JP2019164184A - 投射光学系及び投射型画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
0.05<f1/TL<0.2…(1)
を満足することを特徴とする。
以下に図面を参照して、本発明の第1実施形態に係る投射光学系及びこれを組み込んだ投射型画像表示装置について詳細に説明する。
0.05<f1/TL<0.2…(1)
を満足している。
0.1<f/|f2|<0.3…(2)
を満足している。
|f/f12|<0.1…(3)
0.2<|fn/fp|<1.2…(4)
を満足している。
以下、図4等を参照して、第2実施形態に係る投射光学系及びこれを組み込んだ投射型画像表示装置について詳細に説明する。本実施形態は、第1実施形態の変形例であり、投射光学系において光路偏向部を有することを除いて、第1実施形態の場合と同様であるので、同一の機能を有するものについては、同じ名称や符号を適用し、各部の詳細な説明については省略する。特に、投射光学系全体の図示及び説明については、図1、図2を参照して説明した場合と同様であるので、省略する。
0.1<f1/D<0.3…(5)
を満足している。
以下、投射光学系40の具体的な実施例について説明する。以下に説明する実施例1〜6に共通する諸元の意義を以下にまとめた。
f 全系の焦点距離
ω 半画角
NA 開口数
R 曲率半径
D 軸上面間隔(レンズ厚又はレンズ間隔)
Nd d線の屈折率
Vd d線のアッベ数
H 有効半径
偶数次高次非球面
奇数次高次非球面
ただし、
c: 曲率(1/R)
h: 光軸からの高さ
k: 非球面の円錐係数
Ai:非球面の高次非球面係数
なお、OBJは、パネル面PIを意味し、STOは開口絞りSTを意味し、IMGは、スクリーン上の像面(被投射面)を意味する。また、面番号の後に「*」や「**」が記載されている面は、非球面形状を有する面であり、「*」は、偶数次高次非球面であり、「**」は、奇数次高次非球面である。
実施例1のレンズ面のデータを以下の表1に示す。
〔表1〕
F 2.83
FNo 2.00
ω 71.8
面番号 R D Nd Vd H
OBJ Infinity 6.060
1 Infinity 22.920 1.51633 64.1
2 Infinity 1.000
3 41.478 5.195 1.92286 20.9 11.65
4 -44.377 0.150 11.51
5 38.163 6.000 1.49700 81.5 10.12
6 -18.859 1.000 1.92286 20.9 9.25
7 25.459 0.150 8.59
*8 12.500 6.166 1.49700 81.5 8.78
*9 -100.333 2.294 8.15
10 11.483 5.500 1.48749 70.2 6.20
11 -11.328 1.000 2.00100 29.1 5.52
12 8.663 4.500 1.92286 20.9 5.30
13 -24.491 1.051 5.24
STO Infinity 4.000 4.87
15 -24.932 1.000 2.00100 29.1 4.74
16 13.443 3.000 1.84666 23.8 4.98
17 -30.427 d17 5.20
*18 14.320 3.500 1.53116 56.0 9.30
*19 34.843 d19 9.84
*20 -9.588 2.000 1.53116 56.0 11.07
*21 -101.953 d21 12.75
*22 -29.990 d22 反射面
IMG Infinity
以上の表1及び以下の表において、10のべき乗数(例えば1.00×10+18)をE(例えば1.00E+18)を用いて表すものとする。
〔表2〕
偶数次非球面係数
面番号 8 9 18 19
K 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000
A04 2.6279E-05 4.8641E-05 -2.2504E-04 -2.3357E-04
A06 7.5019E-08 -1.6686E-08 1.7238E-06 2.9542E-06
A08 1.8515E-10 -1.7012E-09 -1.5666E-08 -1.5173E-08
A10 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
A12 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
A14 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
20 21 22
-0.52745 0.00000 -0.60293
1.5923E-04 4.8134E-05 3.0133E-06
1.5304E-06 -4.5729E-07 -1.7929E-09
-4.5527E-09 1.9175E-09 1.6901E-12
0.0000E+00 -5.4530E-12 -7.3894E-16
0.0000E+00 0.0000E+00 3.3042E-20
0.0000E+00 0.0000E+00 6.1366E-23
〔表3〕
可変間隔
投射距離 基準距離 近距離 遠距離
d17 5.808 5.652 5.946
d19 7.587 7.614 7.552
d21 60.119 60.247 60.016
d22 -376.756 -305.590 -503.072
実施例2のレンズ面のデータを以下の表4に示す。
〔表4〕
F 2.84
FNo 2.00
ω 71.9
面番号 R D Nd Vd H
OBJ Infinity 6.060
1 Infinity 22.920 1.51633 64.1
2 Infinity 1.000
3 826.547 4.793 1.92286 20.9 12.70
4 -32.098 0.150 12.87
5 18.689 6.000 1.75700 47.8 11.20
6 -753.540 1.000 1.92286 20.9 10.21
7 19.533 4.000 1.51633 64.1 8.92
8 92.555 1.669 8.10
9 12.438 5.000 1.48749 70.2 6.40
10 -20.781 1.000 2.00100 29.1 5.44
11 7.530 3.500 1.53172 48.8 4.78
12 90.116 0.626 4.77
STO Infinity 4.000 4.77
*14 -18.968 2.000 1.92286 20.9 5.62
*15 -12.388 d15 6.02
*16 15.653 4.034 1.53116 56.0 13.55
*17 84.941 d17 14.04
*18 -5291.749 1.800 1.53116 56.0 14.97
*19 17.902 d19 15.63
*20 -32.630 d20 反射面
IMG Infinity
〔表5〕
偶数次非球面係数
面番号 14 15 16 17
K 2.33407 1.23752 0.00000 0.00000
A04 -4.4759E-05 -2.2674E-05 -4.6664E-05 1.1546E-04
A06 0.0000E+00 1.0675E-07 2.7283E-07 3.4973E-07
A08 0.0000E+00 6.8553E-09 -3.5462E-09 -6.3042E-09
A10 0.0000E+00 0.0000E+00 2.5965E-12 1.2651E-11
A12 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
A14 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
18 19 20
-89.00000 -0.14237 -0.80452
8.4106E-05 -1.2854E-04 3.5649E-06
-2.0060E-07 4.2684E-07 -2.6410E-09
6.7402E-10 -1.1337E-09 2.3227E-12
-3.3643E-12 -2.2743E-13 -1.4153E-15
0.0000E+00 0.0000E+00 4.8696E-19
0.0000E+00 0.0000E+00 -6.9656E-23
〔表6〕
可変間隔
投射距離 基準距離 近距離 遠距離
d15 18.194 17.835 18.556
d17 4.252 4.249 4.260
d19 113.000 113.363 112.631
d20 -376.756 -305.433 -503.842
〔表7〕
屈曲面データ
面番号 R D β回転
*19 17.902 23.000 0.0
19-1 Infinity 0.000 -40.0 反射面
19-2 Infinity -50.000 -40.0
19-3 Infinity 0.000 40.0 反射面
19-4 Infinity 40.000 40.0
*20 -32.630 -376.756 0.0 反射面
実施例3のレンズ面のデータを以下の表8に示す。本実施例及び後述する実施例4では、実施例1のような小型形状を維持しながら、第1光学群40aよりも簡略化を行い、実施例1では9枚構成としていた第1光学群40aの第1−1レンズ群41を、実施例3では7枚構成、実施例4では6枚構成としている。なお、第1−2レンズ群42については、2枚構成としている。
〔表8〕
F 2.81
FNo 2.00
ω 72.1
面番号 R D Nd Vd H
OBJ Infinity 6.060
1 Infinity 22.920 1.51633 64.1
2 Infinity 1.000
*3 35.000 4.967 1.72903 54.0 10.51
*4 -48.571 0.150 10.04
5 19.653 4.500 1.49700 81.5 8.97
6 -245.467 0.100 8.03
7 158.455 1.686 2.00069 25.5 7.71
8 34.653 0.100 6.93
9 15.357 5.000 1.57099 50.8 6.50
10 -13.107 1.200 2.00100 29.1 5.91
11 969.127 6.299 5.68
STO Infinity 3.000 4.72
13 605.915 1.000 2.00100 29.1 4.99
14 12.975 3.000 1.84666 23.8 5.07
15 -36.800 d15 5.20
*16 15.167 3.500 1.53116 56.0 10.02
*17 27.732 d17 10.80
*18 -11.886 2.000 1.53116 56.0 11.08
*19 207.359 d19 13.21
*20 -31.891 d20 反射面
IMG Infinity 0
〔表9〕
偶数次非球面係数
面番号 3 4 16 17
K 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000
A04 7.2822E-05 5.6369E-05 -1.6403E-04 -2.0601E-04
A06 7.0327E-08 1.6600E-07 1.1653E-06 2.1175E-06
A08 -8.5854E-10 -1.6173E-09 -1.2931E-08 -9.7774E-09
A10 4.5881E-12 4.7174E-12 0.0000E+00 0.0000E+00
A12 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
A14 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
18 19 20
-0.36623 0.00000 -0.76477
6.0490E-05 6.0573E-06 2.6087E-06
7.8490E-07 -2.7606E-07 -2.1636E-09
4.1586E-09 1.4009E-09 1.7707E-12
2.5469E-11 -3.8783E-12 -9.2004E-16
-3.8495E-13 -1.1434E-14 2.3075E-19
0.0000E+00 0.0000E+00 -2.2054E-23
〔表10〕
可変間隔
投射距離 基準距離 近距離 遠距離
d15 8.604 8.400 8.797
d17 5.086 5.134 5.036
d19 69.827 69.983 69.684
d20 -376.756 -306.717 -501.359
実施例4のレンズ面のデータを以下の表11に示す。
〔表11〕
F 2.80
FNo 2.00
ω 72.0
面番号 R D Nd Vd H
OBJ Infinity 6.060
1 Infinity 22.920 1.51633 64.1
2 Infinity 1.000
3 17.084 6.000 1.49700 81.5 12.54
4 43.400 0.200 11.99
*5 14.486 6.678 1.49700 81.5 11.16
*6 -189.534 5.246 10.16
7 21.957 5.000 1.49700 81.5 6.50
8 -11.622 1.200 2.00100 29.1 5.67
9 -84.761 4.974 5.54
STO Infinity 6.000 4.67
11 -67.913 1.000 1.95375 32.3 4.50
12 23.369 3.000 1.84666 23.8 4.95
13 -27.528 d13 5.80
*14 12.017 2.000 1.53116 56.0 10.43
*15 14.944 d15 10.92
*16 -70.187 2.000 1.53116 56.0 11.99
*17 17.198 d17 13.53
*18 -32.821 d18 反射面
IMG Infinity
〔表12〕
偶数次非球面係数
面番号 5 6 14 15
K 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000
A04 -1.6097E-05 6.2859E-05 1.0403E-04 2.9044E-04
A06 3.9511E-08 4.8403E-08 -3.3133E-06 -5.2525E-06
A08 1.1967E-10 9.2184E-10 1.3741E-09 1.4807E-08
A10 1.4798E-12 -5.6495E-12 0.0000E+00 0.0000E+00
A12 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
A14 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
16 17 18
30.60944 0.00000 -0.80891
4.2739E-06 -2.6911E-04 2.1462E-06
-3.9946E-07 1.8068E-06 -2.0677E-09
1.4408E-08 -1.0467E-08 1.7429E-12
-1.0827E-10 3.7751E-11 -9.6782E-16
2.6614E-13 -7.5006E-14 2.6821E-19
0.0000E+00 0.0000E+00 -3.0315E-23
〔表13〕
可変間隔
投射距離 基準距離 近距離 遠距離
d13 8.649 8.300 8.972
d15 6.889 7.033 6.725
d17 71.184 71.389 71.025
d18 -376.756 -306.393 -501.541
実施例5のレンズ面のデータを以下の表14に示す。本実施例及び後述する実施例6では、第1光学群40aと第2光学群40bとの間隔を広くとったタイプである実施例2に対して、レンズ全長の制限を緩和する、すなわち長くなることを許容することで、第1光学群40aの構成の簡略化を達成している。この場合において、実施例3、実施例4と同様に、高屈折率ガラスや奇数次非球面を効果的に配置することで、実施例2と比較して、第1光学群40aの第1−1レンズ群41におけるレンズ枚数を、実施例5では2枚、実施例6では3枚削減している。なお、第1−2レンズ群42については、2枚構成としている。
〔表14〕
F 2.87
FNo 2.03
ω 72.1
面番号 R D Nd Vd H
OBJ Infinity 6.060
1 Infinity 22.920 1.51633 64.1
2 Infinity 1.000
*3 -36185.342 4.000 1.53116 56.0 11.87
*4 -42.399 0.100 11.25
5 22.163 7.000 1.49700 81.5 11.32
6 -30.801 1.500 2.00069 25.5 11.00
7 -69.549 24.975 10.93
STO Infinity 3.000 7.52
9 -53.215 4.000 1.59551 39.2 7.65
10 -12.839 1.000 2.00100 29.1 7.83
11 -18.719 d11 8.23
*12 222.683 4.000 1.53116 56.0 13.28
*13 -35.444 d13 13.69
**14 -78.648 2.000 1.53116 56.0 16.09
**15 26.330 d15 16.95
**16 -34.762 d16 反射面
IMG Infinity
〔表15〕
偶数次
非球面係数
面番号 3 4 12 13
K 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000
A04 1.0613E-04 9.2392E-05 -1.2591E-04 -1.0691E-04
A06 2.3054E-07 4.4605E-07 -2.0326E-07 1.8193E-07
A08 -9.3474E-10 -1.2445E-09 4.0089E-09 1.1177E-09
A10 6.8572E-12 1.3931E-11 -7.0349E-12 -3.6568E-13
A12 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
A14 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
奇数次
非球面係数
面番号 14 15 16
K -1.00000 0.00000 -2.51308
A03 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
A04 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
A05 -2.1271E-04 -2.0210E-04 -2.8104E-05
A06 3.9331E-05 -1.7266E-05 3.2554E-07
A07 -1.5372E-06 2.7738E-07 -7.5845E-08
A08 2.4381E-07 -1.1949E-07 1.9325E-09
A09 1.4585E-08 1.5406E-09 -9.4264E-12
A10 -3.1734E-09 8.2651E-12 -1.9227E-13
A11 5.8452E-11 -2.3320E-12 0.0000E+00
A12 2.0366E-12 -2.1941E-13 2.8040E-17
A13 0.0000E+00 2.0247E-14 0.0000E+00
A14 0.0000E+00 1.8615E-16 0.0000E+00
〔表16〕
可変間隔
投射距離 基準距離 近距離 遠距離
d11 29.955 29.306 30.787
d13 9.490 9.586 9.394
d15 129.000 129.554 128.265
d16 -376.756 -306.271 -503.064
〔表17〕
屈曲面データ
面番号 R D β回転
**15 26.330 29.000 0.0
15-1 Infinity 0.000 -35.0 反射面
15-2 Infinity -55.000 -35.0
15-3 Infinity 0.000 35.0 反射面
15-4 Infinity 45.000 35.0
**16 -34.762 376.756 0.0 反射面
実施例6のレンズ面のデータを以下の表18に示す。
〔表18〕
F 2.86
FNo 2.00
ω 72.0
面番号 R D Nd Vd H
OBJ Infinity 6.060
1 Infinity 22.920 1.51633 64.1
2 Infinity 1.000
*3 19.650 9.000 1.61881 63.9 11.56
*4 -21.338 1.729 11.00
5 -24.111 1.000 2.00069 25.5 9.62
6 -61.886 20.002 9.60
STO Infinity 3.000 6.86
8 -27.009 4.000 1.59551 39.2 7.01
9 -10.097 1.000 2.00100 29.1 7.29
10 -14.448 d10 7.86
*11 42.699 4.000 1.53116 56.0 13.38
*12 -49.865 d12 13.64
**13 1178.074 2.000 1.53116 56.0 15.52
**14 19.155 d14 16.61
**15 -33.310 d15 反射面
IMG Infinity 0
〔表19〕
偶数次
非球面係数
面番号 3 4 11 12
K 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000
A04 -6.8964E-06 4.1370E-05 -1.8207E-04 -1.7074E-04
A06 1.1594E-08 1.3996E-08 -1.7112E-07 7.9482E-07
A08 -4.5818E-12 0.0000E+00 3.5106E-09 -3.4158E-09
A10 3.2041E-13 0.0000E+00 -2.4709E-12 1.2368E-11
A12 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
A14 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
奇数次
非球面係数
面番号 13 14 15
K -1.00000 0.00000 -2.36678
A03 1.3870E-05 0.0000E+00 -1.6949E-05
A04 2.9341E-05 -1.7758E-05 1.9216E-07
A05 4.3396E-07 0.0000E+00 -5.9830E-08
A06 3.4114E-07 -4.8134E-07 1.2839E-09
A07 1.2704E-09 0.0000E+00 -1.0566E-11
A08 -5.0653E-09 1.0297E-09 1.0607E-13
A09 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
A10 1.8614E-11 1.7032E-13 -7.2515E-18
A11 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
A12 -2.5474E-14 -3.9102E-15 -2.6254E-20
A13 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
A14 0.0000E+00 0.0000E+00 8.1641E-24
〔表20〕
可変間隔
投射距離 基準距離 近距離 遠距離
d10 26.680 26.134 27.486
d12 5.155 5.202 5.118
d14 140.724 141.225 139.956
d15 -376.756 -305.860 -503.928
〔表21〕
屈曲面データ
面番号 R D β回転
**14 19.155 30.724 0.0
14-1 Infinity 0.000 -32.0 反射面
14-2 Infinity -61.000 -32.0
14-3 Infinity 0.000 32.0 反射面
14-4 Infinity 49.000 32.0
**15 -33.310 d15 0.0 反射面
いずれの実施例においても、広角端での半画角70度以上の広い画角を実現しながらも、コンパクトな構成を実現可能としている。なお、各実施例について、各条件式(1)〜(5)の上記諸条件は、下記の通りとなっており、いずれの実施例も満たすものとなっている。
〔表22〕
実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5 実施例6
TL 120.020 175.020 120.020 130.020 220.020 218.292
f 2.832 2.840 2.813 2.805 2.873 2.857
f1 10.896 20.750 11.600 11.902 23.289 26.618
f2 -14.995 -16.315 -15.946 -16.411 -17.381 -16.655
f12 -72.129 174.446 -45.448 -44.284 -210.152 2459.270
fp 43.045 35.277 57.237 92.979 57.660 43.800
fn -20.000 -33.460 -21.017 -25.703 -36.754 -36.541
D 60.119 113.000 69.827 71.184 129.000 140.724
条件式 数値実施例
実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5 実施例6
(1) 0.05<f1/TL<0.2 0.091 0.119 0.097 0.092 0.106 0.122
(2) 0.1<f/|f2|<0.3 0.189 0.174 0.176 0.171 0.165 0.172
(3) |f/f12|<0.1 0.039 0.016 0.062 0.063 0.014 0.001
(4) 0.3<|fn/fp|<1.5 0.465 0.948 0.367 0.276 0.637 0.834
(5) 0.1<f1/D<0.3 0.181 0.184 0.166 0.167 0.181 0.189
0.1<f/|f2|<0.3…(2)
を満足することを特徴とする。この場合、広い画角に対応することや、第2光学群を構成するミラーが大きくなりすぎないようにすうことができる。また、第2光学群40bを構成するミラーが深くなり過ぎることを回避できる。
|f/f12|<0.1…(3)
0.2<|fn/fp|<1.2…(4)
を満足することを特徴とする。この場合、フォーカスの性能を良好に維持できる。
0.1<f1/D<0.3…(5)
を満足することを特徴とする。この場合、例えば第1光学群と第2光学群との間を大きくとることができ、2つの光路偏向部を効率よく配置できる。
Claims (10)
- 縮小側から順に、複数のレンズからなり正のパワーを有する第1光学群と、凹面形状を有する1つの反射面からなる第2光学群とからなる投射光学系であって、
前記第1光学群は、縮小側共役位置の画像の中間像を形成し、
前記第2光学群は、前記第1光学群で形成された中間像を拡大投影し、
前記第1光学群は、各レンズの空気間隔を挟んで縮小側のレンズ面の有効径をh1とし、拡大側の有効径をh2とするとき、縮小側から順にh2/h1が、初めて1.2を超える空気間隔を境として、縮小側に正のパワーを有する第1−1レンズ群と、拡大側に正または負のパワーを有する第1−2レンズ群から構成され、
前記第1−2レンズ群は、2枚のレンズから構成され、
前記第1光学群の焦点距離をf1とし、前記第1光学群の最も縮小側の面から前記第2光学群の拡大側の面までの距離をTLとするとき、条件式
0.05<f1/TL<0.2…(1)
を満足することを特徴とする投射光学系。 - レンズ全系の焦点距離をfとし、前記第2光学群の焦点距離をf2とするとき、条件式
0.1<f/|f2|<0.3…(2)
を満足することを特徴とする請求項1に記載の投射光学系。 - 前記第1−2レンズ群は、縮小側から順に縮小側に凸面を向けた正のパワーを有する正レンズと、負のパワーを有する負レンズとから構成され、複数の面が非球面であり、
レンズ全系の焦点距離をfとし、前記第1−2レンズ群の焦点距離をf12とし、前記正レンズの焦点距離をfpとし、前記負レンズの焦点距離をfnとするとき、条件式
|f/f12|<0.1…(3)
0.2<|fn/fp|<1.2…(4)
を満足することを特徴とする請求項1または2に記載の投射光学系。 - 前記第1−2レンズ群は、変倍に伴うフォーカスの際に少なくとも1枚のレンズを光軸方向に動かすことにより合焦を行うことを特徴する請求項1乃至3のいずれか一項に記載の投射光学系。
- 前記第1光学群と前記第2光学群との間に、光路を偏向させるための少なくとも1つの光路偏向部を有していることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の投射光学系。
- 前記第1光学群と前記第2光学群との間に、光路を偏向させるための2つの光路偏向部を有していることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の投射光学系。
- 前記2つの光路偏向部は、互いに向き合った2つの反射面で構成されることを特徴とする請求項6に記載の投射光学系。
- 前記2つの光路偏向部は、一体成型された保持部で位置決めされることを特徴とする請求項6乃至7のいずれか一項に記載の投射光学系。
- 前記第1光学群と前記第2光学群との空気間隔をDとするとき、条件式
0.1<f1/D<0.3…(5)
を満足することを特徴とする請求項5乃至8のいずれか一項に記載の投射光学系。 - 光源からの光を変調して前記画像を形成する光変調素子と、
前記光変調素子の画像を投射する請求項1乃至9のいずれか一項に記載の投射光学系と
を備える投射型画像表示装置。
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