JP2013019985A - Variable power optical system for projection and projection type display device - Google Patents
Variable power optical system for projection and projection type display device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013019985A JP2013019985A JP2011151678A JP2011151678A JP2013019985A JP 2013019985 A JP2013019985 A JP 2013019985A JP 2011151678 A JP2011151678 A JP 2011151678A JP 2011151678 A JP2011151678 A JP 2011151678A JP 2013019985 A JP2013019985 A JP 2013019985A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- projection
- optical system
- lens group
- reduction side
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Abandoned
Links
Landscapes
- Projection Apparatus (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
Description
本発明は、投写用変倍光学系および投写型表示装置に関し、特に、映画館等において大画面スクリーン上に投写するのに好適な投写用変倍光学系およびこれを用いた投写型表示装置に関するものである。 The present invention relates to a projection variable magnification optical system and a projection display device, and more particularly to a projection variable magnification optical system suitable for projection on a large screen in a movie theater or the like and a projection display device using the same. Is.
従来、液晶表示素子やDMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス:登録商標)等のライトバルブを用いた投写プロジェクタ装置(投写型表示装置)が広く普及している。また、近年、映画館等においては、このような投写型表示装置であって、大画面に適用し得る、より高精細な画像を映出し得るようにしたものも利用されつつある。このような利用に供される投写型表示装置では、各原色用に3つのライトバルブを配設して、光源からの光束を色分離光学系により3原色に分離し、各ライトバルブを経由した後、色合成光学系により合成して投写する3板方式が採用されていることから、長いバックフォーカスと良好なテレセントリック性を有することが求められている。 2. Description of the Related Art Conventionally, projection projector apparatuses (projection display apparatuses) using light valves such as liquid crystal display elements and DMD (Digital Micromirror Device: registered trademark) have been widely used. In recent years, movie projectors and the like are also using such projection display devices that can project higher-definition images that can be applied to large screens. In the projection display device used for such a use, three light valves are provided for each primary color, the light flux from the light source is separated into the three primary colors by the color separation optical system, and each light valve passes through. Later, since a three-plate method of combining and projecting with a color combining optical system is adopted, it is required to have a long back focus and good telecentricity.
一般的に投写距離をスクリーン横幅で割った値をスローレシオという。スクリーンサイズとスクリーンから映写室までの距離、すなわち投写距離は映画館毎にまちまちである。したがって映画館毎に適した大きさの映像を投写するには、それぞれに適したスローレシオに対応するレンズが必要になるが、それらを個々に用意することはコスト面から考えると得策ではない。そこで、変倍光学系を用い、対応できるスローレシオに幅を持たせることが考えられる。投写用の変倍光学系としては、例えば下記特許文献1に記載のものが知られている。 Generally, the value obtained by dividing the projection distance by the screen width is called the slow ratio. The screen size and the distance from the screen to the projection room, that is, the projection distance varies from movie theater to movie theater. Therefore, in order to project an image having a size suitable for each movie theater, a lens corresponding to a slow ratio suitable for each movie is required. However, it is not a good idea to prepare them individually from the viewpoint of cost. In view of this, it is conceivable to use a variable magnification optical system to provide a wide range of possible slow ratios. As a variable power optical system for projection, for example, the one described in Patent Document 1 below is known.
しかし、従来の投写用の変倍光学系の多くは変倍の際に開口数(以下「Fナンバー」で代用することがある)が変化する。通常はワイド側よりもテレ側の方がFナンバーが大きいため、そのような変倍光学系では、同じスクリーンサイズの映画館でもスローレシオの大きい映画館の方が、映像が暗くなってしまう。映画館用途としては、変倍の際にFナンバーが一定であることが好ましく、下記特許文献2では、変倍の際にFナンバーが一定となるように設定された投写用ズームレンズが提案されている。 However, in many of the conventional variable magnification optical systems for projection, the numerical aperture (hereinafter sometimes referred to as “F number”) changes during magnification. Normally, the telephoto side has a larger F-number than the wide side, so in such a variable magnification optical system, even in a movie theater of the same screen size, a movie with a large slow ratio will be darker. For cinema applications, it is preferable that the F number is constant during zooming, and the following Patent Document 2 proposes a projection zoom lens set so that the F number is constant during zooming. ing.
ところで、スローレシオの幅を広くとるためには、変倍光学系は高変倍比であることが望まれる。従来の投写用ズームレンズにおいて、高変倍比と上述した要望を達成しながら映画館用途に好適なイメージサークル径(以下、最大有効像円直径ともいう)を得ようとすると、変倍時の性能劣化や光学系の大型化を招くという問題が生じる。 By the way, in order to increase the width of the slow ratio, it is desirable that the variable magnification optical system has a high variable magnification ratio. In a conventional projection zoom lens, if an image circle diameter suitable for cinema use (hereinafter also referred to as the maximum effective image circle diameter) is achieved while achieving the above zoom ratio and the above-mentioned demand, There arises a problem that the performance is deteriorated and the optical system is enlarged.
一方、仮に広角端において全く同一の諸元、性能のレンズ系であれば、変倍比が高いほど変倍全域での性能を良好に保つためにより多くのレンズ枚数が必要とされる。しかしながら、レンズ枚数が多くなるほど全系の透過率を高く保つことは難しくなる。良好な投写像を得るためにはレンズ系は可視域で透過率の均一性が高いことが好ましい。特に、映画館用途の投写レンズは約400〜700nmの波長範囲で透過率の値そのものが高く、かつ均一性も高いことが求められる。レンズ全系で透過率の均一性が図られるような特性のコートを各構成レンズに施すことにより、均一性の高い透過率を実現することは可能であるが、透過率の値そのものを高くするためには内部透過率の高い材質を使用する必要がある。一般にレンズに使用される光学材質は、約400〜700nmの波長範囲では短波長側ほど内部透過率が低い。 On the other hand, if the lens system has exactly the same specifications and performance at the wide-angle end, the higher the zoom ratio, the greater the number of lenses required to maintain good performance in the entire zoom range. However, as the number of lenses increases, it becomes more difficult to keep the transmittance of the entire system high. In order to obtain a good projection image, it is preferable that the lens system has high uniformity of transmittance in the visible range. In particular, a projection lens for movie theaters is required to have a high transmittance value and a high uniformity in a wavelength range of about 400 to 700 nm. It is possible to achieve a highly uniform transmittance by applying a coating with characteristics that allow the uniformity of the transmittance in the entire lens system, but to increase the transmittance value itself. Therefore, it is necessary to use a material having a high internal transmittance. In general, an optical material used for a lens has a lower internal transmittance at a shorter wavelength side in a wavelength range of about 400 to 700 nm.
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、適切なバックフォーカスを有し、広角化が容易で大きな変倍比を有しながらも、全系の大型化が抑制されて、変倍の際にFナンバーが一定であり、縮小側がテレセントリックに構成され、良好な投写像を得ることが可能な投写用変倍光学系および投写型表示装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, has an appropriate back focus, is easy to widen the angle, and has a large zoom ratio. It is an object of the present invention to provide a projection variable-power optical system and a projection display device in which the F number is constant, the reduction side is telecentric, and a good projection image can be obtained.
上記目的を達成するために、本発明に係る投写用変倍光学系は、最も拡大側に配置されて変倍の際に固定されている正の屈折力を有する第1レンズ群と、最も縮小側に配置されて変倍の際に固定されている正の屈折力を有する最終レンズ群と、第1レンズ群と最終レンズ群との間に配置されて変倍の際に移動する複数のレンズ群とから実質的に構成されており、縮小側がテレセントリックであり、最終レンズ群中に絞りが配設され、変倍の全範囲にわたって開口数が一定となるように設定されており、下記条件式(1)、(2)を満足することを特徴とするものである。
ただし、
k:全系が有するレンズの数
T440i:拡大側からi番目のレンズの材質の波長440nmにおける厚さ10mmのときの内部透過率
Di:拡大側からi番目のレンズの中心厚
Bfw:広角端における全系の縮小側のバックフォーカス(空気換算距離)
T460i:拡大側からi番目のレンズの材質の波長460nmにおける厚さ10mmのときの内部透過率
Zr:広角端に対する望遠端の変倍比
L:投写距離無限遠時の最も拡大側のレンズ面から最も縮小側のレンズ面までの光軸上の距離
Imφ:縮小側における最大有効像円直径
In order to achieve the above object, a projection variable magnification optical system according to the present invention includes a first lens group having a positive refractive power that is disposed closest to the enlargement side and fixed at the time of zooming, and is most reduced. A final lens group having a positive refractive power that is disposed on the side and fixed during zooming, and a plurality of lenses that are disposed between the first lens group and the final lens group and that move during zooming And the reduction side is telecentric, a stop is arranged in the final lens group, and the numerical aperture is set to be constant over the entire zoom range. (1) and (2) are satisfied.
However,
k: Number of lenses included in the entire system T440i: Internal transmittance when the thickness of the i-th lens material from the magnification side is 10 mm at a wavelength of 440 nm Di: Center thickness of the i-th lens from the magnification side Bfw: At the wide-angle end Back focus on the reduced side of the entire system (air equivalent distance)
T460i: Internal transmittance Zr when the thickness of the i-th lens material from the magnifying side is 10 mm at a wavelength of 460 nm: Zoom ratio L at the telephoto end with respect to the wide-angle end L: From the lens surface on the most magnifying side when the projection distance is infinite Distance Imφ on the optical axis to the lens surface closest to the reduction side: Maximum effective image circle diameter on the reduction side
上記本発明に係る投写用変倍光学系においては、下記条件式(3)〜(7)のいずれか1つ、あるいは任意の組合せを満足することが好ましい。
1.3<Bfw/fw<3.0 … (5)
30.0<|exP|/Imφ … (6)
1.6<Zr<3.0 … (7)
ただし、
Ndi:拡大側からi番目のレンズのd線における屈折率
νdi:拡大側からi番目のレンズのd線におけるアッベ数
enPt:拡大側を入射側としたときの、投写距離無限遠時の望遠端における最も拡大側のレンズ面から入射瞳位置までの光軸上の距離
ft:望遠端における全系の焦点距離
Bft:望遠端における全系の縮小側のバックフォーカス(空気換算距離)
fw:広角端における全系の焦点距離
exP:縮小側を射出側としたときの、投写距離無限遠時の広角端における縮小側の結像面から近軸射出瞳位置までの光軸上の距離
In the projection variable magnification optical system according to the present invention, it is preferable that any one of the following conditional expressions (3) to (7) or any combination is satisfied.
1.3 <Bfw / fw <3.0 (5)
30.0 <| exP | / Imφ (6)
1.6 <Zr <3.0 (7)
However,
Ndi: Refractive index at the d-line of the i-th lens from the magnification side νdi: Abbe number enPt at the d-line of the i-th lens from the magnification side enPt: Telephoto end at an infinite projection distance when the magnification side is the incident side Distance on the optical axis from the most magnified lens surface to the entrance pupil position in FIG. 5: focal length of the entire system at the telephoto end Bft: back focus on the reduction side of the entire system at the telephoto end (air equivalent distance)
fw: focal length of the entire system at the wide-angle end exP: distance on the optical axis from the reduction-side image plane at the wide-angle end to the paraxial exit pupil position when the projection distance is infinite when the reduction side is the exit side
また、上記本発明に係る投写用変倍光学系においては、変倍の際に移動する複数のレンズ群は、実質的に3群のレンズ群からなるように構成することができる。 Further, in the projection variable magnification optical system according to the present invention, the plurality of lens groups that move during zooming can be configured to substantially consist of three lens groups.
また、上記本発明に係る投写用変倍光学系においては、変倍の際に移動する複数のレンズ群は、拡大側から、負の屈折率を有する第2レンズ群と正の屈折率を有する第3レンズ群と、正の屈折率を有する第4レンズ群とからなることが好ましい。 In the projection variable magnification optical system according to the present invention, the plurality of lens groups that move during zooming have a positive refractive index with the second lens group having a negative refractive index from the magnification side. It is preferable to include a third lens group and a fourth lens group having a positive refractive index.
また、上記本発明に係る投写用変倍光学系においては、第1レンズ群より縮小側の全てのレンズが単レンズにより構成されていることが好ましい。 In the variable power optical system for projection according to the present invention, it is preferable that all the lenses on the reduction side of the first lens group are constituted by a single lens.
また、上記本発明に係る投写用変倍光学系においては、レンズ群の間隔のみを変更することでズームレンズとなるように構成されていることが好ましい。 The projection variable magnification optical system according to the present invention is preferably configured to be a zoom lens by changing only the distance between the lens groups.
また、上記本発明に係る投写用変倍光学系がズームレンズであるとき、フォーカシングは、第1レンズ群の最も縮小側に配置されたレンズを含む第1レンズ群の一部のみを光軸方向に移動させるインナーフォーカス方式により行うように構成されていることが好ましい。 In addition, when the projection variable magnification optical system according to the present invention is a zoom lens, focusing is performed on only a part of the first lens group including the lens arranged closest to the reduction side of the first lens group in the optical axis direction. It is preferable to be configured so as to be performed by an inner focus method of moving to the position.
本発明に係る投写型表示装置は、光源と、該光源からの光が入射するライトバルブと、該ライトバルブにより光変調された光による光学像をスクリーン上に投写する投写用変倍光学系として上述した本発明の投写用変倍光学系とを備えたことを特徴とするものである。 A projection display device according to the present invention is a projection variable power optical system that projects a light source, a light valve on which light from the light source is incident, and an optical image by light modulated by the light valve onto a screen. The projection variable magnification optical system of the present invention described above is provided.
なお、本発明の投写用変倍光学系としては、ズームレンズでもよく、バリフォーカルレンズでもよい。 The zooming optical system for projection according to the present invention may be a zoom lens or a varifocal lens.
なお、上記「拡大側」とは、被投写側(スクリーン側)を意味し、縮小投写する場合も、便宜的にスクリーン側を拡大側と称するものとする。一方、上記「縮小側」とは、原画像表示領域側(ライトバルブ側)を意味し、縮小投写する場合も、便宜的にライトバルブ側を縮小側と称するものとする。 The “enlarged side” means the projected side (screen side), and the screen side is also referred to as the enlarged side for the sake of convenience when performing reduced projection. On the other hand, the “reduction side” means the original image display area side (light valve side), and the light valve side is also referred to as the reduction side for the sake of convenience when performing reduced projection.
なお、上記「〜から実質的に構成されており」や「実質的に2群または3群のレンズ群からなる」とは、構成要素として挙げたレンズ群以外に、実質的にパワーを有さないレンズやレンズ群、絞りやカバーガラス等レンズ以外の光学要素等を持つものも含むことを意味する。 Note that the phrase “consisting essentially of” and “substantially consisting of two or three lens groups” substantially has power other than the lens groups mentioned as the constituent elements. It means that there are no lenses or lens groups, and those having optical elements other than lenses such as a diaphragm and a cover glass.
なお、上記「レンズ群」とは、必ずしも複数のレンズから構成されるものだけでなく、1枚のレンズのみで構成されるものも含むものとする。 The “lens group” does not necessarily include a plurality of lenses but also includes a single lens.
なお、上記「縮小側がテレセントリック」とは、縮小側の像面の任意の点に集光する光束の断面において上側の最大光線と下側の最大光線との二等分角線が光軸と平行に近い状態を指すものであり、完全にテレセントリックな場合、すなわち前記2等分角線が光軸に対して完全に平行な場合に限るものではなく、多少の誤差がある場合をも含むものを意味する。ここで多少の誤差がある場合とは、光軸に対する前記2等分角線の傾きが±3°の範囲内の場合である。 Note that “the reduction side is telecentric” means that the bisector of the upper maximum ray and the lower maximum ray is parallel to the optical axis in the cross section of the light beam condensed at an arbitrary point on the reduction side image plane. Is not limited to the case where it is completely telecentric, that is, the case where the bisector is completely parallel to the optical axis, and includes cases where there are some errors. means. Here, the case where there is a slight error is a case where the inclination of the bisector with respect to the optical axis is within a range of ± 3 °.
なお、上記「Imφ」は、例えば、投写用変倍光学系の仕様や、投写用変倍光学系が搭載される装置における仕様によって求めることができる。 The “Imφ” can be obtained, for example, according to the specifications of the projection variable magnification optical system or the specifications of the apparatus in which the projection variable magnification optical system is mounted.
なお、上記「単レンズ」とは、接合されていない1枚のレンズからなるものを意味する。 The “single lens” means a single lens that is not joined.
本発明に係る投写用変倍光学系は、拡大側から順に、変倍の際に固定とされる正の屈折力を有する第1レンズ群、変倍の際に移動する複数のレンズ群、変倍の際に固定とされる正の屈折力を有する最終レンズ群が配列され、縮小側がテレセントリックであり、最終レンズ群中に絞りを配設し、変倍の全範囲に亘って開口数が一定となるように設定されており、所定の条件式を満足するように構成されている。これにより、広角化が容易で、適切なバックフォーカスを確保しつつ、全系の大型化を抑制しながら高変倍比を有することができ、投写倍率が同じであれば、投写距離に関係なく投写画面の明るさを一定とすることができ、例えば映画館用途として好適な投写用変倍光学系を提供することができる。 The zooming optical system for projection according to the present invention includes, in order from the magnification side, a first lens group having a positive refractive power that is fixed during zooming, a plurality of lens groups that move during zooming, A final lens group having a positive refractive power that is fixed at the time of magnification is arranged, the reduction side is telecentric, a diaphragm is arranged in the final lens group, and the numerical aperture is constant over the entire range of zooming And is configured to satisfy a predetermined conditional expression. As a result, it is easy to widen the angle, and while maintaining an appropriate back focus, it is possible to have a high zoom ratio while suppressing an increase in the size of the entire system. The brightness of the projection screen can be made constant, and for example, a projection variable magnification optical system suitable for a movie theater can be provided.
特に、本発明に係る投写用変倍光学系は、バックフォーカスと変倍比に加え、レンズの材質の短波長側の透過率が考慮された条件式(1)を満足するように構成されるため、適切な長さのバックフォーカスと高変倍比を確保しつつ、レンズ全系の透過率特性を好適なものとすることができ、良好な投写像を得ることができる。また、本発明に係る投写用変倍光学系は、レンズ系の光軸方向の長さとイメージサークル径に関する条件式(2)を満足するように構成されるため、レンズ系の大型化を抑制しながら、例えば映画館用途として好適なイメージサークル径を確保することができる。 In particular, the variable power optical system for projection according to the present invention is configured to satisfy the conditional expression (1) in consideration of the transmittance on the short wavelength side of the lens material in addition to the back focus and the variable power ratio. Therefore, the transmittance characteristic of the entire lens system can be made suitable while ensuring an appropriate length of back focus and a high zoom ratio, and a good projected image can be obtained. In addition, since the variable power optical system for projection according to the present invention is configured to satisfy the conditional expression (2) regarding the length of the lens system in the optical axis direction and the image circle diameter, the enlargement of the lens system is suppressed. However, for example, an image circle diameter suitable for movie theater use can be secured.
また、本発明に係る投写型表示装置は、本発明の投写用変倍光学系を備えているため、広角での投写が容易となり、装置を極端に大型化させることなく、大きな変倍比を有し汎用性が高いものとすることができ、変倍の全範囲にわたって良好な投写像を取得可能で、例えば映画館用途等に好適なものとすることができる。 In addition, since the projection display apparatus according to the present invention includes the projection variable magnification optical system according to the present invention, it is easy to project at a wide angle, and a large variable magnification ratio can be obtained without extremely increasing the size of the apparatus. It has a high versatility and can obtain a good projection image over the entire range of zooming, and can be suitable for, for example, movie theater use.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。まず、図1、図2を参照しながら、本発明の一実施形態に係る投写用変倍光学系について説明する。図1は本発明の実施例1に係る投写用変倍光学系の広角端におけるレンズ構成を示す断面図であり、図2は図1に示す投写用変倍光学系を変倍操作させたときの広角端、中間焦点位置および望遠端における、各レンズ群の移動位置を示すものである。図2では、広角端から中間焦点位置、中間焦点位置から望遠端へ変化する際の移動するレンズ群の移動方向を各位置の間の矢印で概略的に示している。図1、図2ともに、軸上および最軸外に関する光線軌跡を合わせて示している。以下、図1、図2に示す構成例を代表例として本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, a variable power optical system for projection according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a lens configuration at the wide-angle end of a projection variable-power optical system according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a diagram when the projection variable-power optical system shown in FIG. 4 shows the movement positions of the lens units at the wide-angle end, the intermediate focal position, and the telephoto end. In FIG. 2, the moving direction of the moving lens group when changing from the wide-angle end to the intermediate focus position and from the intermediate focus position to the telephoto end is schematically shown by arrows between the positions. Both FIG. 1 and FIG. 2 also show the ray trajectories on the on-axis and off-axis. In the following, embodiments of the present invention will be described with the configuration examples shown in FIGS. 1 and 2 as representative examples.
この投写用変倍光学系は、映画館等で用いられるデジタル映像を映出するための投写型表示装置に搭載可能なものであり、例えばライトバルブに表示された画像情報をスクリーンへ投写する投写レンズとして使用可能である。図1および図2では、図の左側を拡大側、右側を縮小側とし、投写型表示装置に搭載される場合を想定して、色合成プリズム(フィルタ類を含む)等のガラスブロック2a、2bと、ガラスブロック2bの縮小側の面に位置するライトバルブの画像表示面1も合わせて図示している。 The projection variable magnification optical system can be mounted on a projection display device for projecting a digital image used in a movie theater or the like. For example, projection for projecting image information displayed on a light valve onto a screen. It can be used as a lens. In FIG. 1 and FIG. 2, assuming that the left side of the drawing is the enlargement side and the right side is the reduction side and is mounted on a projection display device, glass blocks 2a and 2b such as color synthesis prisms (including filters) and the like. The image display surface 1 of the light valve located on the reduction side surface of the glass block 2b is also shown.
投写型表示装置においては、画像表示面1で画像情報を与えられた光束が、ガラスブロック2a、2bを介して、この投写用変倍光学系に入射され、この投写用変倍光学系により紙面左側方向に配置されるスクリーン(不図示)上に拡大投写されるようになる。 In the projection display device, a light beam given image information on the image display surface 1 is incident on the projection variable optical system via the glass blocks 2a and 2b, and the paper surface is projected by the projection variable optical system. The image is enlarged and projected on a screen (not shown) arranged in the left direction.
なお、図1および図2では、ガラスブロック2bの縮小側の面の位置と画像表示面1の位置とが一致した例を示しているが、必ずしもこれに限定されない。また、図1および図2には、1枚の画像表示面1のみを記載しているが、投写型表示装置において、光源からの光束を色分離光学系により3原色に分離し、各原色用に3つのライトバルブを配設して、フルカラー画像を表示可能とするように構成してもよい。 1 and 2 show an example in which the position of the reduction-side surface of the glass block 2b matches the position of the image display surface 1, but the present invention is not necessarily limited to this. 1 and 2 show only one image display surface 1, in the projection display device, the light flux from the light source is separated into three primary colors by a color separation optical system, and each of the primary colors is used. Alternatively, three light valves may be provided so that a full-color image can be displayed.
本実施形態に係る投写用変倍光学系は、最も拡大側に配置されて変倍の際に固定されている正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、最も縮小側に配置されて変倍の際に固定されている正の屈折力を有する最終レンズ群と、第1レンズ群G1と最終レンズ群との間に配置されて変倍の際に移動する複数のレンズ群(以下、変倍時移動レンズ群という)のみを実質的なレンズ群として有し、縮小側がテレセントリックとなるように構成されている。 The projection variable magnification optical system according to this embodiment includes a first lens group G1 having a positive refractive power that is disposed on the most magnification side and fixed at the time of magnification change, and is disposed on the most reduction side and varies. A final lens group having a positive refractive power fixed at the time of magnification, and a plurality of lens groups (hereinafter referred to as a variable lens) disposed between the first lens group G1 and the final lens group and moving at the time of zooming. Only the double-moving lens group) as a substantial lens group, and the reduction side is configured to be telecentric.
このように、最も拡大側の第1レンズ群G1を正レンズ群とすることで、高倍率化を図りやすい。 In this way, by making the first lens group G1 closest to the enlargement side a positive lens group, it is easy to increase the magnification.
例えば図1、図2に示す例では、拡大側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4と、第5レンズ群G5の5つのレンズ群が配列されて構成されている。このうち、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3、第4レンズ群G4の3つのレンズ群が、変倍時移動レンズ群に対応し、第5レンズ群G5が最終レンズ群に対応する。 For example, in the example shown in FIGS. 1 and 2, the first lens group G1, the second lens group G2, the third lens group G3, the fourth lens group G4, and the fifth lens group G5 are sequentially arranged from the enlargement side. Five lens groups are arranged. Among these, the three lens groups of the second lens group G2, the third lens group G3, and the fourth lens group G4 correspond to the moving lens group during zooming, and the fifth lens group G5 corresponds to the final lens group.
なお、本発明の投写用変倍光学系の変倍時移動レンズ群の数を3つのレンズ群で構成すれば、全系の大型化および変倍時の収差変動の両方を抑制することが容易となる。 If the number of moving lens groups at the time of zooming of the zooming optical system for projection according to the present invention is configured by three lens groups, it is easy to suppress both the enlargement of the entire system and the aberration fluctuation at the time of zooming. It becomes.
なお、図1、図2に示す例の変倍時移動レンズ群は、拡大側から順に、負、正、正のパワー配列となっており、このように構成することにより、変倍時の収差の変動、特に球面収差の変動を抑制することが容易になる。全系を5群構成とし、拡大側から順に、正、負、正、正、正のパワー配列とした場合には、長いバックフォーカスと大きな変倍比を有する、広角レンズ系から望遠レンズ系までを幅広く実現することが容易になる。 1 and 2 has a negative, positive, and positive power array in order from the enlargement side. By configuring in this way, aberration at the time of zooming is achieved. It is easy to suppress the fluctuation of the spherical aberration, particularly the fluctuation of the spherical aberration. When the entire system is composed of 5 groups and the power array is positive, negative, positive, positive, positive in order from the magnification side, from wide-angle lens system to telephoto lens system with long back focus and large zoom ratio Can be easily realized.
図1、図2に示す例では、各レンズ群を構成するレンズは、第1レンズ群G1は4枚のレンズ(第1レンズL1〜第4レンズL4)からなり、第2レンズ群G2は3枚のレンズ(第5レンズL5〜第7レンズL7)からなり、第3レンズ群G3は2枚のレンズ(第8レンズL8、第9レンズL9)からなり、第4レンズ群G4は1枚のレンズ(第10レンズL10)からなり、第5レンズ群G5は絞り3と8枚のレンズ(第11レンズL11〜第18レンズL18)からなる。ただし、本発明の投写用変倍光学系の各レンズ群を構成するレンズの枚数は必ずしも図1、図2に示す例に限定されない。
る。
In the example shown in FIG. 1 and FIG. 2, the first lens group G1 is composed of four lenses (first lens L1 to fourth lens L4), and the second lens group G2 is 3 lenses. The third lens group G3 includes two lenses (eighth lens L8 and ninth lens L9), and the fourth lens group G4 includes one lens. The fifth lens group G5 includes a diaphragm 3 and eight lenses (an eleventh lens L11 to an eighteenth lens L18). However, the number of lenses constituting each lens group of the projection variable magnification optical system of the present invention is not necessarily limited to the examples shown in FIGS.
The
本実施形態の投写用変倍光学系は、最終レンズ群中に絞り3が配設され、変倍の全範囲にわたって開口数が一定となるように設定されている。絞り3は、例えば開口絞りとして機能するものを用いることができる。 The projection variable magnification optical system of the present embodiment has a diaphragm 3 disposed in the final lens group, and is set so that the numerical aperture is constant over the entire range of variable magnification. As the diaphragm 3, for example, a diaphragm that functions as an aperture diaphragm can be used.
絞り3を変倍時に移動する全てのレンズ群よりも縮小側に配置することで、絞り3が絞り径が変化しない簡素な固定開口により構成されている固定絞りであっても、変倍の際に開口数が一定となり、投写倍率が同じであれば、投写距離に関係なく同じ明るさでスクリーン上に投写することができる。例えば映画館等の室内空間の大きさや形状等に応じて投写距離が変更される際に有効である。なお、絞り3として、絞り径が可変の可変絞りを用いることも勿論可能である。 By disposing the diaphragm 3 on the reduction side with respect to all the lens groups that move at the time of zooming, even if the diaphragm 3 is a fixed diaphragm having a simple fixed aperture that does not change the diaphragm diameter, If the numerical aperture is constant and the projection magnification is the same, the image can be projected on the screen with the same brightness regardless of the projection distance. For example, it is effective when the projection distance is changed according to the size or shape of the indoor space of a movie theater or the like. Of course, a variable aperture having a variable aperture diameter can be used as the aperture 3.
また、本実施形態の投写用変倍光学系は、下記条件式(1)、(2)を満足するように構成されている。
ただし、
k:全系が有するレンズの数
T440i:拡大側からi番目のレンズの材質の波長440nmにおける厚さ10mmのときの内部透過率
Di:拡大側からi番目のレンズの中心厚
Bfw:広角端における全系の縮小側のバックフォーカス(空気換算距離)
T460i:拡大側からi番目のレンズの材質の波長460nmにおける厚さ10mmのときの内部透過率
Zr:広角端に対する望遠端の変倍比
L:投写距離無限遠時の最も拡大側のレンズ面から最も縮小側のレンズ面までの光軸上の距離
Imφ:縮小側における最大有効像円直径
Further, the projection variable magnification optical system of the present embodiment is configured to satisfy the following conditional expressions (1) and (2).
However,
k: Number of lenses included in the entire system T440i: Internal transmittance when the thickness of the i-th lens material from the magnification side is 10 mm at a wavelength of 440 nm Di: Center thickness of the i-th lens from the magnification side Bfw: At the wide-angle end Back focus on the reduced side of the entire system (air equivalent distance)
T460i: Internal transmittance Zr when the thickness of the i-th lens material from the magnifying side is 10 mm at a wavelength of 460 nm: Zoom ratio L at the telephoto end with respect to the wide-angle end L: From the lens surface on the most magnifying side when the projection distance is infinite Distance Imφ on the optical axis to the lens surface closest to the reduction side: Maximum effective image circle diameter on the reduction side
条件式(1)は、全系を構成する各レンズの波長440nmと波長460nmにおける厚さ10mmのときの内部透過率とバックフォーカスに関する2つの項の平均値に変倍比を乗算したものとなっている。条件式(1)の下限を下回ると、波長400〜700nmの波長範囲のうち短波長側の全系の透過率が低くなる、適切な長さのバックフォーカスが得られない、高変倍比が得られない、の少なくとも1つの不具合が生じることになる。 Conditional expression (1) is obtained by multiplying the average value of the two terms relating to the internal transmittance and the back focus at a wavelength of 440 nm and a wavelength of 460 nm of each lens constituting the entire system by a zoom ratio. ing. If the lower limit of conditional expression (1) is surpassed, the transmittance of the entire system on the short wavelength side in the wavelength range of 400 to 700 nm is lowered, an appropriate length of back focus cannot be obtained, and a high zoom ratio is obtained. At least one defect that cannot be obtained will occur.
より詳しくは、波長400〜700nmの波長範囲のうち短波長側の透過率が低いと、光学材質の一般的特性から、透過率の値そのものが低くなるだけでなく、波長400〜700nmの波長範囲での透過率の均一性も低下することになり、良好な投写像を得ることが困難になる。また、適切な長さのバックフォーカスが得られないと、ビームスプリッタや、クロスダイクロイックプリズム、TIRプリズム等の色合成手段としてのガラスブロック等を挿入する適切なスペースを確保できなくなる。そして、所望の高変倍比が得られないと、汎用性が低いものとなり、本発明が目的とする映画館等の用途の投写用変倍光学系として必要な機能を備えることが困難になる。 More specifically, if the transmittance on the short wavelength side is low in the wavelength range of 400 to 700 nm, not only the transmittance value itself is lowered due to the general characteristics of the optical material, but also the wavelength range of 400 to 700 nm. In this case, the uniformity of the transmittance at the time is also lowered, and it becomes difficult to obtain a good projected image. If a back focus having an appropriate length cannot be obtained, it is impossible to secure an appropriate space for inserting a glass block or the like as a color composition unit such as a beam splitter, a cross dichroic prism, or a TIR prism. If the desired high zoom ratio is not obtained, the versatility is low, and it is difficult to provide a function necessary as a projection zoom optical system for a movie theater or the like intended by the present invention. .
仮に広角端において全く同一の諸元、性能のレンズ系では、変倍比が高いほど変倍全域での性能を良好に保つためには、より多くのレンズ枚数が必要とされる。しかしながら、レンズ枚数が多くなるほど全系の透過率は低い値となる。条件式(1)を満たすことで、全系の透過率特性を好適なものとして良好な投写像を取得可能としながら、適切な長さのバックフォーカスと高変倍比を実現することができる。 In a lens system having exactly the same specifications and performance at the wide-angle end, a higher zoom ratio requires a larger number of lenses in order to keep the performance in the entire zooming range better. However, the transmittance of the entire system becomes lower as the number of lenses increases. By satisfying the conditional expression (1), it is possible to obtain an appropriate length of back focus and a high zoom ratio while obtaining a good projection image with a favorable transmittance characteristic of the entire system.
条件式(2)は、最大有効像円直径、いわゆるイメージサークルの大きさと、投写距離無限遠時の最も拡大側のレンズ面から最も縮小側のレンズ面までの光軸上の距離(以下、レンズ全厚という)との関係を規定するものである。条件式(2)の上限を上回ると、所望のイメージサークルの大きさが得られず、本発明が目的とする映画館等の用途の投写用変倍光学系として必要な機能を備えることが困難になるか、またはレンズ全厚が大きくなりすぎる。 Conditional expression (2) is the maximum effective image circle diameter, so-called image circle size, and the distance on the optical axis from the most magnified lens surface to the most demagnifying lens surface (hereinafter, the lens) when the projection distance is infinity. The total thickness)). If the upper limit of conditional expression (2) is exceeded, the desired image circle size cannot be obtained, and it is difficult to provide a function required as a projection variable magnification optical system for applications such as movie theaters to which the present invention is intended. Or the total lens thickness is too large.
また、本実施形態にかかる投写用変倍光学系はさらに以下に述べる構成を適宜選択的に有することが好ましい。なお、好ましい態様としては、以下に述べる構成の1つを有するものでもよく、あるいは任意の組合せを有するものでもよい。 In addition, it is preferable that the projection variable magnification optical system according to the present embodiment further has the following configurations as appropriate. In addition, as a preferable aspect, it may have one of the structures described below, or may have any combination.
本実施形態の投写用変倍光学系は、下記条件式(3)〜(7)のいずれか1つ、または任意の組合せを満足することが好ましい。
1.3<Bfw/fw<3.0 … (5)
30.0<|exP|/Imφ … (6)
1.6<Zr<3.0 … (7)
ただし、
k:全系が有するレンズの数
Ndi:拡大側からi番目のレンズのd線における屈折率
νdi:拡大側からi番目のレンズのd線におけるアッベ数
Di:拡大側からi番目のレンズの中心厚
Bfw:広角端における全系の縮小側のバックフォーカス(空気換算距離)
Zr:広角端に対する望遠端の変倍比
enPt:拡大側を入射側としたときの、投写距離無限遠時の望遠端における最も拡大側のレンズ面から入射瞳位置までの光軸上の距離
ft:望遠端における全系の焦点距離
Bft:望遠端における全系の縮小側のバックフォーカス(空気換算距離)
fw:広角端における全系の焦点距離
exP:縮小側を射出側としたときの、投写距離無限遠時の広角端における縮小側の結像面から近軸射出瞳位置までの光軸上の距離
Imφ:縮小側における最大有効像円直径
It is preferable that the projection variable magnification optical system of the present embodiment satisfies any one of the following conditional expressions (3) to (7) or any combination.
1.3 <Bfw / fw <3.0 (5)
30.0 <| exP | / Imφ (6)
1.6 <Zr <3.0 (7)
However,
k: Number of lenses of the entire system Ndi: Refractive index νdi of the i-th lens from the magnification side νdi: Abbe number Di of the i-th lens from the magnification side Di: Center of the i-th lens from the magnification side Thickness Bfw: Back focus on the reduction side of the entire system at the wide angle end (air equivalent distance)
Zr: magnification ratio enPt at the telephoto end with respect to the wide angle end: distance ft on the optical axis from the lens surface on the most magnified side at the telephoto end at the infinite projection distance to the entrance pupil position when the magnification side is the entrance side : Focal length of the entire system at the telephoto end Bft: Back focus on the reduction side of the entire system at the telephoto end (air equivalent distance)
fw: focal length of the entire system at the wide-angle end exP: distance on the optical axis from the reduction-side image plane at the wide-angle end to the paraxial exit pupil position when the projection distance is infinite when the reduction side is the exit side Imφ: Maximum effective image circle diameter on the reduction side
条件式(3)は、全系を構成する各レンズの屈折率とアッベ数とバックフォーカスに関する項に変倍比を乗算したものとなっている。仮に広角端において全く同一の諸元、性能のレンズ系では、変倍比が高いほど変倍全域での性能を良好に保つためには、より多くのレンズ枚数が必要とされる。また、レンズの材質も高屈折率であるものほど収差補正に有用である。さらに、色収差補正のためには、高屈折率、高分散の材質を用いると効果的なことがある。 Conditional expression (3) is obtained by multiplying a term relating to the refractive index, Abbe number, and back focus of each lens constituting the entire system by a zoom ratio. In a lens system having exactly the same specifications and performance at the wide-angle end, a higher zoom ratio requires a larger number of lenses in order to keep the performance in the entire zooming range better. Also, the higher the refractive index of the lens material, the more useful for aberration correction. Furthermore, it may be effective to use a material having a high refractive index and high dispersion for correcting chromatic aberration.
しかしながら、レンズ枚数が多くなるほど全系の透過率は低い値となる。また、一般には高屈折率なものほど、特に高屈折率で高分散なものほど内部透過率の特性が悪い。 However, the transmittance of the entire system becomes lower as the number of lenses increases. In general, the higher the refractive index, the higher the refractive index and the higher the dispersion, the worse the internal transmittance characteristics.
条件式(3)の下限を下回ると、全系の透過率の値が低くなるとともに波長400〜700nmの波長範囲での透過率の均一性が低下する、適切な長さのバックフォーカスが得られない、高変倍比が得られない、の少なくとも1つの不具合が生じることになる。条件式(3)を満たすことで、全系の透過率特性を好適なものとして良好な投写像を取得可能としながら、適切な長さのバックフォーカスと高変倍比を実現することができる。 If the lower limit of conditional expression (3) is not reached, an appropriate length of back focus is obtained in which the transmittance value of the entire system decreases and the uniformity of the transmittance in the wavelength range of 400 to 700 nm decreases. There will be at least one problem of not being able to obtain a high zoom ratio. By satisfying the conditional expression (3), it is possible to achieve a suitable back focal length and a high zoom ratio while obtaining a good projected image with a favorable transmittance characteristic of the entire system.
条件式(4)は、入射瞳位置とバックフォーカスに関するものである。条件式(4)の上限を上回ると、最も拡大側のレンズ面から入射瞳位置までの距離が長くなり、第1レンズ群G1の拡大側のレンズ径が大きくなるか、または適切なバックフォーカスが得られない。 Conditional expression (4) relates to the entrance pupil position and the back focus. When the upper limit of conditional expression (4) is exceeded, the distance from the most magnified lens surface to the entrance pupil position becomes longer, the enlarged lens diameter of the first lens group G1 becomes larger, or an appropriate back focus is obtained. I can't get it.
条件式(5)は、広角端におけるバックフォーカスと焦点距離の比に関するものである。条件式(5)は、所望の焦点距離を得ながら、ビームスプリッタや、クロスダイクロイックプリズム、TIRプリズム等の色合成手段としてのガラスブロック等を挿入する適切なスペースを確保することを可能とするものである。すなわち、この条件式(5)の下限を下回ると、レンズ系の縮小側に色合成手段としてのガラスブロック等を挿入することが困難となる。条件式(5)の上限を上回ると、レンズ全長が長くなり、レンズ系が大型化してしまう。 Conditional expression (5) relates to the ratio between the back focus and the focal length at the wide-angle end. Conditional expression (5) makes it possible to secure an appropriate space for inserting a glass block or the like as a color synthesis means such as a beam splitter, a cross dichroic prism, or a TIR prism while obtaining a desired focal length. It is. That is, if the lower limit of conditional expression (5) is not reached, it will be difficult to insert a glass block or the like as a color composition means on the reduction side of the lens system. If the upper limit of conditional expression (5) is exceeded, the total lens length becomes long, and the lens system becomes large.
条件式(6)は、射出瞳位置とイメージサークルの大きさに関するものである。条件式(6)の下限を下回ると、所望のイメージサークルの大きさを得ながらテレセントリック性を確保することが困難になる。 Conditional expression (6) relates to the exit pupil position and the size of the image circle. If the lower limit of conditional expression (6) is not reached, it is difficult to ensure telecentricity while obtaining the desired image circle size.
条件式(7)は、変倍比を規定するものである。条件式(7)の下限を下回ると、高変倍比が得られず、投写用変倍光学系として使用可能な範囲が狭くなりコストメリットが低下してしまい、本発明が目的とする映画館等の用途の投写用変倍光学系として好適なものと言えなくなる。条件式(7)の上限を上回ると、投写用変倍光学系が必要とされる以上の変倍比を備えたものとなりレンズ全長が長くなってしまう。結果として、レンズ系が大型化してしまう。 Conditional expression (7) defines the zoom ratio. If the lower limit of conditional expression (7) is not reached, a high zoom ratio cannot be obtained, the range that can be used as a zooming optical system for projection becomes narrow, and the cost merit is reduced. It cannot be said that it is suitable as a projection variable magnification optical system for such applications. If the upper limit of conditional expression (7) is exceeded, the projection variable magnification optical system has a magnification ratio larger than that required, and the total lens length becomes long. As a result, the lens system becomes large.
上記事情から、上記条件式(1)〜(8)それぞれに代えて下記条件式(1−1)〜(8−1)それぞれを満たすことがより好ましい。
1.4<Bfw/fw<2.0 … (5−1)
35.0<|exP|/Imφ … (6−1)
1.7<Zr<2.5 … (7−1)
From the above circumstances, it is more preferable that the following conditional expressions (1-1) to (8-1) are satisfied instead of the conditional expressions (1) to (8).
1.4 <Bfw / fw <2.0 (5-1)
35.0 <| exP | / Imφ (6-1)
1.7 <Zr <2.5 (7-1)
また、本実施形態の投写用変倍光学系においては、第1レンズ群より縮小側の全てのレンズを、接合レンズではなく単レンズにより構成することが好ましい。第1レンズ群より縮小側では軸上光束と軸外光束が重なる部分が多いため、投写用変倍光学系が投写型表示装置に搭載されて高出力の光源と併用されたとき、強力な光によってレンズを接合するための接合剤が著しく変質、劣化し、レンズ性能の低下を招くおそれがあるが、接合レンズを用いないことで、このような問題の発生を回避することができる。また、このような問題の発生を極力回避するためには、全系の全てのレンズを、接合レンズではなく単レンズにより構成することがより好ましい。 In the projection variable magnification optical system according to the present embodiment, it is preferable that all the lenses on the reduction side of the first lens group are constituted by single lenses instead of cemented lenses. On the reduction side of the first lens group, there are many portions where the on-axis light beam and off-axis light beam overlap, so that when the projection variable magnification optical system is mounted on the projection display device and used in combination with a high-output light source, However, there is a possibility that the bonding agent for bonding the lens may be significantly deteriorated and deteriorated, resulting in a decrease in lens performance. However, by not using the bonding lens, it is possible to avoid the occurrence of such a problem. In order to avoid the occurrence of such a problem as much as possible, it is more preferable that all the lenses in the entire system are constituted by a single lens instead of a cemented lens.
なお、本実施形態の投写用変倍光学系においては、図1に示す例のように、各レンズ面を全て球面とした非球面を用いない構成が可能であり、このようにした場合は、コスト的に有利となる。勿論、本実施形態の投写用変倍光学系において、非球面を用いる構成も可能であり、その場合はより良好に収差補正を行うことができる。 In the variable power optical system for projection according to the present embodiment, as in the example shown in FIG. 1, it is possible to employ a configuration without using an aspheric surface in which each lens surface is a spherical surface. This is advantageous in terms of cost. Of course, the projection variable magnification optical system of the present embodiment can be configured to use an aspherical surface, and in this case, aberration correction can be performed more satisfactorily.
また、本実施形態の投写用変倍光学系においては、レンズ群の間隔のみを変更することでズームレンズとなるように構成してもよい。すなわち、レンズ群の間隔のみを変更することで、ズームレンズからバリフォーカルレンズへ、あるいはバリフォーカルレンズからズームレンズへ変換可能であるように構成してもよい。このような構成によれば、最小限の機構構造変更で異なるフォーカス方式の装置に使用可能となり、コストメリットの高いものとすることができる。 Further, the projection variable magnification optical system of the present embodiment may be configured to be a zoom lens by changing only the distance between the lens groups. In other words, the zoom lens may be converted to the varifocal lens or the varifocal lens to the zoom lens by changing only the distance between the lens groups. According to such a configuration, it can be used for different focus type devices with a minimum change in the mechanism structure, and the cost merit can be increased.
なお、この投写用変倍光学系がズームレンズである場合、投写距離が変化したときのフォーカシングは、第1レンズ群1の最も縮小側に配置されたレンズを含む第1レンズ群G1の一部のみを光軸方向に移動させることによって行なうインナーフォーカス方式とすることが好ましい。 When the projection variable magnification optical system is a zoom lens, focusing when the projection distance is changed is part of the first lens group G1 including the lens arranged closest to the reduction side of the first lens group 1. It is preferable to adopt an inner focus method in which only the lens is moved in the optical axis direction.
例えば図1に示す例では、第1レンズ群G1の最も縮小側の2枚のレンズL4、L5を光軸方向に移動させることによりフォーカシングを行うことが可能である。インナーフォーカス方式を採用することで、径が大きく重量の大きな拡大側のレンズを駆動させなくてよいため駆動機構の負担を少なくできるとともに、フォーカス時にレンズ全厚を一定に保つことができる。 For example, in the example shown in FIG. 1, focusing can be performed by moving the two lenses L4 and L5 closest to the reduction side of the first lens group G1 in the optical axis direction. By adopting the inner focus method, it is not necessary to drive the enlargement side lens having a large diameter and a large weight, so that the load on the drive mechanism can be reduced and the entire lens thickness can be kept constant during focusing.
なお、本発明の投写用変倍光学系においては、フォーカシングを、第1レンズ群G1の全体または縮小側以外の一部を移動させることによって行うことも可能であり、あるいは第1レンズ群G1以外のレンズ群の全体または一部を移動させることによって行なうことも可能である。 In the variable power optical system for projection according to the present invention, focusing can be performed by moving the entire first lens group G1 or a part other than the reduction side, or other than the first lens group G1. It is also possible to move by moving all or part of the lens group.
なお、本発明の目的とする投写用変倍光学系としては、全変倍域でFナンバーが3.0よりも小さな光学系であることが好ましい。また、本発明の目的とする投写用変倍光学系としては、全変倍域でディストーション(歪曲収差)が約2%以下に抑えられていることが好ましい。 The projection variable magnification optical system that is the object of the present invention is preferably an optical system having an F number smaller than 3.0 in the entire variable magnification range. Further, in the variable power optical system for projection targeted by the present invention, it is preferable that distortion (distortion aberration) is suppressed to about 2% or less in the entire variable power range.
次に、本発明に係る投写型表示装置の実施形態について、図13および図14を用いて説明する。図13は本発明の一実施形態に係る投写型表示装置の一部を示す概略構成図であり、図14は本発明の別の施形態に係る投写型表示装置の一部を示す概略構成図である。 Next, an embodiment of a projection display apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a schematic configuration diagram showing a part of a projection display apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a schematic configuration diagram showing a part of a projection display apparatus according to another embodiment of the present invention. It is.
図13に示す投写型表示装置は、各色光に対応したライトバルブとしての反射型表示素子11a〜11cと、色分解のためのダイクロイックミラー12、13と、色合成のためのクロスダイクロイックプリズム14と、光路偏向のための全反射ミラー18と、偏光分離プリズム15a〜15cを有する照明光学系10を備えている。なお、ダイクロイックミラー12の前段には、図示を省略された光源が配されている。 The projection display device shown in FIG. 13 includes reflective display elements 11a to 11c as light valves corresponding to each color light, dichroic mirrors 12 and 13 for color separation, and a cross dichroic prism 14 for color composition. The illumination optical system 10 includes a total reflection mirror 18 for deflecting the optical path and polarization separation prisms 15a to 15c. Note that a light source (not shown) is disposed in front of the dichroic mirror 12.
この光源からの白色光はダイクロイックミラー12、13により3つの色光光束(G光、B光、R光)に分解される。分解後の各色光光束はそれぞれ偏光分離プリズム15a〜15cを経て、各色光光束それぞれ対応する反射型表示素子11a〜11cに入射して光変調され、クロスダイクロイックプリズム14により色合成された後、上述の実施形態に係る投写用変倍光学系19に入射する。この入射光による光学像が投写用変倍光学系19により、図示されないスクリーン上に投写される。 White light from the light source is decomposed into three colored light beams (G light, B light, and R light) by the dichroic mirrors 12 and 13. The separated color light beams pass through the polarization separation prisms 15a to 15c, enter the corresponding reflective display elements 11a to 11c, are light-modulated, and are color-combined by the cross dichroic prism 14, and then the above-mentioned. The incident light enters the projection variable magnification optical system 19 according to the embodiment. The optical image by the incident light is projected on a screen (not shown) by the projection variable magnification optical system 19.
一方、図14に示す他の実施形態に係る投写型表示装置は、各色光に対応したライトバルブとしての反射型表示素子21a〜21cと、色分解および色合成のためのTIR(Total Internal Reflection)プリズム24a〜24cと、偏光分離プリズム25を有する照明光学系20を備えている。なお、偏光分離プリズム25の前段には、図示を省略された光源が配されている。 On the other hand, a projection display apparatus according to another embodiment shown in FIG. 14 includes reflective display elements 21a to 21c as light valves corresponding to each color light, and TIR (Total Internal Reflection) for color separation and color synthesis. An illumination optical system 20 having prisms 24 a to 24 c and a polarization separation prism 25 is provided. Note that a light source (not shown) is disposed in front of the polarization separation prism 25.
この光源からの白色光は偏光分離プリズム25を経た後、TIRプリズム24a〜24cにより3つの色光光束(G光、B光、R光)に分解される。分解後の各色光光束はそれぞれ対応する反射型表示素子21a〜21cに入射して光変調され、再びTIRプリズム24a〜24cを逆向きに進行して色合成された後、偏光分離プリズム25を透過して、上述の実施形態に係る投写用変倍光学系29に入射する。この入射光による光学像が投写用変倍光学系29により、図示されないスクリーン上に投写される。 The white light from the light source passes through the polarization separation prism 25 and is then decomposed into three color light beams (G light, B light, and R light) by the TIR prisms 24a to 24c. The separated color light beams are incident on the corresponding reflective display elements 21a to 21c to be light-modulated, proceed again in the opposite directions through the TIR prisms 24a to 24c, and are color-synthesized, and then transmitted through the polarization separation prism 25. Then, the light enters the projection variable magnification optical system 29 according to the above-described embodiment. An optical image by the incident light is projected on a screen (not shown) by the projection variable magnification optical system 29.
なお、反射型表示素子11a〜11c、21a〜21cとしては、例えば反射型液晶表示素子やDMD等を用いることができる。図13および図14ではライトバルブとして反射型液晶表示素子を用いた例を示したが、本発明の投写型表示装置が備えるライトバルブは、これに限られるものではなく、透過型液晶表示素子等の透過型表示素子を用いてもよい。 In addition, as the reflective display elements 11a to 11c and 21a to 21c, for example, a reflective liquid crystal display element, DMD, or the like can be used. 13 and 14 show an example in which a reflective liquid crystal display element is used as a light valve. However, the light valve provided in the projection display apparatus of the present invention is not limited to this, and a transmissive liquid crystal display element or the like. Alternatively, a transmissive display element may be used.
次に、本発明の投写用変倍光学系の具体的な実施例について説明する。以下に述べる実施例1〜4はバリフォーカルレンズとして構成されているが、実施例1は後で変形例として説明するように、レンズ群の間隔のみを変更することでズームレンズとして使用できるように構成されている。実施例1〜4をバリフォーカルレンズとして使用する際は、変倍時または投写距離が変化したときのフォーカシングは、全系を一体的に光軸方向に移動させることによって行う全体繰り出し方式により行われる。 Next, specific examples of the projection variable magnification optical system according to the present invention will be described. Examples 1 to 4 described below are configured as varifocal lenses, but Example 1 can be used as a zoom lens by changing only the distance between lens groups, as will be described later as a modified example. It is configured. When Examples 1 to 4 are used as varifocal lenses, focusing when zooming or when the projection distance is changed is performed by an entire payout system in which the entire system is integrally moved in the optical axis direction. .
<実施例1>
図1、図2にそれぞれ実施例1の投写用変倍光学系の広角端におけるレンズ構成および光線軌跡、変倍時の各位置におけるレンズ群の配置および光線軌跡を示す。なお、図1および図2に示す構成は、縮小倍率が−0.002倍のときのものである。図1、図2についての詳細な説明は上述した通りであるのでここでは重複説明を一部省略する。
<Example 1>
FIG. 1 and FIG. 2 show the lens configuration and ray trajectory at the wide-angle end of the projection variable magnification optical system of Example 1, respectively, the arrangement of lens groups and ray trajectory at each position during zooming. The configurations shown in FIGS. 1 and 2 are those when the reduction ratio is −0.002 times. Since the detailed description of FIGS. 1 and 2 is as described above, a part of the overlapping description is omitted here.
実施例1の投写用変倍光学系は、拡大側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4と、正の屈折力を有する第5レンズ群G5が配列された5群構成であり、縮小側がテレセントリックとされており、第5レンズ群G5の縮小側には、反射型液晶表示パネル等からなるライトバルブの画像表示面1および色合成プリズム(赤外線カットフィルタやローパスフィルタ等のフィルタを含む)等のガラスブロック2a、2bが配置されている。 The variable power optical system for projection of Example 1 includes, in order from the magnification side, a first lens group G1 having a positive refractive power, a second lens group G2 having a negative refractive power, and a first lens group having a positive refractive power. This is a five-group configuration in which a three-lens group G3, a fourth lens group G4 having a positive refractive power, and a fifth lens group G5 having a positive refractive power are arranged, and the reduction side is telecentric. On the reduction side of the lens group G5, glass blocks 2a and 2b such as an image display surface 1 of a light valve composed of a reflective liquid crystal display panel and a color synthesis prism (including filters such as an infrared cut filter and a low-pass filter) are disposed. Has been.
変倍時には、第1レンズ群G1と第5レンズ群G5は固定されており、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3と第4レンズ群G4は可動とされ、その可動態様は図2に表されている。また、変倍の全範囲にわたって開口数が一定となるように設定されている。 At the time of zooming, the first lens group G1 and the fifth lens group G5 are fixed, the second lens group G2, the third lens group G3, and the fourth lens group G4 are movable. It is represented. Further, the numerical aperture is set to be constant over the entire range of zooming.
第1レンズ群G1は、拡大側より順に、縮小側に凹面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第1レンズL1と、拡大側に凸面を向けた平凸レンズよりなる第2レンズL2と、拡大側に凸面を向けた正のメニスカスレンズよりなる第3レンズL3と、両凸レンズよりなる第4レンズL4とから構成されている。 The first lens group G1 includes, in order from the magnification side, a first lens L1 made of a negative meniscus lens having a concave surface facing the reduction side, a second lens L2 made of a plano-convex lens having a convex surface facing the magnification side, and the magnification side The third lens L3 is composed of a positive meniscus lens having a convex surface facing the surface, and the fourth lens L4 is composed of a biconvex lens.
第2レンズ群G2は、拡大側より順に、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第5レンズL5と、両凹レンズよりなる第6レンズL6と、拡大側に凸面を向けた正のメニスカスレンズよりなる第7レンズL7とから構成されている。第3レンズ群G3は、拡大側より順に、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第8レンズL8と、両凸レンズよりなる第9レンズL9とから構成されている。第4レンズ群G4は、両凸レンズより成る第10レンズL10から構成されている。 The second lens group G2, in order from the magnifying side, includes a fifth lens L5 made of a negative meniscus lens having a convex surface facing the magnifying side, a sixth lens L6 made of a biconcave lens, and a positive lens having a convex surface facing the magnifying side. The seventh lens L7 is a meniscus lens. The third lens group G3 includes, in order from the magnification side, an eighth lens L8 made of a negative meniscus lens having a convex surface facing the magnification side, and a ninth lens L9 made of a biconvex lens. The fourth lens group G4 includes a tenth lens L10 made of a biconvex lens.
第5レンズ群G5は、拡大側より順に、両凹レンズよりなる第11レンズL11と、拡大側に凸面を向けた正のメニスカスよりなる第12レンズL12と、絞り(開口および可変絞りを含む)3と、両凹レンズよりなる第13レンズL13と、縮小側に凸面を向けた平凸レンズよりなる第14レンズL14と、縮小側に凸面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第15レンズL15と、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第16レンズL16と、両凸レンズよりなる第17レンズL17と、両凸レンズよりなる第18レンズL18とから構成されている。 The fifth lens group G5 includes, in order from the magnifying side, an eleventh lens L11 made of a biconcave lens, a twelfth lens L12 made of a positive meniscus with a convex surface facing the magnifying side, and an aperture (including an aperture and a variable aperture) 3 A thirteenth lens L13 made of a biconcave lens, a fourteenth lens L14 made of a plano-convex lens having a convex surface on the reduction side, a fifteenth lens L15 made of a negative meniscus lens having a convex surface on the reduction side, and the magnification side The lens is composed of a sixteenth lens L16 made of a negative meniscus lens having a convex surface facing the first lens, a seventeenth lens L17 made of a biconvex lens, and an eighteenth lens L18 made of a biconvex lens.
実施例1の投写用変倍光学系は、全てのレンズが接合されていない単レンズからなる。また、全てのレンズ面が球面とされており、非球面を用いていないので、コスト的に有利である。 The projection variable magnification optical system of Example 1 is composed of a single lens in which all the lenses are not cemented. Moreover, since all the lens surfaces are spherical and no aspherical surface is used, this is advantageous in terms of cost.
表1の上段の表に、実施例1の投写用変倍光学系の基本レンズデータを示す。表1には絞り3、ガラスブロック2a、2bも含めて示している。表1において、面番号の欄には最も拡大側の構成要素の拡大側の面を1番目として縮小側に向かうに従い順次増加するように構成要素に面番号を付したときの面番号を示す。Rの欄には各面の曲率半径を示し、Dの欄には隣り合う面の光軸Z上の面間隔を示している。 The upper table of Table 1 shows basic lens data of the projection variable magnification optical system of Example 1. Table 1 also shows the diaphragm 3 and the glass blocks 2a and 2b. In Table 1, the surface number column indicates the surface numbers when the surface numbers are assigned to the components so that the surface on the enlargement side of the component on the most enlargement side is first and increases sequentially toward the reduction side. The R column shows the radius of curvature of each surface, and the D column shows the spacing between adjacent surfaces on the optical axis Z.
基本レンズデータのNdiの欄には最も拡大側の構成要素を1番目として縮小側に向かうに従い順次増加するi番目(j=1、2、3、…)の構成要素のd線(波長587.6nm)に対する屈折率を示し、νdiの欄にはi番目の構成要素のd線に対するアッベ数を示している。また、T440iの欄には、i番目の構成要素の材質の波長440nmにおける厚さ10mmのときの内部透過率を示し、T460iの欄には、i番目の構成要素の材質の波長460nmにおける厚さ10mmのときの内部透過率を示している。 In the Ndi column of the basic lens data, the d-line (wavelength 587...) Of the i-th (j = 1, 2, 3,...) Component that sequentially increases toward the reduction side with the most magnified component as the first. 6 nm), and the column of νdi indicates the Abbe number of the i-th component with respect to the d-line. The column of T440i shows the internal transmittance when the material of the i-th component has a thickness of 10 mm at a wavelength of 440 nm, and the column of T460i shows the thickness of the material of the i-th component at a wavelength of 460 nm. The internal transmittance at 10 mm is shown.
ただし、基本レンズデータにおいて、曲率半径の符号は、面形状が拡大側に凸の場合を正、縮小側に凸の場合を負としている。また、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の間隔、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の間隔、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4の間隔、第4レンズ群G4と第5レンズ群G5の間隔は、変倍時に変化する可変間隔であり、これらの間隔に相当する欄にはそれぞれ(可変1)、(可変2)、(可変3)、(可変4)と記入している。 However, in the basic lens data, the sign of the radius of curvature is positive when the surface shape is convex on the enlargement side and negative when the surface shape is convex on the reduction side. Further, the distance between the first lens group G1 and the second lens group G2, the distance between the second lens group G2 and the third lens group G3, the distance between the third lens group G3 and the fourth lens group G4, and the fourth lens group G4. The interval of the fifth lens group G5 is a variable interval that changes at the time of zooming, and (variable 1), (variable 2), (variable 3), and (variable 4) are entered in the columns corresponding to these intervals, respectively. doing.
表1の下段の表に、広角端、中間焦点位置、望遠端における全系の焦点距離、各可変間隔(可変1)、(可変2)、(可変3)、(可変4)の値をそれぞれ示す。また、表1の一番上に、実施例1の投写用変倍光学系のFナンバーFno.と全画角2ωを示す。 In the lower table of Table 1, the focal length of the entire system at the wide-angle end, the intermediate focal position, the telephoto end, and the values of the variable intervals (variable 1), (variable 2), (variable 3), and (variable 4) are shown. Show. Further, at the top of Table 1, the F number Fno. Of the projection variable magnification optical system of Example 1 is shown. And a full angle of view 2ω.
なお、表1のデータは、広角端における投写用変倍光学系の全系の焦点距離を10.0として規格化したときの値である。また、表1では所定の桁でまるめた数値を記載している。 The data in Table 1 are values when the focal length of the entire projection variable magnification optical system at the wide angle end is normalized to 10.0. In Table 1, numerical values rounded by a predetermined digit are shown.
図9(A)〜図9(D)にそれぞれ、広角端における実施例1の投写用変倍光学系の球面収差、非点収差、ディストーション(歪曲収差)、倍率色収差(倍率の色収差)の各収差図を示す。図9(E)〜図9(H)にそれぞれ、中間焦点位置における実施例1の投写用変倍光学系の球面収差、非点収差、ディストーション(歪曲収差)、倍率色収差(倍率の色収差)の各収差図を示す。図9(I)〜図9(L)にそれぞれ、望遠端における実施例1の投写用変倍光学系の球面収差、非点収差、ディストーション(歪曲収差)、倍率色収差(倍率の色収差)の各収差図を示す。 9A to 9D respectively show spherical aberration, astigmatism, distortion (distortion aberration), and chromatic aberration of magnification (chromatic aberration of magnification) of the variable magnification optical system for projection of Example 1 at the wide-angle end. An aberration diagram is shown. FIGS. 9E to 9H show the spherical aberration, astigmatism, distortion (distortion aberration), and lateral chromatic aberration (chromatic aberration of magnification) of the projection variable magnification optical system of Example 1 at the intermediate focal position, respectively. Each aberration diagram is shown. 9 (I) to 9 (L) respectively show spherical aberration, astigmatism, distortion (distortion aberration), and chromatic aberration of magnification (chromatic aberration of magnification) of the projection variable magnification optical system of Example 1 at the telephoto end. An aberration diagram is shown.
図9(A)〜図9(L)の各収差図は、d線を基準としたものであるが、球面収差図では、F線(波長波長486.1nm)、C線(波長656.3nm)に関する収差も示しており、倍率色収差図では、F線、C線に関する収差を示している。また、非点収差図ではサジタル方向、タンジェンシャル方向に関する収差をそれぞれ実線、破線で示している。球面収差図の縦軸上方に記載のFはFナンバー、その他の収差図の縦軸上方に記載のωは半画角を意味する。なお、図9(A)〜図9(L)の収差図は、縮小倍率が−0.002倍のときのものである。
The aberration diagrams in FIGS. 9A to 9L are based on the d-line, but in the spherical aberration diagram, the F-line (wavelength wavelength 486.1 nm) and the C-line (wavelength 656.3 nm). ) Also shows aberrations, and the lateral chromatic aberration diagram shows aberrations related to the F-line and C-line. In the astigmatism diagram, aberrations in the sagittal direction and the tangential direction are indicated by a solid line and a broken line, respectively. F described above the vertical axis of the spherical aberration diagram indicates the F number, and ω described above the vertical axis of the other aberration diagrams indicates the half angle of view. The aberration diagrams in FIGS. 9A to 9L are obtained when the reduction magnification is −0.002 times.
上述した実施例1のレンズ構成図、レンズ群配置図、表および収差図の記号、意味、記載方法は、特に断りがない限り、以下の実施例2〜4のものについても基本的に同様である。また、上述した実施例1のレンズ構成図、レンズ群配置図、収差図が縮小倍率−0.002倍のときのものである点、基本レンズデータが焦点距離が10.0で規格化されている点も以下の実施例2〜4のものについても同様である。 The symbols, meanings, and description methods of the lens configuration diagram, lens group arrangement diagram, table, and aberration diagram of Example 1 described above are basically the same for the following Examples 2 to 4 unless otherwise specified. is there. In addition, the lens configuration diagram, the lens group arrangement diagram, and the aberration diagram of Example 1 described above are those when the reduction magnification is −0.002 times, and the basic lens data is standardized with a focal length of 10.0. The same applies to the following Examples 2 to 4.
<実施例2>
図3、図4にそれぞれ実施例2の投写用変倍光学系の広角端におけるレンズ構成および光線軌跡、変倍時の各位置におけるレンズ群の配置および光線軌跡を示す。
<Example 2>
FIGS. 3 and 4 show the lens configuration and ray trajectory at the wide-angle end of the projection variable magnification optical system of Example 2, respectively, and the arrangement of the lens groups and ray trajectories at each position during zooming.
第1レンズ群G1は、拡大側より順に、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第1レンズL1と、拡大側に凸面を向けた正のメニスカスレンズよりなる第2レンズL2と、両凸レンズよりなる第3レンズL3とから構成されている。 The first lens group G1, in order from the magnifying side, a first lens L1 made of a negative meniscus lens having a convex surface facing the magnifying side, a second lens L2 made of a positive meniscus lens having a convex surface facing the magnifying side, The third lens L3 is a biconvex lens.
第2レンズ群G2は、拡大側より順に、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第4レンズL4と、両凹レンズよりなる第5レンズL5と、拡大側に凸面を向けた正のメニスカスレンズよりなる第6レンズL6とから構成されている。第3レンズ群G3は、拡大側より順に、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第7レンズL7と、両凸レンズよりなる第8レンズL8とから構成されている。第4レンズ群G4は、両凸レンズよりなる第9レンズL9から構成されている。 The second lens group G2, in order from the magnifying side, is a fourth lens L4 made of a negative meniscus lens having a convex surface on the magnifying side, a fifth lens L5 made of a biconcave lens, and a positive lens having a convex surface on the magnifying side. The sixth lens L6 is a meniscus lens. The third lens group G3 includes, in order from the magnifying side, a seventh lens L7 made of a negative meniscus lens having a convex surface facing the magnifying side, and an eighth lens L8 made of a biconvex lens. The fourth lens group G4 includes a ninth lens L9 made of a biconvex lens.
第5レンズ群G5は、拡大側より順に、両凹レンズよりなる第10レンズL10と、拡大側に凸面を向けた正のメニスカスレンズよりなる第11レンズL11と、絞り(開口および可変絞りを含む)3と、両凹レンズよりなる第12レンズL12と、両凸レンズよりなる第13レンズL13と、縮小側に凸面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第14レンズL14と、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第15レンズL15と、両凸レンズよりなる第16レンズL16と、両凸レンズよりなる第17レンズL17とから構成されている。 The fifth lens group G5 includes, in order from the magnifying side, a tenth lens L10 made of a biconcave lens, an eleventh lens L11 made of a positive meniscus lens having a convex surface facing the magnifying side, and an aperture (including an aperture and a variable aperture). 3, a twelfth lens L12 made of a biconcave lens, a thirteenth lens L13 made of a biconvex lens, a fourteenth lens L14 made of a negative meniscus lens having a convex surface on the reduction side, and a negative having a convex surface on the enlargement side The fifteenth lens L15 is a meniscus lens, the sixteenth lens L16 is a biconvex lens, and the seventeenth lens L17 is a biconvex lens.
実施例2に係る投写用変倍光学系は、実施例1に係る投写用変倍光学系と略同様の構成とされている。ただし、第1レンズ群G1について、実施例1では4枚のレンズにより構成されているところ、実施例2では3枚のレンズにより構成されている。また、第5レンズ群G5について、拡大側から4番目のレンズ(実施例1における第14レンズL14と実施例2における第13レンズL13)のレンズ構成が相違している。 The variable power optical system for projection according to the second embodiment has substantially the same configuration as the variable power optical system for projection according to the first embodiment. However, the first lens group G1 is composed of four lenses in Example 1, but is composed of three lenses in Example 2. Further, regarding the fifth lens group G5, the lens configuration of the fourth lens from the enlargement side (the fourteenth lens L14 in Example 1 and the thirteenth lens L13 in Example 2) is different.
実施例2の投写用変倍光学系のFナンバーFno.と全画角2ωを表2の一番上に示し、基本レンズデータを表2の上段の表に示し、広角端、中間焦点位置、望遠端における全系の焦点距離、各可変間隔の値を表2の下段の表にそれぞれ示す。また、図10(A)〜図10(L)にそれぞれ、実施例2の投写用変倍光学系の各収差図を示す。
<実施例3>
図5、図6にそれぞれ実施例3の投写用変倍光学系の広角端におけるレンズ構成および光線軌跡、変倍時の各位置におけるレンズ群の配置および光線軌跡を示す。実施例3に係る投写用変倍光学系は、実施例2に係る投写用変倍光学系と略同様の構成とされているが、第5レンズ群G5についてのみレンズ構成が異なる。第5レンズ群G5は、実施例2においては8枚のレンズにより構成されているところ、実施例3においては9枚のレンズにより構成されている。第5レンズ群G5の詳細なレンズ構成を以下に示す。
<Example 3>
FIG. 5 and FIG. 6 show the lens configuration and ray trajectory at the wide angle end of the projection variable magnification optical system of Example 3, respectively, the arrangement of the lens groups and the ray trajectory at each position during zooming. The projection variable optical system according to Example 3 has substantially the same configuration as the projection variable optical system according to Example 2, but the lens configuration is different only for the fifth lens group G5. The fifth lens group G5 is configured by eight lenses in the second embodiment, and is configured by nine lenses in the third embodiment. The detailed lens configuration of the fifth lens group G5 is shown below.
第5レンズ群G5は、拡大側より順に、両凹レンズよりなる第10レンズL10と、拡大側に凸面を向けた正のメニスカスレンズよりなる第11レンズL11と、絞り(開口および可変絞りを含む)3と、両凹レンズよりなる第12レンズL12と、両凸レンズよりなる第13レンズL13と、縮小側に凸面を向けた正のメニスカスレンズよりなる第14レンズL14と、縮小側に凸面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第15レンズL15と、拡大側に凸面を向けた正のメニスカスレンズよりなる第16レンズL16と、両凸レンズよりなる第17レンズL17と、両凸レンズからなる第18レンズL18とから構成されている。 The fifth lens group G5 includes, in order from the magnifying side, a tenth lens L10 made of a biconcave lens, an eleventh lens L11 made of a positive meniscus lens having a convex surface facing the magnifying side, and an aperture (including an aperture and a variable aperture). 3, a twelfth lens L12 made of a biconcave lens, a thirteenth lens L13 made of a biconvex lens, a fourteenth lens L14 made of a positive meniscus lens having a convex surface on the reduction side, and a negative having a convex surface on the reduction side A fifteenth lens L15 made of a meniscus lens, a sixteenth lens L16 made of a positive meniscus lens having a convex surface facing the enlargement side, a seventeenth lens L17 made of a biconvex lens, and an eighteenth lens L18 made of a biconvex lens. It is configured.
実施例3の投写用変倍光学系のFナンバーFno.と全画角2ωを表3の一番上に示し、基本レンズデータを表3の上段の表に示し、広角端、中間焦点位置、望遠端における全系の焦点距離、各可変間隔の値を表3の下段の表にそれぞれ示す。また、図11(A)〜図11(L)にそれぞれ、実施例3の投写用変倍光学系の各収差図を示す。 F-number Fno. Of the variable power optical system for projection of Example 3. And the total angle of view 2ω are shown at the top of Table 3, the basic lens data is shown in the upper table of Table 3, and the focal length of the entire system at the wide angle end, the intermediate focal position, the telephoto end, and the value of each variable interval The results are shown in the lower table of Table 3, respectively. FIGS. 11A to 11L show aberration diagrams of the projection variable magnification optical system of Example 3. FIG.
<実施例4>
図7、図8にそれぞれ実施例4の投写用変倍光学系の広角端におけるレンズ構成および光線軌跡、変倍時の各位置におけるレンズ群の配置および光線軌跡を示す。実施例4に係る投写用変倍光学系は、実施例3に係る投写用変倍光学系と略同様の構成とされているが、第1レンズ群G1および第5レンズ群G5のレンズ構成が異なる。
<Example 4>
FIG. 7 and FIG. 8 show the lens configuration and the ray trajectory at the wide-angle end of the projection variable magnification optical system of Example 4, respectively, the arrangement of the lens groups and the ray trajectory at each position during zooming. The projection variable optical system according to Example 4 has substantially the same configuration as the projection variable optical system according to Example 3, but the lens configurations of the first lens group G1 and the fifth lens group G5 are the same. Different.
詳細には、実施例4の第1レンズ群G1は、第1レンズ群G1の第2レンズL2が両凸レンズよりなる点、第1レンズ群G1の第3レンズL3が拡大側に凸面を向けた正のメニスカスレンズよりなる点において、実施例3の第1レンズ群G1と相違している。また、第5レンズ群G5は、拡大側より順に、両凹レンズよりなる第10レンズL10と、拡大側に凸面を向けた正のメニスカスレンズよりなる第11レンズL11と、絞り(開口および可変絞りを含む)3と、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第12レンズL12と、両凹レンズよりなる第13レンズL13と、両凸よりなる第14レンズL14と、両凹レンズよりなる第15レンズL15と、両凸レンズよりなる第16レンズL16と、縮小側に凸面を向けた正のメニスカスレンズよりなる第17レンズL17と、両凸レンズからなる第18レンズL18とから構成されている。 Specifically, in the first lens group G1 of Example 4, the second lens L2 of the first lens group G1 is a biconvex lens, and the third lens L3 of the first lens group G1 has a convex surface facing the enlargement side. This is different from the first lens group G1 of Example 3 in that it is composed of a positive meniscus lens. The fifth lens group G5 includes, in order from the magnification side, a tenth lens L10 made of a biconcave lens, an eleventh lens L11 made of a positive meniscus lens having a convex surface facing the magnification side, and an aperture (aperture and variable aperture). 3), a twelfth lens L12 made of a negative meniscus lens having a convex surface facing the enlargement side, a thirteenth lens L13 made of a biconcave lens, a fourteenth lens L14 made of biconvex, and a fifteenth lens made of biconcave lens. The lens includes a lens L15, a sixteenth lens L16 made of a biconvex lens, a seventeenth lens L17 made of a positive meniscus lens having a convex surface facing the reduction side, and an eighteenth lens L18 made of a biconvex lens.
実施例4の投写用変倍光学系のFナンバーFno.と全画角2ωを表4の一番上に示し、基本レンズデータを表4の上段の表に示し、広角端、中間焦点位置、望遠端における全系の焦点距離、各可変間隔の値を表4の下段の表にそれぞれ示す。また、図12(A)〜図12(L)にそれぞれ、実施例4の投写用変倍光学系の各収差図を示す。 F-number Fno. Of the variable power optical system for projection of Example 4. The total field angle 2ω is shown at the top of Table 4, the basic lens data is shown in the upper table of Table 4, the focal length of the entire system at the wide angle end, the intermediate focal position, the telephoto end, and the values of each variable interval. The results are shown in the lower table of Table 4, respectively. FIGS. 12A to 12L show aberration diagrams of the variable power optical system for projection according to Example 4. FIG.
表5の上段の表に、上記実施例1〜4の上記各条件式(1)〜(7)に対応する値を示す。表14の下段の表に、上記実施例1〜4の条件式に関連する値を示す。なお、exPの符号は、縮小側の結像面よりも近軸射出瞳位置が拡大側にある場合を負、縮小側にある場合を正としている。表14の下段の表におけるΠ440、Π460、ΠNνはこの下段の表の下に記載したものである。実施例1〜4の投写用変倍光学系は、表5に示すように、条件式(1)〜(7)を全て満足している。 The upper table of Table 5 shows values corresponding to the conditional expressions (1) to (7) of Examples 1 to 4. In the lower table of Table 14, values related to the conditional expressions of Examples 1 to 4 are shown. The sign of exP is negative when the paraxial exit pupil position is on the enlargement side with respect to the reduction-side image plane, and is positive when the paraxial exit pupil position is on the reduction side. Π440, Π460, and ΠNν in the lower table of Table 14 are described below the lower table. As shown in Table 5, the projection variable magnification optical systems of Examples 1 to 4 satisfy all the conditional expressions (1) to (7).
上述の実施例1〜4は、縮小側がテレセントリックとされ、長いバックフォーカスを有し、非球面を採用せずに、広角端から望遠端の全変倍範囲に亘りFナンバーが約2.5と小さく、変倍比が1.90〜2.01と大きな変倍比を有しながらも、その変倍時における収差の変動が抑制されており、各収差が良好に補正されて高い光学性能を有するものである。 In Examples 1 to 4 described above, the reduction side is telecentric, has a long back focus, does not employ an aspheric surface, and has an F number of about 2.5 over the entire zoom range from the wide angle end to the telephoto end. Although it has a small zoom ratio and a large zoom ratio of 1.90 to 2.01, fluctuations in aberrations during zooming are suppressed, and each optical aberration is well corrected to achieve high optical performance. It is what you have.
<実施例1の変形例>
上記実施例1はレンズ群の間隔のみを変更することでズームレンズとなるように構成されている。表6に上記実施例1をレンズ群の間隔のみを変更してズームレンズとして使用する際の、投写距離が無限遠のときの広角端、中間焦点位置および望遠端における全系の焦点距離と、各可変間隔の距離を示す。この実施例1の変形例をズームレンズとして使用する際は、投写距離が変動した際のフォーカシングを第1レンズ群G1の第3レンズL3および第4レンズL4を光軸方向に移動させることによって行うインナーフォーカス方式を採用している。表6では、このフォーカシングの際に変化する面間隔、すなわち、第2レンズL2と第3レンズL3の間隔をD4として示している。
<Modification of Example 1>
The first embodiment is configured to be a zoom lens by changing only the distance between the lens groups. Table 6 shows the focal length of the entire system at the wide-angle end, the intermediate focal position, and the telephoto end when the projection distance is infinite when using Example 1 as a zoom lens by changing only the distance between the lens groups in Table 6. The distance of each variable interval is shown. When the modified example of Example 1 is used as a zoom lens, focusing when the projection distance varies is performed by moving the third lens L3 and the fourth lens L4 of the first lens group G1 in the optical axis direction. An inner focus method is adopted. In Table 6, the surface interval that changes during the focusing, that is, the interval between the second lens L2 and the third lens L3 is shown as D4.
以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明の投写用変倍光学系としては、上記実施例のものに限られるものではなく種々の態様の変更が可能であり、例えば各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数を適宜変更することが可能である。 As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments and examples. However, the projection variable magnification optical system according to the present invention is not limited to the above examples, and various modifications can be made. For example, the radius of curvature, the surface interval, the refractive index, and the Abbe number of each lens can be appropriately changed.
また、本発明の投写型表示装置としても、上記構成のものに限られるものではなく、例えば、用いられるライトバルブや、光束分離または光束合成に用いられる光学部材は、上記構成に限定されず、種々の態様の変更が可能である。 Further, the projection display device of the present invention is not limited to the above configuration, and for example, the light valve used and the optical member used for light beam separation or light beam synthesis are not limited to the above configuration, Various modifications can be made.
1 画像表示面
2a、2b ガラスブロック
3 絞り
10、20 照明光学系
11a〜11c、21a〜21c 反射型表示素子
12、13 ダイクロイックミラー
14 クロスダイクロイックプリズム
15a〜15c、25 偏光分離プリズム
18 全反射ミラー
19、29 投写用変倍光学系
24a〜24c TIRプリズム
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
G4 第4レンズ群
G5 第5レンズ群
Z 光軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image display surface 2a, 2b Glass block 3 Aperture 10, 20 Illumination optical system 11a-11c, 21a-21c Reflective display element 12, 13 Dichroic mirror 14 Cross dichroic prism 15a-15c, 25 Polarization separation prism 18 Total reflection mirror 19 , 29 Variable magnification optical system for projection 24a to 24c TIR prism G1 First lens group G2 Second lens group G3 Third lens group G4 Fourth lens group G5 Fifth lens group Z Optical axis
Claims (12)
縮小側がテレセントリックであり、
前記最終レンズ群中に絞りが配設され、変倍の全範囲にわたって開口数が一定となるように設定されており、
下記条件式(1)、(2)を満足することを特徴とする投写用変倍光学系。
ただし、
k:全系が有するレンズの数
T440i:拡大側からi番目のレンズの材質の波長440nmにおける厚さ10mmのときの内部透過率
Di:拡大側からi番目のレンズの中心厚
Bfw:広角端における全系の縮小側のバックフォーカス(空気換算距離)
T460i:拡大側からi番目のレンズの材質の波長460nmにおける厚さ10mmのときの内部透過率
Zr:広角端に対する望遠端の変倍比
L:投写距離無限遠時の最も拡大側のレンズ面から最も縮小側のレンズ面までの光軸上の距離
Imφ:縮小側における最大有効像円直径 A first lens unit having a positive refractive power arranged at the most enlargement side and fixed at the time of zooming, and a positive lens having a positive refractive power arranged at the most reduction side and fixed at the time of zooming It is substantially composed of a final lens group and a plurality of lens groups that are arranged between the first lens group and the final lens group and move during zooming,
The reduction side is telecentric,
A diaphragm is disposed in the final lens group, and the numerical aperture is set to be constant over the entire range of zooming,
A zooming optical system for projection, which satisfies the following conditional expressions (1) and (2).
However,
k: Number of lenses included in the entire system T440i: Internal transmittance when the thickness of the i-th lens material from the magnification side is 10 mm at a wavelength of 440 nm Di: Center thickness of the i-th lens from the magnification side Bfw: At the wide-angle end Back focus on the reduced side of the entire system (air equivalent distance)
T460i: Internal transmittance Zr when the thickness of the i-th lens material from the magnifying side is 10 mm at a wavelength of 460 nm: Zoom ratio L at the telephoto end with respect to the wide-angle end L: From the lens surface on the most magnifying side when the projection distance is infinite Distance Imφ on the optical axis to the lens surface closest to the reduction side: Maximum effective image circle diameter on the reduction side
Ndi:拡大側からi番目のレンズのd線における屈折率
νdi:拡大側からi番目のレンズのd線におけるアッベ数 2. The projection variable magnification optical system according to claim 1, wherein the following conditional expression (3) is satisfied.
Ndi: Refractive index at the d-line of the i-th lens from the magnification side νdi: Abbe number at the d-line of the i-th lens from the magnification side
enPt/ft+ft/Bft<4.0 … (4)
ただし、
enPt:拡大側を入射側としたときの、投写距離無限遠時の望遠端における最も拡大側のレンズ面から入射瞳位置までの光軸上の距離
ft:望遠端における全系の焦点距離
Bft:望遠端における全系の縮小側のバックフォーカス(空気換算距離) The projection variable magnification optical system according to claim 1, wherein the following conditional expression (4) is satisfied.
enPt / ft + ft / Bft <4.0 (4)
However,
enPt: Distance on the optical axis from the most magnified lens surface to the entrance pupil position at the telephoto end at the telephoto end when the projection distance is infinity when the magnification side is the entrance side ft: Focal length Bft of the entire system at the telephoto end: Back focus on the reduction side of the entire system at the telephoto end (air equivalent distance)
1.3<Bfw/fw<3.0 … (5)
fw:広角端における全系の焦点距離 The variable power optical system for projection according to any one of claims 1 to 3, wherein the following conditional expression (5) is satisfied.
1.3 <Bfw / fw <3.0 (5)
fw: focal length of the entire system at the wide angle end
30.0<|exP|/Imφ … (6)
ただし、
exP:縮小側を射出側としたときの、投写距離無限遠時の広角端における縮小側の結像面から近軸射出瞳位置までの光軸上の距離 The projection variable power optical system according to claim 1, wherein the following conditional expression (6) is satisfied.
30.0 <| exP | / Imφ (6)
However,
exP: Distance on the optical axis from the image plane on the reduction side to the paraxial exit pupil position at the wide angle end when the projection distance is infinity when the reduction side is the exit side
1.6<Zr<3.0 … (7) 11. The projection variable magnification optical system according to claim 1, wherein the following conditional expression (7) is satisfied.
1.6 <Zr <3.0 (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011151678A JP2013019985A (en) | 2011-07-08 | 2011-07-08 | Variable power optical system for projection and projection type display device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011151678A JP2013019985A (en) | 2011-07-08 | 2011-07-08 | Variable power optical system for projection and projection type display device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013019985A true JP2013019985A (en) | 2013-01-31 |
Family
ID=47691504
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011151678A Abandoned JP2013019985A (en) | 2011-07-08 | 2011-07-08 | Variable power optical system for projection and projection type display device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013019985A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9746652B2 (en) | 2015-06-10 | 2017-08-29 | Ricoh Company, Ltd. | Projection lens and image display device |
CN111492293A (en) * | 2017-12-19 | 2020-08-04 | 松下知识产权经营株式会社 | Projection lens system and image projection apparatus |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04147110A (en) * | 1990-10-09 | 1992-05-20 | Minolta Camera Co Ltd | Zoom lens |
JPH10161027A (en) * | 1996-11-27 | 1998-06-19 | Minolta Co Ltd | Variable power optical system |
JP2008026864A (en) * | 2006-03-24 | 2008-02-07 | Konica Minolta Opto Inc | Projection lens unit |
JP2009128492A (en) * | 2007-11-21 | 2009-06-11 | Fujinon Corp | High power zoom lens and imaging device |
JP2009128683A (en) * | 2007-11-26 | 2009-06-11 | Fujinon Corp | Zoom lens for projection and projection-type display device |
JP2013007881A (en) * | 2011-06-24 | 2013-01-10 | Fujifilm Corp | Variable magnification optical system for projection and projection display device |
-
2011
- 2011-07-08 JP JP2011151678A patent/JP2013019985A/en not_active Abandoned
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04147110A (en) * | 1990-10-09 | 1992-05-20 | Minolta Camera Co Ltd | Zoom lens |
JPH10161027A (en) * | 1996-11-27 | 1998-06-19 | Minolta Co Ltd | Variable power optical system |
JP2008026864A (en) * | 2006-03-24 | 2008-02-07 | Konica Minolta Opto Inc | Projection lens unit |
JP2009128492A (en) * | 2007-11-21 | 2009-06-11 | Fujinon Corp | High power zoom lens and imaging device |
JP2009128683A (en) * | 2007-11-26 | 2009-06-11 | Fujinon Corp | Zoom lens for projection and projection-type display device |
JP2013007881A (en) * | 2011-06-24 | 2013-01-10 | Fujifilm Corp | Variable magnification optical system for projection and projection display device |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9746652B2 (en) | 2015-06-10 | 2017-08-29 | Ricoh Company, Ltd. | Projection lens and image display device |
CN111492293A (en) * | 2017-12-19 | 2020-08-04 | 松下知识产权经营株式会社 | Projection lens system and image projection apparatus |
CN111492293B (en) * | 2017-12-19 | 2022-07-29 | 松下知识产权经营株式会社 | Projection lens system and image projection apparatus |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5766798B2 (en) | Variable magnification optical system for projection and projection display device | |
JP5603301B2 (en) | Variable magnification optical system for projection and projection display device | |
JP5009758B2 (en) | Projection zoom lens and projection display device | |
WO2014076897A1 (en) | Projection zoom lens and projection display device | |
JP2012189971A (en) | Zoom lens for projection, variable power optical system for projection, and projection type display device | |
JP5599954B2 (en) | Projection zoom lens and projection display device | |
WO2013157237A1 (en) | Projection lens and projection-type display device | |
CN204065540U (en) | Projection optical system and projection display device | |
CN203799102U (en) | Projection zoom lens and a projection-type display device | |
WO2013171995A1 (en) | Variable magnification optical system for projection and projection-type display device | |
WO2012160786A1 (en) | Variable-magnification optical system for projection and projection display device | |
JP2016133756A (en) | Projection optical system and projection type image display device | |
JP2013007881A (en) | Variable magnification optical system for projection and projection display device | |
JP5777182B2 (en) | Variable magnification optical system for projection and projection display device | |
JP5781704B2 (en) | Projection zoom lens and projection display device | |
JP5642868B2 (en) | Projection zoom lens and projection display device | |
JP5777191B2 (en) | Projection zoom lens and projection display device | |
CN206532030U (en) | Zoom lens for projection and projection display device | |
JP5611901B2 (en) | Variable magnification optical system for projection and projection display device | |
CN211180379U (en) | Zoom lens for projection and projection display device | |
WO2013136688A1 (en) | Zoom lens for projection, and projection-type display device | |
JP2013019985A (en) | Variable power optical system for projection and projection type display device | |
JP2013019986A (en) | Variable power optical system for projection and projection type display device | |
JP2014240909A (en) | Projection zoom lens and projection type display device | |
JP2015011252A (en) | Zoom optical system for projection and projection display device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140115 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140611 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140624 |
|
A762 | Written abandonment of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762 Effective date: 20140724 |