JP2021036258A - Projection optical system and image projection device - Google Patents

Projection optical system and image projection device Download PDF

Info

Publication number
JP2021036258A
JP2021036258A JP2019157507A JP2019157507A JP2021036258A JP 2021036258 A JP2021036258 A JP 2021036258A JP 2019157507 A JP2019157507 A JP 2019157507A JP 2019157507 A JP2019157507 A JP 2019157507A JP 2021036258 A JP2021036258 A JP 2021036258A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical system
lens group
lens
projection
lens groups
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2019157507A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
周一 黒川
Shuichi Kurokawa
周一 黒川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2019157507A priority Critical patent/JP2021036258A/en
Publication of JP2021036258A publication Critical patent/JP2021036258A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Abstract

To provide a projection optical system which has an ultra wide view angle and yet offers good optical performance over a wide projection distance range.SOLUTION: A projection optical system provided herein comprises a reduction-side optical system 102 having positive refractive power and a magnification-side optical system comprising a reflective optical element and having positive refractive power, arranged in order from the reduction conjugate side, and is configured to re-image an intermediate image formed by the reduction-side optical system 102 using the magnification-side optical system. The magnification-side optical system is stationary while focusing. The reduction-side optical system 102 comprises multiple lens groups configured to move along an optical axis, of which at least three lens groups have positive, negative, and negative refractive power in order from the magnification conjugate side, and are configured to move in the same direction.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、投射光学系に関し、特に、画像表示装置に表示された映像を拡大投影するプロジェクター等の画像投影装置に好適なものである。 The present invention relates to a projection optical system, and is particularly suitable for an image projection device such as a projector that magnifies and projects an image displayed on an image display device.

画像投影装置(プロジェクター等)は、液晶などの光変調素子と、ランプや半導体レーザー等の光源手段から出射された光束を所望の状態(集光度合い、スペクトル、ユニフォミティー等)にして光変調素子へと導き照明する照明光学系と、光変調素子により変調された光をスクリーン等の被投射面へと拡大投影する投射光学系と、から構成される。 An image projection device (projector, etc.) is a light modulation element in which a light modulation element such as a liquid crystal and a light beam emitted from a light source means such as a lamp or a semiconductor laser are set to a desired state (condensation degree, spectrum, uniformity, etc.). It is composed of an illumination optical system that guides and illuminates the light, and a projection optical system that magnifies and projects the light modulated by the light modulation element onto a projected surface such as a screen.

光変調素子と投射光学系の間には、光変調素子の種類や構成によって、色合成用のプリズムや偏光分離を行うPBS(偏光ビームスプリッター)、或いはTIRプリズム等が挿入される。 Depending on the type and configuration of the light modulation element, a prism for color synthesis, a PBS (polarization beam splitter) for polarization separation, a TIR prism, or the like is inserted between the light modulation element and the projection optical system.

このため、投射光学系にはバックフォーカスの確保と良好なテレセントリック性とが要求される。 Therefore, the projection optical system is required to secure the back focus and have good telecentricity.

通常、これら2条件を満足する為にレトロフォーカスタイプが多用されている。 Usually, the retrofocus type is often used to satisfy these two conditions.

加えて、画像表示素子の高精細化が進みフルHDを超える解像度に対応するより高い性能が求められると共に、近距離で大きな画像を投影可能な広角化が強く望まれている。 In addition, higher definition of image display elements is required, and higher performance corresponding to resolutions exceeding full HD is required, and wide-angle lens capable of projecting a large image at a short distance is strongly desired.

しかしながら、レトロフォーカスタイプで広角化をすすめると最も被投射面側のレンズが極端に大型化してしまうという問題点がある。 However, if the retrofocus type is used to widen the angle, there is a problem that the lens on the projection surface side becomes extremely large.

これに対し、画像表示素子の表示画像を屈折光学系で一度結像させ、その像を被投射面へ反射光学系で拡大投影させる、中間結像を有する投射光学系が提案されている(特許文献1、2)。 On the other hand, a projection optical system having an intermediate image formation has been proposed in which a display image of an image display element is once imaged by a refractive optical system and the image is magnified and projected onto a projected surface by a reflection optical system (patented). Documents 1 and 2).

しかしながら、このような超広角な投射光学系では、投射距離変化に伴う像面湾曲及び歪曲収差の変化が大きく、フォーカシングの際に問題となる。 However, in such an ultra-wide-angle projection optical system, changes in curvature of field and distortion due to changes in the projection distance are large, which poses a problem during focusing.

また、フォーカシングに伴う倍率色収差の変化も問題となる。 Another problem is the change in chromatic aberration of magnification due to focusing.

特許文献1では、フォーカスシングを行う2つまたは3つのレンズ群のうち、負の屈折力を持つ第1フォーカス群と、他のフォーカス群のうち、正の屈折力を持つ群は第1フォーカス群と同一方向、負の屈折力を持つ群は反対方向に移動することで歪曲収差の変化を抑えたフォーカス方式を開示しているが、像面湾曲や倍率色収差については開示がなく、収差補正が十分でない虞がある。 In Patent Document 1, a first focus group having a negative refractive power among two or three lens groups performing focus singing and a group having a positive refractive power among the other focus groups are the first focus group. The group with negative refractive power in the same direction as the above discloses a focus method that suppresses the change in distortion by moving in the opposite direction, but there is no disclosure about curvature of field and chromatic aberration of magnification, and aberration correction is performed. It may not be enough.

また、特許文献2では、拡大共役側より、正または負の屈折力を持つ第1レンズ群、負の屈折力を持つ第2レンズ群、正の屈折力を持つ第3レンズを所定の方向へ各々移動することで像面湾曲や歪曲、色収差の変化を抑えたフォーカス方式を開示しているが、フォーカス範囲は基準距離時の投射画面サイズが80インチに対して、特に遠方では100インチとなっており、画像投影装置で使用頻度が高いより大画面で投射する場合において収差補正が十分でない虞が有る。 Further, in Patent Document 2, from the magnifying conjugate side, the first lens group having a positive or negative refractive power, the second lens group having a negative refractive power, and the third lens having a positive refractive power are moved in a predetermined direction. Although we disclose a focus method that suppresses curvature of field, distortion, and changes in chromatic aberration by moving each, the focus range is 100 inches, especially at a distance, compared to 80 inches for the projected screen size at a reference distance. Therefore, there is a possibility that the aberration correction is not sufficient when projecting on a larger screen, which is frequently used by the image projection device.

また、テレセントリック性が十分でなく投射光学系として所望の特性を十分満たしているとは言い難い。 In addition, the telecentricity is not sufficient, and it cannot be said that the desired characteristics of the projection optical system are sufficiently satisfied.

特開2014−225041号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-225041 特開2017−44914号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-44914

そこで本発明は、超広角でありながら幅広い投射距離範囲で良好な光学性能を有する投射光学系を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a projection optical system having an ultra-wide angle and good optical performance over a wide projection distance range.

上記の目的を達成するために、本発明に係る投射光学系は、
縮小共役側より順に正の屈折力を有する縮小側光学系、反射光学素子を含み正の屈折力を有する拡大側光学系を有し、前記縮小側光学系による中間像を前記拡大側光学系で再結像させる光学系であって、フォーカシング時に前記拡大側光学系は固定であり、前記縮小側光学系は光軸に沿って移動する複数のレンズ群を有し、そのうち少なくとも3つのレンズ群は、拡大共役側から順に正の屈折力、負の屈折力、負の屈折力を有し、同一方向へ移動することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the projection optical system according to the present invention is
It has a reduction side optical system having a positive refractive force in order from the reduction conjugate side, and a magnifying side optical system having a positive refractive power including a reflective optical element, and an intermediate image by the reduction side optical system is displayed on the enlargement side optical system. An optical system to be reimaged, the magnifying side optical system is fixed at the time of focusing, and the reducing side optical system has a plurality of lens groups moving along an optical axis, of which at least three lens groups are , It has a positive refractive force, a negative refractive force, and a negative refractive force in order from the expansion conjugate side, and is characterized by moving in the same direction.

本発明によれば、超広角でありながら幅広い投射距離範囲で良好な光学性能を有する投射光学系の提供を実現できる。加えて、バックフォーカスの確保及び良好なテレセントリック性を両立することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a projection optical system having good optical performance over a wide projection distance range while having an ultra-wide angle. In addition, it is possible to secure back focus and achieve good telecentricity at the same time.

第一実施形態に係る投射光学系の広角端での光路図Optical path diagram at the wide-angle end of the projection optical system according to the first embodiment 第一実施形態に係る縮小側光学系の断面図Sectional drawing of the reduction side optical system which concerns on 1st Embodiment 第一実施形態に係る投射光学系の収差図Aberration diagram of the projection optical system according to the first embodiment 第一実施形態に係る投射光学系の倍率色収差Magnification chromatic aberration of the projection optical system according to the first embodiment 第二実施形態に係る投射光学系の広角端での光路図Optical path diagram at the wide-angle end of the projection optical system according to the second embodiment 第三実施形態に係る投射光学系の広角端での光路図Optical path diagram at the wide-angle end of the projection optical system according to the third embodiment 第三実施形態に係る縮小側光学系の断面図Sectional drawing of the reduction side optical system which concerns on 3rd Embodiment 第三実施形態に係る投射光学系の収差図Aberration diagram of the projection optical system according to the third embodiment 第三実施形態に係る投射光学系の倍率色収差Magnification chromatic aberration of the projection optical system according to the third embodiment 第四実施形態に係る投射光学系の広角端での光路図Optical path diagram at the wide-angle end of the projection optical system according to the fourth embodiment 第四実施形態に係る縮小側光学系の断面図Cross-sectional view of the reduction side optical system according to the fourth embodiment 第四実施形態に係る投射光学系の収差図Aberration diagram of the projection optical system according to the fourth embodiment 第四実施形態に係る投射光学系の倍率色収差Magnification chromatic aberration of the projection optical system according to the fourth embodiment

以下、本発明の実施形態に係る投射光学系について図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the projection optical system according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

なお、以下に示す図面は、本発明を容易に理解できるようにするために、実際とは異なる縮尺で描かれている場合がある。 The drawings shown below may be drawn at a scale different from the actual one in order to make the present invention easy to understand.

[第一実施形態]
図1は、第一実施形態に係る投射光学系100の光路図を示している。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows an optical path diagram of the projection optical system 100 according to the first embodiment.

本投射光学系は変倍機能を有するズームレンズであるため、図1では投射距離775mmでの広角端における光路図が示されている。 Since this projection optical system is a zoom lens having a scaling function, FIG. 1 shows an optical path diagram at a wide-angle end at a projection distance of 775 mm.

投射光学系100は、拡大側光学系101、縮小側光学系102から構成される。 The projection optical system 100 is composed of an expansion side optical system 101 and a reduction side optical system 102.

拡大側光学系101は、拡大共役側から順にパワーが負の凸面反射鏡M11、及び正の凹面反射鏡M12から成り、拡大側光学系101としては正のパワーを有している。 The magnifying side optical system 101 is composed of a convex reflector M11 having a negative power and a positive concave reflector M12 in order from the magnifying conjugate side, and has a positive power as the magnifying side optical system 101.

縮小側光学系102は、拡大共役側から順に、各々パワーが負、正、正、負、正、正であるレンズ群B1、B2、B3、B4、B5、B6から構成される。STは開口絞りである。 The reduction side optical system 102 is composed of lens groups B1, B2, B3, B4, B5, and B6 whose powers are negative, positive, positive, negative, positive, and positive, respectively, in order from the expansion conjugate side. ST is an aperture stop.

縮小側光学系102と縮小側共役面である光変調素子300との間には合成プリズムやPBS等から成る色合成光学系200が挿入されている。色合成光学系200は光変調素子300により変調された光を投射光学系100へ導光する。光変調素子としては液晶パネルやマイクロミラーデバイス等が用いられる。 A color synthesis optical system 200 made of a synthetic prism, PBS, or the like is inserted between the reduction side optical system 102 and the light modulation element 300 which is a reduction side conjugate surface. The color synthesis optical system 200 guides the light modulated by the light modulation element 300 to the projection optical system 100. As the light modulation element, a liquid crystal panel, a micromirror device, or the like is used.

縮小側光学系102は、光変調素子300の共役像である中間像301を形成し、拡大側光学系101は中間像301を拡大側共役面(不図示)上へ再結像させる。 The reduction side optical system 102 forms an intermediate image 301 which is a conjugate image of the light modulation element 300, and the enlargement side optical system 101 reimages the intermediate image 301 on the enlargement side conjugate surface (not shown).

縮小側光学系102による共役像301は大きな像面湾曲を有しており、光軸方向に各画角の共役点は湾曲している。 The conjugate image 301 by the reduction side optical system 102 has a large curvature of field, and the conjugate points of each angle of view are curved in the optical axis direction.

拡大側光学系101は、中間像301が有する像面湾曲を補正するように逆方向の像面湾曲を発生させ、拡大側共役面上では良好に補正されている。 The magnifying side optical system 101 generates curvature of field in the opposite direction so as to correct the curvature of field of the intermediate image 301, and the curvature of field is satisfactorily corrected on the magnifying side conjugate surface.

本実施形態の投射光学系は、凸面反射鏡M11及び凹面反射鏡M12を含む拡大側光学系101が主に広角化の機能を担い、縮小側光学系102がバックフォーカスと良好なテレセントリック性の確保を担う構成となっている。 In the projection optical system of the present embodiment, the magnifying side optical system 101 including the convex reflector M11 and the concave reflector M12 mainly has a wide-angle function, and the reduction side optical system 102 ensures back focus and good telecentricity. It is configured to carry.

また、縮小側光学系102の残存収差を拡大側光学系102で補正している。このような構成とすることで、超広角でありながら良好な光学性能を実現している。 Further, the residual aberration of the reduction side optical system 102 is corrected by the expansion side optical system 102. With such a configuration, good optical performance is realized while having an ultra-wide angle.

縮小側光学系102を構成する各レンズ群について、レンズ群B1は、投射距離変化に伴うフォーカシングの際に、縮小側光学系102の光軸方向へ移動するパワーが正のレンズ群B1a、パワーが負のレンズ群B1b、パワーが負のレンズ群B1c、及びフォーカシングの際に固定のパワーが正のレンズ群B1dから構成される。 For each lens group constituting the reduction side optical system 102, the lens group B1 has a positive power of moving in the optical axis direction of the reduction side optical system 102 during focusing due to a change in projection distance. It is composed of a negative lens group B1b, a negative power lens group B1c, and a fixed power positive lens group B1d during focusing.

レンズ群B1a、B1b、B1cは各々単レンズL11、L12、L13により構成され、レンズ群B1dは2つの単レンズL14、L15から構成される。 The lens groups B1a, B1b, and B1c are composed of single lenses L11, L12, and L13, respectively, and the lens group B1d is composed of two single lenses L14 and L15.

各単レンズL11、L12、L13、L14、L14は各々パワーが、正、負、負、正、正である。 The powers of the single lenses L11, L12, L13, L14, and L14 are positive, negative, negative, positive, and positive, respectively.

レンズ群B2は、パワーが正の単レンズL16のみで構成される。 The lens group B2 is composed of only a single lens L16 having a positive power.

レンズ群B3は、パワーが負の単レンズL17と正のL18とを貼り合わせた貼り合わせレンズから構成される。 The lens group B3 is composed of a bonded lens in which a single lens L17 having a negative power and a single lens L18 having a positive power are bonded together.

レンズ群B4は、パワーが負の単レンズL19のみで構成される。 The lens group B4 is composed of only a single lens L19 having a negative power.

レンズ群B5は、パワーが各々正、正である単レンズL20、L23及びパワーが負のL21と正のL22を貼り合わせた貼り合わせレンズとから構成される。 The lens group B5 is composed of single lenses L20 and L23 having positive and positive powers, respectively, and a bonded lens in which L21 having negative power and L22 having positive power are bonded together.

レンズ群B6は、パワーが正の単レンズL24のみで構成される。 The lens group B6 is composed of only a single lens L24 having a positive power.

本実施形態において、変倍は縮小側光学系102を構成するレンズ群B2、B3、B4、B5の4つのレンズ群が各々異なる軌跡で縮小側光学系102の光軸方向へ移動することで行われる。開口絞りSTは、レンズ群B4と一緒に移動する。 In the present embodiment, the scaling is performed by moving the four lens groups B2, B3, B4, and B5 constituting the reduction side optical system 102 in different trajectories in the optical axis direction of the reduction side optical system 102. It is said. The aperture stop ST moves together with the lens group B4.

表1−1〜表1−3に本実施形態に係る投射光学系の諸数値を示す。 Tables 1-1 to 1-3 show various numerical values of the projection optical system according to this embodiment.

(A)はレンズ構成を示し、拡大共役側から各面の近軸曲率半径r(mm)、各面と次の面との間隔d(mm)、各光学部材のd線に対する屈折率nとアッベ数νを記載している。STは開口絞りの位置を示す。反射鏡に関しては、屈折率nとアッベ数νは光学的作用として考慮する必要がないため、省略している。 (A) shows the lens configuration, from the magnifying conjugate side to the paraxial radius of curvature r (mm) of each surface, the distance d (mm) between each surface and the next surface, and the refractive index n with respect to the d line of each optical member. The Abbe number ν is described. ST indicates the position of the aperture stop. Regarding the reflector, the refractive index n and the Abbe number ν need not be considered as optical actions, and are therefore omitted.

左側に*が付されている面は、式(1)により表現される非球面形状を有する。 The surface marked with * on the left side has an aspherical shape represented by the equation (1).

yは光軸からの径方向の距離、zは光軸方向の面のサグ量、rは近軸曲率半径、kはコーニック係数である。zの符号は、拡大共役側から縮小共役側へ向かう方向が正である。 y is the radial distance from the optical axis, z is the sag amount of the surface in the optical axis direction, r is the radius of curvature of the near axis, and k is the cornic coefficient. The sign of z is positive in the direction from the expansion conjugate side to the reduction conjugate side.

(B)に各面の係数を示す。なお、表1−1〜表1−3において、「E±x」は、「10±x」を意味している。また、特に表記していない係数については、全て0である。 (B) shows the coefficients of each surface. In Tables 1-1 to 1-3, "E ± x" means "10 ± x ". In addition, all the coefficients not particularly described are 0.

本実施形態では、各単レンズだけではなく、凸面反射鏡M11と凹面反射鏡M12も面形状は光軸周りに回転対称形状であり、その一部を切り出した形となっている。 In the present embodiment, not only each single lens but also the convex reflector M11 and the concave reflector M12 have a rotationally symmetric surface shape around the optical axis, and a part thereof is cut out.

こうすることで、回転対称形状なレンズで構成される各レンズ群の間隔を変化させる、という単純は動きでフォーカシング及び変倍が可能となっている。 By doing so, it is possible to focus and change the magnification simply by changing the distance between each lens group composed of rotationally symmetric lenses.

凸面反射鏡M11と凹面反射鏡M12の両方または片方が回転対称ではない自由曲面形状の場合、光軸を含み光軸周りに回転角度を変えた各断面において、一般には結像倍率が異なる。 When both or one of the convex reflector M11 and the concave reflector M12 has a free-form surface shape that is not rotationally symmetric, the imaging magnification is generally different in each cross section including the optical axis and whose rotation angle is changed around the optical axis.

そのため、回転対称ではない自由曲面形状の素子の移動や、光軸方向の動きだけでなく光軸垂直方向の動きを組み合わせてフォーカシングや変倍を行う必要が生じ、精度確保が困難になる。 Therefore, it becomes necessary to perform focusing and scaling by combining the movement of a free-form surface-shaped element that is not rotationally symmetric and the movement in the vertical direction of the optical axis as well as the movement in the optical axis direction, which makes it difficult to ensure accuracy.

また、外径形状が完全な回転対称形状ではない凸面反射鏡M11及び凹面反射鏡M12は保持方法が複雑化するため可動には適さない。従って、本実施形態では外形も含めて回転対称形状なレンズのみで構成される縮小側光学系102でフォーカシング及び変倍を行う構成としている。 Further, the convex reflector M11 and the concave reflector M12 whose outer diameter shape is not completely rotationally symmetric are not suitable for movement because the holding method is complicated. Therefore, in the present embodiment, the focusing and scaling are performed by the reduction side optical system 102 composed of only the lenses having a rotationally symmetric shape including the outer shape.

(C)にはフォーカシング時に変化する各面間隔(群間隔)について、各投射距離の応じた値を、変倍時に変化する各面間隔(群間隔)について広角端と望遠端における値を示す。、
図2に、本実施形態に係る投射光学系の縮小側光学系102の広角端における遠方(投射距離4650mm)及び至近(投射距離543mm)における断面図を示す。
In (C), the values corresponding to each projection distance are shown for each surface spacing (group spacing) that changes during focusing, and the values at the wide-angle end and the telephoto end are shown for each plane spacing (group spacing) that changes during scaling. ,
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the reduction side optical system 102 of the projection optical system according to the present embodiment at a wide angle end (projection distance 4650 mm) and close distance (projection distance 543 mm).

本実施形態では、レンズ群B1a、B1b、B1cが全て同一方向へと移動することによりフォーカシングが行われる。移動量はそれぞれ異なっている。 In the present embodiment, focusing is performed by moving the lens groups B1a, B1b, and B1c in the same direction. The amount of movement is different.

図2中に矢印で記されているように、本実施形態では遠方から至近へのフォーカシング時に、レンズ群B1a、B1b、B1cは全て拡大共役側へと移動する。 As indicated by the arrows in FIG. 2, in the present embodiment, the lens groups B1a, B1b, and B1c all move to the magnifying conjugate side during focusing from a distance to a close distance.

本実施形態のように半画角が70°前後の超広角な投射光学系においては、投射距離変化時に発生する像面湾曲と歪曲収差をフォーカシング時に補正しつつ、倍率色収差の変化を良好に抑制する必要がある。 In an ultra-wide-angle projection optical system with a half-angle of view of about 70 ° as in the present embodiment, the change in chromatic aberration of magnification is satisfactorily suppressed while correcting the curvature of field and distortion that occur when the projection distance changes during focusing. There is a need to.

そこで本実施形態では、レンズ群B1a、B1b、B1cが異なる移動量で移動するフローティングフォーカス方式とし、各群のパワー配置と移動の関係を最適に設定している。 Therefore, in the present embodiment, the floating focus method is adopted in which the lens groups B1a, B1b, and B1c move with different movement amounts, and the relationship between the power arrangement and movement of each group is optimally set.

具体的には、まずレンズ群B1a、B1bが主に像面湾曲と歪曲収差の変化を補正し、レンズ群B1cは主にピント(焦点)合わせを行う構成とすることで高度に収差補正が可能な構成となっている。。 Specifically, first, the lens groups B1a and B1b mainly correct the changes in curvature of field and distortion, and the lens group B1c mainly corrects the focus (focus), so that the aberration can be highly corrected. It has a good structure. ..

レンズ群B1a、B1bはレンズ群B1a、B1b、B1cのなかで光線通過高さが高いレンズ群であり、像面湾曲や歪曲収差といった軸外収差の補正に適している。 The lens groups B1a and B1b are lens groups having a high light passing height among the lens groups B1a, B1b and B1c, and are suitable for correcting off-axis aberrations such as curvature of field and distortion.

加えて、レンズ群B1a、B1bが異なる移動量で移動することで像面湾曲と歪曲収差を高度に補正可能な構成としている。 In addition, the lens groups B1a and B1b move with different movement amounts so that curvature of field and distortion can be highly corrected.

ところで、前述したようにレンズ群B1a、B1bは各々パワーが正、負であり、フォーカシングの際に同一方向へ移動する。 By the way, as described above, the lenses groups B1a and B1b have positive and negative powers, respectively, and move in the same direction during focusing.

このように、異なる符合のパワーを有するレンズ群B1a、B1bが同一方向へ移動する構成にすることで、フォーカシング時の倍率色収差の変化を抑制しつつ、像面湾曲、歪曲収差の補正が可能となっている。 In this way, by configuring the lens groups B1a and B1b having different sign powers to move in the same direction, it is possible to correct curvature of field and distortion while suppressing changes in chromatic aberration of magnification during focusing. It has become.

更には、レンズ群B1a、B1bの移動によるレンズ群B1cへの入射光線角度及び光線高さの変化も抑制可能で、レンズ群B1cによる軸外収差の変動を抑える上でも効果がる。 Furthermore, changes in the angle and height of the incident light beam on the lens group B1c due to the movement of the lens groups B1a and B1b can be suppressed, which is also effective in suppressing fluctuations in off-axis aberration due to the lens group B1c.

レンズ群B1aの焦点距離をfa、レンズ群B1bの焦点距離をfbとした時、 When the focal length of the lens group B1a is fa and the focal length of the lens group B1b is fb,

を満足することが望ましい。 It is desirable to satisfy.

式(2)の下限を下回る場合には、レンズ群B1bのパワーの絶対値が、レンズ群B1aのパワーの絶対値よりも大きくなり過ぎ、像面湾曲、歪曲収差を補正するようにフォーカシングした際の倍率色収差の変動が大きくなってしまう。 When it is below the lower limit of the equation (2), the absolute value of the power of the lens group B1b becomes too large than the absolute value of the power of the lens group B1a, and when focusing is performed so as to correct curvature of field and distortion. The fluctuation of the chromatic aberration of magnification becomes large.

式(2)の上限を超える場合には、反対にレンズ群B1aのパワーの絶対値がレンズ群B1bのパワーの絶対値よりも大きくなり過ぎ、同様に像面湾曲、歪曲収差を補正するようにフォーカシングした際の倍率色収差の変動が大きくなってしまう。 When the upper limit of the equation (2) is exceeded, on the contrary, the absolute value of the power of the lens group B1a becomes too large than the absolute value of the power of the lens group B1b, and the curvature of field and the distortion are corrected in the same manner. Fluctuations in chromatic aberration of magnification during focusing become large.

より好ましくは、 More preferably

を満足するのが良い。 It is good to be satisfied.

本実施形態では、fa/fbは−1.047であり、式(3)を満足するように構成している。 In the present embodiment, fa / fb is −1.047, which is configured to satisfy the formula (3).

レンズ群B1cは、レンズ群B1a、B1b、B1cのうち、最も光線通過高さが低いレンズ群であり、フォーカシングの際の移動に伴う軸外収差の変動を抑えることができるため、レンズ群B1cが主にピント合わせを行うようにしている。 The lens group B1c is a lens group having the lowest light ray passing height among the lens groups B1a, B1b, and B1c, and can suppress fluctuations in off-axis aberration due to movement during focusing. I mainly try to focus.

また、レンズ群B1cのパワーの絶対値は、レンズ群B1a、B1b、B1cのうちで最も大きくなるようにしている。 Further, the absolute value of the power of the lens group B1c is set to be the largest among the lens groups B1a, B1b, and B1c.

こうすることで、レンズ群B1cの移動量を小さくすることができ、レンズ群B1cの移動に伴う光線通過高さの変動を小さく抑えることができる。軸外収差の変動を抑える上で、このように構成することがより望ましい。 By doing so, the amount of movement of the lens group B1c can be reduced, and the fluctuation of the light passing height due to the movement of the lens group B1c can be suppressed to be small. This configuration is more desirable in order to suppress fluctuations in off-axis aberrations.

更には、レンズ群B1cは少なくとも1面は非球面形状であるレンズを含むことがより望ましい。 Further, it is more desirable that the lens group B1c includes a lens having an aspherical shape on at least one surface.

非球面形状の光学面を有することで、軸外収差の変動をより低減可能となる。 Having an aspherical optical surface makes it possible to further reduce fluctuations in off-axis aberrations.

本実施形態では、レンズ群B1cを1枚の単レンズL13で構成しているが、L13は両面が非球面形状となっており、軸外収差の変動をより低減させている。 In the present embodiment, the lens group B1c is composed of one single lens L13, but the L13 has an aspherical shape on both sides to further reduce fluctuations in off-axis aberrations.

レンズ群B1cは前述の通りパワーが負であり、フォーカシングの際にレンズ群B1a、B1bと同一方向へ移動するように構成している。 As described above, the lens group B1c has a negative power and is configured to move in the same direction as the lens groups B1a and B1b during focusing.

上記構成により、レンズ群B1bとB1cの間隔を狭くすることができ、小型化に有利である。 With the above configuration, the distance between the lens groups B1b and B1c can be narrowed, which is advantageous for miniaturization.

例えば、レンズ群B1cのパワーが正であり、フォーカシングの際にレンズ群B1a、B1bと逆方向へ移動するように構成した場合には、最もレンズ群B1bとB1cが接近した際の間隔dminに加えて、レンズ群B1bの移動量Dbとレンズ群B1cの移動量Dcを含めた、dmin+Db+Dcのスペースが必要になる。 For example, when the power of the lens group B1c is positive and the lens group B1c is configured to move in the opposite direction to the lens groups B1a and B1b during focusing, in addition to the interval dm when the lens groups B1b and B1c are closest to each other. Therefore, a space of dmin + Db + Dc including the movement amount Db of the lens group B1b and the movement amount Dc of the lens group B1c is required.

一方、本実施形態のように、フォーカシングの際にレンズ群B1a、B1bとレンズ群B1cとが同一方向へ移動するように構成した場合には、dmin+Dbのスペースで良い。 On the other hand, when the lens groups B1a and B1b and the lens group B1c are configured to move in the same direction during focusing as in the present embodiment, a space of dmin + Db may be sufficient.

ところで、フォーカシング可能な範囲におけるレンズ群B1aとB1bの合成焦点距離の絶対値が最大になる時のレンズ群B1aとB1bの合成焦点距離fab、レンズ群B1cの焦点距離をfcとした時、 By the way, when the combined focal length fab of the lens groups B1a and B1b and the focal length of the lens group B1c are fc when the absolute value of the combined focal lengths of the lens groups B1a and B1b in the focusingable range is maximized,

を満足することが望ましい。 It is desirable to satisfy.

式(4)の下限を下回る場合には、レンズ群B1a、B1bのパワーの絶対値が小さくなり過ぎ、レンズ群B1a、B1bによる像面湾曲、歪曲収差が補正不足となる。 If it is below the lower limit of the equation (4), the absolute value of the power of the lens groups B1a and B1b becomes too small, and the curvature of field and distortion due to the lens groups B1a and B1b are insufficiently corrected.

式(4)の上限を超える場合には、反対にレンズ群B1cのパワーの絶対値が小さくなり過ぎ、レンズ群B1cの移動量が増え、B1cによる軸外収差の変動が大きくなってしまう。 When the upper limit of the equation (4) is exceeded, on the contrary, the absolute value of the power of the lens group B1c becomes too small, the amount of movement of the lens group B1c increases, and the fluctuation of the off-axis aberration due to B1c becomes large.

より好ましくは、 More preferably

を満足するのが良い。 It is good to be satisfied.

本実施形態では、|fc/fab|は0.021であり、式(5)を満足するように構成している。 In the present embodiment, | fc / fab | is 0.021, which is configured to satisfy the equation (5).

図3に本実施形態における投射距離543mm、775mm、4650mmでの縦収差図を示す。これらの図では、d線に対する球面収差、像面湾曲・非点収差、歪曲収差を示している。 FIG. 3 shows longitudinal aberration diagrams at projection distances of 543 mm, 775 mm, and 4650 mm in the present embodiment. In these figures, spherical aberration, curvature of field / astigmatism, and distortion with respect to the d-line are shown.

各投射距離は、それぞれ至近、基準、遠方の投射距離であり、投射画像のアスペクト比が16:10の時に、投射画像のサイズが70インチ、100インチ、600インチになる。 Each projection distance is a close, reference, and distant projection distance, and when the aspect ratio of the projected image is 16:10, the size of the projected image is 70 inches, 100 inches, and 600 inches.

図3の収差図は、スケールが分かり易いように拡大共役側を物体側とし、縮小共役側を像側とした場合の収差図である。 The aberration diagram of FIG. 3 is an aberration diagram when the enlarged conjugated side is the object side and the reduced conjugated side is the image side so that the scale is easy to understand.

本実施形態では像高0は使用しない構成であるが、定義上球面収差は像高0(軸上光束)について算出している。 In this embodiment, the image height 0 is not used, but the spherical aberration is calculated for the image height 0 (axial luminous flux) by definition.

像面湾曲・非点収差及び歪曲収差については、通常は像高0を基準とするが本実施形態では像高0は使用しない構成であるため、実使用可能範囲における最低像高を基準として算出されている。それ故、像高0の値が0とはなっていない。また、像高0での値は0から大きくずれていても問題にはならない。 Regarding curvature-of-field curvature / astigmatism and distortion, the image height 0 is usually used as a reference, but since the image height 0 is not used in this embodiment, the image height is calculated based on the minimum image height in the actually usable range. Has been done. Therefore, the value of the image height 0 is not 0. Further, even if the value at the image height 0 deviates greatly from 0, it does not matter.

投射光学系として使用する場合には、物体側と像側が反転するが、球面収差、像面湾曲・非点収差については縦倍率を用いて換算すればよい。歪曲収差については元々が比率で算出されるため、絶対値は変わらないが符号が反転することに注意が必要である。 When used as a projection optical system, the object side and the image side are reversed, but spherical aberration and curvature of field / astigmatism may be converted using the longitudinal magnification. Since distortion is originally calculated as a ratio, it should be noted that the absolute value does not change but the sign is inverted.

いずれの収差も各投射距離で良好に補正されていることが分かる。 It can be seen that all the aberrations are satisfactorily corrected at each projection distance.

図4に本実施形態における投射距離543mm、775mm、4650mmでの倍率色収差を示す。 FIG. 4 shows chromatic aberration of magnification at projection distances of 543 mm, 775 mm, and 4650 mm in the present embodiment.

いずれの投射距離でも倍率色収差が良好に補正されており、フォーカシングに伴う倍率色収差の変化が良く抑えられていることが分かる。 It can be seen that the chromatic aberration of magnification is satisfactorily corrected at any projection distance, and the change in chromatic aberration of magnification due to focusing is well suppressed.

以上説明したように、本実施形態にかかる投射光学系100は、中間像301を挟んで拡大共役側に配置された、反射光学系を含む拡大側光学系101と屈折光学系である縮小側光学系102とから構成され、フォーカシング及び変倍機能を有する。 As described above, the projection optical system 100 according to the present embodiment has an expansion side optical system 101 including a reflection optical system and a reduction side optical system, which are refraction optical systems, arranged on the expansion conjugate side with the intermediate image 301 interposed therebetween. It is composed of the system 102 and has a focusing and scaling function.

変倍は、縮小側光学系102を構成する複数のレンズ群のうち、4つのレンズ群B2、B3、B4、B5が光軸に沿って移動することで実現されている。 The scaling is realized by moving four lens groups B2, B3, B4, and B5 along the optical axis among the plurality of lens groups constituting the reduction side optical system 102.

フォーカシングは、縮小側光学系102を構成する複数のレンズ群のうち、拡大共役側から配置されたレンズ群B1a、B1b、B1cが光軸に沿って移動することで実現されている。 Focusing is realized by moving the lens groups B1a, B1b, and B1c arranged from the magnifying conjugate side along the optical axis among the plurality of lens groups constituting the reduction side optical system 102.

このとき、光線通過高さが高いレンズ群B1a、B1bは各々パワーが正、負で逆符号であり、フォーカシングの際には同一方向へ移動することで、倍率色収差の変化を抑えつつ、投射距離変化による像面湾曲、歪曲収差を良好に補正する。 At this time, the lenses B1a and B1b having high light passing heights have positive and negative powers, respectively, and have opposite signs. By moving in the same direction during focusing, the projection distance is suppressed while suppressing the change in chromatic aberration of magnification. It satisfactorily corrects curvature of field and distortion due to changes.

光線通過高さが低いレンズ群B1cは、負のパワーを有し、フォーカシングの際にレンズ群B1a、B1bと同一方向へ移動することで、小型化な有利な構成としつつ、軸外収差の変化を抑えながらピント合わせを行う。 The lens group B1c having a low light ray passing height has a negative power and moves in the same direction as the lens groups B1a and B1b during focusing, so that the lens group B1c has an advantageous configuration for miniaturization and changes in off-axis aberration. Focus while suppressing.

このような構成とすることで、超広角の投射光学系で発生する投射距離変化による像面湾曲、歪曲収差を良好に補正しつつ、倍率色収差の変動を抑えることで、超広角でありながら幅広い投射距離範囲で良好な光学性能を有する投射光学系を達成した。 With such a configuration, curvature of field and distortion due to changes in the projection distance that occur in the ultra-wide-angle projection optical system are satisfactorily corrected, and fluctuations in chromatic aberration of magnification are suppressed, resulting in an ultra-wide-angle yet wide range. We have achieved a projection optical system with good optical performance in the projection range.

尚、本発明は本実施形態に限るものではなく、その要旨の範囲内で変更が可能である。例えば、縮小側光学系102は4つのレンズ群が移動することで変倍機能を有するが、これに限定するものではなく、群数の変更が可能である。また、変倍機能自体を有さなくても良い。 The present invention is not limited to the present embodiment, and changes can be made within the scope of the gist thereof. For example, the reduction side optical system 102 has a magnification-changing function by moving four lens groups, but the present invention is not limited to this, and the number of groups can be changed. Moreover, it is not necessary to have the scaling function itself.

[第二実施形態]
図5は、第二実施形態に係る投射光学系100の光路図を示している。
[Second Embodiment]
FIG. 5 shows an optical path diagram of the projection optical system 100 according to the second embodiment.

投射光学系100は、凸面反射鏡M11と凹面反射鏡M12の間、及び拡大側光学系101と縮小側光学系102の間で光路を平面反射鏡FM1、FM2で折り返している以外は、第一実施形態と同一である。 The projection optical system 100 is the first except that the optical path is folded back by the plane reflectors FM1 and FM2 between the convex reflector M11 and the concave reflector M12 and between the magnifying side optical system 101 and the reducing side optical system 102. It is the same as the embodiment.

本実施形態では、画像投影装置と組み合わせた際の設置スペースを削減するために、投射光学系100の光路を平面反射鏡FM1、FM2で折り返し、画像の投射方向を実施形態1から変更している。 In the present embodiment, in order to reduce the installation space when combined with the image projection device, the optical path of the projection optical system 100 is folded back by the plane reflectors FM1 and FM2, and the projection direction of the image is changed from the first embodiment. ..

本実施形態のように光路を折り曲げ、投影方向を反転させた場合、投射光学系100に対して画像投影装置が配置される側へ画像を投影する為、光路を折り曲げない場合に対して、ほぼ画像投影装置のサイズ分だけ設置スペースを削減できる。 When the optical path is bent and the projection direction is reversed as in the present embodiment, the image is projected onto the projection optical system 100 on the side where the image projection device is arranged. The installation space can be reduced by the size of the image projection device.

本実施形態においては、平面反鏡FM1とFM2は光路をそれぞれ90°折り曲げるように45°の角度で配置されている。 In the present embodiment, the plane mirrors FM1 and FM2 are arranged at an angle of 45 ° so as to bend the optical path by 90 °, respectively.

そうすることで、光路を折り曲げた場合においても凸面鏡M12及び凹面鏡M22は、自由曲面形状とすることなく、折り曲げ後の光軸周りに回転対称な面形状を維持できる。 By doing so, even when the optical path is bent, the convex mirror M12 and the concave mirror M22 can maintain a rotationally symmetric surface shape around the optical axis after bending without forming a free curved surface shape.

表2−1〜表2−3に本実施形態に係る投射光学系の諸数値を示す。表2−1〜表2−3は表1−1〜表1−3と各要素の定義は同じであるが、光路の折り曲げがあるため座標系ついて注意が必要である。 Tables 2-1 to 2-3 show various numerical values of the projection optical system according to this embodiment. Tables 2-1 to 2-3 have the same definition of each element as Tables 1-1 to 1-3, but care must be taken regarding the coordinate system due to the bending of the optical path.

面間隔については、折り曲げた各区間における光軸方向に沿った間隔が記載されている。 As for the surface spacing, the spacing along the optical axis direction in each of the bent sections is described.

非球面形状の定義は実施形態1と同様に式(1)で与えられる。 The definition of the aspherical shape is given by the equation (1) as in the first embodiment.

しかしながら、実施形態2では拡大共役側と縮小共役側が同じ方向に存在する為、面のサグ量zの符号については、拡大共役側から折り曲げられた光軸方向に沿って、縮小共役側へ向かう方向を正とする。 However, in the second embodiment, since the expansion conjugate side and the reduction conjugate side exist in the same direction, the sign of the sag amount z of the surface is the direction toward the reduction conjugate side along the direction of the optical axis bent from the expansion conjugate side. Is positive.

本実施形態と実施形態1とは、対応する各要素の面形状等は同一であり、光学的な作用についても同じであり、各種収差も変わらない。 In the present embodiment and the first embodiment, the surface shapes and the like of the corresponding elements are the same, the optical action is also the same, and various aberrations are the same.

したがって、本実施形態においても実施形態1と同様に超広角でありながら幅広い投射距離範囲で良好な光学性能を有する投射光学系を達成している。 Therefore, in the present embodiment as well, as in the first embodiment, a projection optical system having an ultra-wide angle and good optical performance in a wide projection distance range is achieved.

尚、本発明は本実施形態に限るものではなく、その要旨の範囲内で変更が可能である。例えば、光路折り曲げの方法は平面反射鏡を2枚用いた方法に限らず、例えば平面反射鏡を1枚だけで光路を折り曲げ投射方向を変えても良い。逆に、もっと平面反射鏡の数を増やして折り曲げても光学性能には影響しない為、構わない。 The present invention is not limited to the present embodiment, and changes can be made within the scope of the gist thereof. For example, the method of bending the optical path is not limited to the method using two planar reflectors, and for example, the optical path may be bent and the projection direction may be changed by using only one planar reflector. On the contrary, even if the number of plane reflectors is increased and bent, the optical performance is not affected, so it does not matter.

[第三実施形態]
図6は、第三実施形態に係る投射光学系100の光路図を示している。
[Third Embodiment]
FIG. 6 shows an optical path diagram of the projection optical system 100 according to the third embodiment.

本投射光学系は変倍機能を有するズームレンズであるため、図6では投射距離775mmでの広角端における光路図が示されている。 Since this projection optical system is a zoom lens having a scaling function, FIG. 6 shows an optical path diagram at a wide-angle end at a projection distance of 775 mm.

投射光学系100は、他の実施形態と同様に拡大側光学系101、縮小側光学系102から構成される。 The projection optical system 100 is composed of an expansion side optical system 101 and a reduction side optical system 102 as in other embodiments.

拡大側光学系101は、拡大共役側から順にパワーが負の凸面反射鏡M21、及び正の凹面反射鏡M22から成り、拡大側光学系101としては正のパワーを有している。 The magnifying side optical system 101 is composed of a convex reflector M21 having a negative power and a positive concave reflector M22 in order from the magnifying conjugate side, and has a positive power as the magnifying side optical system 101.

縮小側光学系102は、実施形態1及び実施形態2と異なり、拡大共役側から順に、各々パワーが負、正、正、正、正、負、正、正であるレンズ群B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8から構成される。 Unlike the first and second embodiments, the reduction side optical system 102 has lens groups B1, B2, and B3 whose powers are negative, positive, positive, positive, positive, negative, positive, and positive, respectively, in order from the expansion conjugate side. , B4, B5, B6, B7, B8.

また、実施形態2と同様に凸面反射鏡M21と凹面反射鏡M22の間、及び拡大側光学系101と縮小側光学系102の間で光路を平面反射鏡FM1、FM2で折り返している。 Further, as in the second embodiment, the optical path is folded back by the plane reflectors FM1 and FM2 between the convex reflector M21 and the concave reflector M22, and between the magnifying side optical system 101 and the reducing side optical system 102.

縮小側光学系102を構成する各レンズ群について、レンズ群B1は、投射距離変化に伴うフォーカシングの際に、縮小側光学系102の光軸方向へ移動するパワーが正のレンズ群B1a、パワーが負のレンズ群B1b、パワーが負のレンズ群B1cから構成される。 For each lens group constituting the reduction side optical system 102, the lens group B1 has a positive power of moving in the optical axis direction of the reduction side optical system 102 during focusing due to a change in projection distance. It is composed of a negative lens group B1b and a negative power lens group B1c.

レンズ群B1a、B1b、B1cは各々単レンズL31、L32、L33により構成され、各単レンズL31、L32、L33は各々パワーが、正、負、負である。 The lens groups B1a, B1b, and B1c are composed of single lenses L31, L32, and L33, respectively, and the powers of the single lenses L31, L32, and L33 are positive, negative, and negative, respectively.

レンズ群B2は、パワーが正の単レンズL34のみで構成される。 The lens group B2 is composed of only a single lens L34 having a positive power.

レンズ群B3は、パワーが正の単レンズL35のみで構成される。 The lens group B3 is composed of only a single lens L35 having a positive power.

レンズ群B4は、パワーが正の単レンズL36のみで構成される。 The lens group B4 is composed of only a single lens L36 having a positive power.

レンズ群B5は、パワーが負の単レンズL37と正のL38とを貼り合わせた貼り合わせレンズから構成される。 The lens group B5 is composed of a bonded lens in which a single lens L37 having a negative power and a single lens L38 having a positive power are bonded together.

レンズ群B6は、パワーが負の単レンズL39のみで構成される。 The lens group B6 is composed of only a single lens L39 having a negative power.

レンズ群B7は、パワーが各々正、正である単レンズL40、L43及びパワーが負のL41と正のL42を貼り合わせた貼り合わせレンズとから構成される。 The lens group B7 is composed of single lenses L40 and L43 having positive and positive powers, respectively, and a bonded lens in which L41 having negative power and L42 having positive power are bonded together.

レンズ群B8は、パワーが正の単レンズL44のみで構成される。 The lens group B8 is composed of only a single lens L44 having a positive power.

本実施形態において、変倍は他の実施形態と同様に縮小側光学系102を構成する各レンズ群の間隔を変化させることで行われる。 In the present embodiment, the scaling is performed by changing the spacing of each lens group constituting the reduction side optical system 102 as in the other embodiments.

本実施形態では、B2、B3、B4、B5、B6、B7の6つのレンズ群が各々異なる軌跡で縮小側光学系102の光軸方向へ移動することで変倍が行われる。開口絞りSTは、レンズ群B6と一緒に移動する。 In the present embodiment, the magnification is changed by moving the six lens groups B2, B3, B4, B5, B6, and B7 in different trajectories in the optical axis direction of the reduction side optical system 102. The aperture stop ST moves together with the lens group B6.

表3−1〜表3−3に本実施形態に係る投射光学系の諸数値を示す。 Tables 3-1 to 3-3 show various numerical values of the projection optical system according to this embodiment.

本実施形態では、他の実施形態と同様に各単レンズだけではなく、凸面反射鏡M21と凹面反射鏡M22も面形状は光軸周りに回転対称形状であり、その一部を切り出した形となっている。 In the present embodiment, not only each single lens but also the convex reflector M21 and the concave reflector M22 have a rotationally symmetric surface shape around the optical axis as in the other embodiments, and a part thereof is cut out. It has become.

図7に、本実施形態に係る投射光学系の縮小側光学系102の広角端における遠方(投射距離4650mm)及び至近(投射距離543mm)における断面図を示す。 FIG. 7 shows a cross-sectional view of the reduction side optical system 102 of the projection optical system according to the present embodiment at a wide angle end (projection distance 4650 mm) and close distance (projection distance 543 mm).

本実施形態では、他の実施例と同様にレンズ群B1a、B1b、B1cが全て同一方向へと移動することによりフォーカシングが行われる。移動量はそれぞれ異なっている。 In this embodiment, focusing is performed by moving the lens groups B1a, B1b, and B1c in the same direction as in the other embodiments. The amount of movement is different.

図7中に矢印で記されているように、遠方から至近へのフォーカシング時に、レンズ群B1a、B1b、B1cは全て拡大共役側へと移動する。 As indicated by the arrows in FIG. 7, the lens groups B1a, B1b, and B1c all move to the magnifying conjugate side during focusing from a distance to a close distance.

他の実施形態と同様に、異なる符合のパワーを有するレンズ群B1a、B1bが同一方向へ移動する構成にすることで、フォーカシング時の倍率色収差の変化を抑制しつつ、像面湾曲、歪曲収差の補正を可能としている。 Similar to the other embodiments, the lens groups B1a and B1b having different sign powers are configured to move in the same direction, so that the change in the chromatic aberration of magnification during focusing is suppressed, and the curvature of field and the distortion are prevented. It enables correction.

また、レンズ群B1cも同一方向に移動する構成にすることで小型化に有利である。 Further, the lens group B1c is also configured to move in the same direction, which is advantageous for miniaturization.

レンズ群B1aの焦点距離fa、レンズ群B1bの焦点距離fbの比、fa/fbは本実施形態では−0.944であり、式(3)を満足するように構成している。 The focal length fa of the lens group B1a, the ratio of the focal length fb of the lens group B1b, and fa / fb are −0.944 in the present embodiment, and are configured to satisfy the equation (3).

レンズ群B1cのパワーの絶対値は、他の実施例と同様にレンズ群B1a、B1b、B1cのうちで最も大きくなるようにしており、B1cの移動量を小さくし軸外収差の変動を抑えている。 The absolute value of the power of the lens group B1c is set to be the largest among the lens groups B1a, B1b, and B1c as in the other examples, and the movement amount of the lens group B1c is reduced to suppress the fluctuation of the off-axis aberration. There is.

更には、レンズ群B1cは、両面が非球面形状である単レンズL33で構成され、軸外収差の変動をより低減させている。 Further, the lens group B1c is composed of a single lens L33 having an aspherical shape on both sides, and further reduces fluctuations in off-axis aberrations.

本実施形態において、|fc/fab|は0.109であり、式(5)を満足するように構成している。 In the present embodiment, | fc / fab | is 0.109, which is configured to satisfy the formula (5).

図8に、本実施形態における投射距離543mm、775mm、4650mmでの縦収差図を示す。収差図の注意点は他実施形態と同様である。 FIG. 8 shows longitudinal aberration diagrams at projection distances of 543 mm, 775 mm, and 4650 mm according to the present embodiment. The points to be noted in the aberration diagram are the same as in other embodiments.

各投射距離は、それぞれ至近、基準、遠方の投射距離であり、投射画像のアスペクト比が16:10の時に、投射画像のサイズが70インチ、100インチ、600インチになる。 Each projection distance is a close, reference, and distant projection distance, and when the aspect ratio of the projected image is 16:10, the size of the projected image is 70 inches, 100 inches, and 600 inches.

いずれの収差も各投射距離で良好に補正されていることが分かる。 It can be seen that all the aberrations are satisfactorily corrected at each projection distance.

図9に、本実施形態における投射距離543mm、775mm、4650mmでの倍率色収差を示す。 FIG. 9 shows chromatic aberration of magnification at projection distances of 543 mm, 775 mm, and 4650 mm in the present embodiment.

いずれの投射距離でも倍率色収差が良好に補正されており、フォーカシングに伴う倍率色収差の変化が良く抑えられていることが分かる。 It can be seen that the chromatic aberration of magnification is satisfactorily corrected at any projection distance, and the change in chromatic aberration of magnification due to focusing is well suppressed.

尚、本実施形態もこれに限らず他の実施形態と同様に、その要旨の範囲内で変更が可能である。例えば、光路折り曲げの平面反射鏡を無くし、実施形態1のような投射方向にしても良い。 The present embodiment is not limited to this, and like other embodiments, it can be changed within the scope of the gist. For example, the plane reflector for bending the optical path may be eliminated and the projection direction may be set as in the first embodiment.

[第四実施形態]
図10は、第四実施形態に係る投射光学系100の光路図を示している。
[Fourth Embodiment]
FIG. 10 shows an optical path diagram of the projection optical system 100 according to the fourth embodiment.

本投射光学系は変倍機能を有するズームレンズであるため、図10では投射距離775mmでの広角端における光路図が示されている。 Since this projection optical system is a zoom lens having a scaling function, FIG. 10 shows an optical path diagram at a wide-angle end at a projection distance of 775 mm.

投射光学系100は、他の実施形態と同様に拡大側光学系101、縮小側光学系102から構成される。 The projection optical system 100 is composed of an expansion side optical system 101 and a reduction side optical system 102 as in other embodiments.

但し、本実施形態においては拡大側光学系101を構成する凸面反射鏡M31と縮小側光学系102を構成する単レンズL51が一体化されている。 However, in the present embodiment, the convex reflector M31 constituting the magnifying side optical system 101 and the single lens L51 constituting the reducing side optical system 102 are integrated.

具体的には、単レンズL51の下側半分は光束が屈折されるレンズとして使用されており、縮小側光学系102の一部を構成する。 Specifically, the lower half of the single lens L51 is used as a lens in which the luminous flux is refracted, and constitutes a part of the reduction side optical system 102.

一方、単レンズL51の上側半分の拡大共役側の面には反射膜がコーティングされ、凸面反射鏡M31として使用されており、拡大側光学系101の一部を構成する。 On the other hand, the upper half of the single lens L51 on the magnifying conjugate side is coated with a reflective film and used as a convex reflector M31, which constitutes a part of the magnifying optical system 101.

拡大側光学系101は、拡大共役側から順にパワーが負の凸面反射鏡M21、及び正の凹面反射鏡M22から成り、拡大側光学系101としては正のパワーを有している。 The magnifying side optical system 101 is composed of a convex reflector M21 having a negative power and a positive concave reflector M22 in order from the magnifying conjugate side, and has a positive power as the magnifying side optical system 101.

縮小側光学系102は、実施形態3と同様に、拡大共役側から順に、各々パワーが負、正、正、正、正、負、正、正であるレンズ群B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8から構成される。 Similar to the third embodiment, the reduction side optical system 102 has lens groups B1, B2, B3, B4, whose powers are negative, positive, positive, positive, positive, negative, positive, and positive, respectively, in order from the expansion conjugate side. It is composed of B5, B6, B7 and B8.

縮小側光学系102を構成する各レンズ群について、レンズ群B1は、投射距離変化に伴うフォーカシングの際に、固定のレンズ群B1e、縮小側光学系102の光軸方向へ移動するパワーが正のレンズ群B1a、パワーが負のレンズ群B1b、パワーが負のレンズ群B1cから構成される。 For each lens group constituting the reduction side optical system 102, the lens group B1 has a positive power to move in the optical axis direction of the fixed lens group B1e and the reduction side optical system 102 during focusing due to a change in projection distance. It is composed of a lens group B1a, a lens group B1b having a negative power, and a lens group B1c having a negative power.

レンズ群B1e、B1a、B1b、B1cは各々単レンズL51、L52、L53、L54により構成され、各単レンズL51、L52、L53、L54は各々パワーが、正、正、負、負である。 The lens groups B1e, B1a, B1b, and B1c are composed of single lenses L51, L52, L53, and L54, respectively, and the powers of the single lenses L51, L52, L53, and L54 are positive, positive, negative, and negative, respectively.

レンズ群B2は、パワーが正の単レンズL55のみで構成される。 The lens group B2 is composed of only a single lens L55 having a positive power.

レンズ群B3は、パワーが正の単レンズL56のみで構成される。 The lens group B3 is composed of only a single lens L56 having a positive power.

レンズ群B4は、パワーが正の単レンズL57のみで構成される。 The lens group B4 is composed of only a single lens L57 having a positive power.

レンズ群B5は、パワーが負の単レンズL58と正のL59とを貼り合わせた貼り合わせレンズから構成される。 The lens group B5 is composed of a bonded lens in which a single lens L58 having a negative power and a single lens L59 having a positive power are bonded together.

レンズ群B6は、パワーが負の単レンズL60のみで構成される。 The lens group B6 is composed of only a single lens L60 having a negative power.

レンズ群B7は、パワーが各々正、正である単レンズL61、L64及びパワーが負のL62と正のL63を貼り合わせた貼り合わせレンズとから構成される。 The lens group B7 is composed of single lenses L61 and L64 having positive and positive powers, respectively, and a bonded lens in which L62 having negative power and L63 having positive power are bonded together.

レンズ群B8は、パワーが正の単レンズL65のみで構成される。 The lens group B8 is composed of only a single lens L65 having a positive power.

本実施形態において、変倍は他の実施形態と同様に縮小側光学系102を構成する各レンズ群の間隔を変化させることで行われる。 In the present embodiment, the scaling is performed by changing the spacing of each lens group constituting the reduction side optical system 102 as in the other embodiments.

本実施形態では、B2、B3、B4、B5、B6、B7の6つのレンズ群が各々異なる軌跡で縮小側光学系102の光軸方向へ移動することで変倍が行われる。開口絞りSTは、レンズ群B6と一緒に移動する。 In the present embodiment, the magnification is changed by moving the six lens groups B2, B3, B4, B5, B6, and B7 in different trajectories in the optical axis direction of the reduction side optical system 102. The aperture stop ST moves together with the lens group B6.

表4−1〜表4−3に本実施形態に係る投射光学系の諸数値を示す。 Tables 4-1 to 4-3 show various numerical values of the projection optical system according to this embodiment.

本実施形態では、各単レンズだけではなく、凸面反射鏡M31と凹面反射鏡M32も面形状は光軸周りに回転対称形状であり、M32についてはその一部を切り出した形となっている。M31については前述のように単レンズL51の拡大共役側の面の一部に反射膜をコーティングすることで形成されている。 In the present embodiment, not only each single lens but also the convex reflector M31 and the concave reflector M32 have a rotationally symmetric surface shape around the optical axis, and a part of the M32 is cut out. As described above, M31 is formed by coating a part of the surface of the single lens L51 on the enlarged conjugated side with a reflective film.

表4−1〜表4−3においては便宜上、M31とL51の双方を別の面番号として非球面係数を記載しているが、非球面係数が同一であることから同一の回転対称形状であることが分かる。 In Tables 4-1 to 4-3, the aspherical coefficients are described with both M31 and L51 as different surface numbers for convenience, but since the aspherical coefficients are the same, they have the same rotationally symmetric shape. You can see that.

図11に、本実施形態に係る投射光学系の縮小側光学系102の広角端における遠方(投射距離4650mm)及び至近(投射距離543mm)における断面図を示す。 FIG. 11 shows a cross-sectional view of the reduction side optical system 102 of the projection optical system according to the present embodiment at a wide angle end (projection distance 4650 mm) and close distance (projection distance 543 mm).

本実施形態では、他の実施例と同様にレンズ群B1a、B1b、B1cが全て同一方向へと移動することによりフォーカシングが行われる。移動量はそれぞれ異なっている。 In this embodiment, focusing is performed by moving the lens groups B1a, B1b, and B1c in the same direction as in the other embodiments. The amount of movement is different.

図11中に矢印で記されているように、遠方から至近へのフォーカシング時に、レンズ群B1a、B1b、B1cは全て拡大共役側へと移動する。 As indicated by the arrows in FIG. 11, the lens groups B1a, B1b, and B1c all move to the magnifying conjugate side during focusing from a distance to a close distance.

他の実施形態と同様に、異なる符合のパワーを有するレンズ群B1a、B1bが同一方向へ移動する構成にすることで、フォーカシング時の倍率色収差の変化を抑制しつつ、像面湾曲、歪曲収差の補正を可能としている。 Similar to the other embodiments, the lens groups B1a and B1b having different sign powers are configured to move in the same direction, so that the change in the chromatic aberration of magnification during focusing is suppressed, and the curvature of field and the distortion are prevented. It enables correction.

また、レンズ群B1cも同一方向に移動する構成にすることで小型化に有利である。 Further, the lens group B1c is also configured to move in the same direction, which is advantageous for miniaturization.

レンズ群B1aの焦点距離fa、レンズ群B1bの焦点距離fbの比、fa/fbは本実施形態では−1.042であり、式(3)を満足するように構成している。 The focal length fa of the lens group B1a, the ratio of the focal length fb of the lens group B1b, and fa / fb are −1.042 in this embodiment, and are configured to satisfy the equation (3).

レンズ群B1cのパワーの絶対値は、他の実施例と同様にレンズ群B1a、B1b、B1cのうちで最も大きくなるようにしており、B1cの移動量を小さくし軸外収差の変動を抑えている。 The absolute value of the power of the lens group B1c is set to be the largest among the lens groups B1a, B1b, and B1c as in the other examples, and the movement amount of the lens group B1c is reduced to suppress the fluctuation of the off-axis aberration. There is.

更には、レンズ群B1cは、両面が非球面形状である単レンズL33で構成され、軸外収差の変動をより低減させている。 Further, the lens group B1c is composed of a single lens L33 having an aspherical shape on both sides, and further reduces fluctuations in off-axis aberrations.

本実施形態において、|fc/fab|は0.057であり、式(5)を満足するように構成している。 In the present embodiment, | fc / fab | is 0.057, which is configured to satisfy the formula (5).

図12に、本実施形態における投射距離543mm、775mm、4650mmでの縦収差図を示す。収差図の注意点は他実施形態と同様である。 FIG. 12 shows longitudinal aberration diagrams at projection distances of 543 mm, 775 mm, and 4650 mm according to the present embodiment. The points to be noted in the aberration diagram are the same as in other embodiments.

各投射距離は、それぞれ至近、基準、遠方の投射距離であり、投射画像のアスペクト比が16:10の時に、投射画像のサイズが70インチ、100インチ、600インチになる。 Each projection distance is a close, reference, and distant projection distance, and when the aspect ratio of the projected image is 16:10, the size of the projected image is 70 inches, 100 inches, and 600 inches.

いずれの収差も各投射距離で良好に補正されていることが分かる。 It can be seen that all the aberrations are satisfactorily corrected at each projection distance.

図13に本実施形態における投射距離543mm、775mm、4650mmでの倍率色収差を示す。 FIG. 13 shows chromatic aberration of magnification at projection distances of 543 mm, 775 mm, and 4650 mm in the present embodiment.

いずれの投射距離でも倍率色収差が良好に補正されており、フォーカシングに伴う倍率色収差の変化が良く抑えられていることが分かる。 It can be seen that the chromatic aberration of magnification is satisfactorily corrected at any projection distance, and the change in chromatic aberration of magnification due to focusing is well suppressed.

尚、本実施形態もこれに限らず他の実施形態と同様に、その要旨の範囲内で変更が可能である。 The present embodiment is not limited to this, and like other embodiments, it can be changed within the scope of the gist.

例えば、本実施形態を含め全ての実施形態で投射光学系として説明したが、色合成光学系200を変更し、光変調素子300をCCDセンサーやCMOSセンサーなどに置き換えることで、撮像光学系としても使用できる。 For example, although the projection optical system has been described in all the embodiments including the present embodiment, the color synthesis optical system 200 can be changed and the light modulation element 300 can be replaced with a CCD sensor, a CMOS sensor, or the like to provide an imaging optical system. Can be used.

また、各使用用途等に応じてバックフォーカスの値等も変更可能である。 In addition, the back focus value and the like can be changed according to each intended use.

100 投射光学系、101 拡大側光学系、102 縮小側光学系、
200 色合成光学系、300 光変調素子、301 中間像、
ST 開口絞り、B1 第1レンズ群、B2 第2レンズ群、
B3 第3レンズ群、B4 第4レンズ群、B5 第5レンズ群、
B6 第6レンズ群、B7 第7レンズ群、B8 第8レンズ群、
B1a 第1フォーカスレンズ群、B1b 第2フォーカスレンズ群、
B1c 第3フォーカスレンズ群
100 projection optical system, 101 magnifying side optical system, 102 reducing side optical system,
200 color composite optics, 300 light modulation elements, 301 intermediate image,
ST Aperture Aperture, B1 1st Lens Group, B2 2nd Lens Group,
B3 3rd lens group, B4 4th lens group, B5 5th lens group,
B6 6th lens group, B7 7th lens group, B8 8th lens group,
B1a 1st focus lens group, B1b 2nd focus lens group,
B1c 3rd focus lens group

Claims (11)

縮小共役側より順に正の屈折力を有する縮小側光学系、反射光学素子を含み正の屈折力を有する拡大側光学系を有し、前記縮小側光学系による中間像を前記拡大側光学系で再結像させる光学系であって、フォーカシング時に前記拡大側光学系は固定であり、前記縮小側光学系は光軸に沿って移動する少なくとも3つのレンズ群を有し、前記3つのレンズ群の中で最も拡大側のレンズ群と次のレンズ群とはパワーが逆符号であり、最も縮小側のレンズ群はパワーが負であり、同一方向へ移動することを特徴とする光学系。 It has a reduction side optical system having a positive refractive force in order from the reduction conjugate side, and a magnifying side optical system having a positive refractive power including a reflective optical element, and an intermediate image by the reduction side optical system is displayed on the enlargement side optical system. An optical system to be reimaged, the magnifying side optical system is fixed at the time of focusing, and the reducing side optical system has at least three lens groups moving along an optical axis, and the three lens groups of the three lens groups. An optical system characterized in that the power of the lens group on the most magnifying side and the lens group on the next magnifying side have opposite signs, and the power of the lens group on the most reducing side is negative, and they move in the same direction. 前記3つのレンズ群は、遠方から至近へのフォーカシング時に、拡大共役側へ移動することを特徴とする請求項1に記載の光学系。 The optical system according to claim 1, wherein the three lens groups move to the magnifying conjugate side when focusing from a distance to a close distance. 前記3つのレンズ群の中で、最もパワーの絶対値が大きいレンズ群は、最も縮小側のレンズ群であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光学系。 The optical system according to claim 1 or 2, wherein the lens group having the largest absolute value of power among the three lens groups is the lens group on the reduction side. 前記3つのレンズ群の中で最も縮小側のレンズ群は、非球面を少なくとも1面含むことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の光学系。 The optical system according to any one of claims 1 to 3, wherein the lens group on the reduction side among the three lens groups includes at least one aspherical surface. 前記3つのレンズ群の中で最も拡大側のレンズ群と次のレンズ群の焦点距離を各々fa、及びfbとした時、
を満足することを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の光学系。
When the focal lengths of the lens group on the most magnifying side and the next lens group among the three lens groups are set to fa and fb, respectively.
The optical system according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical system is characterized in that.
前記3つのレンズ群の中で最も拡大側のレンズ群と次のレンズ群の焦点距離を各々fa、及びfbとした時、
を満足することを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の光学系。
When the focal lengths of the lens group on the most magnifying side and the next lens group among the three lens groups are set to fa and fb, respectively.
The optical system according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical system is characterized in that.
前記3つのレンズ群の中で最も拡大側のレンズ群と次のレンズ群との合成焦点距離を各々fab、最も縮小側のレンズ群の焦点距離をfcとした時、
を満足することを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載の光学系。
When the combined focal length of the lens group on the most magnifying side and the next lens group among the three lens groups is Fab, and the focal length of the lens group on the most reducing side is fc,
The optical system according to any one of claims 1 to 6, wherein the optical system is characterized in that.
前記3つのレンズ群の中で最も拡大側のレンズ群と次のレンズ群との合成焦点距離を各々fab、最も縮小側のレンズ群の焦点距離をfcとした時、
を満足することを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載の光学系。
When the combined focal length of the lens group on the most magnifying side and the next lens group among the three lens groups is Fab, and the focal length of the lens group on the most reducing side is fc,
The optical system according to any one of claims 1 to 6, wherein the optical system is characterized in that.
前記3つのレンズ群は、拡大側から正、負、負のパワーを有することを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか一項に記載の光学系。 The optical system according to any one of claims 1 to 8, wherein the three lens groups have positive, negative, and negative powers from the magnifying side. 前記光学系は変倍機能を有することを特徴とする請求項1乃至請求項9の何れか一項に記載の光学系。 The optical system according to any one of claims 1 to 9, wherein the optical system has a scaling function. 前記拡大側光学系は、凹面と凸面のミラーを少なくとも含むことを特徴とする請求項1乃至請求項10の何れか一項に記載の光学系。 The optical system according to any one of claims 1 to 10, wherein the magnifying side optical system includes at least concave and convex mirrors.
JP2019157507A 2019-08-30 2019-08-30 Projection optical system and image projection device Pending JP2021036258A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019157507A JP2021036258A (en) 2019-08-30 2019-08-30 Projection optical system and image projection device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019157507A JP2021036258A (en) 2019-08-30 2019-08-30 Projection optical system and image projection device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2021036258A true JP2021036258A (en) 2021-03-04

Family

ID=74716260

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019157507A Pending JP2021036258A (en) 2019-08-30 2019-08-30 Projection optical system and image projection device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2021036258A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023229150A1 (en) * 2022-05-27 2023-11-30 삼성전자 주식회사 Lens assembly and electronic device comprising same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023229150A1 (en) * 2022-05-27 2023-11-30 삼성전자 주식회사 Lens assembly and electronic device comprising same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6517295B2 (en) Projection optical system
JP4919392B2 (en) Projection zoom lens and projection display device
US8328369B2 (en) Projecting zoom lens and projection type display apparatus
JP2018180447A (en) Projection optical system and projection device
JP6393906B2 (en) Projection optical system and image projection apparatus
JP5229962B2 (en) Wide angle zoom lens for projection and projection display device
US9664884B2 (en) Projection zoom lens and projection type display device
JP5767614B2 (en) Projection optical system and projector apparatus
CN112180570B (en) Projection optical system and projection device
KR100269441B1 (en) Projection lens assembly and projector
JP2009020189A (en) Zoom lens and image projecting device using the same
JPH0545582A (en) Magnifying projection lens
WO2017213058A1 (en) Image forming optical system, and imaging device and projection device provided with same
JP2021036258A (en) Projection optical system and image projection device
JP2021026087A (en) Zoom lens, image projection device, and image capturing device
JP2010113193A (en) Projection lens
JP4143170B2 (en) Zoom lens and projection apparatus using the same
CN114089516A (en) Optical system for projection and projection display device
JP2021036261A (en) Zoom lens and image projection device
JP2004138679A (en) Wide-angle lens, and video magnification projection system, video projector, rear projector, and multivision system using the same
WO2012081251A1 (en) Projection zoom lens and projection device
JP7016763B2 (en) Imaging optical system, imaging device and projection device equipped with it
US20220397748A1 (en) Variable magnification projection optical system and projection apparatus
JP2004317644A (en) Projection lens
JP2022090509A (en) Optical system and image projection device

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20191125