JP2018138944A - Projection optical system and projection-type image display device - Google Patents
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Abstract
【課題】画角を大きくしたときに、レンズの枚数の増加を抑制しながら投写像面に歪が発生することを抑制できる投写光学系を提供すること。【解決手段】投写光学系3Aは、縮小側に位置する縮小側共役面(液晶パネル18)と中間像30を共役にする第1レンズ群LU1と、中間像30と拡大側に位置する拡大側共役面(スクリーンS)を共役にする第2レンズ群LU2からなる。第2レンズ群LU2は半画角が60°以上であり、レンズ全系の焦点距離をf、第2レンズ群の焦点距離をf2、第1レンズ群の最も縮小側の面から第2レンズ群の最も拡大側の面までの距離をTL、第1レンズ群と第2レンズ群の間隔をDとするとき次の条件式(1)、(2)を満足する。1.0 < f2/|f| < 2.2 ・・・(1)0.27 < D/TL < 0.45 ・・・(2)【選択図】図2To provide a projection optical system capable of suppressing the occurrence of distortion on a projected image plane while suppressing an increase in the number of lenses when an angle of view is increased. A projection optical system 3A includes a reduction-side conjugate surface (liquid crystal panel 18) positioned on the reduction side and a first lens group LU1 that conjugates the intermediate image 30, and an enlargement side positioned on the magnification side of the intermediate image 30. The second lens unit LU2 makes the conjugate surface (screen S) conjugate. The second lens group LU2 has a half angle of view of 60 ° or more, the focal length of the entire lens system is f, the focal length of the second lens group is f2, and the second lens group from the most reduction side surface of the first lens group. The following conditional expressions (1) and (2) are satisfied, where TL is the distance to the most magnified surface and D is the distance between the first lens group and the second lens group. 1.0 <f2 / | f | <2.2 (1) 0.27 <D / TL <0.45 (2) [Selection] FIG.
Description
本発明は、画像表示素子の画像を拡大して投影する投写型画像表示装置に組み込むのに適した投写光学系、および、投写光学系を備える投写型画像表示装置に関する。 The present invention relates to a projection optical system suitable for incorporation in a projection image display apparatus that projects an enlarged image of an image display element, and a projection image display apparatus including the projection optical system.
比較的狭いスペースや、スクリーンに近い距離から大画面投写が可能な超短焦点プロジェクター用の投写光学系では、従来のレンズのみで構成された超広角レンズや、曲面反射ミラーを用いたものが使われている。 Projection optical systems for ultra-short focus projectors that can project a large screen from a relatively small space or from a distance close to the screen use ultra-wide-angle lenses that consist only of conventional lenses and curved reflection mirrors. It has been broken.
しかしながら、従来の超広角レンズでは半画角60゜程度までが限界であり、ミラーを用いた光学系は半画角70゜以上でも対応可能であるが、ミラーで折り返される関係上、表示画像の位置を光軸から大きく離して設置しなくてはならないという欠点がある。それに代わる半画角70゜以上まで対応可能な光学系として、リレー光学系で中間像を作り、中間像をさらにスクリーン上に拡大投写する光学系が提案されている。 However, the conventional super-wide-angle lens has a limit of up to about 60 ° half field angle, and an optical system using a mirror can handle a half field angle of 70 ° or more. There is a disadvantage that the position must be set far away from the optical axis. As an alternative optical system capable of dealing with a half angle of view of 70 ° or more, an optical system has been proposed in which an intermediate image is formed by a relay optical system, and the intermediate image is further projected onto a screen.
ここで、プロジェクターなどの投写型画像表示装置に組み込むことが可能な光学系は特許文献1に記載されている。同文献の光学系は、投写型画像表示装置に組み込んだときに、画像表示素子の画像の中間像を光学系の内部で形成して、スクリーンに再結像させる。すなわち、同文献の光学系は、縮小側に位置する画像表示素子の画像(縮小側共役面)と中間像を共役にする第1レンズ群と、中間像と拡大側に位置するスクリーン(拡大側共役面)を共役にする第2レンズ群とを備える。第1レンズ群は縮小側共役位置に配置された画像から中間像を形成するリレー光学系の役割をなし、第2レンズ群はリレー光学系で形成された中間像を拡大投写する拡大光学系の役割をする。同文献では、第1レンズ群の途中に光路を折り曲げるための光路偏向手段を備える。 Here, an optical system that can be incorporated in a projection-type image display device such as a projector is described in Patent Document 1. The optical system of this document forms an intermediate image of an image of the image display element inside the optical system when it is incorporated in a projection type image display device, and re-images it on a screen. That is, the optical system of the same document includes a first lens unit that conjugates an image (reduction-side conjugate surface) of an image display element located on the reduction side and an intermediate image, and a screen (enlargement side) located on the intermediate image and the enlargement side. And a second lens group that conjugates the conjugate plane). The first lens group serves as a relay optical system that forms an intermediate image from an image arranged at the reduction-side conjugate position, and the second lens group is an enlargement optical system that magnifies and projects the intermediate image formed by the relay optical system. Play a role. In this document, optical path deflecting means for bending the optical path is provided in the middle of the first lens group.
近年のプロジェクターでは、明るい場所でも十分コントラストが高くできるように投影画面の十分な明るさが求められるとともに、画像表示素子にも高精細化が進んできている。それに伴い、投写光学系にも、十分な明るさを持ちながら、高解像度化が求められるようになってきている。 In recent projectors, sufficient brightness of the projection screen is required so that the contrast can be sufficiently high even in a bright place, and image display elements have also been improved in definition. Accordingly, the projection optical system is required to have a high resolution while having sufficient brightness.
このような光学系では、画像表示素子の画像を拡大して投写するので、投写光学系において収差を抑制することが求められている。また、レンズ系の途中に中間像を形成する投写光学系ではレンズ全長が長くなりやすいので、特許文献1のように光学系の途中に光路偏向手段を配置して、全体をコンパクトに構成することが求められている。 In such an optical system, since the image of the image display element is enlarged and projected, it is required to suppress aberration in the projection optical system. Further, in a projection optical system that forms an intermediate image in the middle of the lens system, the overall length of the lens tends to be long. Therefore, as in Patent Document 1, an optical path deflecting means is arranged in the middle of the optical system to make the whole compact. Is required.
本発明の課題は、このような点に鑑みて、光路偏向手段の配置精度など、性能への影響を与える収差の発生を抑制するとともに、光路偏向手段の配置を容易とする投写光学系を提供することにある。また、このような投写光学系を組み込んだ投写型画像表示装置を提供することにある。 In view of these points, an object of the present invention is to provide a projection optical system that suppresses the occurrence of aberrations that affect performance, such as the placement accuracy of optical path deflection means, and facilitates the placement of optical path deflection means. There is to do. It is another object of the present invention to provide a projection type image display apparatus incorporating such a projection optical system.
上記の課題を解決するために、本発明の投写光学系は、縮小側に位置する縮小側共役面と中間像を共役にする第1レンズ群と、前記中間像と拡大側に位置する拡大側共役面を共役にする第2レンズ群と、からなり、前記第2レンズ群は、半画角60°が以上であり、レンズ全系の焦点距離をf、前記第2レンズ群の焦点距離をf2、前記第1レンズ群の最も縮小側の面から前記第2レンズ群の最も拡大側の面までの距離をTL、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔をDとするとき、次の条件式(1)、(2)を満足することを特徴とする。
1.0 < f2/|f| < 2.2 ・・・(1)
0.27 < D/TL < 0.45 ・・・(2)
In order to solve the above-described problems, a projection optical system according to the present invention includes a reduction-side conjugate surface located on the reduction side, a first lens group that conjugates the intermediate image, and an enlargement side located on the magnification side of the intermediate image. A second lens group having a conjugate plane as a conjugate, and the second lens group has a half angle of view of 60 ° or more, the focal length of the entire lens system is f, and the focal length of the second lens group is f2, when TL is the distance from the most demagnifying side surface of the first lens group to the most enlarging side surface of the second lens group, and D is the distance between the first lens group and the second lens group, The following conditional expressions (1) and (2) are satisfied.
1.0 <f2 / | f | <2.2 (1)
0.27 <D / TL <0.45 (2)
本発明は条件式(1)を満たすので各種の収差の補正が容易となる。すなわち、第1レンズ群は、縮小側共役面からの光束を効率よく取り込み、第2レンズ群に入射させる必要がある。従って、第1レンズ群の縮小側のFナンバーは明るいことが望ましい。ここで、条件式(1)の値が下限を超えると、レンズ全系の焦点距離に対して第2レンズ群の焦点距離が近づきすぎる。これにより、第1レンズ群のFナンバーを第2レンズ群のFナンバーとほぼ同等にする必要が生じるので、収差の補正が困難となる。一方、条件式(1)の値が上限を超えて第2レンズ群の焦点距離が長くなると、中間像の倍率は大きくなる。これにより、第2レンズ群のFナンバーを暗くすることができるので、収差の補正が容易となるが、中間像が大きくなり過ぎると、第2レンズ群のイメージサークルも大きくなりそれに伴いレンズサイズも増大し好ましくない。 Since the present invention satisfies the conditional expression (1), various aberrations can be easily corrected. That is, the first lens group needs to efficiently take in the light flux from the reduction-side conjugate surface and make it incident on the second lens group. Accordingly, it is desirable that the F-number on the reduction side of the first lens group is bright. Here, if the value of the conditional expression (1) exceeds the lower limit, the focal length of the second lens group becomes too close to the focal length of the entire lens system. This makes it necessary to make the F number of the first lens group substantially equal to the F number of the second lens group, making it difficult to correct aberrations. On the other hand, when the value of conditional expression (1) exceeds the upper limit and the focal length of the second lens group is increased, the magnification of the intermediate image is increased. This makes it possible to darken the F-number of the second lens group, which facilitates correction of aberrations. However, if the intermediate image becomes too large, the image circle of the second lens group also increases, and the lens size increases accordingly. Increased and undesirable.
また、本発明は条件式(2)を満たすので、各種の収差をバランスよく補正することができるとともに、第1レンズ群と第2レンズ群との間に間隔を確保できる。従って、例えば、第1レンズ群と第2レンズ群との間に光路偏向手段を配置して、投写光学系を、より、コンパクトに構成することが可能となる。すなわち、条件式(2)の値が上限を超えると、第1レンズ群と第2レンズ群の間隔が広くなり過ぎる。この結果、レンズ全長に対して第1レンズ群の全長および第2レンズ群の全長が圧迫されるので、各種の収差をバランスよく補正することが困難となる。一方、条件式(2)の値が下限を超えると、第1レンズ群と第2レンズ群の間隔が狭くなり、これらの間に光路偏向手段を配置することが困難となる。なお、2つのレンズ群の間隔は2つのレンズ群の光軸上の距離であり、2つのレンズの間隔は、2つのレンズの光軸上の距離である。 In addition, since the present invention satisfies the conditional expression (2), various aberrations can be corrected in a well-balanced manner, and an interval can be secured between the first lens group and the second lens group. Therefore, for example, it is possible to arrange the optical path deflecting means between the first lens group and the second lens group to make the projection optical system more compact. That is, when the value of conditional expression (2) exceeds the upper limit, the distance between the first lens group and the second lens group becomes too wide. As a result, since the entire length of the first lens group and the entire length of the second lens group are pressed against the entire lens length, it is difficult to correct various aberrations in a balanced manner. On the other hand, if the value of conditional expression (2) exceeds the lower limit, the distance between the first lens group and the second lens group becomes narrow, and it becomes difficult to dispose the optical path deflecting means between them. The interval between the two lens groups is the distance on the optical axis of the two lens groups, and the interval between the two lenses is the distance on the optical axis of the two lenses.
本発明において、前記第1レンズ群の最も縮小側の面から最も拡大側の面までの距離をTL1、前記第2レンズ群の最も拡大側の面から最も縮小側の面までの距離をTL2とするとき、次の条件式(3)を満足することが望ましい。
0.3 < TL1*TL2/D2 <1.7 ・・・(3)
In the present invention, the distance from the most reduction side surface to the most enlargement side surface of the first lens group is TL1, and the distance from the most enlargement side surface to the most reduction side surface of the second lens group is TL2. In this case, it is desirable to satisfy the following conditional expression (3).
0.3 <TL1 * TL2 / D 2 <1.7 ··· (3)
条件式(3)は第1レンズ群の全長と、第2レンズ群の全長と、第1レンズ群および第2レンズ群の間隔に関する。条件式(2)を満たせば、各種の収差の発生を小さく抑えることができる。また、条件式(3)を満たせば、第1レンズ群と第2レンズ群に間隔を確保できる。すなわち、条件式(3)の値が下限を超えると、第1レンズ群または第2レンズ群の全長が短くなりすぎるので、レンズ系全体の全長を抑えながら第1レンズ群または第2レンズ群で発生する各種の収差を小さく抑えることが困難となる。一方、条件式(3)の値が上限を超えると、第1レンズ群と第2レンズ群の間隔が狭くなるので、これらの間に光路偏向手段を配置することが困難となる。 Conditional expression (3) relates to the total length of the first lens group, the total length of the second lens group, and the distance between the first lens group and the second lens group. If conditional expression (2) is satisfied, the occurrence of various aberrations can be suppressed to a small level. Further, if the conditional expression (3) is satisfied, an interval can be secured between the first lens group and the second lens group. That is, if the value of conditional expression (3) exceeds the lower limit, the total length of the first lens group or the second lens group becomes too short, so that the first lens group or the second lens group is suppressed while suppressing the total length of the entire lens system. It becomes difficult to suppress various generated aberrations to be small. On the other hand, if the value of conditional expression (3) exceeds the upper limit, the distance between the first lens group and the second lens group becomes narrow, and it becomes difficult to dispose the optical path deflecting means between them.
本発明において、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間に、光路を折り曲げるための2つの光路偏向手段を有することが望ましい。2枚の光路偏向手段を配置すれば、例えば、光路を180°偏向することが可能となるので、投写光学系をコンパクトに構成し易い。ここで、光路偏向手段を、例えば、第1レンズ群の途中、或いは、第2レンズ群の途中に配置する場合には、各レンズ群を構成する複数のレンズと光路偏向手段とを位置精度良く配置しなければ、光学性能の劣化が生じやすい。すなわち、各レンズ群は、それぞれが単体で結像光学系を構成しているので、各レンズ群の途中に光路偏向手段を配置した場合には、光路偏向手段の前後に光軸のシフトや光軸の倒れ(傾斜)などが生じ易く、光学性能の劣化を招きやすい。これに対して、第1レンズ群と第2レンズ群との間に光路偏向手段を配置すれば、光路偏向手段の配置によって各レンズ群を構成する複数のレンズの位置精度が低下することを回避できる。よって、各レンズ群の内部において光軸のシフトや光軸の倒れなどが発生することを回避でき、各レンズ群の光学性能の劣化を回避できる。また、レンズ群内に光路偏向手段を設けた場合、性能劣化は画角に比例しないので、一方の光路偏向手段で発生した性能劣化をもう一方の光路偏向手段で単純に補正することが難しい。これに対して、レンズ群の間に光路偏向手段を設けた場合、片方の光路偏向手段で発生する性能劣化の原因は、中間像面の画角に比例した倒れだけなので、もう一方の光路偏向手段の調整で第1レンズ群と第2レンズ群の光軸を合わせることにより容易に調整可能である。 In the present invention, it is desirable to have two optical path deflecting means for bending the optical path between the first lens group and the second lens group. If the two optical path deflecting units are arranged, for example, the optical path can be deflected by 180 °, so that the projection optical system can be easily made compact. Here, when the optical path deflecting unit is disposed in the middle of the first lens group or in the middle of the second lens group, for example, a plurality of lenses constituting each lens group and the optical path deflecting unit are positioned with high positional accuracy. If not arranged, the optical performance is likely to deteriorate. That is, each lens group constitutes an imaging optical system as a single unit. Therefore, when the optical path deflecting unit is arranged in the middle of each lens group, the optical axis shift or the light is changed before and after the optical path deflecting unit. Shaft tilting (tilt) is likely to occur, and optical performance is likely to deteriorate. On the other hand, if the optical path deflecting unit is arranged between the first lens group and the second lens unit, it is avoided that the positional accuracy of the plurality of lenses constituting each lens group is lowered by the arrangement of the optical path deflecting unit. it can. Therefore, it is possible to avoid the occurrence of a shift of the optical axis or tilting of the optical axis in each lens group, and it is possible to avoid deterioration of the optical performance of each lens group. Further, when the optical path deflecting means is provided in the lens group, the performance deterioration is not proportional to the angle of view, so it is difficult to simply correct the performance deterioration caused by one optical path deflecting means with the other optical path deflecting means. On the other hand, when the optical path deflecting means is provided between the lens groups, the cause of the performance deterioration caused by one of the optical path deflecting means is only the tilt in proportion to the angle of view of the intermediate image plane. By adjusting the means, the optical axes of the first lens group and the second lens group can be easily adjusted.
本発明において、前記2つの光路偏向手段は、前記第1レンズ群と前記中間像の間に配置された第1光路偏向手段と、前記第1光路偏向手段と前記第2レンズ群との間に配置された第2偏向手段とからなり、前記第1レンズ群の最も拡大側の面から中間像の近軸焦点位置までの距離をd1、前記第2レンズ群の最も縮小側の面から中間像の近軸焦点位置までの距離をd2、とするとき、次の条件式(4)、(5)を満足することが望ましい。
0.2 < f2/d2 < 0.7 ・・・(4)
0.1 < d2/d1 < 0.35 ・・・(5)
In the present invention, the two optical path deflecting units include a first optical path deflecting unit disposed between the first lens group and the intermediate image, and between the first optical path deflecting unit and the second lens group. The distance from the most magnified surface of the first lens unit to the paraxial focal position of the intermediate image is d1, and the intermediate image from the most demagnifying surface of the second lens unit. When the distance to the paraxial focal position is d2, it is desirable to satisfy the following conditional expressions (4) and (5).
0.2 <f2 / d2 <0.7 (4)
0.1 <d2 / d1 <0.35 (5)
条件式(4)は第2レンズ群の焦点距離と、第2レンズ群の縮小側の面から中間像の近軸焦点位置までの距離の比に関する。条件式(4)を満たせば、第2レンズ群の全長を抑制しながら、第2レンズ群のバックフォーカスを確保できる。また、条件式(4)を満たせば、光路偏向素子に付着した塵などの影響を抑制できる。すなわち、条件式(4)の値が下限を超えると、第2レンズ群のバックフォーカスが長くなり過ぎるので、第2レンズ群の全長を抑制しながら、十分な性能を確保することが困難となる。一方、条件式(4)の値が上限を超えると、第2レンズ群のバックフォーカスが短くなり過ぎる。これにより、第1レンズ群と第2レンズ群との間に2つの光路偏向手段を配置した場合には、第2レンズ群に近い位置に配置される光路偏向手段を中間像の近傍に位置させることになる。この結果、光路偏向手段に付着した塵などを拡大側共役面に投影しやすくなるので、光路偏向手段に付着した塵などの影響を受けやすくなる。ここで、第1レンズ群で形成される中間像は、光軸近傍から像高が高くなるに従って縮小側に湾曲する傾向を持つ。従って、第2光路偏向手段は中間像と第2レンズ群との間に配置することが好ましいが、条件式(4)の値が下限を超えると、中間像と第2レンズ群との間隔が狭くなる。従って、中間像と第2レンズ群との間に第2光路偏向手段を配置することが困難となる。 Conditional expression (4) relates to the ratio between the focal length of the second lens group and the distance from the reduction-side surface of the second lens group to the paraxial focal position of the intermediate image. If the conditional expression (4) is satisfied, the back focus of the second lens group can be secured while suppressing the total length of the second lens group. Moreover, if the conditional expression (4) is satisfied, the influence of dust or the like attached to the optical path deflecting element can be suppressed. That is, if the value of conditional expression (4) exceeds the lower limit, the back focus of the second lens group becomes too long, and it is difficult to ensure sufficient performance while suppressing the overall length of the second lens group. . On the other hand, when the value of conditional expression (4) exceeds the upper limit, the back focus of the second lens group becomes too short. As a result, when two optical path deflecting units are disposed between the first lens group and the second lens group, the optical path deflecting unit disposed near the second lens group is positioned near the intermediate image. It will be. As a result, it becomes easy to project dust or the like adhering to the optical path deflecting unit onto the enlargement side conjugate plane, and therefore, it is easily affected by dust or the like adhering to the optical path deflecting unit. Here, the intermediate image formed by the first lens group tends to bend toward the reduction side as the image height increases from the vicinity of the optical axis. Therefore, the second optical path deflecting unit is preferably disposed between the intermediate image and the second lens group. However, if the value of the conditional expression (4) exceeds the lower limit, the distance between the intermediate image and the second lens group is increased. Narrow. Accordingly, it is difficult to dispose the second optical path deflecting unit between the intermediate image and the second lens group.
条件式(5)は第1レンズ群から中間像までの距離と、第2レンズ群から中間像までの距離との比に関する。条件式(5)を満たせば、2つの光路偏向手段を効率よく配置できる。すなわち、条件式(5)の値が下限を超えると、中間像と第2レンズ群との間隔が短くなり過ぎるので、第2偏向手段を中間像と第1光路偏向手段の間に配置する必要が生じる。ここで、第2偏向手段を中間像と第1光路偏向手段の間に配置すると、第1レンズ群と第2レンズ群との間隔をあける必要が生じるので、レンズ全長が長くなる。一方、条件式(5)の値が上限を超えると、第1レンズ群と中間像の距離が短くなり過ぎる。従って、第1レンズ群と中間像との間に光路偏向手段を配置するための空間を確保することが困難となる。 Conditional expression (5) relates to the ratio of the distance from the first lens group to the intermediate image and the distance from the second lens group to the intermediate image. If the conditional expression (5) is satisfied, the two optical path deflecting units can be arranged efficiently. In other words, if the value of conditional expression (5) exceeds the lower limit, the distance between the intermediate image and the second lens group becomes too short, so the second deflecting means must be arranged between the intermediate image and the first optical path deflecting means. Occurs. Here, if the second deflecting unit is disposed between the intermediate image and the first optical path deflecting unit, it is necessary to provide a gap between the first lens unit and the second lens unit, so that the total lens length becomes long. On the other hand, if the value of conditional expression (5) exceeds the upper limit, the distance between the first lens group and the intermediate image becomes too short. Therefore, it is difficult to secure a space for arranging the optical path deflecting unit between the first lens group and the intermediate image.
本発明において、前記第2レンズ群は、拡大側から順に、3枚以下の負レンズと1枚の正レンズから構成される第22レンズ群と、それらのレンズよりも縮小側に位置する第21レンズ群と、からなり、前記第21レンズ群は、縮小側に正のパワーを有し、前記第22レンズ群は、拡大側に負のパワーを有し、前記第21レンズ群の焦点距離をf21とするとき、次の条件式(6)を満足することが望ましい。
0.2 < f2/f21 < 0.5 ・・・(6)
In the present invention, the second lens group includes, in order from the magnifying side, a twenty-second lens group composed of three or less negative lenses and one positive lens, and a twenty-first lens group located on the reduction side of these lenses. The 21st lens group has a positive power on the reduction side, the 22nd lens group has a negative power on the enlargement side, and the focal length of the 21st lens group is When f21, it is desirable to satisfy the following conditional expression (6).
0.2 <f2 / f21 <0.5 (6)
条件式(6)は第2レンズ群中の正のパワーを有する第21レンズ群の焦点距離に関する。条件式(6)を満たせば、第2レンズ群のバックフォーカスを確保しながら、第2レンズ群の全長を抑制して、各種の収差を良好に補正できる。すなわち、条件式(6)の値が下限を超えると、第21レンズ群の焦点距離が長くなり過ぎる。この結果、第2レンズ群のバックフォーカスを確保することは容易となるが、第2レンズ群の全長を小さく抑えることが困難となる。一方、条件式(6)の値が上限を超えると、第21レンズ群の焦点距離が短くなり過ぎる。この結果、第2レンズ群のバックフォーカスを長くすることが困難となるとともに、第2レンズ群内の正のパワーが強くなり過ぎ、球面収差、像面湾曲をバランスよく補正することが困難となる。 Conditional expression (6) relates to the focal length of the 21st lens group having positive power in the second lens group. If the conditional expression (6) is satisfied, it is possible to satisfactorily correct various aberrations while suppressing the overall length of the second lens group while ensuring the back focus of the second lens group. That is, when the value of conditional expression (6) exceeds the lower limit, the focal length of the 21st lens group becomes too long. As a result, it is easy to ensure the back focus of the second lens group, but it is difficult to keep the total length of the second lens group small. On the other hand, when the value of conditional expression (6) exceeds the upper limit, the focal length of the 21st lens group becomes too short. As a result, it becomes difficult to lengthen the back focus of the second lens group, and the positive power in the second lens group becomes too strong, making it difficult to correct spherical aberration and curvature of field in a balanced manner. .
本発明において、前記第22レンズ群は、縮小側から順に、縮小側に凸面を向けた1枚の正のレンズと、拡大側に凸面を向けた2枚以下のメニスカス形状の負のレンズと、両面に非球面が施された非球面形状の負のレンズと、からなり、全体として4枚以下のレンズで構成されるものとすることができる。このようにすれば、第2レンズ群の半画角を60°以上とすることが容易となる。 In the present invention, the twenty-second lens group includes, in order from the reduction side, one positive lens having a convex surface on the reduction side, and two or less meniscus negative lenses having a convex surface on the enlargement side; And a negative lens having an aspherical shape with aspherical surfaces on both sides, and may be composed of four or less lenses as a whole. If it does in this way, it will become easy to make the half angle of view of the 2nd lens group into 60 degrees or more.
また、本発明において、前記第1レンズ群は、縮小側から順に、正のパワーを有する第11レンズ群と、正のレンズのみからなる第12レンズ群と、からなり、前記第12レンズ群は、縮小側から順に、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状の正のレンズ、拡大側に凸面を向けた正のレンズ、および、縮小側に凸面を向けた正のレンズ、の3枚のレンズからなるものとすることができる。このようにすれば、中間像を形成することが容易となる。なお、縮小側に凸面を向けた正のレンズの拡大側は、凸面でも凹面でもよい。 In the present invention, the first lens group includes, in order from the reduction side, an eleventh lens group having a positive power and a twelfth lens group including only a positive lens, and the twelfth lens group includes: In order from the reduction side, a meniscus positive lens having a convex surface on the enlargement side, a positive lens having a convex surface on the enlargement side, and a positive lens having a convex surface on the reduction side Can be. In this way, it becomes easy to form an intermediate image. Note that the magnification side of the positive lens with the convex surface facing the reduction side may be convex or concave.
また、本発明において、前記第1レンズ群は、縮小側から順に配置された、正のパワーを有する第11レンズ群と、正のレンズのみからなる第12レンズ群と、からなり、前記第12レンズ群は、縮小側から順に配置された、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状の正のレンズと、両凸の正のレンズと、の2枚のレンズからなるものとすることができる。このようにしても、中間像を形成することが容易となる。 In the present invention, the first lens group includes an eleventh lens group having a positive power and a twelfth lens group that includes only positive lenses, which are arranged in order from the reduction side. The lens group may be composed of two lenses, a meniscus positive lens having a convex surface facing the enlargement side and a biconvex positive lens, which are arranged in order from the reduction side. This also makes it easy to form an intermediate image.
本発明において、前記第12レンズ群の焦点距離をf12とするとき、次の条件式(7)、(8)を満足することが望ましい。
5 < f12/|f| < 16 ・・・(7)
0.2 < f12/d1 < 0.8 ・・・(8)
In the present invention, it is desirable that the following conditional expressions (7) and (8) are satisfied when the focal length of the twelfth lens group is f12.
5 <f12 / | f | <16 (7)
0.2 <f12 / d1 <0.8 (8)
条件式(7)はレンズ全系の焦点距離と、第12レンズ群の焦点距離の比に関する。条件式(7)を満たせば、第12レンズ群で発生する収差を小さく抑えるとともに、第12レンズ群の大型化を抑制できる。すなわち、条件式(7)の値が下限を超えると、第12レンズ群の正のパワーが強くなり過ぎる。この結果、第12レンズ群で発生する収差を小さく抑えることが困難になる。また、第1レンズ群と第2レンズ群との間隔を広くとることが困難となる。従って、これらの間に2つの光路偏向手段を配置する場合には、その配置が困難となる。一方、条件式(7)の値が上限を超えると、第12レンズ群のパワーが弱くなり過ぎるので、第12レンズ群を出射した光束の角度が緩くなり過ぎる。これにより、第12レンズ群の拡大側に配置されるレンズの径が大きくなるので、レンズ系が大型化する。 Conditional expression (7) relates to the ratio of the focal length of the entire lens system to the focal length of the twelfth lens group. If the conditional expression (7) is satisfied, the aberration generated in the twelfth lens group can be suppressed and the enlargement of the twelfth lens group can be suppressed. That is, when the value of conditional expression (7) exceeds the lower limit, the positive power of the twelfth lens group becomes too strong. As a result, it is difficult to reduce the aberration generated in the twelfth lens group. In addition, it is difficult to increase the distance between the first lens group and the second lens group. Accordingly, when two optical path deflecting units are arranged between them, it is difficult to arrange them. On the other hand, if the value of conditional expression (7) exceeds the upper limit, the power of the twelfth lens group becomes too weak, so the angle of the light beam emitted from the twelfth lens group becomes too loose. As a result, the diameter of the lens disposed on the enlargement side of the twelfth lens group is increased, so that the lens system is enlarged.
条件式(8)は第1レンズ群から中間像の位置までの距離と、第1レンズ群の拡大側に配置される第11レンズ群の焦点距離の比に関する。条件式(8)を満たせば、第1レンズ群から射出する光束を第2レンズ群に入射する前に効率よく補正できるとともに、第1レンズ群と第2レンズ群との間に光路偏向手段などを配置可能な空間を設けることができる。また、条件式(8)を満たせば、第2レンズ群の大型化を抑制できる。すなわち、条件式(8)の値が下限を超えて、第12レンズ群と中間像の距離が短くなり過ぎると、像面湾曲などの補正効果が小さくなる。また、条件式(8)の値が上限を超えて、第12レンズ群の正のパワーが弱くなり過ぎると、第1レンズ群全体の正のパワーが弱くなる。この結果、第1レンズ群のリレー倍率が大きくなるので、第2レンズ群の径を大きくする必要があり、第2レンズ群の大型化を招く。一方、条件式(8)の値が下限を超えて、第12レンズ群の正のパワーが強くなり過ぎると、第1レンズ群と中間像との距離が狭くなる。従って、第1レンズ群と第2レンズ群との間に光路偏向手段を配置することが困難となる。 Conditional expression (8) relates to the ratio of the distance from the first lens group to the position of the intermediate image and the focal length of the eleventh lens group arranged on the magnification side of the first lens group. If the conditional expression (8) is satisfied, the light beam emitted from the first lens group can be corrected efficiently before entering the second lens group, and an optical path deflecting unit or the like is provided between the first lens group and the second lens group. Can be provided. Further, if the conditional expression (8) is satisfied, an increase in the size of the second lens group can be suppressed. That is, if the value of conditional expression (8) exceeds the lower limit and the distance between the twelfth lens group and the intermediate image becomes too short, the correction effect such as field curvature is reduced. If the value of conditional expression (8) exceeds the upper limit and the positive power of the twelfth lens group becomes too weak, the positive power of the entire first lens group becomes weak. As a result, since the relay magnification of the first lens group is increased, it is necessary to increase the diameter of the second lens group, resulting in an increase in the size of the second lens group. On the other hand, if the value of conditional expression (8) exceeds the lower limit and the positive power of the twelfth lens group becomes too strong, the distance between the first lens group and the intermediate image becomes narrow. Therefore, it is difficult to dispose the optical path deflecting unit between the first lens group and the second lens group.
本発明において、前記第1レンズ群と第2レンズ群の間に配置された2つの前記光路偏向手段は、単一の支持部材によって支持されているものとすることができる。このようにすれば、2つの光路偏向手段を位置精度よく支持できる。 In the present invention, the two optical path deflecting units disposed between the first lens group and the second lens group may be supported by a single support member. In this way, the two optical path deflecting means can be supported with high positional accuracy.
次に、本発明の投写型画像表示装置は、上記の投写光学系と、前記縮小側共役面に画像を表示する画像表示素子と、を備えることを特徴とする。 Next, a projection type image display apparatus according to the present invention includes the above-described projection optical system and an image display element that displays an image on the reduction-side conjugate plane.
本発明によれば、収差が抑制された画像をスクリーン(拡大側共役面)に投影できる。また、投写光学系を構成する第1レンズ群と第2レンズ群との間に光路偏向素子を配置しやすいので、投写光学系の光路を屈折せることにより投写光学系をコンパクトなものとすることができる。よって、投写型画像表示装置を小型化しやすい。 According to the present invention, an image in which aberration is suppressed can be projected on a screen (enlarged side conjugate surface). Further, since the optical path deflecting element is easily disposed between the first lens group and the second lens group constituting the projection optical system, the projection optical system can be made compact by refracting the optical path of the projection optical system. Can do. Therefore, it is easy to miniaturize the projection type image display apparatus.
以下に図面を参照して、本発明の実施形態に係る投写光学系およびこれを備える投写型画像表示装置について詳細に説明する。 Hereinafter, a projection optical system according to an embodiment of the present invention and a projection image display apparatus including the same will be described in detail with reference to the drawings.
(投写型画像表示装置)
図1は本発明の投写光学系を備えるプロジェクターの概略構成図である。図1に示すように、プロジェクター(投写型画像表示装置)1は、スクリーンSに投写する画像光を生成する画像光生成光学系2と、画像光を拡大して投写する投写光学系3と、画像光生成光学系2の動作を制御する制御部4とを備える。
(Projection type image display device)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a projector including the projection optical system of the present invention. As shown in FIG. 1, a projector (projection-type image display device) 1 includes an image light generation optical system 2 that generates image light to be projected onto a screen S, a projection
(画像光生成光学系および制御部)
画像光生成光学系2は、光源10、第1インテグレーターレンズ11、第2インテグレーターレンズ12、偏光変換素子13、重畳レンズ14を備える。光源10は、例えば、超高圧水銀ランプ、固体光源等で構成される。第1インテグレーターレンズ11および第2インテグレーターレンズ12は、アレイ状に配列された複数のレンズ素子をそれぞれ有する。第1インテグレーターレンズ11は、光源10からの光束を複数に分割する。第1インテグレーターレンズ11の各レンズ素子は、光源10からの光束を第2インテグレーターレンズ12の各レンズ素子の近傍に集光させる。
(Image light generation optical system and control unit)
The image light generation optical system 2 includes a
偏光変換素子13は、第2インテグレーターレンズ12からの光を所定の直線偏光に変換させる。重畳レンズ14は、第1インテグレーターレンズ11の各レンズ素子の像を、第2インテグレーターレンズ12を介して、後述する液晶パネル18R、液晶パネル18G、および、液晶パネル18Bの表示領域上で重畳させる。
The
また、画像光生成光学系2は、第1ダイクロイックミラー15、反射ミラー16およびフィールドレンズ17R、および、液晶パネル18Rを備える。第1ダイクロイックミラー15は、重畳レンズ14から入射した光線の一部であるR光を反射させ、重畳レンズ14から入射した光線の一部であるG光およびB光を透過させる。第1ダイクロイックミラー15で反射されたR光は、反射ミラー16およびフィールドレンズ17Rを経て、液晶パネル18Rへ入射する。液晶パネル18Rは画像表示素子である。液晶パネル18RはR光を画像信号に応じて変調することにより、赤色の画像を形成する。
The image light generation optical system 2 includes a first
さらに、画像光生成光学系2は、第2ダイクロイックミラー21、フィールドレンズ17G、および、液晶パネル18Gを備える。第2ダイクロイックミラー21は、第1ダイクロイックミラー15からの光線の一部であるG光を反射させ、第1ダイクロイックミラー15からの光線の一部であるB光を透過させる。第2ダイクロイックミラー21で反射されたG光は、フィールドレンズ17Gを経て、液晶パネル18Gへ入射する。液晶パネル18Gは画像表示素子である。液晶パネル18GはG光を画像信号に応じて変調することにより、緑色の画像を形成する。
Further, the image light generation optical system 2 includes a second
また、画像光生成光学系2は、リレーレンズ22、反射ミラー23、リレーレンズ24、反射ミラー25、およびフィールドレンズ17B、および、液晶パネル18Gを備える。第2ダイクロイックミラー21を透過したB光は、リレーレンズ22、反射ミラー23、リレーレンズ24、反射ミラー25、およびフィールドレンズ17Bを経て、液晶パネル18Bへ入射する。液晶パネル18Bは画像表示素子である。液晶パネル18BはB光を画像信号に応じて変調することにより、青色の画像を形成する。
The image light generation optical system 2 includes a
液晶パネル18R、液晶パネル18G、および、液晶パネル18Bは、クロスダイクロイックプリズム19を3方向から囲んでいる。クロスダイクロイックプリズム19は、光合成用のプリズムであり、各液晶パネル18R、18G、18Bで変調された光を合成して画像光を生成する。
The
ここで、クロスダイクロイックプリズム19は投写光学系3の一部分を構成する。投写光学系3は、クロスダイクロイックプリズム19が合成した画像光(各液晶パネル18R、18G、18Bが形成した画像)をスクリーンSに拡大して投写する。
Here, the cross
制御部4は、ビデオ信号等の外部画像信号が入力される画像処理部6と、画像処理部6から出力される画像信号に基づいて液晶パネル18R、液晶パネル18Gおよび液晶パネル18Bを駆動する表示駆動部7とを備える。
The control unit 4 includes an
画像処理部6は、外部の機器から入力された画像信号を各色の諧調等を含む画像信号に変換する。表示駆動部7は、画像処理部6から出力された各色の画像信号に基づいて液晶パネル18R、液晶パネル18Gおよび液晶パネル18を動作させる。これにより、画像処理部6は、画像信号に対応した画像を液晶パネル18R、液晶パネル18Gおよび液晶パネル18Gに表示する。
The
(投写光学系)
次に、投写光学系3を説明する。以下では、プロジェクター1に搭載される投写光学系3の構成例として実施例1〜4を説明する。
(Projection optics)
Next, the projection
(実施例1)
図2は実施例1の投写光学系の構成図(光線図)である。図3は2つの光路偏向手段を配置した場合の投写光学系の構成図(光線図)である。図2に示すように、本例の投写光学系3Aは、縮小側共役面である液晶パネル18(18R、18G、18B)と中間像30とを共役にする第1レンズ群LU1と、中間像30と拡大側共役面であるスクリーンSとを共役とする第2レンズ群LU2とからなる。第1レンズ群LU1は、縮小側共役位置に配置された液晶パネル18の画像から中間像30を形成するリレー光学系の役割をなし、第2レンズ群LU2はリレー光学系で形成された中間像30を拡大投写する拡大光学系の役割をする。投写光学系3Aは全体として21枚のレンズで構成される。
Example 1
FIG. 2 is a configuration diagram (ray diagram) of the projection optical system according to the first embodiment. FIG. 3 is a configuration diagram (ray diagram) of the projection optical system when two optical path deflecting units are arranged. As shown in FIG. 2, the projection
第1レンズ群LU1は11枚のレンズで構成される。すなわち、第1レンズ群LU1は、縮小側から順に、両凸形状で正の第1レンズL1、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で負の第2レンズL2、両凸形状で正の第3レンズL3、両凸形状で正の第4レンズL4と両凹形状の負の第5レンズL5、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第6レンズL6、両凸形状で正の第7レンズL7、両凹形状で負の第8レンズL8、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第9レンズL9、両凸形状の正の第10レンズL10、縮小側に凸面を向けた正の第11レンズL11からなる。第2レンズL2と第3レンズL3とは接合されて第1接合レンズLC1を構成する。第4レンズL4〜第6レンズL6は接合されて第2接合レンズLC2を構成する。第7レンズと第8レンズとは接合されて第3接合レンズLC3を構成する。 The first lens group LU1 is composed of 11 lenses. That is, the first lens unit LU1 includes, in order from the reduction side, a positive first lens L1 having a biconvex shape, a negative second lens L2 having a meniscus shape having a convex surface facing the reduction side, and a positive third lens having a biconvex shape. Lens L3, biconvex positive fourth lens L4 and biconcave negative fifth lens L5, meniscus positive sixth lens L6 with the convex surface facing the reduction side, biconvex positive seventh lens Lens L7, biconcave negative eighth lens L8, meniscus positive ninth lens L9 with the convex surface facing the enlargement side, biconvex positive tenth lens L10, positive with the convex surface facing the reduction side The eleventh lens L11. The second lens L2 and the third lens L3 are cemented to form a first cemented lens LC1. The fourth lens L4 to the sixth lens L6 are cemented to form a second cemented lens LC2. The seventh lens and the eighth lens are cemented to form a third cemented lens LC3.
第1レンズ群LU1は、縮小側から順に、正のパワーを有する第11レンズ群LU11と、正のレンズのみからなる第12レンズ群LU12とからなる。第11レンズ群LU11は第1レンズL1〜第8レンズL8から構成される。第12レンズ群LU12は第9レンズL9〜第11レンズL11の3枚の正の単レンズから構成される。第11レンズ群LU11と第12レンズ群LU12との間には絞りSTO(不図示)が配置されている。 The first lens group LU1 includes, in order from the reduction side, an eleventh lens group LU11 having a positive power and a twelfth lens group LU12 including only a positive lens. The eleventh lens group LU11 includes a first lens L1 to an eighth lens L8. The twelfth lens unit LU12 includes three positive single lenses, a ninth lens L9 to an eleventh lens L11. A diaphragm STO (not shown) is disposed between the eleventh lens group LU11 and the twelfth lens group LU12.
第2レンズ群LU2は10枚のレンズで構成される。すなわち、第2レンズ群LU2は、縮小側から順に、両面に非球面が施された正の第12レンズL12、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状の負の第13レンズL13、両凸形状で正の第14レンズL14、両凸形状で正の第15レンズL15、両凸形状で正の第16レンズL16、両凹形状で負の第17レンズL17、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状の正の第18レンズL18、両面に非球面が施され拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で負の第19レンズL19、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で負の第20レンズL20、両面に非球面が施された負の第21レンズL21からなる。第16レンズL16と第17レンズL17とは接合されて第4接合レンズLC4を構成する。 The second lens group LU2 is composed of ten lenses. That is, the second lens unit LU2 is composed of a positive twelfth lens L12 having aspheric surfaces on both sides, a meniscus negative thirteenth lens L13 with a convex surface facing the enlargement side, and a biconvex shape in order from the reduction side. A positive 14th lens L14, a biconvex positive 15th lens L15, a biconvex positive 16th lens L16, a biconcave negative 17th lens L17, a meniscus shape with a convex surface facing the reduction side A positive 18th lens L18, a negative 19th lens L19 with an aspheric surface on both sides and a convex surface on the enlargement side, a negative 20th lens L20 with a meniscus shape with a convex surface on the enlargement side, on both sides It consists of a negative 21st lens L21 with an aspherical surface. The sixteenth lens L16 and the seventeenth lens L17 are cemented to form a fourth cemented lens LC4.
第2レンズ群LU2は、縮小側から順に、第21レンズ群LU21と第22レンズ群LU22とからなる。第22レンズ群LU22は、拡大側から順に、3枚以下の負レンズと1枚の正レンズから構成される。第21レンズ群LU21は第22レンズ群LU22よりも中間像30の側のレンズから構成される。本例では、第21レンズ群LU21は第12レンズL12〜第17レンズL17により構成される。第22レンズ群LU22は第18レンズL18〜第21レンズL21により構成される。第21レンズ群LU21は正のパワーを有する。第22レンズ群LU22は負のパワーを有する。
The second lens group LU2 is composed of a twenty-first lens group LU21 and a twenty-second lens group LU22 in order from the reduction side. The 22nd lens group LU22 is composed of three or less negative lenses and one positive lens in order from the enlargement side. The twenty-first lens group LU21 includes a lens closer to the
ここで、図3に示すように、投写光学系3Aをコンパクトに構成する際には、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2との間に第1光路偏向手段31と第2光路偏向手段32が配置される。第1光路偏向手段31は第2光路偏向手段32よりも第1レンズ群LU1に近い位置にある。本例では、第1光路偏向手段31は中間像30よりも第1レンズ群LU1の側に位置し、第2光路偏向手段32は中間像30よりも第2レンズ群LU2の側に位置する。また、本例では、第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32により、2度の垂直方向への光軸Lの偏向を行い、光路を180°反転させている。各光路偏向手段31、32は表面にアルミなどの反射素材をコートしたミラーである。
Here, as shown in FIG. 3, when the projection
投写光学系3AでスクリーンSへの投写サイズを変える場合には、第21レンズL21を固定した状態で、第13レンズL13〜第17レンズL17からなる第1フォーカス用レンズ群LF1と、第18レンズL18〜第20レンズL20の3枚のレンズからなる第2フォーカス用レンズ群LF2とを光軸L方向に移動させて、フォーカシングを行う。
When changing the projection size on the screen S by the projection
次に、焦点距離をf、FナンバーをFNo.、最大画角(半画角)をωとしたときに、
投写光学系3Aのデータは以下のとおりである。
f -3.969
FNo. 1.606
ω 70.9゜
Next, when the focal length is f, the F number is FNo., And the maximum field angle (half field angle) is ω,
The data of the projection
f -3.969
FNo. 1.606
ω 70.9 °
また、投写光学系3Aのレンズデータは以下のとおりである。レンズの列は、図2、図3において各レンズに付された符号である。面番に*を付した面は非球面である。Rは曲率半径である。dは軸上面間隔(mm)(レンズ厚又はレンズ間隔)である。ndは屈折率である。νdはアッベ数である。なお、軸上面間隔M1は、スクリーンSと第21レンズL21との距離である。軸上面間隔M2は、第21レンズL21と第2フォーカス用レンズ群LF2(第18レンズL18〜第20レンズL20)との間の距離である。軸上面間隔M3は第2フォーカス用レンズ群LF2(第18レンズL18〜第20レンズL20)と第1フォーカス用レンズ群LF1(第13レンズL13〜第17レンズL17)との間の距離である。軸上面間隔M4は第1フォーカス用レンズ群LF1(第13レンズL13〜第17レンズL17)と第12レンズL12との間の距離である。軸上面間隔M1は投写サイズにより変化し、軸上面間隔M2、M3、M4は投写サイズを変えた場合のフォーカシングにより変化する。
The lens data of the projection
レンズ 面番 R d nd νd
S Infinity M1
L21 *1 -59.717 5.000 1.53116 56.04
*2 32.050 M2
L20 3 40.042 2.000 1.72000 50.23
4 18.211 4.814
L19 *5 32.114 2.000 1.83220 40.10
*6 14.307 6.839
L18 7 -183.979 16.293 1.72000 50.23
8 -34.931 M3
L17 9 -14.328 1.200 1.78472 25.68
L16 10 277.599 6.040 1.49700 81.54
11 -15.377 0.200
L15 12 915.154 6.786 1.49700 81.54
13 -24.105 0.100
L14 14 35.615 7.560 1.48749 70.24
15 -120.313 0.200
L13 16 49.901 1.500 1.51633 64.14
17 27.593 M4
L12 *18 -172.433 8.000 1.53116 56.04
*19 -16.959 101.500
L11 20 -131.016 6.500 2.00069 25.46
21 -75.606 27.695
L10 22 103.287 9.500 1.61800 63.33
23 -231.586 2.805
L9 24 53.102 6.000 1.85150 40.78
25 90.802 42.304
STO Infinity 0.600
L8 27 -142.212 1.200 1.84666 23.78
L7 28 15.667 6.500 1.61800 63.33
29 -30.027 0.800
L6 30 -22.623 4.500 1.85150 40.78
L5 31 -12.593 1.500 1.78472 25.68
L4 32 24.490 5.000 1.58913 61.15
33 -62.257 9.091
L3 34 101.166 9.500 1.85896 22.73
L2 35 -22.299 1.500 1.74077 27.79
36 -101.370 0.100
L1 37 52.948 4.500 1.78590 44.20
38 -1243.548 1.594
39 Infinity 25.910 1.51680 64.17
40 Infinity 9.477
OBJ Infinity
Lens Surface number R d nd νd
S Infinity M1
L21 * 1 -59.717 5.000 1.53116 56.04
* 2 32.050 M2
4 18.211 4.814
L19 * 5 32.114 2.000 1.83220 40.10
* 6 14.307 6.839
L18 7 -183.979 16.293 1.72000 50.23
8 -34.931 M3
L17 9 -14.328 1.200 1.78472 25.68
11 -15.377 0.200
13 -24.105 0.100
L14 14 35.615 7.560 1.48749 70.24
15 -120.313 0.200
17 27.593 M4
L12 * 18 -172.433 8.000 1.53116 56.04
* 19 -16.959 101.500
L11 20 -131.016 6.500 2.00069 25.46
21 -75.606 27.695
23 -231.586 2.805
25 90.802 42.304
STO Infinity 0.600
L8 27 -142.212 1.200 1.84666 23.78
L7 28 15.667 6.500 1.61800 63.33
29 -30.027 0.800
L6 30 -22.623 4.500 1.85150 40.78
L5 31 -12.593 1.500 1.78472 25.68
33 -62.257 9.091
L3 34 101.166 9.500 1.85896 22.73
L2 35 -22.299 1.500 1.74077 27.79
36 -101.370 0.100
38 -1243.548 1.594
39 Infinity 25.910 1.51680 64.17
40 Infinity 9.477
OBJ Infinity
投写サイズを変えてフォーカシングを行った場合の軸上面間隔M1、M2、M3、M4は以下のとおりである。第21レンズL21とスクリーンSとの距離である軸上面間隔M1を基準投影距離である500mmとしたときのフォーカシング後の各レンズの位置をポジション1とし、軸上面間隔M1を基準投影距離よりも近い411mmとしたときの各レンズの位置をポジション2とし、軸上面間隔M1を基準投影距離よりも遠い662mmとしたときの各レンズの位置をポジション3とする。
ポジション1 ポジション2 ポジション3
M1 500.000 411.800 662.000
M2 14.624 14.473 14.723
M3 3.956 3.807 4.178
M4 14.888 15.188 14.568
The axis top surface spacings M1, M2, M3, and M4 when focusing is performed by changing the projection size are as follows. The position of each lens after focusing when the axial upper surface distance M1 which is the distance between the 21st lens L21 and the screen S is set to the reference projection distance of 500 mm is the position 1, and the axial upper surface distance M1 is closer to the reference projection distance. The position of each lens when 411 mm is set as position 2, and the position of each lens when the axial top surface distance M1 is set to 662 mm far from the reference projection distance is set as
Position 1 Position 2
M1 500.000 411.800 662.000
M2 14.624 14.473 14.723
M3 3.956 3.807 4.178
M4 14.888 15.188 14.568
ここで、第1面および第2面は奇数次の非球面係数を含む奇数次非球面式で表される高次非球面である。以下の式1は奇数次非球面式である。式1の下の値は、非球面とされた面番1、2の非球面形状を規定するための奇数次非球面式の各係数である Here, the first surface and the second surface are higher-order aspheric surfaces represented by odd-order aspherical expressions including odd-order aspheric coefficients. Equation 1 below is an odd-order aspheric equation. The lower values of Equation 1 are the coefficients of the odd-order aspherical expression for defining the aspherical shapes of the surface numbers 1 and 2 that are aspherical.
面番 1 2
K -0.36929 -10.08221
A03 4.98489E-04 6.46830E-04
A04 -3.48681E-06 -1.25365E-05
A05 -8.32539E-08 -1.14688E-08
A06 5.98523E-10 1.13607E-09
A07 5.73235E-11 -2.52465E-12
A08 -3.55076E-13 6.85359E-14
A09 -2.02500E-14 0.00000E+00
A10 2.72411E-16 0.00000E+00
Surface number 1 2
K -0.36929 -10.08221
A03 4.98489E-04 6.46830E-04
A04 -3.48681E-06 -1.25365E-05
A05 -8.32539E-08 -1.14688E-08
A06 5.98523E-10 1.13607E-09
A07 5.73235E-11 -2.52465E-12
A08 -3.55076E-13 6.85359E-14
A09 -2.02500E-14 0.00000E + 00
A10 2.72411E-16 0.00000E + 00
次に、第5面、第6面、第18面および第19面は偶数次のみの非球面係数を含む偶数次非球面式で表される高次非球面である。以下の式2は偶数次非球面式である。式2の下の値は、非球面とされた面番5、6、18、19の非球面形状を規定するための偶数次非球面式の各係数である
Next, the fifth surface, the sixth surface, the eighteenth surface, and the nineteenth surface are higher-order aspheric surfaces represented by an even-order aspheric surface expression including an even-order aspheric coefficient. Expression 2 below is an even-order aspheric expression. The lower values of Equation 2 are the coefficients of the even-order aspherical equation for defining the aspherical shapes of the
面番 5 6 18 19
K -0.39406 -0.56862 0.00000 -0.63456
A04 2.18790E-06 7.27930E-05 1.93530E-06 3.66910E-05
A06 -2.33480E-08 4.81640E-07 -5.35940E-08 -1.78550E-08
A08 8.05160E-11 -4.20260E-09 3.17260E-12 -1.72810E-10
A10 -1.69080E-13 3.67280E-11 3.26170E-13 8.04100E-13
A12 0.00000E+00 2.55140E-30 -2.83270E-16 -5.24770E-16
Surface number 5 6 18 19
K -0.39406 -0.56862 0.00000 -0.63456
A04 2.18790E-06 7.27930E-05 1.93530E-06 3.66910E-05
A06 -2.33480E-08 4.81640E-07 -5.35940E-08 -1.78550E-08
A08 8.05160E-11 -4.20260E-09 3.17260E-12 -1.72810E-10
A10 -1.69080E-13 3.67280E-11 3.26170E-13 8.04100E-13
A12 0.00000E + 00 2.55140E-30 -2.83270E-16 -5.24770E-16
本例では、最もスクリーンSの側に位置する第22レンズ群LU22は、縮小側から順に、縮小側に凸面を向けた正のレンズ(第18レンズL18)と、拡大側に凸面を向けた2枚以下のメニスカス形状の負のレンズ(第19レンズL19および第20レンズL20)と、両面に非球面が施された非球面形状の負のレンズ(第21レンズL21)とを備える。従って、第2レンズ群LU2の半画角を60°以上とすることが容易である。 In this example, the 22nd lens group LU22 located closest to the screen S includes, in order from the reduction side, a positive lens having a convex surface on the reduction side (18th lens L18) and 2 having a convex surface on the enlargement side. A negative meniscus lens (the 19th lens L19 and the 20th lens L20) and the aspherical negative lens (21st lens L21) having an aspheric surface on both sides. Therefore, it is easy to set the half angle of view of the second lens unit LU2 to 60 ° or more.
また、第1レンズ群LU1は、縮小側から順に配置された、正のパワーを有する第11レンズ群LU11と、正のレンズのみからなる第12レンズ群LU12と、からなり、第12レンズ群LU12は、縮小側から順に配置された、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状の正のレンズ(第9レンズL9)、少なくとも拡大側に凸面を向けた正のレンズ(第10レンズL10)、および、縮小側に凸面を向けた正のレンズ(第11レンズL11)の3枚のレンズからなる。従って、中間像30を形成することが容易である。
The first lens group LU1 includes an eleventh lens group LU11 having a positive power and a twelfth lens group LU12 including only a positive lens, which are arranged in order from the reduction side. Are arranged in order from the reduction side, a meniscus-shaped positive lens having a convex surface on the enlargement side (ninth lens L9), a positive lens having at least a convex surface on the enlargement side (tenth lens L10), and It consists of three lenses, a positive lens (eleventh lens L11) with a convex surface facing the reduction side. Therefore, it is easy to form the
さらに、投写光学系3Aは、レンズ全系の焦点距離をf、第2レンズ群LU2の焦点距離をf2とするとき、次の条件式(1)を満足する。
1.0 < f2/|f| < 2.2 ・・・(1)
すなわち、本例では、f2/|f| = 1.489 である。
Further, the projection
1.0 <f2 / | f | <2.2 (1)
That is, in this example, f2 / | f | = 1.489.
条件式(1)はレンズ全系の焦点距離fと、第2レンズ群LU2の焦点距離f2の比に関する。投写光学系3Aは条件式(1)を満たすので各種の収差の補正が容易となる。すなわち、第1レンズ群LU1は、液晶パネル18からの光束を効率よく取り込み、第2レンズ群LU2に入射させる必要がある。従って、第1レンズ群LU1の縮小側のFナンバーは明るいことが望ましい。ここで、条件式(1)の値が下限を超えて、レンズ全系の焦点距離に対して第2レンズ群LU2の焦点距離が近づきすぎると、第1レンズ群LU1のFナンバーを第2レンズ群LU2のFナンバーとをほぼ同等にする必要があるので、収差の補正が困難となる。一方、条件式(1)の値が上限を超えて第2レンズ群LU2の焦点距離が長くなると、中間像30の倍率は大きくなるので、第2レンズ群LU2のFナンバーを暗くすることができる。従って、収差の補正が容易となる。
Conditional expression (1) relates to the ratio between the focal length f of the entire lens system and the focal length f2 of the second lens unit LU2. Since the projection
また、投写光学系3Aは、第1レンズ群LU1の最も縮小側の面から第2レンズ群LU2の最も拡大側の面までの光軸L上の距離をTL、第1レンズ群LU1と前記第2レンズ群LU2の光軸L上の間隔をDとしたときに、以下の条件式(2)を満足する。
0.27 < D/TL < 0.45 ・・・(2)
すなわち、本例では、D/TL = 0.296 である。
Further, the projection
0.27 <D / TL <0.45 (2)
That is, in this example, D / TL = 0.296.
投写光学系3Aは条件式(2)を満たすので、各種の収差の補正が容易であり、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2との間に第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32を配置するための空間を確報できる。すなわち、条件式(2)の値が上限を超えて、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2の間隔が広くなり過ぎると、レンズ全長に対して第1レンズ群LU1の全長および第2レンズ群LU2の全長が圧迫される。従って、各種の収差をバランスよく補正することが困難となる。一方、条件式(2)の値が下限を超えると、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2の間隔が狭くなり、これらの間に光路偏向手段を配置することが困難となる。
Since the projection
さらに、投写光学系3Aは第1レンズ群LU1の最も縮小側の面から最も拡大側の面までの光軸L上の距離をTL1、第2レンズ群LU2の最も縮小側の面から最も拡大側の面までの距離をTL2とするとき、次の条件式(3)を満足する。
0.3 < TL1*TL2/D2 <1.7 ・・・(3)
すなわち、本例では、TL1*TL2/D2 = 1.382 である。
Further, the projection
0.3 <TL1 * TL2 / D 2 <1.7 ··· (3)
That is, in this example, TL1 * TL2 / D 2 = 1.382.
条件式(3)は第1レンズ群LU1の全長と第2レンズ群LU2の全長と、第1レンズ群LU1および第2レンズ群LU2の間隔に関する。投写光学系3Aは条件式(2)を満たすので、各種の収差の発生を小さく抑えることができる。また、投写光学系3Aは条件式(3)を満たすので、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2との間に、第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32を配置するための空間を確報できる。すなわち、条件式(3)の値が下限を超えると、第1レンズ群LU1または第2レンズ群LU2の全長が短くなりすぎるので、レンズ系全体の全長を抑えながら、第1レンズ群LU1または第2レンズ群LU2で発生する各種の収差を小さく抑えることが困難となる。一方、条件式(3)の値が上限を超えると、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2の間隔が狭くなるので、これらの間に光路偏向手段を配置することが困難となる。
Conditional expression (3) relates to the total length of the first lens group LU1, the total length of the second lens group LU2, and the distance between the first lens group LU1 and the second lens group LU2. Since the projection
また、投写光学系3Aは、第2レンズ群LU2の焦点距離f2、第2レンズ群LU2の最も縮小側の面から中間像30の近軸焦点位置までの距離をd2とするとき、次の条件式(4)を満足する。
0.2 < f2/d2 < 0.7 ・・・(4)
すなわち、本例では、f2/d2 = 0.295 である。
The projection
0.2 <f2 / d2 <0.7 (4)
That is, in this example, f2 / d2 = 0.295.
条件式(4)は第2レンズ群LU2の焦点距離と、第2レンズ群LU2の縮小側の面から中間像30の近軸焦点位置までの距離の比に関する。投写光学系3Aは条件式(4)を満たすので、第2レンズ群LU2の全長を抑制しながら、第2レンズ群LU2のバックフォーカスを確保できる。また、投写光学系3Aは条件式(4)を満たすので、光路偏向素子に付着した塵などの影響を抑制できる。すなわち、条件式(4)の値が下限を超えると、第2レンズ群LU2のバックフォーカスが長くなり過ぎるので、第2レンズ群LU2の全長を抑制しながら、十分な性能を確保することが困難となる。一方、条件式(4)の値が上限を超えると、第2レンズ群LU2のバックフォーカスが短くなり過ぎる。これにより、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2との間に2つの光路偏向手段を配置した場合には、第2レンズ群LU2に近い位置に配置される光路偏向手段が中間像30の近傍に位置させることになる。この結果、光路偏向手段に付着した塵などを拡大側共役面に投影しやすくなるので、光路偏向手段に付着した塵などの影響を受けやすくなる。
Conditional expression (4) relates to the ratio between the focal length of the second lens unit LU2 and the distance from the reduction-side surface of the second lens unit LU2 to the paraxial focal position of the
ここで、第1レンズ群LU1で形成される中間像30は、光軸L近傍から像高が高くなるに従って縮小側に湾曲する傾向を持つ。従って、第2光路偏向手段32は、図3に示すように、中間像30と第2レンズ群LU2との間に配置することが好ましいが、条件式(4)の値が下限を超えると、中間像30と第2レンズ群LU2との間隔が狭くなる。従って、中間像30と第2レンズ群LU2との間に第2光路偏向手段32を配置することが困難となる。
Here, the
さらに、投写光学系3Aは、第1レンズ群LU1の最も拡大側の面から中間像30の近軸焦点位置までの距離(光軸L上における第1レンズ群LU1の最も拡大側の面から中間像30までの距離)をd1、第2レンズ群LU2の最も縮小側の面から中間像30の近軸焦点位置までの距離(光軸L上における第2レンズ群LU2の最も縮小側の面から中間像30までの距離)をd2とするとき、以下の条件式(5)を満たす。
0.1 < d2/d1 < 0.35 ・・・(5)
すなわち、本例では、d2/d1 = 0.246 である。
Further, the projection
0.1 <d2 / d1 <0.35 (5)
That is, in this example, d2 / d1 = 0.246.
条件式(5)は第1レンズ群LU1から中間像30までの距離と、第2レンズ群LU2から中間像30までの距離との比に関する。投写光学系3Aは条件式(5)を満たすので、2つの光路偏向手段を効率よく配置できる。すなわち、条件式(5)の値が下限を超えると、中間像30と第2レンズ群LU2との間隔が短くなり過ぎるので、第2偏向手段を中間像30と第1光路偏向手段31の間に配置する必要が生じる。ここで、第2偏向手段を中間像30と第1光路偏向手段31の間に配置すると、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2との間隔をあける必要が生じるので、レンズ全長が長くなる。一方、条件式(5)の値が上限を超えると、第1レンズ群LU1と中間像30の距離が短くなり過ぎる。従って、第1レンズ群LU1と中間像30との間に光路偏向手段を配置するための空間を確保することが困難となる。
Conditional expression (5) relates to the ratio between the distance from the first lens group LU1 to the
また、投写光学系3Aは、第2レンズ群LU2の焦点距離をf2、第21レンズ群LU21の焦点距離をf21とするとき、次の条件式(6)を満足する。
0.2 < f2/f21 < 0.5 ・・・(6)
すなわち、本例では、f2/f21 = 0.256 である。
Further, the projection
0.2 <f2 / f21 <0.5 (6)
That is, in this example, f2 / f21 = 0.256.
条件式(6)は第2レンズ群LU2中の正のパワーを有する第21レンズ群LU21の焦点距離に関する。投写光学系3Aは条件式(6)を満たすので、第2レンズ群LU2のバックフォーカスを確保しながら、第2レンズ群LU2の全長を抑制して、各種の収差を良好に補正できる。すなわち、条件式(6)の値が下限を超えると、第21レンズ群LU21の焦点距離が長くなり過ぎる。この結果、第2レンズ群LU2のバックフォーカスを確保することは容易となるが、第2レンズ群LU2の全長を小さく抑えることが困難となる。一方、条件式(6)の値が上限を超えると、第21レンズ群LU21の焦点距離が短くなり過ぎる。この結果、第2レンズ群LU2のバックフォーカスを長くすることが困難となるとともに、第2レンズ群LU2内の正のパワーが強くなり過ぎ、球面収差、像面湾曲をバランスよく補正することが困難となる。
Conditional expression (6) relates to the focal length of the twenty-first lens unit LU21 having positive power in the second lens unit LU2. Since the projection
また、投写光学系3Aは、レンズ全系の焦点距離をf、第12レンズ群LU12の焦点距離をf12とするとき、次の条件式(7)を満足する。
5 < f12/|f| < 16 ・・・(7)
すなわち、本例では、f2/f21 = 13.187 である。
The projection
5 <f12 / | f | <16 (7)
That is, in this example, f2 / f21 = 13.187.
条件式(7)はレンズ全系の焦点距離と、第12レンズ群LU12の焦点距離の比に関する。投写光学系3Aは条件式(7)を満たすので、第12レンズ群LU12で発生する収差を小さく抑えるとともに、第12レンズ群LU12の大型化を抑制できる。すなわち、条件式(7)の値が下限を超えると、第12レンズ群LU12の正のパワーが強くなり過ぎる。この結果、第12レンズ群LU12で発生する収差を小さく抑えることが困難になる。一方、条件式(7)の値が上限を超えると、第12レンズ群LU12のパワーが弱くなり過ぎるので、第12レンズ群LU12を出射した光束の角度が緩くなり過ぎる。これにより、第12レンズ群LU12の拡大側に配置されるレンズの径が大きくなるので、レンズ系が大型化する。ここで、条件式(7)の値が下限を超えると、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2との間隔を広くとることが困難となる。従って、これらの間に2つの光路偏向手段を配置することが困難となる。
Conditional expression (7) relates to the ratio of the focal length of the entire lens system to the focal length of the twelfth lens unit LU12. Since the projection
さらに、投写光学系3Aは、第12レンズ群LU12の焦点距離をf12、第1レンズ群LU1の最も拡大側の面から中間像30の近軸焦点位置までの距離(光軸L上における第1レンズ群LU1の最も拡大側の面から中間像30までの距離)をd1とするとき、次の条件式(8)を満足する。
0.2 < f12/d1 < 0.8 ・・・(8)
すなわち、本例では、f12/d1 = 0.642 である。
Further, the projection
0.2 <f12 / d1 <0.8 (8)
That is, in this example, f12 / d1 = 0.642.
条件式(8)は第1レンズ群LU1から中間像30の位置までの距離と、第1レンズ群LU1の拡大側に配置される第11レンズ群LU11の焦点距離の比に関する。投写光学系3Aは、条件式(8)を満たすので、第1レンズ群LU1から射出する光束を第2レンズ群LU2に入射する前に効率よく補正できるとともに、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2との間に光路偏向手段などを配置可能な空間を設けることができる。また、投写光学系3Aは条件式(8)を満たすので、第2レンズ群LU2の大型化を抑制できる。すなわち、条件式(8)の値が上限を超えて、第12レンズ群LU12と中間像30の距離が短くなり過ぎると、像面湾曲などの補正効果が小さくなる。また、条件式(8)の値が下限を超えて、第12レンズ群LU12の正のパワーが弱くなり過ぎると、第1レンズ群LU1全体の正のパワーが弱くなる。この結果、第1レンズ群LU1によるリレー倍率が大きくなるので、第2レンズ群LU2の径を大きくする必要があり、レンズ系の大型化を招く。一方、条件式(8)の値が下限を超えて、第12レンズ群LU12の正のパワーが強くなり過ぎると、第1レンズ群LU1と中間像30との距離が狭くなる。従って、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2との間に光路偏向手段を配置することが困難となる。
Conditional expression (8) relates to the ratio of the distance from the first lens group LU1 to the position of the
図4は投写光学系3Aの各レンズがポジション1にある場合の収差図(球面収差、非点収差および歪曲収差)である。図5は投写光学系3Aの各レンズがポジション2にある場合の収差図(球面収差、非点収差および歪曲収差)である。図6は投写光学系3Aの各レンズがポジション3にある場合の収差図(球面収差、非点収差および歪曲収差)である。図4から図6に示すように、投写光学系3Aでは、球面収差、非点収差および歪曲収差が良好に補正されている。
FIG. 4 is an aberration diagram (spherical aberration, astigmatism and distortion) when each lens of the projection
さらに、本例では、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2の間に、光路を折り曲げるための第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32を有する。これにより、光路を180°偏向できるので、投写光学系3Aおよびプロジェクター1をコンパクトに構成できる。
Furthermore, in this example, the first optical path deflecting means 31 and the second optical path deflecting means 32 for bending the optical path are provided between the first lens group LU1 and the second lens group LU2. Thereby, since the optical path can be deflected by 180 °, the projection
ここで、第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32を、例えば、第1レンズ群LU1の途中、或いは、第2レンズ群LU2の途中に配置する場合には、各レンズ群LU1、LU2を構成する複数のレンズと各光路偏向手段31、32とを位置精度良く配置しなければ、光学性能の劣化が生じやすい。すなわち、各レンズ群LU1、LU2は、それぞれが単体で結像光学系を構成しているので、複数のレンズの途中に光路偏向手段31、32を配置した場合には、光路偏向手段31、32の前後に光軸Lのシフトや光軸Lの倒れ(傾斜)などが生じ易く、光学性能の劣化を招きやすい。これに対して、本例では、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2との間に2つの光路偏向手段31、32を配置する。従って、各光路偏向手段31、32の配置によって各レンズ群LU1、LU2を構成する複数のレンズの位置精度が低下することを回避できる。よって、各レンズ群LU1、LU2の内部において光軸Lのシフトや光軸Lの倒れなどが発生することを回避でき、各レンズ群LU1、LU2の光学性能の劣化を回避できる。
Here, when the first optical
なお、本例では、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2の間に配置された第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32は、単一の支持部材によって支持されている。図7は第1レンズ群LU1、第2レンズ群LU2、第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32を支持する支持構造の説明図である。
In this example, the first optical path deflecting means 31 and the second optical path deflecting means 32 disposed between the first lens group LU1 and the second lens group LU2 are supported by a single support member. FIG. 7 is an explanatory diagram of a support structure that supports the first lens group LU1, the second lens group LU2, the first optical
図7に示すように、本例では、第1レンズ群LU1を構成する各レンズL1〜L11は第1鏡筒35に保持される。第2レンズ群LU2を構成する各レンズL12〜L21は第2鏡筒36に保持される。第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32は、側方から見た場合に直角二等辺三角形形状を備える中空の支持部材37により支持される。支持部材37において直角を挟んだ2辺に対応する部分には、各辺に沿って第1光路偏向手段31を支持する第1支持部37aと、第2光路偏向手段32を支持する第2支持部37bとが設けられている。また、支持部材37において直角二等辺三角形形状の直角と対向する1辺には第1鏡筒35が当接する第1当接部37cおよび第2鏡筒36が当接する第2当接部37dが設けられている。
As shown in FIG. 7, in this example, the lenses L <b> 1 to L <b> 11 constituting the first lens group LU <b> 1 are held by the
ここで、第1支持部37aおよび第2支持部37bは単一の支持部材37に設けられている。従って、第1光路偏向手段31が第1支持部37aに支持され第2光路偏向手段32が第2支持部37bに支持されることにより、第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32は支持部材37に位置精度よく支持される。また、第1当接部37cおよび第2当接部37dは単一の支持部材37に設けられているので、これらの当接部にそれぞれ第1鏡筒35および第2鏡筒36を当接させることにより、第1レンズ群の光軸と第2レンズ群の光軸とを平行とすることが容易である。さらに、第1支持部37a、第2支持部37b、第1当接部37cおよび第2当接部37dが単一の支持部材37に設けられているので、第1レンズ群LU1、第2レンズ群LU2、第1光路偏向手段31、および、第2光路偏向手段32を、位置精度よく配置できる。
Here, the
また、本例では、第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32がミラーであり、ミラー間の距離も短い。従って、コリメータで直角度などの測定が可能なり、容易に各光路偏向手段31、32の位置精度を確保できる。
In this example, the first optical
ここで、各光路偏向手段31、32上に中間像30の焦点位置が一致した場合には、各光路偏向手段31、32の反射面上の傷や、反射面に付着した塵などがそのまま拡大投写されてしまう危険性がある。これに対して、本例では、図3に示すように、中間像30における軸上から最大像高までの焦点位置と各光路偏向手段31、32の反射面が重ならないように、各光路偏向手段31、32を配置している。従って、反射面に付着した塵などがそのまま拡大投写されることを回避できる。
Here, when the focal position of the
なお、第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32としては、プリズムなどを用いることができる。また、本例では、垂直方向への光軸Lの偏向を2回行っているが、任意の方向に光軸Lを偏向しても良い。
A prism or the like can be used as the first optical
(実施例2)
図8は実施例2の投写光学系の構成図(光線図)である。図9は2つの光路偏向手段を配置した場合の投写光学系の構成図(光線図)である。図8に示すように、本例の投写光学系3Bは、縮小側共役面である液晶パネル18(18R、18G、18B)と中間像30とを共役にする第1レンズ群LU1と、中間像30と拡大側共役面であるスクリーンSとを共役とする第2レンズ群LU2とからなる。第1レンズ群LU1は、縮小側共役位置に配置された液晶パネル18の画像から中間像30を形成するリレー光学系の役割をなし、第2レンズ群LU2はリレー光学系で形成された中間像30を拡大投写する拡大光学系の役割をする。投写光学系3Bは全体として20枚のレンズで構成される。
(Example 2)
FIG. 8 is a configuration diagram (ray diagram) of the projection optical system according to the second embodiment. FIG. 9 is a configuration diagram (ray diagram) of the projection optical system when two optical path deflecting means are arranged. As shown in FIG. 8, the projection
第1レンズ群LU1は11枚のレンズで構成される。すなわち、第1レンズ群LU1は、縮小側から順に、両凸形状で正の第1レンズL1、両凸面形状で正の第2レンズL2、と物体側に凸面を向けたメニスカス形状で負の第3レンズL3、両凸形状で正の第4レンズL4、両凹形状の負の第5レンズL5、開口絞りSTO、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第6レンズL6、両凹形状で負の第7レンズL7と両凸形状で正の第8レンズL8、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第9レンズL9、両凸形状の正の第10レンズL10、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第11レンズL11からなる。第2レンズL2と第3レンズL3とは接合されて第1接合レンズLC1を構成する。第4レンズL4と第5レンズL5とは接合されて第2接合レンズLC2を構成する。第7レンズと第8レンズとは接合されて第3接合レンズLC3を構成する。 The first lens group LU1 is composed of 11 lenses. That is, the first lens unit LU1 includes, in order from the reduction side, a biconvex positive first lens L1, a biconvex positive second lens L2, and a meniscus negative first lens with a convex surface facing the object side. Three lenses L3, a biconvex positive fourth lens L4, a biconcave negative fifth lens L5, an aperture stop STO, a meniscus positive sixth lens L6 with a convex surface facing the enlargement side, a biconcave shape The negative seventh lens L7 and the biconvex positive eighth lens L8, the meniscus positive ninth lens L9 with the convex surface facing the enlargement side, the biconvex positive tenth lens L10, and the reduction side It consists of a positive eleventh lens L11 with a convex meniscus shape. The second lens L2 and the third lens L3 are cemented to form a first cemented lens LC1. The fourth lens L4 and the fifth lens L5 are cemented to form a second cemented lens LC2. The seventh lens and the eighth lens are cemented to form a third cemented lens LC3.
第1レンズ群LU1は、縮小側から順に、正のパワーを有する第11レンズ群LU11と、正のレンズのみからなる第12レンズ群LU12とからなる。第11レンズ群LU11は第1レンズL1〜第8レンズL8から構成される。第12レンズ群LU12は第9レンズL9〜第11レンズL11の3枚の正の単レンズから構成される。 The first lens group LU1 includes, in order from the reduction side, an eleventh lens group LU11 having a positive power and a twelfth lens group LU12 including only a positive lens. The eleventh lens group LU11 includes a first lens L1 to an eighth lens L8. The twelfth lens unit LU12 includes three positive single lenses, a ninth lens L9 to an eleventh lens L11.
第2レンズ群LU2は9枚のレンズで構成される。すなわち、第2レンズ群LU2は、縮小側から順に、両面に非球面が施された正の第12レンズL12、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第13レンズL13、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第14レンズL14、両凸形状で正の第15レンズL15、両凹形状で負の第16レンズL16、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第17レンズL17、両面に非球面が施され拡大側に凸面を向けたメニスカス形状の負の第18レンズL18、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で負の第19レンズL19、両面に非球面が施された負の第20レンズL20からなる。第15レンズL15と第16レンズL16とは接合されて第4接合レンズLC4を構成する。 The second lens group LU2 is composed of nine lenses. That is, the second lens unit LU2 includes, in order from the reduction side, a positive twelfth lens L12 having an aspheric surface on both sides, a meniscus positive thirteenth lens L13 with a convex surface on the enlargement side, and a convex surface on the reduction side. 14th lens L14 having a positive meniscus shape, positive 15th lens L15 having a biconvex shape, negative 16th lens L16 having a biconcave shape, and 17th lens having a meniscus shape having a convex surface facing the reduction side L17, a meniscus negative 18th lens L18 having an aspheric surface on both sides and a convex surface on the enlargement side, a meniscus negative 19th lens L19 having a convex surface on the enlargement side, and an aspheric surface on both sides And a negative 20th lens L20. The fifteenth lens L15 and the sixteenth lens L16 are cemented to form a fourth cemented lens LC4.
第2レンズ群LU2は、縮小側から順に、第21レンズ群LU21と第22レンズ群LU22とからなる。第22レンズ群LU22は、拡大側から順に、3枚以下の負レンズと1枚の正レンズから構成される。第21レンズ群LU21は第22レンズ群LU22よりも中間像30の側のレンズから構成される。本例では、第21レンズ群LU21は第12レンズL12〜第16レンズL16により構成される。第22レンズ群LU22は第17レンズ17〜第20レンズL20の4枚のレンズにより構成される。第21レンズ群LU21は正のパワーを有する。第22レンズ群LU22は負のパワーを有する。
The second lens group LU2 is composed of a twenty-first lens group LU21 and a twenty-second lens group LU22 in order from the reduction side. The 22nd lens group LU22 is composed of three or less negative lenses and one positive lens in order from the enlargement side. The twenty-first lens group LU21 includes a lens closer to the
ここで、図9に示すように、投写光学系3Bをコンパクトに構成する際には、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2との間に第1光路偏向手段31と第2光路偏向手段32が配置される。第1光路偏向手段31は第2光路偏向手段32よりも第1レンズ群LU1に近い位置にある。本例では、第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32は中間像30よりも第1レンズ群LU1の側に位置する。また、本例では、第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32により、2度の垂直方向への光軸Lの偏向を行い、光路を180°反転させている。各光路偏向手段31、32は表面にアルミなどの反射素材をコートしたミラーである。
Here, as shown in FIG. 9, when the projection
投写光学系3BでスクリーンSへの投写サイズを変える場合には、第20レンズL20を固定した状態で、第13レンズL13〜第16レンズL16からなる第1フォーカス用レンズ群LF1と、第17レンズ17〜第19レンズL19の3枚のレンズからなる第2フォーカス用レンズ群LF2とを光軸L方向に移動させて、フォーカシングを行う。
When the projection size on the screen S is changed by the projection
次に、焦点距離をf、FナンバーをFNo.、最大画角(半画角)をωとしたときに、投写光学系3Bのデータは以下のとおりである。
f -3.960
FNo. 1.606
ω 70.8゜
Next, when the focal length is f, the F number is FNo., And the maximum field angle (half field angle) is ω, the data of the projection
f -3.960
FNo. 1.606
ω 70.8 °
また、投写光学系3Bのレンズデータは以下のとおりである。レンズの列は、図8、図9において各レンズに付された符号である。面番に*を付した面は非球面である。Rは曲率半径である。dは軸上面間隔(mm)(レンズ厚又はレンズ間隔)である。ndは屈折率である。νdはアッベ数である。なお、軸上面間隔M1は、スクリーンSと第20レンズL20との距離である。軸上面間隔M2は、第20レンズL20と第2フォーカス用レンズ群LF2(第17レンズ17〜第19レンズL19)との間の距離である。軸上面間隔M3は第2フォーカス用レンズ群LF2(第17レンズ17〜第19レンズL19)と第1フォーカス用レンズ群LF1(第13レンズL13〜第16レンズL16)との間の距離である。軸上面間隔M4は第1フォーカス用レンズ群LF1(第13レンズL13〜第16レンズL16)と第12レンズL12との間の距離である。軸上面間隔M1は投写サイズにより変化し、軸上面間隔M2、M3、M4は投写サイズを変えた場合のフォーカシングにより変化する。
The lens data of the projection
レンズ 面番 R d nd νd
S Infinity M1
L20 *1 -59.081 5.000 1.53116 56.04
*2 30.201 M2
L19 3 45.793 2.000 1.59522 67.73
4 17.877 4.756
L18 *5 27.133 2.000 1.74320 49.29
*6 12.95 11.717
L17 7 -90.519 9.548 1.75700 47.82
8 -31.880 M3
L16 9 -18.458 1.200 1.85896 22.73
L15 10 255.728 5.207 1.49700 81.54
11 -18.527 0.200
L14 12 -304.149 6.645 1.49700 81.54
13 -20.939 0.100
L13 14 25.657 7.000 1.48749 70.24
15 57.792 M4
L12 *16 86.250 8.000 1.53116 56.04
*17 -19.193 108.000
L11 18 -509.113 6.500 2.00069 25.46
19 -108.772 0.100
L10 20 108.064 8.000 1.61800 63.33
21 -542.567 16.224
L9 22 69.520 5.400 1.88300 40.80
23 107.816 39.326
L8 24 31.403 7.000 1.85150 40.78
L7 25 -30.376 1.200 1.84666 23.78
26 17.249 1.273
L6 27 29.919 2.000 1.83400 37.16
28 37.562 1.500
STO 29 Infinity 2.500
L5 30 -20.936 2.703 1.85896 22.73
L4 31 62.369 5.500 1.48749 70.24
32 -23.302 0.100
L3 33 168.498 2.429 1.62588 35.70
L2 34 19.889 9.000 1.61800 63.33
35 -51.213 12.934
L1 36 70.253 6.500 1.85896 22.73
37 -67.231 5.225
38 Infinity 25.910 1.51680 64.17
39 Infinity 9.512
OBJ Infinity
Lens Surface number R d nd νd
S Infinity M1
L20 * 1 -59.081 5.000 1.53116 56.04
* 2 30.201 M2
4 17.877 4.756
L18 * 5 27.133 2.000 1.74320 49.29
* 6 12.95 11.717
L17 7 -90.519 9.548 1.75700 47.82
8 -31.880 M3
L16 9 -18.458 1.200 1.85896 22.73
11 -18.527 0.200
L14 12 -304.149 6.645 1.49700 81.54
13 -20.939 0.100
L13 14 25.657 7.000 1.48749 70.24
15 57.792 M4
L12 * 16 86.250 8.000 1.53116 56.04
* 17 -19.193 108.000
L11 18 -509.113 6.500 2.00069 25.46
19 -108.772 0.100
21 -542.567 16.224
23 107.816 39.326
L7 25 -30.376 1.200 1.84666 23.78
26 17.249 1.273
L6 27 29.919 2.000 1.83400 37.16
28 37.562 1.500
STO 29 Infinity 2.500
L5 30 -20.936 2.703 1.85896 22.73
32 -23.302 0.100
L3 33 168.498 2.429 1.62588 35.70
L2 34 19.889 9.000 1.61800 63.33
35 -51.213 12.934
37 -67.231 5.225
38 Infinity 25.910 1.51680 64.17
39 Infinity 9.512
OBJ Infinity
投写サイズを変えてフォーカシングを行った場合の軸上面間隔M1、M2、M3、M4は以下のとおりである。第20レンズL20とスクリーンSとの距離である軸上面間隔M1を基準投影距離である500mmとしたときのフォーカシング後の各レンズの位置をポジション1とし、軸上面間隔M1を基準投影距離よりも近い411mmとしたときの各レンズの位置をポジション2とし、軸上面間隔M1を基準投影距離よりも遠い662mmとしたときの各レンズの位置をポジション3とする。
ポジション1 ポジション2 ポジション3
M1 500.000 411.800 662.000
M2 15.765 15.813 15.701
M3 4.163 4.025 4.324
M4 17.874 17.965 17.777
The axis top surface spacings M1, M2, M3, and M4 when focusing is performed by changing the projection size are as follows. The position of each lens after focusing when the axial upper surface distance M1 which is the distance between the twentieth lens L20 and the screen S is set to the reference projection distance of 500 mm is the position 1, and the axial upper surface distance M1 is closer to the reference projection distance. The position of each lens when 411 mm is set as position 2, and the position of each lens when the axial top surface distance M1 is set to 662 mm far from the reference projection distance is set as
Position 1 Position 2
M1 500.000 411.800 662.000
M2 15.765 15.813 15.701
M3 4.163 4.025 4.324
M4 17.874 17.965 17.777
ここで、第1面および第2面は式1の奇数次非球面式で表される高次非球面である。以下の値は、非球面とされた面番1、2の非球面形状を規定するための奇数次非球面式の各係数である Here, the first surface and the second surface are higher-order aspheric surfaces represented by the odd-order aspheric expression of Equation 1. The following values are the coefficients of the odd-order aspherical expression for defining the aspherical shapes of the surface numbers 1 and 2 that are aspherical.
面番 1 2
K -0.27775 -7.47508
A03 4.87868E-04 6.20806E-04
A04 -3.34599E-06 -1.22477E-05
A05 -8.35091E-08 -8.86070E-09
A06 4.94577E-10 1.22594E-09
A07 5.64356E-11 -6.18537E-12
A08 -2.91969E-13 6.76329E-14
A09 -1.92313E-14 0.00000E+00
A10 2.36856E-16 0.00000E+00
Surface number 1 2
K -0.27775 -7.47508
A03 4.87868E-04 6.20806E-04
A04 -3.34599E-06 -1.22477E-05
A05 -8.35091E-08 -8.86070E-09
A06 4.94577E-10 1.22594E-09
A07 5.64356E-11 -6.18537E-12
A08 -2.91969E-13 6.76329E-14
A09 -1.92313E-14 0.00000E + 00
A10 2.36856E-16 0.00000E + 00
次に、第5面、第6面、第16面および第17面は式2の偶数次非球面式で表される高次非球面である。以下の値は、非球面とされた面番5、6、16、17の非球面形状を規定するための偶数次非球面式の各係数である
Next, the fifth surface, the sixth surface, the sixteenth surface, and the seventeenth surface are higher-order aspheric surfaces represented by the even-order aspheric surface expression of Equation 2. The following values are the coefficients of the even-order aspherical expression for defining the aspherical shapes of the
面番 5 6 16 17
K -1.07910 -0.02236 0.00000 -0.62090
A04 -4.19870E-06 4.41410E-05 8.89980E-07 5.28500E-05
A06 -3.89030E-08 3.26890E-07 -4.56800E-08 -2.69000E-08
A08 7.73470E-11 -3.32120E-09 -5.55130E-11 -1.42540E-10
A10 -5.79970E-14 2.28460E-11 4.23780E-13 8.74340E-13
A12 0.00000E+00 0.00000E+00 -6.23540E-16 -4.09370E-16
Surface number 5 6 16 17
K -1.07910 -0.02236 0.00000 -0.62090
A04 -4.19870E-06 4.41410E-05 8.89980E-07 5.28500E-05
A06 -3.89030E-08 3.26890E-07 -4.56800E-08 -2.69000E-08
A08 7.73470E-11 -3.32120E-09 -5.55130E-11 -1.42540E-10
A10 -5.79970E-14 2.28460E-11 4.23780E-13 8.74340E-13
A12 0.00000E + 00 0.00000E + 00 -6.23540E-16 -4.09370E-16
本例では、最もスクリーンSの側に位置する第22レンズ群LU22は、縮小側から順に、縮小側に凸面を向けた正のレンズ(第17レンズL17)と、拡大側に凸面を向けた2枚以下のメニスカス形状の負のレンズ(第18レンズL18および第19レンズL19)と、両面に非球面が施された非球面形状の負のレンズ(第20レンズL20)とを備える。従って、第2レンズ群LU2の半画角を60°以上とすることが容易である。 In this example, the 22nd lens group LU22 located closest to the screen S includes, in order from the reduction side, a positive lens having a convex surface on the reduction side (17th lens L17) and 2 having a convex surface on the enlargement side. The number of negative meniscus lenses (the 18th lens L18 and the 19th lens L19) and the aspherical negative lens (20th lens L20) with aspherical surfaces on both surfaces. Therefore, it is easy to set the half angle of view of the second lens unit LU2 to 60 ° or more.
また、第1レンズ群LU1は、縮小側から順に配置された、正のパワーを有する第11レンズ群LU11と、正のレンズのみからなる第12レンズ群LU12と、からなり、第12レンズ群LU12は、縮小側から順に配置された、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状の正のレンズ(第9レンズL9)、少なくとも拡大側に凸面を向けた正のレンズ(第10レンズL10)、および、縮小側に凸面を向けた正のレンズ(第11レンズL11)の3枚のレンズからなる。従って、中間像30を形成することが容易である。
The first lens group LU1 includes an eleventh lens group LU11 having a positive power and a twelfth lens group LU12 including only a positive lens, which are arranged in order from the reduction side. Are arranged in order from the reduction side, a meniscus-shaped positive lens having a convex surface on the enlargement side (ninth lens L9), a positive lens having at least a convex surface on the enlargement side (tenth lens L10), and It consists of three lenses, a positive lens (eleventh lens L11) with a convex surface facing the reduction side. Therefore, it is easy to form the
さらに、投写光学系3Bは、レンズ全系の焦点距離をf、第2レンズ群LU2の焦点距離をf2とするとき、次の条件式(1)を満足する。
1.0 < f2/|f| < 2.2 ・・・(1)
すなわち、本例では、f2/|f| = 1.380 である。投写光学系3Bは条件式(1)を満たすので各種の収差の補正が容易となる。
Further, the projection
1.0 <f2 / | f | <2.2 (1)
That is, in this example, f2 / | f | = 1.380. Since the projection
また、投写光学系3Bは、第1レンズ群LU1の最も縮小側の面から第2レンズ群LU2の最も拡大側の面までの光軸L上の距離をTL、第1レンズ群LU1と前記第2レンズ群LU2の光軸L上の間隔をDとしたときに、以下の条件式(2)を満足する。
0.27 < D/TL < 0.45 ・・・(2)
すなわち、本例では、D/TL = 0.318 である。投写光学系3Bは条件式(2)を満たすので、各種の収差の補正が容易であり、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2との間に第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32を配置するための空間を確報できる。
Further, the projection
0.27 <D / TL <0.45 (2)
That is, in this example, D / TL = 0.318. Since the projection
さらに、投写光学系3Bは第1レンズ群LU1の最も縮小側の面から最も拡大側の面までの光軸L上の距離をTL1、第2レンズ群LU2の最も縮小側の面から最も拡大側の面までの距離をTL2とするとき、次の条件式(3)を満足する。
0.3 < TL1*TL2/D2 <1.7 ・・・(3)
すなわち、本例では、TL1*TL2/D2 = 1.129 である。投写光学系3Bは条件式(2)を満たすので、各種の収差の発生を小さく抑えることができる。また、投写光学系3Bは条件式(3)を満たすので、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2との間に、第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32を配置するための空間を確報できる。
Further, the projection
0.3 <TL1 * TL2 / D 2 <1.7 ··· (3)
That is, in this example, TL1 * TL2 / D 2 = 1.129. Since the projection
また、投写光学系3Bは、第2レンズ群LU2の焦点距離f2、第2レンズ群LU2の最も縮小側の面から中間像30の近軸焦点位置までの距離をd2とするとき、次の条件式(4)を満足する。
0.2 < f2/d2 < 0.7 ・・・(4)
すなわち、本例では、f2/d2 = 0.339 である。投写光学系3Bは条件式(4)を満たすので、第2レンズ群LU2の全長を抑制しながら、第2レンズ群LU2のバックフォーカスを確保できる。また、投写光学系3Bは条件式(4)を満たすので、光路偏向素子に付着した塵などの影響を抑制できる。
The projection
0.2 <f2 / d2 <0.7 (4)
That is, in this example, f2 / d2 = 0.339. Since the projection
さらに、投写光学系3Bは、第1レンズ群LU1の最も拡大側の面から中間像30の近軸焦点位置までの距離(光軸L上における第1レンズ群LU1の最も拡大側の面から中間像30までの距離)をd1、第2レンズ群LU2の最も縮小側の面から中間像30の近軸焦点位置までの距離(光軸L上における第2レンズ群LU2の最も縮小側の面から中間像30までの距離)をd2とするとき、以下の条件式(5)を満たす。
0.1 < d2/d1 < 0.35 ・・・(5)
すなわち、本例では、d2/d1 = 0.176 である。投写光学系3Bは条件式(5)を満たすので、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2との間に、第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32を配置するための空間を確報できる。
Further, the projection
0.1 <d2 / d1 <0.35 (5)
That is, in this example, d2 / d1 = 0.176. Since the projection
また、投写光学系3Bは、第2レンズ群LU2の焦点距離をf2、第21レンズ群LU21の焦点距離をf21とするとき、次の条件式(6)を満足する。
0.2 < f2/f21 < 0.5 ・・・(6)
すなわち、本例では、f2/f21 = 0.240 である。投写光学系3Bは条件式(6)を満たすので、第2レンズ群LU2のバックフォーカスを確保しながら、第2レンズ群LU2の全長を抑制して、各種の収差を良好に補正できる。
The projection
0.2 <f2 / f21 <0.5 (6)
That is, in this example, f2 / f21 = 0.240. Since the projection
また、投写光学系3Bは、レンズ全系の焦点距離をf、第12レンズ群LU12の焦点距離をf12とするとき、次の条件式(7)を満足する。
5 < f12/|f| < 16 ・・・(7)
すなわち、本例では、f2/f21 = 14.053 である。投写光学系3Bは条件式(7)を満たすので、第12レンズ群LU12で発生する収差を小さく抑えるとともに、第12レンズ群LU12の大型化を抑制できる。
The projection
5 <f12 / | f | <16 (7)
That is, in this example, f2 / f21 = 14.053. Since the projection
さらに、投写光学系3Bは、第12レンズ群LU12の焦点距離をf12、第1レンズ群LU1の最も拡大側の面から中間像30の近軸焦点位置までの距離(光軸L上における第1レンズ群LU1の最も拡大側の面から中間像30までの距離)をd1とするとき、次の条件式(8)を満足する。
0.2 < f12/d1 < 0.8 ・・・(8)
すなわち、本例では、f12/d1 = 0.606 である。投写光学系3Bは、条件式(8)を満たすので、第1レンズ群LU1から射出する光束を第2レンズ群LU2に入射する前に効率よく補正できるとともに、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2との間に光路偏向手段などを配置可能な空間を設けることができる。また、投写光学系3Bは条件式(8)を満たすので、第2レンズ群LU2の大型化を抑制できる。
Further, the projection
0.2 <f12 / d1 <0.8 (8)
That is, in this example, f12 / d1 = 0.606. Since the projection
図10は投写光学系3Bの各レンズがポジション1にある場合の収差図(球面収差、非点収差および歪曲収差)である。図11は投写光学系3Bの各レンズがポジション2にある場合の収差図(球面収差、非点収差および歪曲収差)である。図12は投写光学系3Bの各レンズがポジション3にある場合の収差図(球面収差、非点収差および歪曲収差)である。図10から図12に示すように、投写光学系3Bでは、球面収差、非点収差および歪曲収差が良好に補正されている。
FIG. 10 is an aberration diagram (spherical aberration, astigmatism, and distortion) when each lens of the projection
さらに、本例では、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2の間に、光路を折り曲げるための第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32を有する。これにより、光路を180°偏向できるので、投写光学系3Bおよびプロジェクター1をコンパクトに構成できる。
Furthermore, in this example, the first optical path deflecting means 31 and the second optical path deflecting means 32 for bending the optical path are provided between the first lens group LU1 and the second lens group LU2. Thereby, since the optical path can be deflected by 180 °, the projection
ここで、第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32を、例えば、第1レンズ群LU1の途中、或いは、第2レンズ群LU2の途中に配置する場合には、光学性能の劣化が生じやすいが、本例では、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2との間に2つの光路偏向手段31、32を配置する。従って、各光路偏向手段31、32の配置によって各レンズ群LU1、LU2を構成する複数のレンズの位置精度が低下することを回避できる。よって、各レンズ群LU1、LU2の内部において光軸Lのシフトや光軸Lの倒れなどが発生することを回避でき、各レンズ群LU1、LU2の光学性能の劣化を回避できる。
Here, when the first optical
なお、本例においても、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2の間に配置された第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32は、図7に示す単一の支持部材によって支持される。従って、第1レンズ群LU1、第2レンズ群LU2、第1光路偏向手段31、および、第2光路偏向手段32を、位置精度よく配置できる。
Also in this example, the first optical path deflecting means 31 and the second optical path deflecting means 32 arranged between the first lens group LU1 and the second lens group LU2 are supported by a single support member shown in FIG. Is done. Therefore, the first lens group LU1, the second lens group LU2, the first optical
また、本例では、第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32がミラーであり、ミラー間の距離も短い。従って、コリメータで直角度などの測定が可能なり、容易に各光路偏向手段31、32の位置精度を確保できる。
In this example, the first optical
ここで、各光路偏向手段31、32上に中間像30の焦点位置が一致した場合には、各光路偏向手段31、32の反射面上の傷や、反射面に付着した塵などがそのまま拡大投写されてしまう危険性がある。これに対して、本例では、図9に示すように、中間像30における軸上から最大像高までの焦点位置と各光路偏向手段31、32の反射面が重ならないように、各光路偏向手段31、32を配置している。従って、反射面に付着した塵などがそのまま拡大投写されることを回避できる。
Here, when the focal position of the
なお、第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32としては、プリズムなどを用いることができる。また、本例では、垂直方向への光軸Lの偏向を2回行っているが、任意の方向に光軸Lを偏向しても良い。
A prism or the like can be used as the first optical
(実施例3)
図13は実施例3の投写光学系の構成図(光線図)である。図14は2つの光路偏向手段を配置した場合の投写光学系の構成図(光線図)である。図13に示すように、本例の投写光学系3Cは、縮小側共役面である液晶パネル18(18R、18G、18B)と中間像30とを共役にする第1レンズ群LU1と、中間像30と拡大側共役面であるスクリーンSとを共役とする第2レンズ群LU2とからなる。第1レンズ群LU1は、縮小側共役位置に配置された液晶パネル18の画像から中間像30を形成するリレー光学系の役割をなし、第2レンズ群LU2はリレー光学系で形成された中間像30を拡大投写する拡大光学系の役割をする。投写光学系3Cは全体として19枚のレンズで構成される。
(Example 3)
FIG. 13 is a configuration diagram (ray diagram) of the projection optical system according to the third embodiment. FIG. 14 is a configuration diagram (ray diagram) of the projection optical system when two optical path deflecting units are arranged. As shown in FIG. 13, the projection
第1レンズ群LU1は10枚のレンズで構成される。すなわち、第1レンズ群LU1は、縮小側から順に、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第1レンズL1、両凸形状で正の第2レンズL2、両凸形状で正の第3レンズL3、両凹形状で負の第4レンズL4、両凸面形状で正の第5レンズL5、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第6レンズL6、両凸形状で正の第7レンズL7、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で負の第8レンズL8、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状の正の第9レンズL9、両凸面形状で正の第10レンズの10枚のレンズL10からなる。第3レンズL3、第4レンズL4および第5レンズL5とは接合されて第1接合レンズLC1を構成する。 The first lens group LU1 is composed of ten lenses. That is, in order from the reduction side, the first lens unit LU1 has a meniscus positive first lens L1 with a convex surface facing the reduction side, a biconvex positive second lens L2, and a biconvex positive third lens. Lens L3, biconcave negative fourth lens L4, biconvex positive lens F5, meniscus positive sixth lens L6 with the convex surface facing the reduction side, biconvex positive seventh lens Ten lenses of a lens L7, a meniscus negative eighth lens L8 with a convex surface facing the enlargement side, a meniscus positive ninth lens L9 with a convex surface facing the magnification side, and a tenth lens with a biconvex shape and a positive tenth lens It consists of a lens L10. The third lens L3, the fourth lens L4, and the fifth lens L5 are cemented to form the first cemented lens LC1.
第1レンズ群LU1は、縮小側から順に、正のパワーを有する第11レンズ群LU11と、正のレンズのみからなる第12レンズ群LU12とからなる。第11レンズ群LU11は第1レンズL1〜第8レンズL8から構成される。第12レンズ群LU12は第9レンズL9および第10レンズL110の2枚の正の単レンズから構成される。 The first lens group LU1 includes, in order from the reduction side, an eleventh lens group LU11 having a positive power and a twelfth lens group LU12 including only a positive lens. The eleventh lens group LU11 includes a first lens L1 to an eighth lens L8. The twelfth lens group LU12 is composed of two positive single lenses, a ninth lens L9 and a tenth lens L110.
第2レンズ群LU2は9枚のレンズで構成される。すなわち、第2レンズ群LU2は、縮小側から順に、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状の正の第11レンズ、両面に非球面が施された正の第12レンズL12、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第13レンズL13、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第14レンズL14、両凸形状で正の第15レンズL15、両凹形状で負の第16レンズL16、両凸形状で正の第17レンズL17、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で負の第18レンズL18、両面に非球面が施された負の第19レンズL19からなる。第15レンズL15と第16レンズL16とは接合されて第2接合レンズLC2を構成する。 The second lens group LU2 is composed of nine lenses. That is, the second lens unit LU2 includes, in order from the reduction side, a meniscus positive eleventh lens having a convex surface on the magnification side, a positive twelfth lens L12 having aspheric surfaces on both sides, and a convex surface on the magnification side. A meniscus positive 13th lens L13 with a facing meniscus shape, a meniscus positive 14th lens L14 with a convex surface facing the reduction side, a biconvex positive 15th lens L15, a biconcave negative 16th lens L16 The lens includes a biconvex positive 17th lens L17, a meniscus negative 18th lens L18 having a convex surface facing the enlargement side, and a negative 19th lens L19 having aspheric surfaces on both sides. The fifteenth lens L15 and the sixteenth lens L16 are cemented to form a second cemented lens LC2.
第2レンズ群LU2は、縮小側から順に、第21レンズ群LU21と第22レンズ群LU22とからなる。第22レンズ群LU22は、拡大側から順に、3枚以下の負レンズと1枚の正レンズから構成される。第21レンズ群LU21は第22レンズ群LU22よりも中間像30の側のレンズから構成される。本例では、第21レンズ群LU21は第11レンズL11〜第16レンズL16により構成される。第22レンズ群LU22は第17レンズ17〜第19レンズL19の3枚のレンズにより構成される。第21レンズ群LU21は正のパワーを有する。第22レンズ群LU22は負のパワーを有する。
The second lens group LU2 is composed of a twenty-first lens group LU21 and a twenty-second lens group LU22 in order from the reduction side. The 22nd lens group LU22 is composed of three or less negative lenses and one positive lens in order from the enlargement side. The twenty-first lens group LU21 includes a lens closer to the
ここで、図14に示すように、投写光学系3Cをコンパクトに構成する際には、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2との間に第1光路偏向手段31と第2光路偏向手段32が配置される。第1光路偏向手段31は第2光路偏向手段32よりも第1レンズ群LU1に近い位置にある。本例では、第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32は中間像30よりも第1レンズ群LU1の側に位置する。また、本例では、第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32により、2度の垂直方向への光軸Lの偏向を行い、光路を180°反転させている。各光路偏向手段31、32は表面にアルミなどの反射素材をコートしたミラーである。
Here, as shown in FIG. 14, when the projection
投写光学系3CでスクリーンSへの投写サイズを変える場合には、第19レンズL19を固定した状態で、第12レンズL12〜第16レンズL16からなる第1フォーカス用レンズ群LF1と、第17レンズ17〜第18レンズL18の2枚のレンズからなる第2フォーカス用レンズ群LF2とを光軸L方向に移動させて、フォーカシングを行う。
When the projection size on the screen S is changed by the projection
次に、焦点距離をf、FナンバーをFNo.、最大画角(半画角)をωとしたときに、投写光学系3Cのデータは以下のとおりである。
f -3.960
FNo. 1.896
ω 71.2゜
Next, when the focal length is f, the F number is FNo., And the maximum field angle (half field angle) is ω, the data of the projection
f -3.960
FNo. 1.896
ω 71.2 °
また、投写光学系3Cのレンズデータは以下のとおりである。レンズの列は、図13、図14において各レンズに付された符号である。面番に*を付した面は非球面である。Rは曲率半径である。dは軸上面間隔(mm)(レンズ厚又はレンズ間隔)である。ndは屈折率である。νdはアッベ数である。なお、軸上面間隔M1は、スクリーンSと第19レンズL19との距離である。軸上面間隔M2は、第19レンズL19と第2フォーカス用レンズ群LF2(第17レンズ17、第18レンズL18)との間の距離である。軸上面間隔M3は第2フォーカス用レンズ群LF2(第17レンズ17、第18レンズL18)と第1フォーカス用レンズ群LF1(第12レンズL12〜第16レンズL16)との間の距離である。軸上面間隔M4は第1フォーカス用レンズ群LF1(第12レンズL12〜第16レンズL16)と第11レンズL11との間の距離である。軸上面間隔M1は投写サイズにより変化し、軸上面間隔M2、M3、M4は投写サイズを変えた場合のフォーカシングにより変化する。
The lens data of the projection
レンズ 面番 R d nd νd
S Infinity M1
L19 *1 -101.450 2.771 1.50941 55.87
*2 22.745 M2
L18 3 25.280 2.000 1.72000 50.23
4 12.132 7.310
L17 5 684.622 2.174 1.65412 39.68
6 -134.912 M3
L16 7 -20.923 1.200 1.84666 23.78
L15 8 91.218 10.500 1.61800 63.33
9 -16.920 0.100
L14 10 -741.007 12.842 1.49700 81.54
11 -26.885 0.100
L13 12 56.061 7.326 1.49700 81.54
13 1728.755 3.528
L12 *14 -33.942 5.000 1.83220 40.10
*15 -20.168 M4
L11 16 69.183 5.000 1.84666 23.78
17 108.041 117.000
L10 18 140.761 7.500 1.88300 40.80
19 -118.493 0.100
L9 20 29.650 7.500 1.83400 37.34
21 58.061 13.534
L8 22 1237.809 1.500 1.72825 28.46
23 14.726 7.867
L7 *24 191.581 3.000 1.69680 55.46
*25 -54.734 10.900
STO Infinity 15.000
L6 27 -56.004 3.400 1.48749 70.24
28 -22.114 0.100
L5 29 85.481 7.000 1.49700 81.54
L4 30 -16.734 1.200 1.80000 29.84
L3 31 25.268 7.000 1.49700 81.54
32 -48.971 0.100
L2 33 56.168 4.997 1.43875 94.94
34 -120.125 3.991
L1 35 -79.159 5.531 1.85896 22.73
36 -29.202 0.000
37 Infinity 25.910 1.51680 64.17
38 Infinity 9.490
OBJ Infinity
Lens Surface number R d nd νd
S Infinity M1
L19 * 1 -101.450 2.771 1.50941 55.87
* 2 22.745 M2
4 12.132 7.310
L17 5 684.622 2.174 1.65412 39.68
6 -134.912 M3
L16 7 -20.923 1.200 1.84666 23.78
L15 8 91.218 10.500 1.61800 63.33
9 -16.920 0.100
L14 10 -741.007 12.842 1.49700 81.54
11 -26.885 0.100
13 1728.755 3.528
L12 * 14 -33.942 5.000 1.83220 40.10
* 15 -20.168 M4
17 108.041 117.000
19 -118.493 0.100
21 58.061 13.534
23 14.726 7.867
L7 * 24 191.581 3.000 1.69680 55.46
* 25 -54.734 10.900
STO Infinity 15.000
L6 27 -56.004 3.400 1.48749 70.24
28 -22.114 0.100
L5 29 85.481 7.000 1.49700 81.54
L4 30 -16.734 1.200 1.80000 29.84
32 -48.971 0.100
L2 33 56.168 4.997 1.43875 94.94
34 -120.125 3.991
L1 35 -79.159 5.531 1.85896 22.73
36 -29.202 0.000
37 Infinity 25.910 1.51680 64.17
38 Infinity 9.490
OBJ Infinity
投写サイズを変えてフォーカシングを行った場合の軸上面間隔M1、M2、M3、M4は以下のとおりである。第19レンズL19とスクリーンSとの距離である軸上面間隔M1を基準投影距離である500mmとしたときのフォーカシング後の各レンズの位置をポジション1とし、軸上面間隔M1を基準投影距離よりも近い411mmとしたときの各レンズの位置をポジション2とし、軸上面間隔M1を基準投影距離よりも遠い662mmとしたときの各レンズの位置をポジション3とする。
ポジション1 ポジション2 ポジション3
M1 500.000 411.800 662.000
M2 14.775 14.569 14.921
M3 4.629 4.713 4.498
M4 8.115 8.237 8.101
ここで、第1面および第2面は式1の奇数次非球面式で表される高次非球面である。以下の値は、非球面とされた面番1、2の非球面形状を規定するための奇数次非球面式の各係数である
The axis top surface spacings M1, M2, M3, and M4 when focusing is performed by changing the projection size are as follows. The position of each lens after focusing when the axial upper surface distance M1 that is the distance between the nineteenth lens L19 and the screen S is set to 500 mm as the reference projection distance is the position 1, and the axial upper surface distance M1 is closer to the reference projection distance. The position of each lens when 411 mm is set as position 2, and the position of each lens when the axial top surface distance M1 is set to 662 mm far from the reference projection distance is set as
Position 1 Position 2
M1 500.000 411.800 662.000
M2 14.775 14.569 14.921
M3 4.629 4.713 4.498
M4 8.115 8.237 8.101
Here, the first surface and the second surface are higher-order aspheric surfaces represented by the odd-order aspheric expression of Equation 1. The following values are the coefficients of the odd-order aspherical expression for defining the aspherical shapes of the surface numbers 1 and 2 that are aspherical.
面番 1 2
K 0.00000 -6.77704
A03 3.42334E-04 7.39447E-04
A04 2.27608E-06 -2.32226E-05
A05 -1.41805E-07 9.48097E-07
A06 1.63897E-09 -2.71785E-09
A07 -2.13699E-11 -4.65611E-10
A08 7.79533E-13 1.51382E-13
A09 0.00000E+00 0.00000E+00
A10 0.00000E+00 0.00000E+00
Surface number 1 2
K 0.00000 -6.77704
A03 3.42334E-04 7.39447E-04
A04 2.27608E-06 -2.32226E-05
A05 -1.41805E-07 9.48097E-07
A06 1.63897E-09 -2.71785E-09
A07 -2.13699E-11 -4.65611E-10
A08 7.79533E-13 1.51382E-13
A09 0.00000E + 00 0.00000E + 00
A10 0.00000E + 00 0.00000E + 00
次に、第14面、第15面、第24面および第25面は式2の偶数次非球面式で表される高次非球面である。以下の値は、非球面とされた面番14、15、24、25の非球面形状を規定するための偶数次非球面式の各係数である
Next, the 14th surface, the 15th surface, the 24th surface, and the 25th surface are higher-order aspherical surfaces represented by the even-order aspherical surface expression of Equation 2. The following values are the coefficients of the even-order aspherical expression for defining the aspherical shapes of the
面番 14 15 24 25
K 0.00000 -0.89461 26.01542 0.81084
A04 2.42000E-05 3.68200E-05 5.33790E-06 -2.36060E-07
A06 2.89930E-10 -5.20250E-09 3.92960E-08 -1.99380E-08
A08 -9.70380E-12 -1.08380E-11 -1.66870E-12 1.85220E-10
A10 0.00000E+00 0.00000E+00 2.01090E-12 0.00000E+00
A12 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00
Surface number 14 15 24 25
K 0.00000 -0.89461 26.01542 0.81084
A04 2.42000E-05 3.68200E-05 5.33790E-06 -2.36060E-07
A06 2.89930E-10 -5.20250E-09 3.92960E-08 -1.99380E-08
A08 -9.70380E-12 -1.08380E-11 -1.66870E-12 1.85220E-10
A10 0.00000E + 00 0.00000E + 00 2.01090E-12 0.00000E + 00
A12 0.00000E + 00 0.00000E + 00 0.00000E + 00 0.00000E + 00
本例では、最もスクリーンSの側に位置する第22レンズ群LU22は、縮小側から順に、縮小側に凸面を向けた正のレンズ(第17レンズL17)と、拡大側に凸面を向けた2枚以下のメニスカス形状の負のレンズ(第18レンズL18)と、両面に非球面が施された非球面形状の負のレンズ(第19レンズL19)とを備える。従って、第2レンズ群LU2の半画角を60°以上とすることが容易である。 In this example, the 22nd lens group LU22 located closest to the screen S includes, in order from the reduction side, a positive lens having a convex surface on the reduction side (17th lens L17) and 2 having a convex surface on the enlargement side. A negative meniscus lens (18th lens L18) and an aspherical negative lens (19th lens L19) having aspheric surfaces on both sides. Therefore, it is easy to set the half angle of view of the second lens unit LU2 to 60 ° or more.
また、第1レンズ群LU1は、縮小側から順に配置された、正のパワーを有する第11レンズ群LU11と、正のレンズのみからなる第12レンズ群LU12と、からなり、第12レンズ群LU12は、縮小側から順に配置された、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状の正のレンズ(第9レンズL9)と、両凸の正のレンズ(第10レンズL10)と、の2枚のレンズからなる。従って、中間像30を形成することが容易である。
The first lens group LU1 includes an eleventh lens group LU11 having a positive power and a twelfth lens group LU12 including only a positive lens, which are arranged in order from the reduction side. Are two lenses, a meniscus positive lens (ninth lens L9) and a biconvex positive lens (tenth lens L10) arranged in order from the reduction side and having a convex surface facing the enlargement side. Consists of. Therefore, it is easy to form the
さらに、投写光学系3Cは、レンズ全系の焦点距離をf、第2レンズ群LU2の焦点距離をf2とするとき、次の条件式(1)を満足する。
1.0 < f2/|f| < 2.2 ・・・(1)
すなわち、本例では、f2/|f| = 1.898 である。投写光学系3Cは条件式(1)を満たすので各種の収差の補正が容易となる。
Furthermore, the projection
1.0 <f2 / | f | <2.2 (1)
That is, in this example, f2 / | f | = 1.898. Since the projection
また、投写光学系3Cは、第1レンズ群LU1の最も縮小側の面から第2レンズ群LU2の最も拡大側の面までの光軸L上の距離をTL、第1レンズ群LU1と前記第2レンズ群LU2の光軸L上の間隔をDとしたときに、以下の条件式(2)を満足する。
0.27 < D/TL < 0.45 ・・・(2)
すなわち、本例では、D/TL = 0.384 である。投写光学系3Cは条件式(2)を満たすので、各種の収差の補正が容易であり、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2との間に第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32を配置するための空間を確報できる。
The projection
0.27 <D / TL <0.45 (2)
That is, in this example, D / TL = 0.384. Since the projection
さらに、投写光学系3Cは第1レンズ群LU1の最も縮小側の面から最も拡大側の面までの光軸L上の距離をTL1、第2レンズ群LU2の最も縮小側の面から最も拡大側の面までの距離をTL2とするとき、次の条件式(3)を満足する。
0.3 < TL1*TL2/D2 <1.7 ・・・(3)
すなわち、本例では、TL1*TL2/D2 = 0.866 である。投写光学系3Cは条件式(2)を満たすので、各種の収差の発生を小さく抑えることができる。また、投写光学系3Cは条件式(3)を満たすので、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2との間に、第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32を配置するための空間を確報できる。
Further, the projection
0.3 <TL1 * TL2 / D 2 <1.7 ··· (3)
That is, in this example, TL1 * TL2 / D 2 = 0.866. Since the projection
また、投写光学系3Cは、第2レンズ群LU2の焦点距離f2、第2レンズ群LU2の最も縮小側の面から中間像30の近軸焦点位置までの距離をd2とするとき、次の条件式(4)を満足する。
0.2 < f2/d2 < 0.7 ・・・(4)
すなわち、本例では、f2/d2 = 0.542 である。投写光学系3Cは条件式(4)を満たすので、第2レンズ群LU2の全長を抑制しながら、第2レンズ群LU2のバックフォーカスを確保できる。また、投写光学系3Cは条件式(4)を満たすので、光路偏向素子に付着した塵などの影響を抑制できる。
The projection
0.2 <f2 / d2 <0.7 (4)
That is, in this example, f2 / d2 = 0.542. Since the projection
さらに、投写光学系3Cは、第1レンズ群LU1の最も拡大側の面から中間像30の近軸焦点位置までの距離(光軸L上における第1レンズ群LU1の最も拡大側の面から中間像30までの距離)をd1、第2レンズ群LU2の最も縮小側の面から中間像30の近軸焦点位置までの距離(光軸L上における第2レンズ群LU2の最も縮小側の面から中間像30までの距離)をd2とするとき、以下の条件式(5)を満たす。
0.1 < d2/d1 < 0.35 ・・・(5)
すなわち、本例では、d2/d1 = 0.134 である。投写光学系3Cは条件式(5)を満たすので、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2との間に、第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32を配置するための空間を確報できる。
Further, the projection
0.1 <d2 / d1 <0.35 (5)
That is, in this example, d2 / d1 = 0.134. Since the projection
また、投写光学系3Cは、第2レンズ群LU2の焦点距離をf2、第21レンズ群LU21の焦点距離をf21とするとき、次の条件式(6)を満足する。
0.2 < f2/f21 < 0.5 ・・・(6)
すなわち、本例では、f2/f21 = 0.421 である。投写光学系3Cは条件式(6)を満たすので、第2レンズ群LU2のバックフォーカスを確保しながら、第2レンズ群LU2の全長を抑制して、各種の収差を良好に補正できる。
Further, the projection
0.2 <f2 / f21 <0.5 (6)
That is, in this example, f2 / f21 = 0.421. Since the projection
また、投写光学系3Cは、レンズ全系の焦点距離をf、第12レンズ群LU12の焦点距離をf12とするとき、次の条件式(7)を満足する。
5 < f12/|f| < 16 ・・・(7)
すなわち、本例では、f2/f21 = 8.557 である。投写光学系3Cは条件式(7)を満たすので、第12レンズ群LU12で発生する収差を小さく抑えるとともに、第12レンズ群LU12の大型化を抑制できる。
The projection
5 <f12 / | f | <16 (7)
That is, in this example, f2 / f21 = 8.557. Since the projection
さらに、投写光学系3Cは、第12レンズ群LU12の焦点距離をf12、第1レンズ群LU1の最も拡大側の面から中間像30の近軸焦点位置までの距離(光軸L上における第1レンズ群LU1の最も拡大側の面から中間像30までの距離)をd1とするとき、次の条件式(8)を満足する。
0.2 < f12/d1 < 0.8 ・・・(8)
すなわち、本例では、f12/d1 = 0.329 である。投写光学系3Cは、条件式(8)を満たすので、第1レンズ群LU1から射出する光束を第2レンズ群LU2に入射する前に効率よく補正できるとともに、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2との間に光路偏向手段などを配置可能な空間を設けることができる。また、投写光学系3Cは条件式(8)を満たすので、第2レンズ群LU2の大型化を抑制できる。
Further, the projection
0.2 <f12 / d1 <0.8 (8)
That is, in this example, f12 / d1 = 0.329. Since the projection
図15は投写光学系3Cの各レンズがポジション1にある場合の収差図(球面収差、非点収差および歪曲収差)である。図16は投写光学系3Cの各レンズがポジション2にある場合の収差図(球面収差、非点収差および歪曲収差)である。図17は投写光学系3Cの各レンズがポジション3にある場合の収差図(球面収差、非点収差および歪曲収差)である。図15から図17に示すように、投写光学系3Cでは、球面収差、非点収差および歪曲収差が良好に補正されている。
FIG. 15 is an aberration diagram (spherical aberration, astigmatism, and distortion) when each lens of the projection
さらに、本例では、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2の間に、光路を折り曲げるための第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32を有する。これにより、光路を180°偏向できるので、投写光学系3Cおよびプロジェクター1をコンパクトに構成できる。
Furthermore, in this example, the first optical path deflecting means 31 and the second optical path deflecting means 32 for bending the optical path are provided between the first lens group LU1 and the second lens group LU2. Thereby, since the optical path can be deflected by 180 °, the projection
ここで、第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32を、例えば、第1レンズ群LU1の途中、或いは、第2レンズ群LU2の途中に配置する場合には、光学性能の劣化が生じやすいが、本例では、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2との間に2つの光路偏向手段31、32を配置する。従って、各光路偏向手段31、32の配置によって各レンズ群LU1、LU2を構成する複数のレンズの位置精度が低下することを回避できる。よって、各レンズ群LU1、LU2の内部において光軸Lのシフトや光軸Lの倒れなどが発生することを回避でき、各レンズ群LU1、LU2の光学性能の劣化を回避できる。
Here, when the first optical
なお、本例においても、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2の間に配置された第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32は、図7に示す単一の支持部材によって支持される。従って、第1レンズ群LU1、第2レンズ群LU2、第1光路偏向手段31、および、第2光路偏向手段32を、位置精度よく配置できる。
Also in this example, the first optical path deflecting means 31 and the second optical path deflecting means 32 arranged between the first lens group LU1 and the second lens group LU2 are supported by a single support member shown in FIG. Is done. Therefore, the first lens group LU1, the second lens group LU2, the first optical
また、本例では、第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32がミラーであり、ミラー間の距離も短い。従って、コリメータで直角度などの測定が可能なり、容易に各光路偏向手段31、32の位置精度を確保できる。
In this example, the first optical
ここで、各光路偏向手段31、32上に中間像30の焦点位置が一致した場合には、各光路偏向手段31、32の反射面上の傷や、反射面に付着した塵などがそのまま拡大投写されてしまう危険性がある。これに対して、本例では、図14に示すように、中間像30における軸上から最大像高までの焦点位置と各光路偏向手段31、32の反射面が重ならないように、各光路偏向手段31、32を配置している。従って、反射面に付着した塵などがそのまま拡大投写されることを回避できる。
Here, when the focal position of the
なお、第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32としては、プリズムなどを用いることができる。また、本例では、垂直方向への光軸Lの偏向を2回行っているが、任意の方向に光軸Lを偏向しても良い。
A prism or the like can be used as the first optical
(実施例4)
図18は実施例4の投写光学系の構成図(光線図)である。図19は2つの光路偏向手段を配置した場合の投写光学系の構成図(光線図)である。図18に示すように、本例の投写光学系3Dは、縮小側共役面である液晶パネル18(18R、18G、18B)と中間像30とを共役にする第1レンズ群LU1と、中間像30と拡大側共役面であるスクリーンSとを共役とする第2レンズ群LU2とからなる。第1レンズ群LU1は、縮小側共役位置に配置された液晶パネル18の画像から中間像30を形成するリレー光学系の役割をなし、第2レンズ群LU2はリレー光学系で形成された中間像30を拡大投写する拡大光学系の役割をする。投写光学系3Dは全体として17枚のレンズで構成される。
(Example 4)
FIG. 18 is a configuration diagram (ray diagram) of the projection optical system of Example 4. FIG. 19 is a configuration diagram (ray diagram) of the projection optical system when two optical path deflecting means are arranged. As shown in FIG. 18, the projection
第1レンズ群LU1は9枚のレンズで構成される。すなわち、第1レンズ群LU1は、縮小側から順に、両凸形状で正の第1レンズL1、両凸形状で正の第2レンズL2、両凹形状で負の第3レンズL3、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第4レンズL4、縮小側に凸面をむけたメニスカス形状で正の第5レンズL5、両凸形状で正の第6レンズL6、両凹形状で負の第7レンズL7、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第8レンズL8、両凸形状で正の第9レンズL9からなる。第2レンズL2、第3レンズL3および第4レンズL4は接合されて第1接合レンズLC1を構成する。 The first lens group LU1 is composed of nine lenses. That is, the first lens unit LU1 includes, in order from the reduction side, a biconvex positive first lens L1, a biconvex positive second lens L2, a biconcave negative third lens L3, and a reduction side. A meniscus positive fourth lens L4 having a convex surface, a meniscus positive fifth lens L5 having a convex surface on the reduction side, a biconvex positive sixth lens L6, and a biconcave negative seventh lens. The lens L7 includes a positive meniscus eighth lens L8 having a convex surface facing the enlargement side, and a positive ninth lens L9 having a biconvex shape. The second lens L2, the third lens L3, and the fourth lens L4 are cemented to form the first cemented lens LC1.
第1レンズ群LU1は、縮小側から順に、正のパワーを有する第11レンズ群LU11と、正のレンズのみからなる第12レンズ群LU12とからなる。第11レンズ群LU11は第1レンズL1〜第7レンズL7から構成される。第12レンズ群LU12は第8レンズL8および第9レンズL9から構成される。 The first lens group LU1 includes, in order from the reduction side, an eleventh lens group LU11 having a positive power and a twelfth lens group LU12 including only a positive lens. The eleventh lens group LU11 includes a first lens L1 to a seventh lens L7. The twelfth lens group LU12 includes an eighth lens L8 and a ninth lens L9.
第2レンズ群LU2は8枚のレンズで構成される。すなわち、第2レンズ群LU2は、縮小側から順に、両面に非球面が施された正の第10レンズL10、両凸形状で正の第11レンズL11、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状の正の第12レンズL12、両凸形状で正の第13レンズL13、両凹形状で負の第14レンズL14、両凸形状で正の第15レンズL15、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で負の第16レンズL16、両面に非球面が施された負の第17レンズL17からなる。第13レンズL13と第14レンズL14とは接合されて第2接合レンズLC2を構成する。 The second lens group LU2 is composed of eight lenses. In other words, the second lens unit LU2 has, in order from the reduction side, a positive tenth lens L10 having an aspheric surface on both sides, a biconvex positive eleventh lens L11, and a meniscus shape with a convex surface facing the reduction side. Positive 12th lens L12, biconvex positive 13th lens L13, biconcave negative 14th lens L14, biconvex positive 15th lens L15, meniscus shape with convex surface facing the enlargement side It consists of a negative sixteenth lens L16 and a negative seventeenth lens L17 with aspheric surfaces on both sides. The thirteenth lens L13 and the fourteenth lens L14 are cemented to form a second cemented lens LC2.
第2レンズ群LU2は、第2レンズ群LU2は、縮小側から順に、第21レンズ群LU21と第22レンズ群LU22とからなる。第22レンズ群LU22は、拡大側から順に、3枚以下の負レンズと1枚の正レンズから構成される。第21レンズ群LU21は第22レンズ群LU22よりも中間像30の側のレンズから構成される。本例では、第21レンズ群LU21は第10レンズL10〜第14レンズL14により構成される。第22レンズ群LU22は第15レンズ15〜第17レンズL17の3枚のレンズにより構成される。第21レンズ群LU21は正のパワーを有する。第22レンズ群LU22は負のパワーを有する。
The second lens group LU2 includes a 21st lens group LU21 and a 22nd lens group LU22 in order from the reduction side. The 22nd lens group LU22 is composed of three or less negative lenses and one positive lens in order from the enlargement side. The twenty-first lens group LU21 includes a lens closer to the
ここで、図19に示すように、投写光学系3Dをコンパクトに構成する際には、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2との間に第1光路偏向手段31と第2光路偏向手段32が配置される。第1光路偏向手段31は第2光路偏向手段32よりも第1レンズ群LU1に近い位置にある。本例では、第1光路偏向手段31は中間像30よりも第1レンズ群LU1の側に位置し、第2光路偏向手段32は中間像30よりも第2レンズ群LU2の側に位置する。また、本例では、第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32により、2度の垂直方向への光軸Lの偏向を行い、光路を180°反転させている。各光路偏向手段31、32は表面にアルミなどの反射素材をコートしたミラーである。
Here, as shown in FIG. 19, when the projection
投写光学系3DでスクリーンSへの投写サイズを変える場合には、第17レンズL17を固定した状態で、第11レンズL11〜14レンズL14からなる第1フォーカス用レンズ群LF1と、第15レンズ15および第16レンズL16の2枚のレンズからなる第2フォーカス用レンズ群LF2とを光軸L方向に移動させて、フォーカシングを行う。
When the projection size on the screen S is changed by the projection
次に、焦点距離をf、FナンバーをFNo.、最大画角(半画角)をωとしたときに、投写光学系3Dのデータは以下のとおりである。
f -3.960
FNo. 1.904
ω 71.3゜
Next, when the focal length is f, the F number is FNo., And the maximum field angle (half field angle) is ω, the data of the projection
f -3.960
FNo. 1.904
ω 71.3 °
また、投写光学系3Dのレンズデータは以下のとおりである。レンズの列は、図18、図19において各レンズに付された符号である。面番に*を付した面は非球面である。Rは曲率半径である。dは軸上面間隔(mm)(レンズ厚又はレンズ間隔)である。ndは屈折率である。νdはアッベ数である。なお、軸上面間隔M1は、スクリーンSと第17レンズL17との距離である。軸上面間隔M2は、第17レンズL17と第2フォーカス用レンズ群LF2(第15レンズL15および第16レンズL16)との間の距離である。軸上面間隔M3は第2フォーカス用レンズ群LF2(第15レンズL15および第16レンズL16)と第1フォーカス用レンズ群LF1(第11レンズL11〜第14レンズL14)との間の距離である。軸上面間隔M4は第1フォーカス用レンズ群LF1(第11レンズL11〜第14レンズL14)と第10レンズL10との間の距離である。軸上面間隔M1は投写サイズにより変化し、軸上面間隔M2、M3、M4は投写サイズを変えた場合のフォーカシングにより変化する。
The lens data of the projection
レンズ 面番 R d nd νd
S Infinity M1
L17 *1 -80.885 2.771 1.53116 56.04
*2 29.891 M2
L16 3 30.101 2.000 1.72916 54.68
4 11.236 5.537
L15 5 177.463 6.173 1.48749 70.24
6 -71.405 M3
L14 7 -18.139 1.200 1.84666 23.78
L13 8 116.404 10.993 1.61800 63.33
9 -18.319 0.555
L12 10 -235.185 12.217 1.49700 81.54
11 -27.471 0.100
L11 12 149.282 10.997 1.49700 81.54
13 -52.152 M4
L10 *14 -31.652 7.500 1.53116 56.04
*15 -14.488 126.753
L9 16 93.200 8.500 1.88300 40.76
17 -234.661 5.025
L8 18 32.957 8.000 1.83400 37.16
19 87.206 14.862
L7 20 -147.540 1.500 1.84666 23.78
21 15.216 4.159
L6 *22 66.248 3.000 1.74320 49.29
23 -60.725 11.739
STO 24 Infinity 13.000
L5 25 -255.530 3.400 1.49700 81.54
26 -22.520 0.100
L4 27 -845.204 5.065 1.48749 70.24
L3 28 -17.667 1.200 1.70154 41.24
L2 29 33.108 4.636 1.48749 70.24
30 -105.822 0.100
L1 31 26.322 7.648 1.43875 94.94
32 -50.949 0.200
33 Infinity 25.910 1.51680 64.17
34 Infinity 9.534
OBJ Infinity
Lens Surface number R d nd νd
S Infinity M1
L17 * 1 -80.885 2.771 1.53116 56.04
* 2 29.891 M2
4 11.236 5.537
L15 5 177.463 6.173 1.48749 70.24
6 -71.405 M3
L14 7 -18.139 1.200 1.84666 23.78
L13 8 116.404 10.993 1.61800 63.33
9 -18.319 0.555
L12 10 -235.185 12.217 1.49700 81.54
11 -27.471 0.100
13 -52.152 M4
L10 * 14 -31.652 7.500 1.53116 56.04
* 15 -14.488 126.753
17 -234.661 5.025
19 87.206 14.862
L7 20 -147.540 1.500 1.84666 23.78
21 15.216 4.159
L6 * 22 66.248 3.000 1.74320 49.29
23 -60.725 11.739
L5 25 -255.530 3.400 1.49700 81.54
26 -22.520 0.100
L4 27 -845.204 5.065 1.48749 70.24
L3 28 -17.667 1.200 1.70154 41.24
L2 29 33.108 4.636 1.48749 70.24
30 -105.822 0.100
32 -50.949 0.200
33 Infinity 25.910 1.51680 64.17
34 Infinity 9.534
OBJ Infinity
投写サイズを変えてフォーカシングを行った場合の軸上面間隔M1、M2、M3、M4は以下のとおりである。第17レンズL17とスクリーンSとの距離である軸上面間隔M1を基準投影距離である500mmとしたときのフォーカシング後の各レンズの位置をポジション1とし、軸上面間隔M1を基準投影距離よりも近い411mmとしたときの各レンズの位置をポジション2とし、軸上面間隔M1を基準投影距離よりも遠い662mmとしたときの各レンズの位置をポジション3とする。
ポジション1 ポジション2 ポジション3
M1 500.000 411.800 662.000
M2 15.753 15.626 15.887
M3 4.201 4.154 4.169
M4 5.704 5.879 5.603
The axis top surface spacings M1, M2, M3, and M4 when focusing is performed by changing the projection size are as follows. The position of each lens after focusing when the axial upper surface distance M1 that is the distance between the seventeenth lens L17 and the screen S is set to the reference projection distance of 500 mm is the position 1, and the axial upper surface distance M1 is closer to the reference projection distance. The position of each lens when 411 mm is set as position 2, and the position of each lens when the axial top surface distance M1 is set to 662 mm far from the reference projection distance is set as
Position 1 Position 2
M1 500.000 411.800 662.000
M2 15.753 15.626 15.887
M3 4.201 4.154 4.169
M4 5.704 5.879 5.603
ここで、第1面および第2面は式1の奇数次非球面式で表される高次非球面である。以下の値は、非球面とされた面番1、2の非球面形状を規定するための奇数次非球面式の各係数である Here, the first surface and the second surface are higher-order aspheric surfaces represented by the odd-order aspheric expression of Equation 1. The following values are the coefficients of the odd-order aspherical expression for defining the aspherical shapes of the surface numbers 1 and 2 that are aspherical.
面番 1 2
K 0.00000 -8.84026
A03 3.35430E-04 5.06641E-04
A04 3.02612E-06 -1.63863E-05
A05 -9.68838E-08 8.89507E-07
A06 -3.01364E-10 -4.46611E-09
A07 -1.85324E-13 -3.26469E-10
A08 6.91803E-13 1.75653E-14
A09 0.00000E+00 0.00000E+00
A10 0.00000E+00 0.00000E+00
Surface number 1 2
K 0.00000 -8.84026
A03 3.35430E-04 5.06641E-04
A04 3.02612E-06 -1.63863E-05
A05 -9.68838E-08 8.89507E-07
A06 -3.01364E-10 -4.46611E-09
A07 -1.85324E-13 -3.26469E-10
A08 6.91803E-13 1.75653E-14
A09 0.00000E + 00 0.00000E + 00
A10 0.00000E + 00 0.00000E + 00
次に、第14面、第15面および第22面は式2の偶数次非球面式で表される高次非球面である。以下の値は、非球面とされた面番14、15、22の非球面形状を規定するための偶数次非球面式の各係数である
Next, the 14th surface, the 15th surface and the 22nd surface are higher-order aspherical surfaces represented by the even-order aspherical surface expression of Equation 2. The following values are coefficients of even-order aspherical expressions for defining the aspherical shapes of the
面番 14 15 22
K 0.00000 -0.92625 -1.00000
A04 1.78510E-05 4.02710E-05 1.20580E-05
A06 3.64870E-09 -8.42190E-09 6.61800E-08
A08 -7.66100E-12 -5.07790E-12 -1.13150E-11
A10 0.00000E+00 0.00000E+00 2.64720E-12
A12 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00
Surface number 14 15 22
K 0.00000 -0.92625 -1.00000
A04 1.78510E-05 4.02710E-05 1.20580E-05
A06 3.64870E-09 -8.42190E-09 6.61800E-08
A08 -7.66100E-12 -5.07790E-12 -1.13150E-11
A10 0.00000E + 00 0.00000E + 00 2.64720E-12
A12 0.00000E + 00 0.00000E + 00 0.00000E + 00
本例では、最もスクリーンSの側に位置する第22レンズ群LU22は、縮小側から順に、縮小側に凸面を向けた正のレンズ(第15レンズL15)と、拡大側に凸面を向けた2枚以下のメニスカス形状の負のレンズ(第16レンズL16)と、両面に非球面が施された非球面形状の負のレンズ(第17レンズL17)とを備える。従って、第2レンズ群LU2の半画角を60°以上とすることが容易である。 In this example, the 22nd lens group LU22 located closest to the screen S includes, in order from the reduction side, a positive lens having a convex surface on the reduction side (15th lens L15) and 2 having a convex surface on the enlargement side. A negative meniscus lens (the sixteenth lens L16), and an aspherical negative lens (a seventeenth lens L17) having aspheric surfaces on both sides. Therefore, it is easy to set the half angle of view of the second lens unit LU2 to 60 ° or more.
また、第1レンズ群LU1は、縮小側から順に配置された、正のパワーを有する第11レンズ群LU11と、正のレンズのみからなる第12レンズ群LU12と、からなり、第12レンズ群LU12は、縮小側から順に配置された、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状の正のレンズ(第8レンズL8)と、両凸の正のレンズ(第9レンズL9)と、の2枚のレンズからなる。従って、中間像30を形成することが容易である。
The first lens group LU1 includes an eleventh lens group LU11 having a positive power and a twelfth lens group LU12 including only a positive lens, which are arranged in order from the reduction side. Are two lenses, a meniscus positive lens (eighth lens L8) and a biconvex positive lens (ninth lens L9), which are arranged in order from the reduction side, with the convex surface facing the enlargement side. Consists of. Therefore, it is easy to form the
さらに、投写光学系3Dは、レンズ全系の焦点距離をf、第2レンズ群LU2の焦点距離をf2とするとき、次の条件式(1)を満足する。
1.0 < f2/|f| < 2.2 ・・・(1)
すなわち、本例では、f2/|f| = 1.794 である。投写光学系3Dは条件式(1)を満たすので各種の収差の補正が容易となる。
Further, the projection
1.0 <f2 / | f | <2.2 (1)
That is, in this example, f2 / | f | = 1.794. Since the projection
また、投写光学系3Dは、第1レンズ群LU1の最も縮小側の面から第2レンズ群LU2の最も拡大側の面までの光軸L上の距離をTL、第1レンズ群LU1と前記第2レンズ群LU2の光軸L上の間隔をDとしたときに、以下の条件式(2)を満足する。
0.27 < D/TL < 0.45 ・・・(2)
すなわち、本例では、D/TL = 0.416 である。投写光学系3Dは条件式(2)を満たすので、各種の収差の補正が容易であり、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2との間に第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32を配置するための空間を確報できる。
The projection
0.27 <D / TL <0.45 (2)
That is, in this example, D / TL = 0.416. Since the projection
さらに、投写光学系3Dは第1レンズ群LU1の最も縮小側の面から最も拡大側の面までの光軸L上の距離をTL1、第2レンズ群LU2の最も縮小側の面から最も拡大側の面までの距離をTL2とするとき、次の条件式(3)を満足する。
0.3 < TL1*TL2/D2 <1.7 ・・・(3)
すなわち、本例では、TL1*TL2/D2 = 0.490 である。投写光学系3Dは条件式(2)を満たすので、各種の収差の発生を小さく抑えることができる。また、投写光学系3Dは条件式(3)を満たすので、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2との間に、第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32を配置するための空間を確報できる。
Further, the projection
0.3 <TL1 * TL2 / D 2 <1.7 ··· (3)
That is, in this example, TL1 * TL2 / D 2 = 0.490. Since the projection
また、投写光学系3Dは、第2レンズ群LU2の焦点距離f2、第2レンズ群LU2の最も縮小側の面から中間像30の近軸焦点位置までの距離をd2とするとき、次の条件式(4)を満足する。
0.2 < f2/d2 < 0.7 ・・・(4)
すなわち、本例では、f2/d2 = 0.276 である。投写光学系3Dは条件式(4)を満たすので、第2レンズ群LU2の全長を抑制しながら、第2レンズ群LU2のバックフォーカスを確保できる。また、投写光学系3Dは条件式(4)を満たすので、光路偏向素子に付着した塵などの影響を抑制できる。
The projection
0.2 <f2 / d2 <0.7 (4)
That is, in this example, f2 / d2 = 0.276. Since the projection
さらに、投写光学系3Dは、第1レンズ群LU1の最も拡大側の面から中間像30の近軸焦点位置までの距離(光軸L上における第1レンズ群LU1の最も拡大側の面から中間像30までの距離)をd1、第2レンズ群LU2の最も縮小側の面から中間像30の近軸焦点位置までの距離(光軸L上における第2レンズ群LU2の最も縮小側の面から中間像30までの距離)をd2とするとき、以下の条件式(5)を満たす。
0.1 < d2/d1 < 0.35 ・・・(5)
すなわち、本例では、d2/d1 = 0.255 である。投写光学系3Dは条件式(5)を満たすので、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2との間に、第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32を配置するための空間を確報できる。
Further, the projection
0.1 <d2 / d1 <0.35 (5)
That is, in this example, d2 / d1 = 0.255. Since the projection
また、投写光学系3Dは、第2レンズ群LU2の焦点距離をf2、第21レンズ群LU21の焦点距離をf21とするとき、次の条件式(6)を満足する。
0.2 < f2/f21 < 0.5 ・・・(6)
すなわち、本例では、f2/f21 = 0.379 である。投写光学系3Dは条件式(6)を満たすので、第2レンズ群LU2のバックフォーカスを確保しながら、第2レンズ群LU2の全長を抑制して、各種の収差を良好に補正できる。
Further, the projection
0.2 <f2 / f21 <0.5 (6)
That is, in this example, f2 / f21 = 0.379. Since the projection
また、投写光学系3Dは、レンズ全系の焦点距離をf、第12レンズ群LU12の焦点距離をf12とするとき、次の条件式(7)を満足する。
5 < f12/|f| < 16 ・・・(7)
すなわち、本例では、f2/f21 = 8.784 である。投写光学系3Dは条件式(7)を満たすので、第12レンズ群LU12で発生する収差を小さく抑えるとともに、第12レンズ群LU12の大型化を抑制できる。
The projection
5 <f12 / | f | <16 (7)
That is, in this example, f2 / f21 = 8.784. Since the projection
さらに、投写光学系3Dは、第12レンズ群LU12の焦点距離をf12、第1レンズ群LU1の最も拡大側の面から中間像30の近軸焦点位置までの距離(光軸L上における第1レンズ群LU1の最も拡大側の面から中間像30までの距離)をd1とするとき、次の条件式(8)を満足する。
0.2 < f12/d1 < 0.8 ・・・(8)
すなわち、本例では、f12/d1 = 0.344 である。投写光学系3Dは、条件式(8)を満たすので、第1レンズ群LU1から射出する光束を第2レンズ群LU2に入射する前に効率よく補正できるとともに、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2との間に光路偏向手段などを配置可能な空間を設けることができる。また、投写光学系3Dは条件式(8)を満たすので、第2レンズ群LU2の大型化を抑制できる。
Further, the projection
0.2 <f12 / d1 <0.8 (8)
That is, in this example, f12 / d1 = 0.344. Since the projection
図20は投写光学系3Dの各レンズがポジション1にある場合の収差図(球面収差、非点収差および歪曲収差)である。図21は投写光学系3Dの各レンズがポジション2にある場合の収差図(球面収差、非点収差および歪曲収差)である。図22は投写光学系3Dの各レンズがポジション3にある場合の収差図(球面収差、非点収差および歪曲収差)である。図20から図22に示すように、投写光学系3Dでは、球面収差、非点収差および歪曲収差が良好に補正されている。
FIG. 20 is an aberration diagram (spherical aberration, astigmatism, and distortion) when each lens of the projection
さらに、本例では、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2の間に、光路を折り曲げるための第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32を有する。これにより、光路を180°偏向できるので、投写光学系3Dおよびプロジェクター1をコンパクトに構成できる。
Furthermore, in this example, the first optical path deflecting means 31 and the second optical path deflecting means 32 for bending the optical path are provided between the first lens group LU1 and the second lens group LU2. Thereby, since the optical path can be deflected by 180 °, the projection
ここで、第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32を、例えば、第1レンズ群LU1の途中、或いは、第2レンズ群LU2の途中に配置する場合には、光学性能の劣化が生じやすいが、本例では、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2との間に2つの光路偏向手段31、32を配置する。従って、各光路偏向手段31、32の配置によって各レンズ群LU1、LU2を構成する複数のレンズの位置精度が低下することを回避できる。よって、各レンズ群LU1、LU2の内部において光軸Lのシフトや光軸Lの倒れなどが発生することを回避でき、各レンズ群LU1、LU2の光学性能の劣化を回避できる。
Here, when the first optical
なお、本例においても、第1レンズ群LU1と第2レンズ群LU2の間に配置された第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32は、図7に示す単一の支持部材によって支持される。従って、第1レンズ群LU1、第2レンズ群LU2、第1光路偏向手段31、および、第2光路偏向手段32を、位置精度よく配置できる。
Also in this example, the first optical path deflecting means 31 and the second optical path deflecting means 32 arranged between the first lens group LU1 and the second lens group LU2 are supported by a single support member shown in FIG. Is done. Therefore, the first lens group LU1, the second lens group LU2, the first optical
また、本例では、第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32がミラーであり、ミラー間の距離も短い。従って、コリメータで直角度などの測定が可能なり、容易に各光路偏向手段31、32の位置精度を確保できる。
In this example, the first optical
ここで、各光路偏向手段31、32上に中間像30の焦点位置が一致した場合には、各光路偏向手段31、32の反射面上の傷や、反射面に付着した塵などがそのまま拡大投写されてしまう危険性がある。これに対して、本例では、図19に示すように、中間像30における軸上から最大像高までの焦点位置と各光路偏向手段31、32の反射面が重ならないように、各光路偏向手段31、32を配置している。従って、反射面に付着した塵などがそのまま拡大投写されることを回避できる。
Here, when the focal position of the
なお、第1光路偏向手段31および第2光路偏向手段32としては、プリズムなどを用いることができる。また、本例では、垂直方向への光軸Lの偏向を2回行っているが、任意の方向に光軸Lを偏向しても良い。
A prism or the like can be used as the first optical
1…プロジェクター(投写型画像表示装置)、2…画像光生成光学系、3・3A〜3D…投写光学系、4…制御部、6…画像処理部、7…表示駆動部、10…光源、11…第1インテグレーターレンズ、12…第2インテグレーターレンズ、13…偏光変換素子、14…重畳レンズ、15…ダイクロイックミラー、16…反射ミラー、17R・17G・17B…フィールドレンズ、18R・18G・18B…液晶パネル(縮小側共役面)、19…クロスダイクロイックプリズム、21…ダイクロイックミラー、22…リレーレンズ、23…反射ミラー、24…リレーレンズ、25…反射ミラー、30…中間像、31…第1光路偏向手段、32…第2光路偏向手段、37…支持部材、37a…第1支持部、37b…第2支持部、37c…第1当接部、37d…第2当接部、L…光軸、L1〜L21…レンズ、LU1…第1レンズ群、LU11…第11レンズ群、LU12…第12レンズ群、LU2…第2レンズ群、LU21…第21レンズ群、LU22…第22レンズ群、LF1…第1フォーカス用レンズ群、LF2…第2フォーカス用レンズ群、LC1〜LC4…接合レンズ、M1〜M4…軸上面間隔、S…スクリーン(拡大側共役面)。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Projector (projection type image display apparatus), 2 ... Image light production | generation optical system, 3 * 3A-3D ... Projection optical system, 4 ... Control part, 6 ... Image processing part, 7 ... Display drive part, 10 ... Light source, DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記第2レンズ群は、半画角が60°以上であり、
レンズ全系の焦点距離をf、前記第2レンズ群の焦点距離をf2、前記第1レンズ群の最も縮小側の面から前記第2レンズ群の最も拡大側の面までの距離をTL、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群の間隔をDとするとき、次の条件式(1)、(2)を満足することを特徴とする投写光学系。
1.0 < f2/|f| < 2.2 ・・・(1)
0.27 < D/TL < 0.45 ・・・(2) A first lens group that conjugates a reduction-side conjugate surface located on the reduction side and an intermediate image, and a second lens group that conjugates the intermediate image and an enlargement-side conjugate surface located on the magnification side;
The second lens group has a half angle of view of 60 ° or more,
The focal length of the entire lens system is f, the focal length of the second lens group is f2, the distance from the most demagnifying side surface of the first lens group to the most enlarging side surface of the second lens group is TL, A projection optical system satisfying the following conditional expressions (1) and (2), where D is the distance between the first lens group and the second lens group:
1.0 <f2 / | f | <2.2 (1)
0.27 <D / TL <0.45 (2)
0.3 < TL1*TL2/D2 <1.7 ・・・(3) When the distance from the most reduction side surface to the most enlargement side surface of the first lens group is TL1, and the distance from the most reduction side surface to the most enlargement side surface of the second lens group is TL2, The projection optical system according to claim 1, wherein the conditional expression (3) is satisfied.
0.3 <TL1 * TL2 / D 2 <1.7 ··· (3)
前記第1レンズ群の最も拡大側の面から中間像の近軸焦点位置までの距離をd1、前記第2レンズ群の最も縮小側の面から中間像の近軸焦点位置までの距離をd2、とするとき、次の条件式(4)、(5)を満足することを特徴とする請求項3に記載の投写光学系。
0.2 < f2/d2 < 0.7 ・・・(4)
0.1 < d2/d1 < 0.35 ・・・(5) The two optical path deflecting units include a first optical path deflecting unit disposed between the first lens group and the intermediate image, and a first optical path deflecting unit disposed between the first optical path deflecting unit and the second lens group. 2 deflection means,
The distance from the most enlargement side surface of the first lens group to the paraxial focal position of the intermediate image is d1, and the distance from the most reduction side surface of the second lens group to the paraxial focal position of the intermediate image is d2. The projection optical system according to claim 3, wherein the following conditional expressions (4) and (5) are satisfied.
0.2 <f2 / d2 <0.7 (4)
0.1 <d2 / d1 <0.35 (5)
前記第21レンズ群は、正のパワーを有し、
前記第22レンズ群は、負のパワーを有し、
前記第21レンズ群の焦点距離をf21とするとき、次の条件式(6)を満足することを特徴とする請求項1から4のうちのいずれか一項に記載の投写光学系。
0.2 < f2/f21 < 0.5 ・・・(6) The second lens group includes, in order from the magnifying side, a twenty-second lens group including three or less negative lenses and one positive lens, and a twenty-first lens group positioned on the reduction side of these lenses; Consists of
The twenty-first lens group has positive power;
The twenty-second lens group has negative power;
5. The projection optical system according to claim 1, wherein the following conditional expression (6) is satisfied when a focal length of the twenty-first lens group is f <b> 21.
0.2 <f2 / f21 <0.5 (6)
前記第12レンズ群は、縮小側から順に、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状の正のレンズ、拡大側に凸面を向けた正のレンズ、および、縮小側に凸面を向けた正のレンズ、の3枚のレンズからなることを特徴とする請求項1から6のうちのいずれか一項に記載の投写光学系。 The first lens group includes, in order from the reduction side, an eleventh lens group having a positive power and a twelfth lens group including only a positive lens.
The twelfth lens group includes, in order from the reduction side, a meniscus positive lens having a convex surface on the enlargement side, a positive lens having a convex surface on the enlargement side, and a positive lens having a convex surface on the reduction side, The projection optical system according to claim 1, wherein the projection optical system includes three lenses.
前記第12レンズ群は、縮小側から順に配置された、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状の正のレンズと、両凸の正のレンズと、の2枚のレンズからなることを特徴とする請求項1から6のうちのいずれか一項に記載の投写光学系。 The first lens group includes, in order from the reduction side, an eleventh lens group having a positive power and a twelfth lens group including only a positive lens.
The twelfth lens group is composed of two lenses, a meniscus positive lens having a convex surface facing the enlargement side, and a biconvex positive lens, which are arranged in order from the reduction side. The projection optical system according to any one of claims 1 to 6.
5 < f12/|f| < 16 ・・・(7)
0.2 < f12/d1 < 0.8 ・・・(8) 9. The projection optical system according to claim 7, wherein the following conditional expressions (7) and (8) are satisfied when the focal length of the twelfth lens group is f12.
5 <f12 / | f | <16 (7)
0.2 <f12 / d1 <0.8 (8)
前記縮小側共役面に画像を表示する画像表示素子と、
を備えることを特徴とする投写型画像表示装置。 A projection optical system according to any one of claims 1 to 10,
An image display element for displaying an image on the reduction-side conjugate plane;
A projection-type image display device comprising:
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2017-02-24 JP JP2017033039A patent/JP2018138944A/en active Pending
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