JP2014174340A - Zoom projection optical system and image display device - Google Patents

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裕俊 中山
Hibiki Tatsuno
響 辰野
洋平 ▲高▼野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a zoom projection optical system capable of effectively reducing variation associated with zooming operation of light volume used for projecting an expanded image.SOLUTION: A zoom projection optical system expands and projects an image being displayed on a light valve 1 onto a screen S with variable magnification, and includes a dioptric system 3 having two or more lens groups and an aperture stop ST. The dioptric system 3 has a zoom capability and, when zooming, a lens group located on the most light valve 1 side in the dioptric system and the aperture stop interlockingly move, changing the distance therebetween.

Description

この発明はズーム投射光学系および画像表示装置に関する。   The present invention relates to a zoom projection optical system and an image display device.

画像表示装置はプロジェクタ装置として実施できる。   The image display device can be implemented as a projector device.

ライトバルブに表示された画像を投射光学系により、スクリーン面上に拡大投射する画像表示装置として、プロジェクタ装置が広く知られている。   A projector device is widely known as an image display device that enlarges and projects an image displayed on a light valve onto a screen surface by a projection optical system.

プロジェクタ装置の投射光学系は、同じ投射距離で投射画像(スクリーン上に投射された画像を言う。)の大きさを変更できる「ズーム機能」を有することが好ましい。   The projection optical system of the projector device preferably has a “zoom function” that can change the size of a projected image (referred to as an image projected on a screen) at the same projection distance.

ズーム機能をもったズーム投射光学系として、従来、特許文献1〜3に開示されたものが知られている。   As zoom projection optical systems having a zoom function, those disclosed in Patent Documents 1 to 3 are conventionally known.

特許文献1〜3に開示されたズーム投射光学系は「拡大画像の投射に与る光量」の、変倍に伴う変化を小さくするという点でなお、改善の余地なしとしない。   The zoom projection optical systems disclosed in Patent Documents 1 to 3 do not leave room for improvement in terms of reducing the change accompanying “magnification” of “the amount of light applied to the projection of the enlarged image”.

この発明は、拡大画像の投射に与る光量の、変倍に伴う変化を有効に小さくできるズーム投射光学系の実現を課題とする。   It is an object of the present invention to realize a zoom projection optical system that can effectively reduce the change accompanying the magnification change in the amount of light applied to the projection of an enlarged image.

この発明のズーム投射光学系は、ライトバルブに表示された画像をスクリーン上に、拡大倍率可変で拡大投射するズーム投射光学系において、2以上のレンズ群と開口絞りを有する屈折光学系を有し、該屈折光学系はズーム機能を有し、ズーム時に、前記屈折光学系の前記ライトバルブに最も近いレンズ群と、前記開口絞りとが連動して、互いの間隔を変化させつつ移動することを特徴とする。   The zoom projection optical system according to the present invention has a refractive optical system having two or more lens groups and an aperture stop in a zoom projection optical system for enlarging and projecting an image displayed on a light valve on a screen with variable magnification. The refractive optical system has a zoom function, and when zooming, the lens group closest to the light valve of the refractive optical system and the aperture stop move in conjunction with each other while changing the distance between them. Features.

この発明によれば、拡大画像の投射に与る光量の、変倍に伴う変化を有効に小さくできる。   According to the present invention, it is possible to effectively reduce a change in the amount of light applied to the projection of the enlarged image due to the magnification change.

ズーム投射光学系の結像の様子を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the mode of image formation of a zoom projection optical system. 図1の屈折光学系2とミラー4の部分を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the part of the refractive optical system 2 and the mirror 4 of FIG. 実施例1の構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of Example 1. FIG. 実施例1のデータを示す図である。It is a figure which shows the data of Example 1. FIG. 実施例1の、ズーム機能とフォーカス機能に関するレンズ間隔を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating lens intervals regarding the zoom function and the focus function according to the first exemplary embodiment. 実施例1の非球面データを示す図である。It is a figure which shows the aspherical surface data of Example 1. ライトバルブを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a light valve. 実施例1のズーム投射光学系の近距離投射時、拡大側のスクリーン上の画像の具体例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a specific example of an image on an enlargement-side screen during short distance projection of the zoom projection optical system according to the first embodiment. 実施例1のズーム投射光学系の近距離投射時、縮小側のスクリーン上の画像の具体例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a specific example of an image on a reduction-side screen during short distance projection of the zoom projection optical system according to the first embodiment. 実施例1のズーム投射光学系の基準投射時、拡大側のスクリーン上の画像の具体例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a specific example of an image on an enlargement-side screen during reference projection of the zoom projection optical system of Example 1. 実施例1のズーム投射光学系の基準投射時、縮小側のスクリーン上の画像の具体例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a specific example of an image on a reduction-side screen during reference projection of the zoom projection optical system according to the first embodiment. 実施例1のズーム投射光学系の遠距離投射時、拡大側のスクリーン上の画像の具体例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a specific example of an image on a screen on an enlargement side during long distance projection of the zoom projection optical system according to the first embodiment. 実施例1のズーム投射光学系の遠距離投射時、縮小側のスクリーン上の画像の具体例を示す図でる。FIG. 6 is a diagram illustrating a specific example of an image on a reduction-side screen during long distance projection of the zoom projection optical system according to the first exemplary embodiment. 実施例2の構成を示す図である。6 is a diagram illustrating a configuration of Example 2. FIG. 実施例2のデータを示す図である。It is a figure which shows the data of Example 2. FIG. 実施例2の、ズーム機能とフォーカス機能に関するレンズ間隔を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating lens intervals related to a zoom function and a focus function in Example 2. 実施例2の非球面データを示す図である。It is a figure which shows the aspherical surface data of Example 2. ライトバルブを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a light valve. 実施例2のズーム投射光学系の近距離投射時、拡大側のスクリーン上の画像の具体例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a specific example of an image on a screen on an enlargement side when a short-distance projection is performed by the zoom projection optical system according to the second embodiment. 実施例2のズーム投射光学系の近距離投射時、縮小側のスクリーン上の画像の具体例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a specific example of an image on a reduction-side screen during short-distance projection of the zoom projection optical system according to the second embodiment. 実施例2のズーム投射光学系の基準投射時、拡大側のスクリーン上の画像の具体例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a specific example of an image on an enlargement-side screen during reference projection of the zoom projection optical system according to the second embodiment. 実施例2のズーム投射光学系の基準投射時、縮小側のスクリーン上の画像の具体例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a specific example of an image on a reduction-side screen during reference projection of the zoom projection optical system according to the second embodiment. 実施例2のズーム投射光学系の遠距離投射時、拡大側のスクリーン上の画像の具体例を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a specific example of an image on a screen on an enlargement side during long-distance projection of the zoom projection optical system of Example 2. 実施例2のズーム投射光学系の遠距離投射時、縮小側のスクリーン上の画像の具体例を示す図でる。FIG. 10 is a diagram illustrating a specific example of an image on a reduction-side screen during long-distance projection of the zoom projection optical system according to the second embodiment. 実施例3の構成を示す図である。6 is a diagram illustrating a configuration of Example 3. FIG. 実施例3のデータを示す図である。It is a figure which shows the data of Example 3. 実施例3の、ズーム機能とフォーカス機能に関するレンズ間隔を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating lens intervals regarding the zoom function and the focus function according to the third exemplary embodiment. 実施例3の非球面データを示す図である。It is a figure which shows the aspherical surface data of Example 3. ライトバルブを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a light valve. 実施例3のズーム投射光学系の近距離投射時、拡大側のスクリーン上の画像の具体例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a specific example of an image on a screen on the enlargement side during short-distance projection of the zoom projection optical system of Example 3. 実施例3のズーム投射光学系の近距離投射時、縮小側のスクリーン上の画像の具体例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a specific example of an image on a reduction-side screen during short-distance projection of the zoom projection optical system of Example 3. 実施例3のズーム投射光学系の基準投射時、拡大側のスクリーン上の画像の具体例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a specific example of an image on an enlargement-side screen during reference projection of the zoom projection optical system of Example 3. 実施例3のズーム投射光学系の基準投射時、縮小側のスクリーン上の画像の具体例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a specific example of an image on a reduction-side screen during reference projection of the zoom projection optical system of Example 3. 実施例3のズーム投射光学系の遠距離投射時、拡大側のスクリーン上の画像の具体例を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a specific example of an image on a screen on an enlargement side during long-distance projection of the zoom projection optical system of Example 3. 実施例3のズーム投射光学系の遠距離投射時、縮小側のスクリーン上の画像の具体例を示す図でる。FIG. 10 is a diagram illustrating a specific example of an image on a reduction-side screen during long-distance projection of the zoom projection optical system of Example 3. 実施例1〜3の焦点距離のデータを示す図である。It is a figure which shows the data of the focal distance of Examples 1-3. 画像表示装置の実施の1形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Embodiment of an image display apparatus.

以下、実施の形態を説明する。
図1は、ズーム投射光学系の結像の様子を説明するための図である。
図1において、ズーム投射光学系100は、ライトバルブ1に表示された画像をスクリーン2上に、拡大倍率可変で拡大投射する。
Hereinafter, embodiments will be described.
FIG. 1 is a diagram for explaining a state of image formation of the zoom projection optical system.
In FIG. 1, a zoom projection optical system 100 enlarges and projects an image displayed on a light valve 1 on a screen 2 with a variable enlargement magnification.

ズーム投射光学系100は、屈折光学系3を有し、屈折光学系3内に開口絞りSTが配置されている。
図1に示すズーム投射光学系100は、屈折光学系3からの光束をスクリーン2側に反射させるミラー4を有している。ミラー4は凹面鏡で正の屈折力を持つ。
The zoom projection optical system 100 includes a refractive optical system 3, and an aperture stop ST is disposed in the refractive optical system 3.
A zoom projection optical system 100 shown in FIG. 1 has a mirror 4 that reflects the light beam from the refractive optical system 3 to the screen 2 side. The mirror 4 is a concave mirror and has a positive refractive power.

このように、この発明のズーム反射光学系は、屈折光学系の他に屈折力を持つミラーを有することができるが、ミラーはズーム反射光学系の必須の構成要件ではない。   As described above, the zoom reflecting optical system of the present invention can have a mirror having refractive power in addition to the refractive optical system, but the mirror is not an essential component of the zoom reflecting optical system.

図2は、図1に示す屈折光学系2とミラー4の部分を拡大して示している。   FIG. 2 shows an enlarged view of the refractive optical system 2 and the mirror 4 shown in FIG.

ライトバルブ1は、画像が表示される面(以下「画像表示面」とも言う。)が示されているが、ライトバルブ1としては公知の適宜のものを使用できる。
即ち、透過型や反射型の各種液晶パネルや、デジタル・ミラー・デバイス(以下「DMD」と称する。)等を用いることができる。
The light valve 1 has a surface on which an image is displayed (hereinafter also referred to as “image display surface”), but a known appropriate light valve 1 can be used as the light valve 1.
That is, various types of transmissive and reflective liquid crystal panels, digital mirror devices (hereinafter referred to as “DMD”), and the like can be used.

屈折光学系3は、2以上のレンズ群と、開口絞りSTを有している。   The refractive optical system 3 has two or more lens groups and an aperture stop ST.

図2に示す例では、ズーム時には、最もライトバルブ1側の「第1レンズ群」と、その拡大側(図の右方)にある「第2レンズ群」が変位して変倍を行う。   In the example shown in FIG. 2, during zooming, the “first lens group” closest to the light valve 1 and the “second lens group” on the enlargement side (right side in the figure) are displaced to perform zooming.

この例では、開口絞りSTは、第2レンズ群の「最もライトバルブ1側のレンズ面」に形成されている。勿論、開口絞りはレンズとは独立した構成であることもできる。   In this example, the aperture stop ST is formed on the “lens surface closest to the light valve 1” of the second lens group. Of course, the aperture stop can be configured independently of the lens.

図2の例では、開口絞りSTは第2レンズ群と一体であり、第1、第2レンズ群が連動して変位することにより変倍(「ズーミング」とも言う。)を行う。   In the example of FIG. 2, the aperture stop ST is integral with the second lens group, and zooming (also referred to as “zooming”) is performed when the first and second lens groups are displaced together.

従って、ライトバルブ1に最も近い第1レンズ群と開口絞りSTとが変位する。   Accordingly, the first lens group closest to the light valve 1 and the aperture stop ST are displaced.

この変位は、第1レンズ群と開口絞りSTの間隔が変化するように行われる。   This displacement is performed so that the distance between the first lens group and the aperture stop ST changes.

このとき、第1レンズ群の変位と、開口絞りSTの変位とを調整することにより、屈折光学系のライトバルブ側の開口数(以下「NA」とも言う。)の変化を調整できる。   At this time, by adjusting the displacement of the first lens group and the displacement of the aperture stop ST, the change in the numerical aperture (hereinafter also referred to as “NA”) on the light valve side of the refractive optical system can be adjusted.

即ち、変倍に伴う開口数の変化が小さくなるようにでき、特に「開口数が実質的に変化しない」ようにすることができる。   In other words, the change in the numerical aperture accompanying the zooming can be reduced, and in particular, the numerical aperture can be substantially unchanged.

ライトバルブ側の開口数が実質的に変化しないようにズーミングを行うと、スクリーン上に投射される投射画像の拡大倍率が変化しても、結像に与る光量は一定になる。   When zooming is performed so that the numerical aperture on the light valve side does not substantially change, the amount of light applied to the image formation is constant even if the magnification of the projected image projected on the screen changes.

従って、投射画像の大きさが変化しても「投射画像の明るさの変化」を軽減できる。   Therefore, even if the size of the projected image changes, the “change in brightness of the projected image” can be reduced.

また、ライトバルブに最も近い第1レンズ群を移動させてズーミングを行うようすると、これを固定群とする場合よりも、ズーム投射光学系の設計の自由度が大きくなる。   Further, when zooming is performed by moving the first lens group closest to the light valve, the degree of freedom in designing the zoom projection optical system becomes larger than in the case where this is used as a fixed group.

補足すると、開口絞りは、屈折光学系を構成するレンズとは独立して設け、ズーミングに際してレンズ群とは独立に変位するようにすることもできる。   Supplementally, the aperture stop can be provided independently of the lens constituting the refractive optical system and can be displaced independently of the lens group during zooming.

しかし、上の例のように、第2レンズ群に設けて、第2レンズ群と一体として変位するようにすることもできる。   However, as in the above example, it can be provided in the second lens group and displaced together with the second lens group.

さらに、開口絞りをレンズ群に設ける場合、開口絞りを設けるレンズ群は、ライトバルブ側から2番目のレンズ群に限らず、3番目以降のレンズ群に設けることもできる。   Furthermore, when the aperture stop is provided in the lens group, the lens group provided with the aperture stop can be provided not only in the second lens group from the light valve side but also in the third and subsequent lens groups.

即ち、開口絞りは、ライトバルブ側から2番目以降のレンズ群に設けることができる。   That is, the aperture stop can be provided in the second and subsequent lens groups from the light valve side.

前述の如く、この発明のズーム投射光学系は、開口絞りを有する屈折光学系のみで構成できるが、屈折光学系とスクリーンとの間に、屈折力をもつミラーを配置してもよい。   As described above, the zoom projection optical system of the present invention can be constituted only by a refractive optical system having an aperture stop. However, a mirror having refractive power may be disposed between the refractive optical system and the screen.

屈折力を持つミラーを用いると、ミラーの機能を含めてズーム投射光学系を設計でき、ズーム投射光学系の設計の自由度が増大し、良好な性能の実現が容易になる。   When a mirror having refractive power is used, a zoom projection optical system including the function of the mirror can be designed, the degree of freedom in designing the zoom projection optical system is increased, and good performance can be easily realized.

また、ミラーの屈折力を拡大倍率に生かすことができ、屈折光学系のみの場合よりも更に拡大倍率を高めることが可能となり「より短い投射距離」が可能となる。   Further, the refracting power of the mirror can be utilized for the magnification, and the magnification can be further increased as compared with the case of only the refractive optical system, and a “shorter projection distance” is possible.

「投射距離」は、ズーム投射光学系を構成する光学素子(レンズ、ミラー)の光軸上で最も拡大側の面頂点と、スクリーンとの間の「光軸上の距離」である。   “Projection distance” is a “distance on the optical axis” between the screen vertex and the surface vertex on the most enlarged side on the optical axis of the optical element (lens, mirror) constituting the zoom projection optical system.

従って「投射距離」が短いほど、ズーム投射光学系をスクリーンに近づけることができる。   Therefore, the shorter the “projection distance” is, the closer the zoom projection optical system is to the screen.

ライトバルブ1に最も近いレンズ群(上の説明で第1レンズ群)の移動は、高倍率側から低倍率側へのズーム時に、ライトバルブに近づく向きとするのが好ましい。   It is preferable that the lens group closest to the light valve 1 (the first lens group in the above description) is moved toward the light valve when zooming from the high magnification side to the low magnification side.

また、屈折光学系を構成する複数のレンズ群のうちに、ズーム時に移動しないレンズ群を2以上設け、これらのうちの2以上を「フォーカス群」とすることができる。   In addition, two or more lens groups that do not move during zooming can be provided among a plurality of lens groups constituting the refractive optical system, and two or more of these can be used as “focus groups”.

「フォーカス群」は、フォーカス機能、即ち、異なる投射距離でスクリーン上の投射画像のピントを合わせる機能を実行するレンズ群である。   The “focus group” is a lens group that performs a focus function, that is, a function of focusing a projected image on a screen at different projection distances.

このように、ズーム時に動くレンズ群と「フォーカス時に動くレンズ群」を分けることにより、投射画像の精度よいピント合わせが容易になる。   Thus, by separating the lens group that moves at the time of zooming and the “lens group that moves at the time of focusing”, it becomes easy to focus the projected image with high accuracy.

ライトバルブに最も近いレンズ群の「e線に対する焦点距離:f1」、「屈折光学系のe線に対する合成焦点距離:f」は、以下の条件(1)を満足することが好ましい。   It is preferable that “focal length with respect to e line: f1” and “combined focal length with respect to e line of refractive optical system: f” of the lens group closest to the light valve satisfy the following condition (1).

(1) 2.4 <f1/f< 6.2
条件(1)は、ライトバルブに最も近いレンズ群の屈折力を規制するものである。
(1) 2.4 <f1 / f <6.2
Condition (1) regulates the refractive power of the lens group closest to the light valve.

条件(1)の上限を超えると、ライトバルブに最も近いレンズ群の屈折力が、屈折光学系全系の屈折力に対して相対的に弱くなる。   When the upper limit of the condition (1) is exceeded, the refractive power of the lens group closest to the light valve becomes relatively weak with respect to the refractive power of the entire refractive optical system.

このため、ズーム投射光学系全体での球面収差が補正不足となり易い。   For this reason, the spherical aberration in the entire zoom projection optical system tends to be insufficiently corrected.

条件(1)の下限を超える場合は、ライトバルブに最も近いレンズ群の屈折力が、屈折光学系全系の屈折力に対して相対的に強くなる。   When the lower limit of the condition (1) is exceeded, the refractive power of the lens group closest to the light valve becomes relatively stronger than the refractive power of the entire refractive optical system.

このため、ズーム投射光学系全体での球面収差が補正過剰となり易い。   For this reason, the spherical aberration in the entire zoom projection optical system tends to be overcorrected.

従って、条件(1)の範囲外では、球面収差の適正な補正が困難となり、コマ収差の悪化による投射画像の画質劣化を招来しやすくなる。   Therefore, outside the range of the condition (1), it is difficult to properly correct spherical aberration, and the image quality of the projected image is likely to be deteriorated due to deterioration of coma aberration.

条件(1)を満足することにより、良質の投射画像の実現が容易となる。   By satisfying the condition (1), it is easy to realize a high-quality projection image.

屈折光学系を構成するレンズ群は、ズーム時に移動する「ライトバルブに最も近いレンズ群」のほかに、フォーカス群として用いるレンズ群が必要である。   The lens group constituting the refractive optical system requires a lens group used as a focus group in addition to the “lens group closest to the light valve” that moves during zooming.

ズーミングに伴い、開口絞りが、他のレンズ群とは独立に移動する場合であると、屈折光学系を構成するレンズ群の数は、最低で2群となる。   When the aperture stop moves independently of the other lens groups during zooming, the number of lens groups constituting the refractive optical system is at least two.

ズーム投射光学系の性能やズーミングの容易性、コンパクト性等を効力すると、屈折光学系を構成するレンズ群は5群構成程度が良い。   In view of the performance of the zoom projection optical system, ease of zooming, compactness, etc., the lens group constituting the refractive optical system preferably has about five groups.

このように、屈折光学系を5つのレンズ群で構成する場合、そのうちの4つのレンズ群が「正の屈折力」を持つようにするのが好ましい。   Thus, when the refractive optical system is constituted by five lens groups, it is preferable that four of the lens groups have “positive refractive power”.

DMDや各種液晶パネルをライトバルブとし、ズーム投射光学系として、この発明のものを用いることにより、この発明の画像表示装置を実現できる。   The image display device of the present invention can be realized by using a DMD or various liquid crystal panels as light valves and using the zoom projection optical system of the present invention.

以下、ズーム投射光学系の具体的な実施例を3例挙げる。   Three specific examples of the zoom projection optical system will be described below.

なお、以下に挙げる各実施例において、長さの次元を持つ量の単位は、特に断らない限り「mm」である。   In the following examples, the unit of the quantity having the dimension of length is “mm” unless otherwise specified.

「実施例1」
実施例1の構成図を図3に示す。
"Example 1"
The block diagram of Example 1 is shown in FIG.

図3に示すように、屈折光学系3は、縮小側であるライトバルブ1の側から拡大側へ向かって、5つのレンズ群と開口絞りSTとを配してなる。   As shown in FIG. 3, the refractive optical system 3 includes five lens groups and an aperture stop ST from the light valve 1 side on the reduction side to the enlargement side.

5つのレンズ群は、第1レンズ群3A、第2レンズ群3B、第3レンズ群3C、第4レンズ群3D、第5レンズ群3Eであり、縮小側から拡大側へ上記順序で配列されている。   The five lens groups are a first lens group 3A, a second lens group 3B, a third lens group 3C, a fourth lens group 3D, and a fifth lens group 3E, arranged in the above order from the reduction side to the enlargement side. Yes.

第1レンズ群3Aは、第1ないし第3レンズにより構成され、第2レンズ群3Bは、第4レンズないし第7レンズにより構成されている。   The first lens group 3A is composed of first to third lenses, and the second lens group 3B is composed of fourth to seventh lenses.

第3レンズ群3Cは、第8レンズないし第10レンズで構成され、第4レンズ群3Dは、第11レンズと第12レンズにより構成されている。   The third lens group 3C is composed of an eighth lens to a tenth lens, and the fourth lens group 3D is composed of an eleventh lens and a twelfth lens.

第5レンズ群3Eは、1枚の第13レンズにより構成されている。   The fifth lens group 3E includes one thirteenth lens.

これら第1ないし第5レンズ群3A〜3Eは、何れも「正の屈折力」を有する。   These first to fifth lens groups 3A to 3E all have “positive refractive power”.

開口絞りSTは、第2レンズ群3Bに備えられている。より具体的には、第2レンズ群3Bの第4レンズの縮小側面に形成されている。   The aperture stop ST is provided in the second lens group 3B. More specifically, it is formed on the reduction side surface of the fourth lens of the second lens group 3B.

第1レンズ群3Aと第2レンズ群3Bとは、ズーム時に移動して変倍を行なう「ズーム群」を構成する。   The first lens group 3A and the second lens group 3B constitute a “zoom group” that moves and changes magnification during zooming.

第3レンズ群3Cと第4レンズ群3Dは、フォーカス群を構成し、第5レンズ群3Eは固定群である。
即ち、第5レンズ群3Eは、ズーム時にも、ピント合わせを行うときにも移動しない。
The third lens group 3C and the fourth lens group 3D constitute a focus group, and the fifth lens group 3E is a fixed group.
That is, the fifth lens group 3E does not move during zooming or focusing.

第1レンズ群3Aは、高倍率側に変倍するときはライトバルブ1から離れるように移動し、低倍率側に変倍するときはライトバルブ1に近づくように移動する。   The first lens group 3A moves away from the light valve 1 when zooming to the high magnification side, and moves closer to the light valve 1 when zooming to the low magnification side.

図4に「縮」とあるのは「低倍率側」、「拡」とあるのは「高倍率側」を意味する。以下においても同様である。   In FIG. 4, “reduced” means “low magnification side”, and “expanded” means “high magnification side”. The same applies to the following.

第2レンズ群3Bは、高倍率側に変倍するときはライトバルブ1に近づくように移動し、低倍率側に変倍するときはライトバルブ1から離れるように移動する。   The second lens group 3B moves closer to the light valve 1 when zooming to the high magnification side, and moves away from the light valve 1 when zooming to the low magnification side.

従って、第2レンズ群3Bに設けられた開口絞りSTは、変倍の際には、第1レンズ群3Aと連動して、第1レンズ群3Aとは逆方向に移動する。   Accordingly, the aperture stop ST provided in the second lens group 3B moves in the opposite direction to the first lens group 3A in conjunction with the first lens group 3A during zooming.

ピント合わせに際しては、近距離側から遠距離側へのピント合わせでは、図の如く、第3レンズ群3C、第4レンズ群3Dとも、ライトバルブ1から遠ざかる方向に移動する。   When focusing from the short distance side to the long distance side, the third lens group 3C and the fourth lens group 3D are moved away from the light valve 1 as shown in the figure.

実施例1のズーム投射光学系は、屈折光学系3の像側に、屈折力を持つ凹面のミラー4を有している。   The zoom projection optical system of Embodiment 1 has a concave mirror 4 having refractive power on the image side of the refractive optical system 3.

ミラー4は「回転対称な非球面」で、回転対称軸を屈折光学系3の光軸と合致させ、図
3の「YZ面」内で、(Y=0,Z=278.16)の位置に面頂点を合致させている。
The mirror 4 is a “rotationally symmetric aspherical surface”, and its rotational symmetry axis coincides with the optical axis of the refractive optical system 3, and the position of (Y = 0, Z = 278.16) in the “YZ plane” of FIG. The vertex of the face is matched.

なお、YZ座標の原点(Y=0,Z=0)は、屈折光学系3の光軸とライトバルブ1の「画像表示面」との交点である。   The origin (Y = 0, Z = 0) of the YZ coordinates is the intersection of the optical axis of the refractive optical system 3 and the “image display surface” of the light valve 1.

実施例1のズーム投射光学系のデータを図4に示す。   The data of the zoom projection optical system of Example 1 is shown in FIG.

図4の左側欄は「面の番号」を表す、「r」は面の曲率半径、「d」波面間隔、「nd」はレンズ材質の屈折率、「νd」はアッベ数であり、何れも「d線基準」である。   The left column of FIG. 4 represents “surface number”, “r” is the radius of curvature of the surface, “d” is the wavefront spacing, “nd” is the refractive index of the lens material, and “νd” is the Abbe number. “D-line reference”.

実施例1のズーム投射光学系のズーム機能とフォーカス機能に関するレンズ間隔のデータを図5に示す。   FIG. 5 shows lens interval data regarding the zoom function and the focus function of the zoom projection optical system according to the first embodiment.

非球面は、光軸からの高さ:Y、光軸からの高さYにおける非球面の非球面頂点における接平面からの距離:Zにより周知の下式で表される。   The aspherical surface is represented by the well-known lower formula by the height from the optical axis: Y and the distance from the tangential plane at the aspherical vertex of the aspherical surface at the height Y from the optical axis: Z.

Z=(1/R)Y/[1−√{1−(1+K)(Y/R)}]
+A4・Y+A6・Y+A8・Y+A10・Y10+A12・Y12+A14・Y14
上記の式の右辺において「R」は面の近軸曲率半径、「K」は円錐定数、A4、A6・・等は「高次の非球面係数」である。
Z = (1 / R) Y 2 / [1-√ {1- (1 + K) (Y / R) 2 }]
+ A4 ・ Y 4 + A6 ・ Y 6 + A8 ・ Y 8 + A10 ・ Y 10 + A12 ・ Y 12 + A14 ・ Y 14
In the right side of the above formula, “R” is the paraxial radius of curvature of the surface, “K” is the conic constant, and A4, A6, etc. are “high-order aspherical coefficients”.

非球面のデータを面番号、「K、A4〜A14」とともに図6に示す。   Aspherical data are shown in FIG. 6 together with surface numbers “K, A4 to A14”.

図6の表記中、例えば「9.62896E-11」とあるのは「9.62896×10-11」を意味する。以下においても同様である。 In the notation shown in FIG. 6, for example, “9.62896E-11” means “9.62896 × 10 −11 ”. The same applies to the following.

実施例1において、物体側の開口数は拡大側、縮小側ともに0.195で一定に保たれている。即ち、開口数はズーミングの際に実施的に一定である。   In the first embodiment, the numerical aperture on the object side is kept constant at 0.195 on both the enlargement side and the reduction side. That is, the numerical aperture is practically constant during zooming.

図7は、ライトバルブの具体例である。この具体例では、ライトバルブとして、対角長:0.65インチのデジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)を想定している。   FIG. 7 is a specific example of a light valve. In this specific example, a digital micromirror device (DMD) having a diagonal length of 0.65 inches is assumed as the light valve.

勿論、ライトバルブはこの例に限定されるものではない。例えば、ライトバルブのサイズを対角長:0.55インチとしてもよい。   Of course, the light valve is not limited to this example. For example, the size of the light valve may be set to a diagonal length of 0.55 inch.

また、透過型や反射型の液晶パネルをライトバルブとして用いることができることは勿論である。   Of course, a transmissive or reflective liquid crystal panel can be used as a light valve.

実施例1では、屈折光学系の光軸とライトバルブの画像表示面の「図3の下方の辺」との距離を1.2mmシフトさせているが、この距離も任意に変更できる。   In the first embodiment, the distance between the optical axis of the refractive optical system and the “lower side in FIG. 3” of the image display surface of the light valve is shifted by 1.2 mm, but this distance can also be arbitrarily changed.

図8は、実施例1のズーム投射光学系の、近距離投射時におけるスクリーン上の最大拡大倍率の投射画像の具体例である。
この投射画像は、図7にデータを示したライトバルブを画像表示面とし、実施例1のズーム投射光学系により最大拡大倍率でスクリーン上に投射画像を表示させたものである。
FIG. 8 is a specific example of a projection image with the maximum magnification on the screen during short-distance projection of the zoom projection optical system of the first embodiment.
This projection image is obtained by displaying the projection image on the screen at the maximum magnification by the zoom projection optical system of Example 1 using the light valve whose data is shown in FIG. 7 as the image display surface.

図8の中央の図は、ライトバルブの画像表示面において「5×5個の画素」を発光させ、これら25画素の投射画像における結像位置の配置を示している。   The center diagram of FIG. 8 shows the arrangement of the imaging positions in the projection image of 25 pixels by causing “5 × 5 pixels” to emit light on the image display surface of the light valve.

図8の上図(上辺)および下図(下辺)は、図8の中央の図における最上辺と最下辺における等間隔7画素の結像位置を示す。   The upper diagram (upper side) and the lower diagram (lower side) in FIG. 8 show the imaging positions of 7 pixels at equal intervals on the uppermost side and the lowermost side in the center diagram of FIG.

図8の左図(左辺)は、図8の中央の図における左端の辺における5画素の結像位置を示す。図8の各図において、縦横両軸とも単位は「mm」である。   The left figure (left side) of FIG. 8 shows the imaging positions of five pixels on the left end side in the center figure of FIG. In each drawing of FIG. 8, the unit is “mm” for both the vertical and horizontal axes.

図9以下の各図においても図8と同様である。   9 and the subsequent drawings are the same as FIG.

図8において(拡大側)は「最大拡大倍率」を意味する。以下においても同様である。   In FIG. 8, (enlarged side) means “maximum magnification”. The same applies to the following.

図9は、実施例1のズーム投射光学系の、近距離投射時におけるスクリーン上の最小拡大倍率の投射画像の具体例である。
この投射画像は、図7にデータを示したライトバルブを画像表示面とし、実施例1のズーム投射光学系により最小拡大倍率でスクリーン上に投射画像を表示させたものである。
FIG. 9 is a specific example of a projected image with the minimum magnification on the screen during short-distance projection of the zoom projection optical system of the first embodiment.
This projection image is obtained by displaying the projection image on the screen at the minimum magnification by the zoom projection optical system of Example 1 using the light valve whose data is shown in FIG. 7 as the image display surface.

図9において(縮小側)は「最小拡大倍率」を意味する。以下においても同様である。   In FIG. 9, (reduction side) means “minimum magnification”. The same applies to the following.

図10は、実施例1のズーム投射光学系の、基準投射時におけるスクリーン上の最大拡大倍率の投射画像の具体例である。   FIG. 10 is a specific example of a projection image with the maximum magnification on the screen at the time of reference projection in the zoom projection optical system of the first embodiment.

この投射画像は、図7にデータを示したライトバルブを画像表示面とし、実施例1のズーム投射光学系により最大拡大倍率でスクリーン上に投射画像を表示させたものである。   This projection image is obtained by displaying the projection image on the screen at the maximum magnification by the zoom projection optical system of Example 1 using the light valve whose data is shown in FIG. 7 as the image display surface.

図11は、実施例1のズーム投射光学系の、基準投射時におけるスクリーン上の最小拡大倍率の投射画像の具体例である。   FIG. 11 is a specific example of a projection image of the minimum magnification on the screen at the time of standard projection of the zoom projection optical system of the first embodiment.

この投射画像は、図7にデータを示したライトバルブを画像表示面とし、実施例1のズーム投射光学系により最小拡大倍率でスクリーン上に投射画像を表示させたものである。   This projection image is obtained by displaying the projection image on the screen at the minimum magnification by the zoom projection optical system of Example 1 using the light valve whose data is shown in FIG. 7 as the image display surface.

図12は、実施例1のズーム投射光学系の、遠距離投射時におけるスクリーン上の最大拡大倍率の投射画像の具体例である。
この投射画像は、図7にデータを示したライトバルブを画像表示面とし、実施例1のズーム投射光学系により最大拡大倍率でスクリーン上に投射画像を表示させたものである。
FIG. 12 is a specific example of a projection image with the maximum magnification on the screen during long distance projection of the zoom projection optical system of the first embodiment.
This projection image is obtained by displaying the projection image on the screen at the maximum magnification by the zoom projection optical system of Example 1 using the light valve whose data is shown in FIG. 7 as the image display surface.

図13は、実施例1のズーム投射光学系の、遠距離投射時におけるスクリーン上の最小拡大倍率の投射画像の具体例である。
この投射画像は、図7にデータを示したライトバルブを画像表示面とし、実施例1のズーム投射光学系により最小拡大倍率でスクリーン上に投射画像を表示させたものである。
FIG. 13 is a specific example of a projected image with the minimum magnification on the screen during long distance projection of the zoom projection optical system of the first embodiment.
This projection image is obtained by displaying the projection image on the screen at the minimum magnification by the zoom projection optical system of Example 1 using the light valve whose data is shown in FIG. 7 as the image display surface.

「実施例2」
ズーム投射光学系の具体的な実施例2の構成図を図14に示す。
"Example 2"
FIG. 14 shows a configuration diagram of a specific example 2 of the zoom projection optical system.

図14に示すように、屈折光学系3は、縮小側であるライトバルブ1の側から拡大側へ向かって、5つのレンズ群と開口絞りSTとを配してなる。   As shown in FIG. 14, the refractive optical system 3 includes five lens groups and an aperture stop ST from the light valve 1 side which is the reduction side to the enlargement side.

5つのレンズ群は、第1レンズ群3F、第2レンズ群3G、第3レンズ群3H、第4レンズ群3I、第5レンズ群3Jであり、縮小側から拡大側へ上記順序で配列されている。   The five lens groups are a first lens group 3F, a second lens group 3G, a third lens group 3H, a fourth lens group 3I, and a fifth lens group 3J, arranged in the above order from the reduction side to the enlargement side. Yes.

第1レンズ群3Fは、第1ないし第3レンズにより構成され、第2レンズ群3Gは、第4レンズないし第7レンズにより構成されている。   The first lens group 3F is composed of first to third lenses, and the second lens group 3G is composed of fourth to seventh lenses.

第3レンズ群3Hは、第8レンズないし第10レンズで構成され、第4レンズ群3Iは、第11レンズと第12レンズにより構成されている。   The third lens group 3H is composed of an eighth lens to a tenth lens, and the fourth lens group 3I is composed of an eleventh lens and a twelfth lens.

第5レンズ群3Jは、1枚の第13レンズにより構成されている。   The fifth lens group 3J includes one thirteenth lens.

これら5群のレンズ群のうち、第4レンズ群3Iは「負の屈折力」を持ち、他の4つのレンズ群3F、3G、3H、3Jは何れも「正の屈折力」を有する。   Among these five lens groups, the fourth lens group 3I has “negative refractive power”, and the other four lens groups 3F, 3G, 3H, and 3J all have “positive refractive power”.

開口絞りSTは、第2レンズ群3Gに備えられている。より具体的には、第2レンズ群3Gの第4レンズの縮小側面に形成されている。   The aperture stop ST is provided in the second lens group 3G. More specifically, it is formed on the reduction side surface of the fourth lens of the second lens group 3G.

第1レンズ群3Fと第2レンズ群3Gとは、ズーム時に移動して変倍を行なう「ズーム群」を構成する。   The first lens group 3F and the second lens group 3G constitute a “zoom group” that moves during zooming and performs zooming.

第3レンズ群3Hと第4レンズ群3Iは、フォーカス群を構成し、第5レンズ群3Jは固定群である。
即ち、第5レンズ群3Jは、ズーム時にも、ピント合わせを行うときにも移動しない。
The third lens group 3H and the fourth lens group 3I constitute a focus group, and the fifth lens group 3J is a fixed group.
That is, the fifth lens group 3J does not move during zooming or focusing.

第1レンズ群3Fは、高倍率側に変倍するときはライトバルブ1から離れるように移動し、低倍率側に変倍するときはライトバルブ1に近づくように移動する。   The first lens group 3F moves away from the light valve 1 when zooming to the high magnification side, and moves closer to the light valve 1 when zooming to the low magnification side.

第2レンズ群3Gは、高倍率側に変倍するときはライトバルブ1に近づくように移動し、低倍率側に変倍するときはライトバルブ1から離れるように移動する。   The second lens group 3G moves closer to the light valve 1 when zooming to the high magnification side, and moves away from the light valve 1 when zooming to the low magnification side.

従って、第2レンズ群3Gに設けられた開口絞りSTは、変倍の際には、第1レンズ群3Fと連動して、第1レンズ群3Fとは逆方向に移動する。   Therefore, the aperture stop ST provided in the second lens group 3G moves in the opposite direction to the first lens group 3F in conjunction with the first lens group 3F during zooming.

ピント合わせに際しては、近距離側から遠距離側へのピント合わせでは、図の如く、第3レンズ群3H、第4レンズ群3Iとも、ライトバルブ1から遠ざかる方向に移動する。   When focusing from the short distance side to the long distance side, the third lens group 3H and the fourth lens group 3I move in a direction away from the light valve 1, as shown in the figure.

実施例2のズーム投射光学系も、屈折光学系3の像側に、屈折力を持つ凹面のミラー4を有している。   The zoom projection optical system of Example 2 also has a concave mirror 4 having refractive power on the image side of the refractive optical system 3.

ミラー4は「回転対称な非球面」で、回転対称軸を屈折光学系3の光軸と合致させ、図
3の「YZ面」内で、(Y=0,Z=286.50)の位置に面頂点を合致させている。
The mirror 4 is a “rotationally symmetric aspherical surface”, and its rotational symmetry axis is made coincident with the optical axis of the refractive optical system 3, and the position of (Y = 0, Z = 286.50) in the “YZ plane” of FIG. The vertex of the face is matched.

なお、YZ座標の原点(Y=0,Z=0)は、屈折光学系3の光軸とライトバルブ1の「画像表示面」との交点である。   The origin (Y = 0, Z = 0) of the YZ coordinates is the intersection of the optical axis of the refractive optical system 3 and the “image display surface” of the light valve 1.

実施例2のズーム投射光学系のデータを、図4に倣って図15に示す。   Data of the zoom projection optical system of Example 2 is shown in FIG. 15 following FIG.

また、実施例2のズーム投射光学系のズーム機能とフォーカス機能に関するレンズ間隔のデータを、図5に倣って図16に示す。   FIG. 16 is a diagram similar to FIG. 5 showing lens interval data regarding the zoom function and the focus function of the zoom projection optical system according to the second embodiment.

非球面データを図6に倣って図17に示す。   Aspherical data is shown in FIG. 17 according to FIG.

物体側の開口数は拡大側、縮小側ともに0.195で一定に保たれている。即ち、開口数はズーミングの際に実施的に一定である。   The numerical aperture on the object side is kept constant at 0.195 on both the enlargement side and the reduction side. That is, the numerical aperture is practically constant during zooming.

ライトバルブの具体例を、図7に倣って図18に示す。   A specific example of the light valve is shown in FIG.

図18のライトバルブは、図7に示したものと同じであるが、屈折光学系の光軸とライトバルブの画像表示面の「図14の下方の辺」との距離を1.0mmシフトさせている。   The light valve in FIG. 18 is the same as that shown in FIG. 7, but the distance between the optical axis of the refractive optical system and the “lower side in FIG. 14” of the image display surface of the light valve is shifted by 1.0 mm. ing.

図18に示したライトバルブは、対角長:0.65インチのDMDを想定している。   The light valve shown in FIG. 18 assumes a DMD having a diagonal length of 0.65 inches.

ライトバルブのサイズや種類はこれに限定されるものでなく、透過型や反射型の液晶パネルとしてもよいことは実施例に場合と同様である。   The size and type of the light valve are not limited to this, and it may be a transmissive or reflective liquid crystal panel as in the case of the embodiment.

また、光軸と画像表示面の下辺のシフト量も任意に変更できる。   Also, the shift amount between the optical axis and the lower side of the image display surface can be arbitrarily changed.

図19に、実施例2のズーム投射光学系の、近距離投射時におけるスクリーン上の最大拡大倍率の投射画像の具体例を、図8に倣って示す。
図20に、実施例2のズーム投射光学系の、近距離投射時におけるスクリーン上の最小拡大倍率の投射画像の具体例を、図9に倣って示す。
図21に、実施例2のズーム投射光学系の、基準投射時におけるスクリーン上の最大拡大倍率の投射画像の具体例を、図10に倣って示す。
FIG. 19 shows a specific example of a projection image with the maximum magnification on the screen at the time of short distance projection in the zoom projection optical system of Example 2 according to FIG.
FIG. 20 shows a specific example of the projection image with the minimum magnification on the screen at the time of short-distance projection in the zoom projection optical system of Example 2 according to FIG.
FIG. 21 shows a specific example of the projection image with the maximum magnification on the screen at the time of the standard projection in the zoom projection optical system of Example 2 according to FIG.

図22に、実施例2のズーム投射光学系の、基準投射時におけるスクリーン上の最小拡大倍率の投射画像の具体例を、図11にならって示す。   FIG. 22 shows a specific example of the projected image with the minimum magnification on the screen at the time of the standard projection in the zoom projection optical system of Example 2, following FIG.

図23に、実施例2のズーム投射光学系の、遠距離投射時におけるスクリーン上の最大拡大倍率の投射画像の具体例を図12に倣って示す。
図24に、実施例2のズーム投射光学系の、遠距離投射時におけるスクリーン上の最小拡大倍率の投射画像の具体例を、図13に倣って示す。
「実施例3」
ズーム投射光学系の具体的な実施例3の構成図を図25に示す。
FIG. 23 shows a specific example of a projection image of the maximum magnification on the screen at the time of long-distance projection of the zoom projection optical system of Example 2 according to FIG.
FIG. 24 shows a specific example of the projection image with the minimum magnification on the screen at the time of long-distance projection of the zoom projection optical system of Example 2 according to FIG.
"Example 3"
FIG. 25 shows a block diagram of a specific example 3 of the zoom projection optical system.

図25に示すように、屈折光学系3は、縮小側であるライトバルブ1の側から拡大側へ向かって、5つのレンズ群と開口絞りSTとを配してなる。   As shown in FIG. 25, the refractive optical system 3 includes five lens groups and an aperture stop ST from the light valve 1 side on the reduction side toward the enlargement side.

5つのレンズ群は、第1レンズ群3K、第2レンズ群3L、第3レンズ群3M、第4レンズ群3N、第5レンズ群3Oであり、縮小側から拡大側へ上記順序で配列されている。   The five lens groups are a first lens group 3K, a second lens group 3L, a third lens group 3M, a fourth lens group 3N, and a fifth lens group 3O, arranged in the above order from the reduction side to the enlargement side. Yes.

第1レンズ群3Kは、第1ないし第3レンズにより構成され、第2レンズ群3Lは、第4レンズないし第7レンズにより構成されている。   The first lens group 3K is composed of first to third lenses, and the second lens group 3L is composed of fourth to seventh lenses.

第3レンズ群3Mは、第8レンズないし第10レンズで構成され、第4レンズ群3Nは、第11レンズと第12レンズにより構成されている。   The third lens group 3M is composed of an eighth lens to a tenth lens, and the fourth lens group 3N is composed of an eleventh lens and a twelfth lens.

第5レンズ群3Oは、1枚の第13レンズにより構成されている。   The fifth lens group 3O is composed of one thirteenth lens.

これら5群のレンズ群のうち、第4レンズ群3Nは「負の屈折力」を持ち、他の4つのレンズ群3K、3L、3M、3Oは何れも「正の屈折力」を有する。   Among these five lens groups, the fourth lens group 3N has “negative refractive power”, and the other four lens groups 3K, 3L, 3M, and 3O all have “positive refractive power”.

開口絞りSTは、第2レンズ群3Lに備えられている。より具体的には、第2レンズ群3Gの第4レンズの縮小側面に形成されている。   The aperture stop ST is provided in the second lens group 3L. More specifically, it is formed on the reduction side surface of the fourth lens of the second lens group 3G.

第1レンズ群3Kと第2レンズ群3Lとは、ズーム時に移動して変倍を行なう「ズーム群」を構成する。   The first lens group 3K and the second lens group 3L constitute a “zoom group” that moves during zooming and performs zooming.

第3レンズ群3Mと第4レンズ群3Nは、フォーカス群を構成し、第5レンズ群3Oは固定群である。
即ち、第5レンズ群3Oは、ズーム時にも、ピント合わせを行うときにも移動しない。
The third lens group 3M and the fourth lens group 3N constitute a focus group, and the fifth lens group 3O is a fixed group.
That is, the fifth lens group 3O does not move during zooming or when focusing.

第1レンズ群3Kは、高倍率側に変倍するときはライトバルブ1から離れるように移動し、低倍率側に変倍するときはライトバルブ1に近づくように移動する。   The first lens group 3K moves away from the light valve 1 when zooming to the high magnification side, and moves closer to the light valve 1 when zooming to the low magnification side.

第2レンズ群3Lは、高倍率側に変倍するときはライトバルブ1に近づくように移動し、低倍率側に変倍するときはライトバルブ1から離れるように移動する。   The second lens group 3L moves closer to the light valve 1 when zooming to the high magnification side, and moves away from the light valve 1 when zooming to the low magnification side.

従って、第2レンズ群3Lに設けられた開口絞りSTは、変倍の際には、第1レンズ群3Lと連動して、第1レンズ群3Kとは逆方向に移動する。   Therefore, the aperture stop ST provided in the second lens group 3L moves in the opposite direction to the first lens group 3K in conjunction with the first lens group 3L during zooming.

ピント合わせに際しては、近距離側から遠距離側へのピント合わせでは、図の如く、第3レンズ群3M、第4レンズ群3Nとも、ライトバルブ1から遠ざかる方向に移動する。   When focusing from the short distance side to the long distance side, the third lens group 3M and the fourth lens group 3N move away from the light valve 1 as shown in the figure.

実施例3のズーム投射光学系も、屈折光学系3の像側に、屈折力を持つ凹面のミラー4を有している。   The zoom projection optical system of Example 3 also has a concave mirror 4 having refractive power on the image side of the refractive optical system 3.

ミラー4は「回転対称な非球面」で、回転対称軸を屈折光学系3の光軸と合致させ、図
3の「YZ面」内で、(Y=0,Z=300.13)の位置に面頂点を合致させている。
The mirror 4 is a “rotationally symmetric aspherical surface”, and its rotational symmetry axis is made coincident with the optical axis of the refractive optical system 3, and the position of (Y = 0, Z = 300.13) in the “YZ plane” of FIG. The vertex of the face is matched.

YZ座標の原点(Y=0,Z=0)は、屈折光学系3の光軸とライトバルブ1の「画像表示面」との交点である。   The origin (Y = 0, Z = 0) of the YZ coordinate is the intersection of the optical axis of the refractive optical system 3 and the “image display surface” of the light valve 1.

実施例3のズーム投射光学系のデータを、図4に倣って図26に示す。   The data of the zoom projection optical system of Example 3 is shown in FIG.

また、実施例3のズーム投射光学系のズーム機能とフォーカス機能に関するレンズ間隔のデータを、図5に倣って図27に示す。   Further, FIG. 27 shows the lens interval data related to the zoom function and the focus function of the zoom projection optical system of Example 3 in accordance with FIG.

非球面データを図6に倣って図28に示す。   Aspherical data is shown in FIG. 28 according to FIG.

物体側の開口数は拡大側、縮小側ともに0.195で一定に保たれている。即ち、開口数はズーミングの際に実施的に一定である。   The numerical aperture on the object side is kept constant at 0.195 on both the enlargement side and the reduction side. That is, the numerical aperture is practically constant during zooming.

ライトバルブの具体例を、図7に倣って図29に示す。   A specific example of the light valve is shown in FIG. 29 following FIG.

図29のライトバルブは、図7に示したものと同じであるが、屈折光学系の光軸とライトバルブの画像表示面の「図25の下方の辺」との距離を1.0mmシフトさせている。   The light valve in FIG. 29 is the same as that shown in FIG. 7, but the distance between the optical axis of the refractive optical system and the “lower side in FIG. 25” of the image display surface of the light valve is shifted by 1.0 mm. ing.

図29に示したライトバルブは、対角長:0.65インチのDMDを想定している。   The light valve shown in FIG. 29 assumes a DMD having a diagonal length of 0.65 inches.

ライトバルブのサイズや種類はこれに限定されるものでなく、透過型や反射型の液晶パネルとしてもよいことは実施例に場合と同様である。   The size and type of the light valve are not limited to this, and it may be a transmissive or reflective liquid crystal panel as in the case of the embodiment.

また、光軸と画像表示面の下辺のシフト量も任意に変更できる。   Also, the shift amount between the optical axis and the lower side of the image display surface can be arbitrarily changed.

図30に、実施例3のズーム投射光学系の、近距離投射時におけるスクリーン上の最大拡大倍率の投射画像の具体例を、図8に倣って示す。
図31に、実施例3のズーム投射光学系の、近距離投射時におけるスクリーン上の最小拡大倍率の投射画像の具体例を、図9に倣って示す。
図32に、実施例3のズーム投射光学系の、基準投射時におけるスクリーン上の最大拡大倍率の投射画像の具体例を、図10に倣って示す。
FIG. 30 shows a specific example of a projection image of the maximum magnification on the screen at the time of short distance projection of the zoom projection optical system of Example 3 according to FIG.
FIG. 31 shows a specific example of the projection image with the minimum magnification on the screen at the time of short-distance projection in the zoom projection optical system of Example 3 according to FIG.
FIG. 32 shows a specific example of the projection image with the maximum magnification on the screen at the time of the standard projection in the zoom projection optical system of Example 3 according to FIG.

図33に、実施例2のズーム投射光学系の、基準投射時におけるスクリーン上の最小拡大倍率の投射画像の具体例を、図11にならって示す。   FIG. 33 shows a specific example of the projection image with the minimum magnification on the screen at the time of the standard projection in the zoom projection optical system of Example 2, following FIG.

図34に、実施例3のズーム投射光学系の、遠距離投射時におけるスクリーン上の最大拡大倍率の投射画像の具体例を図12に倣って示す。
図35に、実施例3のズーム投射光学系の、遠距離投射時におけるスクリーン上の最小拡大倍率の投射画像の具体例を、図13に倣って示す。
図36に、上記実施例1〜3の各レンズ群の焦点距離:f1〜f5、屈折光学系の焦点距離:fおよび、条件(1)のパラメータ:f1/fの値を示す。
実施例1〜3とも条件(1)を満足している。
FIG. 34 shows a specific example of the projection image of the maximum magnification on the screen during long distance projection of the zoom projection optical system of Example 3 according to FIG.
FIG. 35 shows a specific example of the projected image with the minimum magnification on the screen at the time of long-distance projection of the zoom projection optical system of Example 3 according to FIG.
FIG. 36 shows values of the focal lengths f1 to f5 of the lens units of Examples 1 to 3, the focal length f of the refractive optical system, and the parameter f1 / f of the condition (1).
All of Examples 1 to 3 satisfy the condition (1).

この発明のズーム投射光学系は、屈折光学系がズーム機能を有する。   In the zoom projection optical system of the present invention, the refractive optical system has a zoom function.

そして、変倍操作を行うズーム時には、屈折光学系の「ライトバルブに最も近いレンズ群」と開口絞りとが連動して、互いの間隔を変化させつつ移動する。   During zooming with a zooming operation, the “lens group closest to the light valve” of the refractive optical system and the aperture stop move in conjunction with each other while changing the distance between them.

ライトバルブに最も近いレンズ群と開口絞りが、互いの間隔を変化しつつ移動する変位の調整を「拡大画像の投射に与る光量の、変倍に伴う変化を軽減」するようにできる。   The displacement of the lens group closest to the light valve and the aperture stop that moves while changing the distance between them can be adjusted so as to “reduce the change accompanying the magnification of the amount of light applied to the projection of the enlarged image”.

そして、上記実施例に示したように、かかる調整は「拡大画像の投射に与る光量」が、変倍の際に実質的に変化しないようにすることも可能である。   As shown in the above-described embodiment, such adjustment can be performed so that the “light quantity applied to the projection of the enlarged image” does not substantially change during zooming.

図37は、画像表示装置の実施の1形態を説明するための図である。   FIG. 37 is a diagram for describing one embodiment of an image display device.

画像表示装置200はプロジェクタ装置で、ズーム投射光学系100として、この発明のズーム投射光学系、具体的に波実施例1〜3のいずれかのものを搭載している。   The image display device 200 is a projector device, and as the zoom projection optical system 100, the zoom projection optical system of the present invention, specifically, any one of the wave embodiments 1 to 3 is mounted.

ズーム投射光学系100として、実施例1〜3の何れかのものを用いており、ズーム時に光量を一定に保ったまま、精度よく投射画像の変倍とピント合わせを実現できる。   Any one of the first to third embodiments is used as the zoom projection optical system 100, and the zooming and focusing of the projected image can be realized with high accuracy while keeping the light amount constant during zooming.

勿論、画像表示装置200は、装置内部に、ライトバルブ1を照明するための照明部101や、各種回路部102を備える。   Of course, the image display apparatus 200 includes an illumination unit 101 for illuminating the light valve 1 and various circuit units 102 inside the apparatus.

また、光線が装置筐体外に投射される窓部103には「カバーガラス」を備えていてもよい。このとき、カバーガラスは防塵の役割も担う。   The window 103 from which the light beam is projected outside the apparatus housing may include a “cover glass”. At this time, the cover glass also plays a role of dust prevention.

1 ライトバルブ
2 スクリーン
3 屈折光学系
4 屈折力を有するミラー
ST 開口絞り
100 ズーム投射光学系
1 Light valve
2 screens
3 Refraction optical system
4 Mirror with refractive power
ST Aperture stop
100 Zoom projection optical system

特開2006−078702号公報JP 2006-0787702 A 特開2010−122573号公報JP 2010-122573 A 特開2010−122574号公報JP 2010-122574 A

Claims (9)

ライトバルブに表示された画像をスクリーン上に、拡大倍率可変で拡大投射するズーム投射光学系において、
2以上のレンズ群と開口絞りを有する屈折光学系を有し、
該屈折光学系はズーム機能を有し、
ズーム時に、前記屈折光学系の前記ライトバルブに最も近いレンズ群と、前記開口絞りとが連動して、互いの間隔を変化させつつ移動することを特徴とするズーム投射光学系。
In the zoom projection optical system that projects the image displayed on the light valve on the screen with variable magnification,
A refractive optical system having two or more lens groups and an aperture stop;
The refractive optical system has a zoom function;
A zoom projection optical system characterized in that, during zooming, the lens group closest to the light valve of the refractive optical system and the aperture stop move in conjunction with each other while changing the distance therebetween.
請求項1記載のズーム投射光学系において、
開口絞りが、ライトバルブ側から2番目以降の何れかのレンズ群に設けられ、
ズーム時に、前記屈折光学系の前記ライトバルブに最も近いレンズ群と、前記開口絞りが設けられたレンズ群とが連動して、互いの間隔を変化させつつ移動することを特徴とするズーム投射光学系。
The zoom projection optical system according to claim 1,
An aperture stop is provided in any of the second and subsequent lens groups from the light valve side,
A zoom projection optical system characterized in that, when zooming, the lens group closest to the light valve of the refractive optical system and the lens group provided with the aperture stop move in conjunction with each other while changing the distance between them. system.
請求項1または2記載のズーム投射光学系において、
屈折光学系とスクリーンとの間に、屈折力をもつミラーが配置されることを特徴とするズーム投射光学系。
The zoom projection optical system according to claim 1 or 2,
A zoom projection optical system, characterized in that a mirror having refractive power is disposed between the refractive optical system and the screen.
請求項1から請求項3までの何れか1項に記載のズーム投射光学系において、
屈折光学系のライトバルブに最も近いレンズ群は、高倍率側から低倍率側へのズーム時に、前記ライトバルブに近づく方向に移動することを特徴とするズーム投射光学系。
In the zoom projection optical system according to any one of claims 1 to 3,
A zoom projection optical system, wherein the lens group closest to the light valve of the refractive optical system moves in a direction approaching the light valve when zooming from a high magnification side to a low magnification side.
請求項1から請求項4までの何れか1項に記載のズーム投射光学系において、
ズーム時に、開口絞りが、ライトバルブに最も近いレンズ群と逆方向に移動することを特徴とするズーム投射光学系。
In the zoom projection optical system according to any one of claims 1 to 4,
A zoom projection optical system in which an aperture stop moves in a direction opposite to a lens group closest to a light valve during zooming.
請求項1から請求項5までの何れか1項に記載のズーム投射光学系において、
屈折光学系は、ズーム時に移動しないレンズ群を2以上有し、
ズーム時に移動しない2以上のレンズ群のうちの少なくとも2つのレンズ群がフォーカス群であることを特徴とするズーム投射光学系。
In the zoom projection optical system according to any one of claims 1 to 5,
The refractive optical system has two or more lens groups that do not move during zooming,
A zoom projection optical system, wherein at least two lens groups out of two or more lens groups that do not move during zooming are focus groups.
請求項1から請求項6までの何れか1項に記載のズーム投射光学系において、
ライトバルブに最も近いレンズ群のe線に対する焦点距離:f1、屈折光学系のe線に対する合成焦点距離:fが、条件:
(1) 2.4 <f1/f< 6.2
を満足することを特徴とするズーム投射光学系。
In the zoom projection optical system according to any one of claims 1 to 6,
The focal length for the e-line of the lens group closest to the light valve: f1, and the combined focal length for the e-line of the refractive optical system: f:
(1) 2.4 <f1 / f <6.2
Zoom projection optical system characterized by satisfying
請求項1から請求項7までの何れか1項に記載のズーム投射光学系において、
屈折光学系は、5つのレンズ群で構成され、これらのうちの少なくとも4つのレンズ群が正の屈折力を有することを特徴とするズーム投射光学系。
The zoom projection optical system according to any one of claims 1 to 7,
The refractive optical system is composed of five lens groups, and at least four of these lens groups have positive refractive power.
ライトバルブに表示された画像をスクリーン上に、拡大倍率可変で拡大投射して画像表示する画像表示装置であって、
ライトバルブと、ズーム投射光学系とを有し、
前記ズーム投射光学系として、請求項1から請求項8までの何れか1項に記載のズーム投射光学系を用いたことを特徴とする画像表示装置。
An image display device for displaying an image displayed on a light valve on a screen by magnifying and projecting an image with variable magnification,
A light valve and a zoom projection optical system;
An image display apparatus using the zoom projection optical system according to claim 1 as the zoom projection optical system.
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