JP6244794B2 - 画像表示装置 - Google Patents
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カメラ用の撮影レンズでは、レンズの有効領域を全て使用可能である。
しかし、画像の投射に用いられるレンズでは、投射画像が斜光線により結像されるため、画像投射領域として利用できる範囲は、レンズの有効領域の一部である。
即ち、前記パラメータ「Bf/Fw」が1.9以上と大きい投射用ズームレンズを用いる画像表示装置の実現を課題とする。
(1) 1.9≦Bf/Fw
(2) 1.2<|F1|/Fw<3.5
(6) 0.4<D5/Bf<0.6
を満足する投射用ズームレンズを用いることを特徴とする。
なお、以下において「〜」は「乃至」を略した記号である。
前記各図において、図の左方が「拡大側」、右方が「縮小側」である。繁雑を避けるために、これらの図において符号を共通化する。
前記各図において、符号G1は第1レンズ群、符号G2は第2レンズ群、符号G3は第3レンズ群、符号G4は第4レンズ群、符号G5は第5レンズ群をそれぞれ示す。
これら実施の形態・実施例において、ライトバルブとしては「微小ミラーデバイスであるDMD」を想定しているが、勿論、ライトバルブがこれに限定される訳ではない。
第4レンズ群G4、第5レンズ群G5の屈折力は,第4レンズ群が正で、第5レンズ群が「正または負」であることができる。
第4レンズ群G4、第5レンズ群G5の屈折力はまた、第4レンズ群が負で、第5レンズ群が「正または負」であることができる。
即ち、第4、第5レンズ群G4、G5の屈折力は「正・負」、「正・正」、「負・負」、「負・正」の組み合わせが可能である。
なお、以下において、正の屈折力を持つレンズ群を「正群」とも称し、負の屈折力を持つレンズ群を「負群」とも称する。
なお、バックフォーカスは、上述の如く、投射距離が1600(mm)のときの、最も縮小側の第5レンズ群の最も縮小側のレンズ面から画像表示素子のカバーガラスの拡大側の面までの広角端における実距離:Bfであり、広角端における焦点距離:Fwは、投射距離が1600(mm)のときの焦点距離である。
(6) 0.4 < D5/Bf <0.6
を満足する。
投射用ズームレンズはまた、上述した構成に加えて下記条件(3)〜(5)の1以上を満足させることにより、さらに良好な性能を実現できる。
(4) 0.35 < Fw/F3o4 < 0.70
(5) 4.0 < OAL/Bf < 5.0
条件(3)〜(6)におけるパラメータの各記号は以下の通りである。
条件(3)は、「光学性能が良好で広角端の短い焦点距離」を実現させるために有効な条件である。
第4レンズ群を「負群」として投射用ズームレンズを構成する場合、上記条件(1)、(2)の範囲のうち、以下の条件:
(1A) 2.68 ≦ Bf/Fw
(2A) 3.2 < |F1|/Fw < 3.5
を満足するのがよい。
また、この場合、以下の条件(3A)乃至(6A)の1以上を満足するのがよい。
これら条件(1A)乃至(6A)は条件(1)乃至(6)の範囲内である。
(3A) 0.9 < |Fw1−2|/D2G−3G < 1.1
(4A) 0.5 < Fw/F3o4 < 0.6
(5A) 4.90 < OAL/Bf < 4.95
(6A) 0.5 < D5/Bf <0.6 。
条件(3A)乃至(6A)のパラメータは、条件(3)乃至(6)のパラメータと同一である。
第4レンズ群を負群として投射用ズームレンズを構成する場合、条件(1A)、(2A)を満足させ、さらに、条件(3A)乃至(6A)の1以上を満足させることにより、上に説明した条件(1)乃至(6)の果たす役割を、同様に機能させることができる。
第4レンズ群を「正群」として投射用ズームレンズを構成する場合、上記条件(1)、(2)の範囲のうち、以下の条件:
(1B) 1.9 ≦ Bf/Fw
(2B) 1.2 < |F1|/Fw < 2.1
を満足するのがよい。
また、この場合、以下の条件(3B)乃至(6B)の1以上を満足するのがよい。これら条件(1B)乃至(6B)は条件(1)乃至(6)の範囲内である。
(3B) 0.8 < |Fw1−2|/D2G−3G < 1.5
(4B) 0.35 < Fw/F3o4 < 0.70
(5B) 4.0 < OAL/Bf < 4.7
(6B) 0.4 < D5/Bf <0.6 。
条件(3B)乃至(6B)のパラメータは、条件(3)乃至(6)のパラメータと同一である。
第4レンズ群を正群として投射用ズームレンズを構成する場合、条件(1B)、(2B)を満足させ、さらに、条件(3B)乃至(6B)の1以上を満足させることにより、上に説明した条件(1)乃至(6)の果たす役割を、同様に機能させることができる。
画像投射装置は、光源と、画像表示素子と、照明光学系と、投射光学系を有する。
「画像表示素子」は、投射用画像を表示する。
「照明光学系」は、光源から射出した光で、画像表示素子を照明する。
「投射光学系」は、画像表示素子に表示された前記投射用画像を被投射面に投射して拡大表示させる。
投射用ズームレンズ4と照明系2のスペースのレイアウトの関係上、投射用ズームレンズ4のバックフォーカスをある程度確保する必要がある。
従って、変倍中においてもバックフォーカスは十分に大きく確保される。
また、第1レンズ群G1は、変倍に際して固定される。
F:光学系全体の焦点距離
Fno:開口数
R:曲率半径(非球面にあっては「近軸曲率半径」)
D:面間隔
Nd:屈折率
Vd:アッベ数
BF:バックフォーカス 。
+C4・H4+C6・H6+C8・H8+C10・H10+・・・ 。
実施例1の投射用ズームレンズは、図1に示したものである。
第4レンズ群G4は正群で、拡大側に凸の正メニスカスレンズL41、拡大側に凸の正メニスカスレンズL42で構成されている。
実施例のデータを表1に示す。
非球面のデータを表2に示す。
条件(1)〜(6)のパラメータの値を、表4に示す。
図2の上段は「広角端(広角と表示)」、中段は「中間焦点距離(中間と表示)、下段は「望遠端(望遠徒表示)」の収差を示している。
「非点収差」の図における「T」はタンジェンシアル、「S」はサジタルの各光線に対するものであることを示す。
実施例2の投射用ズームレンズは、図3に示したものである。
第3レンズ群G3は1枚のレンズL31で構成され、第4レンズ群G4はレンズL41とL42で構成され、第5レンズ群G5はレンズL51〜L54で構成されている。
実施例2のデータを表5に示す。
非球面のデータを表6に示す。
条件(1)〜(6)のパラメータの値を、表8に示す。
実施例3の投射用ズームレンズは、図5に示したものである。
第3レンズ群G3はレンズL31で構成され、第4レンズ群G4はレンズL41とL42で構成され、第5レンズ群G5はレンズL51〜L54で構成されている。
実施例3のデータを表9に示す。
非球面のデータを表10に示す。
実施例4の投射用ズームレンズは、図7に示したものである。
第3レンズ群G3はレンズL31〜L32で構成され、第4レンズ群G4はレンズL41で構成され、第5レンズ群G5はレンズL51〜L54で構成されている。
正メニスカスレンズL23と負メニスカスレンズL24は接合されている。
実施例4のデータを表13に示す。
非球面のデータを表14に示す。
条件(1)〜(4)のパラメータの値を、表16に示す。
実施例5の投射用ズームレンズは、図9に示したものである。
正メニスカスレンズL23と負メニスカスレンズL24は接合されている。
実施例5のデータを表17に示す。
非球面のデータを表18に示す。
条件(1)〜(6)のパラメータの値を、表20に示す。
実施例6の投射用ズームレンズは、図11に示したものである。
実施例6のデータを表21に示す。
非球面のデータを表22に示す。
条件(1)〜(6)のパラメータの値を、表24に示す。
実施例7の投射用ズームレンズは、図13に示したものである。
実施例7のデータを表25に示す。
非球面のデータを表26に示す。
条件(1)〜(6)のパラメータの値を、表28に示す。
第3レンズ群G3は1枚のレンズL31で構成され、第4レンズ群G4はレンズL41とL42で構成され、第5レンズ群G5はレンズL51〜L54で構成されている。
第5レンズ群G5の屈折力は負であるが、この負の屈折力は弱い。
実施例8のデータを表29に示す。
非球面のデータを表30に示す。
条件(1)〜(6)のパラメータの値を、表32に示す。
実施例9の投射用ズームレンズは、図17に示したものである。
実施例9のデータを表33に示す。
非球面のデータを表34に示す。
条件(1)〜(6)のパラメータの値を、表36に示す。
実施例10の投射用ズームレンズは、図19に示したものである。
実施例10のデータを表37に示す。
非球面のデータを表38に示す。
条件(1)〜(6)のパラメータの値を、表40に示す。
実施例11のデータを表41に示す。
非球面のデータを表42に示す。
条件(1)〜(6)のパラメータの値を、表44に示す。
実施例12の投射用ズームレンズは、図23に示したものである。
実施例12のデータを表45に示す。
非球面のデータを表46に示す。
条件(1)〜(6)のパラメータの値を、表48に示す。
実施例13の投射用ズームレンズは、図25に示したものである。
実施例13のデータを表49に示す。
非球面のデータを表50に示す。
条件(1)〜(6)のパラメータの値を、表52に示す。
実施例14の投射用ズームレンズは、図27に示したものである。
実施例14のデータを表53に示す。
非球面のデータを表54に示す。
条件(1)〜(6)のパラメータの値を、表56に示す。
実施例1〜14の投射用ズームレンズは、何れも、条件(1)乃至(6)を満足している。
実施例12、13の投射用ズームレンズは、第4レンズ群が「負群」で、条件(1A)乃至(6A)を満足している。
また、実施例12、13以外の実施例は、第4レンズ群が「正群」で、条件(1B)乃至(6B)を満足している。
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
G4 第4レンズ群
G5 第5レンズ群
Claims (4)
- 光源と、
投射用画像を表示する画像表示素子と、
前記光源から射出した光で前記画像表示素子を照明する照射光学系と、
前記画像表示素子に表示された前記投射用画像を被投射面に投射して拡大表示させる投射光学系と、を備え、
前記投射光学系として、
拡大側から縮小側へ向かって第1レンズ群乃至第5レンズ群を配してなる5レンズ群構成であり、
第1レンズ群は、負の屈折力を有し、
第2レンズ群は、負の屈折力を有し、
第3レンズ群は、正の屈折力を有し、
前記第3レンズ群および前記第5レンズ群のうちの一方は1枚のレンズで構成され、
広角端から望遠端への変倍の際、前記第1レンズ群は固定であり、前記第2レンズ群ないし第5レンズ群が移動して、隣り合うレンズ群との間隔が変化し、
投射距離が1600(mm)のときの、最も縮小側の第5レンズ群の最も縮小側のレンズ面から画像表示素子のカバーガラスの拡大側の面までの広角端における実距離:Bf、広角端における焦点距離:Fw、第1レンズ群の焦点距離:F1、第5レンズ群の最も縮小側のレンズの有効径:D5が、条件:
(1) 1.9≦Bf/Fw
(2) 1.2<|F1|/Fw<3.5
(6) 0.4<D5/Bf<0.6
を満足する投射用ズームレンズを用いることを特徴とする画像表示装置。 - 請求項1に記載の画像表示装置において、
投射用ズームレンズが、
第1レンズ群と第2レンズ群の広角端の合成焦点距離:Fw1−2、広角端での第2レンズ群の最も縮小側の面から第3レンズ群の最も拡大側の面までの距離:D2G−3Gが、条件:
(3) 0.8<|Fw1−2|/D2G−3G<2.0
を満足することを特徴とする画像表示装置。 - 請求項1または2に記載の画像表示装置において、
投射用ズームレンズが、
第3レンズ群、または第4レンズ群の屈折力の絶対値が大きい方のレンズ群の焦点距離
:F3o4、広角端における焦点距離:Fwが、条件:
(4) 0.35<Fw/F3o4<0.70
を満足することを特徴とする画像表示装置。 - 請求項1乃至3の任意の1に記載の画像表示装置において、
投射用ズームレンズが、
投射距離が1600(mm)のときの最も縮小側の第5レンズ群の最も縮小側のレンズ面から画像表示素子のカバーガラスの拡大側の面までの実距離:Bf、投射距離が1600(mm)のときの第1レンズ群の最も拡大側のレンズ面から画像表示素子までの距離:OALが、条件:
(5) 4.0<OAL/Bf<5.0
を満足するものであることを特徴とする画像表示装置。
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