JP2009151078A - 投影光学系および画像投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】投影光学系および画像投影装置において、投影方向の側方に発生するフレア光を簡素な構成によって低減することができるようにする。
【解決手段】表示素子２上の画像を拡大投影する投影光学系１であｂって、投影面側から順に、負の屈折力を有する前群Ｉと、正の屈折力を有する後群ＩＩとを有し、前群Ｉには、表示素子２側に向けられた凹面１０ａを有する第１レンズ１０が設けられ、凹面１０ａは、曲率半径ｒが次式（１）を満足し、かつ、凹面１１ａの光軸３近傍の入射角０°の入射光に対する反射率Ｒ（％）が、次式（２）、（３）を満足する反射防止膜が形成されているようにする。０．４＜｜ｒ／ｆ_Ｆ｜＜０．７・・・（１）、１．０≦Ｒ≦２０ （４００ｎｍ≦λ≦４８０ｎｍにおいて）・・・（２）、０≦Ｒ≦０．５ （５００ｎｍ≦λ≦７００ｎｍにおいて）・・・（３）
【選択図】図２

Description

本発明は投影光学系および画像投影装置に関する。

従来、光学系内で反射して、像面や投影面などに現れるフレア光やゴースト光は、画質を低下させるため、レンズ表面に反射防止膜を設けることが知られている。
例えば、特許文献１には、マルチコートの反射防止膜を施すことなく広波長域でゴーストが発生しないようにするため、ゴーストの原因となる２面以上の反射境界面にそれぞれ互いに相補する関係の反射特性を有する反射防止コートを施した広波長域ゴースト防止光学系を構成するレトロフォーカスタイプのズームレンズが記載されている。
また、特許文献２には、撮像装置および撮影装置に用いられるズームレンズにおいて、逆光状態で、絞りよりも物体側のレンズ面同士での反射によるゴースト像を除去するために、隣接するレンズ面の曲率半径の比が１〜５の範囲にあるレンズ面対に反射率低減処理を施したものが記載されている。
特許第２９９１５５４号公報 特開２００７−１１４３７８号公報

しかしながら、上記の特許文献１、２に記載されたような従来の技術は、撮像光学系において、光学系内のレンズ面での反射によって像面に到達する光によるフレア光、ゴースト光を低減あるいは防止するものである。
一方、広画角が要求される投影光学系では、光学系の前群に曲率半径の小さい凹面を含むことが多く、この凹面の周辺部に入射する光が反射して、投影光学系から投影方向の側方に漏れ、投影面には到達しないフレア光（以下、側方フレア光と称する）が発生しやすくなっている。
投影光学系の側方フレア光は、特に据え置き型の画像投影装置では、画像投影中に据え置き面上に漏れ、据え置き面で反射され、画像投影装置近傍に広範囲にわたる不要光を形成する。この明部は赤色光成分が多くなるため、投影画像を鑑賞するために照明が落とされた室内では目立ちやすく、明部の近傍の鑑賞者は落ち着いて画像鑑賞に集中できなくなる場合がある。このため、投影光学系において側方フレア光を低減することが強く求められている。
特許文献１、２に記載の技術を、投影光学系に適用すれば、光学系内のレンズ面での反射によって投影面に到達する光によるフレア光、ゴースト光を低減あるいは防止することはできるが、投影光学系の側方フレア光は、必ずしも良好に低減することができないという問題がある。また、仮に低減できるとしても、特許文献１、２に記載の技術では、複数のレンズ面に反射防止膜を形成する必要があるので、製造コストが増大してしまうという問題がある。
また、側方フレア光の出射口側にフードや絞りなどの遮光部材を配置することも考えられるが、部品点数が増え、焦点位置調整機構と両立させるため構成も複雑となってしまうおそれがある。また遮光部材が装置の表側に配置されると外観上も好ましくない。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、投影方向の側方に発生するフレア光を簡素な構成によって低減することができる投影光学系および画像投影装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の投影光学系は、表示素子上の画像を拡大投影する投影光学系であって、投影面側から順に、負の屈折力を有する前群と、正の屈折力を有する後群とを有し、前記前群には、前記表示素子側に向けられた凹面を有する負レンズが設けられ、前記凹面は、曲率半径ｒが次式（１）を満足し、かつ、前記凹面の光軸近傍の入射角０°の入射光に対する反射率Ｒ（％）が、次式（２）、（３）を満足する反射防止膜が形成されている構成とする。
０．４＜｜ｒ／ｆ_Ｆ｜＜０．７ ・・・（１）
１．０≦Ｒ≦２０ （４００ｎｍ≦λ≦４８０ｎｍにおいて） ・・・（２）
０≦Ｒ≦０．５ （５００ｎｍ≦λ≦７００ｎｍにおいて） ・・・（３）
ここで、ｆ_Ｆは、前記前群の焦点距離、λは、前記入射光の波長を表す。
この発明によれば、前群に含まれる負レンズにおいて、式（１）の関係を満足する曲率半径ｒの凹面に、反射防止膜が形成され、その反射率Ｒが、式（２）、（３）を満足する。そのため、この凹面で表示素子側に反射され、投影光学系の他のレンズ面によって投影面側に反射されて投影光学系から投影方向の側方に出射される光が減衰され、投影方向の側方に出射されるフレア光を低減することができる。
また、凹面の反射率Ｒが光軸近傍の入射角０°の入射光に対して、式（２）、（３）を満足するため、反射防止膜の低反射率領域が、可視域の長波長側にシフトしている。そのため、凹面の周辺に形成される反射防止膜の膜厚が低下して、凹面の周辺部に入射する光の反射率特性が短波長領域にシフトしても、可視域の長波長領域の反射率の増加を抑制することができる。したがって、凹面の周辺部に入射する光による赤色領域のフレア光を低減することができる。
なお、「光軸近傍」とは、反射率を精度よく測定するための入射光束の光束径の範囲を意味する。

また、本発明の画像投影装置は、画像を表示する表示素子と、本発明の投影光学系とを備えてなる構成とする。
この発明によれば、本発明の投影光学系を備えるので、本発明の投影光学系と同様の作用効果を備える。

本発明の投影光学系および画像投影装置によれば、前群に含まれる負レンズの凹面に反射防止膜を形成するため、投影方向の側方に発生するフレア光を簡素な構成によって低減することができるという効果を奏する。

以下では、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。

本発明の実施形態に係る投影光学系および画像投影装置について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る投影光学系を用いた画像投影装置の概略構成を示す模式図である。図２は、本発明の実施形態に係る投影光学系の概略構成および側方フレア光の光路を示す光軸を含む断面における光線図である。図３は、本発明の実施形態に係る投影光学系の凹面に形成する反射防止膜の光軸近傍における反射率特性の一例および比較例の反射率特性を示すグラフである。図３において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は反射率（％）を示す（以下の図４、５も同様）。

図１に示すように、本実施形態の画像投影装置１００は、表示素子２上に表示された画像を、本実施形態の投影光学系１によって投影光１１０として拡大投影し、装置外部の投影面であるスクリーン１６０上に映写する据え置き型の画像投影装置である。
表示素子２および投影光学系１は不図示の光源などとともに投影ユニット１０２を構成し、装置本体１０１内に設けられている。そして、装置本体１０１は、下面側に設けられた固定脚１０１ａ、および高さ調整を行う調整脚１０１ｂによって、例えば、机などからなる載置台１５０上に投影方向の仰角を変えた状態で配置し、据え置くことができるようになっている。

表示素子２としては、２次元的に配列された空間変調素子が適宜の画像信号によって変調駆動される、透過型もしくは反射型の表示素子を採用することができる。
透過型の表示素子としては、例えば、個々の画素にカラーフィルタが設けられた１板式の液晶表示デバイス（ＬＣＤ）や、光の３原色である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に対応する光源を備え、それぞれの光源に対して液晶変調素子が設けられ、３色の変調画像をダイクロイックプリズムなどで合成する３板式の液晶表示素子などを採用することができる。
反射型の表示素子としては、例えば、可動保持された微小ミラーが配列されたデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ、Digital Micromirror Device）や反射型液晶パネル（ＬＣＯＳ、Liquid Crystal On Silicon）などの表示素子を採用することができる。

投影光学系１は、図２に示すように、投影面側（図示左側）から順に、負の屈折力を有する前群Ｉと、正の屈折力を有する後群ＩＩとを備え、光軸３に対して偏心して配置された表示素子２の表示素子面２ａ上の画像を、表示素子２の偏心方向と反対側に拡大投影できるようになっている。また、後群ＩＩと表示素子２との間には、表示素子２の保護カバーなどの平行平板１８が配置されている。

本実施形態の前群Ｉは、投影面側から順に、投影面側に凸面を有する負メニスカスレンズからなる第１レンズ１０、両凹レンズからなる第２レンズ１１、および投影面側に凸面を有する正メニスカスレンズからなる第３レンズ１２が配置され、屈折力は、投影面側から順に、負、負、正とされている。これにより全体として負の屈折力を有するように構成されている。
第１レンズ１０の凹面１０ａの曲率半径ｒは、前群Ｉの焦点距離をｆ_Ｆとしたときに、上記式（１）を満足しており、かつ、凹面１０ａには、光軸３近傍において入射角０°の入射光に対する凹面１０ａの反射率Ｒ（％）が、上記式（２）、（３）を満足するような反射防止膜が、例えば真空蒸着法などによって、凹面１０ａの全体に形成されている。

図３に、第１レンズ１０の凹面１０ａに形成された反射防止膜の光軸３近傍における入射角０°の入射光に対する反射率特性の一例を曲線３００として示す。また、比較例として、全可視領域光に対して略均等に反射率を低下させる場合の反射率特性の一例を曲線３０１で示す。
これら曲線３００、３０１のような反射率特性は、いずれもレンズ面上で、高屈折率材料と低屈折率材料とを交互に積層した３層構造のマルチコーティングによって得られたものである。

本実施形態の反射防止膜の反射率Ｒ（％）は、曲線３００に示すように、波長λが、４００ｎｍで、１３％であり、４００ｎｍから４８０ｎｍまでの間で略直線的に減少して、４８０ｎｍで１％となり、４８０ｎｍから５００ｎｍまでの間で、緩やかに減少して、５００ｎｍで０．４％となり、５００ｎｍから６００ｎｍの間で、約０．３％から約０．４％に推移し、６００ｎｍから７００ｎｍの範囲で、約０．４％から約０．１％に減少するものである。すなわち、可視波長域の境界の波長４００ｎｍで１３％、４４０ｎｍから４８０ｎｍの青紫色および青色の可視波長域の短波長域において、１％〜５％の相対的に高い反射率を有し、緑色から赤色の波長域である５００ｎｍから７００ｎｍの範囲で、０％以上０．５％以下の相対的に低い反射率を有している。特に赤色の波長域である６４０ｎｍから７００ｎｍの範囲では、約０．２５％以下の低反射率となっている。
このため、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光に色分解された入射光に対しては、反射率が略同等の低反射率であるＲ光、Ｇ光に比べて、Ｂ光の反射率がやや高くなるようになっている。

これに対して、比較例の反射防止膜の反射率Ｒ（％）は、曲線３０１に示すように、波長λが、４００ｎｍで約１．８％であり、４００ｎｍから４５０ｎｍまでの間で０％に減少し、４５０ｎｍから７００ｎｍの間で、０％から０．４％の間で推移する変化を示している。すなわち、可視波長域において、紫色の短波長域を除いて、略均等に低反射率を有している。
このため、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光に色分解された入射光に対しては、それぞれ反射率が略同等の低反射率となっている。
層数が一定のマルチコート反射防止膜では、低反射率の値を最適化すると、各層の屈折率や膜厚を変えることによって低反射率を得る波長範囲は容易に変えることはできるが、低反射率を得る波長範囲の幅はあまり変えることができない。このため、本実施形態の反射防止膜は、比較例の反射率特性を、長波長側に約５０ｎｍ〜約５５ｎｍ程度シフトさせた場合に相当している。

本実施形態の後群ＩＩは、投影面側から順に、投影面側に凸面を有するメニスカスレンズを形成する接合レンズ１３、両凸レンズを形成する接合レンズ１４、投影面側に凸面を有するメニスカスレンズを形成する接合レンズ１６、および両凸レンズからなる正レンズ１７が配置されてなる。これにより全体として正の屈折率を有するように構成されている。
接合レンズ１３は、投影面側にそれぞれ凸面を有するメニスカスレンズである、正レンズ１３Ａおよび負レンズ１３Ｂが、投影面側からこの順に接合されたものである。
接合レンズ１４は、投影面側に凸面を有するメニスカスレンズである負レンズ１４Ａと両凸レンズからなる正レンズ１４Ｂとが、投影面側からこの順に接合されたものである。
接合レンズ１６は、両凸レンズからなる正レンズ１６Ａと両凹レンズからなる負レンズ１６Ｂとが、投影面側からこの順に接合されたものである。
接合レンズ１４と接合レンズ１６との間には、絞り１５が配置されている。

次に、本実施形態の画像投影装置１００の動作について、投影光学系１のフレア光低減作用を中心に説明する。
図４は、図３に示す本実施形態の反射防止膜を設けた場合における凹面の周辺部での反射率特性をシミュレーションした結果を示すグラフである。図５は、図３に示す比較例の反射防止膜を設けた場合における凹面の周辺部での反射率特性をシミュレーションした結果を示すグラフである。図６は、本実施形態の画像投影装置における投影光と側方フレア光との関係を示す模式的な斜視図である。

例えば真空蒸着などで反射防止膜を形成する場合、蒸着材料は、蒸着源から気化されると被蒸着面に対して略一定方向に向かって進む。そのため、式（１）を満足するような曲率半径ｒが小さい凹面１０ａでは、光軸３から周辺部に向かうにつれて、蒸着材料が凹面１０ａの法線に対する入射角度が大きくなるため、この入射角度の増大に応じて、反射防止膜の膜厚が薄くなる傾向がある。
その結果、凹面１０ａの周辺部での反射率特性は、入射角０°の入射光であっても、図３とは異なる特性を示す。図４に示すのは、このような凹面１０ａの周辺部での反射率特性をシミュレーションした結果の一例である。
この場合、反射率Ｒ（％）は、曲線３０２に示すように、波長λが４００ｎｍで１．７７％であり、４３０ｎｍまでの間で略直線的に０．２３％に減少し、さらに緩やかに減少して、４５０ｎｍで略０％となり、５５０ｎｍで極大値０．２８％をとるまで増大して、６５０ｎｍで極小値０．１２％まで減少し、７００ｎｍで０．３３％に増大する変化を示す。
すなわち、図３の曲線３０１と同様に、可視波長域において、紫色の短波長域を除いて、略均等な低反射率を有している。ただし、４００ｎｍは、可視波長域の短波長側の境界であり、視感度が略０となる波長である。

これに対して、図３に曲線３０１として示す比較例の反射防止膜を凹面１０ａに施した場合、周辺部での反射率特性は、図５の曲線３０３のようになる。
すなわち、反射率Ｒ（％）は、波長λが、４００ｎｍから６００ｎｍの範囲では、０％〜０．２４％で推移するが、６００ｎｍから７００ｎｍで０．０９％から１．４３％まで増大している。
このため、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光に色分解された入射光に対しては、反射率が略同等の低反射率であるＢ光、Ｇ光に比べて、Ｒ光の反射率がやや高くなるようになっている。

次に、側方フレア光の発生原理について説明する。
側方フレア光は、投影光学系１から投影方向の側方に漏れ、スクリーン１６０には到達しないフレア光であり、図２に示すフレア光束１１１のように、絞り１５より投影面側の曲率半径が比較的小さい凹レンズ面での反射光が、より表示素子面２ａ側のレンズ面によって投影面側に反射されて発生するものである。
画像投影装置１００では、短い投影距離で大画面を得ることが商品仕様であるため、投影光学系１は、短焦点レンズとなり、投影画側から負、正の屈折力を有する前群Ｉ、後群ＩＩが配置されたレトロフォーカス型とすることで、短焦点と短全長を達成している。
負の屈折力を有する前群Ｉには、投影面側において、例えば第１レンズ１０のように、凹面１０ａを表示素子２側に向けたレンズが存在する。凹面１０ａは設計上、上記式（１）を満足するような、曲率半径が小さい面になることが多く、凹面１０ａに対する光線入射角も大きくなる傾向にある。

例えば、表示素子面２ａ上で光軸３に対して最も離れた位置の表示光、すなわち、表示素子２の偏心方向と反対側の最大画角位置に投影される表示光は、後群ＩＩによって集光された後、表示素子２の偏心方向と逆側に進んで、前群Ｉの図示上半部を透過し、第１レンズ１０のレンズ有効域の最外の周辺部に入射し、投影光１１０の一部として第１レンズ１０から出射される。
一方、凹面１０ａで反射されるフレア光束１１１は、集光された後、第２レンズ１１の投影面側の凹面１１ａで反射され、さらに拡散されて、第１レンズ１０の図示下半部に入射し、光軸３および投影方向に対して、表示素子２の偏心方向と同方向の側方に出射される。
画像投影装置１００は、据え置き型であるため、図１、６に示すように、第１レンズ１０から出射されたフレア光束１１１は、載置台１５０上に漏れ、明部１１２を形成する光束となる。
表示素子２は、２次元画像を表示するため、フレア光束１１１は、図２の奥行き方向にも広がる。このため、明部１１２は、図６に示すように、ある程度の２次元的な広がりを持つことになる。また、表示画像の変化に応じて、光量や照射領域が変化する。なお、図６の明部１１２は、２次元的な広がりの一例として模式的に矩形状に描いている。
このため、明部１１２の近傍の鑑賞者は落ち着いて画像鑑賞に集中できなくなる場合がある。

本実施形態では、凹面１０ａに反射防止膜を形成しており、特に、周辺部において、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のいずれに対しても低反射率となるため、フレア光束１１１の光量を、このような反射防止膜を設けない場合に比べて低減することができる。その結果、明部１１２を抑制することができ、近傍の鑑賞者が落ち着いて画像鑑賞に集中できるようになる。
また、本実施形態では、遮光部材などを設けることなく、反射防止膜の反射率特性を長波長側にシフトするだけで、側方フレア光の低減効果を得られるため、部品コストを増大させることなく、装置の外観も損なうおそれもない。
すなわち、投影方向の側方に発生するフレア光を簡素な構成によって低減することができる。

なお、表示素子面２ａ上の光軸３に近い側の表示光は、凹面１０ａの反射防止膜では、Ｂ光成分が増大するため、側方フレア光が発生するおそれがあるが、Ｂ光であるため目立ちにくくなっている。
また、特に図示しないが、光軸３に近い光路を通る表示光による側方フレア光の出射方向は、図２のフレア光束１１１に比べて光軸３に対して浅い角度を有するため、フレア光束１１１に比べて載置台１５０に対する入射角は大きくなるため、照度が低くなり、光軸３に対して深い角度の側方に向かうフレア光束１１１に比べて目立ちにくくなっている。

像面や投影面に発生するフレア光、ゴースト光を低減するために、反射防止膜を設けることはよく知られているが、このようなフレア光、ゴースト光は、レンズの周辺部の反射光が原因ではないため、上述した比較例のように、光軸上を進む光の可視領域光の反射率を略均等に低減する反射防止膜を設けていたものである。
このような比較例の反射防止膜の場合には、凹面１０ａの周辺部で反射される際に、Ｂ光、Ｇ光の成分は低反射率となるが、本実施形態に比べてＲ光の反射率が高くなるため、明部１１２は目立ちやすいＲ光の成分が強くなり、低光量であっても鑑賞者の目にとまりやすくなってしまう。

なお、本実施形態では、波長４００ｎｍの反射率Ｒが１３％の例で説明したが、波長５００ｎｍの反射率Ｒが０．５％以下となるような反射防止膜であれば、０．５％から数十ｎｍの範囲で徐々に反射率が増大してから直線的に増大する変化を示す。そのため、４００ｎｍ≦λ≦４８０ｎｍの反射率Ｒの最大値は、実質的に波長４００ｎｍにおける反射率Ｒから決まる。視感度が略０となる波長４００ｎｍの反射率Ｒは、１３％より大きくても何ら問題はない。側方フレア光が目立つほどＢ光の反射率が大きくならない範囲としては、２０％以下であればよい。

次に、本実施形態の変形例に係る投影光学系１Ａについて説明する。
図７は、本発明の実施形態の変形例に係る投影光学系の概略構成および側方フレア光の光路を示す光軸を含む断面における光線図である。

本変形例の投影光学系１Ａは、図７に示すように、上記実施形態の投影光学系１とほぼ同様の光学性能を有する他のレンズ構成で、凹面がより大きな曲率半径を有する場合の例である。
投影光学系１は、投影面側から順に、負の屈折力を有する前群Ｉと、正の屈折力を有する後群ＩＩとを備え、光軸３に対して偏心して配置された表示素子２の表示素子面２ａ上の画像を、表示素子２の偏心方向と反対側に拡大投影できるようになっている。また、後群ＩＩと表示素子２との間には、上記実施形態と同様の平行平板１８が配置されている。

投影光学系１Ａの前群Ｉは、投影面側から順に配置された、投影面側に凸面を有する負メニスカスレンズからなる第１レンズ２０、投影面側に凸面を有するメニスカスレンズを形成する接合レンズ２１、および両凹レンズからなる第３レンズ２２からなる。
接合レンズ２１は、それぞれ投影面側に凸面を有するメニスカスレンズである、正レンズ２１Ａおよび負レンズ２１Ｂが、投影面側からこの順に接合されたものである。
これにより、屈折力が、投影面側から、負、負、負となり、全体として負の屈折力を有するように構成される。
第１レンズ２０の凹面２０ａの曲率半径ｒは、前群Ｉの焦点距離をｆ_Ｆとしたときに、上記式（１）を満足しており、かつ、凹面２０ａには、光軸３近傍において入射角０°の入射光に対する凹面２０ａの反射率Ｒ（％）が、上記式（２）、（３）を満足するような反射防止膜が、例えば真空蒸着法などによって、凹面２０ａの全体に形成されている。

本変形例の後群ＩＩは、投影面側から順に配置された、両凸レンズからなる正レンズ２３、投影面側に凹面を有するメニスカスレンズを形成する接合レンズ２４、両凸レンズからなる正レンズ２６、投影面側に凸面を有するメニスカスレンズを形成する接合レンズ２７、および両凸レンズからなる正レンズ２８からなり、全体として正の屈折率を有するように構成される。
接合レンズ２４は、両凹レンズからなる負レンズ２４Ａと両凸レンズからなる正レンズ２４Ｂとが、投影面側からこの順に接合されたものである。
接合レンズ２７は、両凸レンズからなる正レンズ２７Ａと両凹レンズからなる負レンズ２７Ｂとが、投影面側からこの順に接合されたものである。
接合レンズ２４と正レンズ２６との間には、絞り２５が配置されている。

投影光学系１Ａによれば、例えば、表示素子面２ａ上で光軸３に対して最も離れた位置の表示光、すなわち、表示素子２の偏心方向と反対側の最大画角位置に投影される表示光は、後群ＩＩによって集光された後、表示素子２の偏心方向と逆側に進んで、前群Ｉの図示上半部を透過し、第１レンズ１０のレンズ有効域の最外の周辺部に入射、投影光１１０の一部として第１レンズ２０から出射される。

そして、凹面２０ａで反射されるフレア光束１１３は、集光されつつ、接合レンズ２１の凸面２１ａ、接合面２１ｂを透過し、凹面２１ｃで内部反射され、拡散されながら、接合面２１ｂ、凸面２１ａを透過し、第１レンズ２０の図示下側の中間部に入射し、光軸３および投影方向に対して、表示素子２の偏心方向と同方向の側方に出射される。
このフレア光束１１３は、上記実施形態と同様に載置台１５０上に漏れ、明部１１２を形成する光束となる。
ただし、本変形例では、凹面２０ａに反射防止膜を形成しており、上記実施形態と同様に、周辺部において、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のいずれに対しても低反射率となるため、フレア光束１１３の光量を、このような反射防止膜を設けない場合に比べて低減することができる。その結果、明部１１２を抑制することができ、近傍の鑑賞者が落ち着いて画像鑑賞に集中できるようになる。

なお、上記の説明では、反射防止膜を、前群の負レンズにおける表示素子側に向いた凹面のうち最も投影面側に位置する面に形成した場合の例で説明したが、例えば、表示素子側のレンズ構成などに応じて、より効率的に側小フレア光を低減できるような上記式（１）を満足する負レンズの凹面があれば、この凹面に反射防止膜を設けてもよい。

また、上記の説明では、本発明の投影光学系を用いる画像投影装置が、側方フレア光が載置台などに漏れると目立ちやすい据え置き型の画像投影装置の例で説明したが、画像投影装置は、据え置き型に限定されない。例えば、天井や壁部に設けられる画像投影装置であっても、側方フレア光が漏れることで、近傍の天井や壁部、あるいは鑑賞者に到達して、鑑賞の妨げとなる可能性があり、本発明によれば同様にして、これらの側方フレア光を低減することができる。

ここで、上記各実施形態の用語と特許請求の範囲の用語との対応関係について名称が異なる場合について説明する。
固定脚１０１ａ、調整脚１０１ｂは、それぞれ支持脚部の一実施形態である。スクリーン１６０は、投影面を構成する。

次に、上記に説明した実施形態の投影光学系１に係る実施例１について図２を参照して説明する。
下記に実施例１の投影光学系１の構成パラメータを示す。ただし、光学設計の便宜上、スクリーン１６０から表示素子２へ、光線が逆に向かうとした場合の構成パラメータである。また、スクリーン１６０からレンズの第１面までの距離は１８００ｍｍである（以下の第２実施例２も同様）。
焦点距離Ｆ_Ｌは、１９．８ｍｍ、Ｆナンバーは、２．０、半画角ωは、２８．９度である。また、前群Ｉの焦点距離ｆ_Ｆは、−３０．７ｍｍである。したがって、上記式（１）の値は、レンズ面２に対して、｜ｒ／ｆ_Ｆ｜＝０．４１である。
図２に表記されたｒ_ｉ、ｄ_ｉ（ｉは整数）は、下記に示す光学系の構成パラメータのｒ_ｉ、ｄ_ｉに対応する。長さの単位は、（ｍｍ）である。また屈折率については、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対するものを表記している。

面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
1 r₁ = 20.138 d₁ = 1.900 n₁ = 1.6970 ν₁ = 48.5
2 r₂ = 12.487 d₂ = 8.000
3 r₃ = -96.300 d₃ = 1.500 n₂ = 1.8061 ν₂ = 40.7
4 r₄ = 24.900 d₄ = 1.432
5 r₅ = 31.858 d₅ = 3.800 n₃ = 1.8467 ν₃ = 23.8
6 r₆ =-924.720 d₆ = 4.755
7 r₇ = 17.394 d₇ = 5.600 n₄ = 1.8160 ν₄ = 46.6
8 r₈ = 75.280 d₈ = 1.500 n₅ = 1.6200 ν₅ = 36.3
9 r₉ = 13.012 d₉ = 4.360
10 r₁₀= 36.153 d₁₀= 1.500 n₆ = 1.8467 ν₆ = 23.8
11 r₁₁= 19.550 d₁₁= 4.600 n₇ = 1.6910 ν₇ = 54.7
12 r₁₂= -27.286 d₁₂= 0.450
13 r₁₃= ∞(絞り) d₁₃= 0.000
14 r₁₄= 14.594 d₁₄= 5.900 n₈ = 1.7995 ν₈ = 42.3
15 r₁₅= 433.310 d₁₅= 1.600 n₉ = 1.7283 ν₉ = 28.3
16 r₁₆= 10.259 d₁₆=14.435
17 r₁₇= 34.320 d₁₇= 7.800 n₁₀= 1.7725 ν₁₀= 49.6
18 r₁₈= -89.770 d₁₈= 2.280
19 r₁₉= ∞ d₁₉= 3.000 n₁₁= 1.4874 ν₁₁= 64.8
20 r₂₀= ∞ d₂₀= 0.550
21 ∞(表示素子面)

次に、上記に説明した実施形態の変形例の投影光学系１Ａに係る実施例２について図７を参照して説明する。
焦点距離Ｆ_Ｌは、１９．６ｍｍ、Ｆナンバーは、２．０、半画角ωは、２９．８度である。また、前群Ｉの焦点距離ｆ_Ｆは、−２４．２ｍｍである。したがって、上記式（１）の値は、レンズ面２に対して、｜ｒ／ｆ_Ｆ｜＝０．７０である。
図７に表記されたｒ_ｉ、ｄ_ｉ（ｉは整数）は、下記に示す光学系の構成パラメータのｒ_ｉ、ｄ_ｉに対応する。長さの単位は、（ｍｍ）である。また屈折率については、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対するものを表記している。
非球面形状は、面の頂点を原点とし、ｈを光軸からの高さとしたとき、光軸方向の変位量Ｚ（ｈ）として、次式で与えられる。

ここで、Ｒは曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは非球面係数を表す。
下記に実施例２の投影光学系の構成パラメータを示す。

面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
1 r₁ = 30.425 d₁ = 1.800 n₁ = 1.5163 ν₁ = 64.1
2 r₂ = 16.974 d₂ = 2.704
3 r₃ = 22.659 d₃ = 5.336 n₂ = 1.8467 ν₂ = 23.8
4 r₄ = 63.595 d₄ = 1.500 n₃ = 1.4970 ν₃ = 81.6
5 r₅ = 12.008 d₅ = 6.555
6 r₆ = -39.327 d₆ = 1.500 n₄ = 1.7863 ν₄ = 25.8
7 r₇ = 370.532 d₇ = 3.372
8 r₈ = 126.829 d₈ = 3.614 n₅ = 1.7292 ν₅ = 54.7
9 r₉ = -24.877 d₉ = 4.598
10 r₁₀= -13.320 d₁₀= 1.500 n₆ = 1.7532 ν₆ = 27.2
11 r₁₁= 17.475 d₁₁= 4.965 n₇ = 1.8350 ν₇ = 43.0
12 r₁₂= -20.256 d₁₂= 0.200
13 r₁₃= ∞(絞り) d₁₃= 0.000
14 非球面[1] d₁₄= 4.036 n₈ = 1.8061 ν₈ = 40.9
15 非球面[2] d₁₅= 0.200
16 r₁₆= 0.000 d₁₆= -0.000
17 r₁₇= 188.265 d₁₇= 3.363 n₉ = 1.8052 ν₉ = 25.4
18 r₁₈= -27.041 d₁₈= 1.500 n₁₀= 1.8010 ν₁₀= 35.0
19 r₁₉= 11.927 d₁₉=14.710
20 r₂₀= 25.305 d₂₀= 8.350 n₁₁= 1.6031 ν₁₁= 60.7
21 r₂₁=-120.000 d₂₁= 1.710
22 r₂₂= ∞ d₂₂= 3.000 n₁₂= 1.4874 ν₁₂= 64.8
23 r₂₃= ∞ d₂₃= 0.468
24 ∞(表示素子面)
非球面[1]
Ｒ 18.201
Ｋ -0.430
Ａ -1.337x10^-5 Ｂ 3.383x10^-7 Ｃ -1.275x10^-8
Ｄ 2.306x10^-10 Ｅ -1.883x10^-12
非球面[2]
Ｒ -28.885
Ｋ -3.961
Ａ 3.131x10^-5 Ｂ 2.236x10^-7 Ｃ -1.154x10^-8
Ｄ 1.960x10^-10 Ｅ -1.608x10^-12

本発明の実施形態に係る投影光学系を用いた画像投影装置の概略構成を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る投影光学系の概略構成および側方フレア光の光路を示す光軸を含む断面における光線図である。 本発明の実施形態に係る投影光学系の凹面に形成する反射防止膜の光軸近傍における反射率特性の一例および比較例の反射率特性を示すグラフである。 図３に示す本実施形態の反射防止膜を設けた場合における凹面の周辺部での反射率特性をシミュレーションした結果を示すグラフである。 図３に示す比較例の反射防止膜を設けた場合における凹面の周辺部での反射率特性をシミュレーションした結果を示すグラフである。 本実施形態の画像投影装置における投影光と側方フレア光との関係を示す模式的な斜視図である。 本発明の実施形態の変形例に係る投影光学系の概略構成および側方フレア光の光路を示す光軸を含む断面における光線図である。

符号の説明

１、１Ａ 投影光学系
２ 表示素子
２ａ 表示素子面
３ 光軸
１０、２０ 第１レンズ
１１ 第２レンズ
１０ａ、２０ａ 凹面
１１ａ、２１ｃ 凹面
２１ 接合レンズ
２１ａ 凸面
２１ｂ 接合面
１００ 画像投影装置
１０１ａ 固定脚（支持脚部）
１０１ｂ 調整脚（支持脚部）
１０２ 投影ユニット
１１０ 投影光
１１１、１１３ フレア光束（側方フレア光）
１１２ 明部
１５０ 載置台
１６０ スクリーン（投影面）
Ｉ 前群
ＩＩ 後群

Claims (2)

1. 表示素子上の画像を拡大投影する投影光学系であって、
   投影面側から順に、負の屈折力を有する前群と、正の屈折力を有する後群とを有し、
   前記前群には、
   前記表示素子側に向けられた凹面を有する負レンズが設けられ、
   前記凹面は、
   曲率半径ｒが次式（１）を満足し、かつ、前記凹面の光軸近傍の入射角０°の入射光に対する反射率Ｒ（％）が、次式（２）、（３）を満足する反射防止膜が形成されていることを特徴とする投影光学系。
   ０．４＜｜ｒ／ｆ_Ｆ｜＜０．７ ・・・（１）
   １．０≦Ｒ≦２０ （４００ｎｍ≦λ≦４８０ｎｍにおいて） ・・・（２）
   ０≦Ｒ≦０．５ （５００ｎｍ≦λ≦７００ｎｍにおいて） ・・・（３）
   ここで、ｆ_Ｆは、前記前群の焦点距離、λは、前記入射光の波長を表す。
2. 画像を表示する表示素子と、
   請求項１に記載の投影光学系とを備えてなる画像投影装置。

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