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公開番号2025167290
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-07
出願番号2024071766
出願日2024-04-25
発明の名称結像光学系、投写型表示装置、および撮像装置
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 17/08 20060101AFI20251030BHJP(光学)
要約【課題】塵等の侵入を防止可能な光学窓を備え、小型の結像光学系、この結像光学系を備えた投写型表示装置、およびこの結像光学系を備えた撮像装置を提供する。
【解決手段】縮小側結像面上の画像を拡大した拡大像を拡大側結像面上に形成可能な結像光学系であって、拡大側から縮小側へ光路に沿って順に、光学窓と、反射光学系と、複数のレンズを含む屈折光学系とからなり、少なくとも2つの中間像を形成する。反射光学系は、拡大側から縮小側へ光路に沿って順に、正のパワーを有する第1反射面と、パワーを有する第2反射面と、正のパワーを有する第3反射面とを含む。拡大像の中心は、屈折光学系の光軸に対して光軸と垂直な方向にシフトした位置にある。結像光学系は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した拡大像を拡大側結像面上に形成可能な結像光学系であって、
拡大側から縮小側へ光路に沿って順に、光学窓と、反射光学系と、複数のレンズを含む屈折光学系とからなり、
前記反射光学系は、拡大側から縮小側へ光路に沿って順に、正のパワーを有する第１反射面と、パワーを有する第２反射面と、正のパワーを有する第３反射面とを含み、
前記第３反射面より縮小側の光路上で、かつ、前記画像と共役な位置に第１中間像が形成され、
前記反射光学系内で、かつ、前記第１中間像と共役な位置に第２中間像が形成され、
前記光学窓より拡大側の光路上で、かつ、前記第２中間像と共役な位置に前記拡大像が形成され、
前記拡大像の中心は、前記屈折光学系の光軸に対して前記光軸と垂直な方向にシフトした位置にあり、
前記シフトの量が最大となる状態において前記拡大像の中心に入射する主光線を中心主光線とし、
前記中心主光線の前記拡大側結像面への入射角をα、
前記中心主光線の前記光学窓への入射角をθｃとした場合、
４０°＜｜α｜＜８５° （１）
０°＜｜θｃ｜＜３５° （２）
で表される条件式（１）および（２）を満足する結像光学系。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
拡大側の最大半画角をωとした場合、
６５°＜ω＜９０° （３）
で表される条件式（３）を満足する請求項１に記載の結像光学系。
【請求項３】
前記中心主光線と前記光学窓の拡大側の面との交点が、前記光軸の方向において前記第２反射面全体より前記第３反射面側に位置する請求項１に記載の結像光学系。
【請求項４】
前記光学窓全体が、前記光軸の方向において前記屈折光学系の最も拡大側に位置する点より前記第３反射面側に位置する請求項１に記載の結像光学系。
【請求項５】
前記光学窓における前記光軸に最も近い点と前記光軸との距離をｈＷｍｉｎ、
前記屈折光学系の最も拡大側のレンズの半径をｒａとした場合、
０．９＜ｈＷｍｉｎ／ｒａ＜３（４）
で表される条件式（４）を満足する請求項１に記載の結像光学系。
【請求項６】
前記光学窓は平板であり、
前記光軸の方向において前記光学窓の最も反射光学系側に位置する点のうち前記光軸に最も近い点と、前記光軸との距離をｈＷＲ、
前記第３反射面の有効領域内の点のうち前記光軸から最も遠い点と、前記光軸との距離をｈＭ３とした場合、
０．５＜ｈＷＲ／ｈＭ３＜３（５）
で表される条件式（５）を満足する請求項１に記載の結像光学系。
【請求項７】
前記光学窓は平板であり、
前記光軸に垂直な面に対する前記光学窓の傾斜角をθｗｉｎとした場合、
３０°＜θｗｉｎ＜８５° （６）
で表される条件式（６）を満足する請求項１に記載の結像光学系。
【請求項８】
前記光学窓は平板であり、
前記画像の中心と前記光軸との距離をΔｓ、
前記画像の短辺の長さをＩｍＳ、
Ｖ＝Δｓ／ＩｍＳで定義されるＶの最小値をＶｍｉｎ、
前記光学窓に外接する矩形の長辺の長さをＷＬ、
前記第１反射面から前記拡大像までの前記光軸の方向の距離をＤｓｃ、
前記拡大像の長辺の長さをＰｒＬ、
前記画像の長辺の長さをＩｍＬとした場合、
０＜（Ｖｍｉｎ－０．５）×ＷＬ×（Ｄｓｃ／ＰｒＬ）／ＩｍＬ＜１．２（７）
で表される条件式（７）を満足する請求項１に記載の結像光学系。
【請求項９】
前記光学窓は平板であり、
前記光学窓に外接する矩形の長辺の長さをＷＬ、
前記矩形の短辺の長さをＷＳとした場合、
２＜ＷＬ／ＷＳ＜１０（８）
で表される条件式（８）を満足する請求項１に記載の結像光学系。
【請求項１０】
前記光学窓は平板であり、
前記画像の中心と前記光軸との距離をΔｓ、
前記画像の短辺の長さをＩｍＳ、
Ｖ＝Δｓ／ＩｍＳで定義されるＶの最小値をＶｍｉｎ、
前記光学窓に外接する矩形の長辺の長さをＷＬ、
前記矩形の短辺の長さをＷＳとした場合、
０．５＜（Ｖｍｉｎ－０．５）×ＷＬ／ＷＳ＜１．５（９）
で表される条件式（９）を満足する請求項１に記載の結像光学系。
（【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、結像光学系、投写型表示装置、および撮像装置に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１および特許文献２には、投写型表示装置および撮像装置等に使用可能な結像光学系が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－０２４３５９号公報
特開２０２０－０８６１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、塵等の侵入を防止可能な光学窓を備え、小型に構成された結像光学系、この結像光学系を備えた投写型表示装置、およびこの結像光学系を備えた撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の第１の態様は、縮小側結像面上の画像を拡大した拡大像を拡大側結像面上に形成可能な結像光学系であって、拡大側から縮小側へ光路に沿って順に、光学窓と、反射光学系と、複数のレンズを含む屈折光学系とからなり、反射光学系は、拡大側から縮小側へ光路に沿って順に、正のパワーを有する第１反射面と、パワーを有する第２反射面と、正のパワーを有する第３反射面とを含み、第３反射面より縮小側の光路上で、かつ、画像と共役な位置に第１中間像が形成され、反射光学系内で、かつ、第１中間像と共役な位置に第２中間像が形成され、光学窓より拡大側の光路上で、かつ、第２中間像と共役な位置に拡大像が形成され、拡大像の中心は、屈折光学系の光軸に対して光軸と垂直な方向にシフトした位置にあり、
４０°＜｜α｜＜８５° （１）
０°＜｜θｃ｜＜３５° （２）
で表される条件式（１）および（２）を満足する。ここでは、上記シフトの量が最大となる状態において拡大像の中心に入射する主光線を中心主光線とし、中心主光線の拡大側結像面への入射角をαとし、中心主光線の光学窓への入射角をθｃとしている。
【０００６】
本開示の第２の態様は、第１の態様の結像光学系において、拡大側の最大半画角をωとした場合、
６５°＜ω＜９０° （３）
で表される条件式（３）を満足する。
【０００７】
本開示の第３の態様は、第１の態様の結像光学系において、中心主光線と光学窓の拡大側の面との交点が、光軸の方向において第２反射面全体より第３反射面側に位置する。
【０００８】
本開示の第４の態様は、第１の態様の結像光学系において、光学窓全体が、光軸の方向において屈折光学系の最も拡大側に位置する点より第３反射面側に位置する。
【０００９】
本開示の第５の態様は、第１の態様の結像光学系において、光学窓における光軸に最も近い点と光軸との距離をｈＷｍｉｎとし、屈折光学系の最も拡大側のレンズの半径をｒａとした場合、
０．９＜ｈＷｍｉｎ／ｒａ＜３（４）
で表される条件式（４）を満足する。
【００１０】
本開示の第６の態様は、第１の態様の結像光学系において、光学窓が平板であり、光軸の方向において光学窓の最も反射光学系側に位置する点のうち光軸に最も近い点と、光軸との距離をｈＷＲとし、第３反射面の有効領域内の点のうち光軸から最も遠い点と、光軸との距離をｈＭ３とした場合、
０．５＜ｈＷＲ／ｈＭ３＜３（５）
で表される条件式（５）を満足する。
（【００１１】以降は省略されています）

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