JP2550814B2 - 投影光学装置 - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/20—Lamp housings
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/18—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical projection, e.g. combination of mirror and condenser and objective
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は投影光学装置に関し、特
にスライド等の被投影画像をスクリーン面上に拡大投影
する際に投影倍率に応じて投影レンズのスクリーン側の
ＮＡ（開口数）を適切に設定することにより、光源の配
光分布（配光特性）によって生じるスクリーン面上での
光量ムラを防止した例えばフィルムプロジェクターやマ
イクロリーダプリンタ等の装置に好適な投影光学装置に
関するものである。
にスライド等の被投影画像をスクリーン面上に拡大投影
する際に投影倍率に応じて投影レンズのスクリーン側の
ＮＡ（開口数）を適切に設定することにより、光源の配
光分布（配光特性）によって生じるスクリーン面上での
光量ムラを防止した例えばフィルムプロジェクターやマ
イクロリーダプリンタ等の装置に好適な投影光学装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来よりフィルムプロジェクターやマイ
クロリーダプリンタ等の投影光学装置においては光源手
段からの光束をコンデンサーレンズやフィールドレンズ
等を用いて集光してスライドや液晶表示素子（透過型）
等の被投影画像を照明している。そして投影レンズによ
って被投影画像をスクリーン面上に所定の投影倍率で拡
大投影している。
クロリーダプリンタ等の投影光学装置においては光源手
段からの光束をコンデンサーレンズやフィールドレンズ
等を用いて集光してスライドや液晶表示素子（透過型）
等の被投影画像を照明している。そして投影レンズによ
って被投影画像をスクリーン面上に所定の投影倍率で拡
大投影している。
【０００３】図５は従来の投影光学装置の光学系の要部
概略図である。
概略図である。
【０００４】同図においてハロゲンランプから成る光源
手段５１から放射した光束はコンデンサーレンズ５２、
防熱フィルター５３、そしてフィールドレンズ５４等よ
り成る照明光学系５０を介して被照射面５５ａに配置し
たスライド等の透過型の被投影画像５５の有効照明領域
を照明している。そして照明された被投影画像５５は投
影レンズ５６によりスクリーン６０面上に所定の倍率で
拡大投影している。
手段５１から放射した光束はコンデンサーレンズ５２、
防熱フィルター５３、そしてフィールドレンズ５４等よ
り成る照明光学系５０を介して被照射面５５ａに配置し
たスライド等の透過型の被投影画像５５の有効照明領域
を照明している。そして照明された被投影画像５５は投
影レンズ５６によりスクリーン６０面上に所定の倍率で
拡大投影している。
【０００５】同図における投影光学装置は投影レンズ５
６の入射瞳５８位置近傍に光源手段５１からの光束が集
束（結像）するようにしている。即ち光源手段５１の発
光面（フィラメント）５７が入射瞳５８近傍に結像する
ように各光学要素を設定している。
６の入射瞳５８位置近傍に光源手段５１からの光束が集
束（結像）するようにしている。即ち光源手段５１の発
光面（フィラメント）５７が入射瞳５８近傍に結像する
ように各光学要素を設定している。
【０００６】又、投影レンズ５６は投影倍率を種々と変
化させてもスクリーン６０面上での被投影画像の全体の
明るさが変化しないように、スクリーン６０側のＮＡ
（開口数）が投影倍率によって変化しないようにしてい
る。
化させてもスクリーン６０面上での被投影画像の全体の
明るさが変化しないように、スクリーン６０側のＮＡ
（開口数）が投影倍率によって変化しないようにしてい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このような投影光学装
置において、投影倍率の比、即ち変倍比がある程度以上
大きくなるようにすると、投影倍率の低い低倍時におい
てはスクリーン６０面上で光源手段５１の配光分布に起
因する光量ムラが発生してくるという問題点がある。
置において、投影倍率の比、即ち変倍比がある程度以上
大きくなるようにすると、投影倍率の低い低倍時におい
てはスクリーン６０面上で光源手段５１の配光分布に起
因する光量ムラが発生してくるという問題点がある。
【０００８】次にこの光量ムラが発生する原因について
説明する。
説明する。
【０００９】従来より投影光学装置に用いられる光源手
段としては一般にハロゲンランプが広く使用されてい
る。このハロゲンランプはその発光面（フィラメント）
の構造上、どうしても配光特性にムラが生じる傾向があ
る。
段としては一般にハロゲンランプが広く使用されてい
る。このハロゲンランプはその発光面（フィラメント）
の構造上、どうしても配光特性にムラが生じる傾向があ
る。
【００１０】図６（Ａ）、（Ｂ）は一般的なハロゲンラ
ンプの斜視図と配光特性を示した説明図である。同図で
は便宜上、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸を同図に示すようにとってい
る。
ンプの斜視図と配光特性を示した説明図である。同図で
は便宜上、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸を同図に示すようにとってい
る。
【００１１】ハロゲンランプのＸ−Ｙ断面の配光特性に
は同図に示すようなムラがある為、該ハロゲンランプを
例えば上方から見たとき図７に示すように放射方向によ
って光束の明るい方向と暗い方向とが生じてくる。
は同図に示すようなムラがある為、該ハロゲンランプを
例えば上方から見たとき図７に示すように放射方向によ
って光束の明るい方向と暗い方向とが生じてくる。
【００１２】図８はこのような配光特性を有したハロゲ
ンランプを光源手段として用いたときスクリーン面上で
光量ムラが発生する様子を示した従来の投影光学装置の
光学系の要部概略図である。
ンランプを光源手段として用いたときスクリーン面上で
光量ムラが発生する様子を示した従来の投影光学装置の
光学系の要部概略図である。
【００１３】同図に示したように光源手段５１から放射
した光束のうち照明光学系５０を介して被投影画像５５
の中央部５５Ａ近傍を通過する光束は光源手段５１の配
光特性の明るい部分の光束である。この光束で照射され
た被投影画像５５Ａを投影レンズ５６によってスクリー
ン６０面上に拡大投影するとＡの方向、例えばスクリー
ン６０面の中央部では明るい投影画像となる。
した光束のうち照明光学系５０を介して被投影画像５５
の中央部５５Ａ近傍を通過する光束は光源手段５１の配
光特性の明るい部分の光束である。この光束で照射され
た被投影画像５５Ａを投影レンズ５６によってスクリー
ン６０面上に拡大投影するとＡの方向、例えばスクリー
ン６０面の中央部では明るい投影画像となる。
【００１４】しかしながら、光源手段５１から放射した
光束のうち照明光学系５０を介して被投影画像５５の周
辺部分５５Ｂを通過する光束は光源手段５１の配光特性
の暗い部分の光束である。この光束で照射された被投影
画像５５Ｂを投影レンズ５６によってスクリーン６０面
上に拡大投影するとＢの方向、例えばスクリーン面の周
辺部では暗い投影画像となる。
光束のうち照明光学系５０を介して被投影画像５５の周
辺部分５５Ｂを通過する光束は光源手段５１の配光特性
の暗い部分の光束である。この光束で照射された被投影
画像５５Ｂを投影レンズ５６によってスクリーン６０面
上に拡大投影するとＢの方向、例えばスクリーン面の周
辺部では暗い投影画像となる。
【００１５】これらの理由によりスクリーン６０面上に
おいては例えば中心部では明るく、周辺部では暗くなる
という光源手段５１の配光分布に起因する光量ムラが発
生する。
おいては例えば中心部では明るく、周辺部では暗くなる
という光源手段５１の配光分布に起因する光量ムラが発
生する。
【００１６】しかしながら上述したスクリーン６０面上
での光量ムラは発光面（フィラメント）５７をコンデン
サーレンズ５２とフィールドレンズ５４とにより投影レ
ンズ５６の入射瞳５８近傍に結像させる際の結像倍率と
投影レンズ５６のＦＮｏとを次の如く適切に選択して設
定すると殆んど目立たなくすることができる。
での光量ムラは発光面（フィラメント）５７をコンデン
サーレンズ５２とフィールドレンズ５４とにより投影レ
ンズ５６の入射瞳５８近傍に結像させる際の結像倍率と
投影レンズ５６のＦＮｏとを次の如く適切に選択して設
定すると殆んど目立たなくすることができる。
【００１７】即ち、光源手段５１から放射した光束がコ
ンデンサーレンズ５２に入射する光束の開き角、即ちＮ
Ａ（開口数）を大きく設定するようにすれば良い。
ンデンサーレンズ５２に入射する光束の開き角、即ちＮ
Ａ（開口数）を大きく設定するようにすれば良い。
【００１８】図９は、このときの光源手段５１からコン
デンサーレンズ５２に入射する光束のＮＡを大きくして
光量ムラを補正したときの光源手段５１近傍の説明図で
ある。
デンサーレンズ５２に入射する光束のＮＡを大きくして
光量ムラを補正したときの光源手段５１近傍の説明図で
ある。
【００１９】同図から分かるようにＡ方向（例えばスク
リーン面の中心部）に向かう光束もＢ方向（例えばスク
リーン面の周辺部）に向かう光束も光源手段５１の配光
分布の明るい部分と暗い部分の双方の光束を共に含んで
おり、結果的に配光分布を平均化している。
リーン面の中心部）に向かう光束もＢ方向（例えばスク
リーン面の周辺部）に向かう光束も光源手段５１の配光
分布の明るい部分と暗い部分の双方の光束を共に含んで
おり、結果的に配光分布を平均化している。
【００２０】これによれば、Ａ方向の光束とＢ方向の光
束との明かるさの差を殆んどなくすことができ光源手段
の配光分布に起因する光量ムラの発生を少なくすること
ができる。
束との明かるさの差を殆んどなくすことができ光源手段
の配光分布に起因する光量ムラの発生を少なくすること
ができる。
【００２１】ここで光源手段５１からコンデンサーレン
ズ５２に入射する光束のＮＡを大きくする為には投影レ
ンズ５６のＦＮｏを小さくするか、あるいは発光面（フ
ィラメント）５７を投影レンズ５６の入射瞳５８近傍に
結像させる結像倍率を大きくとれば良い。
ズ５２に入射する光束のＮＡを大きくする為には投影レ
ンズ５６のＦＮｏを小さくするか、あるいは発光面（フ
ィラメント）５７を投影レンズ５６の入射瞳５８近傍に
結像させる結像倍率を大きくとれば良い。
【００２２】一般のフィルムプロジェクターやマイクロ
リーダプリンタ等の投影光学装置で投影レンズの投影倍
率が固定されているものや、あるいは投影倍率が変えら
れてもその投影倍率の比である変倍比が３倍程度以下の
ものは、一般的に上述したように光源手段からコンデン
サーレンズに入射する光束を図９に示した状態、即ちＮ
Ａを大きくすることによりスクリーン面上での光量ムラ
の発生を効果的に防止している。
リーダプリンタ等の投影光学装置で投影レンズの投影倍
率が固定されているものや、あるいは投影倍率が変えら
れてもその投影倍率の比である変倍比が３倍程度以下の
ものは、一般的に上述したように光源手段からコンデン
サーレンズに入射する光束を図９に示した状態、即ちＮ
Ａを大きくすることによりスクリーン面上での光量ムラ
の発生を効果的に防止している。
【００２３】しかしながら投影光学装置の変倍比が３倍
程度以上になってくると投影レンズとして如何なる投影
倍率の投影レンズを用いても光源手段からコンデンサー
レンズに入射する光束のＮＡを常に大きく保つことが難
しくなってくる。
程度以上になってくると投影レンズとして如何なる投影
倍率の投影レンズを用いても光源手段からコンデンサー
レンズに入射する光束のＮＡを常に大きく保つことが難
しくなってくる。
【００２４】一般に、フィルムプロジェクターやマイク
ロリーダプリンタ等の投影光学装置においては投影レン
ズの投影倍率が変化してもスクリーン面上での照度が常
に一定になるのが望ましい。その為、従来は投影レンズ
の投影倍率が異なってもスクリーン側のＮＡが常に一定
となるように設定している。
ロリーダプリンタ等の投影光学装置においては投影レン
ズの投影倍率が変化してもスクリーン面上での照度が常
に一定になるのが望ましい。その為、従来は投影レンズ
の投影倍率が異なってもスクリーン側のＮＡが常に一定
となるように設定している。
【００２５】しかしながら投影レンズのスクリーン側の
ＮＡを一定にすると投影レンズの被投影画像側のＮＡは
投影倍率に従って変化してくる。例えば、投影レンズの
投影倍率をＭ、スクリーン側のＮＡをＮＡS 、被投影画
像側のＮＡをＮＡO としたとき ＮＡO ＝Ｍ×ＮＡS となる関係にある。
ＮＡを一定にすると投影レンズの被投影画像側のＮＡは
投影倍率に従って変化してくる。例えば、投影レンズの
投影倍率をＭ、スクリーン側のＮＡをＮＡS 、被投影画
像側のＮＡをＮＡO としたとき ＮＡO ＝Ｍ×ＮＡS となる関係にある。
【００２６】ここで投影レンズのスクリーン側のＮＡ
（以下「ＮＡS 」と記す）を一定にした場合、該投影レ
ンズの被投影画像側のＮＡ（以下「ＮＡO 」と記す）は
投影倍率Ｍに比例することになる。即ちＮＡOは投影レ
ンズの投影倍率Ｍに比例する。
（以下「ＮＡS 」と記す）を一定にした場合、該投影レ
ンズの被投影画像側のＮＡ（以下「ＮＡO 」と記す）は
投影倍率Ｍに比例することになる。即ちＮＡOは投影レ
ンズの投影倍率Ｍに比例する。
【００２７】又、光源手段からコンデンサーレンズに入
射する光束のＮＡ（以下「ＮＡL 」と記す）はＮＡO に
比例していることから、結局ＮＡL は投影レンズの投影
倍率Ｍに比例して変化することになる。
射する光束のＮＡ（以下「ＮＡL 」と記す）はＮＡO に
比例していることから、結局ＮＡL は投影レンズの投影
倍率Ｍに比例して変化することになる。
【００２８】ここで投影倍率Ｍが１０×（低倍率）と５
０×（高倍率）の２つの倍率の異なる投影レンズを用い
た場合（変倍比５）を例にとりＮＡL を比較してみる。
０×（高倍率）の２つの倍率の異なる投影レンズを用い
た場合（変倍比５）を例にとりＮＡL を比較してみる。
【００２９】例えば投影倍率５０×のときのＮＡL の値
が０．５であったとすると、投影倍率１０×のときには
該ＮＡL の値は０．１になる。実際には図６に示すよう
にハロゲンランプの配光分布の特性上ＮＡLの値を０．
８程度（開き角にして約１１０°）以上に設定しても、
集光効率はこれ以上向上せず、又照明光学系の結像性能
を維持するのが困難となってくる為、一般にはＮＡL の
値は最大で０．８程度に設定することが望ましい。
が０．５であったとすると、投影倍率１０×のときには
該ＮＡL の値は０．１になる。実際には図６に示すよう
にハロゲンランプの配光分布の特性上ＮＡLの値を０．
８程度（開き角にして約１１０°）以上に設定しても、
集光効率はこれ以上向上せず、又照明光学系の結像性能
を維持するのが困難となってくる為、一般にはＮＡL の
値は最大で０．８程度に設定することが望ましい。
【００３０】この場合、例えば投影レンズの投影倍率が
５０×のときに上記ＮＡL の値を０．８に設定しても該
投影レンズの投影倍率が１０×のときには該ＮＡL の値
は０．１６にしかならず、これは開き角にして９．２°
にしかならない。
５０×のときに上記ＮＡL の値を０．８に設定しても該
投影レンズの投影倍率が１０×のときには該ＮＡL の値
は０．１６にしかならず、これは開き角にして９．２°
にしかならない。
【００３１】この為、このときの投影状態は図８に示し
た投影状態と全く同じとなる。結局、低倍率時のスクリ
ーン面上においては光源手段の配光分布に起因する光量
ムラが生じてきてしまう。
た投影状態と全く同じとなる。結局、低倍率時のスクリ
ーン面上においては光源手段の配光分布に起因する光量
ムラが生じてきてしまう。
【００３２】このように従来の投影光学装置においては
変倍比がある程度以上大きくなってくると低倍率時にお
いてスクリーン面上で光源手段の配光分布に起因する光
量ムラが発生してきてしまうという問題点があった。
変倍比がある程度以上大きくなってくると低倍率時にお
いてスクリーン面上で光源手段の配光分布に起因する光
量ムラが発生してきてしまうという問題点があった。
【００３３】尚、上記の説明では投影光学装置の変倍比
を５倍と仮定したが、実際は変倍比が３倍程度から光量
ムラは発生してくる傾向がある。
を５倍と仮定したが、実際は変倍比が３倍程度から光量
ムラは発生してくる傾向がある。
【００３４】本発明は投影倍率に応じてスクリーン側の
ＮＡ（開口数）が異なった投影レンズを用いることによ
り、変倍比を大きくしたとき（変倍比３倍程度以上）に
投影倍率が小さい低倍率近傍で目立っていた光源の配光
分布に起因する光量ムラを良好に補正し、スクリーン面
上で常に均一の明るさの投影画像を得ることができる投
影光学装置の提供を目的とする。
ＮＡ（開口数）が異なった投影レンズを用いることによ
り、変倍比を大きくしたとき（変倍比３倍程度以上）に
投影倍率が小さい低倍率近傍で目立っていた光源の配光
分布に起因する光量ムラを良好に補正し、スクリーン面
上で常に均一の明るさの投影画像を得ることができる投
影光学装置の提供を目的とする。
【００３５】
【課題を解決するための手段】本発明の投影光学装置
は、ハロゲンランプから放射した光束を照明光学系を介
して被投影画像を照明し、該被投影画像を投影レンズに
よりスクリーン面上に投影する投影光学装置において、
該投影レンズとして該被投影画像の該スクリーン面上へ
の投影倍率が小さいときのスクリーン側のＮＡが投影倍
率が大きいときのスクリーン側のＮＡよりも大きいもの
を複数の固定焦点レンズのうちから選択して用いたこと
を特徴としている。
は、ハロゲンランプから放射した光束を照明光学系を介
して被投影画像を照明し、該被投影画像を投影レンズに
よりスクリーン面上に投影する投影光学装置において、
該投影レンズとして該被投影画像の該スクリーン面上へ
の投影倍率が小さいときのスクリーン側のＮＡが投影倍
率が大きいときのスクリーン側のＮＡよりも大きいもの
を複数の固定焦点レンズのうちから選択して用いたこと
を特徴としている。
【００３６】本発明の投影光学装置は、ハロゲンランプ
から放射した光束を照明光学系を介して被投影画像を照
明し、該被投影画像を投影レンズによりスクリーン面上
に投影する投影光学装置において、該投影レンズとして
ズームレンズを用い、投影倍率を連続的に変化させて投
影する際、投影倍率が小さいときの該投影レンズのスク
リーン側のＮＡが投影倍率が大きいときの該投影レンズ
のスクリーン側のＮＡよりも大きくなるように該投影レ
ンズに設けた開口絞り径を調整したことを特徴としてい
る。
から放射した光束を照明光学系を介して被投影画像を照
明し、該被投影画像を投影レンズによりスクリーン面上
に投影する投影光学装置において、該投影レンズとして
ズームレンズを用い、投影倍率を連続的に変化させて投
影する際、投影倍率が小さいときの該投影レンズのスク
リーン側のＮＡが投影倍率が大きいときの該投影レンズ
のスクリーン側のＮＡよりも大きくなるように該投影レ
ンズに設けた開口絞り径を調整したことを特徴としてい
る。
【００３７】
【００３８】
【００３９】
【実施例】図１（Ａ）、（Ｂ）は各々本発明の実施例１
の投影光学装置の光学系の要部概略図である。
の投影光学装置の光学系の要部概略図である。
【００４０】同図（Ａ）は投影倍率として高倍率の投影
レンズ６を用いたとき、同図（Ｂ）は投影倍率として低
倍率の投影レンズ６を用いたときの投影状態を各々示し
ている。同図ではこのときの投影レンズ６の投影倍率の
比である変倍比を３倍程度以上としている。
レンズ６を用いたとき、同図（Ｂ）は投影倍率として低
倍率の投影レンズ６を用いたときの投影状態を各々示し
ている。同図ではこのときの投影レンズ６の投影倍率の
比である変倍比を３倍程度以上としている。
【００４１】図中１は光源手段であり、前述の図６に示
した配光特性を有するハロゲンランプから成っている。
７は発光面としてのフィラメントである。２はコンデン
サーレンズであり、光源手段１から放射した光束を集光
している。３は防熱フィルターであり、可視光を通過さ
せ赤外光を吸収している。４はフィールドレンズであ
る。
した配光特性を有するハロゲンランプから成っている。
７は発光面としてのフィラメントである。２はコンデン
サーレンズであり、光源手段１から放射した光束を集光
している。３は防熱フィルターであり、可視光を通過さ
せ赤外光を吸収している。４はフィールドレンズであ
る。
【００４２】本実施例においてはコンデンサーレンズ
２、防熱フィルター３、そしてフィールドレンズ４の各
要素で照明光学系２０を構成している。
２、防熱フィルター３、そしてフィールドレンズ４の各
要素で照明光学系２０を構成している。
【００４３】又、照明光学系２０は光源手段１の発光面
（フィラメント）７を後述する投影レンズ６の入射瞳８
位置近傍に結像するようにしている。
（フィラメント）７を後述する投影レンズ６の入射瞳８
位置近傍に結像するようにしている。
【００４４】５ａは被照射面であり、その面上にスライ
ドや透過型の液晶表示素子等の被投影画像５を配置して
いる。被投影画像５は照明光学系２０からの光束で照明
されている。６は後述するように交換可能な投影レンズ
より成っており、被照射面５ａ上に配置した被投影画像
５をスクリーン１０面上に所定の倍率で拡大投影してい
る。尚、被投影画像５と投影レンズ６とスクリーン１０
とで投影系３０を構成している。
ドや透過型の液晶表示素子等の被投影画像５を配置して
いる。被投影画像５は照明光学系２０からの光束で照明
されている。６は後述するように交換可能な投影レンズ
より成っており、被照射面５ａ上に配置した被投影画像
５をスクリーン１０面上に所定の倍率で拡大投影してい
る。尚、被投影画像５と投影レンズ６とスクリーン１０
とで投影系３０を構成している。
【００４５】本実施例においてはこのような構成により
光源手段１から放射した光束をコンデンサーレンズ２で
集光させ防熱フィルター３、フィールドレンズ４を通過
させ被照射面５ａ上に配置した被投影画像５を照明して
いる。そして被投影画像５を投影レンズ６によりスクリ
ーン１０面上に所定の投影倍率で拡大投影している。
光源手段１から放射した光束をコンデンサーレンズ２で
集光させ防熱フィルター３、フィールドレンズ４を通過
させ被照射面５ａ上に配置した被投影画像５を照明して
いる。そして被投影画像５を投影レンズ６によりスクリ
ーン１０面上に所定の投影倍率で拡大投影している。
【００４６】本実施例においての投影レンズ６は投影倍
率が互いに異なる複数の単焦点レンズ（投影レンズ）を
用意して、該複数本の投影レンズ６より用途に応じた投
影レンズを選択し使用することにより、所定の投影倍率
で投影することができるようにしている。
率が互いに異なる複数の単焦点レンズ（投影レンズ）を
用意して、該複数本の投影レンズ６より用途に応じた投
影レンズを選択し使用することにより、所定の投影倍率
で投影することができるようにしている。
【００４７】同図（Ａ）では高倍率の投影レンズ６を用
いたとき、同図（Ｂ）は低倍率の投影レンズ６を用いた
ときを示している。
いたとき、同図（Ｂ）は低倍率の投影レンズ６を用いた
ときを示している。
【００４８】このとき投影レンズ６として、その投影倍
率に応じて該投影レンズ６のスクリーン１０側のＮＡ
（ＮＡS ）が異ったものを用いている。即ち本実施例に
おいては複数本の投影レンズのスクリーン１０側のＮＡ
を低倍率から高倍率にいくに従い順に大きくなるように
している。
率に応じて該投影レンズ６のスクリーン１０側のＮＡ
（ＮＡS ）が異ったものを用いている。即ち本実施例に
おいては複数本の投影レンズのスクリーン１０側のＮＡ
を低倍率から高倍率にいくに従い順に大きくなるように
している。
【００４９】これにより光源手段１からコンデンサーレ
ンズ２に入射する光束のＮＡ（ＮＡL ）が高倍率時と低
倍率時とであまり差がないようにしている。この結果、
低倍率時におけるＮＡL を大きく保つことができ前述し
たスクリーン１０面上での光源手段１の配光分布に起因
する光量ムラを効果的に防止している。
ンズ２に入射する光束のＮＡ（ＮＡL ）が高倍率時と低
倍率時とであまり差がないようにしている。この結果、
低倍率時におけるＮＡL を大きく保つことができ前述し
たスクリーン１０面上での光源手段１の配光分布に起因
する光量ムラを効果的に防止している。
【００５０】又、本実施例においては投影レンズとして
交換可能な投影レンズの代わりに倍率可変の１本のズー
ムレンズあるいは複数本のズームレンズのうちから１つ
を選択して用いるようにしても良い。
交換可能な投影レンズの代わりに倍率可変の１本のズー
ムレンズあるいは複数本のズームレンズのうちから１つ
を選択して用いるようにしても良い。
【００５１】例えば投影レンズが１本のズームレンズよ
り構成されている場合に低倍率時における光量ムラを補
正する場合には、投影レンズに組み込まれている可変絞
りのカム形状を投影倍率に応じて任意に変えれば良い。
即ち低倍率のときのＮＡS を高倍率のときのＮＡS に比
べて大きくとるようにすれば良い。又は絞り羽根の形状
を低倍率のときに高倍率に比べてＮＡS が大きくなるよ
うに形成すれば良い。
り構成されている場合に低倍率時における光量ムラを補
正する場合には、投影レンズに組み込まれている可変絞
りのカム形状を投影倍率に応じて任意に変えれば良い。
即ち低倍率のときのＮＡS を高倍率のときのＮＡS に比
べて大きくとるようにすれば良い。又は絞り羽根の形状
を低倍率のときに高倍率に比べてＮＡS が大きくなるよ
うに形成すれば良い。
【００５２】又、投影レンズが複数本のズームレンズか
ら構成されている場合は、そのうちで一番低倍率のズー
ムレンズ１本、あるいは低倍率側のズームレンズ複数本
に関してＮＡS を高倍率側のズームレンズのときのＮＡ
S よりも大きくなる様に設定すれば良い。
ら構成されている場合は、そのうちで一番低倍率のズー
ムレンズ１本、あるいは低倍率側のズームレンズ複数本
に関してＮＡS を高倍率側のズームレンズのときのＮＡ
S よりも大きくなる様に設定すれば良い。
【００５３】このように本実施例においては投影レンズ
の投影倍率に応じてスクリーン面側のＮＡS を適切に異
ならせている。即ち投影レンズの投影倍率が小さいとき
のスクリーン側のＮＡを該投影レンズの投影倍率が大き
いときのスクリーン側のＮＡよりも大きくなるように設
定している。これにより従来問題となっていた投影光学
装置の変倍比がある程度（３倍程度）以上大きくなった
ときの低倍率時における光源手段の配光分布に起因する
スクリーン面上での光量ムラを効果的に防止している。
の投影倍率に応じてスクリーン面側のＮＡS を適切に異
ならせている。即ち投影レンズの投影倍率が小さいとき
のスクリーン側のＮＡを該投影レンズの投影倍率が大き
いときのスクリーン側のＮＡよりも大きくなるように設
定している。これにより従来問題となっていた投影光学
装置の変倍比がある程度（３倍程度）以上大きくなった
ときの低倍率時における光源手段の配光分布に起因する
スクリーン面上での光量ムラを効果的に防止している。
【００５４】図２は本発明の実施例２の投影光学装置の
光学系の要部概略図である。同図において図１に示した
要素と同一要素には同符番を付している。
光学系の要部概略図である。同図において図１に示した
要素と同一要素には同符番を付している。
【００５５】同図においては９は光量補正手段であり、
透過光の強さを制御するＮＤフィルターより成ってい
る。光量補正手段９は被投影画像５と投影レンズ６との
間の光路中に挿脱可能にして設けている。本実施例にお
いては低倍率の投影レンズ６を用いた際に光路中に位置
するように挿入している。
透過光の強さを制御するＮＤフィルターより成ってい
る。光量補正手段９は被投影画像５と投影レンズ６との
間の光路中に挿脱可能にして設けている。本実施例にお
いては低倍率の投影レンズ６を用いた際に光路中に位置
するように挿入している。
【００５６】一般にフィルムプロジェクターやマイクロ
リーダープリンター等の投影光学装置においては投影レ
ンズの投影倍率を変化させてもスクリーン面上において
その照度（照度分布）が変わらないように設定すること
が望ましい。
リーダープリンター等の投影光学装置においては投影レ
ンズの投影倍率を変化させてもスクリーン面上において
その照度（照度分布）が変わらないように設定すること
が望ましい。
【００５７】本実施例においては、投影レンズ６の投影
倍率が小さいときのスクリーン１０側のＮＡ（ＮＡS ）
を該投影レンズ６の投影倍率が大きいときのスクリーン
１０画のＮＡ（ＮＡS ）より大きくなるように設定して
いる。この為、低倍率時は高倍率時に比べてＮＡS の値
に応じてスクリーン１０面上での照度が高くなり、これ
により高倍率時に比べて低倍率時に全体的に明るい投影
画像が得られてしまう。
倍率が小さいときのスクリーン１０側のＮＡ（ＮＡS ）
を該投影レンズ６の投影倍率が大きいときのスクリーン
１０画のＮＡ（ＮＡS ）より大きくなるように設定して
いる。この為、低倍率時は高倍率時に比べてＮＡS の値
に応じてスクリーン１０面上での照度が高くなり、これ
により高倍率時に比べて低倍率時に全体的に明るい投影
画像が得られてしまう。
【００５８】これはただ単に投影画像を観察するだけの
目的の装置であればこれでも構わないが、例えばプリン
トアウトも目的とするマイクロリーダープリンタに適用
した場合は、低倍率時のみスクリーン面上での照度が明
るくなってしまうのは好ましくない。
目的の装置であればこれでも構わないが、例えばプリン
トアウトも目的とするマイクロリーダープリンタに適用
した場合は、低倍率時のみスクリーン面上での照度が明
るくなってしまうのは好ましくない。
【００５９】一般に投影光学装置においては如何なる投
影倍率の投影レンズを用いたとしても常にスクリーン面
上では一定の照度が得られるのが望ましい。
影倍率の投影レンズを用いたとしても常にスクリーン面
上では一定の照度が得られるのが望ましい。
【００６０】そこで本実施例においては、低倍率の投影
レンズ６を用いた際には被投影画像５と投影レンズ６と
の間の光路中にＮＤフィルター９を挿入することによ
り、低倍率時のみＮＡS が大きくなったことに生じるス
クリーン１０面上での照度の上昇分を抑えている。これ
により高倍率時におけるスクリーン面上での照度と略等
しくなるようにして双方のバランスをとり良好なる投影
画像を得ている。
レンズ６を用いた際には被投影画像５と投影レンズ６と
の間の光路中にＮＤフィルター９を挿入することによ
り、低倍率時のみＮＡS が大きくなったことに生じるス
クリーン１０面上での照度の上昇分を抑えている。これ
により高倍率時におけるスクリーン面上での照度と略等
しくなるようにして双方のバランスをとり良好なる投影
画像を得ている。
【００６１】尚、ＮＤフィルター９は低倍率の投影レン
ズ６が使用されるときのみ光路内に挿入するようにすれ
ば良いので装置の操作者がマニュアル操作で挿脱するよ
うに行っても良い。あるいは低倍率の投影レンズが使用
されたことを電気的な手段により検知し、自動的に挿脱
するような構造にしても良い。
ズ６が使用されるときのみ光路内に挿入するようにすれ
ば良いので装置の操作者がマニュアル操作で挿脱するよ
うに行っても良い。あるいは低倍率の投影レンズが使用
されたことを電気的な手段により検知し、自動的に挿脱
するような構造にしても良い。
【００６２】又、上記に示した方法以外に低倍率のＮＡ
S が大きい投影レンズに最初からＮＤフィルター９を組
込んでおいても良い。これによればＮＤフィルター９の
挿脱機構を新たに設けなくても良いので装置全体の簡素
化を図ることができる。
S が大きい投影レンズに最初からＮＤフィルター９を組
込んでおいても良い。これによればＮＤフィルター９の
挿脱機構を新たに設けなくても良いので装置全体の簡素
化を図ることができる。
【００６３】尚、本実施例においてはＮＤフィルター９
を被投影画像５と投影レンズ６との間の光路中に挿脱自
在に設けたが、投影レンズ６とスクリーン１０面との間
の光路中に挿脱可能にして設けても良い。
を被投影画像５と投影レンズ６との間の光路中に挿脱自
在に設けたが、投影レンズ６とスクリーン１０面との間
の光路中に挿脱可能にして設けても良い。
【００６４】図３は本発明の実施例３の投影光学装置の
光学系の要部概略図である。同図において図２に示した
要素と同一要素には同符番を付している。
光学系の要部概略図である。同図において図２に示した
要素と同一要素には同符番を付している。
【００６５】本実施例において実施例２と異なる点は光
量補正手段としてのＮＤフィルター９の挿脱位置を投影
系３０内の代わりに照明光学系２０内に設けたことであ
る。その他の構成は実施例２と同様である。
量補正手段としてのＮＤフィルター９の挿脱位置を投影
系３０内の代わりに照明光学系２０内に設けたことであ
る。その他の構成は実施例２と同様である。
【００６６】即ち、本実施例においては光源手段１とコ
ンデンサーレンズ２との間の光路中にＮＤフィルター９
を挿脱可能にして設け、低倍率の投影レンズが使用され
たとき光路内に位置するように挿入している。これによ
り実施例２と同様な効果を得ている。
ンデンサーレンズ２との間の光路中にＮＤフィルター９
を挿脱可能にして設け、低倍率の投影レンズが使用され
たとき光路内に位置するように挿入している。これによ
り実施例２と同様な効果を得ている。
【００６７】本実施例においても実施例２と同様に装置
の操作者がマニュアル操作でＮＤフィルター９の挿脱操
作を行っても良く、あるいは低倍率の投影レンズ６を使
用されたことを電気的な手段により検知し自動的に挿脱
操作を行うようにしても良い。
の操作者がマニュアル操作でＮＤフィルター９の挿脱操
作を行っても良く、あるいは低倍率の投影レンズ６を使
用されたことを電気的な手段により検知し自動的に挿脱
操作を行うようにしても良い。
【００６８】尚、本実施例においてはＮＤフィルター９
を光源手段１とコンデンサーレンズ２との間の光路中に
挿脱自在にして設けたが、この挿脱位置に限定されるこ
とはなく、例えばコンデンサーレンズ２と防熱フィルタ
ー３との間、又は防熱フィルター３とフィールドレンズ
４との間、又はフィールドレンズ４と被投影画像５との
間の光路中ならどこに設けても良い。
を光源手段１とコンデンサーレンズ２との間の光路中に
挿脱自在にして設けたが、この挿脱位置に限定されるこ
とはなく、例えばコンデンサーレンズ２と防熱フィルタ
ー３との間、又は防熱フィルター３とフィールドレンズ
４との間、又はフィールドレンズ４と被投影画像５との
間の光路中ならどこに設けても良い。
【００６９】又、本実施例のようにＮＤフィルター９を
照明光学系２０内に挿入する場合は、例えばＮＤフィル
ター９の代わりに拡散作用を有する拡散板を用いても本
発明は前述の実施例と同様に適用することができる。こ
れによれば拡散板の拡散作用によりＮＤフィルター９と
同様にスクリーン１０面上における照度を低く抑えるこ
とができ、かつ光源手段１の配光分布を拡散させること
により、より効果的にスクリーン１０面上での投影画像
の明るさを均一化させることができる。
照明光学系２０内に挿入する場合は、例えばＮＤフィル
ター９の代わりに拡散作用を有する拡散板を用いても本
発明は前述の実施例と同様に適用することができる。こ
れによれば拡散板の拡散作用によりＮＤフィルター９と
同様にスクリーン１０面上における照度を低く抑えるこ
とができ、かつ光源手段１の配光分布を拡散させること
により、より効果的にスクリーン１０面上での投影画像
の明るさを均一化させることができる。
【００７０】尚、実施例２、３においては光量補正手段
としてＮＤフィルターを用いたが、前述の如く光源手段
からの光束（光量）を調整できる光学部材なら何を用い
ても本発明は適用することができる。
としてＮＤフィルターを用いたが、前述の如く光源手段
からの光束（光量）を調整できる光学部材なら何を用い
ても本発明は適用することができる。
【００７１】図４は本発明の実施例４の投影光学装置の
光学系の要部概略図である。同図において図１に示した
要素と同一要素には同符番を付している。
光学系の要部概略図である。同図において図１に示した
要素と同一要素には同符番を付している。
【００７２】同図において４０は光量補正手段であり、
受光素子４１、演算回路４２、そして電源回路４３等か
ら成っている。
受光素子４１、演算回路４２、そして電源回路４３等か
ら成っている。
【００７３】本実施例においては投影レンズ６を１本の
ズームレンズより構成している。そして低倍率時のスク
リーン側のＮＡ（ＮＡS ）を高倍率時のスクリーン側の
ＮＡ（ＮＡS ）より大きくする為、ズームレンズに組み
込まれている可変絞りのカム形状、又は絞り羽根の形状
を適切に変化させている。これにより低倍率時における
スクリーン面上での光量ムラを補正している。
ズームレンズより構成している。そして低倍率時のスク
リーン側のＮＡ（ＮＡS ）を高倍率時のスクリーン側の
ＮＡ（ＮＡS ）より大きくする為、ズームレンズに組み
込まれている可変絞りのカム形状、又は絞り羽根の形状
を適切に変化させている。これにより低倍率時における
スクリーン面上での光量ムラを補正している。
【００７４】前述の実施例２、３では低倍率時のＮＡS
を大きくしたことによるスクリーン１０面上の照度を抑
える為、光量補正手段として挿脱自在のＮＤフィルター
を光路内に設けたが、本実施例においては投影レンズ６
にズームレンズを用いているので該ＮＤフィルターを光
路内に挿脱するだけでは対応することが難しい。
を大きくしたことによるスクリーン１０面上の照度を抑
える為、光量補正手段として挿脱自在のＮＤフィルター
を光路内に設けたが、本実施例においては投影レンズ６
にズームレンズを用いているので該ＮＤフィルターを光
路内に挿脱するだけでは対応することが難しい。
【００７５】何故なら上記の方法で低倍率時のみスクリ
ーン側のＮＡ（ＮＡS ）を大きくするときには、ある投
影倍率で急にＮＡS を大きくできるわけではなく、徐々
に（連続的に）大きくしていかなければならない。この
状態でＮＤフィルターを挿脱してもどうしても徐々にＮ
ＡS が変化している倍率範囲においては完全にスクリー
ン面上の照度を一定に保つことが難しい。
ーン側のＮＡ（ＮＡS ）を大きくするときには、ある投
影倍率で急にＮＡS を大きくできるわけではなく、徐々
に（連続的に）大きくしていかなければならない。この
状態でＮＤフィルターを挿脱してもどうしても徐々にＮ
ＡS が変化している倍率範囲においては完全にスクリー
ン面上の照度を一定に保つことが難しい。
【００７６】そこで本実施例においてはスクリーン１０
面近傍に該スクリーン１０面上での照度状態を検知する
受光素子４１を配置し、該受光素子４１からの出力を利
用して演算回路４２でそのときのスクリーン面上での照
度を演算し、該演算結果を光源手段１を制御する電源回
路４３にフィードバックさせることにより、光源手段１
の電源電圧をスクリーン１０面上における照度に応じて
調整している。これにより倍率範囲に関わらずスクリー
ン１０面上における照度が常に一定となるようにしてい
る。
面近傍に該スクリーン１０面上での照度状態を検知する
受光素子４１を配置し、該受光素子４１からの出力を利
用して演算回路４２でそのときのスクリーン面上での照
度を演算し、該演算結果を光源手段１を制御する電源回
路４３にフィードバックさせることにより、光源手段１
の電源電圧をスクリーン１０面上における照度に応じて
調整している。これにより倍率範囲に関わらずスクリー
ン１０面上における照度が常に一定となるようにしてい
る。
【００７７】
【発明の効果】本発明によれば前述の如く投影倍率に応
じてスクリーン側のＮＡ（開口数）が異なった投影レン
ズを用いることにより、従来問題となっていた変倍比が
大きい（例えば３倍程度以上）投影光学装置を用いたと
きの低倍率時における光源手段の配光分布に起因するス
クリーン面上での光量ムラを補正することができ、常に
光量ムラのない良好なる投影画像を得ることができる投
影光学装置を達成することができる。
じてスクリーン側のＮＡ（開口数）が異なった投影レン
ズを用いることにより、従来問題となっていた変倍比が
大きい（例えば３倍程度以上）投影光学装置を用いたと
きの低倍率時における光源手段の配光分布に起因するス
クリーン面上での光量ムラを補正することができ、常に
光量ムラのない良好なる投影画像を得ることができる投
影光学装置を達成することができる。
【００７８】又、本発明によれば投影レンズのスクリー
ン側のＮＡを大きく設定したときに光量補正手段として
のＮＤフィルター、あるいは拡散板等を光路内に挿入す
ることにより、又は光源手段の電源電圧を調整する光量
補正手段を装置内に設けることにより、スクリーン面上
での照度を常に一定に保つことができる投影光学装置を
達成することができる。
ン側のＮＡを大きく設定したときに光量補正手段として
のＮＤフィルター、あるいは拡散板等を光路内に挿入す
ることにより、又は光源手段の電源電圧を調整する光量
補正手段を装置内に設けることにより、スクリーン面上
での照度を常に一定に保つことができる投影光学装置を
達成することができる。
【図１】本発明の実施例１の投影光学装置の光学系の要
部概略図
部概略図
【図２】本発明の実施例２の投影光学装置の光学系の要
部概略図
部概略図
【図３】本発明の実施例３の投影光学装置の光学系の要
部概略図
部概略図
【図４】本発明の実施例４の投影光学装置の要部概略図
【図５】従来の投影光学装置の光学系の要部概略図
【図６】一般的なハロゲンランプの斜視図と配光特性の
説明図
説明図
【図７】ハロゲンランプの配光特性により明るい方向と
暗い方向が発生する様子を示した説明図
暗い方向が発生する様子を示した説明図
【図８】スクリーン面上で光量ムラが発生する原因を示
した従来の投影光学装置の光学系の要部概略図
した従来の投影光学装置の光学系の要部概略図
【図９】光量ムラを改善する方法を示した説明図
１ 光源手段（ハロゲンランプ） ２ コンデンサーレンズ ３ 防熱フィルター ４ フィールドレンズ ５ 被投影画像 ５ａ 被照射面 ６ 投影レンズ ７ 発光面（フィラメント） ８ 入射瞳 ９ 光量補正手段（ＮＤフィルター） １０ スクリーン ２０ 照明光学系 ３０ 投影光学系 ４０ 光量補正手段 ４１ 受光素子 ４２ 演算回路 ４３ 電源回路
Claims (2)
- 【請求項１】 ハロゲンランプから放射した光束を照明
光学系を介して被投影画像を照明し、該被投影画像を投
影レンズによりスクリーン面上に投影する投影光学装置
において、該投影レンズとして該被投影画像の該スクリ
ーン面上への投影倍率が小さいときのスクリーン側のＮ
Ａが投影倍率が大きいときのスクリーン側のＮＡよりも
大きいものを複数の固定焦点レンズのうちから選択して
用いたことを特徴とする投影光学装置。 - 【請求項２】 ハロゲンランプから放射した光束を照明
光学系を介して被投影画像を照明し、該被投影画像を投
影レンズによりスクリーン面上に投影する投影光学装置
において、該投影レンズとしてズームレンズを用い、投
影倍率を連続的に変化させて投影する際、投影倍率が小
さいときの該投影レンズのスクリーン側のＮＡが投影倍
率が大きいときの該投影レンズのスクリーン側のＮＡよ
りも大きくなるように該投影レンズに設けた開口絞り径
を調整したことを特徴とする投影光学装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3298446A JP2550814B2 (ja) | 1991-10-16 | 1991-10-16 | 投影光学装置 |
| US07/959,429 US5361107A (en) | 1991-10-16 | 1992-10-13 | Projection optical apparatus |
| EP92117614A EP0537731B1 (en) | 1991-10-16 | 1992-10-15 | Projection optical apparatus with adjustable diaphragm |
| DE69230874T DE69230874T2 (de) | 1991-10-16 | 1992-10-15 | Optischer Projektionsapparat mit einstellbarer Blende |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3298446A JP2550814B2 (ja) | 1991-10-16 | 1991-10-16 | 投影光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05107503A JPH05107503A (ja) | 1993-04-30 |
| JP2550814B2 true JP2550814B2 (ja) | 1996-11-06 |
Family
ID=17859819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3298446A Expired - Fee Related JP2550814B2 (ja) | 1991-10-16 | 1991-10-16 | 投影光学装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5361107A (ja) |
| EP (1) | EP0537731B1 (ja) |
| JP (1) | JP2550814B2 (ja) |
| DE (1) | DE69230874T2 (ja) |
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| US5924783A (en) * | 1997-07-24 | 1999-07-20 | Raychem Corporation | System for controlling contrast in projection displays |
| JP2000111793A (ja) * | 1998-09-30 | 2000-04-21 | Fuji Xerox Co Ltd | 結像光学系および画像形成装置 |
| US7154676B2 (en) * | 2002-03-01 | 2006-12-26 | Carl Zeiss Smt A.G. | Very-high aperture projection objective |
| CA2540516C (en) * | 2003-09-30 | 2010-02-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Projection lens, and projection display apparatus and rear projection display apparatus using the projection lens |
| JP2007248770A (ja) * | 2006-03-15 | 2007-09-27 | Fujinon Corp | ズームレンズ装置 |
| JP2014194493A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-09 | Funai Electric Co Ltd | プロジェクタおよびヘッドアップディスプレイ装置 |
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|---|---|---|---|---|
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| US4619508A (en) * | 1984-04-28 | 1986-10-28 | Nippon Kogaku K. K. | Illumination optical arrangement |
| JPS61122623A (ja) * | 1984-11-19 | 1986-06-10 | Canon Inc | 投影装置 |
| US4939630A (en) * | 1986-09-09 | 1990-07-03 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus |
| EP0266203B1 (en) * | 1986-10-30 | 1994-07-06 | Canon Kabushiki Kaisha | An illumination device |
| JPS6425115A (en) * | 1987-07-22 | 1989-01-27 | Minolta Camera Kk | Projection lens system |
| JP2623620B2 (ja) * | 1987-12-19 | 1997-06-25 | ミノルタ株式会社 | ズームレンズ系 |
| JP2699433B2 (ja) * | 1988-08-12 | 1998-01-19 | 株式会社ニコン | 投影型露光装置及び投影露光方法 |
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| JPH0384514A (ja) * | 1989-08-29 | 1991-04-10 | Canon Inc | 照明装置 |
| JPH0385864A (ja) * | 1989-08-29 | 1991-04-11 | Canon Inc | 画像読取装置 |
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- 1992-10-15 EP EP92117614A patent/EP0537731B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-10-15 DE DE69230874T patent/DE69230874T2/de not_active Expired - Fee Related
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| EP0537731B1 (en) | 2000-04-05 |
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