JP7222543B2 - 投射光学系およびプロジェクタ装置 - Google Patents
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Description
縮小側の画像を拡大側に第1の中間像として結像し、内部に第1の開口絞りを有する第1屈折光学系と、
第1の中間像を拡大側に第2の中間像として結像する第2屈折光学系と、
第2の中間像を拡大側に投射像として結像する凹面鏡を含む反射光学系と、
を有する投射光学系であって、
縮小側の画像の中心からの出射光が上記凹面鏡へ到達するまでの光路を含む面から見た際に、縮小側の画像は第1屈折光学系の光軸に対して一方の方向にシフト配置されて第1屈折光学系の光軸とは交差せず、
画像を形成する光線のうち、最も光軸に近い点から出射する光束の開口数NA1と、最も光軸から遠い点から出射する光束の開口数NA2とが、以下の式(1)および(2)を満足していることを特徴とするものである。
0.9 < NA2/NA1 < 0.7 ・・・(1)
0.17 < NA2 ≦ 0.25 ・・・(2)
縮小側の画像の最も光軸から遠い光点から出射される光束と第1の開口絞りとの間には隙間が形成され、
上記隙間は、光軸に対して画像が配置される側の光線と第1の開口絞りとの間の第1の隙間、および、光軸に対して画像が配置されない側の光線と第1の開口絞りとの間の第2の隙間を有し、
第1の隙間の大きさと比較して、第2の隙間の大きさの方がより大であることが望ましい。
第1の開口絞りの縮小側に隣接するレンズ面からの出射光は、縮小側の画像上の第1屈折光学系の光軸から最も近い点から出射される光束の光線高と比較して、周辺光束の光線高の方がより大であることが望ましい。
第1の開口絞りの有効径EDaと、
第1の開口絞りの縮小側に隣接するレンズ面の有効径ED1と、
第1屈折光学系を第1の開口絞りを境に分割した際に縮小側に配置されるレンズ群を第1の後群としたときの、該第1の後群の全長RGLとが、
以下の式(3)および(4)を満足していることが望ましい。
EDa>ED1 ・・・(3)
0.7 > EDa/RGL > 0.35 ・・・(4)
上記第1の後群が縮小側から、正のパワーを有する第1レンズ群、負のパワーを有する第2レンズ群、および正のパワーを有する第3レンズ群が配置されてなり、
第2レンズ群の焦点距離fRG1-2と、第3レンズ群の焦点距離fRG1-3とが、以下の式(5)を満足していることが望ましい。
|fRG1-2|>|fRG1-3| ・・・(5)
上記第2レンズ群が縮小側から、負のパワーを有する負レンズ1、正のパワーを有する正レンズ1、および負のパワーを有する負レンズ2が配置されてなり、
上記負レンズ2の像側面の曲率半径CR1と、
上記負レンズ2の屈折率ndnと、
上記正レンズ1の屈折率ndpと、
広角端かつ最至近における投射光学系の焦点距離fwnとが、
以下の式(6)および(7)を満足していることが望ましい。
3.5 <|CR1|/|fwn|< 10.0 ・・・(6)
0.25 < ndn-ndp < 0.55 ・・・(7)
第1屈折光学系を第1の開口絞りを境に分割した際に拡大側に配置されるレンズ群を第1の前群、縮小側に配置されるレンズ群を第1の後群としたとき、
第1の前群の焦点距離fLRFと、
第1の後群の焦点距離fLRRと、
広角端かつ最至近における投射光学系の焦点距離fwnとが、
以下の式(8)、(9)および(10)を満足していることが望ましい。
7.0<|fLRR|/|fwn|<15.0 ・・・(8)
7.0<|fLRF|/|fwn|<15.0 ・・・(9)
fLRR<fLRF ・・・(10)
X=(1/Rdy)Y2/[1+{1-(1+K)(1/Rdy)2Y2}1/2]
+AR3Y3+AR4Y4+AR6Y6+AR8Y8+AR10Y10+AR12Y12+AR14Y14
0.9 < NA2/NA1 < 0.7 ・・・(1)
0.17 < NA2 ≦ 0.25 ・・・(2)
なお、上記NA1、NA2、NA2/NA1の値を、他の実施例における値と共に図30に示している。これらの式(1)および(2)を満足させることにより、画像周辺の光量を落とさずに、明るい画像を投射可能となる。
EDa>ED1 ・・・(3)
0.7 > EDa/RGL > 0.35 ・・・(4)
なお、上記ED1、EDa、およびEDa/RGLの各値を、他の実施例における値と共に図31に示している。ここで図31の式(3)の欄には、EDa>ED1であることを示すために、ED1/EDaの値を示している。
|fRG1-2|>|fRG1-3| ・・・(5)
なお、上記fRG1-2、fRG1-3、そして第1レンズ群G1R1の焦点距離fRG1-1の各値を、他の実施例における値と共に図31に示している。ここで図31の式(5)の欄には、|fRG1-2|>|fRG1-3|であることを示すために、|fRG1-2|/|fRG1-3|の値を示している。
負レンズ2であるレンズL4の像側(縮小側)レンズ面の曲率半径CR1と、
負レンズ2であるレンズL4の屈折率ndnと、
正レンズ1であるレンズL3の屈折率ndpと、
広角端かつ最至近における投射光学系の焦点距離fwnとが、
以下の式(6)および(7)を満足している。
3.5 <|CR1|/|fwn|< 10.0 ・・・(6)
0.25 < ndn-ndp < 0.55 ・・・(7)
-10 <CR1/|fwn|< -3.5 ・・・(*6)
の数値範囲にあることが望ましい。
第1の前群G1Fの焦点距離fLRFと、
第1の後群G1Rの焦点距離fLRRと、
広角端かつ最至近における投射光学系の焦点距離fwnとが、
以下の式(8)、(9)および(10)を満足している。
7.0<|fLRR|/|fwn|<15.0 ・・・(8)
7.0<|fLRF|/|fwn|<15.0 ・・・(9)
fLRR<fLRF ・・・(10)
式(8)の上限以上になると、fwnの値が小さく(パワーが強く)なり過ぎてしまい、fLRRに対するfwnが強くなることで、fLRRによる補正能力とバックフォーカスの調整能力が不足する。それと反対に、式(8)の下限以下になると、fwnの値が大きく(パワーが弱く)なり過ぎてしまい、fLRRに対するfwnが弱くなることで、全体のバランスが崩れてしまい光学系全体の大型化を招く。
一方、式(9)の上限以上になると、fwnの値が小さく(パワーが強く)なり過ぎてしまい、fLRFに対するfwnが強くなることで、fLRFによる補正能力とバックフォーカスの調整能力が不足する。それと反対に、式(9)の下限以下になると、fwnの値が大きく(パワーが弱く)なり過ぎてしまい、fLRFに対するfwnが弱くなることで、全体のバランスが崩れてしまい光学系全体の大型化と収差補正能力の低下を招く。
7 <fLRR/|fwn|< 10 ・・・(*8)の数値範囲にあることが望ましい。一方、fLRF/|fwn|については、
9 <fLRF/|fwn|< 15 ・・・(*9)
の数値範囲にあることが望ましい。なお図30の式(10)の欄には、fLRR<fLRFであることを示すために、fLRR/fLRFの値を示している。
0.65≦EDf3r/EDf1r<1.20 ・・・(11)
なお、上記フォーカスレンズ群1における有効径EDf1rおよびフォーカスレンズ群3における有効径EDf3rの値、並びにEDf3r/EDf1rの値を、他の実施例における値と共に図30に示している。また図30には、フォーカスレンズ群1~3の(実施例4だけはフォーカスレンズ群1~4の)フォーカシング時の移動量および移動方向も併せて示している。
以上述べた問題を回避する上では、以下の式(11-1)が満足されていることがより望ましい。
0.75 <EDf3r/EDf1r≦1.00 ・・・(11-1)
0.60 <EDf3f/EDf1r≦1.10 ・・・(12)
なお、上記有効径EDf3fの値、並びにEDf3f/EDf1rの値についても、他の実施例における値と共に図30に示している。
0.75 <EDf3f/EDf1r≦1.00 ・・・(12-1)
0.45<|CR2|/|fLF|<1.8 ・・・(13)
0 < |CR2/CR3| < 0.5 ・・・(14)
-1.0 <CR2/fLF< -0.55 ・・・(*13)
より好ましくは
-0.95 <CR2/fLF< -0.66 ・・・(*13-1)
の数値範囲にあることが望ましい。また、CR2/CR3については、
0 < CR2/CR3< 0.5 ・・・(*14)
の数値範囲を満足している。
0.1 <CR2/CR3 < 0.45 ・・・(*14-1)
0.3 < fLFF/fLF < 1.95 ・・・(15)
0.9 < fLFF/fLFR < 1.6 ・・・(16)
なお、上記焦点距離fLF、fLFFおよびfLFRの値を他の実施例における値と共に図30に示し、fLFF/fLF およびfLFF/fLFRの値を、他の実施例における値と共に図31に示している。
1.2 < fLFF/fLF < 1.95 ・・・(15-1)
1.0 < fLFF/fLFR < 1.55 ・・・(16-1)
特に、焦点距離fLFFおよびfLFについては、以下の式(15-2)が満足されていることがさらに望ましい。
1.3 < fLFF/fLF < 1.90 ・・・(15-2)
2 ライトバルブ
3、PR プリズム
4 凹面鏡
G1 第1屈折光学系
G2 第2屈折光学系
G1R 第1屈折光学系の第1の後群
G1F 第1屈折光学系の第1の前群
G2R 第2屈折光学系の第2の後群
G2F 第2屈折光学系の第2の前群
AS1 第1の開口絞り
AS2 第2の開口絞り
FS 視野絞り
L1~L22 レンズ
Claims (5)
- 縮小側の画像を拡大側に第1の中間像として結像し、内部に第1の開口絞りを有する第1屈折光学系と、
前記第1の中間像を拡大側に第2の中間像として結像する第2屈折光学系と、
前記第2の中間像を拡大側に投射像として結像する凹面鏡を含む反射光学系と、
を有する投射光学系であって、
縮小側の画像の中心からの出射光が前記凹面鏡へ到達するまでの光路を含む面から見た際に、縮小側の画像は第1屈折光学系の光軸に対して一方の方向にシフト配置されて第1屈折光学系の光軸とは交差せず、
画像を形成する光線のうち、最も光軸に近い点から出射する光束の開口数NA1と、最も光軸から遠い点から出射する光束の開口数NA2とが、以下の式(1)および(2)を満足し、
0.9 < NA2/NA1 < 0.7 ・・・(1)
0.17 < NA2 ≦ 0.25 ・・・(2)
前記第1の開口絞りの有効径EDaと、
前記第1の開口絞りの縮小側に隣接するレンズ面の有効径ED1と、
前記第1屈折光学系を前記第1の開口絞りを境に分割した際に縮小側に配置されるレンズ群を第1の後群としたときの、該第1の後群の全長RGLとが、
以下の式(3)および(4)を満足し、
EDa>ED1 ・・・(3)
0.7 > EDa/RGL > 0.35 ・・・(4)
前記第1の後群は縮小側から、正のパワーを有する第1レンズ群、負のパワーを有する第2レンズ群、および正のパワーを有する第3レンズ群が配置されてなり、
前記第2レンズ群の焦点距離fRG1-2と、前記第3レンズ群の焦点距離fRG1-3とが、以下の式(5)を満足し、
|fRG1-2|>|fRG1-3| ・・・(5)
前記第2レンズ群は縮小側から、負のパワーを有する負レンズ1、正のパワーを有する正レンズ1、および負のパワーを有する負レンズ2が配置されてなり、
前記負レンズ2の像側面の曲率半径CR1と、
前記負レンズ2の屈折率ndnと、
前記正レンズ1の屈折率ndpと、
広角端かつ最至近における投射光学系の焦点距離fwnとが、
以下の式(6)および(7)を満足する投射光学系。
3.5 <|CR1|/|fwn|< 10.0 ・・・(6)
0.25 < ndn-ndp < 0.55 ・・・(7) - 縮小側の画像の最も光軸から遠い光点から出射される光束と前記第1の開口絞りとの間には隙間が形成され、
前記隙間は、光軸に対して画像が配置される側の光線と前記第1の開口絞りとの間の第1の隙間、および、光軸に対して画像が配置されない側の光線と前記第1の開口絞りとの間の第2の隙間を有し、
前記第1の隙間の大きさと比較して、前記第2の隙間の大きさの方がより大である請求項1に記載の投射光学系。 - 前記第1の開口絞りの縮小側に隣接するレンズ面からの出射光は、縮小側の画像上の第1屈折光学系の光軸から最も近い点から出射される光束の光線高と比較して、周辺光束の光線高の方がより大である請求項1または2に記載の投射光学系。
- 前記第1屈折光学系を前記第1の開口絞りを境に分割した際に拡大側に配置されるレンズ群を第1の前群、縮小側に配置されるレンズ群を第1の後群としたとき、
前記第1の前群の焦点距離fLRFと、
前記第1の後群の焦点距離fLRRと、
広角端かつ最至近における投射光学系の焦点距離fwnとが、
以下の式(8)、(9)および(10)を満足する請求項1から3のいずれか1項に記載の投射光学系。
7.0<|fLRR|/|fwn|<15.0 ・・・(8)
7.0<|fLRF|/|fwn|<15.0 ・・・(9)
fLRR<fLRF ・・・(10) - 光源と、この光源からの光を変調する光変調器と、この光変調器によって変調された光による光学像を投射する請求項1から4のいずれか1項に記載の投射光学系とを備えてなるプロジェクタ装置。
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2019
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2020
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