JP2005292813A

JP2005292813A - 投影光学系及び画像投影装置

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Publication number: JP2005292813A
Application number: JP2005062395A
Authority: JP
Inventors: Jun Nishikawa; 純西川; Nobuhiko Nishiyoku; 信彦二色; Yasunori Kuratomi; 靖規蔵富; Tetsuya Kita; 哲也喜多; Takaaki Iwaki; 孝明岩城
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2005-03-07
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】小型でありながら、良好な結像性能による広角度での投影を達成することを課題とする。
【解決手段】少なくとも投影側から順に配列された負の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１と負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２とを備えたレトロフォーカス型の投影光学系１であって、上記第１レンズ群は投影側に凹面を向けると共に該凹面が非球面の反射面とされた負メニスカスレンズＧ１で構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は新規な投影光学系及び画像投影装置に関する。詳しくは、良好な結像性能による広角度での投影を達成すると共に小型化を可能にする技術に関する。

近時の投影光学系にあっては、一つの条件として広角化が望まれている。画像投影装置に適用した場合、広角化によって、リアプロジェクションテレビ、すなわち、透過型スクリーンの背面から画像を投影して当該画像を正面から鑑賞する装置にあっては、スクリーンと投影光学系との間の距離を短くしながら大型のスクリーンに画像を投影することができて小型化、特に、奥行方向の小型化を達成することができ、また、投写型のフロントプロジェクター、すなわち、反射型スクリーンに投影した画像を画像投影装置の側から鑑賞する装置にあっては、スクリーンと画像投影装置との間の大きな距離を取れない場所であっても大型のスクリーンへの投影が可能であり、画像鑑賞のための場所に空間的な制約が少ないという利点を有する。

広角化を実現した投影光学系として特許文献１には非球面ミラーを屈折光学系と組み合わせた投影光学系と、複数の非球面及び球面ミラーを組み合わせた投影光学系が示されている。また、特許文献２には、非球面ミラーを屈折光学系と組み合わせた投影光学系が示され、さらに、特許文献３には、４枚の非球面ミラーで構成された投影光学系が示されている。

国際公開Ｗ００１／００６２９５号再公表特許公報特開２００２−２０７１６８号公報特開２００３−１７７３２０号公報

ところで、従来のように、１枚の非球面ミラーと屈折光学系とを組み合わせた投影光学系にあっては、屈折光学系のみによって構成した場合と比較して、色収差を取りやすく、且つ、広角化が容易である。その反面、１面の非球面ミラーが発散作用のほとんどを担うため、歪曲や像面湾曲の収差発生量が大きく像質を悪くする傾向があった。そのため、歪曲収差や像面湾曲の補正を適切にするには、非球面ミラーの屈折力を緩く（曲率半径を大きく）しなければならず、非球面ミラーが大型化し、そのために、非球面ミラーを配置するスペースが大きくなってしまう。このことは、例えば、リアプロジェクションテレビに適用した場合、スクリーンの下部又は上部に高いスペースが必要になることを意味する。

また、複数の非球面ミラーを使用する方法は、屈折光学系での構成は無いため、原理的に色収差は発生せず、かつ、レンズによる吸収も全く無い。しかしミラーのみでの構成となるため、非常に製造時の誤差に敏感であり、調整に手間を要するため、一般のテレビのような量産性を主体とする光学系には不向きである。また、特許文献３にあっては４枚のミラーを縦方向に配置するため、物理的にスクリーン下部又は上部を低くすることが困難となる。

そこで、本発明は、小型でありながら、良好な結像性能による広角度での投影を達成することを課題とする。

本発明投影光学系は、上記した課題を解決するために、少なくとも投影側から順に配列された負の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群とを備えたレトロフォーカス型の投影光学系であって、上記第１レンズ群は投影側に凹面を向けるとともに該凹面が非球面の反射面とされた負メニスカスレンズで構成されるようにしたものである。

また、本発明画像投影装置は、上記した課題を解決するために、画像を形成する画像形成部と、上記画像形成部で形成された画像を投影する投影光学系を備えた画像投影装置であって、上記投影光学系が、少なくとも投影側から順に配列された負の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群とを備えたレトロフォーカス型の投影光学系であって、上記第１レンズ群は投影側に凹面を向けるとともに該凹面が非球面の反射面とされた負メニスカスレンズで構成されるようにしたものである。

従って、本発明にあっては、各種収差が良好に補正された高画質な画像の広角度での投影が可能であると共に小型に構成することができる。

本発明投影光学系は、少なくとも投影側から順に配列された負の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群とを備えたレトロフォーカス型の投影光学系であって、上記第１レンズ群は投影側に凹面を向けるとともに該凹面が非球面の反射面とされた負メニスカスレンズで構成されることを特徴とする。

また、本発明画像投影装置は、画像を形成する画像形成部と、上記画像形成部で形成された画像を投影する投影光学系を備えた画像投影装置であって、上記投影光学系が、少なくとも投影側から順に配列された負の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群とを備えたレトロフォーカス型の投影光学系であって、上記第１レンズ群は投影側に凹面を向けるとともに該凹面が非球面の反射面とされた負メニスカスレンズで構成されることを特徴とする。

従って、本発明にあっては、投影作用の最終段を担い広角化に主要な役割を有する反射面を屈折率ｎ（＞１）を有する負メニスカスレンズの非球面を有する凹面に形成して、光束が凸面の屈折面を上記反射面による反射の前後２度透過して投影されるようにしたので、この負メニスカスレンズによるトータルの屈折力を反射面のみによる屈折力と同じにした場合、言い換えれば、光束の広がりを同じにした場合、負メニスカスレンズの曲率半径を屈折率ｎの分だけ大きくすることができる。これにより、広角度を同じにした場合、収差発生量を最終段の光束をミラーのみによって広げる場合に比較して、約２／３に低減することができ、高画質、低歪曲での投影を行うことが可能である。また、このことは非球面反射面の小径化を達成することができると共にサグ量の減少も可能とし、小型化を達成
することができる。

請求項２及び請求項２０に記載した発明にあっては、上記第２レンズ群より像側に、像側に向かって順に、正の屈折力を有する第３レンズ群と正の屈折力を有する第４レンズ群が配列され、ｆ（ａｌｌ）を全系の焦点距離、φ１を第１レンズ群の屈折力、φ２を第２レンズ群の屈折力、φ１２を第１レンズ群と第２レンズ群の合成屈折力、φ３４を第３レンズ群と第４レンズ群の合成屈折力、Ｔｍａｘを負メニスカスレンズの最大像高の光軸に平行な厚み、Ｔ０を負メニスカスレンズの軸上厚み、ｋｒを反射面の非球面円錐定数として、以下の条件式（１）０．０２＜ｆ（ａｌｌ）・｜φ１｜＜０．３、（２）３．０＜φ１２／φ３４＜２０、（３）−２．０＜ｆ（ａｌｌ）・φ１２＜−０．２、（４）０．１＜Ｔｍａｘ／Ｔ０＜５．０及び（５）−３０＜ｋｒ＜０を満足するので、各種収差の補正をさらに良好に行うことができる。特に、歪曲、像面湾曲の収差補正を適正に行うことができる。

請求項３及び請求項４に記載した発明にあっては、第１レンズ群を構成している負メニスカスレンズの屈折面が非球面で形成されており、ｋｔを屈折面の非球面円錐定数として、条件式（６）−１５．０＜ｋｔ＜１５．０を満足するので、歪曲収差及び像面湾曲の補正をさらに適正に行うことができる。

請求項５及び請求項６に記載の発明にあっては、第１レンズ群の負メニスカスレンズの反射面の非球面が、Ａ３Ｒを負メニスカスレンズの反射面の３次非球面係数として、条件式（７）０．０＜Ａ３Ｒ＜１．０×１０−１２を満足する奇数次項を含むので、歪曲収差、像面湾曲等の収差補正が容易になる。

請求項７及び請求項８に記載した発明にあっては、第１レンズ群の負メニスカスレンズの屈折面の非球面が、Ａ３Ｔを負メニスカスレンズの屈折面の３次非球面係数として、条件式（８）０．０＜Ａ３Ｔ＜１．０×１０−１２を満足する奇数次項を含むので、歪曲収差、像面湾曲等の収差補正が容易になる。

請求項９及び請求項１０に記載した発明にあっては、第２レンズ群を構成するレンズの各面のうち、少なくとも１面が非球面で形成されているので、良好な収差補正が可能になると共にレンズの枚数を減らすことができる。

請求項１１及び請求項１２に記載した発明にあっては、第２レンズ群を構成するレンズの各面のうち、少なくとも１面が奇数次の項を含む非球面で形成されているので、良好な収差補正が可能になると共にレンズの枚数を減らすことができる。

請求項１３及び請求項１４に記載した発明にあっては、第４レンズ群を構成するレンズの各面のうち、少なくとも１面が非球面で形成されているので、良好な収差補正が可能になると共にレンズの枚数を減らすことができる。

請求項１５及び請求項１６に記載した発明にあっては、第４レンズ群の正レンズのうちの少なくとも１枚が、ΔＰ＝｛Θ−(０．６４４４−０．００１６８９・ν（凸））｝×１００、Θ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）、ν(凸)を正レンズのｄ線（５８７．６ｎｍ）のアッベ数、ｎｇを正レンズのｇ線（４３５．８４ｎｍ）の屈折率、ｎＦを正レンズのＦ線（４８６．１３ｎｍ）の屈折率、ｎＣを正レンズのＣ線（６５６．２８ｎｍ）の屈折率として、条件式（９）０．７＜ΔＰ＜６．０及び（１０）６０＜ν（凸）＜１００を満足するので、色収差の補正を良好に行うことができる。

請求項１７及び請求項１８に記載し発明にあっては、第２レンズ群より像側の適宜の位置に光路を折り曲げる光路折曲手段を介挿したので、奥行方向の小型化を図ることができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照して説明する。

本発明投影光学系は、少なくとも投影側から順に配列された負の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１と負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２とを備えたレトロフォーカス型の投影光学系であって、上記第１レンズ群ＧＲ１は投影側に凹面ｓ３を向けるとともに該凹面ｓ３が非球面の反射面とされた負メニスカスレンズＧ１で構成されることを基本構成とするものである。

上記したように、従来の非球面ミラーと屈折光学系とを組み合わせたもの或いは複数の非球面ミラーを組み合わせたものにあっては、主に最も投影側（物体側）の非球面ミラーの１面にフィールドコンプレッサー的な要素を大部分持たせることで、広角化を達成していた。しかし、かかる方法の場合、１面の反射面のみに広角化のための屈折力を負担させるので、歪曲や像面湾曲の収差発生量が大きく像質を悪くする傾向があった。

本発明では、収差発生量を抑えるために、投影側の非球面ミラーを屈折率ｎ（＞１）を有する負メニスカスレンズＧ１に置き換え、非球面を持つ凹面ｓ３を反射面とすることによって、従来にあった上記の問題を克服した。

ミラーの焦点距離（ｆ）は、ｆ＝−ｒ／２で表されるが、屈折率ｎを持ち、裏面に反射面が有る場合ｆ＝−ｒ／２ｎとなる。つまり反射面の屈折力が同じであるならば、屈折率ｎの分だけ曲率半径ｒを大きくすることが出来る。これにより収差発生量もミラーだけの場合と比較して、約２／３低減されるため、高画質、低歪曲の光学系の達成が可能となる。また，これは非球面の径の小型化を達成すると共に、サグ量（この場合、ミラー端部からの曲面の高さ）の減少も可能であり、例えば、リアプロジェクションテレビに適用した場合、薄型化を達成することができる。

そして、本発明投影光学系は、第２レンズ群Ｇ２より像側に、像側に向かって順に、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３と正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４が配列され、
ｆ（ａｌｌ）：全系の焦点距離
φ１：第１レンズ群の屈折力
φ２：第２レンズ群の屈折力
φ１２：第１レンズ群と第２レンズ群の合成屈折力
φ３４：第３レンズ群と第４レンズ群の合成屈折力
Ｔｍａｘ：負メニスカスレンズの最大像高の光軸に平行な厚み
Ｔ０：負メニスカスレンズの軸上厚み
ｋｒ：反射面の非球面円錐定数
として、
以下の条件式
（１）０．０２＜ｆ（ａｌｌ）・｜φ１｜＜０．３
（２）３．０＜φ１２／φ３４＜２０
（３）−２．０＜ｆ（ａｌｌ）・φ１２＜−０．２
（４）０．１＜Ｔｍａｘ／Ｔ０＜５．０
（５）−３０＜ｋｒ＜０
を満足することによって、各種収差の補正をさらに良好に行うことができる。特に、歪曲、像面湾曲の収差補正を適正に行うことができる。従って、光学特性の向上と小型化をより良く達成することができる。

条件式（１）、（２）、（３）はレンズ群間の適正な屈折力範囲を規定したもので、（１）、（２）、（３）の式のいずれも、下限を超えた場合、歪曲、像面湾曲等の収差補正は容易となるが、全系の大型化を招く。また、上限値を超えた場合、収差発生量が増大し特に歪曲、像面湾曲等の収差補正が困難になる。

条件式（４）は、第１レンズ群ＧＲ１の負メニスカスレンズＧ１の軸上厚みと最大像高の光軸に平行な厚みとの差を出した式で、上下限何れも超えた場合、厚み差が大きくなることで製造上の困難が生じる。そして、製造をさらに容易にするためには、
０．１＜Ｔｍａｘ／Ｔ０＜２．５
の範囲内となることが好ましい。

また、第１レンズ群ＧＲ１を構成している負メニスカスレンズＧ１の屈折面ｓ２、ｓ４（１の面であるが、光束が２度透過するので、面番号を２つ付してある）が非球面で形成されており、かつ
ｋｔ：屈折面の非球面円錐定数
として、
下記条件式
（６）−１５．０＜ｋｔ＜１５．０
を満足することが好ましい。

この条件式（６）は上記条件式（５）と共に、第１レンズ群ＧＲ１の負メニスカスレンズＧ１の屈折面ｓ２、ｓ４の適切な非球面形状の範囲を規定した式で、条件式（５）にあって、下限方向は、軸上近傍の曲率と比較して、周辺の曲率が弱くなることを意味する。これは歪曲収差等の補正に有効であるが、下限値を超えると像面湾曲等の他収差に悪影響を及ぼす。逆に、上限方向は軸上近傍の曲率と比較して、周辺の曲率が強くなることを意味し、上限値を超えると、歪曲収差の補正が困難となる。条件式（６）は、条件式（５）と逆方向の効果を持ち、下限方向では軸上近傍の曲率と比較して、周辺の曲率が弱くなる。この時、周辺部分で負の屈折力が生じるため、下限値を超えた場合歪曲収差の補正が困難になる。上限方向は、周辺部分の曲率が強くなり正の屈折力が生じるため、歪曲収差の補正には有効であるが、上限値を超えると像面湾曲等の他収差に悪影響を及ぼす。

さらに、第１レンズ群ＧＲ１の負メニスカスレンズＧ１の反射面ｓ３の非球面が、
Ａ３Ｒ：負メニスカスレンズの反射面の３次非球面係数
Ａ３Ｔ：負メニスカスレンズの屈折面の３次非球面係数
として、
下記条件式
（７）０．０＜Ａ３Ｒ＜１．０×１０−１２
（８）０．０＜Ａ３Ｔ＜１．０×１０−１２
を満足することが好ましい。

これら条件式（７）、（８）は奇数次の非球面係数の適切な範囲を規定した式である。非球面係数に３次、５次の項を付加した場合、通常の屈折面Ｘ（＝ａ１・ρ＾２＋ａ２・ρ＾４＋・・・、ここで、ρ＾２＝Ｙ＾２＋Ｚ＾２）に３次の項が加わる。この場合２次収差、４次収差が発生する。非球面係数を適切に与えることで、歪曲収差、像面湾曲等の収差補正が容易になる。条件式（７）、（８）の下限を超えた場合、収差補正を十分に行うことが出来ない。また、上限を超えた場合、歪曲収差の補正過剰を招く。

第２レンズ群ＧＲ２を構成するレンズの各面のうち、少なくとも１の面及び／又は第４レンズ群ＧＲ４を構成するレンズの各面のうち、少なくとも１の面が非球面で形成されていることが好ましい。これによって、効果的に収差補正を行い、かつレンズ枚数を減らすことが可能である。なお、上記非球面は奇数次の項を含む非球面であっても良い。

さらにまた、第４レンズ群ＧＲ４の正レンズのうちの少なくとも１枚が、
ΔＰ＝｛Θ−(０．６４４４−０．００１６８９・ν（凸））｝×１００
Θ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
ν(凸)：正レンズのｄ線（５８７．６ｎｍ）のアッベ数
ｎｇ：正レンズのｇ線（４３５．８４ｎｍ）の屈折率
ｎＦ：正レンズのＦ線（４８６．１３ｎｍ）の屈折率
ｎＣ：正レンズのＣ線（６５６．２８ｎｍ）の屈折率
として、下記条件式
（９）０．７＜ΔＰ＜６．０
（１０）６０＜ν（凸）＜１００
を満足することが好ましい。

条件式（９）は、レンズ材料のｇ線とＦ線に対する異常分散性を、ノーマルガラス(Ｋ７とＦ２) を結んで得られる標準線からの偏差として、ΔＰで定量的に規定している。具体的には、ΔＰのΘがｇ線とＦ線の使用レンズ材料の部分分散比を表しており、ΔＰの０．６４４４−０．００１６８９・νｄがノーマルガラスの部分分散を結んだ直線を表している。この式の下限を超えた場合は、ｇ線、Ｆ線に対する異常分散性が小さくなるため倍率色収差が悪化する。上限を超えた場合は、異常分散性は十分であるが、そのような材料は一般に存在せず、仮にあったとしても非常に高価になる。

条件式（１０）の下限を超えた場合、軸上色収差が悪化する。上限を超えた場合、色収差の補正は十分であるが、そのような材料は一般に存在しない。

以下に、本発明投影光学系の実施の形態及びその数値実施例について説明する。

図１は本発明投影光学系の第１の実施の形態である投影光学系１のレンズ構成を示すものである。

投影光学系１は、投影側から順に、投影側に凹面を向けた負メニスカスレンズＧ１で構成された第１レンズ群ＧＲ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４とが配列されて成り、４群レトロフォーカスタイプのレンズ構成を有する。

第１レンズ群ＧＲ１を構成する負メニスカスレンズＧ１の凹面（投影側の面）ｓ３は非球面形状を有する反射面とされ、凸面（像側の面）ｓ２、ｓ４は非球面形状の屈折面とされている。第２レンズ群ＧＲ２は、投影側から順に、投影側に凸面を向けると共に像側の面が非球面で形成された負メニスカスレンズの第２レンズＧ２と負レンズの第３レンズＧ３とが配列されて成る。第３レンズ群ＧＲ３は、投影側から順に、正レンズの第４レンズＧ４と正レンズの第５レンズＧ５と投影側に凸の正メニスカスレンズの第６レンズＧ６とが配列されて成る。第４レンズ群ＧＲ４は、投影側から順に、投影側の面が非球面で形成された負レンズの第７レンズＧ７と投影側に凸の負メニスカスレンズの第８レンズＧ８と正レンズの第９レンズＧ９と負レンズの第１０レンズＧ１０と正レンズの第１１レンズＧ
１１と正レンズの第１２レンズＧ１２とが配列されて成る。

この投影光学系１にあっては第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３との間に大きな空気間隙を設けてある。そこで、この空気間隙にプリズム等の光路折り曲げ手段を挿入することが可能である。これによって投影光学系１の奥行寸法を小さくすることができる。

上記第１の実施の形態にかかる投影光学系をさらに具体化した数値実施例１を以下の表１乃至表４及び図２に示す。

まず、表１に各面の曲率半径、面間隔、硝材のｄ線における屈折率ｎｄ及びｄ線におけるアッベ数νｄを、全系の焦点距離「ｆ（ａｌｌ）」、Ｆナンバー、像高「ｙ′」と共に示す。なお、数値実施例１は投影光学系１をプロジェクターに適用した場合を想定しており、第１レンズＧ１とスクリーンとの間に位置する背面ミラーＭｒの反射面を第１面とし、以下、像側に光路を辿って面番号を付してある。従って、第１レンズＧ１の像側の面は２度光束が通過するので、面番号が２つ（２、４）付してある。なお、第２７面乃至第３０面は投影光学系１によってスクリーン上に投影される像を形成する像形成部に存在する面であり、参考までに示したものである。また、表中、「ＩＮＦ」は平面を意味し、面番号に続く列に表示した「※」は当該面が非球面であることを意味する。さらに、絞りは面番号「ＳＴＯＰ」で示す。

上記投影光学系１において、第１レンズＧ１の像側の面ｓ２、ｓ４、第１レンズの投影側の面（反射面）ｓ３、第２レンズＧ２の像側の面ｓ６及び第７レンズＧ７の投影側の面ｓ１５が非球面に形成されている。そこで、表２に数値実施例１における上記各面の４次、６次、８次及び１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を円錐定数「Ｋ」と共に示す。なお、本明細書において非球面は、数１式によって、また、３次、５次の奇数次項を含む場合は数２式によって、それぞれ定義されるものとする。また、表２中、非球面係数の「Ｅ−ｉ」は「１０^−ｉ」を示すものである。

但し、Ｃは曲率半径の逆数、Ｈは光軸からの高さ方向の距離

数値実施例１における各条件式の元データを表３にまた、各数値を表４に示す。

但し、
ｆ（ａｌｌ）：全系の焦点距離
φ１：第１レンズ群の屈折力
φ２：第２レンズ群の屈折力
φ１２：第１レンズ群と第２レンズ群の合成屈折力
φ３：第３レンズ群の屈折力
φ４：第４レンズ群の屈折力
φ３４：第３レンズ群と第４レンズ群の合成屈折力
Ｔ２３：第２レンズ群と第３レンズ群間の距離
Ｔｍａｘ：負メニスカスレンズの最大像高の光軸に平行な厚み
Ｔ０：負メニスカスレンズの軸上厚み
ＴＡＳｒ：Ｓ３反射面で発生するタンジェンシャル像面湾曲のザイデル収差
ＴＡＳ２：Ｇ２非球面で発生するタンジェンシャル像面湾曲のザイデル収差
ＳＡＳｒ：Ｓ３反射面で発生するサジタル像面湾曲のザイデル収差
ＳＡＳ２：Ｇ２非球面で発生するサジタル像面湾曲のザイデル収差

但し、
ｋｒ：負メニスカスレンズの反射面の非球面円錐定数
ｋｔ：負メニスカスレンズの屈折面の非球面円錐定数
Ａ３Ｒ：負メニスカスレンズの反射面の３次非球面係数
Ａ３Ｔ：負メニスカスレンズの屈折面の３次非球面係数
Ａ３（２）：第２レンズ群非球面の３次非球面係数
ΔＰ＝｛Θ−（０．６４４４−０．００１６８９・ν（凸））｝×１００
Θ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
ν（凸）：第４レンズ群の正レンズのｄ線（５８７．６ｎｍ）のアッベ数
ｎｇ：第４レンズ群の正レンズのｇ線（４３５．８４ｎｍ）の屈折率
ｎＦ：第４レンズ群の正レンズのＦ線（４８６．１３ｎｍ）の屈折率
ｎＣ：第４レンズ群の正レンズのＣ線（６５６．２８ｎｍ）の屈折率
図２に数値実施例１の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。なお、球面収差図において、実線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、破線はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、一点鎖線はＣ線（波長６５６．３ｎｍ）におけるそれぞれの収差曲線を示し、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示すものである。本実施の形態の投影光学系により、球面収差、非点収差及び歪曲収差が良好に補正される。

図３は本発明投影光学系の第２の実施の形態である投影光学系２のレンズ構成を示すものである。

投影光学系２は、投影側から順に、投影側に凹面を向けた負メニスカスレンズＧ１で構成された第１レンズ群ＧＲ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４とが配列されて成り、４群レトロフォーカスタイプのレンズ構成を有する。

第１レンズ群ＧＲ１を構成する負メニスカスレンズＧ１の凹面（投影側の面）ｓ３は非球面形状を有する反射面とされ、凸面（像側の面）ｓ２、ｓ４は非球面形状の屈折面とされている。第２レンズ群ＧＲ２は、投影側から順に、投影側に凸面を向けると共に像側の面が非球面で形成された負メニスカスレンズの第２レンズＧ２と負レンズの第３レンズＧ３とが配列されて成る。第３レンズ群ＧＲ３は、投影側から順に、投影側に凹面を向けた正メニスカスレンズの第４レンズＧ４と投影側に凸面を向けた正メニスカスレンズの第５レンズＧ５と正レンズＧ６とが配列されて成る。第４レンズ群ＧＲ４は、投影側から順に、投影側の面が非球面で形成された負レンズの第７レンズＧ７と負レンズの第８レンズＧ８と正レンズの第９レンズＧ９と投影側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第１０レンズＧ１０と正レンズの第１１レンズＧ１１と正レンズの第１２レンズＧ１２とが配列されて成る。

この投影光学系２にあっては第３レンズ群ＧＲ３の第５レンズＧ５と第６レンズＧ６との間に大きな空気間隙を設けてある。従って、この空気間隙にプリズム等の光路折り曲げ手段を挿入することができる。これによって投影光学系２の奥行寸法を小さくすることができる。

上記第２の実施の形態にかかる投影光学系２をさらに具体化した数値実施例２を以下の表５乃至表８及び図４に示す。

まず、表５に各面の曲率半径、面間隔、硝材のｄ線における屈折率ｎｄ及びｄ線におけるアッベ数νｄを、全系の焦点距離「ｆ（ａｌｌ）」、Ｆナンバー、像高「ｙ′」と共に示す。なお、数値実施例２は投影光学系２をプロジェクターに適用した場合を想定しており、第１レンズＧ１とスクリーンとの間に位置する背面ミラーＭｒの反射面を第１面とし、以下、像側に光路を辿って面番号を付してある。従って、第１レンズＧ１の像側の面は２度光束が通過するので、面番号が２つ（２、４）付してある。なお、第２７面乃至第３０面は投影光学系２によってスクリーン上に投影される像を形成する像形成部に存在する面であり、参考までに示したものである。また、表中、「ＩＮＦ」は平面を意味し、面番号に続く列に表示した「※」は当該面が非球面であることを意味する。さらに、絞りは面番号「ＳＴＯＰ」で示す。

上記投影光学系２において、第１レンズＧ１の像側の面ｓ２、ｓ４、第１レンズの投影側の面（反射面）ｓ３、第２レンズＧ２の像側の面ｓ６及び第７レンズＧ７の投影側の面ｓ１５が非球面に形成されている。そこで、表６に数値実施例２における上記各面の４次、６次、８次及び１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を円錐定数「Ｋ」と共に示す。

数値実施例２における各条件式の元データを表７にまた、各数値を表８に示す。

図４に数値実施例２の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。なお、球面収差図において、実線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、破線はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、一点鎖線はＣ線（波長６５６．３ｎｍ）におけるそれぞれの収差曲線を示し、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示すものである。

図５は本発明投影光学系の第３の実施の形態である投影光学系３のレンズ構成を示すものである。

投影光学系３は、投影側から順に、投影側に凹面を向けた負メニスカスレンズＧ１で構成された第１レンズ群ＧＲ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４とが配列されて成り、４群レトロフォーカスタイプのレンズ構成を有する。

第１レンズ群ＧＲ１を構成する負メニスカスレンズＧ１の凹面（投影側の面）ｓ３は非球面形状を有する反射面とされ、凸面（像側の面）ｓ２、ｓ４は非球面形状の屈折面とされている。第２レンズ群ＧＲ２は、投影側から順に、投影側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第２レンズＧ２と投影側に凸面を向けけると共に像側の面が非球面で形成された負メニスカスレンズの第３レンズＧ３と負レンズの第４レンズＧ４と投影側に凹面を向けた正メニスカスレンズの第５レンズＧ５とが配列されて成る。第３レンズ群ＧＲ３は、投影側から順に、正レンズの第６レンズＧ６と投影側に凸面を向けた正メニスカスレンズの第７レンズＧ７と負レンズの第８レンズＧ８と正レンズの第９レンズＧ９とが配列されて成る。第４レンズ群ＧＲ４は、投影側から順に、投影側に凸面を向けた正メニスカスレンズの第１０レンズＧ１０と負レンズの第１１レンズＧ１１と正レンズの第１２レンズＧ１２と投影側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第１３レンズＧ１３と正レンズの第１４レンズＧ１４と正レンズの第１５レンズＧ１５とが配列されて成る。

上記第３の実施の形態にかかる投影光学系３をさらに具体化した数値実施例３を以下の表９乃至表１２及び図６に示す。

まず、表９に各面の曲率半径、面間隔、硝材のｄ線における屈折率ｎｄ及びｄ線におけるアッベ数νｄを、全系の焦点距離「ｆ（ａｌｌ）」、Ｆナンバー、像高「ｙ′」と共に示す。なお、数値実施例３は投影光学系３をプロジェクターに適用した場合を想定しており、第１レンズＧ１とスクリーンとの間に位置する背面ミラーＭｒの反射面を第１面とし、以下、像側に光路を辿って面番号を付してある。従って、第１レンズＧ１の像側の面は２度光束が通過するので、面番号が２つ（２、４）付してある。なお、第３３面乃至第３６面は投影光学系３によってスクリーン上に投影される像を形成する像形成部に存在する面であり、参考までに示したものである。また、表中、「ＩＮＦ」は平面を意味し、面番号に続く列に表示した「※」は当該面が非球面であることを意味する。さらに、絞りは面番号「ＳＴＯＰ」で示す。

上記投影光学系３において、第１レンズＧ１の像側の面ｓ２、ｓ４、第１レンズの投影側の面（反射面）ｓ３、第３レンズＧ３の像側の面ｓ８が非球面に形成されている。そこで、表１０に数値実施例３における上記各面の４次、６次、８次及び１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を円錐定数「Ｋ」と共に示す。

数値実施例３における各条件式の元データを表１１にまた、各数値を表１２に示す。

図６に数値実施例３の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。なお、球面収差図において、実線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、破線はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、一点鎖線はＣ線（波長６５６．３ｎｍ）におけるそれぞれの収差曲線を示し、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示すものである。本実施の形態の投影光学系により、球面収差、非点収差及び歪曲収差が良好に補正される。

図７は本発明投影光学系の第４の実施の形態である投影光学系４のレンズ構成を示すものである。

投影光学系４は、投影側から順に、投影側に凹面を向けた負メニスカスレンズＧ１で構成された第１レンズ群ＧＲ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４とが配列され、さらに、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３との間にガラスＧ４が介挿されて成り、４群レトロフォーカスタイプのレンズ構成を有する。

第１レンズ群ＧＲ１を構成する負メニスカスレンズＧ１の凹面（投影側の面）ｓ３は非球面形状を有する反射面とされ、凸面（像側の面）ｓ２，ｓ４は非球面形状の屈折面とされている。第２レンズ群ＧＲ２は、投影側から順に、投影側に凸面を向けると共に像側の面が非球面に形成された負メニスカスレンズの第２レンズＧ２と負レンズの第３レンズＧ３とが配列されて成る。第３レンズ群ＧＲ３は、投影側から順に、正レンズの第５レンズＧ５と投影側に凸面を向けた正メニスカスレンズの第６レンズＧ６と投影側に凸面を向けた正メニスカスレンズの第７レンズＧ７とが配列されて成る。第４レンズ群ＧＲ４は、投影側から順に、投影側に凸面を向けると共に投影側の面が非球面で形成された負メニスカスレンズの第８レンズＧ８と負レンズの第９レンズＧ９と正レンズの第１０レンズＧ１０と像側の面が非球面で形成された負レンズの第１１レンズＧ１１と正レンズの第１２レンズＧ１２と正レンズの第１３レンズＧ１３とが配列されて成る。

この第４の実施の形態にかかる投影光学系４にあっては、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３との間にガラスＧ４が介挿されているので、該ガラスＧ４に替えてプリズム等の光路折り曲げ手段を介挿することによって光路を折り曲げることができ、これによって、投影光学系４の奥行、すなわち、投影方向の大きさを小さくすることができる。なお、投影光学系の奥行を小さくするための光路折曲用の手段は、プリズムに限られるものではなく、その他の手段、例えば、ミラーのようなものであっても良い。

上記第４の実施の形態にかかる投影光学系４をさらに具体化した数値実施例４を以下の表１３乃至表１６及び図８に示す。

まず、表１３に各面の曲率半径、面間隔、硝材のｄ線における屈折率ｎｄ及びｄ線におけるアッベ数νｄを、全系の焦点距離「ｆ（ａｌｌ）」、Ｆナンバー、像高「ｙ′」と共に示す。なお、数値実施例４は投影光学系４をプロジェクターに適用した場合を想定しており、第１レンズＧ１とスクリーンとの間に位置する背面ミラーＭｒの反射面を第１面とし、以下、像側に光路を辿って面番号を付してある。従って、第１レンズＧ１の像側の面は２度光束が通過するので、面番号が２つ（２、４）付してある。なお、第２９面乃至第３２面は投影光学系４によってスクリーン上に投影される像を形成する像形成部に存在する面であり、参考までに示したものである。また、表中、「ＩＮＦ」は平面を意味し、面番号に続く列に表示した「※」は当該面が非球面であることを意味する。さらに、絞りは
面番号「ＳＴＯＰ」で示す。

上記投影光学系４において、第１レンズＧ１の像側の面ｓ２、ｓ４、第１レンズの投影側の面（反射面）ｓ３、第２レンズＧ２の像側の面ｓ６、第８レンズＧ８の投影側の面ｓ１７及び第１１レンズＧ１１の像側の面ｓ２４が非球面に形成されている。そこで、表１４に数値実施例４における上記各面の４次、６次、８次及び１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を円錐定数「Ｋ」と共に示す。

数値実施例４における各条件式の元データを表１５にまた、各数値を表１６に示す。

図８に数値実施例４の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。なお、球面収差図において、実線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、破線はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、一点鎖線はＣ線（波長６５６．３ｎｍ）におけるそれぞれの収差曲線を示し、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示すものである。本実施の形態の投影光学系により、球面収差、非点収差及び歪曲収差が良好に補正される。

図９は本発明投影光学系の第５の実施の形態である投影光学系５のレンズ構成を示すものである。

投影光学系５は、投影側から順に、投影側に凹面を向けた負メニスカスレンズＧ１で構成された第１レンズ群ＧＲ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４とが配列されて成り、４群レトロフォーカスタイプのレンズ構成を有する。

第１レンズ群ＧＲ１を構成する負メニスカスレンズＧ１の凹面（投影側の面）ｓ３は非球面形状を有する反射面とされ、凸面（像側の面）ｓ２、ｓ４は非球面形状の屈折面とされている。第２レンズ群ＧＲ２は、投影側から順に、投影側に凸面を向けた正メニスカスレンズの第２レンズＧ２と投影側に凸面を向けけると共に像側の面が非球面で形成された負メニスカスレンズの第３レンズと負レンズの第４レンズＧ４と投影側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第５レンズＧ５とが配列されて成る。第３レンズ群ＧＲ３は、投影側から順に、正レンズの第６レンズＧ６と投影側に凸面を向けた正メニスカスレンズの第７レンズＧ７と負レンズの第８レンズＧ８と正レンズの第９レンズＧ９とが配列されて成る。第４レンズ群ＧＲ４は、投影側から順に、投影側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第１０レンズＧ１０と投影側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第１１レンズＧ１１と投影側に凹面を向けた正メニスカスレンズの第１２レンズＧ１２と投影側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第１３レンズＧ１３と正レンズの第１４レンズＧ１４と正レンズの第１５レンズＧ１５とが配列されて成る。

上記第５の実施の形態にかかる投影光学系５をさらに具体化した数値実施例５を以下の表１７乃至表２０及び図１０に示す。

まず、表１７に各面の曲率半径、面間隔、硝材のｄ線における屈折率ｎｄ及びｄ線におけるアッベ数νｄを、全系の焦点距離「ｆ（ａｌｌ）」、Ｆナンバー、像高「ｙ′」と共に示す。なお、数値実施例５は投影光学系５をプロジェクターに適用した場合を想定しており、第１レンズＧ１とスクリーンとの間に位置する背面ミラーＭｒの反射面を第１面とし、以下、像側に光路を辿って面番号を付してある。従って、第１レンズＧ１の像側の面は２度光束が通過するので、面番号が２つ（２、４）付してある。なお、第３３面乃至第３６面は投影光学系３によってスクリーン上に投影される像を形成する像形成部に存在する面であり、参考までに示したものである。また、表中、「ＩＮＦ」は平面を意味し、面番号に続く列に表示した「※」は当該面が非球面であることを意味する。さらに、絞りは面番号「ＳＴＯＰ」で示す。

上記投影光学系５において、第１レンズＧ１の像側の面ｓ２、ｓ４、第１レンズの投影側の面（反射面）ｓ３、第３レンズＧ３の像側の面ｓ８が非球面に形成されている。そこで、表１８に数値実施例５における上記各面の４次、６次、８次及び１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を円錐定数「Ｋ」と共に示す。

数値実施例５における各条件式の元データを表１９に、また、各数値を表２０に示す。

図１０に数値実施例５の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。なお、球面収差図において、実線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、破線はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、一点鎖線はＣ線（波長６５６．３ｎｍ）におけるそれぞれの収差曲線を示し、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示すものである。本実施の形態の投影光学系により、球面収差、非点収差及び歪曲収差が良好に補正される。

図１１は本発明投影光学系の第６の実施の形態である投影光学系６のレンズ構成を示すものである。

投影光学系６は、投影側から順に、投影側に凹面を向けた負メニスカスレンズＧ１で構成された第１レンズ群ＧＲ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４とが配列され、さらに、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３との間にはガラスＧ４が介挿されており、４群レトロフォーカスタイプのレンズ構成を有する。

第１レンズ群ＧＲ１を構成する負メニスカスレンズＧ１の凹面（投影側の面）ｓ３は非球面形状を有する反射面とされ、凸面（像側の面）ｓ２、ｓ４は非球面形状の屈折面とされている。第２レンズ群ＧＲ２は、投影側から順に、投影側に凸面を向けると共に像側の面が非球面に形成された負メニスカスレンズの第２レンズＧ２と負レンズの第３レンズＧ３とが配列されて成る。第３レンズ群ＧＲ３は、投影側から順に、正レンズの第５レンズＧ５と投影側に凸面を向けた正メニスカスレンズの第６レンズＧ６と投影側に凸面を向けた正メニスカスレンズの第７レンズＧ７とが配列されて成る。第４レンズ群ＧＲ４は、投影側の面が非球面で形成された負レンズの第８レンズＧ８と負レンズの第９レンズＧ９と正レンズの第１０レンズＧ１０と像側の面が非球面で形成された負レンズの第１１レンズ
Ｇ１１と正レンズの第１２レンズＧ１２と正レンズの第１３レンズＧ１３とが配列されて成る。

この第６の実施の形態にかかる投影光学系６にあっては、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３との間にガラスＧ４が介挿されているので、該ガラスＧ４に替えて光路折り曲げ用のプリズム等を介挿することによって光路を折り曲げることができ、これによって、投影光学系６の奥行、すなわち、投影方向の大きさを小さくすることができる。なお、投影光学系の奥行を小さくするための光路折曲用の手段は、プリズムに限られるものではなく、その他の手段、例えば、ミラーのようなものであっても良い。

上記第６の実施の形態にかかる投影光学系６をさらに具体化した数値実施例６を以下の表２１乃至表２４及び図１２に示す。

まず、表２１に各面の曲率半径、面間隔、硝材のｄ線における屈折率ｎｄ及びｄ線におけるアッベ数νｄを、全系の焦点距離「ｆ（ａｌｌ）」、Ｆナンバー、像高「ｙ′」と共に示す。なお、数値実施例６は投影光学系６をプロジェクターに適用した場合を想定しており、第１レンズＧ１とスクリーンとの間に位置する背面ミラーＭｒの反射面を第１面とし、以下、像側に光路を辿って面番号を付してある。従って、第１レンズＧ１の像側の面は２度光束が通過するので、面番号が２つ（２、４）付してある。なお、第２９面乃至第３２面は投影光学系６によってスクリーン上に投影される像を形成する像形成部に存在する面であり、参考までに示したものである。また、表中、「ＩＮＦ」は平面を意味し、面番号に続く列に表示した「※」は当該面が非球面であることを、「※※」は当該面が奇数次項を含む非球面であることを意味する。さらに、絞りは面番号「ＳＴＯＰ」で示す。

上記投影光学系６において、第１レンズＧ１の像側の面ｓ２、ｓ４、第１レンズの投影側の面（反射面）ｓ３、第２レンズＧ２の像側の面ｓ６、第８レンズＧ８の投影側の面ｓ１７及び第１１レンズＧ１１の像側の面ｓ２４が非球面に形成されている。そこで、表２２に数値実施例６における上記各面の３次、４次、５次、６次、８次及び１０次の非球面係数Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を円錐定数「Ｋ」と共に示す。

数値実施例６における各条件式の元データを表２３にまた、各数値を表２４に示す。

図１２に数値実施例６の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。なお、球面収差図において、実線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、破線はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、一点鎖線はＣ線（波長６５６．３ｎｍ）におけるそれぞれの収差曲線を示し、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示すものである。本実施の形態の投影光学系により、球面収差、非点収差及び歪曲収差が良好に補正される。

図１３は本発明投影光学系の第７の実施の形態である投影光学系７のレンズ構成を示すものである。

投影光学系７は、投影側から順に、投影側に凹面を向けた負メニスカスレンズＧ１で構成された第１レンズ群ＧＲ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４とが配列され、さらに、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３との間にガラスＧ４が介挿されて成り、４群レトロフォーカスタイプのレンズ構成を有する。

この第７の実施の形態にかかる投影光学系７にあっては、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３との間にガラスＧ４が介挿されているので、該ガラスＧ４に替えて光路折り曲げ用のプリズム等を介挿することによって光路を折り曲げることができ、これによって、投影光学系７の奥行、すなわち、投影方向の大きさを小さくすることができる。なお、投影光学系の奥行を小さくするための光路折曲用の手段は、プリズムに限られるものではなく、その他の手段、例えば、ミラーのようなものであっても良い。

上記第７の実施の形態にかかる投影光学系７をさらに具体化した数値実施例７を以下の表２５乃至表２８及び図１４に示す。

まず、表２５に各面の曲率半径、面間隔、硝材のｄ線における屈折率ｎｄ及びｄ線におけるアッベ数νｄを、全系の焦点距離「ｆ（ａｌｌ）」、Ｆナンバー、像高「ｙ′」と共に示す。なお、数値実施例７は投影光学系７をプロジェクターに適用した場合を想定しており、第１レンズＧ１とスクリーンとの間に位置する背面ミラーＭｒの反射面を第１面とし、以下、像側に光路を辿って面番号を付してある。従って、第１レンズＧ１の像側の面は２度光束が通過するので、面番号が２つ（２、４）付してある。なお、第２９面乃至第３２面は投影光学系７によってスクリーン上に投影される像を形成する像形成部に存在する面であり、参考までに示したものである。また、表中、「ＩＮＦ」は平面を意味し、面番号に続く列に表示した「※」は当該面が非球面であることを、「※※」は当該面が奇数次項を含む非球面であることを意味する。さらに、絞りは面番号「ＳＴＯＰ」で示す。

上記投影光学系７において、第１レンズＧ１の像側の面ｓ２、ｓ４、第１レンズの投影側の面（反射面）ｓ３、第２レンズＧ２の像側の面ｓ６、第８レンズＧ８の投影側の面ｓ１７及び第１１レンズＧ１１の像側の面ｓ２４が非球面に形成されている。そこで、表２６に数値実施例７における上記各面の３次、４次、５次、６次、８次及び１０次の非球面係数Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を円錐定数「Ｋ」と共に示す。

数値実施例７における各条件式の元データを表２７にまた、各数値を表２８に示す。

図１４に数値実施例７の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。なお、球面収差図において、実線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、破線はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、一点鎖線はＣ線（波長６５６．３ｎｍ）におけるそれぞれの収差曲線を示し、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示すものである。本実施の形態の投影光学系により、球面収差、非点収差及び歪曲収差が良好に補正される。

図１５は本発明投影光学系の第８の実施の形態である投影光学系８のレンズ構成を示すものである。

投影光学系８は、投影側から順に、投影側に凹面を向けた負メニスカスレンズＧ１で構成された第１レンズ群ＧＲ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４とが配列された、４群レトロフォーカスタイプのレンズ構成を有する。特に、第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４との間に大きな空気間隙をとってある。

第１レンズ群ＧＲ１を構成する負メニスカスレンズＧ１の凹面（投影側の面）ｓ３は非球面形状を有する反射面とされ、凸面（像側の面）ｓ２、ｓ４は非球面形状の屈折面とされている。第２レンズ群ＧＲ２は、投影側から順に、正レンズレンズの第２レンズＧ２と像側の面が非球面で形成された負レンズの第３レンズＧ３と負レンズの第４レンズＧ４が配列されて成る。第３レンズ群ＧＲ３は、投影側から順に、投影側に凹面を向けた正メニスカスレンズの第５レンズＧ５及び投影側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第６レンズＧ６から成る接合レンズと正レンズの第７レンズＧ７とが配列されて成る。第４レンズ群ＧＲ４は、投影側に凸面を向けた正メニスカスレンズの第８レンズＧ８と投影側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第９レンズＧ９と正レンズの第１０レンズＧ１０と投影側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第１１レンズＧ１１と正レンズの第１２レンズＧ１２と正レンズの第１３レンズＧ１３とが配列されて成る。

この撮影光学系８にあっては、第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４との間の大きな空気間隙にプリズム等の光路折り曲げ手段を挿入することが可能であり、これによって投影光学系８の奥行寸法を小さくすることができる。

上記第８の実施の形態にかかる投影光学系８をさらに具体化した数値実施例８を以下の表２９乃至表３２及び図１６に示す。

まず、表２９に各面の曲率半径、面間隔、硝材のｄ線における屈折率ｎｄ及びｄ線におけるアッベ数νｄを、全系の焦点距離「ｆ（ａｌｌ）」、Ｆナンバー、像高「ｙ′」と共に示す。なお、数値実施例８は投影光学系８をプロジェクターに適用した場合を想定しており、第１レンズＧ１とスクリーンとの間に位置する背面ミラーＭｒの反射面を第１面とし、以下、像側に光路を辿って面番号を付してある。従って、第１レンズＧ１の像側の面は２度光束が通過するので、面番号が２つ（２、４）付してある。なお、第２８面乃至第３１面は投影光学系８によってスクリーン上に投影される像を形成する像形成部に存在する面であり、参考までに示したものである。また、表中、「ＩＮＦ」は平面を意味し、面番号に続く列に表示した「※」は当該面が非球面であることを、「※※」は当該面が奇数次項を含む非球面であることを意味する。さらに、絞りは面番号「ＳＴＯＰ」で示す。

上記投影光学系８において、第１レンズＧ１の像側の面ｓ２、ｓ４、第１レンズの投影側の面（反射面）ｓ３、第３レンズＧ３の像側の面ｓ８が非球面に形成されている。そこで、表３０に数値実施例８における上記各面の３次、４次、５次、６次、８次及び１０次の非球面係数Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を円錐定数「Ｋ」と共に示す。

数値実施例８における各条件式の元データを表３１にまた、各数値を表３２に示す。

図１６に数値実施例８の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。なお、球面収差図において、実線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、破線はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、一点鎖線はＣ線（波長６５６．３ｎｍ）におけるそれぞれの収差曲線を示し、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示すものである。本実施の形態の投影光学系により、球面収差、非点収差及び歪曲収差が良好に補正される。

以上で分かるように、いずれの数値実施例においても、条件式（１）乃至（１０）が満足されていて、各収差が良好に補正されると共に、小型化が達成されている。

なお、上記した各実施の形態では、反射面を除き、入射光線を屈折により偏向させる屈折型レンズ(つまり異なる屈折率を有する媒質同士の界面で偏向が行われるタイプのレンズ)のみが用いられているが、これに限らず、例えば、回折により入射光線を偏向させる回折型レンズ、回折作用と屈折作用との組み合わせで入射光線を偏向させる屈折、回折ハイブリッド型レンズ、入射光線を媒質内の屈折率分布により偏向させる屈折率分布型レンズ等を用いてもよい。

表３３に上記各数値実施例における各条件式の元データ及び数値を纏めて示す。

図１７及び図１８に本発明が像投影装置の実施の形態を示す。なお、図示した実施の形態は、本発明をリアプロジェクションテレビに適用したものである。

リアプロジェクションテレビ１０は筐体２０内に必要な部品や部材、装置が配設されて成る。

筐体２０の前面には下部を除いた部分に大きな開口２１が形成され、該開口２１を塞ぐように透過型スクリーンＳｃｒが配置されている。筐体２０内の後方の位置で上記透過型スクリーンＳｃｒとほぼ対向した位置に全反射ミラーＭｒが配置されている。そして、筐体２０内の下方部に投影光学系３０及び画像形成部４０が配置される。そして、画像形成部４０で形成された画像がレンズ群Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４を介して投影光学系３０の第１レンズ群ＧＲ１の負メニスカスレンズＧ１によって全反射ミラーＭｒに向けて広角反射され、さらに、該全反射ミラーＭｒによって反射されて透過型スクリーンＳｃｒの背面に結像される。従って、画像形成部４０で形成された画像が透過型スクリーンＳｃｒに拡大投影され、これをスクリーンＳｃｒの前方から鑑賞することが出来る。

画像形成部４０は、投影光学系３０によって投影できる画像を形成することが出来るものであれば、どの様なものであっても構わないが、その一例を図１８に示す。

図１８に示した画像形成部４０は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）３色の成分に分離された画像信号によって各別に駆動されるＲ用液晶パネル４１Ｒ、Ｇ用液晶パネル４１Ｇ、Ｂ用液晶パネル４１Ｂの３枚の液晶パネルを備えた３板式フルカラーの画像形成部である。

画像形成部４０は光源部５０を備え、該光源部５０によって白色光が平行光束として出射される。光源部５０から出射された白色光は全反射ミラー５１で反射され、さらに、ダイクロイックミラー４２ａによってＲ成分とＧＢ成分に分離され、ダイクロイックミラー４２ａを透過したＧＢ成分はさらにダイクロイックミラー４２ｂによってＧ成分とＢ成分に分離される。ダイクロイックミラー４２ａで反射されたＲ成分は全反射ミラー４３ａでさらに反射されてＲ用液晶パネル４１Ｒを透過してダイクロイックプリズム４４に入射する。ダイクロイックミラー４２ｂで反射されたＧ成分はＧ用液晶パネル４１Ｇを透過してダイクロイックプリズム４４に入射する。なお、Ｒ成分とＧ成分の光路長は同じになるようにされている。

ダイクロイックミラー４２ｂを透過したＢ成分は全反射ミラー４３ｂ、４３ｃによって順次反射されてＢ用液晶パネル４１Ｂを透過してダイクロイックプリズム４４に入射される。なお、このＢ成分の光路長はＲ成分、Ｇ成分の光路長より長くなるので、光路長調整用のレンズ４５ａ、４５ａがダイクロイックミラー４２ａと全反射ミラー４３ｂとの間及び全反射ミラー４３ｂと４３ｃとの間に介挿されている。また、各液晶パネル４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂの入射面側にはコンデンサーレンズ４５ｂ、４５ｂ、４５ｂが配置されている。

それぞれの液晶パネル４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂによって空間変調されたＲ、Ｇ、Ｂ各成分は色分離フィルタが交差するように配置されたダイクロイックプリズム４４によって合成されて一つのフルカラーの画像として出射面４４ａから出射されて投影光学系３０に入射される。

以上のようにして、フルカラーの画像がスクリーンＳｃｒに映し出されることになる。

なお、投影光学系３０には上記実施の形態にかかる投影光学系１、２、３、４、５、６、７、８の何れかを使用することができることは勿論である。非球面反射面が小径化されたこの投影光学系を用いることにより、物理的にリアプロジェクションテレビのスクリーン下部（又は上部）を低くすることができる。

図１９はリアプロジェクションテレビの変形例１０Ａを示すものである。このリアプロジェクションテレビ１０Ａにあっては、投影光学系３０Ａの光路上に折り曲げプリズム３１が介挿されている点が上記リアプロジェクションテレビ１０と異なる。

これによって、投影光学系３０Ａの奥行が小さくなり、これに伴って、リアプロジェクションテレビ１０Ａの奥行寸法Ｄも小さくすることができる。図１９においては、プリズムにより垂直面内に光路を折り曲げた例を示したが、水平面内に光路を折り曲げるようにしてもよい。

画像投影装置の例として、リアプロジェクションテレビの例を記載したが、本発明画像投影装置の適用範囲がリアプロジェクションテレビに限られることを意味するものではない。反射型スクリーンに投影するタイプであるフロントプロジェクター等の画像投影装置等に適用することができることは勿論である。

その他、上記した実施の形態及び数値実施例に示した各部の形状及び構造並びに数値は、何れも本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。

画像を投影する装置、特に、広角投影が要望されるにも拘わらず、投影面との間の間隔に制約ある場合に適用して好適である。すなわち、例えば、リアプロジェクションテレビにあっては薄型化が容易である栄、フロントプロジェクターにあっては、狭い部屋のような設置場所に制限がある場合でも大画面で投射することができる。

図２と共に本発明投影光学系の第１の実施の形態を示し、本図はレンズ構成図である。球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。図４と共に本発明投影光学系の第２の実施の形態を示し、本図はレンズ構成図である。球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。図６と共に本発明投影光学系の第３の実施の形態を示し、本図はレンズ構成図である。球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。図８と共に本発明投影光学系の第４の実施の形態を示し、本図はレンズ構成図である。球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。図１０と共に本発明投影光学系の第５の実施の形態を示し、本図はレンズ構成図である。球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。図１２と共に本発明投影光学系の第６の実施の形態を示し、本図はレンズ構成図である。球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。図１４と共に本発明投影光学系の第７の実施の形態を示し、本図はレンズ構成図である。球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。図１６と共に本発明投影光学系の第８の実施の形態を示し、本図はレンズ構成図である。球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。図１８と共に本発明画像投影装置の実施の形態を示すものであり、本図は概略断面図である。画像形成部を示す概念図である。本発明画像投影装置の変形例を示す概略断面図である。

符号の説明

１…投影光学系、２…投影光学系、３…投影光学系、４…投影光学系、５…投影光学系、６…投影光学系、７…投影光学系、８…投影光学系、ＧＲ１…第１レンズ群、ＧＲ２…第２レンズ群、ＧＲ３…第３レンズ群、ＧＲ４…第４レンズ群、Ｇ１…第１レンズ群の負メニスカスレンズ、ｓ３…反射面、ｓ２、ｓ４…屈折面、１０…リアプロジェクションテレビ（画像投影装置）、３０…投影光学系、３１…プリズム（光路折り曲げ手段）、４０…画像形成部、１０Ａ…リアプロジェクションテレビ（画像投影装置）、３０Ａ…投影光学系

Claims

少なくとも投影側から順に配列された負の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群とを備えたレトロフォーカス型の投影光学系であって、
上記第１レンズ群は投影側に凹面を向けると共に該凹面が非球面の反射面とされた負メニスカスレンズで構成される
ことを特徴とする投影光学系。
上記第２レンズ群より像側に、像側に向かって順に、正の屈折力を有する第３レンズ群と正の屈折力を有する第４レンズ群が配列され、以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）及び（５）を満足することを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。
（１）０．０２＜ｆ（ａｌｌ）・｜φ１｜＜０．３
（２）３．０＜φ１２／φ３４＜６０
（３）−２．０＜ｆ（ａｌｌ）・φ１２＜−０．２
（４）０．１＜Ｔｍａｘ／Ｔ０＜５．０
（５）−３０＜ｋｒ＜０
但し、
ｆ（ａｌｌ）：全系の焦点距離
φ１：第１レンズ群の屈折力
φ２：第２レンズ群の屈折力
φ１２：第１レンズ群と第２レンズ群の合成屈折力
φ３４：第３レンズ群と第４レンズ群の合成屈折力
Ｔｍａｘ：負メニスカスレンズの最大像高の光軸に平行な厚み
Ｔ０：負メニスカスレンズの軸上厚み
ｋｒ：反射面の非球面円錐定数
とする。
第１レンズ群を構成している負メニスカスレンズの屈折面が非球面で形成されており、かつ下記条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。
（６）−１５．０＜ｋｔ＜１５．０
但し、
ｋｔ：屈折面の非球面円錐定数
とする。
第１レンズ群を構成している負メニスカスレンズの屈折面が非球面で形成されており、かつ下記条件式（６）を満足することを特徴とする請求項２に記載の投影光学系。
（６）−１５．０＜ｋｔ＜１５．０
但し、
ｋｔ：屈折面の非球面円錐定数
とする。
第１レンズ群の負メニスカスレンズの反射面の非球面が、下記条件式（７）を満足する奇数次項を含むことを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。
（７）０．０＜Ａ３Ｒ＜１．０×１０−１２
但し、
Ａ３Ｒ：負メニスカスレンズの反射面の３次非球面係数
とする。
第１レンズ群の負メニスカスレンズの反射面の非球面が、下記条件式（７）を満足する奇数次項を含むことを特徴とする請求項２に記載の投影光学系。
（７）０．０＜Ａ３Ｒ＜１．０×１０−１２
但し、
Ａ３Ｒ：負メニスカスレンズの反射面の３次非球面係数
とする。
第１レンズ群の負メニスカスレンズの屈折面の非球面が、下記条件式（８）を満足する奇数次項を含むことを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。
（８）０．０＜Ａ３Ｔ＜１．０×１０−１２
但し、
Ａ３Ｔ：負メニスカスレンズの屈折面の３次非球面係数
とする。
第１レンズ群の負メニスカスレンズの屈折面の非球面が、下記条件式（８）を満足する奇数次項を含むことを特徴とする請求項２に記載の投影光学系。
（８）０．０＜Ａ３Ｔ＜１．０×１０−１２
但し、
Ａ３Ｔ：負メニスカスレンズの屈折面の３次非球面係数
とする。
第２レンズ群を構成するレンズの各面のうち、少なくとも１面が非球面で形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。
第２レンズ群を構成するレンズの各面のうち、少なくとも１面が非球面で形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の投影光学系。
第２レンズ群を構成するレンズの各面のうち、少なくとも１面が奇数次の項を含む非球面で形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。
第２レンズ群を構成するレンズの各面のうち、少なくとも１面が奇数次の項を含む非球面で形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の投影光学系。
第４レンズ群を構成するレンズの各面のうち、少なくとも１面が非球面で形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。
第４レンズ群を構成するレンズの各面のうち、少なくとも１面が非球面で形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の投影光学系。
第４レンズ群の正レンズのうちの少なくとも１枚が、下記条件式（９）及び（１０）を満足することを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。
（９）０．７＜ΔＰ＜６．０
（１０）６０＜ν（凸）＜１００
但し、
ΔＰ＝｛Θ−(０．６４４４−０．００１６８９・ν（凸））｝×１００
Θ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
ν(凸)：正レンズのｄ線（５８７．６ｎｍ）のアッベ数
ｎｇ：正レンズのｇ線（４３５．８４ｎｍ）の屈折率
ｎＦ：正レンズのＦ線（４８６．１３ｎｍ）の屈折率
ｎＣ：正レンズのＣ線（６５６．２８ｎｍ）の屈折率
とする。
第４レンズ群の正レンズのうちの少なくとも１枚が、下記条件式（９）及び（１０）を満足することを特徴とする請求項２に記載の投影光学系。
（９）０．７＜ΔＰ＜６．０
（１０）６０＜ν（凸）＜１００
但し、
ΔＰ＝｛Θ−(０．６４４４−０．００１６８９・ν（凸））｝×１００
Θ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
ν(凸)：正レンズのｄ線（５８７．６ｎｍ）のアッベ数
ｎｇ：正レンズのｇ線（４３５．８４ｎｍ）の屈折率
ｎＦ：正レンズのＦ線（４８６．１３ｎｍ）の屈折率
ｎＣ：正レンズのＣ線（６５６．２８ｎｍ）の屈折率
とする。
第１レンズ群、第２レンズ群間あるいは、第２レンズ群より像側の適宜の位置に光路を折り曲げる光路折曲手段を介挿した
ことを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。
第１レンズ群、第２レンズ群間あるいは、第２レンズ群より像側の適宜の位置に光路を折り曲げる光路折曲手段を介挿した
ことを特徴とする請求項２に記載の投影光学系。
画像を形成する画像形成部と、上記画像形成部で形成された画像を投影する投影光学系を備えた画像投影装置であって、
上記投影光学系が、少なくとも投影側から順に配列された負の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群とを備えたレトロフォーカス型の投影光学系であって、
上記第１レンズ群は投影側に凹面を向けるとともに該凹面が非球面の反射面とされた負メニスカスレンズで構成される
ことを特徴とする画像投影装置。
上記第２レンズ群より像側に、像側に向かって順に、正の屈折力を有する第３レンズ群と
正の屈折力を有する第４レンズ群が配列され、以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）及び（５）を満足することを特徴とする請求項１９に記載の画像投影装置。
（１）０．０２＜ｆ（ａｌｌ）・｜φ１｜＜０．３
（２）３．０＜φ１２／φ３４＜２０
（３）−２．０＜ｆ（ａｌｌ）・φ１２＜−０．２
（４）０．１＜Ｔｍａｘ／Ｔ０＜５．０
（５）−３０＜ｋｒ＜０
但し、
ｆ（ａｌｌ）：全系の焦点距離
φ１：第１レンズ群の屈折力
φ２：第２レンズ群の屈折力
φ１２：第１レンズ群と第２レンズ群の合成屈折力
φ３４：第３レンズ群と第４レンズ群の合成屈折力
Ｔｍａｘ：負メニスカスレンズの最大像高の光軸に平行な厚み
Ｔ０：負メニスカスレンズの軸上厚み
ｋｒ：反射面の非球面円錐定数
とする。