JP2011033738A - Projection optical system and projection type display using the same - Google Patents
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Abstract
【課題】フロントプロジェクションタイプのプロジェクターへの搭載に適したコンパクト性を有するとともに組立性が良好で、かつ諸収差を良好に補正することが可能な投写光学系およびこれを用いた投写型表示装置を得る。
【解決手段】画像表示面3上の画像を、複数のレンズからなる第1光学系1と、凹面の非球面形状をなす反射ミラー4からなる第2光学系2とにより、スクリーン5に拡大投写する。第1光学系1および第2光学系2を構成する全ての光学面は回転対称面で構成され、第1光学系の第12レンズL12および第2光学系2の反射ミラー4は、光軸Zに対し偏心して配置されており、第1光学系1のその他のレンズは、光軸Z上に互いに同軸に配置されている。
【選択図】図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection optical system that has compactness suitable for mounting on a front projection type projector, has good assemblability, and can correct various aberrations, and a projection display device using the same. obtain.
An image on an image display surface is enlarged and projected onto a screen by a first optical system comprising a plurality of lenses and a second optical system comprising a reflecting mirror having a concave aspherical shape. To do. All optical surfaces constituting the first optical system 1 and the second optical system 2 is composed of a rotationally symmetric surface, twelfth lens L 12 and the second reflecting mirror 4 of the optical system 2 of the first optical system, the optical axis The other lenses of the first optical system 1 are arranged coaxially with each other on the optical axis Z.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、投写光学系および投写型表示装置に関し、特に、画像表示素子に表示された画像を複数枚のレンズからなる第1光学系および凹面ミラーからなる第2光学系を用いてスクリーン上に結像させる投写光学系およびこれを用いた投写型表示装置に関する。 The present invention relates to a projection optical system and a projection display device, and more particularly to an image displayed on an image display element on a screen using a first optical system composed of a plurality of lenses and a second optical system composed of a concave mirror. The present invention relates to a projection optical system for forming an image and a projection display device using the same.
プロジェクターに用いられる投写光学系には一般に、長いバックフォーカスを有することや、縮小側(ライトバルブ側)から見た入射瞳が十分に遠方に位置すること、すなわち縮小側がテレセントリック性を有することが要求される。 In general, a projection optical system used in a projector is required to have a long back focus and an entrance pupil as viewed from the reduction side (light valve side) sufficiently far away, that is, the reduction side must have telecentricity. Is done.
また、近年のライトバルブの性能向上を受けて、ライトバルブの解像度に見合った良好な収差補正も必要とされる。さらに、プレゼンテーション用など、比較的明るく狭い室内空間で使用されることを考慮して、より明るく広角な投写光学系が強く要望されるようになっている。 In addition, with the recent improvement in performance of the light valve, good aberration correction corresponding to the resolution of the light valve is also required. Furthermore, in consideration of use in a relatively bright and narrow indoor space such as for presentations, a brighter and wider-angle projection optical system has been strongly demanded.
従来、複数枚のレンズからなる屈折系の第1光学系と凹面ミラーからなる反射系の第2光学系とを組み合わせてなる投写光学系が知られている(下記特許文献1〜3参照)。このタイプの投写光学系は、屈折系の第1光学系と反射系の第2光学系との間がリレー系となるので、焦点距離を短くすることができ、広角化するのに適している。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a projection optical system in which a refractive first optical system composed of a plurality of lenses and a reflective second optical system composed of a concave mirror are combined (see
しかしながら、上記特許文献1に記載のものは、複数の光学面が光軸に対しシフトまたはチルト配置された複雑な偏心光学系を採用しており、組立てが非常に困難である。
However, the one described in
一方、上記特許文献2,3に記載のものは、共軸光学系を採用しているので組立ては容易であるが、主にリアプロジェクションタイプのプロジェクターに搭載することを目的として構成されたものであるため、フロントプロジェクションタイプのものに搭載するには、全系のサイズが大きいという問題がある。
On the other hand, those described in
フロントプロジェクションタイプのプロジェクターに搭載するのに適したコンパクトな投写光学系を得るには、光学系の全長を短くすることおよび凹面ミラーのサイズを小さくすることが必要となるが、そのように構成した場合には、歪曲収差等の諸収差の悪化が予想されるため、その対策を講じることが重要な技術課題となる。 In order to obtain a compact projection optical system suitable for mounting on a front projection type projector, it is necessary to shorten the overall length of the optical system and the size of the concave mirror. In this case, since various aberrations such as distortion are expected to deteriorate, it is important to take countermeasures.
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、フロントプロジェクションタイプのプロジェクターへの搭載に適したコンパクト性を有するとともに組立性が良好で、かつ諸収差を良好に補正することが可能な投写光学系およびこれを用いた投写型表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and has a compactness suitable for mounting on a front projection type projector, has good assemblability, and can correct various aberrations satisfactorily. It is an object of the present invention to provide a system and a projection display device using the same.
本発明に係る第1の投写光学系は、縮小側の共役面上の原画像を拡大側の共役面上に拡大投写する投写光学系であって、
縮小側から順に、前記原画像と共役な中間像を結像させる第1光学系と、該中間像と共役な最終像を前記拡大側の共役面上に結像させる第2光学系と、を配設してなり、
前記第1光学系は複数のレンズからなり、前記第2光学系は凹面の非球面形状をなす反射ミラーからなり、
前記第1光学系および前記第2光学系を構成する全ての光学面は回転対称面で構成され、
前記第1光学系の前記複数のレンズのうちの1つのレンズおよび前記第2光学系の前記反射ミラーは、光軸に対し偏心して配置されており、
前記第1光学系の前記1つのレンズ以外のその他のレンズは、前記光軸上に互いに同軸に配置されていることを特徴とする。
A first projection optical system according to the present invention is a projection optical system for enlarging and projecting an original image on a reduction-side conjugate plane onto an enlargement-side conjugate plane,
In order from the reduction side, a first optical system that forms an intermediate image conjugate with the original image, and a second optical system that forms a final image conjugate with the intermediate image on the enlargement-side conjugate surface, Arranged,
The first optical system comprises a plurality of lenses, and the second optical system comprises a reflecting mirror having a concave aspheric shape,
All the optical surfaces constituting the first optical system and the second optical system are constituted by rotationally symmetric surfaces,
One lens of the plurality of lenses of the first optical system and the reflection mirror of the second optical system are arranged decentered with respect to the optical axis,
Other lenses other than the one lens of the first optical system are arranged coaxially with each other on the optical axis.
この第1の投写光学系において、前記第1光学系の最も拡大側のレンズが非球面レンズであることが好ましい。 In the first projection optical system, it is preferable that the most magnified lens of the first optical system is an aspheric lens.
また、前記第1光学系の拡大側から2番目に位置するレンズが前記光軸に対し偏心して配置されたレンズであることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the lens located second from the magnification side of the first optical system is a lens arranged eccentrically with respect to the optical axis.
本発明に係る第2の投写光学系は、縮小側の共役面上の原画像を拡大側の共役面上に拡大投写する投写光学系であって、
縮小側から順に、前記原画像と共役な中間像を結像させる第1光学系と、該中間像と共役な最終像を前記拡大側の共役面上に結像させる第2光学系と、を配設してなり、
前記第1光学系は複数のレンズからなり、前記第2光学系は凹面の非球面形状をなす反射ミラーからなり、
前記第1光学系の前記複数のレンズのうちの1つのレンズは、回転非対称な自由曲面レンズであり、
前記第1光学系の前記1つのレンズ以外のその他のレンズおよび前記第2光学系の前記反射ミラーは、各々の光学面が回転対称面で構成されるとともに、光軸上に互いに同軸に配置されていることを特徴とする。
A second projection optical system according to the present invention is a projection optical system for enlarging and projecting an original image on a reduction-side conjugate plane onto an enlargement-side conjugate plane,
In order from the reduction side, a first optical system that forms an intermediate image conjugate with the original image, and a second optical system that forms a final image conjugate with the intermediate image on the enlargement-side conjugate surface, Arranged,
The first optical system comprises a plurality of lenses, and the second optical system comprises a reflecting mirror having a concave aspheric shape,
One of the plurality of lenses of the first optical system is a rotationally asymmetric free-form surface lens,
The other lenses other than the one lens of the first optical system and the reflection mirror of the second optical system are configured such that their optical surfaces are rotationally symmetric surfaces and are coaxially arranged on the optical axis. It is characterized by.
この第2の投写光学系において、前記第1光学系の最も拡大側のレンズが前記回転非対称な自由曲面レンズであることが好ましい。 In the second projection optical system, it is preferable that the most magnified lens of the first optical system is the rotationally asymmetric free-form surface lens.
また、本発明に係る投写型表示装置は、光源と、ライトバルブと、該光源からの光束を該ライトバルブへ導く照明光学系と、上述の本発明に係る第1または第2の投写光学系とを備え、該光源からの光束を該ライトバルブで光変調し、該投写光学系によりスクリーンに投写することを特徴とするものである。 The projection display device according to the present invention includes a light source, a light valve, an illumination optical system for guiding a light beam from the light source to the light valve, and the first or second projection optical system according to the present invention. The light beam from the light source is modulated by the light valve and projected onto the screen by the projection optical system.
なお、上記「回転対称面」とは、回転対称軸を中心とした回転面(一部が欠けたものを含む)で構成された面を意味する。 The “rotationally symmetric surface” means a surface composed of a rotation surface (including a part lacking) about the rotation symmetry axis.
また、上記「光軸」とは、全系の全ての光学面のうち最多数の光学面に共通の回転対称軸を意味する。 The “optical axis” means a rotationally symmetric axis common to the largest number of optical surfaces among all optical surfaces in the entire system.
また、上記「回転非対称な自由曲面レンズ」とは、両面のうち少なくとも一方の面が回転非対称な自由曲面(回転面ではない)で構成されているレンズを意味する。 The “rotationally asymmetric free-form surface lens” means a lens in which at least one of both surfaces is a rotationally asymmetric free-form surface (not a rotation surface).
また、上記「拡大側」とは、被投写側(スクリーン側)を意味し、上記「縮小側」とは、原画像表示領域側(ライトバルブ側)を意味する。 The “enlarged side” means the projected side (screen side), and the “reduced side” means the original image display area side (light valve side).
また、上記「第1光学系の最も拡大側のレンズ」における「最も拡大側」とは、光軸上における並び順として最も拡大側という意味であり、距離的にスクリーンに最も近いということを意味するものではない。 Further, the “most magnified side” in the “lens on the most magnified side of the first optical system” means the most magnified side as an arrangement order on the optical axis, and means that it is closest to the screen in terms of distance. Not what you want.
本発明の投写光学系および投写型表示装置によれば、縮小側から順に、第1光学系と第2光学系とを配してなり、第1光学系は複数のレンズを有するのに対し、第2光学系は凹面の非球面形状をなす反射ミラーを有するように構成し、かつ第1光学系と第2光学系の間の位置に、中間像を結像するように構成している。したがって、斜め投写する拡大側の共役面への入射角を大きな状態としても、歪みの少ない実像を拡大側の共役面上に形成することができる。また、第2光学系の反射ミラーを1枚とすることも可能であるから組立てが容易となり、さらに、光学系の全長を短くして装置のコンパクト化を促進することができる。 According to the projection optical system and the projection display apparatus of the present invention, the first optical system and the second optical system are arranged in order from the reduction side, and the first optical system has a plurality of lenses. The second optical system is configured to have a reflecting mirror having a concave aspherical shape, and is configured to form an intermediate image at a position between the first optical system and the second optical system. Therefore, a real image with less distortion can be formed on the enlargement-side conjugate surface even when the incident angle to the enlargement-side conjugate surface to be obliquely projected is large. In addition, since it is possible to use a single reflecting mirror for the second optical system, it is easy to assemble, and further, the overall length of the optical system can be shortened to promote downsizing of the apparatus.
また、第1光学系と第2光学系の間の位置に中間像を結像するように構成したことにより、第2光学系に凸面ミラーを使用するとともに第1光学系と第2光学系の間の位置に中間像を結像しないように構成された系と比較して、第2光学系の反射ミラーのサイズを小さく構成することができる。 Further, since the intermediate image is formed at a position between the first optical system and the second optical system, a convex mirror is used for the second optical system, and the first optical system and the second optical system are used. The size of the reflecting mirror of the second optical system can be made smaller compared to a system configured not to form an intermediate image at a position between them.
また、第1光学系および第2光学系の全ての光学面を回転対称面で構成するとともに、第1光学系の1つのレンズと第2光学系の反射ミラーは偏心して配置し、第1光学系のその他のレンズは同軸に配置したものによれば、光学系の全長を短くしたり反射ミラーのサイズを小さくしたりした場合に懸念される歪曲収差等の諸収差を、良好に補正することが可能となるとともに、偏心させる光学面を2つに限定することができるので、組立てが容易となる。 Further, all the optical surfaces of the first optical system and the second optical system are constituted by rotationally symmetric surfaces, and one lens of the first optical system and the reflecting mirror of the second optical system are arranged eccentrically, and the first optical system When other lenses in the system are arranged coaxially, various aberrations such as distortion, which are a concern when the overall length of the optical system is shortened or the size of the reflecting mirror is reduced, are satisfactorily corrected. Since the number of optical surfaces to be decentered can be limited to two, assembly is facilitated.
一方、第1光学系の1つのレンズは、回転非対称な自由曲面レンズで構成し、第1光学系のその他のレンズおよび第2光学系の反射ミラーは、各々の光学面を回転対称面で構成するとともに互いに同軸に配置したものによれば、1つの自由曲面レンズにより歪曲収差等の諸収差を良好に補正することが可能となるとともに、この自由曲面レンズを除く他の光学面は同軸に配置することができるので、組立てが容易となる。また、レンズ面を自由曲面で構成することにより、反射ミラーを自由曲面で構成した場合に比べて、光学性能に及ぼす製造誤差による悪影響を抑制することができる。 On the other hand, one lens of the first optical system is constituted by a rotationally asymmetric free-form surface lens, and the other lenses of the first optical system and the reflection mirror of the second optical system are constituted by rotationally symmetric surfaces. In addition, according to the components arranged coaxially with each other, it becomes possible to satisfactorily correct various aberrations such as distortion by one free-form surface lens, and other optical surfaces other than this free-form surface lens are arranged coaxially. This makes it easy to assemble. Further, by configuring the lens surface with a free-form surface, it is possible to suppress adverse effects due to manufacturing errors on the optical performance as compared with the case where the reflection mirror is configured with a free-form surface.
以下、本発明に係る投写光学系および投写型表示装置の実施形態を詳細に説明する。以下の説明では、まず、実施例1に係る投写光学系を本発明に係る第1の投写光学系の実施形態の代表例(第1実施形態)とし、上述の図1〜3を参照しながら説明し、次に、実施例3に係る投写光学系を本発明に係る第2の投写光学系の実施形態の代表例(第2実施形態)とし、上述の図9〜11を参照しながら説明する。また、実施例1に係る投写型表示装置を本発明に係る投写型表示装置の実施形態の代表例とし、上述の図1,13を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of a projection optical system and a projection display apparatus according to the present invention will be described in detail. In the following description, first, the projection optical system according to Example 1 is used as a representative example (first embodiment) of the first projection optical system according to the present invention, and referring to FIGS. Next, the projection optical system according to Example 3 will be described as a representative example (second embodiment) of the second projection optical system according to the present invention, with reference to FIGS. 9 to 11 described above. To do. Further, the projection display apparatus according to the first embodiment will be described as a representative example of the embodiment of the projection display apparatus according to the present invention with reference to FIGS.
図1〜3に示すように第1実施形態の投写光学系10は、縮小側の共役面である画像表示面3上の原画像を拡大側の共役面であるスクリーン5上に拡大投写する、フロントプロジェクションタイプの投写型表示装置20に搭載されるものであって、複数(13枚)のレンズからなる第1光学系1と、凹面の非球面形状をなす反射ミラー4からなる第2光学系2とから構成され、第1光学系1により、上記原画像と共役な中間像を第1光学系1と第2光学系2との間に結像させるとともに、第2光学系2により、該中間像と共役な最終像をスクリーン5上に結像させるようになっている。なお、画像表示面3の拡大側には、カバーガラス、色合成プリズムおよび光偏向プリズム等からなるガラスブロック6が配されており、第1光学系1の中間部には絞り7(仮想絞り)が配されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the projection
また、この投写光学系10は、第1光学系1の複数のレンズのうち拡大側から2番目に位置するレンズ(第12レンズL12)および第2光学系2の反射ミラー4が、光軸Zに対し偏心して配置されており(反射ミラー4はチルトもされている)、第1光学系1のその他のレンズは、光軸Z上に互いに同軸に配置されている(該その他のレンズの各回転対称軸が光軸Zとなる)。
In addition, the projection
これにより、歪曲収差等を良好に補正することが可能となるとともに、偏心させる光学部材が2つに限定されるので、投写光学系10の組立精度を高めることができ、組立作業も容易となる。特に、反射ミラー4を偏心させることにより、歪曲収差等を良好に補正することが可能となり、第1光学系1の拡大側から2番目に位置するレンズを偏心させることにより、反射ミラー4を偏心させたことによって生じる諸収差を良好に補正することが可能となる。
As a result, distortion and the like can be corrected satisfactorily, and the number of optical members to be decentered is limited to two, so that the assembling accuracy of the projection
また、より好ましい態様として、この投写光学系10では、第1の投写光学系1の最も拡大側のレンズ(第13レンズL13)が、両面が共に非球面形状である非球面レンズで構成されており、これにより、歪曲収差等をより良好に補正することが可能となる。
As a more preferred aspect, in the projection
一方、図9〜11に示すように第2実施形態の投写光学系10は、上述の第1実施形態のものと同様に、縮小側の共役面である画像表示面3上の原画像を拡大側の共役面であるスクリーン5上に拡大投写する、フロントプロジェクションタイプの投写型表示装置20に搭載されるものであって、複数(13枚)のレンズからなる第1光学系1と、凹面の非球面形状をなす反射ミラー4からなる第2光学系2とから構成され、第1光学系1により、上記原画像と共役な中間像を第1光学系1と第2光学系2との間に結像させるとともに、第2光学系2により、該中間像と共役な最終像をスクリーン5上に結像させるようになっている。
On the other hand, as shown in FIGS. 9 to 11, the projection
また、この投写光学系10は、第1光学系1の複数のレンズのうち最も拡大側のレンズ(第13レンズL13)が回転非対称な自由曲面レンズからなり、第1光学系1のその他のレンズおよび第2光学系2の反射ミラー4は、各々の光学面が回転対称面で構成されるとともに、光軸Z上に互いに同軸に配置されている。
The projection
これにより、歪曲収差等を良好に補正することが可能となる。また、自由曲面レンズを1つに限定するとともに、該自由曲面レンズを除く他の光学面を同軸に配置したことにより、投写光学系10の組立精度を高めることができ、組立作業も容易となる。
Thereby, it becomes possible to correct | amend distortion aberration etc. favorably. Further, the number of free-form surface lenses is limited to one, and the other optical surfaces other than the free-form surface lens are arranged coaxially, so that the assembly accuracy of the projection
また、図1,13に示す実施形態に係る投写型表示装置20は、上述した投写光学系10を搭載したフロントプロジェクションタイプのものであり、図13に示すように、光源15と、ライトバルブとしての透過型液晶パネル11a〜11cと、光源15からの光束を透過型液晶パネル11a〜11cへ導く照明光学系30と、上述の投写光学系10とを備え、光源15からの光束を透過型液晶パネル11a〜11cで光変調し、投写光学系10により図1に示すスクリーン5に投写するように構成されている。
1 and 13 is a front projection type device equipped with the above-described projection
上記照明光学系30は、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、コンデンサレンズ16a〜16cと、全反射ミラー18a〜18cとを備えている。光源15とダイクロイックミラー12の間は図示を省略しているが、光源15からの白色光は照明光学系30において、3つの色光光束(G光、B光、R光)にそれぞれ対応する透過型液晶パネル11a〜11cに入射されて光変調され、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、投写光学系10に入射される。
The illumination
なお、上記照明光学系30の構成は、以下に示す実施例1〜3に共通のものとされており、以下では説明を省略する。また、本発明の投写光学系は、液晶表示パネルを用いた投写型表示装置の投写光学系としての使用態様に限られるものではなく、DMD等の他の光変調手段を用いた装置の投写光学系として用いることも可能である。
In addition, the structure of the said illumination
以下、本発明に係る投写光学系の具体的な実施例1〜3について説明する。 Specific examples 1 to 3 of the projection optical system according to the present invention will be described below.
なお、以下に示す実施例1〜3に係る投写光学系10は、第1光学系1が3つのレンズ群(第1レンズ群G1〜第3レンズ群G3)から構成されている。また、以下の実施例1,2に係る投写光学系では、第1光学系1を構成する複数の光学面のうちの2つの面と、第2光学系2を構成する凹面の反射ミラー4が非球面とされている。この非球面形状は下記非球面式(A)により表される。
In the projection
また、以下の実施例3に係る投写光学系では、第1光学系1を構成する複数の光学面のうちの2つの面が回転非対称な自由曲面とされている。この自由曲面形状は下記自由曲面式(B)により表される。
In the projection optical system according to Example 3 below, two of the plurality of optical surfaces constituting the first
<実施例1>
実施例1に係る投写光学系10の構成は図2に示すとおりであり、その投写光学系10を形成する第1光学系1の詳細構成は図3に示すとおりである。また、実施例1に係る投写光学系10を搭載した投写型表示装置20の主要部の構成は図1に示すとおりである。
<Example 1>
The configuration of the projection
図1,2に示すように本実施例の投写光学系10は、縮小側の共役面である画像表示面3上の原画像を拡大側の共役面であるスクリーン5上に拡大投写するものであって、複数のレンズからなる第1光学系1と、凹面の非球面形状をなす反射ミラー4からなる第2光学系2とから構成され、第1光学系1により、上記原画像と共役な中間像を第1光学系1と第2光学系2との間に結像させるとともに、第2光学系2により、該中間像と共役な最終像をスクリーン5上に結像させるようになっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the projection
また、この投写光学系10は、全系の縮小側がテレセントリック性を有し、かつ第1光学系1の複数のレンズのうち拡大側から2番目に位置するレンズ(第12レンズL12)が光軸Zに対し偏心して配置され、第2光学系2の反射ミラー4が光軸Zに対し偏心およびチルトして配置されており、第1光学系1のその他のレンズは、光軸Z上に互いに同軸に配置されている。
In the projection
図3に示すように上記第1光学系1は、投写距離を変更した際にフォーカシングのために互いの間隔を変えながら光軸Z方向に移動する3つのレンズ群(第1レンズ群G1〜第3レンズ群G3)から構成されている。
As shown in FIG. 3, the first
上記第1レンズ群G1は、縮小側から順に、両凸レンズからなる第1レンズL1および第2レンズL2と、両凹レンズからなる第3レンズL3と、拡大側に凹面を向けた負のメニスカスレンズからなる第4レンズL4と、両凸レンズからなる第5レンズL5と、両凹レンズからなる第6レンズL6と、両凸レンズからなる第7レンズL7および第8レンズL8と、縮小側に凹面を向けた負のメニスカスレンズからなる第9レンズL9とを配列してなり、第2レンズL2と第3レンズL3、第4レンズL4と第5レンズL5、および第8レンズL8と第9レンズL9は、それぞれ互いに接合されて接合レンズを構成している。また、第7レンズL7内に絞り7(仮想絞り)が配置されている。 The first lens group G 1 includes, in order from the reduction side, a first lens L 1 and a second lens L 2 that are biconvex lenses, a third lens L 3 that is a biconcave lens, and a negative lens with a concave surface facing the enlargement side. the fourth lens L 4 made of a meniscus lens, a fifth lens L 5 which is a biconvex lens, a sixth lens L 6, which is a biconcave lens, a seventh lens L 7 and the eighth lens L 8 is a biconvex lens made by arranging a ninth lens L 9 consisting of a negative meniscus lens having a concave surface facing the reduction side, the second lens L 2 and third lens L 3, the fourth lens L 4 and the fifth lens L 5, and eighth lens L 8 and the ninth lens L 9 constitute a cemented lens respectively are joined together. Further, 7 stop in the seventh lens L 7 (virtual stop) is disposed.
上記第2レンズ群G2は、縮小側から順に、縮小側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる第10レンズL10と、両凹レンズからなる第11レンズL11と、縮小側に凸面を向けた平凸レンズからなる第12レンズL12とを配列してなり、上記第3レンズ群G3は、両面が共に非球面形状とされた非球面レンズからなる第13レンズL13のみからなる。 The second lens group G 2 includes, in order from the reduction side, and the tenth lens L 10 made of a positive meniscus lens having a convex surface on the reduction side, an eleventh lens L 11 is a biconcave lens, a convex surface on the reduction side by arranging the twelfth lens L 12 consisting of a plano-convex lens directed, the third lens group G 3 includes only a 13 lens L 13 made of a non-spherical lens having both surfaces are both aspheric.
下記表1の上段に、実施例1の投写光学系10の各部材面の曲率半径R(単位mm)、各部材の光軸Z上における間隔D(各部材間の空気間隔および各部材の中心厚:光軸Z上に存在しない面においては各面位置(上記反射ミラー4の面では設計上の面頂点位置、上記スクリーン5の面では該面頂点位置からの光軸Z方向の距離が最小となる位置)から光軸Z上に垂線を下ろした位置を基準とする。実施例2,3において同じ)(単位mm)、各部材のd線における屈折率Ndおよびアッベ数νdを示す。また、面番号の左側に*を付した面は非球面であることを表している(表2,3において同じ)。
In the upper part of Table 1 below, the curvature radius R (unit: mm) of each member surface of the projection
また、下記表1の中段に、上記第12レンズL12の各光学面(面番号23,24)のシフト量(図3において光軸Zに対し図中上方へのシフトを正とする(以下、同様)。単位mm)、上記反射ミラー4の光学面(面番号27)のシフト量およびチルト量(図2の紙面内において、偏心(シフトおよびチルトを含む)させる面と光軸Zとの交点を中心として反時計回りの向きを正とする(以下、同様)。単位:分)を示す。
Also, the middle part of Table 1, the shift to upward in the drawing with respect to the optical axis Z as a positive in the shift amount (Fig. 3 of the optical surface of the second lens L 12 (surface number 23) (hereinafter The unit mm), the shift amount and the tilt amount (including the shift and tilt) of the optical surface (surface number 27) of the
さらに、下記表1の下段に、投写距離に応じてフォーカシングのために変化する間隔D18,D24,D26,D27(可変1〜4)を示す。なお、反射ミラー4とスクリーン5との間隔D27(可変4)については、負の値として示している(以下、同様)。
Further, in the lower part of Table 1 below, intervals D 18 , D 24 , D 26 , D 27 (
また、下記表2に、実施例1の第13レンズL13の各光学面(面番号25,26)および反射ミラー4(面番号27)の非球面形状を表す上記非球面式(A)における各回転対称非球面係数を示す。 Further, the following Table 2, in each optical surface of the 13 lens L 13 of Example 1 (surface number 25, 26) and the aspheric expression representative of the aspherical shape of the reflection mirror 4 (surface number 27) (A) Each rotationally symmetric aspheric coefficient is shown.
また、図4に示すスクリーン上でのスポットダイヤグラム(同図A)および歪曲格子(Distortion Grid:同図B)から明らかなように、この投写光学系10は、色収差および歪曲収差を良好に補正し得る高性能な投写光学系とされている。なお、各スポットダイヤグラムの図の右側に記載された数値は、画像表示面3上での座標値(上段がX座標値、下段がY座標値)である(実施例2,3に係る図8(A),12(A)において同じ)。また、画像表示面3のアスペクト比は4:3とされている(実施例2,3に係る図8(B),12(B)において同じ)。
Further, as apparent from the spot diagram on the screen shown in FIG. 4 (FIG. A) and the distortion grid (Distortion Grid: B), the projection
<実施例2>
実施例2に係る投写光学系10の構成は図6に示すとおりであり、その投写光学系10を形成する第1光学系1の詳細構成は図7に示すとおりである。また、実施例2に係る投写光学系10を搭載した投写型表示装置20の主要部の構成は図5に示すとおりである。なお、図5〜図7において、実施例1のものと同様の作用効果をなす部材には同一の符号を付し、その説明は省略する(他の実施例3の構成を示す各図において同じ)。
<Example 2>
The configuration of the projection
実施例2に係る投写光学系10の構成は実施例1のものと略同様とされている。
The configuration of the projection
下記表3の上段に、実施例2の投写光学系10の各部材面の曲率半径R(単位mm)、各部材の光軸Z上における間隔D(単位mm)、各部材のd線における屈折率Ndおよびアッベ数νdを示す。
また、下記表3の中段に、上記第12レンズL12の各光学面(面番号23,24)のシフト量(単位mm)、上記反射ミラー4の光学面(面番号27)のシフト量およびチルト量(単位:分)を示す。
さらに、下記表3の下段に、投写距離に応じてフォーカシングのために変化する間隔D18,D24,D26,D27(可変1〜4)を示す。
In the upper part of Table 3 below, the curvature radius R (unit mm) of each member surface of the projection
Also, the middle part of Table 3, the shift amount of each optical surface of the second lens L 12 shift amount (surface number 23) (Unit mm), the optical surface of the reflection mirror 4 (surface number 27) and Indicates the amount of tilt (unit: minutes).
Further, in the lower part of Table 3 below, intervals D 18 , D 24 , D 26 , D 27 (
また、下記表4に、実施例2の第13レンズL13の各光学面(面番号25,26)および反射ミラー4(面番号27)の非球面形状を表す上記非球面式(A)における各回転対称非球面係数を示す。 Further, in Table 4, in each optical surface of the 13 lens L 13 of Example 2 (surface number 25, 26) and the aspheric expression representative of the aspherical shape of the reflection mirror 4 (surface number 27) (A) Each rotationally symmetric aspheric coefficient is shown.
また、図8に示すスクリーン上でのスポットダイヤグラム(同図A)および歪曲格子(同図B)から明らかなように、この投写光学系10は、色収差および歪曲収差を良好に補正し得る高性能な投写光学系とされている。
Further, as is apparent from the spot diagram on the screen shown in FIG. 8 (FIG. A) and the distortion grating (FIG. B), the projection
<実施例3>
実施例3に係る投写光学系10の構成は図10に示すとおりであり、その投写光学系10を形成する第1光学系1の詳細構成は図11に示すとおりである。また、実施例3に係る投写光学系10を搭載した投写型表示装置20の主要部の構成は図9に示すとおりである。
<Example 3>
The configuration of the projection
実施例3に係る投写光学系10の構成は実施例1のものと略同様とされているが、第1光学系1の第12レンズL12が両凸レンズからなる点と、第1光学系1の最も拡大側のレンズ(第13レンズL13)が回転非対称な自由曲面レンズからなり、第1光学系1のその他のレンズおよび第2光学系2の反射ミラー4は、各々の光学面が回転対称面で構成されるとともに、光軸Z上に互いに同軸に配置されている点とにおいて相違している。
Although configuration of the projection
下記表5の上段に、実施例3の投写光学系10の各部材面の曲率半径R(単位mm)、各部材の光軸Z上における間隔D(単位mm)、各部材のd線における屈折率Ndおよびアッベ数νdを示す。なお、面番号の左側に♯を付した面は回転非対称な自由曲面であることを表している。
In the upper part of Table 5 below, the radius of curvature R (unit mm) of each member surface of the projection
また、下記表5の下段に、投写距離に応じてフォーカシングのために変化する間隔D18,D24,D26,D27(可変1〜4)を示す。
In the lower part of Table 5 below, intervals D 18 , D 24 , D 26 , D 27 (
さらに、下記表6の上段に、実施例3の反射ミラー4(面番号27)の非球面形状を表す上記非球面式(A)における各回転対称非球面係数と、第13レンズL13の各光学面(面番号25,26)の自由曲面形状を表す上記自由曲面式(B)における各回転対称非球面係数を示す。
Furthermore, the upper part of the following Table 6, and the rotationally symmetric aspherical surface coefficients in the reflecting
また、下記表6の下段に、実施例3の第13レンズL13の各光学面(面番号25,26)の自由曲面形状を表す上記自由曲面式(B)における各回転非対称非球面係数を示す。 Further, in the lower part of Table 6, each rotational asymmetrical aspherical surface coefficients in the free-form surface formula (B) representing the free curved surface shape of each optical surface (surface number 25) of the thirteenth lens L 13 of Example 3 Show.
また、図12に示すスクリーン上でのスポットダイヤグラム(同図A)および歪曲格子(同図B)から明らかなように、この投写光学系10は、色収差および歪曲収差を良好に補正し得る高性能な投写光学系とされている。
Further, as is apparent from the spot diagram on the screen shown in FIG. 12 (FIG. A) and the distortion grating (FIG. B), this projection
G1〜G3 レンズ群
L1〜L13 レンズ
R1〜R28 各部材面の曲率半径
D1〜D27 各部材面の間隔
Z 光軸
1 第1光学系
2 第2光学系
3 画像表示面
4 反射ミラー
5 スクリーン
6 ガラスブロック
7 絞り
11a〜11c 透過型液晶パネル
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
15 光源
16a〜16c コンデンサレンズ
18a〜18c 全反射ミラー
20 投写型表示装置
30 照明光学系
G 1 ~G 3 lens group L 1 ~L 13 lens R 1 to R 28 of curvature radius D 1 to D 27 Interval Z
Claims (6)
縮小側から順に、前記原画像と共役な中間像を結像させる第1光学系と、該中間像と共役な最終像を前記拡大側の共役面上に結像させる第2光学系と、を配設してなり、
前記第1光学系は複数のレンズからなり、前記第2光学系は凹面の非球面形状をなす反射ミラーからなり、
前記第1光学系および前記第2光学系を構成する全ての光学面は回転対称面で構成され、
前記第1光学系の前記複数のレンズのうちの1つのレンズおよび前記第2光学系の前記反射ミラーは、光軸に対し偏心して配置されており、
前記第1光学系の前記1つのレンズ以外のその他のレンズは、前記光軸上に互いに同軸に配置されていることを特徴とする投写光学系。 A projection optical system for enlarging and projecting an original image on a reduction-side conjugate plane onto an enlargement-side conjugate plane,
In order from the reduction side, a first optical system that forms an intermediate image conjugate with the original image, and a second optical system that forms a final image conjugate with the intermediate image on the enlargement-side conjugate surface, Arranged,
The first optical system comprises a plurality of lenses, and the second optical system comprises a reflecting mirror having a concave aspheric shape,
All the optical surfaces constituting the first optical system and the second optical system are constituted by rotationally symmetric surfaces,
One lens of the plurality of lenses of the first optical system and the reflection mirror of the second optical system are arranged decentered with respect to the optical axis,
The other optical lenses other than the one lens of the first optical system are arranged coaxially with each other on the optical axis.
縮小側から順に、前記原画像と共役な中間像を結像させる第1光学系と、該中間像と共役な最終像を前記拡大側の共役面上に結像させる第2光学系と、を配設してなり、
前記第1光学系は複数のレンズからなり、前記第2光学系は凹面の非球面形状をなす反射ミラーからなり、
前記第1光学系の前記複数のレンズのうちの1つのレンズは、回転非対称な自由曲面レンズであり、
前記第1光学系の前記1つのレンズ以外のその他のレンズおよび前記第2光学系の前記反射ミラーは、各々の光学面が回転対称面で構成されるとともに、光軸上に互いに同軸に配置されていることを特徴とする投写光学系。 A projection optical system for enlarging and projecting an original image on a reduction-side conjugate plane onto an enlargement-side conjugate plane,
In order from the reduction side, a first optical system that forms an intermediate image conjugate with the original image, and a second optical system that forms a final image conjugate with the intermediate image on the enlargement-side conjugate surface, Arranged,
The first optical system comprises a plurality of lenses, and the second optical system comprises a reflecting mirror having a concave aspheric shape,
One of the plurality of lenses of the first optical system is a rotationally asymmetric free-form surface lens,
The other lenses other than the one lens of the first optical system and the reflection mirror of the second optical system are configured such that their optical surfaces are rotationally symmetric surfaces and are coaxially arranged on the optical axis. A projection optical system characterized by that.
A light source, a light valve, an illumination optical system that guides a light beam from the light source to the light valve, and a projection optical system according to any one of claims 1 to 5, wherein the light beam from the light source is A projection display device, wherein light is modulated by a light valve and projected onto a screen by the projection optical system.
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