JP6497573B2 - Projection device and projection system - Google Patents
Projection device and projection system Download PDFInfo
- Publication number
- JP6497573B2 JP6497573B2 JP2014128676A JP2014128676A JP6497573B2 JP 6497573 B2 JP6497573 B2 JP 6497573B2 JP 2014128676 A JP2014128676 A JP 2014128676A JP 2014128676 A JP2014128676 A JP 2014128676A JP 6497573 B2 JP6497573 B2 JP 6497573B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- projection
- optical system
- projection apparatus
- image
- 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Projection Apparatus (AREA)
- Lenses (AREA)
Description
本発明は、画像表示素子に表示される画像をスクリーン等の被投射面に拡大投射するための投射装置およびその投射装置と前記スクリーンを含む投射システムに関するものである。 The present invention relates to a projection device for enlarging and projecting an image displayed on an image display element onto a projection surface such as a screen, and a projection system including the projection device and the screen.
投射装置は、DMD(Digital Micromirror Deviceの略称)や液晶表示パネル等のライトバルブと称される画像表示素子の表示画面を照明し、画像表示素子の表示画像の拡大像を投射光学系によって、被投射面を形成するスクリーンに投影するように構成されている。
特に最近では、投射距離を短く、大画面を表示できる超短投射距離のフロント投射型プロジェクタの需要が高まってきている。小型で超短投射距離を実現する手段として、屈折光学系と曲面ミラーを組み合わせたものが、例えば、特許文献1(特開2007−079524号公報)、特許文献2(特開2009−251458号公報)、特許文献3(特開2011−242606号公報)、特許文献4(特開2009−216883号公報)等で提案されている。
近年、超短投射プロジェクタにおいても、高輝度化の要望は強くなってきていることから、同時にランプや電源からの熱、光線を吸収することによって発生する熱により、温度特性を十分考慮した光学系が求められる。
The projection device illuminates a display screen of an image display element called a light valve such as a DMD (Digital Micromirror Device) or a liquid crystal display panel, and an enlarged image of a display image of the image display element is received by a projection optical system. It is comprised so that it may project on the screen which forms a projection surface.
In recent years, in particular, there has been an increasing demand for front projection projectors having a short projection distance and a very short projection distance capable of displaying a large screen. As a means for realizing a small and ultra-short projection distance, a combination of a refractive optical system and a curved mirror is disclosed in, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-079524) and Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2009-251458). ), Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2011-242606), Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 2009-216883), and the like.
In recent years, there has been a strong demand for high brightness even in ultra-short projection projectors. At the same time, an optical system that fully considers temperature characteristics due to heat from lamps and power supplies and heat generated by absorbing light. Is required.
特に、超短投射距離のプロジェクタにおいては、投射角度が大きいため、周辺部、特に屈折光学系が共有する軸である光軸から最も離れた点での焦点深度が数センチ程度しかなく、従来のフロントプロジェクタに比べて非常に狭くなっている。このことから、従来のプロジェクタでは大きな問題にならなかった前記温度上昇による像面湾曲の発生で、画面周辺部の焦点位置が大きくズレてしまい、解像劣化が著しくなるという大きな問題が顕在してきた。
しかしながら、特許文献1から4においては、温度上昇による像面湾曲の補正については、何ら記載されておらず、昨今のプロジェクタの仕様を考えた場合不十分である。
In particular, in a projector with an ultra short projection distance, since the projection angle is large, the depth of focus is only about several centimeters at the point farthest from the optical axis, which is the axis shared by the peripheral part, particularly the refractive optical system. It is very narrow compared to the front projector. For this reason, the occurrence of curvature of field due to the temperature rise, which has not been a major problem with conventional projectors, has resulted in a significant problem that the focal position of the periphery of the screen is greatly displaced, resulting in significant degradation of resolution. .
However,
本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、投射距離が短く、高輝度化が可能であり、小型、高性能な投射装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a small, high-performance projection apparatus that has a short projection distance and can achieve high brightness.
本発明は、上述した目的を達成するために、画像表示素子に表示される画像をスクリーンに拡大投影するための投射装置であって、屈折光学系と、少なくとも1つの反射光学素子を有する反射光学系とを有し、前記屈折光学系において、
40−60度の範囲のD線における相対屈折率の温度係数をdnTとし、アッベ数をνdとして、
正レンズP1と負レンズN1を少なくとも1枚ずつ含み、前記正レンズP1、前記負レンズN1が、
下記の条件式(1)、(2′):
−6<dnT (1)
72<νd (2′)
を満足し、
前記正レンズP1は開口絞りよりも画像表示素子側に配置され、前記負レンズN1は開口絞りよりも拡大側に配置されていることを特徴としている。
In order to achieve the above-described object, the present invention is a projection apparatus for enlarging and projecting an image displayed on an image display element on a screen, and includes a refractive optical system and at least one reflective optical element. And in the refractive optical system,
The temperature coefficient of the relative refractive index in the D line in the range of 40-60 degrees is dnT, and the Abbe number is νd.
Including at least one positive lens P1 and one negative lens N1, and the positive lens P1 and the negative lens N1
Conditional expressions (1) and (2 ') below:
−6 <dnT (1)
72 <νd (2 ′)
Satisfied ,
The positive lens P1 is disposed closer to the image display element than the aperture stop, and the negative lens N1 is disposed closer to the enlargement side than the aperture stop .
本発明によれば、画像表示素子に表示される画像をスクリーンに拡大投影するための投射装置であって、屈折光学系と、少なくとも1つの反射光学素子を有する反射光学系とを有し、
前記屈折光学系において、
40−60度の範囲のD線における相対屈折率の温度係数をdnTとし、アッベ数をνdとして、
正レンズP1と負レンズN1を、少なくとも1枚ずつ含み、前記正レンズP1、前記負レンズN1が、
下記の条件式(1)、(2′):
−6<dnT (1)
72<νd (2′)
を満足し、
前記正レンズP1は開口絞りよりも画像表示素子側に配置され、前記負レンズN1は開口絞りよりも拡大側に配置されていることにより、小型で高性能且つ温度特性に優れた超短投射距離の投射装置を提供することができる。
According to the present invention, there is provided a projection device for enlarging and projecting an image displayed on an image display element on a screen, including a refractive optical system and a reflective optical system having at least one reflective optical element,
In the refractive optical system,
The temperature coefficient of the relative refractive index in the D line in the range of 40-60 degrees is dnT, and the Abbe number is νd.
At least one positive lens P1 and one negative lens N1 are included, and the positive lens P1 and the negative lens N1 are
Conditional expressions (1) and (2 ') below:
−6 <dnT (1)
72 <νd (2 ′)
Satisfied ,
The positive lens P1 is disposed on the image display element side with respect to the aperture stop, and the negative lens N1 is disposed on the enlargement side with respect to the aperture stop, so that the projection distance is small, high performance, and excellent in temperature characteristics. Projection device can be provided.
以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明に係る投射装置およびその投射装置を含む投射システムを詳細に説明する。
具体的な実施例について、説明する前に本発明の概念的あるいは、原理的な実施の形態を説明する。
本発明は、画像表示素子に表示される画像をスクリーンに拡大投影するための投射装置であって、屈折光学系と、少なくとも1つの反射光学素子を有する反射光学系とを有し、前記屈折光学系において、
40−60度の範囲のD線における相対屈折率の温度係数をdnTとし、アッベ数をνdとして、
正レンズP1と負レンズN1を少なくとも1枚ずつ含み、前記正レンズP1、前記負レンズN1が、
下記の条件式(1)、(2′):
−6<dnT (1)
72<νd (2′)
を満足し、
前記正レンズP1は開口絞りよりも画像表示素子側に配置され、前記負レンズN1は開口絞りよりも拡大側に配置されていることを特徴としている(請求項1に対応する)。
Hereinafter, based on an embodiment of the present invention, a projection apparatus according to the present invention and a projection system including the projection apparatus will be described in detail with reference to the drawings.
Before describing specific examples, a conceptual or principle embodiment of the present invention will be described.
The present invention is a projection apparatus for enlarging and projecting an image displayed on an image display element on a screen, comprising a refractive optical system and a reflective optical system having at least one reflective optical element, and the refractive optical system. In the system,
The temperature coefficient of the relative refractive index in the D line in the range of 40-60 degrees is dnT, and the Abbe number is νd.
Including at least one positive lens P1 and one negative lens N1, and the positive lens P1 and the negative lens N1
Conditional expressions (1) and (2 ') below:
−6 <dnT (1)
72 <νd (2 ′)
Satisfied ,
The positive lens P1 is disposed closer to the image display element than the aperture stop, and the negative lens N1 is disposed closer to the enlargement side than the aperture stop (corresponding to claim 1).
前記正レンズP1、前記負レンズN1の硝材が、上記の条件式(1)を満足することにより、温度上昇による焦点距離の変化を前記2枚のレンズで補正できるだけでなく、特に像面湾曲の変化も高度に調整することができ、超短投射プロジェクタにおいて、温度上昇があっても隅々まで良好な解像度を得られる。条件式(1)を満たすことにより、温度補償を行い得るが、それだけでは、収差補正、特に色の補正に対して不十分であり、条件式(2′)を同時に満たすことにより、初めて光学性能と温度特性を両立することが可能となる。更に好ましくは、以下の条件式(1′)、:
−5<dnT (1′)
を満たすことが望ましい(請求項2に対応する)。
前記のような配置とすることで、収差補正を効果的に行うことができる。ここで「開口絞り」とは、屈折光学系を通る画像表示素子全域からの光線の束(全体光束)の太さが最も細くなるところのことをいう。
When the glass materials of the positive lens P1 and the negative lens N1 satisfy the above-described conditional expression (1), not only the focal length change due to temperature rise can be corrected by the two lenses, but also the curvature of field is particularly significant. The change can also be adjusted to a high degree, and in an ultra-short projection projector, a good resolution can be obtained in every corner even if the temperature rises. Temperature compensation can be performed by satisfying conditional expression (1). However, this is not sufficient for aberration correction, particularly color correction, and optical performance is not achieved until conditional expression (2 ') is satisfied at the same time. And temperature characteristics can be achieved. More preferably, the following conditional expression (1 ′) :
−5 <dnT (1 ′)
It is desirable to satisfy (corresponding to claim 2).
By the arrangement, such as pre SL, it is possible to perform the aberration correction effectively. Here, the “aperture stop” means a point where the thickness of a bundle of rays (overall light beam) from the entire image display element passing through the refractive optical system is the thinnest.
更に望ましくは、前記正レンズP1と前記負レンズN1は、白画像表示時に最も高温となるレンズを含む群に含まれていることが好ましい(請求項3に対応する)。前記レンズを上記レンズ群に配置することにより、温度特性の良好な投射光学系を得ることができる。
更に望ましくは、前記正レンズP1と前記負レンズN1は、最も画像表示素子側の群、例えば、第1レンズ群に含まれていることが好ましい(請求項4に対応する)。前記レンズを前記レンズ群に配置することにより、温度特性の良好な投射光学系を得ることができる。
更に好ましくは、前記正レンズP1と前記負レンズN1は、フォーカス時に移動しない群に含まれていることが望ましい(請求項5に対応する)。各画像サイズにおいても良好な温度特性を得ることが可能となるからである。
更に好ましくは、前記屈折光学系には、樹脂レンズを含んでも良く、該樹脂レンズは、白画像表示時に最も温度が低いレンズを含む群に含まれていることが望ましい(請求項6に対応する)。上記の如き配置とすることで、温度変化に伴う像面湾曲を効果的に抑えることが可能となる。
More preferably, the positive lens P1 and the negative lens N1 are preferably included in a group including a lens that has the highest temperature when displaying a white image (corresponding to claim 3). By disposing the lens in the lens group, a projection optical system with good temperature characteristics can be obtained.
More preferably, the positive lens P1 and the negative lens N1 are preferably included in a group closest to the image display element, for example, a first lens group (corresponding to claim 4). By disposing the lens in the lens group, a projection optical system with good temperature characteristics can be obtained.
More preferably, the positive lens P1 and the negative lens N1 are preferably included in a group that does not move during focusing (corresponding to claim 5). This is because good temperature characteristics can be obtained even at each image size.
More preferably, the refractive optical system may include a resin lens, and the resin lens is preferably included in a group including a lens having the lowest temperature when displaying a white image (corresponding to claim 6). ). With the arrangement as described above, it is possible to effectively suppress curvature of field due to temperature change.
更に望ましくは、前記反射光学素子が、凹面ミラーであり、自由曲面を有することが好ましい(請求項7に対応する)。自由曲面を用いることにより、像面湾曲の補正を効果的に行うことができる。
更に好ましくは、前記反射光学素子は凹面ミラーであり、前記凹面ミラーと前記屈折光学系の光軸との交点から前記スクリーンまでの距離/スクリーン横幅の比をTRとして、下記条件式(3):
TR<0.30 (3)
を満たすことが望ましい(請求項8に対応する)。
上記条件式を満たすことにより、投射距離の非常に短い投射装置を得ることができる。更に好ましくは下記条件式(3′):
TR<0.25 (3′)
を満たすことが望ましい。
更に好ましくは、前記画像表示素子を含む面と光軸との交点と、最も前記画像表示素子側のレンズの前記画像表示素子側面頂点との距離をBFとし、前記光軸と画像形成部端部との距離の最大値をYとし、
前記屈折光学系の軸対称の複数レンズが共有している軸を光軸とするときに、下記条件式(4):
BF/Y<4.0 (4)
を満たすことが望ましい(請求項9に対応する)。
More preferably, the reflecting optical element is a concave mirror and preferably has a free-form surface (corresponding to claim 7). By using a free-form surface, it is possible to effectively correct field curvature.
More preferably, the reflecting optical element is a concave mirror, and a ratio of the distance from the intersection of the concave mirror and the optical axis of the refractive optical system to the screen / the ratio of the screen width is TR, and the following conditional expression (3):
TR <0.30 (3)
It is desirable to satisfy (corresponding to claim 8).
By satisfying the above conditional expression, a projection device having a very short projection distance can be obtained. More preferably, the following conditional expression (3 ′):
TR <0.25 (3 ')
It is desirable to satisfy.
More preferably, the distance between the intersection of the surface including the image display element and the optical axis and the image display element side surface vertex of the lens closest to the image display element is BF, and the optical axis and the end of the image forming unit Y is the maximum distance between
When an axis shared by a plurality of axially symmetric lenses of the refractive optical system is an optical axis, the following conditional expression (4):
BF / Y <4.0 (4)
It is desirable to satisfy (corresponding to claim 9).
上記条件式(4)を満たすことにより、投射光学系をより小型化することができる。また更に好ましくは、以下の条件式(4′):
BY/Y<3.5 (4′)
を満たすことが望ましい。
更に好ましくは、前記屈折光学系と前記反射光学系とを有する投射光学系がノンテレセントリック光学系であることが望ましい(請求項10に対応する)。ノンテレセントリック光学系とすることで、小型化に有利となる。
本発明の投射光学系は、上記のごとき構成により、投射距離が非常に短く、高輝度化が可能であり、小型、高性能で温度特性が良好な投射装置を提供することが可能となる。
次に、上述した本発明の投射装置の投射光学系の構成を詳細に説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態であって且つ実施例1に係る投射装置の構成を光路と共に示す断面図である。
図2は、画像が形成される画像形成部の中心と光軸との配置関係を示す説明図であり、画像形成部は、光軸に対しY方向に所定量シフトしている。
By satisfying the conditional expression (4), the projection optical system can be further downsized. More preferably, the following conditional expression (4 ′):
BY / Y <3.5 (4 ′)
It is desirable to satisfy.
More preferably, the projection optical system including the refractive optical system and the reflective optical system is a non-telecentric optical system (corresponding to claim 10). Using a non-telecentric optical system is advantageous for downsizing.
With the configuration as described above, the projection optical system of the present invention can provide a projection device that has a very short projection distance, can achieve high brightness, is small, has high performance, and has good temperature characteristics.
Next, the configuration of the projection optical system of the projection apparatus of the present invention described above will be described in detail.
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a projection apparatus according to a first embodiment of the present invention and Example 1 together with an optical path.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the positional relationship between the center of the image forming unit on which an image is formed and the optical axis. The image forming unit is shifted by a predetermined amount in the Y direction with respect to the optical axis.
図3は、本発明の第1の実施の形態であって且つ実施例1に係る投射装置に用いている投射光学系の投射サイズ毎の合焦レンズの移動位置を示す断面図であり、このうち(a)は、投射サイズが遠距離側(80インチ)の場合であり、(b)は、投射サイズが近距離側(48インチ)の場合を示す。
図1において、符号LVは、画像形成部を示す。画像形成部LVは、具体的には、例えば「DMD(Digital Micro−mirror Device)」、「透過型液晶パネル」、「反射型液晶パネル」等のライトバルブであり、符号LVで示している部分は「投射すべき画像を形成する部分」である。画像形成部LVが、DMD等のように自ら発光する機能を持たない場合には、画像形成部LVに形成された画像情報が照明光学系LSからの照明光により照明される。照明光学系LSとしては、画像形成部LVを効率よく照明する機能を有するものが好ましい。また、照明をより均一にするため、例えばロッドインテグレータやフライアイインテグレータを用いることができる。また照明の光源としては、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ、LEDなどの白色光源を用いることができる。また単色発光LED、LD(レーザダイオード)などの単色光源も用いることができる。照明光学系については、周知技術であるので、具体的な例については、ここでは省略する。
FIG. 3 is a sectional view showing the moving position of the focusing lens for each projection size of the projection optical system used in the projection apparatus according to the first embodiment of the present invention and Example 1. Of these, (a) shows the case where the projection size is on the far side (80 inches), and (b) shows the case where the projection size is on the near side (48 inches).
In FIG. 1, reference numeral LV denotes an image forming unit. Specifically, the image forming unit LV is a light valve such as “DMD (Digital Micro-mirror Device)”, “transmission type liquid crystal panel”, “reflection type liquid crystal panel”, and the like, which is indicated by reference numeral LV Is a “part forming an image to be projected”. When the image forming unit LV does not have a function of emitting light as in the case of DMD or the like, the image information formed in the image forming unit LV is illuminated with illumination light from the illumination optical system LS. The illumination optical system LS preferably has a function of efficiently illuminating the image forming unit LV. In order to make the illumination more uniform, for example, a rod integrator or a fly eye integrator can be used. As a light source for illumination, a white light source such as an ultra-high pressure mercury lamp, a xenon lamp, a halogen lamp, or an LED can be used. A monochromatic light source such as a monochromatic LED or LD (laser diode) can also be used. Since the illumination optical system is a well-known technique, a specific example is omitted here.
本実施の形態においては、画像形成部LVとしてDMDを想定している。また、本実施の形態では前記自ら「発光する機能を持たない画像形成部」を前提としているが、「生成させた画像を発光させる機能を有する自己発光方式」のものを利用することもできる。
画像形成部LVの近傍に配設される平行平板Fは、画像形成部LVのカバーガラス(シールガラス)を想定している。Hは投射装置外装部、Sは絞り位置(開口絞り)を示している。また、図1のSCは、スクリーンを示している。
図1において、前玉が最も繰り出す48インチの場合の光路図を示している。図1に示すように、複数の軸対称レンズが共有する軸を軸A、軸Aに平行な方向をZ軸方向、画像表示素子の中心から射出され、絞りSの中心を通る光線を含む面内で、軸Aに垂直な軸をY軸、軸A、Y軸に垂直な軸をXとする。図1において、時計回りの回転方向を+α方向とする。
画像情報によりDMDで2次元的に強度変調された光束が物体光としての投射光束となる。画像形成部LVからの投射光束は、屈折光学系11、折り返しミラー12,自由曲面凹面ミラー13を通って結像光束とされる。つまり、DMD(画像形成部LV)上に形成された画像が投射光学系によりスクリーンSCに拡大投影され、投射画像となる。ここで、前記画像が形成される面を、画像形成面とする。前記屈折光学系11の各光学素子は、それぞれ光軸を共有しており、画像形成部LVは、図2に示す通り、該光軸Aに対してY方向にシフトしている。
In the present embodiment, a DMD is assumed as the image forming unit LV. Further, in the present embodiment, the “image forming unit that does not have the function of emitting light” is presupposed, but the “self-light emitting method having a function of emitting the generated image” may be used.
The parallel flat plate F disposed in the vicinity of the image forming unit LV is assumed to be a cover glass (seal glass) of the image forming unit LV. H indicates a projection device exterior portion, and S indicates a stop position (aperture stop). Moreover, SC in FIG. 1 shows a screen.
In FIG. 1, the optical path diagram in the case of 48 inches in which the front ball is extended most is shown. As shown in FIG. 1, an axis shared by a plurality of axisymmetric lenses is an axis A, a direction parallel to the axis A is a Z-axis direction, and a plane including a light beam emitted from the center of the image display element and passing through the center of the stop S. In the figure, an axis perpendicular to the axis A is defined as a Y axis, and an axis perpendicular to the axes A and Y is defined as an X. In FIG. 1, the clockwise rotation direction is defined as + α direction.
A light beam that is two-dimensionally intensity-modulated by the DMD by image information becomes a projection light beam as object light. The projected light beam from the image forming unit LV passes through the refractive
この第1の実施の形態においては、屈折光学系11と、折り返しミラー12、一枚の自由曲面凹面ミラー13を用いて系を構成している。ミラーを増やしたりしてもよいが、構成が複雑になり、また大型化、コストアップにもつながってしまうため、あまり好ましくない。
高輝度化に伴って、照明光学系LSにおいては、電源、ランプからの熱、光を吸収することで発生した熱が大きくなる。特にノンテレセントリック光学系を用いたプロジェクタにおいては、小型化のためにバックフォーカスを短くすることにより、鏡胴部への光の吸収量が大きく増加するため、最も画像表示側のレンズ群は、温度が上昇しやすく、このレンズ群内で温度補償する必要がある。
そこで、この第1の実施の形態における実施例1においては、最も画像表示素子側の正レンズと、絞りを挟んだ正レンズ、負レンズにそれぞれ条件式(1)(2)を満たす硝材(例えばOHARA社のS−FPM3 nd:1.53775 νd:74.7031 DnT:−4.4)を用いることで、焦点距離の変動と、メカ保持部の熱による膨張とのバランスをとっている。また、上記に加え、最も画像表示素子側の正レンズを非球面レンズとすることで、像面湾曲の温度変化をより高度に調整することが可能となっている。
In the first embodiment, the system is configured by using the refractive
As the brightness increases, in the illumination optical system LS, the heat generated by absorbing power and heat from the lamp and the lamp increases. Especially in projectors using non-telecentric optical systems, the amount of light absorbed into the lens barrel increases greatly by shortening the back focus for miniaturization. It is necessary to compensate for the temperature within this lens group.
Therefore, in Example 1 of the first embodiment, a glass material that satisfies the conditional expressions (1) and (2) for the positive lens closest to the image display element, the positive lens that sandwiches the stop, and the negative lens (for example, By using OHARA S-FPM3 nd: 1.53775 νd: 74.7031 DnT: -4.4), the fluctuation of the focal length and the thermal expansion of the mechanical holding unit are balanced. In addition to the above, by making the positive lens closest to the image display element an aspherical lens, it is possible to adjust the temperature change of the field curvature more highly.
また、冷却機構を適切に配置することで、非球面レンズを含むフォーカス時に移動する群に関しては、温度変化を抑えることができ、像面湾曲の温度変化を抑えることができる。
前記屈折光学系11を通った光は、画像形成部LVに形成された画像情報に共役な中間像を反射ミラーよりも画像形成部LV側に空間像として形成する。中間像は、平面像として結像する必要はなく、この第1の実施の形態においても、他の実施の形態においても曲面像として形成している。中間像を最も拡大側に配置した自由曲面凹面ミラー13により拡大投影し、スクリーンに映写する。中間像は、像面湾曲、歪曲を持っているが、凹面ミラーに自由曲面凹面ミラー13を用いることにより、これを補正することが出来る。そのため、レンズ系への収差補正の負担が減ることにより、設計の自由度が増し、小型化等に有利となる。また、ここで自由曲面とは、任意のY方向の位置にてX方向の位置に応じたX方向の曲率が一定ではなく、任意のX方向の位置にてY方向の位置に応じたY方向の曲率が一定でないアナモフィック面のことを言う。
自由曲面凹面ミラー13とスクリーンSCとの間に防塵ガラス14を設置することが望ましい。本第1の実施の形態においては防塵ガラス14として平板ガラスを用いているが、曲率がついていてもよく、またレンズ等パワーを持った光学素子でもよい。また、軸Aに対して垂直ではなく傾けて配置しているが、この角度は任意でよく、軸Aに対して垂直でもよい。
Further, by appropriately disposing the cooling mechanism, it is possible to suppress the temperature change and the temperature change of the field curvature with respect to the group that moves at the time of focusing including the aspherical lens.
The light passing through the refractive
It is desirable to install a
次に、図3を参照しつつ、本発明の実施例1について詳しく説明する。
実施例1および後述する実施例2における記号の意味は、以下の通りである。
f:全系の焦点距離
NA:開口数
ω:半画角(deg)
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
νd:アッベ数
K:非球面の円錐定数
Ai:i次の非球面定数
Cj:自由曲面係数
非球面形状は、近軸曲率半径の逆数(近軸曲率)をC、光軸からの高さをH、円錐定数をK、上記各次数の非球面係数を用い、Xを光軸方向における非球面量として、周知の下記の式(5):
Next,
The meanings of symbols in Example 1 and Example 2 described later are as follows.
f: Focal length of entire system NA: Numerical aperture ω: Half angle of view (deg)
R: radius of curvature (for aspheric surfaces, the paraxial radius of curvature)
D: Surface spacing Nd: Refractive index νd: Abbe number K: Aspherical conical constant Ai: i-th order aspherical constant Cj: Free-form surface coefficient The aspherical shape is the reciprocal of the paraxial radius of curvature (paraxial curvature). The following equation (5) is well known, where the height from the optical axis is H, the conic constant is K, the aspheric coefficients of the above orders are used, and X is the aspheric amount in the optical axis direction:
で表されるものであり、近軸曲率半径と円錐定数、非球面係数を与えて形状を特定する。
また、自由曲面形状は、近軸曲率半径の逆数(近軸曲率)をC、光軸からの高さをH、円錐定数をKとし、上記自由曲面係数を用い、Xを光軸方向における自由曲面量として、周知の下記の式(6)
The shape is specified by giving a paraxial radius of curvature, a conic constant, and an aspherical coefficient.
In addition, the free-form surface shape is defined by taking the reciprocal of the paraxial radius of curvature (paraxial curvature) as C, the height from the optical axis as H, the conic constant as K, using the above-mentioned free-form surface coefficient, and X as the free-axis direction As the amount of curved surface, the following well-known formula (6)
ただし、 However,
で表されるものであり、近軸曲率半径と円錐定数、自由曲面係数を与えて形状を特定する。
図1に示すように、画像形成部法線方向であり、軸対称レンズが共有する軸である軸Aと平行な軸をZ軸、画像表示素子の中心から射出され、絞りの中心を通る光線を含む面内の軸のうち、軸Aに垂直な軸をY軸、軸A、Y軸に垂直な軸をX軸とし、図1において、時計回りの回転方向を+α方向とする。
図3に、本発明の第1の実施の形態であって、且つ実施例1に係る屈折光学系のレンズ構成と、フォーカスの様子を示す。この屈折光学系は、画像形成部側から拡大側に向かって順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4とを配置している。投射距離の変動に対するフォーカシングは、遠距離(80インチ)側から近距離(48インチ)側へのフォーカシングに際し、正の第2レンズ群G2と負の第3レンズ群G3が画像形成部側に移動し、正の第4レンズ群G4が拡大側に移動する。
The shape is specified by giving a paraxial radius of curvature, a conic constant, and a free-form surface coefficient.
As shown in FIG. 1, a light beam that is emitted from the center of the image display element and passes through the center of the stop, which is in the normal direction of the image forming unit and is parallel to the axis A that is the axis shared by the axisymmetric lens. Among the in-plane axes including the axis A, the axis perpendicular to the axis A is the Y axis, the axis A, the axis perpendicular to the Y axis is the X axis, and in FIG. 1, the clockwise rotation direction is the + α direction.
FIG. 3 shows the lens configuration of the refractive optical system according to the first embodiment of the present invention and Example 1, and the state of focusing. This refractive optical system has a first lens group G1 having a positive refractive power, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a negative refractive power in order from the image forming unit side to the enlargement side. A third lens group G3 and a fourth lens group G4 having a positive refractive power are arranged. Focusing with respect to fluctuations in the projection distance is such that the positive second lens group G2 and the negative third lens group G3 move to the image forming unit side when focusing from the long distance (80 inches) side to the short distance (48 inches) side. Then, the positive fourth lens group G4 moves to the enlargement side.
第1レンズ群G1は、画像形成部LV側から順に、画像形成部側に拡大側より曲率の大きな凸面を向けた両面非球面両凸レンズからなる第1レンズL1と、拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第2レンズL2と、画像形成部側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第3レンズL3と、画像形成部側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第4レンズL4と、画像形成部側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第5レンズL5との接合レンズと、開口絞りSと、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第6レンズL6と、拡大側に画像形成部側より曲率の大きな凸面を向けた両面非球面両凸レンズからなる第7レンズL7と、画像形成部側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第8レンズL8と、拡大側に画像形成部より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第9レンズL9と画像形成部側に拡大側より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第10レンズL10とでなる接合レンズと、拡大側に画像形成部側より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第11レンズL11とをもって構成されている。第2レンズ群G2は、画像形成部側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第12レンズL12の一枚から構成されている。第3レンズ群G3は、拡大側に画像形成部側より曲率の大きい凹面を向けた両凹レンズからなる第13レンズL13と、拡大側が平面である平凹レンズからなる第14レンズL14と、画像形成部側に凸面を向けた両面非球面負メニスカスレンズからなる第15レンズL15とをもって構成されている。第4レンズ群G4は、拡大側に凸面を向けた両面非球面正メニスカスレンズからなる第16レンズL16とをもって構成されている。 The first lens group G1 has, in order from the image forming unit LV side, a first lens L1 composed of a double-sided aspherical biconvex lens having a convex surface having a larger curvature than the magnifying side on the image forming unit side, and a convex surface on the magnifying side. A second lens L2 made of a positive meniscus lens, a third lens L3 made of a negative meniscus lens having a convex surface facing the image forming portion, and a fourth lens L4 made of a negative meniscus lens having a convex surface facing the image forming portion. A cemented lens with a fifth lens L5 made of a positive meniscus lens having a convex surface facing the image forming unit, an aperture stop S, a sixth lens L6 made of a negative meniscus lens with a convex surface facing the magnification side, and the magnification side A seventh lens L7 composed of a double-sided aspherical biconvex lens with a convex surface having a larger curvature than the image forming unit side, and an eighth lens L8 composed of a negative meniscus lens having a convex surface directed to the image forming unit side. The ninth lens L9 is a biconvex lens having a convex surface having a larger curvature than the image forming unit on the enlargement side, and the tenth lens L10 is a biconcave lens having a concave surface having a larger curvature than the enlargement side on the image forming unit side. A cemented lens and an eleventh lens L11 composed of a biconvex lens having a convex surface having a larger curvature than the image forming unit side on the enlargement side are configured. The second lens group G2 is composed of a single twelfth lens L12 made of a positive meniscus lens having a convex surface facing the image forming unit. The third lens group G3 includes a thirteenth lens L13 made of a biconcave lens having a concave surface having a larger curvature than the image forming unit side on the magnifying side, a fourteenth lens L14 made of a plano-concave lens whose magnifying side is a plane, and an image forming unit And a fifteenth lens L15 made of a double-sided aspheric negative meniscus lens having a convex surface facing the side. The fourth lens group G4 includes a sixteenth lens L16 made of a double-sided aspheric positive meniscus lens having a convex surface facing the enlargement side.
上記レンズ群により屈折光学系が構成されており、その拡大側に折り返し用の平面ミラー12(面34)、自由曲面凹面ミラー13(面35)が設置されている。
尚、第1レンズL1と第5レンズL5をもって正レンズP1と称し、第7レンズL7をもって負レンズN1と称することとする。
以下、表1にレンズデータを示す。表中、面番号に*が付いているものは非球面、**がついているものは自由曲面を示している。
A refractive optical system is constituted by the lens group, and the folding plane mirror 12 (surface 34) and the free-form curved concave mirror 13 (surface 35) are installed on the enlargement side.
The first lens L1 and the fifth lens L5 are referred to as a positive lens P1, and the seventh lens L7 is referred to as a negative lens N1.
Table 1 below shows lens data. In the table, a surface number with * indicates an aspherical surface, and a surface number with ** indicates a free-form surface.
すなわち、表1においては、「*」が付された第4面、第5面、第15面、第16面、第30面、第31面、第32面、第33面の各光学面が非球面であり、式(5)における各非球面のパラメータは、次表2の通りである。
なお、非球面係数において、「En」は、「10のべき乗」、すなわち「×10n」をあらわし、例えば「E−05」は、「×10−5」をあらわしている。
That is, in Table 1, the optical surfaces of the fourth surface, the fifth surface, the fifteenth surface, the sixteenth surface, the thirty-third surface, the thirty-second surface, and the thirty-third surface marked with “*” are shown. The parameters of each aspheric surface in the equation (5) are as shown in Table 2 below.
In the aspheric coefficient, “En” represents “power of 10”, that is, “× 10n”, and for example, “E-05” represents “× 10-5”.
表1におけるDA、DB、DC、DD、DEは、それぞれ可変間隔である。
このうち、可変間隔DAは、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔、即ち、面23と面24との可変間隔である。可変間隔DBは、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔、即ち、面25と面26との可変間隔である。可変間隔DCは、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔、即ち、面31と面32の可変間隔である。 可変間隔DDは、第4レンズ群G4と折り返しミラー12との間隔、DEは、自由曲面凹面ミラー13とスクリーン面SCとの間の可変間隔である。
このように、投射光学系は、投射距離の変動に対するフォーカシングにおいて、遠距離から近距離側へのフォーカシングに際し、図3において、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3が画像形成部側に移動し、第4レンズ群G4が拡大側に移動する。このように、拡大率を変更することで、投射画像の対角線サイズが、48インチ、60インチ、80インチまで、投射サイズに合わせて、フォーカス調整される。
フォーカス調整の際に、レンズ群間隔が変化する面間隔DA、DB、DC、DD、DEは、表1に「可変DA」、「可変DB」、「可変DC」、「可変DD」、「可変DE」と記載され、これら面間隔DA〜DEを、投射画像対角線サイズ80、60、48インチに対し、次表3に示すように変化する。
DA, DB, DC, DD, DE in Table 1 are variable intervals.
Among these, the variable distance DA is the distance between the first lens group G1 and the second lens group G2, that is, the variable distance between the
In this way, the projection optical system moves the second lens group G2 and the third lens group G3 to the image forming unit side in FIG. 3 when focusing from a long distance to a short distance side in focusing with respect to fluctuations in the projection distance. Then, the fourth lens group G4 moves to the enlargement side. In this way, by changing the enlargement ratio, the diagonal size of the projected image is adjusted to a focus size of 48 inches, 60 inches, and 80 inches according to the projection size.
The surface distances DA, DB, DC, DD, DE at which the lens group distance changes during focus adjustment are shown in Table 1 as “Variable DA”, “Variable DB”, “Variable DC”, “Variable DD”, “Variable”. DE ”, and these surface intervals DA to DE change as shown in Table 3 below with respect to the projected image diagonal size of 80, 60, and 48 inches.
また、自由曲面形状は、近軸曲率半径の逆数(近軸曲線)C、光軸から高さH、円錐定数K、次表4に示す自由曲面係数を与えて、Xを光軸方向における自由曲面量として、上記式(6)により、形状を特定する。 The free-form surface shape is given by the reciprocal of the paraxial radius of curvature (paraxial curve) C, the height H from the optical axis, the conic constant K, and the free-form surface coefficient shown in Table 4 below. As the amount of curved surface, the shape is specified by the above equation (6).
尚、投射距離とTRは、近距離、基準、遠距離に応じて、次表5に示すような値となる。ここで、TRとは、[自由曲面凹面ミラー13と軸Aとの交点からスクリーンまでの距離]/[スクリーン横幅]で表される。
The projection distance and TR have values as shown in the following table 5 according to the short distance, the reference, and the long distance. Here, TR is expressed as [distance from the intersection of free-form curved
以下、本実施例1の画像形成部LVに用いられているDVDその他の具体的数値を示す。
DMDサイズ
ドットサイズ:7.56μm
横方向長さ:14.5152mm
縦方向長さ:8.1648mm
光軸〜素子中心:5.31mm
BF/Y:2.61
最も反射面側に位置するレンズの投影画像が最大となる合焦状態での頂点からの折り返しミラー12、自由曲面凹面ミラー13の位置座標を次表6に示す。なお回転に関しては、面法線と光軸とのなす角度を示している。
Hereinafter, other specific numerical values of the DVD used in the image forming unit LV of the first embodiment will be shown.
DMD size Dot size: 7.56μm
Horizontal length: 14.5152mm
Longitudinal length: 8.1648mm
Optical axis to element center: 5.31 mm
BF / Y: 2.61
Table 6 shows the position coordinates of the
また、図4に示した各画角に対応したスポットダイアグラムを図5から図7に示す。これらの各スポットダイアグラムは、スクリーン面での結像特性(mm)を波長625nm(赤)、550nm(緑)、425nm(青)について示している。良好な結像をしていることがわかる。
室温(20度)と温度が20度上昇時の全系、第1レンズ群の焦点距離を、次表7に示す。
In addition, spot diagrams corresponding to the respective angles of view shown in FIG. 4 are shown in FIGS. Each of these spot diagrams shows imaging characteristics (mm) on the screen surface for wavelengths of 625 nm (red), 550 nm (green), and 425 nm (blue). It can be seen that a good image is formed.
Table 7 shows the focal lengths of the first lens unit and the entire system when the room temperature (20 degrees) and the temperature rise by 20 degrees.
温度変化時の焦点距離の変動が抑えられることがわかる。
この実施例1の場合、条件式(1)〜条件式(4)に対応する値は、下記の通りとなり、それぞれ条件式(1)〜(4)を満足している。
条件式(1) dnT=−4.4
条件式(2) νd=74.7031
条件式(3) TR=0.219〜0.232
条件式(4) BF/Y=2.61
It can be seen that the fluctuation of the focal length when the temperature changes can be suppressed.
In the case of Example 1, the values corresponding to the conditional expressions (1) to (4) are as follows and satisfy the conditional expressions (1) to (4), respectively.
Conditional expression (1) dnT = −4.4
Conditional expression (2) νd = 74.7031
Conditional expression (3) TR = 0.219 to 0.232
Conditional expression (4) BF / Y = 2.61
次に、図8を参照にして、実施例2に係る投射装置について、説明する。
図8に示すように、画像形成部法線方向であり、軸対称レンズが共有する軸である軸Aと平行な軸をZ軸、画像表示素子の中心から射出され、絞りSの中心を通る光線を含む面内の軸のうち、軸Aに垂直な軸をY軸、軸A、Y軸に垂直な軸をX軸とし、図8において、時計回りの回転方向を+α方向とする。
図9に、本発明の第2の実施の形態であって、且つ実施例2に係る屈折光学系のレンズ構成と、フォーカスの様子を示す。この屈折光学系は、画像形成部側から拡大側に向かって順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4とを配置している。図8に示すように、最も拡大側に自由曲面凹面ミラー13を有し、投射距離の変動に対するフォーカシングは、遠距離(100インチ)側から近距離(60インチ)側へのフォーカシングに際し、正の第2レンズ群G2と負の第3レンズ群G3が画像形成部側に移動し、正の第4レンズ群G4が拡大側に移動する。
Next, a projection apparatus according to Example 2 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 8, the axis that is in the normal direction of the image forming unit and is parallel to the axis A, which is the axis shared by the axisymmetric lens, is emitted from the center of the image display element. Of the axes in the plane including the light beam, the axis perpendicular to the axis A is the Y axis, the axis A is perpendicular to the Y axis, and the axis perpendicular to the Y axis is the X axis. In FIG.
FIG. 9 shows the lens configuration of the refractive optical system according to the second embodiment of the present invention and Example 2, and the state of focusing. This refractive optical system has a first lens group G1 having a positive refractive power, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a negative refractive power in order from the image forming unit side to the enlargement side. A third lens group G3 and a fourth lens group G4 having a positive refractive power are arranged. As shown in FIG. 8, a free-form curved
第1レンズ群G1は、画像形成部LV側から順に、画像形成部側に拡大側より曲率の大きな凸面を向けた両面非球面両凸レンズからなる第1レンズL1と、画像形成部側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第2レンズL2と、画像形成部側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第3レンズL3と、画像形成部側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第4レンズL4との接合レンズと、開口絞りSと、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第5レンズL5と、拡大側に画像形成部側より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第6レンズL6と、画像形成部側に凸面を向けた両面非球面負メニスカスレンズからなる第7レンズL7と、拡大側に画像形成面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第8レンズL8と画像形成部側に拡大側より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第9レンズL9とでなる接合レンズと、拡大側に画像形成部側より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第10レンズL10とで構成されている。第2レンズ群G2は、画像形成部側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第11レンズL11の一枚から構成されている。第3レンズ群G3は、画像形成部側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第12レンズL12と、画像形成部側に拡大側より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第13レンズL13と、画像形成部側に凸面を向けた両面非球面負メニスカスレンズからなる第14レンズL14とをもって構成されている。第4レンズ群G4は、拡大側に凸面を向けた両面非球面正メニスカスレンズからなる第15レンズL15の一枚をもって構成されている。 The first lens group G1 includes, in order from the image forming unit LV side, a first lens L1 including a double-sided aspherical biconvex lens having a convex surface having a larger curvature than the magnifying side on the image forming unit side, and a convex surface on the image forming unit side. A second lens L2 composed of a negative meniscus lens directed to the third lens L3, a third lens L3 composed of a negative meniscus lens having a convex surface directed toward the image forming portion, and a fourth lens composed of a positive meniscus lens directed toward the image forming portion. A fifth lens L5 composed of a cemented lens with L4, an aperture stop S, a negative meniscus lens having a convex surface facing the enlargement side, and a biconvex lens composed of a convex surface having a larger curvature than the image forming unit side on the magnification side. A sixth lens L6, a seventh lens L7 composed of a double-sided aspheric negative meniscus lens having a convex surface facing the image forming unit, and a biconvex lens having a convex surface having a larger curvature than the image forming surface on the enlargement side A cemented lens composed of an eighth lens L8 and a ninth lens L9 made of a biconcave lens having a concave surface having a larger curvature than the magnification side on the image forming unit side, and a convex surface having a larger curvature than the image forming unit side on the magnification side And a tenth lens L10 made of a biconvex lens. The second lens group G2 is composed of a single eleventh lens L11 made of a positive meniscus lens having a convex surface facing the image forming unit. The third lens group G3 includes a twelfth lens L12 made of a negative meniscus lens having a convex surface facing the image forming portion, and a thirteenth lens L13 made of a biconcave lens having a concave surface having a larger curvature on the image forming portion side than the magnifying side. And a fourteenth lens L14 composed of a double-sided aspheric negative meniscus lens having a convex surface facing the image forming unit. The fourth lens group G4 is composed of a fifteenth lens L15 made of a double-sided aspheric positive meniscus lens having a convex surface facing the enlargement side.
上記レンズ群により屈折光学系が構成されており、その拡大側に折り返し用の平面ミラー12(面32)、自由曲面凹面ミラー13(面33)が設置されている。
尚、第3レンズL3をもって正レンズP1と称し、第5レンズL5をもって負レンズN1と称することとする。
以下、表8にレンズデータを示す。表中、面番号に*が付いているものは、非球面、**がついているものは、自由曲面を示している。
A refractive optical system is constituted by the lens group, and the folding plane mirror 12 (surface 32) and the free-form curved concave mirror 13 (surface 33) are installed on the enlargement side.
The third lens L3 is referred to as a positive lens P1, and the fifth lens L5 is referred to as a negative lens N1.
Table 8 below shows lens data. In the table, a surface number with * indicates an aspherical surface, and a surface number with ** indicates a free-form surface.
すなわち、表8においては、「*」が付された第4面、第5面、第15面、第16面、第28面、第29面、第30面、第31面の各光学面が非球面であり、式(5)における各非球面のパラメータは、次表9の通りである。
なお、非球面係数において、「En」は、「10のべき乗」、すなわち「×10n」をあらわし、例えば「E−05」は、「×10−5」をあらわしている。
That is, in Table 8, the optical surfaces of the fourth surface, the fifth surface, the fifteenth surface, the sixteenth surface, the twenty-eighth surface, the twenty-ninth surface, the thirty-third surface, and the thirty-first surface marked with “*” are shown. The parameters of each aspheric surface in the equation (5) are as shown in Table 9 below.
In the aspheric coefficient, “En” represents “power of 10”, that is, “× 10n”, and for example, “E-05” represents “× 10-5”.
表8におけるDA、DB、DC、DD、DEは、それぞれ可変間隔である。
このうち、可変間隔DAは、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔、即ち、面21と面22との可変間隔である。可変間隔DBは、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔、即ち、面23と面24との可変間隔である。可変間隔DCは、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間隔、即ち、面29と面30の可変間隔である。
可変間隔DDは、第4レンズ群G4と折り返しミラー12との間隔、DEは、自由曲面凹面ミラー13とスクリーン面SCとの間の可変間隔である。
このように、投射光学系は、投射距離の変動に対するフォーカシングは遠距離から近距離側へのフォーカシングに際し、図9において、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3が画像形成部側に移動し、第4レンズ群G4が拡大側に移動する。このように、拡大率を変更することで、投射画像の対角線サイズが、60インチ、80インチ、100インチまで、投射サイズに合わせて、フォーカス調整される。
フォーカス調整の際に、レンズ群間隔が変化する面間隔DA、DB、DC、DD、DEは、表10に「可変DA」、「可変DB」、「可変DC」、「可変DD」、「可変DE」と記載され、これら面間隔DA〜DEを、投射画像対角線サイズ60、80、100インチに対し、次表10に示すように変化する。
DA, DB, DC, DD, and DE in Table 8 are variable intervals.
Among these, the variable distance DA is the distance between the first lens group G1 and the second lens group G2, that is, the variable distance between the surface 21 and the
The variable distance DD is the distance between the fourth lens group G4 and the
As described above, in the projection optical system, when the focusing with respect to the variation in the projection distance is performed from the long distance to the short distance side, the second lens group G2 and the third lens group G3 move to the image forming unit side in FIG. The fourth lens group G4 moves to the enlargement side. Thus, by changing the enlargement ratio, the diagonal size of the projected image is adjusted to the projection size up to 60 inches, 80 inches, and 100 inches according to the projection size.
The surface distances DA, DB, DC, DD, DE at which the lens group distance changes during focus adjustment are shown in Table 10 as “variable DA”, “variable DB”, “variable DC”, “variable DD”, “variable”. DE ”, and these surface intervals DA to DE change as shown in Table 10 below with respect to the projected image diagonal size of 60, 80, and 100 inches.
また、自由曲面形状は、近軸曲率半径の逆数(近軸曲線)C、光軸から高さH、円錐定数K、次表11に示す自由曲面係数を与えて、Xを光軸方向における自由曲面量として、上記式(6)により、形状を特定する。 The free-form surface shape is given by giving the reciprocal of the paraxial radius of curvature (paraxial curve) C, the height H from the optical axis, the conic constant K, and the free-form surface coefficient shown in the following Table 11, and X is free in the optical axis direction. As the amount of curved surface, the shape is specified by the above equation (6).
尚、投射距離とTRは、近距離、基準、遠距離に応じて、次表12に示すような値となる。ここで、TRとは、[自由曲面凹面ミラー13と軸Aとの交点からスクリーンまでの距離]/[スクリーン横幅]で表される。
The projection distance and TR have values as shown in the following table 12 according to the short distance, the reference, and the long distance. Here, TR is expressed as [distance from the intersection of free-form curved
以下、本実施例2の画像形成部LVに用いられているDVDその他の具体的数値を示す。
DMDサイズ
ドットサイズ:7.56μm
横方向長さ:14.5152mm
縦方向長さ:8.1648mm
光軸〜素子中心:5.30mm
BF/Y:2.61
最も反射面側に位置するレンズの投影画像が最大となる合焦状態での頂点からの折り返しミラー12、自由曲面凹面ミラー13の位置座標を次表13に示す。なお回転に関しては、面法線と光軸とのなす角度を示している。
Hereinafter, other specific numerical values of the DVD used in the image forming unit LV of the second embodiment will be shown.
DMD size Dot size: 7.56μm
Horizontal length: 14.5152mm
Longitudinal length: 8.1648mm
Optical axis to element center: 5.30 mm
BF / Y: 2.61
Table 13 shows the position coordinates of the
また、図4に示した各画角に対応したスポットダイアグラムを図10から図12に示す。これらの各スポットダイアグラムは、スクリーン面での結像特性(mm)を波長625nm(赤)、550nm(緑)、425nm(青)について示している。良好な結像をしていることがわかる。
即ち、実施例2に係る投射装置において、図4に示した各画角(評価点)に対応するスクリーン上におけるスポットダイアグラムは、100インチの場合は、図10に、80インチの場合は、図11に、60インチの場合は、図12にそれぞれ示す如くである。
これら、図10〜図12に見られるように、良好な結像をしていることがわかる。
次に室温(20度)と温度が20度上昇した40度時の全系の焦点距離、第1レンズ群の焦点距離を、次表14に示す。
Further, spot diagrams corresponding to the respective angles of view shown in FIG. 4 are shown in FIGS. Each of these spot diagrams shows imaging characteristics (mm) on the screen surface for wavelengths of 625 nm (red), 550 nm (green), and 425 nm (blue). It can be seen that a good image is formed.
That is, in the projection apparatus according to the second embodiment, the spot diagram on the screen corresponding to each angle of view (evaluation point) shown in FIG. 4 is shown in FIG. 10 for 100 inches, and in the case of 80 inches. 11 and 60 inches are as shown in FIG.
As can be seen from FIG. 10 to FIG. 12, it can be seen that a good image is formed.
Next, Table 14 shows the focal length of the entire system and the focal length of the first lens group at room temperature (20 degrees) and 40 degrees when the temperature rises by 20 degrees.
温度変化時の焦点距離の変動が抑えられることがわかる。
この実施例2の場合、条件式(1)〜条件式(4)に対応する値は、下記の通りとなり、それぞれ条件式(1)〜(4)を満足している。
条件式(1) dnT=−4.4
条件式(2) νd=74.7031
条件式(3) TR=0.215〜0.226
条件式(4) BF/Y=2.61
以上のような具体的な数値例によって特定される投射装置によれば、固定群内の正レンズ、負レンズそれぞれに、適切な硝材を指定することにより、小型で高性能かつ温度特性に優れた超短投射距離の画像投射装置を得ることができる。なお、上述した第1および第2の実施例の形態では、本発明の好適な実施形態例を示したが、本発明はその内容に限定されるものではない。
特に実施例1および実施例2で例示した各部の具体的形状および数値は、本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例にすぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
このように、本発明は、本実施形態で説明した内容に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更することができる。
It can be seen that the fluctuation of the focal length when the temperature changes can be suppressed.
In the case of Example 2, values corresponding to the conditional expressions (1) to (4) are as follows and satisfy the conditional expressions (1) to (4), respectively.
Conditional expression (1) dnT = −4.4
Conditional expression (2) νd = 74.7031
Conditional expression (3) TR = 0.215 to 0.226
Conditional expression (4) BF / Y = 2.61
According to the projection device specified by the specific numerical examples as described above, by specifying an appropriate glass material for each of the positive lens and the negative lens in the fixed group, it is small and has high performance and excellent temperature characteristics. An image projection device with an ultra-short projection distance can be obtained. In the first and second embodiments described above, preferred embodiments of the present invention have been shown, but the present invention is not limited to the contents thereof.
In particular, the specific shapes and numerical values of the respective parts exemplified in Example 1 and Example 2 are merely examples of implementations in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention is interpreted in a limited way by these. There should be no things.
Thus, the present invention is not limited to the contents described in the present embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist thereof.
11 屈折光学系
12 折り返しミラー
13 自由曲面凹面ミラー
14 防塵ガラス
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
G4 第4レンズ群
L1〜L16 第1レンズ〜第16レンズ
LV 画像形成部
N1 負レンズ
P1 正レンズ
DESCRIPTION OF
Claims (10)
40−60度の範囲のD線における相対屈折率の温度係数をdnTとし、アッベ数をνdとして、
正レンズP1と負レンズN1が少なくとも1枚ずつを含み、前記正レンズP1、前記負レンズN1が、
下記の条件式(1)、(2′):
−6<dnT (1)
72<νd (2′)
を満足し、
前記正レンズP1は開口絞りよりも画像表示素子側に配置され、前記負レンズN1は開口絞りよりも拡大側に配置されていることを特徴とする投射装置。 A projection apparatus for enlarging and projecting an image displayed on an image display element on a screen, the projection apparatus having a refractive optical system and a reflective optical system having at least one reflective optical element, wherein the refractive optical system In the system,
The temperature coefficient of the relative refractive index in the D line in the range of 40-60 degrees is dnT, and the Abbe number is νd.
The positive lens P1 and the negative lens N1 each include at least one lens, and the positive lens P1 and the negative lens N1
Conditional expressions (1) and (2 ') below:
−6 <dnT (1)
72 <νd (2 ′)
Satisfied,
The projection apparatus, wherein the positive lens P1 is disposed closer to the image display element than the aperture stop, and the negative lens N1 is disposed closer to the enlargement side than the aperture stop.
−5<dnT (1′)
を満足することを特徴とする投射装置。 2. The projection apparatus according to claim 1, wherein the positive lens P <b> 1 and the negative lens N <b> 1 further satisfy the following conditional expression (1 ′):
−5 <dnT (1 ′)
A projection device characterized by satisfying
TR<0.30 (3)
を満たすことを特徴とする前記スクリーンを含む投射システム。 8. The projection apparatus according to claim 1, wherein the reflective optical element is a concave mirror, and a distance from the intersection of the concave mirror and the optical axis of the refractive optical system to the screen / screen width. The following conditional expression (3):
TR <0.30 (3)
A projection system including the screen.
前記屈折光学系の軸対称の複数レンズが共有している軸を光軸とするときに、下記条件式(4):
BF/Y<4.0 (4)
を満たすことを特徴とする投射装置。 9. The projection device according to claim 1, wherein a distance between an intersection between a surface including the image display element and an optical axis and a vertex of the image display element side surface of the lens closest to the image display element. Is BF, Y is the maximum distance between the optical axis and the end of the image forming unit,
When an axis shared by a plurality of axially symmetric lenses of the refractive optical system is an optical axis, the following conditional expression (4):
BF / Y <4.0 (4)
The projection device characterized by satisfying.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014128676A JP6497573B2 (en) | 2014-06-23 | 2014-06-23 | Projection device and projection system |
US14/742,967 US9523842B2 (en) | 2014-06-23 | 2015-06-18 | Projection device and projection system |
EP15173153.6A EP2960709B1 (en) | 2014-06-23 | 2015-06-22 | Projection device and projection system |
CN201510353844.9A CN105319667B (en) | 2014-06-23 | 2015-06-23 | Projection arrangement and optical projection system |
US15/348,700 US9690084B2 (en) | 2014-06-23 | 2016-11-10 | Projection device and projection system |
US15/633,421 US10067324B2 (en) | 2014-06-23 | 2017-06-26 | Projection device and projection system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014128676A JP6497573B2 (en) | 2014-06-23 | 2014-06-23 | Projection device and projection system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016009037A JP2016009037A (en) | 2016-01-18 |
JP6497573B2 true JP6497573B2 (en) | 2019-04-10 |
Family
ID=55226633
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014128676A Active JP6497573B2 (en) | 2014-06-23 | 2014-06-23 | Projection device and projection system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6497573B2 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6811636B2 (en) * | 2017-02-13 | 2021-01-13 | リコーインダストリアルソリューションズ株式会社 | Projection optics and image display |
CN109870791B (en) * | 2018-12-03 | 2021-08-03 | 北京耐德佳显示技术有限公司 | Short focus image projection device |
TWI795592B (en) * | 2019-09-06 | 2023-03-11 | 揚明光學股份有限公司 | Projection lens and projector |
JP7088217B2 (en) * | 2020-01-20 | 2022-06-21 | セイコーエプソン株式会社 | Projection optics and projector |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001124986A (en) * | 1999-10-26 | 2001-05-11 | Canon Inc | Image read lens and image reader using the same |
JP4210314B2 (en) * | 2003-02-06 | 2009-01-14 | 株式会社リコー | Projection optical system, enlargement projection optical system, enlargement projection apparatus, and image projection apparatus |
JP4889289B2 (en) * | 2004-12-13 | 2012-03-07 | 日東光学株式会社 | Optical system and rear projector |
JP5091726B2 (en) * | 2008-03-10 | 2012-12-05 | 株式会社日立製作所 | Projection display system |
JP2010181672A (en) * | 2009-02-06 | 2010-08-19 | Seiko Epson Corp | Projection optical system and projection type image display device |
JP2010204328A (en) * | 2009-03-03 | 2010-09-16 | Topcon Corp | Projection optical system and image projector |
JP2011253130A (en) * | 2010-06-04 | 2011-12-15 | Hitachi Consumer Electronics Co Ltd | Rear projection type video display device |
US9158119B2 (en) * | 2012-10-31 | 2015-10-13 | Ricoh Company, Ltd. | Enlargement optical system |
-
2014
- 2014-06-23 JP JP2014128676A patent/JP6497573B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016009037A (en) | 2016-01-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11042082B2 (en) | Projection optical system including movable lens groups, a non-movable lens group, and a curved mirror | |
US10067324B2 (en) | Projection device and projection system | |
JP6496977B2 (en) | Projection optical system and projector apparatus | |
JP6604090B2 (en) | Projection optical system, projection apparatus and projection system | |
JP6326717B2 (en) | Projection optical system and image display device | |
JP2019049755A (en) | Projection optical system | |
JP6481886B2 (en) | Projection optical system and image display device | |
JP6270128B2 (en) | Projection optical system and image projection apparatus | |
JP6221266B2 (en) | Projection optical system and image display device | |
JP5676748B2 (en) | Projection optical system and projection display device | |
JP6497573B2 (en) | Projection device and projection system | |
JP6598050B2 (en) | Projection device and projection system | |
JP2014174340A (en) | Zoom projection optical system and image display device | |
JP6811636B2 (en) | Projection optics and image display | |
JP6364784B2 (en) | Image projection apparatus and enlarged image displacement adjustment method | |
JP6679854B2 (en) | Projection device and image display device | |
WO2014115818A1 (en) | Image-projection optical system, and image-projection device | |
JP2015132723A (en) | Projection optical system and image display apparatus | |
JP6803764B2 (en) | Projection optics and image display | |
JP6341367B2 (en) | Projection device and projection system | |
RU2462741C2 (en) | Optical projector system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170607 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180214 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180316 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180514 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20181012 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181210 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190215 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190228 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6497573 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |