JP7502770B2 - 投射光学系および照明装置 - Google Patents
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Description
像面に形成された像を担持する光線を複数のレンズに通して、光照射対象の物体側に投射する投射光学系において、
該投射光学系は、2面以上のレンズ面がトロイダル面である複数のレンズを含み、
前記トロイダル面は少なくとも、
最も像面側に配置された像面側レンズの像面側のレンズ面、および、
上記像面側レンズ以外の物体側レンズのレンズ面のうち、曲率半径が最大であるレンズ面に、
それぞれ形成されていることを特徴とするものである。
投射光学系の光軸方向をZ方向、Z方向に対して直交し、かつ互いに直交する方向をX方向およびY方向としたとき、トロイダル面である上記像面側レンズの像面側のレンズ面は、XZ面における面形状およびYZ面における面形状がいずれも、光軸近辺において像面側に凹であることが望ましい。
投射光学系の光軸方向をZ方向、Z方向に対して直交し、かつ互いに直交する方向をX方向およびY方向としたとき、トロイダル面であるレンズ面は、XZ面における面形状およびYZ面における面形状の少なくとも一方が非球面であることが望ましい。
投射光学系の光軸方向をZ方向、Z方向に対して直交し、かつ互いに直交する方向をX方向およびY方向としたとき、トロイダル面である上記物体側レンズのレンズ面は、XZ面における面形状およびYZ面における面形状のうち、少なくとも一方が非球面であり、
上記非球面の面形状を有するレンズ面は、光軸近辺において物体側に凸であることが望ましい。
上記像面側レンズの物体側のレンズ面は、物体側に凸であり、
この像面側レンズと物体側で隣接する隣接レンズの像面側のレンズ面は、像面側に凸である、
ことが望ましい。
上記像面から上記物体側に向かって配置された、物体側に凸の正メニスカスレンズ、像面側に凸の正メニスカスレンズを含むことが望ましい。
0.625≦NA (式1)
であることが望ましい。
上記最も像面側に配置された像面側レンズの像面側のレンズ面に入射する光線の主光線がレンズ光軸となす主光線傾角αの最大値を最大主光線傾角とすると、
最大主光線傾角<15° (式2)
であることが望ましい。
上記最も像面側に配置された像面側レンズの像面側のレンズ面の有効径をLLとし、全系のバックフォーカスをFBとすると、
2<LL/FB<5 (式3)
であることが望ましい。
光源と、
DMDからなる画像表示面と、
この画像表示面を上記像面として、該画像表示面からの出射光を投射する、本発明による投射光学系と、
を備えてなるものである。
レーザー光源と、
上記レーザー光源から発せられた光線を走査させる走査ミラーと、
上記走査ミラーで反射した後の光線が入射する蛍光体からなる画像表示面と、
この画像表示面を上記像面として、該画像表示面からの出射光を投射する、本発明による投射光学系と、
を備えてなるものである。
0.625≦NA (式1)
である場合は、投射光学系の十分な明るさが確保される。
最大主光線傾角<15° (式2)
である場合は、投射光学系の十分な明るさが確保される。
2<LL/FB<5 (式3)
である場合は、全系のバックフォーカスを短くして投射光学系の小型化等に有利となる。
Z=(1/Rx)X2/[1+{1-(1+K)(1/Rx)2X2}1/2]
+AX4+BX6+CX8+DX10
また、YZ面で非球面かつXZ面で球面の場合、非球面の形状は、Zを光軸方向の座標、Yを前記Y方向の座標、光の進行方向を正、RyをYZ面内近軸曲率半径として、次式で表わされる。
Z=(1/Ry)Y2/[1+{1-(1+K)(1/Ry)2Y2}1/2]
+AY4+BY6+CY8+DY10
また、レンズ面が回転対称形でYZ面およびYZ面が互いに同形状の非球面である場合、非球面の形状は、Zを光軸方向の座標、Yを前記Y方向の座標(これはX方向の座標と等しい)、光の進行方向を正、RをYZ面内近軸曲率半径(これはXZ面内近軸曲率半径と等しい)として、次式で表わされる。
Z=(1/R2)Y/[1+{1-(1+K)(1/R)2Y2}1/2]
+AY4+BY6+CY8+DY10
、上記像面側レンズL1以外の物体側レンズのレンズ面のうち、曲率半径が最大であるレンズ面L3fにそれぞれ形成されている。そこでこの投射光学系100は、光が入射する像面側の光軸上のNAの値が十分に大きく光の取り込み効率が高く、それによりF値が小さく明るい投射光学系であり、それでいて発生する各種収差は十分に小さいものとなる。その詳しい理由は先に述べた通りである。
0.625≦NA (式1)
最大主光線傾角<15° (式2)
2<LL/FB<5 (式3)
は全て、実施例1~4のいずれにおいても満足されている。
L1f、L1r、L2f、L2r、L3f、L3r、L4f、L4r レンズ面
P 像面
X 光軸に直交する方向
Y 光軸に直交する方向
Z 光軸
Claims (14)
- 像面に形成された像を担持する光線を複数のレンズに通して、光照射対象の物体側に投射する投射光学系において、
該投射光学系は、2面以上のレンズ面がトロイダル面である複数のレンズを含み、
前記トロイダル面は少なくとも、
最も像面側に配置された像面側レンズの像面側のレンズ面、および、
前記像面側レンズよりも物体側に配置されるレンズを物体側レンズとした際に、物体側レンズの物体側のレンズ面のうち、曲率半径が最大である物体側のレンズ面に、それぞれ形成されており、
投射光学系の光軸方向をZ方向、Z方向に対して直交し、かつ互いに直交する方向をX方向およびY方向としたとき、トロイダル面である前記像面側レンズの像面側のレンズ面は、XZ面における面形状およびYZ面における面形状がいずれも、光軸近辺において像面側に凹である投射光学系。 - 投射光学系の光軸方向をZ方向、Z方向に対して直交し、かつ互いに直交する方向をX方向およびY方向としたとき、トロイダル面であるレンズ面は、XZ面における面形状およびYZ面における面形状の少なくとも一方が非球面である請求項1に記載の投射光学系。
- 投射光学系の光軸方向をZ方向、Z方向に対して直交し、かつ互いに直交する方向をX方向およびY方向としたとき、トロイダル面である前記物体側レンズのレンズ面は、XZ面における面形状およびYZ面における面形状のうち、少なくとも一方が非球面であり、
前記非球面の面形状を有するレンズ面は、光軸近辺において物体側に凸である請求項1または2に記載の投射光学系。 - 構成する複数のレンズが全て正レンズである請求項1から3のいずれか1項に記載の投射光学系。
- 構成する複数のレンズがいずれも、アッベ数νnが50以上のものである請求項1から4のいずれか1項に記載の投射光学系。
- 構成する複数のレンズが全て、同一の硝材からなる請求項1から5のいずれか1項に記載の投射光学系。
- 前記同一の硝材がPMMAである請求項6に記載の投射光学系。
- 前記像面側レンズの物体側のレンズ面は、物体側に凸であり、
この像面側レンズと物体側で隣接する隣接レンズの像面側のレンズ面は、像面側に凸である、
請求項1から7のいずれか1項に記載の投射光学系。 - 像面に形成された像を担持する光線を複数のレンズに通して、光照射対象の物体側に投射する投射光学系において、
該投射光学系は、2面以上のレンズ面がトロイダル面である複数のレンズを含み、
前記トロイダル面は少なくとも、
最も像面側に配置された像面側レンズの像面側のレンズ面、および、
前記像面側レンズよりも物体側に配置されるレンズを物体側レンズとした際に、物体側レンズの物体側のレンズ面のうち、曲率半径が最大である物体側のレンズ面に、それぞれ形成され、
物体側のレンズ面にトロイダル面を有する前記物体側レンズよりも物体側に配置され、
前記像面から前記物体側に向かって配置された、物体側に凸の正メニスカスレンズ、像面側に凸の正メニスカスレンズを含む投射光学系。 - 光軸上の像面側NAが、 0.625≦NA (式1)
である請求項1から9のいずれか1項に記載の投射光学系。 - 前記最も像面側に配置された像面側レンズの像面側のレンズ面に入射する光線の主光線がレンズ光軸となす主光線傾角αの最大値を最大主光線傾角とすると、
最大主光線傾角<15° (式2)
である請求項1から10のいずれか1項に記載の投射光学系。 - 前記最も像面側に配置された像面側レンズの像面側のレンズ面の有効径をLLとし、全系のバックフォーカスをFBとすると、
2<LL/FB<5 (式3)
である請求項1から11のいずれか1項に記載の投射光学系。 - 光源と、
DMDからなる画像表示面と、
この画像表示面を前記像面として、該画像表示面からの出射光を投射する請求項1または9に記載の投射光学系と、
を有する照明装置。 - レーザー光源と、
前記レーザー光源から発せられた光線を走査させる走査ミラーと、
前記走査ミラーで反射した後の光線が入射する蛍光体からなる画像表示面と、
この画像表示面を前記像面として、該画像表示面からの出射光を投射する請求項1または9に記載の投射光学系と、
を有する照明装置。
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JP2011232661A (ja) | 2010-04-30 | 2011-11-17 | Panasonic Corp | 2次元走査装置 |
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