JP6745775B2 - 結像光学系、投写型表示装置、及び撮像装置 - Google Patents
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Description
1.8<hkc2/hrc1<2.5 (1−1)
hkm2/hs<0.8 (2)
で表される条件式(1−1)及び(2)を満足する。
本発明の第2の結像光学系は、拡大側から縮小側へ向かって順に、少なくとも1枚のレンズを有し拡大側結像面と共役な位置に中間像を形成する第1光学系と、少なくとも1枚のレンズを有し中間像を縮小側結像面に再結像させる第2光学系とからなり、縮小側がテレセントリックに構成されており、第1光学系の最も縮小側のレンズが非球面レンズであり、第2光学系の最も拡大側のレンズ面での最大画角の主光線の高さをhkc2、第1光学系の最も縮小側のレンズ面での最大画角の主光線の高さをhrc1、第2光学系の最も拡大側のレンズ面での軸上マージナル光線の高さをhkm2、最大画角の主光線が第2光学系内で光軸と交わる位置での軸上マージナル光線の高さをhs、全系の焦点距離をf、上記非球面レンズの拡大側の面での最大画角の主光線の高さをyk、上記非球面レンズの縮小側の面での最大画角の主光線の高さをyr、上記非球面レンズの拡大側の面と該面の近軸球面との高さykにおける光軸方向のずれ量をXk(yk)、上記非球面レンズの縮小側の面と該面の近軸球面との高さyrにおける光軸方向のずれ量をXr(yr)とし、Xk(yk)の符号は、高さykにおいて上記非球面レンズの拡大側の面が該面の近軸球面より拡大側にあれば負、縮小側にあれば正とし、Xr(yr)の符号は、高さyrにおいて上記非球面レンズの縮小側の面が該面の近軸球面より拡大側にあれば負、縮小側にあれば正とした場合、
1.5<hkc2/hrc1 (1)
hkm2/hs<0.8 (2)
0<[Xr(yr)−Xk(yk)]/|f| (4)
で表される条件式(1)、(2)及び(4)を満足する。
以下では、本発明の第1および第2の結像光学系を総括して本発明の結像光学系という。
1.8<hkc2/hrc1<2.5 (1−1)
0.4<hkm2/hs<0.7 (2−1)
14<θ (3)
16<θ<20 (3−1)
0.3<[Xr(yr)−Xk(yk)]/|f|<1 (4−1)
0.8<Ymax/hrc1<1.5 (5)
1.5<hkc2/hrc1 (1)
hkm2/hs<0.8 (2)
なお、図2に、図1の結像光学系の部分拡大図を示す。図2には、軸上マージナル光線2m、及び最大画角の主光線3cが例示されている。また、図2には、上記hkc2、hrc1、hkm2、及びhsが例示されている。
1.8<hkc2/hrc1<2.5 (1−1)
0.4<hkm2/hs<0.7 (2−1)
14<θ (3)
16<θ<20 (3−1)
0<[Xr(yr)−Xk(yk)]/|f| (4)
ここで、Xk(yk)の符号は、高さykにおいて非球面レンズの拡大側の面がこの面の近軸球面より拡大側にある場合を負、縮小側にある場合を正としており、Xr(yr)の符号は、高さyrにおいて非球面レンズの縮小側の面がこの面の近軸球面より拡大側にある場合を負、縮小側にある場合を正としている。
0.3<[Xr(yr)−Xk(yk)]/|f|<1 (4−1)
0.8<Ymax/hrc1<1.5 (5)
実施例1の結像光学系のレンズ構成と光束は図1に示したものであり、その構成及び図示方法は上述したとおりであるので、ここでは重複説明を一部省略する。実施例1の結像光学系は、拡大側から縮小側へ向かって順に、第1光学系G1と、第2光学系G2とからなる。第1光学系G1は、拡大側から縮小側へ向かって順に、レンズL1a〜レンズL1f、光学部材Pr、及びレンズL1h〜レンズL1mからなる。第2光学系G2は、拡大側から縮小側へ向かって順に、レンズL2a〜レンズL2iからなる。なお、光学部材Prは入射面と出射面が平行なプリズム等を想定した部材であり、この点は後述の実施例2、及び実施例3における光学部材Prも同様である。
Zd=C×h2/{1+(1−KA×C2×h2)1/2}+ΣAm×hm
ただし、
Zd:非球面深さ(高さhの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に
下ろした垂線の長さ)
h:高さ(光軸からのレンズ面までの距離)
C:近軸曲率
KA、Am:非球面係数
であり、非球面式のΣはmに関する総和を意味する。
実施例2の結像光学系のレンズ構成と光束の断面図を図2に示す。実施例2の結像光学系は、拡大側から縮小側へ向かって順に、第1光学系G1と、第2光学系G2とからなる。第1光学系G1は、拡大側から縮小側へ向かって順に、レンズL1a〜レンズL1e、光学部材Pr、及びレンズL1g〜レンズL1kからなる。第2光学系G2は、拡大側から縮小側へ向かって順に、レンズL2a〜レンズL2gからなる。
実施例3の結像光学系のレンズ構成と光束の断面図を図3に示す。実施例3の結像光学系は、拡大側から縮小側へ向かって順に、第1光学系G1と、第2光学系G2とからなる。第1光学系G1は、拡大側から縮小側へ向かって順に、レンズL1a〜レンズL1e、光学部材Pr、及びレンズL1g〜レンズL1kからなる。第2光学系G2は、拡大側から縮小側へ向かって順に、レンズL2a〜レンズL2gからなる。
2m 軸上マージナル光線
3 最大画角の光束
3c 最大画角の主光線
10、49、210、310 結像光学系
11a〜11c 透過型表示素子
12、13、32、33 ダイクロイックミラー
14、34 クロスダイクロイックプリズム
15、215、315 光源
16a〜16c コンデンサレンズ
18a〜18c、38 全反射ミラー
21a〜21c DMD素子
24a〜24c TIRプリズム
25、35a〜35c 偏光分離プリズム
31a〜31c 反射型表示素子
41 カメラボディ
42 シャッターボタン
43 電源ボタン
44、45 操作部
46 表示部
47 マウント
48 交換レンズ
100、200、300 投写型表示装置
105、205、305 スクリーン
400 カメラ
G1 第1光学系
G2 第2光学系
hkc2 第2光学系の最も拡大側のレンズ面での最大画角の主光線の高さ
hkm2 第2光学系の最も拡大側のレンズ面での軸上マージナル光線の高さ
hrc1 第1光学系の最も縮小側のレンズ面での最大画角の主光線の高さ
hs 最大画角の主光線が第2光学系内で光軸と交わる位置での軸上マージナル光線の高さ
L1a〜L1m、L2a〜L2ai レンズ
MI 中間像
O 中心
PP、Pr 光学部材
Rp 近軸曲率半径
Scr スクリーン
Sim 画像表示面
Sp 近軸球面
Sa 面
Xk(yk) 非球面レンズの拡大側の面とこの面の近軸球面との高さykにおける光軸方向のずれ量
yk 非球面レンズの拡大側の面での最大画角の主光線の高さ
Z 光軸
Claims (10)
- 拡大側から縮小側へ向かって順に、少なくとも1枚のレンズを有し拡大側結像面と共役な位置に中間像を形成する第1光学系と、少なくとも1枚のレンズを有し前記中間像を縮小側結像面に再結像させる第2光学系とからなり、
縮小側がテレセントリックに構成されており、
前記第2光学系の最も拡大側のレンズ面での最大画角の主光線の高さをhkc2、
前記第1光学系の最も縮小側のレンズ面での最大画角の主光線の高さをhrc1、
前記第2光学系の最も拡大側のレンズ面での軸上マージナル光線の高さをhkm2、
最大画角の主光線が前記第2光学系内で光軸と交わる位置での軸上マージナル光線の高さをhsとした場合、
1.8<hkc2/hrc1<2.5 (1−1)
hkm2/hs<0.8 (2)
で表される条件式(1−1)及び(2)を満足する結像光学系。 - 拡大側から縮小側へ向かって順に、少なくとも1枚のレンズを有し拡大側結像面と共役な位置に中間像を形成する第1光学系と、少なくとも1枚のレンズを有し前記中間像を縮小側結像面に再結像させる第2光学系とからなり、
縮小側がテレセントリックに構成されており、
前記第1光学系の最も縮小側のレンズが非球面レンズであり、
前記第2光学系の最も拡大側のレンズ面での最大画角の主光線の高さをhkc2、
前記第1光学系の最も縮小側のレンズ面での最大画角の主光線の高さをhrc1、
前記第2光学系の最も拡大側のレンズ面での軸上マージナル光線の高さをhkm2、
最大画角の主光線が前記第2光学系内で光軸と交わる位置での軸上マージナル光線の高さをhs、
全系の焦点距離をf、
前記非球面レンズの拡大側の面での最大画角の主光線の高さをyk、
前記非球面レンズの縮小側の面での最大画角の主光線の高さをyr、
前記非球面レンズの拡大側の面と該面の近軸球面との高さykにおける光軸方向のずれ量をXk(yk)、
前記非球面レンズの縮小側の面と該面の近軸球面との高さyrにおける光軸方向のずれ量をXr(yr)とし、
Xk(yk)の符号は、高さykにおいて前記非球面レンズの拡大側の面が該面の近軸球面より拡大側にあれば負、縮小側にあれば正とし、Xr(yr)の符号は、高さyrにおいて前記非球面レンズの縮小側の面が該面の近軸球面より拡大側にあれば負、縮小側にあれば正とした場合、
1.5<hkc2/hrc1 (1)
hkm2/hs<0.8 (2)
0<[Xr(yr)−Xk(yk)]/|f| (4)
で表される条件式(1)、(2)及び(4)を満足する結像光学系。 - 前記第2光学系の最も拡大側のレンズへ入射する最大画角の主光線と、前記第2光学系の最も拡大側のレンズから射出する最大画角の主光線とのなす角の絶対値をθとし、該θの単位を度とした場合、
14<θ (3)
で表される条件式(3)を満足する請求項1又は2記載の結像光学系。 - 前記縮小側結像面での最大像高をYmaxとした場合、
0.8<Ymax/hrc1<1.5 (5)
で表される条件式(5)を満足する請求項1から3のいずれか1項記載の結像光学系。 - 1.8<hkc2/hrc1<2.5 (1−1)
で表される条件式(1−1)を満足する請求項2記載の結像光学系。 - 0.4<hkm2/hs<0.7 (2−1)
で表される条件式(2−1)を満足する請求項1又は2記載の結像光学系。 - 16<θ<20 (3−1)
で表される条件式(3−1)を満足する請求項3記載の結像光学系。 - 0.3<[Xr(yr)−Xk(yk)]/|f|<1 (4−1)
で表される条件式(4−1)を満足する請求項2記載の結像光学系。 - 光源と、
該光源からの光が入射するライトバルブと、
請求項1から8のいずれか1項記載の結像光学系とを備え、
該結像光学系は、前記ライトバルブにより変調された変調光による光学像をスクリーン上に投写する投写型表示装置。 - 請求項1から8のいずれか1項記載の結像光学系を備えた撮像装置。
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