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公開番号2025126111
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-28
出願番号2024163806
出願日2024-09-20
発明の名称投写用光学系および投写型表示装置
出願人富士フイルム株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類G02B 13/16 20060101AFI20250821BHJP(光学)
要約【課題】広い画角および長いバックフォーカスを有しながら、小型化が図られ、良好な光学性能を保持する投写用光学系、およびこの投写用光学系を備えた投写型表示装置を提供する。
【解決手段】縮小側結像面上の画像を拡大側結像面上に投写する投写用光学系であって、拡大側の半画角が50度以上であり、1つのレンズ成分を1枚の単レンズもしくは1つの接合レンズとした場合、投写用光学系が含むレンズ成分のうち正のパワーを有する最も拡大側のレンズ成分であるPレンズ成分と、Pレンズ成分の拡大側に隣接して配置された負のパワーを有するレンズ成分であるNレンズ成分とを含み、予め定められた条件式を満足する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
縮小側結像面上の画像を拡大側結像面上に投写する投写用光学系であって、
拡大側の半画角が５０度以上であり、
１つのレンズ成分を１枚の単レンズもしくは１つの接合レンズとした場合、前記投写用光学系が含むレンズ成分のうち正のパワーを有する最も拡大側のレンズ成分であるＰレンズ成分と、前記Ｐレンズ成分の拡大側に隣接して配置された負のパワーを有するレンズ成分であるＮレンズ成分とを含み、
前記縮小側結像面での最大像高をＹｍａｘとし、
前記投写用光学系の最も拡大側のパワーを有する光学素子の面から前記Ｐレンズ成分の最も拡大側のレンズ面までの光軸上の距離をＺｐとし、
前記Ｐレンズ成分の最も拡大側のレンズ面の曲率半径をＲｐｆとし、
前記Ｎレンズ成分の最も縮小側のレンズ面の曲率半径をＲｎｒとし、
前記投写用光学系の空気換算距離での縮小側のバックフォーカスをＢｆとし、
拡大側で半画角４０度の光線の前記縮小側結像面における像高をＹ４０とし、
拡大側で半画角５０度の光線の前記縮小側結像面における像高をＹ５０とし、
前記投写用光学系が変倍光学系の場合はＹｍａｘ、Ｚｐ、Ｂｆ、Ｙ４０、およびＹ５０を広角端における値とした場合、
１＜Ｚｐ／Ｙｍａｘ＜４（１）
０．２＜Ｒｐｆ／Ｙｍａｘ＜２．３（２）
０．２＜Ｒｎｒ／Ｙｍａｘ＜５（３）
２＜Ｂｆ／Ｙｍａｘ＜８（４）
１．３５＜Ｙ５０／Ｙ４０＜１．５（５）
で表される条件式（１）、（２）、（３）、（４）、および（５）を満足する投写用光学系。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
拡大側から縮小側へ光路に沿って順に、第１光学系と、第２光学系とからなり、
前記第２光学系は前記第１光学系と前記第２光学系との間でかつ前記縮小側結像面と共役な位置に中間像を形成し、前記第１光学系は前記中間像を前記拡大側結像面に再結像させる請求項１に記載の投写用光学系。
【請求項３】
前記Ｎレンズ成分と前記Ｐレンズ成分との光軸上の間隔をＤｎｐとし、
前記投写用光学系が変倍光学系の場合はＤｎｐを広角端における値とした場合、
０＜Ｄｎｐ／Ｙｍａｘ＜０．１（６）
で表される条件式（６）を満足する請求項１に記載の投写用光学系。
【請求項４】
前記Ｐレンズ成分の最も縮小側のレンズ面の曲率半径をＲｐｒとした場合、
０＜（Ｒｐｒ＋Ｒｐｆ）／（Ｒｐｒ－Ｒｐｆ）＜２（７）
で表される条件式（７）を満足する請求項１に記載の投写用光学系。
【請求項５】
前記Ｐレンズ成分の最も拡大側のレンズ面の最大有効直径および前記Ｐレンズ成分の最も縮小側のレンズ面の最大有効直径のうち大きい方をＥＤｐとした場合、
０．５＜ＥＤｐ／Ｙｍａｘ＜２．５（８）
で表される条件式（８）を満足する請求項１に記載の投写用光学系。
【請求項６】
前記Ｎレンズ成分の最も拡大側のレンズ面の曲率半径をＲｎｆとした場合、
－１＜（Ｒｎｒ＋Ｒｎｆ）／（Ｒｎｒ－Ｒｎｆ）＜０．５（９）
で表される条件式（９）を満足する請求項１に記載の投写用光学系。
【請求項７】
前記投写用光学系は、変倍の際に移動する移動レンズ群を前記第２光学系内に含むズームレンズであり、
前記投写用光学系が含む前記移動レンズ群のうち最も拡大側の前記移動レンズ群より拡大側の全てのレンズからなる群を拡大側固定群とし、
前記拡大側固定群内の光軸上のレンズ面間の最長空気間隔をｄＡｍａｘとし、
前記投写用光学系が変倍光学系の場合はｄＡｍａｘを広角端における値とした場合、
０．２＜ｄＡｍａｘ／Ｙｍａｘ＜２．５（１０）
で表される条件式（１０）を満足する請求項２に記載の投写用光学系。
【請求項８】
前記投写用光学系はズームレンズであり、
前記第２光学系において変倍の際に隣り合う群との光軸方向の間隔が変化する群を１つのレンズ群とした場合、
前記第２光学系は、拡大側から縮小側へ光路に沿って順に、第２Ａレンズ群と、第２Ｂレンズ群と、第２Ｃレンズ群と、第２Ｄレンズ群とからなり、
変倍の際、前記第２Ａレンズ群および前記第２Ｄレンズ群は前記縮小側結像面に対して固定され、前記第２Ｂレンズ群および前記第２Ｃレンズ群は相互間隔を変化させて移動する請求項２に記載の投写用光学系。
【請求項９】
前記第２Ｂレンズ群の焦点距離をｆ２Ｂとし、
前記第２Ｃレンズ群の焦点距離をｆ２Ｃとした場合、
０＜ｆ２Ｂ／｜ｆ２Ｃ｜＜０．５（１１）
で表される条件式（１１）を満足する請求項８に記載の投写用光学系。
【請求項１０】
前記投写用光学系の最も拡大側のレンズの拡大側の面の最大有効直径および前記投写用光学系の最も拡大側のレンズの縮小側の面の最大有効直径のうち大きい方をＥＤＬ１とし、
前記投写用光学系の最も拡大側のレンズの比重をρＬ１とした場合、
０．５＜ＥＤＬ１×ρＬ１／Ｙｍａｘ＜１０（１２）
で表される条件式（１２）を満足する請求項１に記載の投写用光学系。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示の技術は、投写用光学系、および投写型表示装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
投写型表示装置に適用可能な光学系として下記の特許文献１および特許文献２に記載の光学系が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１７／１９５８５７号
国際公開第２０２０／１１０３８０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
広い画角および長いバックフォーカスを有しながら、小型化が図られ、良好な光学性能を保持する投写用光学系が要望されている。これらの要求レベルは、年々、高まっている。
【０００５】
本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、広い画角および長いバックフォーカスを有しながら、小型化が図られ、良好な光学性能を保持する投写用光学系、およびこの投写用光学系を備えた投写型表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の第１の態様は、縮小側結像面上の画像を拡大側結像面上に投写する投写用光学系であって、拡大側の半画角が５０度以上であり、１つのレンズ成分を１枚の単レンズもしくは１つの接合レンズとした場合、投写用光学系が含むレンズ成分のうち正のパワーを有する最も拡大側のレンズ成分であるＰレンズ成分と、Ｐレンズ成分の拡大側に隣接して配置された負のパワーを有するレンズ成分であるＮレンズ成分とを含み、
１＜Ｚｐ／Ｙｍａｘ＜４（１）
０．２＜Ｒｐｆ／Ｙｍａｘ＜２．３（２）
０．２＜Ｒｎｒ／Ｙｍａｘ＜５（３）
２＜Ｂｆ／Ｙｍａｘ＜８（４）
１．３５＜Ｙ５０／Ｙ４０＜１．５（５）
で表される条件式（１）、（２）、（３）、（４）、および（５）を満足する。ここでは、縮小側結像面での最大像高をＹｍａｘとしている。投写用光学系の最も拡大側のパワーを有する光学素子の面からＰレンズ成分の最も拡大側のレンズ面までの光軸上の距離をＺｐとしている。Ｐレンズ成分の最も拡大側のレンズ面の曲率半径をＲｐｆとしている。Ｎレンズ成分の最も縮小側のレンズ面の曲率半径をＲｎｒとしている。投写用光学系の空気換算距離での縮小側のバックフォーカスをＢｆとしている。拡大側で半画角４０度の光線の縮小側結像面における像高をＹ４０としている。拡大側で半画角５０度の光線の縮小側結像面における像高をＹ５０としている。投写用光学系が変倍光学系の場合はＹｍａｘ、Ｚｐ、Ｂｆ、Ｙ４０、およびＹ５０を広角端における値としている。
【０００７】
本開示の第２の態様は、第１の態様の投写用光学系において、拡大側から縮小側へ光路に沿って順に、第１光学系と、第２光学系とからなり、第２光学系は第１光学系と第２光学系との間でかつ縮小側結像面と共役な位置に中間像を形成し、第１光学系は中間像を拡大側結像面に再結像させる。
【０００８】
本開示の第３の態様は、第１の態様の投写用光学系において、Ｎレンズ成分とＰレンズ成分との光軸上の間隔をＤｎｐとし、投写用光学系が変倍光学系の場合はＤｎｐを広角端における値とした場合、
０＜Ｄｎｐ／Ｙｍａｘ＜０．１（６）
で表される条件式（６）を満足する。
【０００９】
本開示の第４の態様は、第１の態様の投写用光学系において、Ｐレンズ成分の最も縮小側のレンズ面の曲率半径をＲｐｒとした場合、
０＜（Ｒｐｒ＋Ｒｐｆ）／（Ｒｐｒ－Ｒｐｆ）＜２（７）
で表される条件式（７）を満足する。
【００１０】
本開示の第５の態様は、第１の態様の投写用光学系において、Ｐレンズ成分の最も拡大側のレンズ面の最大有効直径およびＰレンズ成分の最も縮小側のレンズ面の最大有効直径のうち大きい方をＥＤｐとした場合、
０．５＜ＥＤｐ／Ｙｍａｘ＜２．５（８）
で表される条件式（８）を満足する。
（【００１１】以降は省略されています）

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