JP5332686B2 - 投射光学系及び投射型画像表示装置 - Google Patents
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Description
0.2<F/FL<0.5 (1)
を満たし、前記第2反射光学部の前記凸面形状の反射光学面は、前記屈折光学部を構成する一部のレンズと面を共有する。
以下、図1、図2、図3、及び図8等を参照して、本発明の第1実施形態に係る投射型画像表示装置について説明する。
図1及び図2等に示すように投射光学系1は、物面OS上の画像をスクリーン10上に拡大像として投射する屈折・反射複合光学系であり、屈折光学部40と出射光学部20とを備える。
屈折光学部40のうち、第1レンズ群G1は、第1レンズL1と、第2レンズL2と、第3レンズL3と、第4レンズL4と、第5レンズL5と、第6レンズL6とで構成される。第2レンズ群G2は、第7レンズL7と、第8レンズL8と、第9レンズL9と、第10レンズL10とで構成される。
図1に示すように、第1及び第2曲面ミラー21,22は、光軸OAを中心として同軸上に配置される。第1曲面ミラー21は、光軸OAを軸とする回転対称面であって、正のパワーを有する凹の非球面である反射光学面21aを有する。第1曲面ミラー21の光軸OAの上側(光軸OAより+Y方向側)は、第2曲面ミラー22で反射された光束と干渉するため、カットしてある。なお、円周の形状を部分的に残しておくことにより、光軸OAを決めることが容易である。第2曲面ミラー22は、レンズ付の裏面ミラーであり、光軸OAを軸とする回転対称面であって、光軸OAの上半分側(光軸OAを通るXZ面より+Y方向側)に負のパワーを有する凸の球面である反射光学面22a(図1等の太線部分)を有する。第2曲面ミラー22は、上述の屈折光学部40の最も拡大側の第10レンズL10の一部と一体となっている。第2曲面ミラー22の反射光学面22aは、第10レンズL10の縮小側の面と共通の面であり、第10レンズL10を利用した裏面ミラーとして構成されている。つまり、第10レンズL10の光軸OAより下半分側(光軸OAを通るXZ面より−Y方向側)は屈折光学部40を構成するレンズとして作用し、第10レンズL10の光軸OAの上半分側は出射光学部20を構成する凸面ミラーとして作用する。なお、第2曲面ミラー22は、第10レンズL10の縮小側の面にアルミ等の反射材料をコートすることにより形成される。
まず、本実施形態の投射光学系1は、屈折光学部40、第1曲面ミラー21、及び第2曲面ミラー22を合わせた全系すなわち投射光学系1の焦点距離をF、屈折光学部40の焦点距離をFLとしたときに、以下の条件式
0.2<F/FL<0.5 (1)
を満たす。
0.0<|F1/F2|<0.8 (2)
を満たす。
0.4<H2/H1<1.2 (3)
を満たす。
0.3<DM/TL<1.0 (4)
を満たす。
表1に、投射光学系1の具体例のレンズデータ等を示す。この表1の上欄において、「面番号」は、物面OS側から順に各レンズの面に付した番号である。また、「R」は、曲率半径を示し、「D」は、次の面との間のレンズ厚み或いは空気空間を表している。さらに、「Nd」は、レンズ材料のd線における屈折率を示し、「νd」は、レンズ材料のd線におけるアッベ数を示す。
図8は、投射型画像表示装置100の概念図である。投射型画像表示装置のうち像形成光学部60は、システム光軸SAに沿って、均一化した光源光を出射する光源装置61と、光源装置61から出射された照明光を赤・緑・青の3色に分離する分離照明系63と、分離照明系63から出射された各色の照明光によって照明される光変調部65と、光変調部65を経た各色の変調光を合成するクロスダイクロイックプリズム67とを備える。
図10及び図11は、本発明の第2実施形態に係る投射型画像表示装置の要部を示す側面図である。ここで、図10は、投射型画像表示装置の要部の構成を示し、図11は、図10の光学系における光線の状態を示す。本実施形態の投射型画像表示装置100は、図1等に示す第1実施形態の投射型画像表示装置100を変形したものであり、特に説明しない部分については第1実施形態の投射型画像表示装置100と同一の構造を有する。
図10等に示すように、投射光学系1は、屈折光学部140と、出射光学部120とを備える。投射光学系1のうち屈折光学部140は、第1実施形態と同様に第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、絞り45とを備える。出射光学部120は、屈折光学部140の射出側に配置されており、第1反射光学部である第1曲面ミラー21と、第2反射光学部である第2曲面ミラー122とを備える。
屈折光学部140のうち、第1レンズ群G1は、図10等に示すように、第1レンズL1と、第2レンズL2と、第3レンズL3と、第4レンズL4と、第5レンズL5と、第6レンズL6とで構成される。第2レンズ群G2は、第7レンズL7と、第8レンズL8と、第9レンズL9と、第10レンズL10とで構成される。
図10に示すように、第1及び第2曲面ミラー21,122は、光軸OAを中心として同軸上に配置される。第1曲面ミラー21は、光軸OAを軸とする回転対称面であって、正のパワーを有する凹の非球面である反射光学面21aを有する。第2曲面ミラー122は、光軸OAを軸とする回転対称面であって、光軸OAの上半分側(光軸OAを通るXZ面より+Y方向側)に負のパワーを有する凸の球面である反射光学面122a(図10等の太線部分)を有する。第2曲面ミラー122は、上述の屈折光学部40の最も拡大側の第10レンズL10の一部と一体となっている。第2曲面ミラー22の反射光学面122aは、第10レンズL10の縮小側の面と共通の面であり、表面ミラーとして構成されている。つまり、第10レンズL10の光軸OAより下半分側(光軸OAを通るXZ面より−Y方向側)は屈折光学部40を構成するレンズとして作用し、第10レンズL10の光軸OAの上半分側は出射光学部120を構成する凸面ミラーとして作用する。なお、第2曲面ミラー122は、第10レンズL10の拡大側の面にアルミ等の反射材料をコートすることにより形成される。
図16及び図17は、本発明の第2実施形態に係る投射型画像表示装置の要部を示す側面図である。ここで、図16は、投射型画像表示装置の要部の構成を示し、図17は、図16の光学系における光線の状態を示す。本実施形態の投射型画像表示装置100は、図1等に示す第1実施形態の投射型画像表示装置100を変形したものであり、特に説明しない部分については第1実施形態の投射型画像表示装置100と同一の構造を有する。
図16等に示すように、投射光学系1は、屈折光学部240と、出射光学部220とを備える。投射光学系1のうち屈折光学部240は、第1実施形態と同様に第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、絞り45とを備える。出射光学部220は、屈折光学部240の射出側に配置されており、第1反射光学部である第1曲面ミラー21と、第2反射光学部である第2曲面ミラー222とを備える。
屈折光学部240のうち、第1レンズ群G1は、図16等に示すように、第1レンズL1と、第2レンズL2と、第3レンズL3と、第4レンズL4とで構成される。第2レンズ群G2は、第5レンズL5と、第6レンズL6と、第7レンズL7とで構成される。
図16に示すように、第1及び第2曲面ミラー21,222は、光軸OAを中心として同軸上に配置される。第1曲面ミラー21は、光軸OAを軸とする回転対称面であって、正のパワーを有する凹の非球面である反射光学面21aを有する。第2曲面ミラー222は、光軸OAを軸とする回転対称面であって、光軸OAの上半分側(光軸OAを通るXZ面より+Y方向側)に負のパワーを有する凸の球面である反射光学面222a(図16等の太線部分)を有する。すなわち、第2曲面ミラー222は、下半分をカットされた球面の表面ミラーで構成されている。この第2曲面ミラー222の下半分はカットされているため、屈折光学部40から第1曲面ミラー21への光路は、第2曲面ミラー222の下部分を通過することとなる。
Claims (3)
- 縮小側から順に複数のレンズで構成され正のパワーを有する屈折光学部と、凹面形状の反射光学面を有する第1反射光学部と、凸面形状の反射光学面を有する第2反射光学部とを備える投射光学系であって、
前記屈折光学部、前記第1反射光学部、及び前記第2反射光学部を合わせた全系の焦点距離をF、前記屈折光学部の焦点距離をFLとしたときに、以下の条件式
0.2<F/FL<0.5 (1)
を満たす、
前記第2反射光学部の前記凸面形状の反射光学面は、前記屈折光学部を構成する一部のレンズと面を共有する、
投射光学系。 - 前記屈折光学部の縮小側はテレセントリックになるように構成されている、請求項1に記載の投射光学系。
- 請求項1または請求項2のいずれか一項に記載の投射光学系と、前記屈折光学部の光路前段に設けられた像形成光学部とを備える投射型画像表示装置。
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