JP2016156984A - 投写用光学系および投写型表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】縮小側から順に、画像表示素子上の画像を中間像として結像させる第1光学系G1と、中間像を拡大側共役面上に結像する第2光学系G2から実質的になり、第2光学系G2は、縮小側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G21と、反射面で光路を折り曲げる第1光路折り曲げ手段R1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G22と、反射面で光路を折り曲げる第2光路折り曲げ手段R2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G23から実質的になり、下記条件式(1)および(2)を満足するものとする。
0.05<|f23|/D223<0.50 …(1)
5.0<D212/|f|<20.0 …(2)
【選択図】図1
Description
0.05<|f23|/D223<0.50 …(1)
5.0<D212/|f|<20.0 …(2)
ただし、
f:全系の焦点距離
f23:第3レンズ群の焦点距離
D212:第1レンズ群と第2レンズ群の光軸上の間隔
D223:第2レンズ群と第3レンズ群の光軸上の間隔
0.10<|f23|/D223<0.35 …(1−1)
5.0<D212/|f|<15.0 …(2−1)
5.0<f22/|f|<20.0 …(3)
6.0<f22/|f|<15.0 …(3−1)
ただし、
f22:第2レンズ群の焦点距離
f:全系の焦点距離
1.50<f2/|f|<2.80 …(4)
1.52<f2/|f|<2.20 …(4−1)
ただし、
f2:第2光学系の焦点距離
f:全系の焦点距離
8.20<Imφ・f2/f2<20.00 …(5)
8.30<Imφ・f2/f2<16.00 …(5−1)
ただし、
Imφ:縮小側における有効像円直径
f2:第2光学系の焦点距離
f:全系の焦点距離
0.020<enP/TL2<0.160 …(6)
0.050<enP/TL2<0.145 …(6−1)
ただし、
enP:第2光学系の最も拡大側面から拡大側を入射側とした場合の入射瞳位置までの光軸上の距離
TL2:第2光学系の最も縮小側面から最も拡大側面までの光軸上の距離
0.125<Imφ/TL2<0.240 …(7)
0.130<Imφ/TL2<0.200 …(7−1)
ただし、
Imφ:縮小側における有効像円直径
TL2:第2光学系の最も縮小側面から最も拡大側面までの光軸上の距離
4.0<Bf/|f| …(8)
5.0<Bf/|f|<20.0 …(8−1)
ただし、
Bf:全系のバックフォーカス(空気換算距離)
f:全系の焦点距離
0.05<|f23|/D223<0.50 …(1)
5.0<D212/|f|<20.0 …(2)
条件式(1)は、第2レンズ群G22と第3レンズ群G23の間隔と第3レンズ群G23の焦点距離との比を規定するもので、条件式(1)を満足することで、広角化で問題になる諸収差、特に像面湾曲・歪曲収差を適切に補正し、小型化を達成することができる。条件式(1)の上限以上とならないようにすることで、第3レンズ群G23の屈折力が弱くなり過ぎるのを抑えることができるため、像面湾曲・倍率色収差の発生を抑制することができ、また、第2レンズ群G22と第3レンズ群G23の間隔が小さくなり過ぎるのを抑えることができるため、小型化を図るための第2光路折り曲げ手段R2を配置する空間を確保することができる。条件式(1)の下限以下とならないようにすることで、第3レンズ群G23の屈折力が強くなり過ぎるのを抑え、第3レンズ群G23における負の歪曲収差の発生を抑制することができるため、第2レンズ群G22から縮小側でこの負の歪曲収差に対する強い補正の必要がなくなり、高性能な設計にし易くすることができる。
条件式(2)は、第1レンズ群G21と第2レンズ群G22の間隔と全系の焦点距離との比を規定するもので、条件式(2)の上限以上とならないようにすることで、第1レンズ群G21と第2レンズ群G22の間隔が大きくなり過ぎるのを抑えることができるため、小型化が容易となる。条件式(2)の下限以下とならないようにすることで、第1レンズ群G21と第2レンズ群G22の間隔が小さくなり過ぎるのを抑えることができるため、小型化を図るための第1光路折り曲げ手段R1を配置する空間を確保することができる。
なお、下記条件式(1−1)および/または(2−1)を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
0.05<|f23|/D223<0.50 …(1)
0.10<|f23|/D223<0.35 …(1−1)
5.0<D212/|f|<20.0 …(2)
5.0<D212/|f|<15.0 …(2−1)
ただし、
f:全系の焦点距離
f23:第3レンズ群の焦点距離
D212:第1レンズ群と第2レンズ群の光軸上の間隔
D223:第2レンズ群と第3レンズ群の光軸上の間隔
5.0<f22/|f|<20.0 …(3)
6.0<f22/|f|<15.0 …(3−1)
ただし、
f22:第2レンズ群の焦点距離
f:全系の焦点距離
1.50<f2/|f|<2.80 …(4)
1.52<f2/|f|<2.20 …(4−1)
ただし、
f2:第2光学系の焦点距離
f:全系の焦点距離
8.20<Imφ・f2/f2<20.00 …(5)
8.30<Imφ・f2/f2<16.00 …(5−1)
ただし、
Imφ:縮小側における有効像円直径
f2:第2光学系の焦点距離
f:全系の焦点距離
0.020<enP/TL2<0.160 …(6)
0.050<enP/TL2<0.145 …(6−1)
ただし、
enP:第2光学系の最も拡大側面から拡大側を入射側とした場合の入射瞳位置までの光軸上の距離
TL2:第2光学系の最も縮小側面から最も拡大側面までの光軸上の距離
0.125<Imφ/TL2<0.240 …(7)
0.130<Imφ/TL2<0.200 …(7−1)
ただし、
Imφ:縮小側における有効像円直径
TL2:第2光学系の最も縮小側面から最も拡大側面までの光軸上の距離
4.0<Bf/|f| …(8)
5.0<Bf/|f|<20.0 …(8−1)
ただし、
Bf:全系のバックフォーカス(空気換算距離)
f:全系の焦点距離
まず、実施例1の投写用光学系について説明する。実施例1の投写用光学系の構成を示す断面図を図1に示す。なお、図1および後述の実施例2に対応した図2においては、画像表示面Sim側が縮小側、第2光学系G2の最終レンズL32側が拡大側であり、図示されている開口絞りStは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Z上の位置を示すものである。また、図1、2では軸外光束waおよび最大画角の光束wbも合わせて示している。
Zd=C・h2/{1+(1−KA・C2・h2)1/2}+ΣAm・hm
ただし、
Zd:非球面深さ(高さhの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に下ろした垂線の長さ)
h:高さ(光軸からの距離)
C:近軸曲率半径の逆数
KA、Am:非球面係数(m=3〜17)
11a〜11c 透過型表示素子
12、13 ダイクロイックミラー
14 クロスダイクロイックプリズム
16a〜16c コンデンサレンズ
18a〜18c 全反射ミラー
20 光源
30 照明光学部
100 投写型表示装置
G1 第1光学系
G2 第2光学系
G21 第1レンズ群
G22 第2レンズ群
G23 第3レンズ群
L1〜L34 レンズ
PP 光学部材
R1 第1光路折り曲げ手段
R2 第2光路折り曲げ手段
Sim 画像表示面
St 開口絞り
Z 光軸
Claims (20)
- 縮小側共役面上に配置された画像表示素子に表示された画像を、拡大側共役面上に拡大像として投写する投写用光学系であって、
縮小側から順に、複数のレンズにより構成され、前記画像表示素子上の画像を中間像として結像させる第1光学系と、複数のレンズにより構成され、前記中間像を前記拡大側共役面上に結像する第2光学系から実質的になり、
前記第2光学系は、縮小側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、反射面で光路を折り曲げる第1光路折り曲げ手段と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、反射面で光路を折り曲げる第2光路折り曲げ手段と、負の屈折力を有する第3レンズ群から実質的になり、
下記条件式(1)および(2)を満足する
ことを特徴とする投写用光学系。
0.05<|f23|/D223<0.50 …(1)
5.0<D212/|f|<20.0 …(2)
ただし、
f:全系の焦点距離
f23:前記第3レンズ群の焦点距離
D212:前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の光軸上の間隔
D223:前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の光軸上の間隔 - 下記条件式(1−1)および/または(2−1)を満足する
請求項1記載の投写用光学系。
0.10<|f23|/D223<0.35 …(1−1)
5.0<D212/|f|<15.0 …(2−1) - 下記条件式(3)を満足する
請求項1または2記載の投写用光学系。
5.0<f22/|f|<20.0 …(3)
ただし、
f22:前記第2レンズ群の焦点距離 - 下記条件式(3−1)を満足する
請求項3記載の投写用光学系。
6.0<f22/|f|<15.0 …(3−1) - 下記条件式(4)を満足する
請求項1から4のいずれか1項記載の投写用光学系。
1.50<f2/|f|<2.80 …(4)
ただし、
f2:前記第2光学系の焦点距離 - 下記条件式(4−1)を満足する
請求項5記載の投写用光学系。
1.52<f2/|f|<2.20 …(4−1) - 下記条件式(5)を満足する
請求項1から6のいずれか1項記載の投写用光学系。
8.20<Imφ・f2/f2<20.00 …(5)
ただし、
Imφ:縮小側における有効像円直径
f2:前記第2光学系の焦点距離 - 下記条件式(5−1)を満足する
請求項7記載の投写用光学系。
8.30<Imφ・f2/f2<16.00 …(5−1) - 下記条件式(6)を満足する
請求項1から8のいずれか1項記載の投写用光学系。
0.020<enP/TL2<0.160 …(6)
ただし、
enP:前記第2光学系の最も拡大側面から拡大側を入射側とした場合の入射瞳位置までの光軸上の距離
TL2:前記第2光学系の最も縮小側面から最も拡大側面までの光軸上の距離 - 下記条件式(6−1)を満足する
請求項9記載の投写用光学系。
0.050<enP/TL2<0.145 …(6−1) - 下記条件式(7)を満足する
請求項1から10のいずれか1項記載の投写用光学系。
0.125<Imφ/TL2<0.240 …(7)
ただし、
Imφ:縮小側における有効像円直径
TL2:前記第2光学系の最も縮小側面から最も拡大側面までの光軸上の距離 - 下記条件式(7−1)を満足する
請求項11記載の投写用光学系。
0.130<Imφ/TL2<0.200 …(7−1) - 下記条件式(8)を満足する
請求項1から12のいずれか1項記載の投写用光学系。
4.0<Bf/|f| …(8)
ただし、
Bf:全系のバックフォーカス - 下記条件式(8−1)を満足する
請求項13記載の投写用光学系。
5.0<Bf/|f|<20.0 …(8−1) - 前記第3レンズ群は、負レンズのみで構成されている
請求項1から14のいずれか1項記載の投写用光学系。 - 前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間で、最大画角の主光線と前記第2光学系の光軸が交わる
請求項1から15のいずれか1項記載の投写用光学系。 - 前記中間像は、光軸中心より周辺部が前記第1光学系側に像面湾曲している
請求項1から16のいずれか1項記載の投写用光学系。 - 前記第1光路折り曲げ手段および/または前記第2光路折り曲げ手段は、光路を90度折り曲げる向きに配置される
請求項1から17のいずれか1項記載の投写用光学系。 - 前記画像表示素子に表示された画像を、180度反転した向きに前記拡大像として投写する請求項1から18のいずれか1項記載の投写用光学系。
- 光源と、該光源からの光が入射するライトバルブと、該ライトバルブにより光変調された光による光学像をスクリーン上に投写する投写用光学系としての請求項1から19のいずれか1項記載の投写用光学系とを備えたことを特徴とする投写型表示装置。
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