JP2013037044A - 結像光学系、レンズユニット、および、画像投射装置 - Google Patents

結像光学系、レンズユニット、および、画像投射装置 Download PDF

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Abstract

【課題】色合成部に傾斜した平板を設けた結像光学系において、簡便な構成で結像性能の劣化を抑制する結像光学系を提供する。
【解決手段】結像光学系は、複数の光学素子を備えたレンズユニットと、レンズユニットの光軸に対して傾けて配置された平板を備えた色合成部とを有し、レンズユニットは、平板の法線と光軸に平行な断面において、光軸に対して非対称な形状を有する補正手段を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、結像光学系、レンズユニット、および、画像投射装置に関する。
複数の画像パネルを用いるプロジェクタにおいては、投射レンズに入射する前に光路合成を行う必要がある。また、反射型液晶パネルを用いる場合、入射光と出射光を分離するため、その反射型液晶パネルと投射レンズの間に偏光分離面を配置する必要がある。従来から、偏光分離面として平板を配置して構成されたプロジェクタが存在する。ところが、傾斜して配置された平板を光束が通過すると、非点収差などの各種収差が発生して結像性能が劣化する。
そこで特許文献１には、２枚の平板を用いて、それぞれの傾斜方向を直交させて非点収差を補償する構成が開示されている。また特許文献２には、投射レンズと画像パネルの間にシリンダレンズを配置して非点収差を補正する構成が開示されている。また特許文献３には、投射レンズと画像パネルの間にクサビ状の素子を配置した構成が開示されている。
特開平０６−３３７３９６号公報 特開平０５−１００１８７号公報 特開２００５−１８９６３５号公報
特許文献１の構成によれば、平板の傾斜方向に沿う断面（傾角断面）における非点収差の改善は可能である。しかし、実際の光束には平板の傾斜方向以外の光線であるスキュー光線が存在し、この構成ではスキュー光線の収差を補正することはできず、結像性能を十分に回復することができない。また特許文献１には、投射レンズと画像パネルの間のバックフォーカスの領域に２枚の平板を配置する構成が開示されている。しかしこの構成では、投射レンズは長大なバックフォーカスが必要となり、レンズ径の拡大に伴う重量化、高コスト化、および設計性能の劣化を伴うため、好ましくない。
また特許文献２の構成では、スキュー光線は傾斜した平板に対して上下非対称に入射するため、上下対称なシリンダレンズでは十分に非点収差の補正ができない。
また特許文献３のようにクサビ状の素子を用いた場合、非点収差とスキュー光線の収差は同時に改善することが可能である。しかし特許文献３の構成では、クサビ状の素子は光線通過位置が異なると厚さが異なる。このため、像面倒れを発生させてしまうので、全像高に対して画質を改善することはできない。このように、いずれの場合にも、平板による画質劣化を十分に回復することはできない。
そこで本発明は、バックフォーカスの領域内に光軸に対して傾斜した平板を設けた結像光学系において、簡便な構成で結像性能の劣化を抑制する結像光学系を提供する。
本発明の一側面としての結像光学系は、複数の光学素子を備えたレンズユニットと、前記レンズユニットの光軸に対して傾けて配置された平板を備えた光路合成部とを有し、前記レンズユニットは、前記平板の法線と前記光軸に平行な断面において、該光軸に対して非対称な形状を有する補正手段を備える。
本発明の他の側面としてのレンズユニットは、複数の光学素子と、光軸に対して非対称な形状を有する補正手段とを有する。
本発明の他の側面としての画像投射装置は、光源からの光を変調する光変調素子と前記結像光学系とを有し、前記結像光学系を介して、前記光変調素子からの光を投射面に投射する。
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
本発明によれば、バックフォーカスの領域内に光軸に対して傾斜した平板を設けた結像光学系において、レンズユニットに平板の収差を補正可能な補正手段を設けたことにより、簡便な構成で結像性能の劣化を抑制する結像光学系を提供する。
実施例１における結像光学系の断面図である。 実施例１における結像光学系のスポットダイアグラム図である。 実施例２における結像光学系の断面図である。 実施例２における結像光学系のスポットダイアグラム図である。 実施例３における結像光学系の断面図である。 実施例３における結像光学系のスポットダイアグラム図である。 実施例４における結像光学系の断面図である。 実施例４における結像光学系のスポットダイアグラム図である。 実施例５における結像光学系の断面図である。 実施例５における結像光学系のスポットダイアグラム図である。 実施例６におけるプロジェクタの概略構成図である。 比較例としての結像光学系の断面図である。 比較例としての結像光学系のスポットダイアグラム図である。
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
まず、本発明の実施例１における結像光学系について説明する。図１は、本実施例における結像光学系の断面図である。結像光学系は、レンズユニット１と色合成部２（光路合成部）を備えて構成されている。レンズユニット１は複数の光学素子（レンズ）を備えて構成される。本実施例において、レンズユニット１は全１４枚のレンズから構成されたレトロフォーカスタイプの単焦点レンズであり、第２レンズが非球面レンズ（両面）である。またレンズユニット１は、その内部（光路中）において、光軸ＯＡに対して非対称な形状を有する補正手段５を備える。レンズユニット１は、例えば、画像パネル（液晶表示素子、光変調素子）で変調された光をスクリーン（投射面）に投射する。
色合成部２は、バックフォーカスの領域内に設けられており、プリズム３と、光軸ＯＡに対して４５°傾けて配置された平板４（傾斜した平板）とを備えて構成されている。プリズム３としては、例えば、ダイクロイックプリズムなどの誘電体多層膜を三角柱で挟んで構成された色合成プリズムが用いられる。平板４としては、例えば、板状の反射型偏光板が用いられる。本実施例の平板４は平行平板であるが、これに限定されるものではなく、本実施例は他の形状を有する平板に対しても適用可能である。また、上述の補正手段５は、平板４の傾斜方向の断面（図１に示される断面）において、光軸ＯＡに対して非対称な形状を有する。ここで、傾斜方向の断面とは、平板４の法線とレンズユニット１の光軸ＯＡに平行な断面である。
表１は、本実施例における数値実施例である。表１において、面番号はスクリーン側（拡大側）より順に各レンズの面に付した番号、Ｒは曲率半径、ｄは面間隔（次の面との物理的間隔）、ｎｄ、νｄはそれぞれガラス材料のｄ線の屈折率およびアッベ数を示している。θは、各面の傾き角度を光軸法線（光軸直交方向）に対して反時計回り方向の回転を正として度単位で示したものである。ここで、各面の傾き角度とは、各面の面頂点における面内方向（接線方向）と光軸直交方向のなす角度である。光軸を通り面番号の右側に「＊」が付されている面は、以下の式（１）で表される非球面形状を有する。式中の係数Ａ〜Ｅ、Ｋは、それぞれ表１に示されている。また式中のｒは、レンズユニット１の光軸ＯＡから径方向への距離、ｘはｒ＝０の位置から光軸方向への距離を示す。
ｘ＝（ｒ２／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｒ２／Ｒ２）｝１／２］
＋Ａｙ４＋Ｂｙ６＋Ｃｙ８＋Ｄｙ１０＋Ｅｙ１２ … （１）

（表１）
ｆ＝29.7 ω＝23.7° F/1.96
Ｒ d nd vd θ
OBJ ∞ 2240.00 0.00
1 46.778 2.50 1.805 25.3 0.00
2 22.634 4.24 0.00
3* 84.965 3.14 1.531 55.8 0.00
4* 58.947 10.43 0.00
5 -29.186 1.90 1.489 69.8 0.00
6 109.955 10.59 0.00
7 337.095 7.28 1.773 49.5 0.00
8 -48.773 14.45 0.00
9 76.566 4.99 1.820 30.6 0.00
10 -4422.323 12.00 0.00
11 ∞ 2.26 1.516 64.1 20.61
12 ∞ 26.60 21.29
13 -110.432 8.59 1.490 69.7 0.00
14 -20.675 1.90 1.761 50.3 0.00
15 -7528.397 0.94 0.00
16 -205.738 5.55 1.487 70.1 0.00
17 -25.389 0.50 0.00
18 ∞ 0.50 0.00
19 1286.096 1.90 1.710 31.4 0.00
20 22.866 7.72 1.487 70.1 0.00
21 -44.899 2.62 0.00
22 -25.233 1.90 1.683 35.6 0.00
23 54.681 4.55 1.508 67.7 0.00
24 -176.094 0.50 0.00
25 116.045 12.10 1.487 70.1 0.00
26 -32.760 0.50 0.00
27 108.396 4.84 1.805 25.3 0.00
28 -150.374 1.50 0.00
29 ∞ 30.88 1.516 64.1 0.00
30 ∞ 7.50 1.516 64.1 0.00
31 ∞ 22.00 0.00
32 ∞ 1.00 1.516 64.1 45.00
33 ∞ 0.00 45.00
34 ∞
IMG

K A B C D E
3 0.000e+000 3.943e-005 -6.465e-008 1.143e-010 7.165e-014 -3.857e-016
4 0.000e+000 3.566e-005 -8.188e-008 1.485e-010 -1.586e-014 -5.280e-016

本実施例において、補正手段５は、両面において曲率半径を持たない平板４の傾斜方向の断面（紙面方向）において、所定の頂角を有する所謂クサビ状の断面を有する板状素子（クサビ板）である。本実施例において、所定の頂角は０．６８°であるが、これに限定されるものではなく、必要に応じて適切な角度に設定される。すなわち補正手段５は、縮小側（縮小共役側）から離れるに従って薄くなり、縮小側に近づくに従って厚くなる平板である。ここで縮小側とは、液晶表示素子などの画像パネル側である。
補正手段５は、このような板状素子からなり、第５レンズと第６レンズとの間に平板４と同じ方向（同じ傾斜方向）に２０°程度傾けて配置されている。軸上光束は、第５レンズを通過した後、第６レンズに向かう際に収束光となる。このため、特に上光線側の光が補正手段５を通過した後に下方向に向きを変えて進む。このように軸上光束が縮小側に向かって収束する位置において、補正手段５は平板４と同じ方向に傾けて配置されている。これにより、図１の断面における光束のピント位置（収束位置）を紙面下方向に移動させることができる。この断面における光束は、平板４によってピント位置が上方向に移動するため、補正手段５はこの光束の移動を相殺する。
一方、高い画角（大きな画角）を有する光束は、周辺光量落ちにより軸上光束に比べて細くなり、平板４による非点収差の発生量も少ない。しかし、クサビ板である補正手段５が光軸ＯＡに対して傾けて配置されているため、軸外光束は補正手段５に浅い角度で入射し、適度な補正量が得られる。また、クサビ板である補正手段５が傾けて配置されていることにより、上側光線と下側光線との間で屈折角に差が生じ、平板４で生じる上下非対称のスキュー光線の収差を補正することもできる。すなわち、レンズユニット１の内部に補正手段５を光軸ＯＡに対して傾けて配置することで、全像高の収差を同時に補正することが可能となる。
図２は、本実施例における結像光学系の結像性能を示すスポットダイアグラム図である。図２のスポットダイアグラム図は、イメージサークル中において、画像パネル（画像素子）の任意の５点（Ａ）〜（Ｅ）のデフォーカス特性を示している。点（Ａ）〜（Ｅ）は、画像パネルが５０％シフトした場合の（Ａ）画面下、（Ｂ）画面中心、（Ｃ）画面上、（４）画面横下、（Ｅ）画面横上の位置を示している。横軸はデフォーカス方向を示し、図中の左側がベストピント位置に対して拡大側（−）、図中の右側が縮小側（＋）にそれぞれデフォーカスした場合のスポットダイアグラムを示している。
続いて、比較例としての結像光学系について説明する。図１２および図１３はそれぞれ、本実施例の結像光学系から補正手段５を取り除いたレンズユニット１００を用いた場合の断面図およびスポットダイアグラム図である。図１３に示されるように、バランスピント位置におけるスポットについても、上下非対称の収差が発生しているため円形のスポットでなくおにぎり状の形状となっている。すなわち、補正手段を備えていない結像光学系では、結像性能が劣化する。図２と図１３とを比較すると、補正手段５により結像光学系の結像性能が改善していることがわかる。
本実施例において、補正手段５はレンズユニット１の内部の第５レンズと第６レンズとの間に配置されているが、これに限定されるものではない。補正手段５は、レンズユニット１の内部の他の位置に配置した場合でも、本実施例と同様の補正効果を得ることができる。また、補正手段５の傾斜角度やクサビ板の頂角についても、レンズ系（レンズユニット）の設計に応じて異ならせてもよい。補正手段５をレンズユニット１の内部のいずれの位置に配置するか、また、補正手段５の傾斜角度や傾斜方向などは、レンズ系の設計に応じて適宜変更可能である。
本実施例では、軸上光束が縮小側に向かって収束する位置に補正手段５を配置しているが、逆に、軸上光束が拡大側（拡大共役側）に向かって収束する位置に補正手段５を配置する場合、補正手段５は平板４と逆方向に傾けて配置される。
次に、本発明の実施例２における結像光学系について説明する。図３は、本実施例における結像光学系の断面図である。本実施例の結像光学系は、レンズユニット１ａの内部に配置された補正手段５ａが０．５９°の頂角を有し、光軸ＯＡに対して６°程度傾けて配置されたクサビ板である。更に、補正手段５ａの縮小側の面は、平板４の傾斜方向の断面（図３に示される断面）において曲率半径を有するシリンダレンズ面（シリンダ面）である。本実施例の結像光学系は、実施例１の結像光学系にシリンダレンズ面を設けたことにより、スキュー光線の補正と像面倒れの補正をより効果的に実現でき、さらに高い性能を得ることができる。
表２は、本実施例における数値実施例である。面番号の右側にｃが付記されている面は、図３の断面方向に曲率半径を有し、それに直交する方向には曲率半径を有していないシリンダレンズ面であることを示している。

（表２）
ｆ＝31.9 ω＝22.2° F/1.96
Ｒ d nd vd θ
OBJ ∞ 2240.00 0.00
1 38.818 2.50 1.805 25.4 0.00
2 21.771 5.21 0.00
3* 103.055 2.80 1.531 55.8 0.00
4* 54.624 9.91 0.00
5 -29.461 2.00 1.487 70.2 0.00
6 91.290 9.28 0.00
7 229.899 7.68 1.772 49.5 0.00
8 -48.773 10.10 0.00
9 72.586 4.89 1.799 29.8 0.00
10 1031.063 26.71 0.00
11 ∞ 2.18 1.516 64.1 5.80
12c -10709.183 12.60 6.39
13 -129.975 8.89 1.487 70.2 0.00
14 -22.152 2.00 1.740 52.6 0.00
15 93.129 1.09 0.00
16 72.300 7.49 1.487 70.2 0.00
17 -29.542 0.50 0.00
18 ∞ 0.50 0.00
19 719.032 2.00 1.737 32.2 0.00
20 26.212 7.81 1.487 70.2 0.00
21 -51.442 2.61 0.00
22 -28.769 2.00 1.647 33.7 0.00
23 46.424 4.53 1.516 64.1 0.00
24 1170.261 0.50 0.00
25 107.362 7.75 1.487 70.2 0.00
26 -36.166 6.15 0.00
27 105.088 5.29 1.805 25.4 0.00
28 -122.001 1.50 0.00
29 ∞ 30.88 1.516 64.1 0.00
30 ∞ 7.50 1.516 64.1 0.00
31 ∞ 22.00 0.00
32 ∞ 1.00 1.516 64.1 45.00
33 ∞ 0.00 45.00
34 ∞
IMG ∞

K A B C D E
3 0.000e+000 3.788e-005 -7.495e-008 1.209e-010 1.145e-014 -4.033e-016
4 0.000e+000 3.318e-005 -8.717e-008 1.206e-010 -6.650e-014 -4.813e-016

図４は、本実施例の結像性能を示すスポットダイアグラム図である。実施例１（図２）に比べると、シリンダ面という自由度が増したため、より高いレベルの補正が可能となる。
次に、本発明の実施例３における結像光学系について説明する。図５は、本実施例における結像光学系の断面図である。本実施例の結像光学系では、レンズユニット１ｂの内部に設けられた補正手段５ｂが独立した素子としてではなく一つのレンズ面として設けられている点で、実施例１、２と異なる。
本実施例の補正手段５ｂは、第６レンズの拡大側面を自由曲面とすることで達成される。自由曲面とは、光軸ＯＡに対して回転対称でない曲面である。本実施例の自由曲面は、光軸ＯＡから同じ距離の座標位置における自由曲面レンズの厚さが図５中の光軸ＯＡよりも上側で薄く、かつ光軸ＯＡよりも下側で厚くなる曲面である。
本実施例における補正手段５ｂの形状（自由曲面）は、以下の式（２）で表される。ｚはｒ＝０の位置から光軸方向への距離、ｒはレンズユニット１ｂの光軸ＯＡから径方向への距離を示す。また、ｙは光軸ＯＡに垂直でかつ図５の断面方向（紙面方向）への光軸ＯＡからの距離、ｘは光軸ＯＡに垂直でかつｙと直交する方向（紙面直交方向）への光軸ＯＡからの距離を示す。これらは、光軸上をゼロとする座標系である。
ｚ＝（ｒ２／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｒ２／Ｒ２）｝１／２］
＋Ｃ３ｙ＋Ｃ４ｘ２＋Ｃ６ｙ２ … （２）
式（２）において、ｙは偶数次、奇数次の両方を含む。すなわち、図５の断面方向（紙面方向）で上下非対称な形状になることを示す。一方、ｘは偶数次の項のみを含む。すなわち、紙面直交方向については完全に対称な形状を有する。
表３は、本実施例における数値実施例である。面番号の右側にfが付記されている面は、上記で定義される自由曲面であることを示している。

（表３）
ｆ＝31.3 ω＝22.6° F/1.96
Ｒ d nd vd θ
OBJ ∞ 2240.00 0.00
1 46.971 2.50 1.805 25.4 0.00
2 21.875 5.13 0.00
3* 138.000 2.85 1.531 55.8 0.00
4* 91.097 8.82 0.00
5 -29.226 2.00 1.487 70.2 0.00
6 97.786 9.99 0.00
7 211.696 7.21 1.772 49.5 0.00
8 -48.773 18.61 0.00
9 64.723 6.27 1.805 25.4 0.00
10 287.445 38.17 0.00
11f -109.149 6.32 1.487 70.2 0.00
12 -22.187 2.00 1.806 40.9 0.00
13 -340.028 1.58 0.00
14 1355.802 6.69 1.487 70.2 0.00
15 -28.869 0.50 0.00
16 ∞ 0.50 0.00
17 150.894 2.00 1.672 32.0 0.00
18 24.611 7.72 1.487 70.2 0.00
19 -79.498 3.21 0.00
20 -29.813 2.00 1.720 34.7 0.00
21 56.722 3.91 1.487 70.2 0.00
22 634.390 0.50 0.00
23 109.755 7.62 1.487 70.2 0.00
24 -35.916 3.76 0.00
25 125.661 5.13 1.805 25.4 0.00
26 -97.876 1.50 0.00
27 ∞ 30.88 1.516 64.1 0.00
28 ∞ 7.50 1.516 64.1 0.00
29 ∞ 22.00 0.00
30 ∞ 1.00 1.516 64.1 45.00
31 ∞ 0.00 45.00
32 ∞
IMG ∞

K A B C D E
3 0.000e+000 3.927e-005 -6.522e-008 1.316e-010 8.978e-015 -5.159e-016
4 0.000e+000 3.337e-005 -7.495e-008 1.337e-010 -6.389e-014 -6.378e-016

K C3 C4 C6
11 0.000e+000 0.0085 -8.388e-005 -1.967e-005

図６は、本実施例における結像光学系の結像性能を示すスポットダイアグラム図である。実施例１、２に比べると、補正手段として独立した素子を増やす必要がないため、スペースの節約ができ、小型の結像光学系を容易に得ることが可能である。
なお本実施例の自由曲面は第６レンズに形成されているが、これに限定されるものではなく、複数のレンズのいずれか一つに形成されていればよい。
次に、本発明の実施例４における結像光学系について説明する。図７は、本実施例における結像光学系の断面図である。本実施例の結像光学系は、全１３枚のレンズで構成された５群ズームレンズ（レンズユニット１ｃ）であり、各レンズ群は、拡大側より順に、負、正、正、正、正の屈折力を有する。全１３枚のレンズ中、第２レンズは非球面レンズ（両面）である。図７には、広角端と望遠端のそれぞれの場合におけるレンズ群の配置を示している。ズーミングに際し、第１レンズ群Ｂ１および第５レンズ群Ｂ５は固定であり、第２レンズ群Ｂ２、第３レンズ群Ｂ３、および、第４レンズ群Ｂ４が移動する。主たる変倍群は第２レンズ群Ｂ２である。本実施例の補正手段５は第３レンズ群Ｂ３に配置されており、変倍に際しては第３レンズ群Ｂ３の軌跡で移動する。すなわち補正手段５は、ズーミングに際して光軸方向に移動可能に構成されている。なお、本実施例における補正手段５は実施例１と同じ構成である。
表４は、本実施例における数値実施例である。表中zが付記されている面間隔は、ズーミングに伴い変化する量である。

（表４）
ｆ＝29.5〜33.4〜34.5
ω＝23.7°〜21.4°〜20.7°
F/1.96〜2.0〜2.02
r d nd vd θ
OBJ ∞ 2240.00 0.00
1 32.373 2.20 1.808 22.7 0.00
2 20.800 6.19 0.00
3* 69.391 2.99 1.531 55.8 0.00
4* 42.450 11.95 0.00
5 -29.466 2.00 1.496 81.5 0.00
6 240.972 8.69 0.00
7 227.310 6.91 1.785 44.2 0.00
8 -48.773 25.93z 0.00
9 92.573 3.45 1.749 35.3 0.00
10 357.123 3.65z 0.00
11 -69.678 4.93 1.603 60.6 0.00
12 -28.371 2.00 1.720 41.9 0.00
13 167.805 0.50 0.00
14 79.227 4.84 1.805 25.4 0.00
15 -116.245 26.22 0.00
16 ∞ 2.16 1.516 64.1 3.17
17c -9631.811 0.50 3.73
18 ∞ 7.38z 0.00
19 443.594 2.00 1.805 25.4 0.00
20 26.681 9.77 1.487 70.2 0.00
21 -31.031 1.93 0.00
22 -25.541 2.00 1.647 33.7 0.00
23 15619.549 0.50 0.00
24 103.428 11.17 1.496 81.5 0.00
25 -33.095 0.50z 0.00
26 87.025 4.65 1.808 22.7 0.00
27 -413.582 1.50 0.00
28 ∞ 30.88 1.516 64.1 0.00
29 ∞ 7.50 1.516 64.1 0.00
30 ∞ 22.00 0.00
31 ∞ 1.00 1.516 64.1 45.00
32 ∞ 0.00 45.00
33 ∞
IMG ∞

W M T
d 8 25.93 6.11 0.50
d10 3.65 18.52 21.83
d18 7.38 5.16 4.80
d25 0.50 7.66 10.33

K A B C D E
3 0.000e+000 3.286e-005 -6.573e-008 1.443e-010 -5.886e-014 -2.532e-016
4 0.000e+000 2.826e-005 -8.108e-008 1.462e-010 -7.392e-014 -5.541e-016

図８は、本実施例における結像光学系の結像性能を示すスポットダイアグラム図である。結像光学系をズームレンズとして用いた場合でも、補正手段が効果的に結像性能を改善することがわかる。
なお、本実施例においては、補正手段５が第３レンズ群Ｂ３とともに移動しているが、例えば独立した群として移動してもよい。この場合、移動群が一つ増加するが、例えば一つのカムの傾斜角を微妙に変化させれば補正手段の角度をズーミングに応じて変化させることができる。これにより、光線が補正手段を通過する角度をズーム位置に応じて最適化することができるため、より高倍のズーム系においても高い結像性能の実現が可能である。
次に、本発明の実施例５における結像光学系について説明する。図９は、本実施例における結像光学系の断面図である。本実施例のレンズユニット１は、正リードのテレフォトタイプであり、全１６枚のレンズから構成される単焦点レンズである。レンズユニット１ｄにおいて、非球面レンズは用いていない。補正手段５は、第１０レンズと第１１レンズの間に配置されている。表５は、本実施例における数値実施例である。

（表５）
ｆ＝58.9 ω＝12.55° F/2.04
Ｒ d nd vd θ
OBJ ∞ 3770.00 0.00
1 394.213 11.00 1.654 39.6 0.00
2 -76.468 2.20 1.805 25.4 0.00
3 -366.123 0.10 0.00
4 79.961 7.23 1.834 42.7 0.00
5 -8466.787 20.85 0.00
6 -266.459 2.20 1.834 37.1 0.00
7 25.290 5.57 0.00
8 -32.976 3.00 1.516 64.1 0.00
9 87.334 6.32 1.805 25.4 0.00
10 -37.554 0.91 0.00
11 -32.355 3.00 1.749 35.2 0.00
12 -43.589 23.83 0.00
13 ∞ 0.94 0.00
14 -134.380 2.20 1.672 32.0 0.00
15 32.012 8.00 1.651 58.5 0.00
16 -692.615 0.10 0.00
17 100.901 6.21 1.805 25.4 0.00
18 -60.345 1.50 0.00
19 ∞ 2.79 1.516 64.1 8.17
20 ∞ 14.57 9.00
21 -121.273 2.20 1.805 25.4 0.00
22 32.562 9.94 1.487 70.2 0.00
23 -29.653 1.48 0.00
24 -26.474 2.00 1.740 27.7 0.00
25 44.987 8.40 1.712 53.8 0.00
26 -64.463 19.38 0.00
27 2683.493 6.50 1.805 25.4 0.00
28 -60.907 0.10 0.00
29 94.569 3.98 1.805 25.4 0.00
30 202.412 3.50 0.00
31 ∞ 30.88 1.516 64.1 0.00
32 ∞ 7.50 1.516 64.1 0.00
33 ∞ 22.00 0.00
34 ∞ 1.00 1.516 64.1 45.00
35 ∞ 0.00 45.00
36 ∞
IMG ∞

図１０は、本実施例の結像性能を示すスポットダイアグラム図である。このように、テレフォトタイプのレンズ系においても、補正手段により結像性能を効果的に改善できることがわかる。
次に、本発明の実施例６におけるプロジェクタについて説明する。図１１は、本実施例のプロジェクタ（画像投射装置）の概略構成図である。本実施例のプロジェクタは、実施例１〜５のいずれか一つの結像光学系を備えた反射型液晶プロジェクタである。
光源（不図示）から発した光束は、照明光学系１２を経て光束分離素子１３に入射し、入射光束は複数の光束に分離される。光束分離素子１３は、例えばダイクロイックミラーの場合には波長（色）で光路を分離し、偏光ビームスプリッタの場合には偏光で光路を分離する。分離されたそれぞれの光束は、反射型偏光板１４、１５により反射される。反射型偏光板１４、１５は、波長以下のピッチで構成された格子構造を備え、格子方向の偏光は反射し、これと直交する方向の偏光は透過する特性を有する。一般に、照明光学系には偏光変換素子が配置されており、反射型偏光板１４、１５に入射する偏光は、反射偏光のみになるように構成されている。このため、分離した光束はそれぞれ反射型偏光板１４、１５にて反射し、反射型液晶素子１６、１７に入射する。
反射型液晶素子１６、１７は、偏光を９０°回転させ、反射型液晶素子１６、１７で反射した光束はそれぞれ、反射型偏光板１４、１５を透過して光束合成素子１８に入射する。光束合成素子１８は、光束分離素子１３で分離された２つ光束を合成し、結像光学系である投射レンズ１０に導く。本実施例のプロジェクタにおいて、分離光束はそれぞれ反射型偏光板１４、１５を透過するため、強い非点収差が発生する。このため、一般的な投射レンズ（結像光学系）では十分な結像性能が得られない。一方、本実施例のプロジェクタによれば、投射レンズ１０として実施例１〜５のいずれか一つの結像光学系を用いているため、良好な投射像を得ることができる。
本実施例においては、反射型の液晶素子を用いたがこれに限られず、透過型の液晶素子を用いたプロジェクタであっても本発明の効果を得ることができる。つまり、投射レンズと液晶素子との間に、光路を合成する平板が、投射レンズの光軸に垂直な方向に対して傾けて配置されるプロジェクタにおいて本発明を適用すれば、本実施例と同様の効果を得ることができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
１ レンズユニット
２ 色合成部
４ 平板
５ 補正手段

Claims (11)

  1. 複数の光学素子を備えたレンズユニットと、
    前記レンズユニットの光軸に対して傾けて配置された平板を備えた光路合成部と、を有し、
    前記レンズユニットは、前記平板の法線と前記光軸に平行な断面において、該光軸に対して非対称な形状を有する補正手段を備える、ことを特徴とする結像光学系。
  2. 前記補正手段は、所定の頂角を有するクサビ板であることを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
  3. 前記補正手段は、縮小側から離れるに従って薄くなり、縮小側に近づくに従って厚くなる平板であることを特徴とする請求項１または２に記載の結像光学系。
  4. 前記補正手段は、前記光軸に対して傾けて配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の結像光学系。
  5. 前記補正手段は、軸上光束が縮小側に向かって収束する位置において、前記平板と同じ方向に傾けて配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の結像光学系。
  6. 前記補正手段は、軸上光束が拡大側に向かって収束する位置において、前記平板と逆方向に傾けて配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の結像光学系。
  7. 前記補正手段の少なくとも一方の面は、前記平板の法線と前記光軸に平行な断面において曲率半径を有するシリンダ面であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の結像光学系。
  8. 前記補正手段は、前記複数の光学素子のいずれか一つに形成された自由曲面を有することを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
  9. 前記補正手段は、ズーミングに際して光軸方向に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の結像光学系。
  10. 複数の光学素子と、
    光軸に対して非対称な形状を有する補正手段と、を有することを特徴とするレンズユニット。
  11. 光源からの光を変調する光変調素子と、
    請求項１乃至１０いずれか１項に記載の結像光学系と、を有し、
    前記結像光学系を介して、前記光変調素子からの光を投射面に投射する画像投射装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016038392A (ja) * 2014-08-05 2016-03-22 キヤノン株式会社 投射光学系及びそれを有する画像投射装置
WO2018030157A1 (ja) * 2016-08-10 2018-02-15 コニカミノルタ株式会社 投射型表示装置
US11269117B2 (en) 2016-02-15 2022-03-08 Konica Minolta, Inc. Projection display apparatus

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05100187A (ja) * 1991-10-04 1993-04-23 Hitachi Ltd 液晶プロジエクタ
JP2000111862A (ja) * 1998-10-01 2000-04-21 Sony Corp 投射型表示装置
JP2001013584A (ja) * 1999-04-26 2001-01-19 Samsung Electronics Co Ltd 反射形プロジェクト装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06337396A (ja) 1993-04-01 1994-12-06 Casio Comput Co Ltd プロジェクタ装置
JP4532647B2 (ja) * 2000-02-23 2010-08-25 キヤノン株式会社 露光装置
BR0004290B1 (pt) * 2000-09-08 2009-01-13 dispositivo de fixaÇço de capa de espelho ao conjunto de comando.
US6866404B2 (en) * 2001-04-23 2005-03-15 Ricoh Company, Ltd. Illumination apparatus and a liquid crystal projector using the illumination apparatus
US7118222B2 (en) * 2003-05-12 2006-10-10 Seiko Epson Corporation Optical device and protector
JP2005189635A (ja) 2003-12-26 2005-07-14 Hitachi Ltd 投射型映像表示装置及びそれに用いる光学ユニット
US20090161073A1 (en) * 2007-12-19 2009-06-25 Victor Company Of Japan, Ltd. Projection display apparatus
KR20090093666A (ko) * 2008-02-29 2009-09-02 삼성전자주식회사 투사 광학 시스템
JP5370764B2 (ja) * 2009-09-15 2013-12-18 カシオ計算機株式会社 光源装置及びプロジェクタ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05100187A (ja) * 1991-10-04 1993-04-23 Hitachi Ltd 液晶プロジエクタ
JP2000111862A (ja) * 1998-10-01 2000-04-21 Sony Corp 投射型表示装置
JP2001013584A (ja) * 1999-04-26 2001-01-19 Samsung Electronics Co Ltd 反射形プロジェクト装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016038392A (ja) * 2014-08-05 2016-03-22 キヤノン株式会社 投射光学系及びそれを有する画像投射装置
US11269117B2 (en) 2016-02-15 2022-03-08 Konica Minolta, Inc. Projection display apparatus
WO2018030157A1 (ja) * 2016-08-10 2018-02-15 コニカミノルタ株式会社 投射型表示装置
US10663840B2 (en) 2016-08-10 2020-05-26 Konica Minolta, Inc. Projection-type display device

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