumination light radiated from the light emitting part of the light source LD, which is a semiconductor laser (or LED), is converted into parallel light by the condenser lens COL, and then reflected optically as a prism. The light is transmitted through the transmitting / reflecting surface TRP of the element PZ and separated by polarization, and the display element surface DE is irradiated while maintaining telecentricity. The light beam reflected on the display element surface DE is modulated according to the image on the display element surface DE, enters the reflective optical element PZ, is transmitted through the transmission / reflection surface TRP, and has a positive refractive power. After passing through the fourth lens L4 having, the third lens L3 having negative refractive power, and the second lens L2 having positive refractive power, it passes through the first lens L1 having variable refractive power, and the image of the display element surface DE is displayed. The image is enlarged and projected on a projection surface (not shown) on the screen. Here, by changing the shape of the boundary surface of the first lens L1 having a variable refractive power, the lenses L1 to L4 are fixed to a lens frame (not shown), and the size of the image on the display element surface is changed without being moved. Can be made.

尚、本実施の形態の変形例として、正の屈折力を有する第4レンズL4と反射光学素子PZとの間に、正の屈折力を有する第5レンズL5を固定配置することもできる。   As a modification of the present embodiment, a fifth lens L5 having a positive refractive power can be fixedly disposed between the fourth lens L4 having a positive refractive power and the reflective optical element PZ.

図2は、第1レンズL1およびその駆動部の概略構成図である。図2において、拡大投影面は右側になる。40は不導体で形成された下容器である。この下容器40の底面(図で右内側面)のうち周辺部には第1の凹部41が形成されているとともに、これよりも内径側(中心側)には第1の封止板2を保持する第2の凹部42が形成されている。第1の封止板(液体を密封する部材)2は、透明アクリルあるいはガラスにより形成されている。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the first lens L1 and its driving unit. In FIG. 2, the enlarged projection plane is on the right side. Reference numeral 40 denotes a lower container formed of a nonconductor. A first recess 41 is formed in the peripheral portion of the bottom surface (the right inner surface in the figure) of the lower container 40, and the first sealing plate 2 is disposed on the inner diameter side (center side) than this. The 2nd recessed part 42 to hold | maintain is formed. The first sealing plate (member for sealing the liquid) 2 is made of transparent acrylic or glass.

この下容器40の周辺壁部の内側全周には第2の電極リング43が設けられており、この第2の電極リング43の表面には、電極端面43aもカバーするアクリル樹脂等でできた絶縁層44が密着形成されている。   A second electrode ring 43 is provided on the entire inner periphery of the peripheral wall of the lower container 40, and the surface of the second electrode ring 43 is made of an acrylic resin or the like that also covers the electrode end face 43a. An insulating layer 44 is formed in close contact.

ここで、下容器40の周辺壁部は、光軸Xに対して図で右端側が左端側よりも光軸Xに近づくように傾いている。このため、第1の電極リング43と絶縁層44も共に光軸Xに対して傾いている。   Here, the peripheral wall portion of the lower container 40 is inclined with respect to the optical axis X so that the right end side is closer to the optical axis X than the left end side in the drawing. For this reason, the first electrode ring 43 and the insulating layer 44 are both inclined with respect to the optical axis X.

また、絶縁層44の厚さは、図で右に向かって徐々に増加している。更に、絶縁層44の内面全周の下側には、撥水処理剤が塗布されて撥水層11が形成されている。さらに、絶縁層44の内面全周の左側には、親水処理剤が塗布されて親水層12が形成されている。   Further, the thickness of the insulating layer 44 gradually increases toward the right in the figure. Further, the water repellent layer 11 is formed by applying a water repellent treatment agent below the entire inner circumference of the insulating layer 44. Further, a hydrophilic treatment agent is applied to the left side of the entire inner circumference of the insulating layer 44 to form the hydrophilic layer 12.

50は不導体で形成された上容器であり、その内径側で、透明アクリルあるいはガラスにより形成された第2の封止板(液体を密封する部材)6を保持する。また、上容器50の周辺部右端面には、シート状の第1の電極リング51が密着形成されている。   Reference numeral 50 denotes an upper container formed of a non-conductor, and holds a second sealing plate (member for sealing liquid) 6 formed of transparent acrylic or glass on the inner diameter side thereof. A sheet-like first electrode ring 51 is formed in close contact with the right end surface of the peripheral portion of the upper container 50.

この第1の電極リング51の表面には、絶縁層52が密着形成されているが、後述する第1の液体21に接してこれに電圧を印加するための露出部51aが備わるように、絶縁層52は第1の電極リング51の外縁側のみをカバーするように形成されている。   An insulating layer 52 is formed in close contact with the surface of the first electrode ring 51. The insulating layer 52 is insulated so as to have an exposed portion 51a for contacting the first liquid 21 described later and applying a voltage thereto. The layer 52 is formed so as to cover only the outer edge side of the first electrode ring 51.

そして、下容器40の周辺壁部と上容器50とを液密に封止することにより、下容器40、上容器50、第1の封止板2および第2の封止板6で囲まれた所定体積の液室を有した筐体としての容器が形成される。   Then, the peripheral wall portion of the lower container 40 and the upper container 50 are sealed in a liquid-tight manner, thereby being surrounded by the lower container 40, the upper container 50, the first sealing plate 2, and the second sealing plate 6. A container having a predetermined volume of liquid chamber is formed.

この容器は、光軸Xに対して軸対称形状をなしている。そして、液室には、以下のようにして2種類の液体が充填される。   This container has an axisymmetric shape with respect to the optical axis X. The liquid chamber is filled with two types of liquids as follows.

まず、第1の封止板2を取り付けた下容器40の光軸Xを鉛直方向に向けた状態で、液室の底面である第1の封止板2の上面および下容器40の周辺側の底面すなわち(これらが界面対向面に相当する)に、第2の液体22が、その液柱の高さが周辺壁部の撥水膜11の中間の高さになる分量だけ滴下される。   First, in the state where the optical axis X of the lower container 40 to which the first sealing plate 2 is attached is oriented in the vertical direction, the upper surface of the first sealing plate 2 that is the bottom surface of the liquid chamber and the peripheral side of the lower container 40 The second liquid 22 is dripped onto the bottom surface of these layers (which correspond to the interface-facing surfaces) by an amount so that the height of the liquid column is intermediate between the water-repellent film 11 on the peripheral wall portion.

第2の液体22は無色透明で、比重1.06、室温での屈折率1.489のシリコーンオイルが用いられる。続いて、液室内の残りの空間には、第1の液体21が充填される。第1の液体21は、水とエチルアルコールが所定比率で混合され、更に所定量の食塩が加えられた、比重1.06、室温での屈折率1.400の電解液(導電性又は有極性を有する液体)である。尚、第1および第2の液体21,22の屈折力差を大きくすることで、変倍比を大きくとれる。   The second liquid 22 is a colorless and transparent silicone oil having a specific gravity of 1.06 and a refractive index of 1.489 at room temperature. Subsequently, the remaining space in the liquid chamber is filled with the first liquid 21. The first liquid 21 is an electrolyte having a specific gravity of 1.06 and a refractive index of 1.400 at room temperature (electrically conductive or polar), in which water and ethyl alcohol are mixed at a predetermined ratio and a predetermined amount of sodium chloride is added. Liquid). The zoom ratio can be increased by increasing the refractive power difference between the first and second liquids 21 and 22.

すなわち、第1および第2の液体21,22は、比重が等しく、屈折率が異なり、かつ互いに混ざることのない(不溶な)液体が選定される。そして、両液体21,22は界面24を形成し、混ざり合わずにそれぞれが独立して存在する。   That is, as the first and second liquids 21 and 22, liquids having the same specific gravity, different refractive indexes, and incompatible with each other (insoluble) are selected. And both the liquids 21 and 22 form the interface 24, and each exists independently, without mixing.

この界面24の形状は、液室(容器)の内面、第1の液体21および第2の液体22の3物質が交わる点、すなわち界面24の外縁部に働く3つの界面張力の釣り合いで決まる。その後、第2の封止板6を取り付けた上容器50を、下容器40に取り付けることで、2種類の液体が封止される。   The shape of the interface 24 is determined by the balance of the three interfacial tensions acting on the inner surface of the liquid chamber (container), the three substances of the first liquid 21 and the second liquid 22, that is, the outer edge of the interface 24. Then, two types of liquids are sealed by attaching the upper container 50 to which the second sealing plate 6 is attached to the lower container 40.

31は第1の電極リング25と第2の電極リング3とに接続された給電回路である。   Reference numeral 31 denotes a power supply circuit connected to the first electrode ring 25 and the second electrode ring 3.

給電回路31の2つの増幅器(図示せず)はそれぞれ、第1の電極リング51および第2の電極リング43から上容器50の右端面に沿って光軸直交方向に引き出された端子部51b,43bに接続されている。   Two amplifiers (not shown) of the power feeding circuit 31 are respectively connected to the first electrode ring 51 and the second electrode ring 43 along the right end surface of the upper container 50 in the direction orthogonal to the optical axis 51b, 43b.

以上の構成において、第1の液体21に第1の電極リング51および第2の電極リング43を介して電圧が印加されると、いわゆるエレクトロウェッティング効果によって界面24が変形する。   In the above configuration, when a voltage is applied to the first liquid 21 via the first electrode ring 51 and the second electrode ring 43, the interface 24 is deformed by a so-called electrowetting effect.

次に、第1レンズL1における界面24の変形と、この変形によってもたらされる光学作用について説明する。   Next, the deformation of the interface 24 in the first lens L1 and the optical action caused by this deformation will be described.

まず、第1の液体21に電圧が印加されていない場合、図2に示すように、界面24の形状は、両液体21,22間の界面張力、第1の液体21と絶縁層44上の撥水膜11あるいは親水膜12との界面張力、第2の液体22と絶縁層44上の撥水膜11あるいは親水膜12との界面張力、および第2の液体22の体積で決まる。   First, when no voltage is applied to the first liquid 21, as shown in FIG. 2, the shape of the interface 24 is such that the interface tension between the two liquids 21 and 22, the first liquid 21 and the insulating layer 44. It is determined by the interfacial tension between the water repellent film 11 or the hydrophilic film 12, the interfacial tension between the second liquid 22 and the water repellent film 11 or the hydrophilic film 12 on the insulating layer 44, and the volume of the second liquid 22.

一方、給電回路31より第1の液体21に電圧が印加されると、エレクトロウェッティング効果によって第1の液体21と親水膜12との界面張力が減少し、第1の液体21が親水膜12と撥水膜11との境界を乗り越えて撥水膜11上に入り込む。この結果、第2の液体22の光軸上での高さが増加する。   On the other hand, when a voltage is applied to the first liquid 21 from the power supply circuit 31, the interfacial tension between the first liquid 21 and the hydrophilic film 12 decreases due to the electrowetting effect, and the first liquid 21 becomes the hydrophilic film 12. Over the boundary between the water repellent film 11 and the water repellent film 11. As a result, the height of the second liquid 22 on the optical axis increases.

このように第1および第2の電極リング51,43を通じた第1の液体21への電圧印加によって、2種類の液体の界面張力の釣り合いが変化し、両液体21,22間の界面24の形状が変わる。こうして、給電回路31の電圧制御によって界面24の形状を自在に変えられる光学素子が実現できる。   In this way, the application of voltage to the first liquid 21 through the first and second electrode rings 51 and 43 changes the balance of the interface tension between the two liquids, and the interface 24 between the two liquids 21 and 22 changes. The shape changes. In this way, an optical element that can freely change the shape of the interface 24 by controlling the voltage of the power feeding circuit 31 can be realized.

また、第1および第2の液体21,22が異なる屈折率を有しているため、光学レンズとしての光学パワー(1/f:fは焦点距離)が付与されることになり、即ち第1レンズL1は、界面24の形状変化によって焦点距離が変化する。これにより、投影光学系の変倍を連続的に行うことができる。尚、第1および第2の液体21,22が異なる屈折率差を大きくすれば、大きなパワー変化を得ることができるが、かかる屈折率差が小さくても、このような第1レンズL1を複数個直列に連結したレンズ群とすれば、大きなズーム比を得ることができる。   Further, since the first and second liquids 21 and 22 have different refractive indexes, optical power (1 / f: f is a focal length) as an optical lens is given, that is, the first The focal length of the lens L1 changes due to the shape change of the interface 24. Thereby, zooming of the projection optical system can be performed continuously. In addition, if the first and second liquids 21 and 22 have different refractive index differences, a large power change can be obtained. Even if the refractive index difference is small, a plurality of such first lenses L1 are provided. If the lens groups are connected in series, a large zoom ratio can be obtained.

以下、上述のプロジェクタに好適な投影光学系の実施例を示す。各実施例に使用する記号は下記の通りである。
f :投影光学系全系の焦点距離
fB :バックフォーカス
Fno:Fナンバー
R :曲率半径
D :軸上面間隔
Nd :レンズ材料のd線に対する屈折率
νd :レンズ材料のアッベ数
Examples of a projection optical system suitable for the above projector will be described below. Symbols used in each example are as follows.
f: Focal length of the entire projection optical system fB: Back focus Fno: F number R: Radius of curvature D: Axial distance Nd: Refractive index νd of lens material with respect to d-line: Abbe number of lens material

各実施例において、各面番号の後に「*」が記載されている面が非球面形状を有する面であり、非球面の形状は、面の頂点を原点とし、光軸方向にX軸をとり、光軸と垂直方向の高さをhとして以下の「数1」で表す。   In each embodiment, the surface described with “*” after each surface number is a surface having an aspheric shape, and the shape of the aspheric surface has the vertex of the surface as the origin and the X axis in the optical axis direction. The height in the direction perpendicular to the optical axis is represented by the following “Equation 1”.

Figure 2011158595
ただし、
Ai:i次の非球面係数
R:曲率半径
K:円錐定数である。
Figure 2011158595
However,
Ai: i-th order aspheric coefficient R: radius of curvature K: conic constant.

また、以降(表のレンズデータを含む)において、10のべき乗数(例えば、2.5×10−02)をE(例えば2.5E−02)を用いて表すものとする。また、レンズデータの面番号は、第1レンズの拡大投影面側を1面として順に付与した。なお、実施例に記載の長さを表す数値の単位はすべてmmとする。   In the following (including the lens data in the table), a power of 10 (for example, 2.5 × 10-02) is represented using E (for example, 2.5E-02). Further, the surface numbers of the lens data are given in order with the enlarged projection surface side of the first lens as one surface. In addition, the unit of the numerical value showing the length as described in an Example shall be mm.

(実施例1)
実施例1の投影光学系のレンズデータを、以下の(表1)に示す。
Example 1
Lens data of the projection optical system of Example 1 is shown in the following (Table 1).

(表1)
実施例1
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
スクリーン∞ 2000.00
1 ∞ 0.30 1.52300 54.5 1.93
2 ∞ 0.50 1.48900 60.6 1.83
3 R1 0.70 1.40000 39.8 1.00
4 ∞ 0.55 1.52300 54.5 2.00
5 ∞ 1.00 1.22
6* 12.358 1.00 1.80000 28.5 0.66
7* -4.047 0.00 0.39
8(絞り) ∞ 1.00 0.33
9* -1.688 0.70 1.75000 25.0 0.69
10* 6.308 0.50 1.20
11* -9.395 1.00 1.75000 57.0 1.84
12* -2.319 0.50 1.95
13 ∞ 14.00 1.80610 40.7 2.45
14 -11.930 5.14
表示素子∞

非球面係数
第6面 K= 0.00000E+00
A4= -0.41856E-01
A6= -0.23244E-01
A8= -0.51745E-02
第7面 K= 0.00000E+00
A4= -0.74537E-01
A6= -0.57029E-01
A8= 0.19114E+00
第8面 K= 0.00000E+00
A4= -0.17298E+00
A6= -0.11345E+00
A8= 0.10959E+00
第9面 K= 0.00000E+00
A4= -0.70727E-01
A6= 0.27677E-01
A8= -0.50679E-02
第10面 K= 0.00000E+00
A4= 0.16745E-01
A6= -0.67745E-03
A8= 0.62338E-05
第11面 K= 0.00000E+00
A4= 0.79285E-02
A6= 0.28058E-03
A8= 0.96437E-03

各ポジションの焦点距離、本実施例のスクリーン距離におけるレンズ最終面と近軸結像点との距離(L)
Fナンバー
f L Fno
Wide 9.33 4.59 15.00
Middle 9.80 1.94 14.99
Tele 9.97 0.95 14.99

各ポジションの曲率半径、画角、第1レンズの焦点距離、レンズ全長
R1 画角ω 第1レンズの焦点距離 レンズ全長
Wide 2.96 60.40 -33.43 9.69
Middle ∞ 56.98 0.00 9.69
Tele -8.54 55.44 96.45 9.69

ズーム比、像高
ズーム比 像高
1.07 5.15
(Table 1)
Example 1
Surface number R (mm) D (mm) Nd νd Effective radius (mm)
Screen ∞ 2000.00
1 ∞ 0.30 1.52300 54.5 1.93
2 ∞ 0.50 1.48900 60.6 1.83
3 R1 0.70 1.40000 39.8 1.00
4 ∞ 0.55 1.52300 54.5 2.00
5 ∞ 1.00 1.22
6 * 12.358 1.00 1.80000 28.5 0.66
7 * -4.047 0.00 0.39
8 (Aperture) ∞ 1.00 0.33
9 * -1.688 0.70 1.75000 25.0 0.69
10 * 6.308 0.50 1.20
11 * -9.395 1.00 1.75000 57.0 1.84
12 * -2.319 0.50 1.95
13 ∞ 14.00 1.80610 40.7 2.45
14 -11.930 5.14
Display element ∞

Aspheric coefficient
6th surface K = 0.00000E + 00
A4 = -0.41856E-01
A6 = -0.23244E-01
A8 = -0.51745E-02
Surface 7 K = 0.00000E + 00
A4 = -0.74537E-01
A6 = -0.57029E-01
A8 = 0.19114E + 00
8th surface K = 0.00000E + 00
A4 = -0.17298E + 00
A6 = -0.11345E + 00
A8 = 0.10959E + 00
9th face K = 0.00000E + 00
A4 = -0.70727E-01
A6 = 0.27677E-01
A8 = -0.50679E-02
10th surface K = 0.00000E + 00
A4 = 0.16745E-01
A6 = -0.67745E-03
A8 = 0.62338E-05
11th surface K = 0.00000E + 00
A4 = 0.79285E-02
A6 = 0.28058E-03
A8 = 0.96437E-03

Focal length at each position, distance between lens final surface and paraxial imaging point at screen distance of this embodiment (L)
F number
f L Fno
Wide 9.33 4.59 15.00
Middle 9.80 1.94 14.99
Tele 9.97 0.95 14.99

Curvature radius, angle of view of each position, focal length of the first lens, total lens length
R1 Angle of view ω Focal length of the first lens Total lens length
Wide 2.96 60.40 -33.43 9.69
Middle ∞ 56.98 0.00 9.69
Tele -8.54 55.44 96.45 9.69

Zoom ratio, image height
Zoom ratio Image height
1.07 5.15

図3は、広角端の状態にある実施例1の投影光学系の断面図であり、図5は、中間の状態にある実施例1の投影光学系の断面図であり、図7は、望遠端の状態にある実施例1の投影光学系の断面図であるが、第1レンズL1への配線等は省略している。実施例1の投影光学系は、拡大投影面側(左側)から、屈折力可変な第1レンズL1と、正の屈折力を有する第2レンズL2と、負の屈折力を有する第3レンズL3と、正の屈折力を有する第4レンズL4と、反射光学素子PZで構成され、いずれも光軸方向位置を固定されており、変倍は第1レンズL1に印加される電圧を変化させることで行われる。尚、図において、DEは表示素子画面であり、表示素子画面DEから拡大投影面に向かう光路のみを描いている。反射光学素子PZは、表示素子画面DE側に凸形状の光学面を有する。   3 is a cross-sectional view of the projection optical system of Example 1 in the wide-angle end state, FIG. 5 is a cross-sectional view of the projection optical system of Example 1 in the intermediate state, and FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of the projection optical system of Example 1 in the end state, but wiring and the like to the first lens L1 are omitted. The projection optical system of Example 1 includes a first lens L1 having a variable refractive power, a second lens L2 having a positive refractive power, and a third lens L3 having a negative refractive power from the enlarged projection plane side (left side). And a fourth lens L4 having a positive refractive power, and a reflective optical element PZ, both of which have a fixed position in the optical axis direction, and zooming changes the voltage applied to the first lens L1. Done in In the figure, DE is a display element screen, and only the optical path from the display element screen DE toward the enlarged projection plane is drawn. The reflective optical element PZ has a convex optical surface on the display element screen DE side.

図4は、広角端の状態にある実施例1の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))であり、図6は、中間の状態にある実施例1の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))であり、図8は、望遠端の状態にある実施例1の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))である。尚、以降の収差図において、球面収差図では、実線がd線、点線がg線を表し、非点収差図では、実線がサジタル像面、点線がメリジオナル像面をあらわすものとする。   FIG. 4 is an aberration diagram (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion (c)) of Example 1 in the wide-angle end state, and FIG. 6 is an example in the intermediate state. 1 is an aberration diagram (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion aberration (c)), and FIG. 8 is an aberration diagram (spherical aberration (a), Astigmatism (b), distortion (c)). In the following aberration diagrams, in the spherical aberration diagram, the solid line represents the d line and the dotted line represents the g line, and in the astigmatism diagram, the solid line represents the sagittal image plane and the dotted line represents the meridional image plane.

(実施例2)
実施例2の投影光学系のレンズデータを、以下の(表2)に示す。
(Example 2)
Lens data of the projection optical system of Example 2 is shown in (Table 2) below.

(表2)
実施例2
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
スクリーン∞ 2000.00
1 ∞ 0.30 1.52300 54.5 1.87
2 ∞ 0.50 1.48900 60.6 1.78
3 R1 0.70 1.40000 39.8 1.69
4 ∞ 0.55 1.52300 54.5 1.42
5 ∞ 1.99 1.27
6(絞り) ∞ 1.66 0.38
7* 14.637 1.50 1.54470 56.2 1.15
8* -7.962 1.47 1.45
9* -441.395 1.00 1.63200 23.4 1.87
10* 4.421 1.76 2.25
11* -4.712 1.84 1.54470 56.2 2.77
12* -3.665 1.00 3.32
13 11.810 12.00 1.77250 49.6 4.86
14 ∞ 4.83
表示素子∞


非球面係数
第7面 K= 0.18041E+02 第10面 K= -0.28818E+01
A4= 0.16258E-02 A4= -0.51515E-02
A6= 0.19644E-03 A6= 0.26325E-03
A8= 0.43649E-03 A8= 0.61140E-07
A10= 0.39700E-03 A10= -0.10456E-06
第8面 K= -0.22408E+02 A12= 0.15624E-06
A4= 0.34412E-03 第11面 K= -0.49824E+01
A6= 0.20178E-03 A4= -0.79116E-03
A8= -0.25847E-04 A6= -0.29902E-03
A10= 0.15810E-05 A8= 0.18823E-04
第9面 K= 0.54520E+05 A10= 0.20227E-06
A4= -0.58195E-02 A12= 0.15069E-06
A6= 0.14529E-03 第12面 K= -0.10076E+01
A8= -0.27043E-04 A4= -0.39439E-03
A10= -0.89304E-05 A6= -0.13325E-03
A12= -0.13634E-05 A8= 0.66953E-07
A10= 0.78410E-08
A12= 0.79000E-09

各ポジションの焦点距離、本実施例のスクリーン距離におけるレンズ最終面と近軸結像点との距離(L)
Fナンバー
f L Fno
Wide 10.47 5.93 14.99
Middle 10.96 2.60 14.99
Tele 11.14 1.37 14.99

各ポジションの曲率半径、画角、第1レンズの焦点距離、レンズ全長
R1 画角ω 第1レンズの焦点距離 レンズ全長
Wide 2.96 51.67 -33.43 28.87
Middle ∞ 48.33 0.00 28.87
Tele -8.54 46.83 96.45 28.87

ズーム比、像高
ズーム比 像高
1.06 4.80
(Table 2)
Example 2
Surface number R (mm) D (mm) Nd νd Effective radius (mm)
Screen ∞ 2000.00
1 ∞ 0.30 1.52300 54.5 1.87
2 ∞ 0.50 1.48900 60.6 1.78
3 R1 0.70 1.40000 39.8 1.69
4 ∞ 0.55 1.52300 54.5 1.42
5 ∞ 1.99 1.27
6 (Aperture) ∞ 1.66 0.38
7 * 14.637 1.50 1.54470 56.2 1.15
8 * -7.962 1.47 1.45
9 * -441.395 1.00 1.63200 23.4 1.87
10 * 4.421 1.76 2.25
11 * -4.712 1.84 1.54470 56.2 2.77
12 * -3.665 1.00 3.32
13 11.810 12.00 1.77250 49.6 4.86
14 ∞ 4.83
Display element ∞


Aspheric coefficient
7th surface K = 0.18041E + 02 10th surface K = -0.28818E + 01
A4 = 0.16258E-02 A4 = -0.51515E-02
A6 = 0.19644E-03 A6 = 0.26325E-03
A8 = 0.43649E-03 A8 = 0.61140E-07
A10 = 0.39700E-03 A10 = -0.10456E-06
8th surface K = -0.22408E + 02 A12 = 0.15624E-06
A4 = 0.34412E-03 11th surface K = -0.49824E + 01
A6 = 0.20178E-03 A4 = -0.79116E-03
A8 = -0.25847E-04 A6 = -0.29902E-03
A10 = 0.15810E-05 A8 = 0.18823E-04
9th surface K = 0.54520E + 05 A10 = 0.20227E-06
A4 = -0.58195E-02 A12 = 0.15069E-06
A6 = 0.14529E-03 12th surface K = -0.10076E + 01
A8 = -0.27043E-04 A4 = -0.39439E-03
A10 = -0.89304E-05 A6 = -0.13325E-03
A12 = -0.13634E-05 A8 = 0.66953E-07
A10 = 0.78410E-08
A12 = 0.79000E-09

Focal length at each position, distance between lens final surface and paraxial imaging point at screen distance of this embodiment (L)
F number
f L Fno
Wide 10.47 5.93 14.99
Middle 10.96 2.60 14.99
Tele 11.14 1.37 14.99

Curvature radius, angle of view of each position, focal length of the first lens, total lens length
R1 Angle of view ω Focal length of the first lens Total lens length
Wide 2.96 51.67 -33.43 28.87
Middle ∞ 48.33 0.00 28.87
Tele -8.54 46.83 96.45 28.87

Zoom ratio, image height
Zoom ratio Image height
1.06 4.80

図9は、広角端の状態にある実施例2の投影光学系の断面図であり、図11は、中間の状態にある実施例2の投影光学系の断面図であり、図13は、望遠端の状態にある実施例2の投影光学系の断面図であるが、第1レンズL1への配線等は省略している。実施例1の投影光学系は、拡大投影面側(左側)から、屈折力可変な第1レンズL1と、正の屈折力を有する第2レンズL2と、負の屈折力を有する第3レンズL3と、正の屈折力を有する第4レンズL4と、反射光学素子PZで構成され、いずれも光軸方向位置を固定されており、変倍は第1レンズL1に印加される電圧を変化させることで行われる。尚、図において、DEは表示素子画面であり、表示素子画面DEから拡大投影面に向かう光路のみを描いている。反射光学素子PZは、拡大投影面側に凸形状の光学面を有する。   FIG. 9 is a cross-sectional view of the projection optical system of Example 2 in the state at the wide-angle end, FIG. 11 is a cross-sectional view of the projection optical system of Example 2 in the intermediate state, and FIG. Although it is a sectional view of the projection optical system of Example 2 in the end state, wiring to the first lens L1 and the like are omitted. The projection optical system of Example 1 includes a first lens L1 having a variable refractive power, a second lens L2 having a positive refractive power, and a third lens L3 having a negative refractive power from the enlarged projection plane side (left side). And a fourth lens L4 having a positive refractive power, and a reflective optical element PZ, both of which have a fixed position in the optical axis direction, and zooming changes the voltage applied to the first lens L1. Done in In the figure, DE is a display element screen, and only the optical path from the display element screen DE toward the enlarged projection plane is drawn. The reflective optical element PZ has a convex optical surface on the enlarged projection surface side.

図10は、広角端の状態にある実施例2の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))であり、図12は、中間の状態にある実施例2の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))であり、図14は、望遠端の状態にある実施例2の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))である。   FIG. 10 is an aberration diagram of Example 2 (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion (c)) in the wide-angle end state, and FIG. 12 is an example in the intermediate state. 2 is an aberration diagram (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion aberration (c)), and FIG. 14 is an aberration diagram (spherical aberration (a), Astigmatism (b), distortion (c)).

(実施例3)
実施例3の投影光学系のレンズデータを、以下の(表3)に示す。
(Example 3)
Lens data of the projection optical system of Example 3 is shown in the following (Table 3).

(表3)
実施例3
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
スクリーン∞ 2000.00
1 ∞ 0.30 1.52300 54.5 2.73
2 ∞ 0.50 1.62390 59.1 2.62
3 R1 0.70 1.40000 39.8 2.51
4 ∞ 0.55 1.52300 54.5 2.20
5 ∞ 3.03 2.01
6(絞り) ∞ 1.47 0.27
7* -33.691 2.00 1.55200 71.8 1.14
8* -4.005 2.00 1.73
9* -18.421 1.50 1.82200 24.2 2.52
10* 4.113 1.50 3.48
11* -8.246 2.00 1.72900 54.1 3.77
12* -3.684 0.50 3.99
13 12.375 10.00 1.77500 47.1 5.36
14 ∞ 5.04
表示素子∞


非球面係数
第7面 K= 0.50000E+02 第10面 K= -0.18346E+02
A4= 0.35725E-01 A4= -0.43582E-02
A6= -0.21376E-01 A6= 0.31964E-03
A8= 0.48108E-02 A8= -0.15801E-05
A10= -0.19948E-03 A10= -0.95419E-06
第8面 K= -0.15497E+02 A12= -0.28390E-08
A4= 0.11522E-01 第11面 K= -0.94287E+01
A6= 0.13573E-02 A4= -0.12289E-02
A8= -0.10609E-02 A6= -0.19875E-03
A10= 0.36112E-04 A8= 0.22777E-04
第9面 K= 0.50000E+02 A10= -0.28601E-06
A4= -0.55759E-02 A12= -0.56870E-08
A6= 0.14154E-02 第12面 K= -0.93086E+00
A8= -0.30203E-04 A4= 0.10663E-04
A10= -0.11050E-04 A6= -0.10821E-03
A12= 0.60941E-06 A8= 0.94858E-06
A10= 0.16428E-06
A12= 0.19198E-07

各ポジションの焦点距離、本実施例のスクリーン距離におけるレンズ最終面と近軸結像点との距離(L)
Fナンバー
f L Fno
Wide 7.52 3.37 15.01
Middle 8.53 1.94 15.02
Tele 9.02 1.25 15.02

各ポジションの曲率半径、画角、第1レンズの焦点距離、レンズ全長
R1 画角ω 第1レンズの焦点距離 レンズ全長
Wide 10.00 66.17 -33.43 27.99
Middle ∞ 59.04 0.00 27.99
Tele -25.00 55.93 96.45 27.99

ズーム比、像高
ズーム比 像高
1.20 4.80
(Table 3)
Example 3
Surface number R (mm) D (mm) Nd νd Effective radius (mm)
Screen ∞ 2000.00
1 ∞ 0.30 1.52300 54.5 2.73
2 ∞ 0.50 1.62390 59.1 2.62
3 R1 0.70 1.40000 39.8 2.51
4 ∞ 0.55 1.52300 54.5 2.20
5 ∞ 3.03 2.01
6 (Aperture) ∞ 1.47 0.27
7 * -33.691 2.00 1.55200 71.8 1.14
8 * -4.005 2.00 1.73
9 * -18.421 1.50 1.82200 24.2 2.52
10 * 4.113 1.50 3.48
11 * -8.246 2.00 1.72900 54.1 3.77
12 * -3.684 0.50 3.99
13 12.375 10.00 1.77500 47.1 5.36
14 ∞ 5.04
Display element ∞


Aspheric coefficient
Surface 7 K = 0.50000E + 02 Surface 10 K = -0.18346E + 02
A4 = 0.35725E-01 A4 = -0.43582E-02
A6 = -0.21376E-01 A6 = 0.31964E-03
A8 = 0.48108E-02 A8 = -0.15801E-05
A10 = -0.19948E-03 A10 = -0.95419E-06
8th surface K = -0.15497E + 02 A12 = -0.28390E-08
A4 = 0.11522E-01 11th surface K = -0.94287E + 01
A6 = 0.13573E-02 A4 = -0.12289E-02
A8 = -0.10609E-02 A6 = -0.19875E-03
A10 = 0.36112E-04 A8 = 0.22777E-04
9th surface K = 0.50000E + 02 A10 = -0.28601E-06
A4 = -0.55759E-02 A12 = -0.56870E-08
A6 = 0.14154E-02 12th surface K = -0.93086E + 00
A8 = -0.30203E-04 A4 = 0.10663E-04
A10 = -0.11050E-04 A6 = -0.10821E-03
A12 = 0.60941E-06 A8 = 0.94858E-06
A10 = 0.16428E-06
A12 = 0.19198E-07

Focal length at each position, distance between lens final surface and paraxial imaging point at screen distance of this embodiment (L)
F number
f L Fno
Wide 7.52 3.37 15.01
Middle 8.53 1.94 15.02
Tele 9.02 1.25 15.02

Curvature radius, angle of view of each position, focal length of the first lens, total lens length
R1 Angle of view ω Focal length of the first lens Total lens length
Wide 10.00 66.17 -33.43 27.99
Middle ∞ 59.04 0.00 27.99
Tele -25.00 55.93 96.45 27.99

Zoom ratio, image height
Zoom ratio Image height
1.20 4.80

図15は、広角端の状態にある実施例3の投影光学系の断面図であり、図17は、中間の状態にある実施例3の投影光学系の断面図であり、図19は、望遠端の状態にある実施例3の投影光学系の断面図であるが、第1レンズL1への配線等は省略している。実施例1の投影光学系は、拡大投影面側(左側)から、屈折力可変な第1レンズL1と、正の屈折力を有する第2レンズL2と、負の屈折力を有する第3レンズL3と、正の屈折力を有する第4レンズL4と反射光学素子PZで構成され、いずれも光軸方向位置を固定されており、変倍は第1レンズL1に印加される電圧を変化させることで行われる。尚、図において、DEは表示素子画面であり、表示素子画面DEから拡大投影面に向かう光路のみを描いている。反射光学素子PZは、拡大投影面側に凸形状の光学面を有する。   FIG. 15 is a cross-sectional view of the projection optical system of Example 3 in the wide-angle end state, FIG. 17 is a cross-sectional view of the projection optical system of Example 3 in the intermediate state, and FIG. Although it is a sectional view of the projection optical system of Example 3 in the end state, wiring to the first lens L1 and the like are omitted. The projection optical system of Example 1 includes a first lens L1 having a variable refractive power, a second lens L2 having a positive refractive power, and a third lens L3 having a negative refractive power from the enlarged projection plane side (left side). And a fourth lens L4 having a positive refractive power and a reflective optical element PZ, both of which have a fixed position in the optical axis direction, and zooming is performed by changing the voltage applied to the first lens L1. Done. In the figure, DE is a display element screen, and only the optical path from the display element screen DE toward the enlarged projection plane is drawn. The reflective optical element PZ has a convex optical surface on the enlarged projection surface side.

図16は、広角端の状態にある実施例3の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))であり、図17は、中間の状態にある実施例3の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))であり、図18は、望遠端の状態にある実施例2の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))である。   FIG. 16 is an aberration diagram (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion (c)) of Example 3 in the wide-angle end state, and FIG. 17 is an example in the intermediate state. 3 is an aberration diagram (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion aberration (c)), and FIG. 18 is an aberration diagram of Example 2 (spherical aberration (a), Astigmatism (b), distortion (c)).

(実施例4)
実施例4の投影光学系のレンズデータを、以下の(表4)に示す。
Example 4
Lens data of the projection optical system of Example 4 is shown in the following (Table 4).

(表4)
実施例4
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
スクリーン∞ 2000.00
1 ∞ 0.30 1.52300 54.5 1.56
2 ∞ 0.50 1.48900 60.6 1.46
3 R1 0.70 1.40000 39.8 1.33
4 ∞ 0.55 1.52300 54.5 1.04
5 ∞ 1.00 0.85
6(絞り) ∞ 2.28 0.31
7* -17.552 2.14 1.54470 56.2 1.51
8* -4.075 0.45 2.14
9* 11.056 1.00 1.63200 23.4 2.65
10* 2.686 1.04 3.08
11* -150.489 2.60 1.54470 56.2 3.26
12* -5.379 1.68 3.74
13 14.073 1.20 1.80420 46.5 4.89
14 ∞ 0.50 4.88
15 ∞ 9.00 1.51680 64.2 4.88
16 ∞ 4.83
表示素子∞


非球面係数
第7面 K= 0.11484E+03 第10面 K= -0.45618E+01
A4= -0.14601E-01 A4= -0.31883E-02
A6= 0.69146E-02 A6= 0.14229E-03
A8= -0.21332E-04 A8= -0.46611E-05
A10= 0.70141E-04 A10= -0.51465E-06
第8面 K= -0.40725E+01 A12= -0.16916E-07
A4= -0.28052E-02 第11面 K= 0.20434E+04
A6= 0.30757E-03 A4= 0.16442E-02
A8= -0.15791E-03 A6= -0.19708E-04
A10= 0.56720E-04 A8= 0.79140E-05
第9面 K= 0.11078E+01 A10= -0.49290E-08
A4= -0.45651E-02 A12= -0.66733E-07
A6= -0.13650E-03 第12面 K= -0.35296E+01
A8= -0.49573E-05 A4= -0.21192E-03
A10= 0.10394E-05 A6= 0.29860E-04
A12= 0.40975E-06 A8= 0.13002E-05
A10= -0.13258E-06
A12= 0.65660E-08

各ポジションの焦点距離、本実施例のスクリーン距離におけるレンズ最終面と近軸結像点との距離(L)
Fナンバー
f L Fno
Wide 8.88 4.01 15.00
Middle 9.25 1.56 15.00
Tele 9.39 0.66 15.00

各ポジションの曲率半径、画角、第1レンズの焦点距離、レンズ全長
R1 画角ω 第1レンズの焦点距離 レンズ全長
Wide 2.96 59.63 -33.43 26.50
Middle ∞ 56.97 0.00 26.50
Tele -8.54 55.80 96.45 26.50

ズーム比、像高
ズーム比 像高
1.06 4.80
(Table 4)
Example 4
Surface number R (mm) D (mm) Nd νd Effective radius (mm)
Screen ∞ 2000.00
1 ∞ 0.30 1.52300 54.5 1.56
2 ∞ 0.50 1.48900 60.6 1.46
3 R1 0.70 1.40000 39.8 1.33
4 ∞ 0.55 1.52300 54.5 1.04
5 ∞ 1.00 0.85
6 (Aperture) ∞ 2.28 0.31
7 * -17.552 2.14 1.54470 56.2 1.51
8 * -4.075 0.45 2.14
9 * 11.056 1.00 1.63200 23.4 2.65
10 * 2.686 1.04 3.08
11 * -150.489 2.60 1.54470 56.2 3.26
12 * -5.379 1.68 3.74
13 14.073 1.20 1.80420 46.5 4.89
14 ∞ 0.50 4.88
15 ∞ 9.00 1.51680 64.2 4.88
16 ∞ 4.83
Display element ∞


Aspheric coefficient
7th surface K = 0.11484E + 03 10th surface K = -0.45618E + 01
A4 = -0.14601E-01 A4 = -0.31883E-02
A6 = 0.69146E-02 A6 = 0.14229E-03
A8 = -0.21332E-04 A8 = -0.46611E-05
A10 = 0.70141E-04 A10 = -0.51465E-06
8th surface K = -0.40725E + 01 A12 = -0.16916E-07
A4 = -0.28052E-02 11th surface K = 0.20434E + 04
A6 = 0.30757E-03 A4 = 0.16442E-02
A8 = -0.15791E-03 A6 = -0.19708E-04
A10 = 0.56720E-04 A8 = 0.79140E-05
9th surface K = 0.11078E + 01 A10 = -0.49290E-08
A4 = -0.45651E-02 A12 = -0.66733E-07
A6 = -0.13650E-03 12th surface K = -0.35296E + 01
A8 = -0.49573E-05 A4 = -0.21192E-03
A10 = 0.10394E-05 A6 = 0.29860E-04
A12 = 0.40975E-06 A8 = 0.13002E-05
A10 = -0.13258E-06
A12 = 0.65660E-08

Focal length at each position, distance between lens final surface and paraxial imaging point at screen distance of this embodiment (L)
F number
f L Fno
Wide 8.88 4.01 15.00
Middle 9.25 1.56 15.00
Tele 9.39 0.66 15.00

Curvature radius, angle of view of each position, focal length of the first lens, total lens length
R1 Angle of view ω Focal length of the first lens Total lens length
Wide 2.96 59.63 -33.43 26.50
Middle ∞ 56.97 0.00 26.50
Tele -8.54 55.80 96.45 26.50

Zoom ratio, image height
Zoom ratio Image height
1.06 4.80

図21は、広角端の状態にある実施例4の投影光学系の断面図であり、図23は、中間の状態にある実施例4の投影光学系の断面図であり、図25は、望遠端の状態にある実施例4の投影光学系の断面図であるが、第1レンズL1への配線等は省略している。実施例1の投影光学系は、拡大投影面側(左側)から、屈折力可変な第1レンズL1と、正の屈折力を有する第2レンズL2と、負の屈折力を有する第3レンズL3と、正の屈折力を有する第4レンズL4と、正の屈折力を有する第5レンズL5で構成され、いずれも光軸方向位置を固定されており、変倍は第1レンズL1に印加される電圧を変化させることで行われる。尚、図において、DEは表示素子画面であり、第5レンズL5と表示画面DEとの間に配置された表示素子画面DEから拡大投影面に向かう光路のみを描いている。   FIG. 21 is a cross-sectional view of the projection optical system of Example 4 in the state at the wide-angle end, FIG. 23 is a cross-sectional view of the projection optical system of Example 4 in the intermediate state, and FIG. Although it is a sectional view of the projection optical system of Example 4 in the end state, wiring to the first lens L1 and the like are omitted. The projection optical system of Example 1 includes a first lens L1 having a variable refractive power, a second lens L2 having a positive refractive power, and a third lens L3 having a negative refractive power from the enlarged projection plane side (left side). And a fourth lens L4 having a positive refractive power and a fifth lens L5 having a positive refractive power, both of which have a fixed position in the optical axis direction, and the zooming is applied to the first lens L1. This is done by changing the voltage. In the figure, DE is a display element screen, and only the optical path from the display element screen DE arranged between the fifth lens L5 and the display screen DE toward the enlarged projection plane is drawn.

図22は、広角端の状態にある実施例4の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))であり、図24は、中間の状態にある実施例4の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))であり、図26は、望遠端の状態にある実施例4の収差図(球面収差(a)、非点収差(b)、歪曲収差(c))である。   FIG. 22 is an aberration diagram (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion (c)) of Example 4 in the wide-angle end state, and FIG. 24 is an example in the intermediate state. 4 is an aberration diagram (spherical aberration (a), astigmatism (b), distortion aberration (c)), and FIG. 26 is an aberration diagram of Example 4 (spherical aberration (a), Astigmatism (b), distortion (c)).

各条件式に対応する各実施例の値を表5に示す。   Table 5 shows values of the respective examples corresponding to the respective conditional expressions.

Figure 2011158595
Figure 2011158595

本発明は、小型のプロジェクタに好適な投影光学系を提供できる。   The present invention can provide a projection optical system suitable for a small projector.

11 撥水層
12 親水層
21 第1の液体
22 第2の液体
24 界面
25 電極リング
31 給電回路
40 下容器
41 凹部
42 凹部
43 電極リング
43a 電極端面
44 絶縁層
50 上容器
51 電極リング
51a 露出部
51b 端子部
52 絶縁層
COL 集光レンズ
DE 表示素子画面
L1 第1レンズ
L2 第2レンズ
L3 第3レンズ
L4 第4レンズ
L5 第5レンズ
LD 光源
PJT プロジェクタ
PZ 反射光学素子
TRP 反射面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Water repellent layer 12 Hydrophilic layer 21 1st liquid 22 2nd liquid 24 Interface 25 Electrode ring 31 Feeding circuit 40 Lower container 41 Recess 42 Recess 43 Recess 43 Electrode ring 43a Electrode end surface 44 Insulating layer 50 Upper container 51 Electrode ring 51a Exposed 51b Terminal portion 52 Insulating layer COL Condensing lens DE Display element screen L1 First lens L2 Second lens L3 Third lens L4 Fourth lens L5 Fifth lens LD Light source PJT Projector PZ Reflective optical element TRP Reflective surface

Claims (11)

表示素子面の画像をスクリーン面上に拡大投影する複数のレンズで構成されている投影光学系において、少なくとも1つの屈折力可変なレンズを用い、各レンズの間隔を固定し、前記屈折力可変なレンズの屈折力を変化させることによって、スクリーン面上に投影された表示素子面の画像の寸法を変化させることを特徴とする投影光学系。   In a projection optical system composed of a plurality of lenses for enlarging and projecting an image of a display element surface on a screen surface, at least one lens having a variable refractive power is used, a distance between the lenses is fixed, and the refractive power is variable. A projection optical system characterized by changing a size of an image of a display element surface projected on a screen surface by changing a refractive power of a lens. 表示素子面の画像をスクリーン面上に拡大投影する投影光学系において、拡大投影面側から、少なくとも屈折力可変な第1レンズと、正の屈折力を有する第2レンズと、負の屈折力を有する第3レンズと、正の屈折力を有する第4レンズで構成され、前記第1レンズ乃至前記第4レンズは光軸方向位置を固定されており、前記屈折力可変なレンズは、スクリーン面上に投影された表示素子面の画像の寸法を変化させることを特徴とする投影光学系。   In a projection optical system for enlarging and projecting an image of a display element surface onto a screen surface, a first lens having at least a variable refractive power, a second lens having a positive refractive power, and a negative refractive power from the enlarged projection surface side A third lens having a positive refracting power, the first lens to the fourth lens being fixed in the position in the optical axis direction, and the lens having a variable refracting power on the screen surface. A projection optical system characterized in that the size of the image of the display element surface projected onto the screen is changed. 前記投影光学系は、Fナンバーが8より大きいことを特徴とする請求項1又は2に記載の前記投影光学系。   The projection optical system according to claim 1, wherein the projection optical system has an F number greater than 8. 4. 前記屈折力可変なレンズは、第1液体と混合しない第2液体とを備えて容器内に封入し、前記容器内に加える物理量を変化させることによって、前記第1液体と前記第2液体との境界面形状を変化させることが可能な光学素子であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の投影光学系。   The lens having a variable refractive power is provided with a second liquid that is not mixed with the first liquid and enclosed in a container, and the physical quantity applied to the container is changed to change the first liquid and the second liquid. The projection optical system according to claim 1, wherein the projection optical system is an optical element capable of changing a boundary surface shape. 前記投影光学系において、次の条件式を満足することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の投影光学系。
1.6<fB1-4w/fw<7.8・・・(1)
ただし、
fB1-4w:広角端における前記第1レンズ乃至前記第4レンズの合成系のバックフォーカス
w:広角端における前記投影光学系の焦点距離
The projection optical system according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied in the projection optical system.
1.6 <fB 1-4w / f w <7.8 (1)
However,
fB 1-4w : Back focus of the composite system of the first lens to the fourth lens at the wide angle end f w : Focal length of the projection optical system at the wide angle end
前記投影光学系において、次の条件式を満足することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の投影光学系。
−6.0<f1w/fw<−3.1・・・(2)
ただし、
1w:広角端における前記屈折力可変なレンズの焦点距離
w:広角端における前記投影光学系の焦点距離
The projection optical system according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied in the projection optical system.
−6.0 <f 1w / f w <−3.1 (2)
However,
f 1w : Focal length of the lens with variable refractive power at the wide angle end f w : Focal length of the projection optical system at the wide angle end
前記第4レンズが、次の条件式を満足することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の投影光学系。
−8.1<(r42+r41)/(r42−r41)<−1.0・・・(3)
ただし、
42:前記第4レンズの拡大投影側レンズ面の曲率半径
41:前記第4レンズの表示素子面側レンズ面の曲率半径
The projection optical system according to claim 1, wherein the fourth lens satisfies the following conditional expression.
−8.1 <(r 42 + r 41 ) / (r 42 −r 41 ) <− 1.0 (3)
However,
r 42 : radius of curvature of the enlarged projection side lens surface of the fourth lens r 41 : radius of curvature of the display element side lens surface of the fourth lens
前記第4レンズが、次の条件式を満足することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の投影光学系。
0.4<f4/fw<2.2・・・(4)
ただし、
4:前記第4レンズの焦点距離
w:広角端における前記投影光学系の焦点距離
The projection optical system according to claim 1, wherein the fourth lens satisfies the following conditional expression.
0.4 <f 4 / f w <2.2 (4)
However,
f 4 : focal length of the fourth lens f w : focal length of the projection optical system at the wide angle end
正の屈折力を備えた第5レンズを有することを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の投影光学系。   The projection optical system according to claim 1, further comprising a fifth lens having a positive refractive power. 前記投影光学系において、表示素子面に最も近い位置に、曲率を有する反射光学素子を有することを特微とする請求項1〜8のいずれかに記載の投影光学系。   The projection optical system according to claim 1, wherein the projection optical system includes a reflective optical element having a curvature at a position closest to the display element surface. 請求項1〜10のいずれかに記載の投影光学系を有することを特徴とするプロジェクタ。   A projector comprising the projection optical system according to claim 1.
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