JP2017187662A - Projection optical system and projector - Google Patents

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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection optical system that comprises a relatively small number of lenses and yet can cover a wide zoom range, and to provide a projector having the same.SOLUTION: A projection optical system comprises, in order from the reduction side, a first optical group comprising a plurality of lenses and having positive power, and a second optical group having a reflective surface of an aspherical concave shape. The first optical group comprises a 1-1 lens group having positive power and a 1-2 lens group having negative power with an air gap therebetween. The 1-2 lens group, which is a focusing lens group, consists of a lens F1 comprising a single positive lens having a convex surface on the reduction side, a lens F2 comprising a single negative meniscus lens having a convex surface on the expansion side, and a lens F3 comprising a single negative lens. The 1-2 lens group is configured to move for focusing while zooming.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、画像表示素子の画像を拡大投影するプロジェクターへの組み込みに適した投射光学系及びこれを用いたプロジェクターに関する。   The present invention relates to a projection optical system suitable for incorporation into a projector that magnifies and projects an image of an image display element, and a projector using the same.

近年、近距離から投射して大画面を得ることが可能なプロジェクター用の投射光学系として、屈折光学系と凹面ミラーとを用いるものが提案されている(例えば特許文献1,2等参照)。   In recent years, as a projection optical system for a projector capable of projecting from a short distance and obtaining a large screen, one using a refractive optical system and a concave mirror has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

しかしながら、例えば特許文献1(特開2006−235516号)では、屈折光学系と凹面ミラーとを用いて、非常に広い画角を実現しているが、曲面ミラーが非常に大きく、また全長も非常に長いものとなっている。また、特許文献2(特開2007−079524号)では、例えば第8実施例において画角を60度程度としながら、凹面ミラーと凸面ミラーとを組み合わせることにより、ミラーサイズを小さくしている。しかし、前述の特許文献2と同様に、全長が非常に長い。また、構成される2枚のミラーは非球面であり、精度、組み立ての観点からも製造が非常に難しいものとなっている。   However, for example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-235516), a very wide angle of view is realized using a refractive optical system and a concave mirror, but the curved mirror is very large and the total length is also very large. It has become a long thing. In Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-079524), for example, the mirror size is reduced by combining a concave mirror and a convex mirror while the angle of view is about 60 degrees in the eighth embodiment. However, like the above-mentioned Patent Document 2, the total length is very long. In addition, the two mirrors that are configured are aspherical, and are extremely difficult to manufacture from the viewpoint of accuracy and assembly.

以上のように、屈折光学系と凹面ミラーとの複合光学系では、超広画角が得られる反面、全長を小さくすることが困難である。そのため、当該複合光学系は、例えばフロントプロジェクターのように可搬性を重視する機器には向いていない。   As described above, in the composite optical system of the refractive optical system and the concave mirror, an ultra-wide field angle can be obtained, but it is difficult to reduce the total length. Therefore, the composite optical system is not suitable for a device that places importance on portability, such as a front projector.

特開2006−235516号公報JP 2006-235516 A 特開2007−079524号公報JP 2007-079524 A

本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、比較的少ない枚数のレンズを備えながらも、広い変倍範囲をカバーできる投射光学系、及び当該投射光学系を備えたプロジェクターを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above background, and provides a projection optical system capable of covering a wide zooming range while including a relatively small number of lenses, and a projector including the projection optical system. With the goal.

上記目的を達成するため、本発明に係る投射光学系は、縮小側から順に、複数のレンズからなり正のパワーを有する第1光学群と、1枚の凹面非球面形状を有する反射面を含む第2光学群とからなる投射光学系であって、第1光学群は、最も広い空気間隔を境にして、変倍に伴うフォーカスの際に固定で、かつ、正のパワーを有する第1−1レンズ群と、変倍に伴うフォーカスの際に移動し、かつ、全体として負のパワーを有する第1−2レンズ群とからなり、第1−2レンズ群は、縮小側から順に、縮小側に凸面を有する1枚の正レンズからなるF1レンズと、拡大側に凸面を有する1枚の負のメニスカスレンズからなるF2レンズと、1枚の負レンズからなるF3レンズとの3枚のレンズで構成されることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a projection optical system according to the present invention includes, in order from the reduction side, a first optical group including a plurality of lenses and having a positive power, and a reflecting surface having a single concave aspherical shape. A projection optical system comprising a second optical group, wherein the first optical group is fixed at the time of focusing accompanying zooming and has positive power at the widest air interval. The first lens unit includes a first lens unit and a first lens unit that moves when focusing with zooming and has a negative power as a whole. Three lenses: an F1 lens composed of one positive lens having a convex surface, an F2 lens composed of one negative meniscus lens having a convex surface on the enlargement side, and an F3 lens composed of one negative lens. It is characterized by being configured.

上記投射光学系において、第1−2レンズ群は第1光学群のうち拡大側に配置されており、比較的大きなレンズを要する。上記投射光学系では、第1−2レンズ群が、縮小側に凸面を有する1枚の正レンズからなるF1レンズと、拡大側に凸面を有する1枚の負のメニスカスレンズからなるF2レンズと、1枚の負レンズからなるF3レンズとを有することで、所望の変倍範囲をカバーすることができる。かつ、投射光学系全体としてコンパクトなものとすることができる。   In the projection optical system, the first-second lens group is disposed on the enlargement side of the first optical group, and requires a relatively large lens. In the projection optical system, the first-second lens group includes an F1 lens including one positive lens having a convex surface on the reduction side, and an F2 lens including one negative meniscus lens having a convex surface on the enlargement side. By having an F3 lens composed of one negative lens, a desired zooming range can be covered. And the whole projection optical system can be made compact.

本発明の具体的な側面によれば、第1−1レンズ群は、第1−1レンズ群の内部に開口絞りを有し、開口絞りよりも縮小側に、凸面形状の非球面をもつ正レンズを含む。この場合、第1−2レンズ群を3枚のレンズで構成した簡易なものとした場合であっても、フレアーの少ないコントラストの高い画像を得ることが可能となる。また、構成レンズの枚数を抑えることで、レンズ全長を短くすることができる。   According to a specific aspect of the present invention, the 1-1st lens group has an aperture stop inside the 1-1st lens group, and is a positive lens having a convex aspheric surface on the reduction side of the aperture stop. Includes a lens. In this case, even if the first-second lens group is a simple lens composed of three lenses, it is possible to obtain a high-contrast image with little flare. Further, the total lens length can be shortened by suppressing the number of constituent lenses.

本発明の別の側面によれば、第1−1レンズ群は、第1−1レンズ群の内部に開口絞りを有し、開口絞りよりも拡大側において、少なくとも1枚の正レンズを含む正のパワーを有するレンズ群を備えている。この場合、物体側から出た光線束(以下、光束とも言うものとする。)を取り込んで第1−2レンズ群に送る役割をする第1−1レンズ群において光線束の状態を調整することにより、広い変倍範囲において第1−2レンズ群で適切な1次像(中間像)を作ることができる。   According to another aspect of the present invention, the 1-1st lens group includes an aperture stop inside the 1-1st lens group, and includes a positive lens including at least one positive lens on the enlargement side of the aperture stop. A lens group having the following power is provided. In this case, the state of the light bundle is adjusted in the first-first lens group that takes in the light bundle emitted from the object side (hereinafter also referred to as a light beam) and sends it to the first-second lens group. Thus, an appropriate primary image (intermediate image) can be created with the first-second lens group in a wide zooming range.

本発明のさらに別の側面によれば、第1−1レンズ群は、第1−1レンズ群の内部に開口絞りを有し、開口絞りよりも縮小側に、2枚の正のレンズと、正レンズと負レンズからなる第1の接合レンズと、正レンズと負レンズからなる第2の接合レンズとを含む。この場合、第1−1レンズ群において、接合レンズを含むことで、例えば色収差の発生を防ぐことが可能になる。   According to still another aspect of the present invention, the 1-1st lens group has an aperture stop inside the 1-1st lens group, and two positive lenses on the reduction side of the aperture stop, A first cemented lens composed of a positive lens and a negative lens and a second cemented lens composed of a positive lens and a negative lens are included. In this case, it is possible to prevent the occurrence of chromatic aberration, for example, by including a cemented lens in the first-first lens group.

本発明のさらに別の側面によれば、第1−1レンズ群は、第1−1レンズ群の内部に開口絞りを有し、開口絞りの近傍に、少なくとも1面に非球面形状を有する負レンズを配置している。ここで、開口絞りの近傍に配置されるレンズとは、投射光学系を構成するレンズのうち最も開口絞りに近い位置にあるレンズを意味する。この場合、開口絞りの近傍に配置されるレンズを少なくとも1面に非球面形状を有する負レンズとすることで、物体側の開口数を大きくすることができる。   According to still another aspect of the present invention, the 1-1st lens group has an aperture stop inside the 1-1st lens group, and has a negative aspheric shape on at least one surface in the vicinity of the aperture stop. A lens is placed. Here, the lens arranged in the vicinity of the aperture stop means a lens closest to the aperture stop among the lenses constituting the projection optical system. In this case, the numerical aperture on the object side can be increased by using a lens disposed in the vicinity of the aperture stop as a negative lens having an aspheric shape on at least one surface.

本発明のさらに別の側面によれば、第1−2レンズ群は、3つのレンズを少なくとも2つのレンズ群に分けてそれぞれ移動させる。この場合、広い変倍域(例えば1.5倍以上)においても、最終的に良好な画像を得られるような1次像(中間像)を作ることができる。   According to still another aspect of the present invention, the first-second lens group moves the three lenses into at least two lens groups, respectively. In this case, it is possible to create a primary image (intermediate image) that can finally obtain a good image even in a wide zoom range (for example, 1.5 times or more).

本発明のさらに別の側面によれば、F3レンズは、樹脂で成形された両面非球面レンズからなる。この構成によれば、F3レンズのように、第1光学群のうち拡大側に配置されるため大きくなる傾向にあり、かつ、両面に非球面を有するものであっても作りやすい。また、F3レンズは、第2光学群を構成する反射ミラーで戻ってくる光線と干渉する可能性がある。そのため、F3レンズを構成するレンズの一部を切り欠く必要が生じる場合があるが、樹脂成形とすることで、レンズを非円形形状等にしやすい。   According to still another aspect of the present invention, the F3 lens is a double-sided aspheric lens formed of resin. According to this configuration, like the F3 lens, it tends to be large because it is arranged on the magnification side of the first optical group, and it is easy to make even if it has aspheric surfaces on both sides. Moreover, there is a possibility that the F3 lens interferes with the light beam returned by the reflecting mirror constituting the second optical group. For this reason, it may be necessary to cut out a part of the lens constituting the F3 lens. However, by using resin molding, the lens can be easily formed into a non-circular shape or the like.

本発明のさらに別の側面によれば、F3レンズは、光軸近傍で縮小側に凹面形状を有する。この場合、F2レンズを拡大側に凸面を有する負メニスカスレンズ形状としやすい。   According to still another aspect of the present invention, the F3 lens has a concave shape on the reduction side in the vicinity of the optical axis. In this case, it is easy to make the F2 lens into a negative meniscus lens shape having a convex surface on the enlargement side.

本発明のさらに別の側面によれば、物体側の開口数は、0.3以上である。この場合、十分に明るい投射画像を形成できる。   According to still another aspect of the present invention, the numerical aperture on the object side is 0.3 or more. In this case, a sufficiently bright projection image can be formed.

本発明のさらに別の側面によれば、縮小側は、略テレセントリックである。   According to yet another aspect of the invention, the reduction side is substantially telecentric.

本発明のさらに別の側面によれば、第1光学群及び第2光学群を構成する要素が、全て回転対称系である。   According to still another aspect of the present invention, all the elements constituting the first optical group and the second optical group are rotationally symmetric systems.

本発明のさらに別の側面によれば、変倍範囲が、1.5倍以上ある。   According to still another aspect of the present invention, the zooming range is 1.5 times or more.

上記目的を達成するため、本発明に係るプロジェクターは、光源からの光を変調して画像光を形成する光変調素子と、光変調素子からの画像光を投射する上記いずれかの投射光学系とを備える。プロジェクターは上記いずれかの投射光学系を備えることで、レンズ枚数を抑えた構成としつつ、所望の変倍範囲をカバーすることができる。   In order to achieve the above object, a projector according to the present invention includes a light modulation element that modulates light from a light source to form image light, and any one of the above-described projection optical systems that projects image light from the light modulation element. Is provided. By providing any one of the above-described projection optical systems, the projector can cover a desired zooming range with a configuration in which the number of lenses is suppressed.

実施形態の投射光学系を組み込んだプロジェクターの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the projector incorporating the projection optical system of embodiment. 実施形態又は実施例1の投射光学系における物体面から投射面までの構成および光線図である。It is a structure and light ray figure from an object surface in a projection optical system of an embodiment or Example 1 to a projection surface. 図2のうち、物体面から凹面反射ミラーまでの一部拡大図である。FIG. 3 is a partially enlarged view from the object plane to the concave reflecting mirror in FIG. 2. 実施例1の投射光学系の構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of a projection optical system according to Example 1. FIG. (A)〜(C)は、実施例1の投射光学系の縮小側収差図である。FIGS. 4A to 4C are reduction side aberration diagrams of the projection optical system of Example 1. FIGS. (A)〜(E)は、図5(A)に対応する投射光学系の横収差図である。FIGS. 5A to 5E are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG. (A)〜(E)は、図5(B)に対応する投射光学系の横収差図である。FIGS. 5A to 5E are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG. (A)〜(E)は、図5(C)に対応する投射光学系の横収差図である。FIGS. 5A to 5E are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG. 実施例2の投射光学系の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a projection optical system of Example 2. (A)〜(C)は、実施例2の投射光学系の縮小側収差図である。FIGS. 4A to 4C are reduction side aberration diagrams of the projection optical system of Example 2. FIGS. (A)〜(E)は、図10(A)に対応する投射光学系の横収差図である。FIGS. 10A to 10E are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG. (A)〜(E)は、図10(B)に対応する投射光学系の横収差図である。FIGS. 10A to 10E are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG. (A)〜(E)は、図10(C)に対応する投射光学系の横収差図である。FIGS. 10A to 10E are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG. 実施例3の投射光学系の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a projection optical system according to Example 3. (A)〜(C)は、実施例3の投射光学系の縮小側収差図である。FIGS. 4A to 4C are reduction side aberration diagrams of the projection optical system according to Example 3. FIGS. (A)〜(E)は、図15(A)に対応する投射光学系の横収差図である。(A)-(E) are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG. (A)〜(E)は、図15(B)に対応する投射光学系の横収差図である。(A)-(E) are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG. 15 (B). (A)〜(E)は、図15(C)に対応する投射光学系の横収差図である。(A)-(E) are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG. 実施例4の投射光学系の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a projection optical system according to Example 4. (A)〜(C)は、実施例4の投射光学系の縮小側収差図である。FIGS. 6A to 6C are reduction side aberration diagrams of the projection optical system of Example 4. FIGS. (A)〜(E)は、図20(A)に対応する投射光学系の横収差図である。(A)-(E) are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG. (A)〜(E)は、図20(B)に対応する投射光学系の横収差図である。(A)-(E) are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG. (A)〜(E)は、図20(C)に対応する投射光学系の横収差図である。(A)-(E) are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG.

以下に図面を参照して、本発明の実施形態に係る投射光学系について詳細に説明する。   Hereinafter, a projection optical system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1に示すように、本発明の一実施形態に係る投射光学系を組み込んだプロジェクター2は、画像光を投射する光学系部分50と、光学系部分50の動作を制御する回路装置80とを備える。   As shown in FIG. 1, a projector 2 incorporating a projection optical system according to an embodiment of the present invention includes an optical system portion 50 that projects image light, and a circuit device 80 that controls the operation of the optical system portion 50. Prepare.

光学系部分50において、光源10は、例えば超高圧水銀ランプであって、R光、G光、及びB光を含む光を射出する。ここで、光源10は、超高圧水銀ランプ以外の放電光源であってもよいし、LEDやレーザーのような固体光源であってもよい。第1インテグレーターレンズ11及び第2インテグレーターレンズ12は、アレイ状に配列された複数のレンズ素子を有する。第1インテグレーターレンズ11は、光源10からの光束を複数に分割する。第1インテグレーターレンズ11の各レンズ素子は、光源10からの光束を第2インテグレーターレンズ12のレンズ素子近傍にて集光させる。第2インテグレーターレンズ12のレンズ素子は、重畳レンズ14と協働して、第1インテグレーターレンズ11のレンズ素子の像を液晶パネル18R、18G、18Bに形成する。このような構成により、光源10からの光が液晶パネル18R、18G、18Bの表示領域の全体を略均一な明るさで照明する。   In the optical system portion 50, the light source 10 is an ultra-high pressure mercury lamp, for example, and emits light including R light, G light, and B light. Here, the light source 10 may be a discharge light source other than an ultra-high pressure mercury lamp, or may be a solid light source such as an LED or a laser. The first integrator lens 11 and the second integrator lens 12 have a plurality of lens elements arranged in an array. The first integrator lens 11 splits the light flux from the light source 10 into a plurality of parts. Each lens element of the first integrator lens 11 condenses the light beam from the light source 10 in the vicinity of the lens element of the second integrator lens 12. The lens elements of the second integrator lens 12 cooperate with the superimposing lens 14 to form images of the lens elements of the first integrator lens 11 on the liquid crystal panels 18R, 18G, and 18B. With such a configuration, the light from the light source 10 illuminates the entire display area of the liquid crystal panels 18R, 18G, and 18B with substantially uniform brightness.

偏光変換素子13は、第2インテグレーターレンズ12からの光を所定の直線偏光に変換させる。重畳レンズ14は、第1インテグレーターレンズ11の各レンズ素子の像を、第2インテグレーターレンズ12を介して液晶パネル18R、18G、18Bの表示領域上で重畳させる。   The polarization conversion element 13 converts light from the second integrator lens 12 into predetermined linearly polarized light. The superimposing lens 14 superimposes the image of each lens element of the first integrator lens 11 on the display area of the liquid crystal panels 18R, 18G, and 18B via the second integrator lens 12.

第1ダイクロイックミラー15は、重畳レンズ14から入射したR光を反射させ、G光及びB光を透過させる。第1ダイクロイックミラー15で反射されたR光は、反射ミラー16及びフィールドレンズ17Rを経て、光変調素子である液晶パネル18Rへ入射する。液晶パネル18Rは、R光を画像信号に応じて変調することにより、R色の画像を形成する。   The first dichroic mirror 15 reflects R light incident from the superimposing lens 14 and transmits G light and B light. The R light reflected by the first dichroic mirror 15 passes through the reflection mirror 16 and the field lens 17R and enters the liquid crystal panel 18R that is a light modulation element. The liquid crystal panel 18R forms an R color image by modulating the R light according to the image signal.

第2ダイクロイックミラー21は、第1ダイクロイックミラー15からのG光を反射させ、B光を透過させる。第2ダイクロイックミラー21で反射されたG光は、フィールドレンズ17Gを経て、光変調素子である液晶パネル18Gへ入射する。液晶パネル18Gは、G光を画像信号に応じて変調することにより、G色の画像を形成する。第2ダイクロイックミラー21を透過したB光は、リレーレンズ22、24、反射ミラー23、25、及びフィールドレンズ17Bを経て、光変調素子である液晶パネル18Bへ入射する。液晶パネル18Bは、B光を画像信号に応じて変調することにより、B色の画像を形成する。   The second dichroic mirror 21 reflects the G light from the first dichroic mirror 15 and transmits the B light. The G light reflected by the second dichroic mirror 21 passes through the field lens 17G and enters the liquid crystal panel 18G that is a light modulation element. The liquid crystal panel 18G modulates the G light according to the image signal to form a G color image. The B light transmitted through the second dichroic mirror 21 passes through the relay lenses 22 and 24, the reflection mirrors 23 and 25, and the field lens 17B and enters the liquid crystal panel 18B that is a light modulation element. The liquid crystal panel 18B forms a B-color image by modulating the B light according to the image signal.

クロスダイクロイックプリズム19は、光合成用のプリズムであり、各液晶パネル18R、18G、18Bで変調された光を合成して画像光とし、投射光学系40へ進行させる。   The cross dichroic prism 19 is a light combining prism, which combines light modulated by the liquid crystal panels 18R, 18G, and 18B into image light and advances it to the projection optical system 40.

投射光学系40は、各液晶パネル18G,18R,18Bによって変調されクロスダイクロイックプリズム19で合成された画像光を不図示のスクリーン上に拡大投射する投射用ズームレンズである。   The projection optical system 40 is a projection zoom lens that enlarges and projects the image light modulated by the liquid crystal panels 18G, 18R, and 18B and synthesized by the cross dichroic prism 19 onto a screen (not shown).

回路装置80は、ビデオ信号等の外部画像信号が入力される画像処理部81と、画像処理部81の出力に基づいて光学系部分50に設けた液晶パネル18G,18R,18Bを駆動する表示駆動部82と、投射光学系40に設けた駆動機構(不図示)を動作させて投射光学系40の状態を調整するレンズ駆動部83と、これらの回路部分81,82,83等の動作を統括的に制御する主制御部88とを備える。   The circuit device 80 includes an image processing unit 81 to which an external image signal such as a video signal is input, and display driving for driving the liquid crystal panels 18G, 18R, and 18B provided in the optical system portion 50 based on the output of the image processing unit 81. Unit 82, a lens driving unit 83 that adjusts the state of the projection optical system 40 by operating a drive mechanism (not shown) provided in the projection optical system 40, and the operations of these circuit portions 81, 82, 83, etc. And a main control unit 88 for controlling automatically.

画像処理部81は、入力された外部画像信号を各色の諧調等を含む画像信号に変換する。なお、画像処理部81は、外部画像信号に対して歪補正や色補正等の各種画像処理を行うこともできる。   The image processing unit 81 converts the input external image signal into an image signal including a gradation of each color. The image processing unit 81 can also perform various image processing such as distortion correction and color correction on the external image signal.

表示駆動部82は、画像処理部81から出力された画像信号に基づいて液晶パネル18G,18R,18Bを動作させることができ、当該画像信号に対応した画像又はこれに画像処理を施したものに対応する画像を液晶パネル18G,18R,18Bに形成させることができる。   The display driving unit 82 can operate the liquid crystal panels 18G, 18R, and 18B based on the image signal output from the image processing unit 81, and can display an image corresponding to the image signal or an image that has been subjected to image processing. Corresponding images can be formed on the liquid crystal panels 18G, 18R, 18B.

レンズ駆動部83は、主制御部88の制御下で動作し、投射光学系40を構成する一部の光学要素をアクチュエーターACを介して光軸OAに沿って適宜移動させることにより、投射光学系40によるスクリーン上への画像の投射において変倍に伴うフォーカス(変倍時のフォーカス)を行うことができる。なお、レンズ駆動部83は、投射光学系40全体を光軸OAに垂直な上下方向に移動させるアオリの調整により、スクリーン上に投射される画像の縦位置を変化させることもできる。   The lens driving unit 83 operates under the control of the main control unit 88, and appropriately moves a part of the optical elements constituting the projection optical system 40 along the optical axis OA via the actuator AC. In the projection of the image on the screen by 40, it is possible to perform focus accompanying zooming (focus during zooming). The lens driving unit 83 can also change the vertical position of the image projected on the screen by adjusting the tilt of moving the entire projection optical system 40 in the vertical direction perpendicular to the optical axis OA.

以下、図2及び図3等を参照して、実施形態の投射光学系40について具体的に説明する。なお、図2等で例示した投射光学系40は、後述する実施例1の投射光学系40と同一の構成となっている。   Hereinafter, the projection optical system 40 according to the embodiment will be described in detail with reference to FIGS. The projection optical system 40 illustrated in FIG. 2 and the like has the same configuration as the projection optical system 40 of Example 1 described later.

実施形態の投射光学系40は、液晶パネル18G(18R,18B)に形成された画像を不図示のスクリーン上に投射する。ここで、投射光学系40と液晶パネル18G(18R,18B)との間には、図1のクロスダイクロイックプリズム19に相当するプリズムPRが配置されている。   The projection optical system 40 of the embodiment projects an image formed on the liquid crystal panel 18G (18R, 18B) on a screen (not shown). Here, a prism PR corresponding to the cross dichroic prism 19 of FIG. 1 is disposed between the projection optical system 40 and the liquid crystal panel 18G (18R, 18B).

投射光学系40は、縮小側から順に、複数のレンズからなり正のパワーを有する第1光学群40aと、凹面非球面形状を有する反射面を含むミラーMRで構成される第2光学群40bとからなる。第1光学群40aは、含まれるレンズ間に形成される空間のうち、最も広い空気間隔BDを境にして、縮小側に設けられ、正のパワーを有する第1−1レンズ群41と、拡大側に設けられ、第1−1レンズ群41のパワーと比較して弱い負のパワーを有する第1−2レンズ群42と、からなる。   The projection optical system 40 includes, in order from the reduction side, a first optical group 40a that includes a plurality of lenses and has positive power, and a second optical group 40b that includes a mirror MR including a reflecting surface having a concave aspherical shape. Consists of. The first optical group 40a is provided on the reduction side with the widest air interval BD in the space formed between the included lenses as a boundary, and the first lens group 41 having a positive power and an enlargement And a first-second lens group 42 having a negative power weaker than the power of the first-first lens group 41.

第1−1レンズ群41は、第1−1レンズ群41の内部に開口絞りSTを有し、開口絞りSTよりも縮小側のレンズ群E1と、開口絞りSTよりも拡大側のレンズ群E2とからなる。   The 1-1st lens group 41 has an aperture stop ST inside the 1-1st lens group 41, a lens group E1 on the reduction side with respect to the aperture stop ST, and a lens group E2 on the enlargement side with respect to the aperture stop ST. It consists of.

第1−2レンズ群42は、縮小側から順に、F1レンズ(以下レンズF1)、F2レンズ(以下レンズF2)及びF3レンズ(以下レンズF3)を有する。レンズF1、レンズF2、レンズF3はそれぞれ、変倍に伴うフォーカスの際に光軸方向に移動する。レンズF1〜F3のうち、最も縮小側に位置するレンズF1は、縮小側に凸面を有する正レンズ(レンズL12)であり、レンズF1とレンズF3との間に位置するレンズF2は、拡大側に凸面を有する負のメニスカスレンズ(レンズL13)であり、最も拡大側に位置するレンズF3は、負レンズ(レンズL14)である。レンズF3は、樹脂で成形された両面非球面レンズでもあり、光軸近傍で縮小側に凹面形状を有する。また、レンズF1〜F3は、アクチュエーターACにより、変倍時のフォーカスの際に光軸OAに沿った方向A1に移動させられる。ここでは、レンズF1,F2が一体で移動可能となっており、レンズF3がレンズF1,F2と独立して移動可能となっているものとする。すなわち、レンズF1〜F3は少なくとも2つのレンズ群(レンズF1,F2からなるレンズ群とレンズF3からなるレンズ群)に分けられており、それぞれのレンズ群が互いに独立して移動可能である。これにより、広い変倍域においても、最終的に良好な画像を得られるような1次像を作ることができる。なお、アクチュエーターACによるレンズF1〜F3の移動のさせ方については、変倍時のフォーカスの態様により種々の態様が可能である。例えばレンズF1〜F3をまったく独立に移動させてもよいし、カム機構等を利用して互いに連動させて移動させてもよい。   The first-second lens group 42 includes, in order from the reduction side, an F1 lens (hereinafter referred to as a lens F1), an F2 lens (hereinafter referred to as a lens F2), and an F3 lens (hereinafter referred to as a lens F3). Each of the lens F1, the lens F2, and the lens F3 moves in the optical axis direction during focusing accompanying zooming. Among the lenses F1 to F3, the lens F1 located closest to the reduction side is a positive lens (lens L12) having a convex surface on the reduction side, and the lens F2 located between the lenses F1 and F3 is located on the enlargement side. A negative meniscus lens (lens L13) having a convex surface, and the lens F3 located closest to the enlargement side is a negative lens (lens L14). The lens F3 is also a double-sided aspheric lens formed of resin, and has a concave shape on the reduction side in the vicinity of the optical axis. The lenses F1 to F3 are moved by the actuator AC in the direction A1 along the optical axis OA when focusing at the time of zooming. Here, it is assumed that the lenses F1 and F2 can move together, and the lens F3 can move independently of the lenses F1 and F2. That is, the lenses F1 to F3 are divided into at least two lens groups (a lens group including the lenses F1 and F2 and a lens group including the lens F3), and each lens group is movable independently of each other. This makes it possible to create a primary image that can finally obtain a good image even in a wide zoom range. In addition, about the method of moving the lenses F1-F3 by the actuator AC, various modes are possible depending on the focus mode at the time of zooming. For example, the lenses F1 to F3 may be moved completely independently, or may be moved in conjunction with each other using a cam mechanism or the like.

以下、各レンズ群を構成するレンズについて縮小側から順に説明する。レンズ群E1は、レンズL1〜L9を有し、レンズ群E2は、レンズL10,L11を有する。レンズF1は、レンズL12で構成され、レンズF2は、レンズL13で構成され、レンズF3は、レンズL14で構成される。すなわち、第1光学群40aは、全体で14枚のレンズL1〜L14で構成されている。   Hereinafter, the lenses constituting each lens group will be described in order from the reduction side. The lens group E1 includes lenses L1 to L9, and the lens group E2 includes lenses L10 and L11. The lens F1 is composed of a lens L12, the lens F2 is composed of a lens L13, and the lens F3 is composed of a lens L14. That is, the first optical group 40a is composed of 14 lenses L1 to L14 as a whole.

レンズL2、L4、L6、L7各々は正レンズであり、レンズL3、L5、L8各々は負レンズである。レンズL2とレンズL3とは第1の接合レンズであり、レンズL4とレンズL5とは第2の接合レンズである。レンズL6は、凸面形状の非球面をもつ。レンズL7とレンズL8とは接合レンズとなっている。第1−1レンズ群41は、開口絞りSTよりも縮小側に設けられた正レンズ及び負レンズからなる少なくとも2組(ここでは3組)の接合レンズと、少なくとも1枚の凸面形状の非球面をもつ正レンズとを含む。また、レンズL1〜L9各々は、ガラス製のレンズであり、光軸OAについて軸対称な円形状である。また、レンズL6以外は、全て球面レンズである。   Each of the lenses L2, L4, L6, and L7 is a positive lens, and each of the lenses L3, L5, and L8 is a negative lens. The lens L2 and the lens L3 are first cemented lenses, and the lens L4 and the lens L5 are second cemented lenses. The lens L6 has a convex aspherical surface. The lens L7 and the lens L8 are cemented lenses. The first-first lens group 41 includes at least two (three in this case) cemented lenses including a positive lens and a negative lens provided on the reduction side of the aperture stop ST, and at least one convex aspheric surface. And a positive lens. Each of the lenses L1 to L9 is a glass lens and has a circular shape that is symmetric about the optical axis OA. All of the lenses other than the lens L6 are spherical lenses.

負のメニスカスレンズであるレンズL10と、両凸の正レンズであるレンズL11とが接合レンズとなっている。また、見方を変えると、レンズ群E2は、少なくとも1枚の正レンズ(レンズL11)を含む正のパワーを有するレンズ群であるとも言える。この場合、物体側すなわちパネル面PIから出た光線束を取り込んで第1−2レンズ群に送る役割をする第1−1レンズ群41において光線束の状態を調整することにより、広い変倍範囲において第1−2レンズ群42で適切な1次像(中間像)が作れる。なお、レンズL10,L11は、ガラス製の球面レンズであり、光軸OAについて軸対称な円形状となっている。   The lens L10, which is a negative meniscus lens, and the lens L11, which is a biconvex positive lens, are cemented lenses. In other words, the lens group E2 can be said to be a lens group having a positive power including at least one positive lens (lens L11). In this case, by adjusting the state of the light bundle in the first-first lens group 41 that takes in the light bundle emitted from the object side, that is, the panel surface PI and sends it to the first-second lens group, a wide zooming range. In the first-second lens group 42, an appropriate primary image (intermediate image) can be formed. The lenses L10 and L11 are glass spherical lenses and have a circular shape that is symmetric about the optical axis OA.

以上のように、第1−1レンズ群41は、全体として11枚のレンズL1〜L11で構成されている。本実施形態による投射光学系40は、比較的少ない枚数のレンズによって色収差を低減することができる。さらに、開口数を大きくすることが可能である。また、組立時のバラツキの影響が小さい。さらに、開口絞りSTの縮小側(レンズ群E1)にガラス製の非球面の正レンズ(L6)を備えているため、第1−2レンズ群42を3つのレンズF1〜F3で構成した簡易なものであっても、フレアーの少ないコントラストの高い画像を得ることが可能となる。また、構成レンズの枚数を抑えることで、レンズ全長を短くすることができる。   As described above, the first-first lens group 41 includes 11 lenses L1 to L11 as a whole. The projection optical system 40 according to the present embodiment can reduce chromatic aberration with a relatively small number of lenses. Furthermore, the numerical aperture can be increased. In addition, the influence of variations during assembly is small. Further, since the aspheric positive lens (L6) made of glass is provided on the reduction side (lens group E1) of the aperture stop ST, the first-second lens group 42 is simply configured by three lenses F1 to F3. Even if it is a thing, it becomes possible to obtain an image with little flare and high contrast. Further, the total lens length can be shortened by suppressing the number of constituent lenses.

レンズL12は、少なくとも縮小側に凸面を有する正レンズである。レンズL12は、第1−1レンズ群41から発散光として射出した光束を、平行光に近い状態に変換して、レンズL13へ導く役割だけでなく、フォーカス時のレンズL13、レンズL14による収差補正を容易にする、という役割を持つ。レンズL12の縮小側の面が平面、あるいは凹面である場合、縮小側の面での収差補正効果が少ないため、レンズL13、レンズL14による収差補正が困難になる。従って、F1レンズは縮小側に凸面を有する正レンズとすることが好ましい。なお、レンズL12は、ガラス製の球面レンズであり、光軸OAについて軸対称な円形状となっている。   The lens L12 is a positive lens having a convex surface at least on the reduction side. The lens L12 not only plays a role of converting the light beam emitted from the first-first lens group 41 as divergent light into a state close to parallel light and guiding it to the lens L13, but also corrects aberrations by the lens L13 and the lens L14 during focusing. Has the role of facilitating When the reduction-side surface of the lens L12 is a flat surface or a concave surface, since the aberration correction effect on the reduction-side surface is small, it is difficult to correct the aberration by the lenses L13 and L14. Therefore, the F1 lens is preferably a positive lens having a convex surface on the reduction side. The lens L12 is a glass spherical lens and has a circular shape that is symmetric about the optical axis OA.

レンズL13は、拡大側に凸面を有する負のメニスカスレンズである。レンズL13は、レンズL12と協同してフォーカス時に良好な1次像を作る。レンズL13が縮小側に凹面からなる発散面を持つことにより、レンズL12とのフォーカス時の収差をバランスよく補正することができる。また、レンズL13が拡大側に凸面からなる集光面を持つことにより、レンズL14に入射する光線の発散を抑えることができ、強い非球面を施されたレンズL14のバラツキなどによる影響を少なくすることが可能となる。なお、レンズL13は、ガラス製の球面レンズであり、光軸OAについて軸対称な円形状となっている。   The lens L13 is a negative meniscus lens having a convex surface on the enlargement side. The lens L13 cooperates with the lens L12 to create a good primary image during focusing. Since the lens L13 has a concave diverging surface on the reduction side, it is possible to correct the aberration at the time of focusing with the lens L12 in a balanced manner. In addition, since the lens L13 has a convex condensing surface on the enlargement side, the divergence of the light incident on the lens L14 can be suppressed, and the influence of variations of the lens L14 having a strong aspheric surface is reduced. It becomes possible. The lens L13 is a glass spherical lens and has a circular shape that is symmetric about the optical axis OA.

レンズL14は、上述のように、光軸OAの近傍において負のパワーを有する両面非球面レンズであり、樹脂で成形されている。レンズL14すなわちレンズF3が縮小側に凹面を有する形状の非球面レンズであることで、レンズL13すなわちレンズF2を拡大側に凸面を有する負メニスカスレンズ形状としやすい。なお、レンズL14は、光軸OAについて軸対称な円形状であってもよいし、非円形形状でもよい。たとえば、光軸OAについて軸対称な円形の上側(映像光が投射される側)の一部を切り欠いた形状でもよい。   As described above, the lens L14 is a double-sided aspheric lens having negative power in the vicinity of the optical axis OA, and is molded of resin. Since the lens L14, that is, the lens F3 is an aspherical lens having a concave surface on the reduction side, the lens L13, that is, the lens F2, can be easily formed into a negative meniscus lens shape having a convex surface on the enlargement side. The lens L14 may have a circular shape that is axisymmetric with respect to the optical axis OA, or may be a non-circular shape. For example, it may have a shape in which a part of the upper side (the side on which the image light is projected) that is axisymmetric about the optical axis OA is notched.

第2光学群40bは、既述のように、凹面非球面形状を有するミラーMRで構成されている。ミラーMRは、第1光学群40aから射出された映像光をスクリーンに向けて反射する。   As described above, the second optical group 40b includes the mirror MR having a concave aspherical shape. The mirror MR reflects the image light emitted from the first optical group 40a toward the screen.

なお、上記のように、第1光学群40aを構成するレンズL1〜L14各々は、光軸OAについて軸対称な円形状であるか、または、少なくともレンズL14が、光軸OAについて軸対称な円形状の一部を切り欠いた形状となっている。また、第2光学群40bを構成するミラーMRも、光軸OAについて軸対称な形状の一部を切り欠いた形状となっている。すなわち、レンズL1〜L14各々と、ミラーMRが有する反射面と、は回転対称系である。また、図示のように、投射光学系40において、縮小側は、略テレセントリックである。これにより、例えば上記のように、クロスダイクロイックプリズム19において各液晶パネル18R、18G、18Bで変調された光を合成して画像光とする場合において組み立てのバラツキを吸収しやすいものとすることができる。   As described above, each of the lenses L1 to L14 constituting the first optical group 40a has a circular shape that is axially symmetric about the optical axis OA, or at least the lens L14 is a circularly symmetrical circle about the optical axis OA. The shape is cut out of a part of the shape. Further, the mirror MR constituting the second optical group 40b also has a shape obtained by cutting out a part of an axially symmetric shape with respect to the optical axis OA. That is, each of the lenses L1 to L14 and the reflecting surface of the mirror MR is a rotationally symmetric system. Further, as shown in the figure, in the projection optical system 40, the reduction side is substantially telecentric. As a result, for example, as described above, when the light modulated by the liquid crystal panels 18R, 18G, and 18B is combined into image light in the cross dichroic prism 19, the assembly variation can be easily absorbed. .

近接投射光学系では、一般に、スクリーンまでの距離が非常に近い。投射光学系40では、液晶パネル18G(18R,18B)のパネル面PIに形成された画像を、一旦、第1光学群40aによって第2光学群40bのミラーの手前で結像させ、第2光学群40bによって画像をスクリーンに再結像させることで、近接投射が行なわれる。つまり、第1光学群40aは、ミラーMRの手前で1次像(中間像)を作る。上記のような近接投写光学系では、変倍時の収差変動が比較的大きいため、あまり変倍範囲を大きく取れない可能性がある。従って、第1光学群40aにより形成される1次像は、投射倍率を変化させても、良好な画像が得られるように最適化されていることが好ましい。また、一般的な近接投射光学系では、像面湾曲、非点収差の変動によるコントラスト低下が大きい。また、変倍時の歪曲収差の変化も通常レンズ系よりも大きくなる傾向が高い。   In the proximity projection optical system, the distance to the screen is generally very close. In the projection optical system 40, the image formed on the panel surface PI of the liquid crystal panel 18G (18R, 18B) is temporarily formed by the first optical group 40a before the mirror of the second optical group 40b, and then the second optical Proximity projection is performed by re-imaging the image on the screen by the group 40b. That is, the first optical group 40a creates a primary image (intermediate image) before the mirror MR. In the close-up projection optical system as described above, since the aberration fluctuation at the time of zooming is relatively large, there is a possibility that the zooming range cannot be made very large. Therefore, the primary image formed by the first optical group 40a is preferably optimized so that a good image can be obtained even when the projection magnification is changed. Further, in a general proximity projection optical system, contrast reduction due to field curvature and astigmatism variation is large. In addition, a change in distortion during zooming tends to be larger than that in a normal lens system.

しかし、本実施形態の投射光学系40は、上述のように、フォーカスレンズ群である第1−2レンズ群42は3枚のレンズ(1枚の正レンズと2枚の負レンズ)で構成され、かつ、非球面レンズは最も拡大側の負レンズ(レンズL14)の1枚のみ、という簡易な構成であるが、第1−2レンズ群42が光軸OAに沿って移動可能であるため、所望の変倍範囲をカバーすることができる。さらに、投射光学系をコンパクトなものとすることができ、かつ、低コスト化を図ることができる。より具体的には、変倍に伴うフォーカスに際して、広い変倍域において良好な画像を形成させるために、第1−2レンズ群42を構成する3枚のレンズを少なくとも2つのレンズ群に分けて、少なくとも2つのレンズ群を個別に移動可能なものとしている。なお、第1−2レンズ群42は、縮小側に配置された正レンズ(レンズF1すなわちレンズL12)で、第1−1レンズ群41からの発散光束の角度を緩くして、次の負レンズ(レンズF2すなわちレンズL13)に入射させ、レンズF2は良好に補正された収差を悪化させることなくリレーし、拡大側に配置された負レンズ(レンズF3すなわちレンズL14)でさらに光束を発散させながら結像させることで、必要な1次像(中間像)を作っている。   However, in the projection optical system 40 of the present embodiment, as described above, the first-second lens group 42 as the focus lens group is configured by three lenses (one positive lens and two negative lenses). In addition, the aspherical lens has a simple configuration of only one of the most negative lens (lens L14) on the enlargement side, but the first-second lens group 42 is movable along the optical axis OA. A desired zooming range can be covered. Furthermore, the projection optical system can be made compact and the cost can be reduced. More specifically, the three lenses constituting the first-second lens group 42 are divided into at least two lens groups in order to form a good image in a wide zooming range during focusing accompanying zooming. The at least two lens groups can be moved individually. The first-second lens group 42 is a positive lens (lens F1, ie, lens L12) disposed on the reduction side, and the angle of the divergent light beam from the first-first lens group 41 is relaxed so that the next negative lens The lens F2 is incident on the lens F2 (ie, the lens L13) and relayed without deteriorating the well-corrected aberration, and the negative lens (lens F3, that is, the lens L14) disposed on the enlargement side is further diverged. By forming an image, a necessary primary image (intermediate image) is formed.

本実施形態では、フォーカスの際に移動しない固定群を構成する第1−1レンズ群41において、例えば開口絞りSTの縮小側にガラスで形成された非球面(レンズL6のレンズ面)を配置することで、樹脂非球面レンズ(レンズL14)の感度を高くすることなく、広い変倍範囲においても収差変動を少なくしている。より具体的に説明すると、まず、第1−1レンズ群41の開口絞りSTよりも縮小側(レンズ群E1)に配置された複数のレンズL1〜L9は、既述のように、パネル面PIから出た光線束を効率よく取り込む。ここで、レンズL1〜L9を含む第1−1レンズ群41を球面レンズのみで構成した場合、レンズの枚数が増加することになる。しかし、投射光学系40では、レンズ枚数が増えると、透過率が減少するとともにレンズ全長が増加するので、極力最低限のレンズ構成枚数にすることが要求される。さらに、第1−2レンズ群42を上記のような3枚という最小限の構成枚数で構成する場合、第1−2レンズ群42に入射させる光線束についても適切な制御が必要である。これに対して、本実施形態では、第1−1レンズ群41が少なくとも1面の凸面形状の非球面を備えることで、フレアーの発生を抑え、コントラストの高い画像を提供することを可能としている。なお、広い変倍範囲において第1−2レンズ群42で適切な中間像をより確実に作れるように、第1−1レンズ群41において開口絞りSTの拡大側(レンズ群E2)には、少なくとも2枚のレンズ(L10,L11)を配置している。また、第1−2レンズ群42のうち、負のパワーを有しつつ非球面形状のレンズで構成されるレンズF3は、凹面非球面形状を有するミラーMRで構成される第2光学群40bと協働して最終的な収差量の補正を行なう。第2光学群40bは、各像高の光束が分離して入射する反射面であり、第1光学群40aのうち第2光学群40bの直前に配置されたレンズF3を非球面レンズとすることで、各像高に最適の補正を効果的に行うことができる。以上のような構成とすることで、フォーカスレンズ群を構成する第1−2レンズ群42を3枚とし、投射光学系40全体としても13〜14枚程度であり、かつ、第2光学群40bが1枚のミラーMRで構成されるような場合であっても、1次像に適度な収差を含ませることで、第2光学群40bを経てスクリーン上に投影される画像を収差の少ない良好なものとすることができる。すなわち、近接型のプロジェクターであるプロジェクター2において、広い変倍範囲をカバーし、かつ、高解像度の画像表示素子にも対応できるものとなっている。   In the present embodiment, in the 1-1st lens group 41 constituting the fixed group that does not move during focusing, for example, an aspheric surface (lens surface of the lens L6) made of glass is disposed on the reduction side of the aperture stop ST. Thus, aberration variation is reduced even in a wide zoom range without increasing the sensitivity of the resin aspheric lens (lens L14). More specifically, first, as described above, the plurality of lenses L1 to L9 arranged on the reduction side (lens group E1) with respect to the aperture stop ST of the 1-1st lens group 41 has the panel surface PI. Efficiently captures light bundles from Here, when the 1-1st lens group 41 including the lenses L1 to L9 is composed of only spherical lenses, the number of lenses increases. However, in the projection optical system 40, as the number of lenses increases, the transmittance decreases and the total length of the lens increases. Therefore, it is required to minimize the number of lens components. Further, when the first-second lens group 42 is configured with the minimum number of three elements as described above, it is necessary to appropriately control the light beam incident on the first-second lens group 42. On the other hand, in the present embodiment, the first-first lens group 41 includes at least one convex aspherical surface, thereby suppressing flare and providing a high-contrast image. . In the first-first lens group 41, at least on the enlargement side (lens group E2) of the aperture stop ST so that an appropriate intermediate image can be more reliably formed in the first-second lens group 42 in a wide zoom range. Two lenses (L10, L11) are arranged. In addition, in the first-second lens group 42, the lens F3 configured with an aspherical lens having negative power has a second optical group 40b configured with a mirror MR having a concave aspherical shape. Collaborate to correct the final aberration. The second optical group 40b is a reflecting surface on which light beams of respective image heights are separated and incident, and the lens F3 disposed immediately before the second optical group 40b in the first optical group 40a is an aspherical lens. Thus, it is possible to effectively perform the optimum correction for each image height. With the configuration as described above, the number of the first and second lens groups 42 constituting the focus lens group is three, the projection optical system 40 as a whole is about 13 to 14, and the second optical group 40b. Even if it is constituted by a single mirror MR, it is possible to improve the image projected on the screen through the second optical group 40b with less aberration by including an appropriate aberration in the primary image. Can be. In other words, the projector 2 which is a proximity type projector covers a wide zooming range and can cope with a high-resolution image display element.

さらに、上記のような構成とすることにより、物体側の開口数を0.27以上、すなわちFナンバーが1.8程度の明るさを有しながら、1.5倍以上(さらには1.6倍以上)の高い変倍範囲を確保し、高解像度の画像表示素子にも十分対応可能な性能を有するものとなっている。なお、実施例3において後述するように、ガラス非球面を適切に配置することで、構成レンズの枚数を抑えることができるので、レンズ全長を短くすることができる。また、実施例4において後述するように、開口絞りSTの近辺にガラス非球面を適切に配置することで、開口数を0.3以上、すなわちFナンバー1.6程度の明るさとしつつ、フレアーの少ないコントラストの高い画像を得ることも可能である。   Furthermore, with the above-described configuration, the object-side numerical aperture is 0.27 or more, that is, the F number is about 1.5 times or more while having the brightness of about 1.8 (or 1.6). A high zoom range is ensured, and the performance is sufficiently compatible with a high-resolution image display element. As will be described later in Example 3, by appropriately arranging the glass aspheric surfaces, the number of constituent lenses can be suppressed, so that the total lens length can be shortened. Further, as will be described later in Example 4, by appropriately arranging a glass aspheric surface in the vicinity of the aperture stop ST, the numerical aperture is 0.3 or more, that is, the brightness of the F number is about 1.6, and the flare is reduced. It is also possible to obtain an image with a low contrast.

〔実施例〕
以下、投射光学系40の具体的な実施例について説明する。以下に説明する実施例1〜4に共通する諸元の意味を以下にまとめた。
f 全系の焦点距離
ω 半画角
NA 開口数
R 曲率半径
D 軸上面間隔(レンズ厚又はレンズ間隔)
Nd d線の屈折率
Vd d線のアッベ数
〔Example〕
Hereinafter, specific examples of the projection optical system 40 will be described. The meanings of specifications common to Examples 1 to 4 described below are summarized below.
f Total focal length ω Half angle of view NA Numerical aperture R Curvature radius D Top surface spacing (lens thickness or lens spacing)
Nd d-line refractive index Vd d-line Abbe number

非球面は、以下の多項式(非球面式)によって特定される。

Figure 2017187662
ただし、
c: 曲率(1/R)
h: 光軸からの高さ
k: 非球面の円錐係数
Ai:非球面の高次非球面係数
なお、OBJは、パネル面PIを意味し、STOは開口絞りSTを意味し、IMGは、スクリーン上の像面(被投射面)を意味する。また、面番号の前に「*」が記載されている面は、非球面形状を有する面である。 The aspherical surface is specified by the following polynomial (aspherical surface equation).
Figure 2017187662
However,
c: Curvature (1 / R)
h: Height from optical axis k: Aspherical cone coefficient Ai: Aspherical higher-order aspherical coefficient OBJ means panel surface PI, STO means aperture stop ST, IMG means screen It means the upper image surface (projected surface). In addition, a surface having “*” written before the surface number is a surface having an aspherical shape.

(実施例1)
実施例1のレンズ面のデータを以下の表1に示す。
〔表1〕
f 3.704
ω 73.0゜
NA 0.278

R D Nd Vd
OBJ Infinity 8.700
1 Infinity 26.840 1.51633 64.14
2 Infinity 0.000
3 37.319 6.138 1.61800 63.39
4 -133.798 0.200
5 23.872 6.923 1.49700 81.54
6 -264.396 1.200 1.80518 25.42
7 36.078 0.200
8 22.107 8.505 1.48749 70.24
9 -21.997 1.200 1.83400 37.16
10 21.503 0.100
*11 15.632 6.259 1.58913 61.15
*12 -37.637 0.100
13 23.994 7.021 1.76182 26.52
14 -13.000 1.100 1.90366 31.31
15 23.666 1.781
16 -178.477 1.200 1.79952 42.22
17 35.531 2.353
STO Infinity 0.000
19 50.623 1.200 1.83400 37.16
20 26.471 4.758 1.68893 31.07
21 -23.883 可変間隔
22 43.859 7.234 1.48749 70.24
23 8927.895 11.507
24 -31.802 2.000 1.80518 25.42
25 -65.670 可変間隔
*26 -37.988 3.080 1.53116 56.04
*27 79.666 可変間隔
*28 -56.904 可変間隔
IMG Infinity
以上の表1及び以下の表において、10のべき乗数(例えば1.00×10+18)をE(例えば1.00E+18)を用いて表すものとする。
Example 1
The lens surface data of Example 1 is shown in Table 1 below.
[Table 1]
f 3.704
ω 73.0 °
NA 0.278

RD Nd Vd
OBJ Infinity 8.700
1 Infinity 26.840 1.51633 64.14
2 Infinity 0.000
3 37.319 6.138 1.61800 63.39
4 -133.798 0.200
5 23.872 6.923 1.49700 81.54
6 -264.396 1.200 1.80518 25.42
7 36.078 0.200
8 22.107 8.505 1.48749 70.24
9 -21.997 1.200 1.83400 37.16
10 21.503 0.100
* 11 15.632 6.259 1.58913 61.15
* 12 -37.637 0.100
13 23.994 7.021 1.76182 26.52
14 -13.000 1.100 1.90366 31.31
15 23.666 1.781
16 -178.477 1.200 1.79952 42.22
17 35.531 2.353
STO Infinity 0.000
19 50.623 1.200 1.83400 37.16
20 26.471 4.758 1.68893 31.07
21 -23.883 Variable interval
22 43.859 7.234 1.48749 70.24
23 8927.895 11.507
24 -31.802 2.000 1.80518 25.42
25 -65.670 Variable spacing
* 26 -37.988 3.080 1.53116 56.04
* 27 79.666 Variable interval
* 28 -56.904 Variable interval
IMG Infinity
In Table 1 and the following table, a power of 10 (for example, 1.00 × 10 +18 ) is expressed using E (for example, 1.00E + 18).

以下の表2は、実施例1のレンズ面の非球面係数である。
〔表2〕
非球面係数
K A04 A06 A08 A10
A12 A14
11 -0.3254 -4.0562E-05 -3.8171E-08 1.6672E-09 -5.9264E-12
0.0000E+00 0.0000E+00
12 -1.0000 -3.0034E-06 -1.3441E-07 1.1456E-09 -4.6079E-12
0.0000E+00 0.0000E+00
26 -8.9406 -4.1419E-06 4.2736E-08 -7.7451E-11 7.8109E-14
-3.2998E-17 0.0000E+00
27 0.0000 -2.0077E-05 4.1069E-08 -7.3163E-11 9.4882E-14
-6.5519E-17 1.9494E-20
28 -2.0932 -7.0770E-07 9.1586E-11 -3.1672E-14 7.2156E-18
-9.7659E-22 4.7976E-26
Table 2 below shows the aspheric coefficients of the lens surfaces of Example 1.
[Table 2]
Aspheric coefficient
K A04 A06 A08 A10
A12 A14
11 -0.3254 -4.0562E-05 -3.8171E-08 1.6672E-09 -5.9264E-12
0.0000E + 00 0.0000E + 00
12 -1.0000 -3.0034E-06 -1.3441E-07 1.1456E-09 -4.6079E-12
0.0000E + 00 0.0000E + 00
26 -8.9406 -4.1419E-06 4.2736E-08 -7.7451E-11 7.8109E-14
-3.2998E-17 0.0000E + 00
27 0.0000 -2.0077E-05 4.1069E-08 -7.3163E-11 9.4882E-14
-6.5519E-17 1.9494E-20
28 -2.0932 -7.0770E-07 9.1586E-11 -3.1672E-14 7.2156E-18
-9.7659E-22 4.7976E-26

以下の表3は、投射倍率125倍、投射倍率101倍及び投射倍率169倍において、表1中の可変間隔21,25,27,28の値を示している。
〔表3〕
可変間隔
125x 101x 169x
21 24.547 23.760 25.343
25 4.000 4.520 3.409
27 109.855 110.122 109.650
28 -501.000 -408.310 -665.306
Table 3 below shows the values of the variable intervals 21, 25, 27, and 28 in Table 1 at a projection magnification of 125 times, a projection magnification of 101 times, and a projection magnification of 169 times.
[Table 3]
Variable interval
125x 101x 169x
21 24.547 23.760 25.343
25 4.000 4.520 3.409
27 109.855 110.122 109.650
28 -501.000 -408.310 -665.306

図4は、実施例1の投射光学系40の断面図である。図4の投射光学系40は、実施形態1の投射光学系40に相当する。図4において、投射光学系40は、パネル面PI上の像をスクリーンまでの距離に応じた倍率で拡大投射するものである。投射光学系40は、縮小側から順に、第1−1レンズ群41のレンズ群E1を構成するレンズL1〜L9と、レンズ群E2を構成するレンズL10,L11と、第1−2レンズ群42のレンズF1を構成するレンズL12と、レンズF2を構成するレンズL13と、レンズF3を構成するレンズL14との14枚のレンズL1〜L14を有する。例えば壁面投射から床面投射に変更する場合のように、投射位置が変わる(投射距離が変わる)ことにより変倍が行なわれる。このような変倍に伴うフォーカスに際して、第1−1レンズ群41は固定されたままである一方、レンズF1〜F3はそれぞれ移動する。ここでは、第1−2レンズ群42は、変倍時に、3つのレンズF1,F2,F3のうちレンズF1,F2を一体で移動させ、レンズF3をレンズF1,F2と独立して移動させることで合焦を行う。   FIG. 4 is a sectional view of the projection optical system 40 of the first embodiment. The projection optical system 40 in FIG. 4 corresponds to the projection optical system 40 in the first embodiment. In FIG. 4, the projection optical system 40 enlarges and projects an image on the panel surface PI at a magnification according to the distance to the screen. The projection optical system 40 includes, in order from the reduction side, lenses L1 to L9 constituting the lens group E1 of the 1-1st lens group 41, lenses L10 and L11 constituting the lens group E2, and a 1-2 lens group 42. 14 lenses L1 to L14, which are a lens L12 constituting the lens F1, a lens L13 constituting the lens F2, and a lens L14 constituting the lens F3. For example, as in the case of changing from the wall surface projection to the floor surface projection, the magnification is changed by changing the projection position (the projection distance is changed). During focusing due to such zooming, the first-first lens group 41 remains fixed, while the lenses F1 to F3 move. Here, the first-second lens group 42 moves the lenses F1 and F2 out of the three lenses F1, F2, and F3 at the time of zooming, and moves the lens F3 independently of the lenses F1 and F2. Focus on.

各レンズL1〜L14について詳しく説明すると、第1レンズであるレンズL1は、両凸形状の正レンズであり、第2レンズであるレンズL2は、両凸形状の正レンズであり、第3レンズであるレンズL3は、両凹形状の負レンズであり、第2レンズと第3レンズは接合レンズであり、第4レンズであるレンズL4は、両凸形状の正レンズであり、第5レンズであるレンズL5は、両凹形状の負レンズであり、第4レンズと第5レンズは接合レンズであり、第6レンズであるレンズL6は、両面に非球面が施された両凸形状の正レンズであり、第7レンズであるレンズL7は、両凸形状の正レンズであり、第8レンズであるレンズL8は、両凹形状の負レンズであり、第7レンズと第8レンズは接合レンズであり、第9レンズであるレンズL9は、両凹形状の負レンズであり、開口絞りSTの後段に位置する第10レンズであるレンズL10は、両凹形状の負レンズであり、第11レンズであるレンズL11は、両凸形状の正レンズであり、第10レンズと第11レンズは接合レンズである。第12レンズであるレンズL12は、両凸形状の正レンズ(すなわち少なくとも縮小側に凸面を有する正レンズ)であり、第13レンズであるレンズL13は、拡大側に凸面を有する負のメニスカスレンズであり、第14レンズであるレンズL14は、両面に非球面が施され光軸近傍で両凹形状の負レンズである。レンズL14が樹脂で成形されたレンズである。また、第2光学群40bは、1枚の凹面非球面ミラーで構成されている。   The lenses L1 to L14 will be described in detail. The lens L1 as the first lens is a biconvex positive lens, the lens L2 as the second lens is a biconvex positive lens, and is a third lens. A certain lens L3 is a biconcave negative lens, the second lens and the third lens are cemented lenses, and the lens L4 that is the fourth lens is a biconvex positive lens, which is a fifth lens. The lens L5 is a biconcave negative lens, the fourth lens and the fifth lens are cemented lenses, and the sixth lens L6 is a biconvex positive lens with aspheric surfaces on both sides. The lens L7 as the seventh lens is a biconvex positive lens, the lens L8 as the eighth lens is a biconcave negative lens, and the seventh lens and the eighth lens are cemented lenses. The lens L which is the ninth lens Is a biconcave negative lens. The lens L10, which is the tenth lens located after the aperture stop ST, is a biconcave negative lens, and the lens L11, which is the eleventh lens, is biconvex. It is a positive lens, and the tenth lens and the eleventh lens are cemented lenses. The lens L12 as the twelfth lens is a biconvex positive lens (that is, a positive lens having a convex surface on at least the reduction side), and the lens L13 as the thirteenth lens is a negative meniscus lens having a convex surface on the enlargement side. The lens L14, which is the fourteenth lens, is a biconcave negative lens in which both surfaces are aspheric and near the optical axis. The lens L14 is a lens formed of resin. The second optical group 40b is composed of a single concave aspherical mirror.

図5(A)は、投射倍率125倍の時の投射光学系の縮小側収差図(球面収差、非点収差、歪曲収差)であり、図5(B)は、投射倍率100倍の時の投射光学系の縮小側収差図であり、図5(C)は、投射倍率169倍の時の投射光学系の縮小側収差図である。また、図6(A)〜6(E)は、図5(A)に対応する投射光学系の横収差図である。図6(A)〜6(E)はそれぞれ、像高100%、80%、60%、40%、15%における横収差を示している。図6(A)は、最大画角の場合に対応する。同様に、図7(A)〜7(E)は、図5(B)に対応する投射光学系の横収差図であり、図8(A)〜8(E)は、図5(C)に対応する投射光学系の横収差図である。   FIG. 5A is a reduction side aberration diagram (spherical aberration, astigmatism, distortion) of the projection optical system when the projection magnification is 125 times, and FIG. 5B is a diagram when the projection magnification is 100 times. FIG. 5C is a reduction aberration diagram of the projection optical system, and FIG. 5C is a reduction aberration diagram of the projection optical system when the projection magnification is 169 times. 6 (A) to 6 (E) are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG. 5 (A). FIGS. 6A to 6E show lateral aberrations at image heights of 100%, 80%, 60%, 40%, and 15%, respectively. FIG. 6A corresponds to the case of the maximum field angle. Similarly, FIGS. 7A to 7E are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG. 5B, and FIGS. 8A to 8E are FIGS. FIG. 6 is a lateral aberration diagram of the projection optical system corresponding to FIG.

(実施例2)
実施例2のレンズ面のデータを以下の表4に示す。
〔表4〕
f 3.716
ω 72.8゜
NA 0.278

R D Nd Vd
OBJ Infinity 8.700
1 Infinity 0.000
2 Infinity 26.840 1.51633 64.14
3 Infinity 0.000
4 43.228 6.423 1.61800 63.39
5 -83.194 0.200
6 23.780 7.928 1.49700 81.54
7 -79.179 1.200 1.84666 23.78
8 46.000 0.200
9 35.223 7.666 1.48749 70.24
10 -22.326 1.200 1.83400 37.16
11 41.000 0.100
*12 23.142 5.529 1.58913 61.15
*13 -55.168 0.100
14 33.722 8.100 1.76182 26.52
15 -13.000 1.100 1.90366 31.31
16 33.721 4.731
17 -141.896 2.000 1.84666 23.78
18 -35.107 0.000
STO Infinity 8.500
20 591.882 1.200 1.83400 37.16
21 24.868 4.119 1.68893 31.07
22 -81.476 可変間隔
23 49.060 7.814 1.48749 70.24
24 -200.026 可変間隔
25 -35.027 2.000 1.80518 25.42
26 -83.099 可変間隔
*27 -33.918 3.080 1.53116 56.04
*28 80.282 100.297
*29 -57.462 可変間隔
IMG Infinity
(Example 2)
The lens surface data of Example 2 is shown in Table 4 below.
[Table 4]
f 3.716
ω 72.8 °
NA 0.278

RD Nd Vd
OBJ Infinity 8.700
1 Infinity 0.000
2 Infinity 26.840 1.51633 64.14
3 Infinity 0.000
4 43.228 6.423 1.61800 63.39
5 -83.194 0.200
6 23.780 7.928 1.49700 81.54
7 -79.179 1.200 1.84666 23.78
8 46.000 0.200
9 35.223 7.666 1.48749 70.24
10 -22.326 1.200 1.83400 37.16
11 41.000 0.100
* 12 23.142 5.529 1.58913 61.15
* 13 -55.168 0.100
14 33.722 8.100 1.76182 26.52
15 -13.000 1.100 1.90366 31.31
16 33.721 4.731
17 -141.896 2.000 1.84666 23.78
18 -35.107 0.000
STO Infinity 8.500
20 591.882 1.200 1.83400 37.16
21 24.868 4.119 1.68893 31.07
22 -81.476 Variable spacing
23 49.060 7.814 1.48749 70.24
24 -200.026 Variable interval
25 -35.027 2.000 1.80518 25.42
26 -83.099 Variable interval
* 27 -33.918 3.080 1.53116 56.04
* 28 80.282 100.297
* 29 -57.462 Variable interval
IMG Infinity

以下の表5は、実施例2のレンズ面の非球面係数である。
〔表5〕
非球面係数
K A04 A06 A08 A10
A12 A14
12 1.4552 -3.7373E-05 5.0779E-09 5.0980E-10 -9.2415E-13
0.0000E+00 0.0000E+00
13 -1.0000 -5.4149E-07 -4.3725E-08 6.8720E-10 -1.8348E-12
0.0000E+00 0.0000E+00
27 -7.2727 -3.3388E-06 4.6930E-08 -8.5733E-11 7.7697E-14
-2.6557E-17 0.0000E+00
28 0.0000 -1.4420E-05 2.8803E-08 -4.6804E-11 5.9059E-14
-4.8230E-17 2.1287E-20
29 -1.4486 -4.1373E-07 5.1283E-11 -3.4557E-14 8.4223E-18
-1.0922E-21 4.5356E-26
Table 5 below shows aspheric coefficients of the lens surfaces of Example 2.
[Table 5]
Aspheric coefficient
K A04 A06 A08 A10
A12 A14
12 1.4552 -3.7373E-05 5.0779E-09 5.0980E-10 -9.2415E-13
0.0000E + 00 0.0000E + 00
13 -1.0000 -5.4149E-07 -4.3725E-08 6.8720E-10 -1.8348E-12
0.0000E + 00 0.0000E + 00
27 -7.2727 -3.3388E-06 4.6930E-08 -8.5733E-11 7.7697E-14
-2.6557E-17 0.0000E + 00
28 0.0000 -1.4420E-05 2.8803E-08 -4.6804E-11 5.9059E-14
-4.8230E-17 2.1287E-20
29 -1.4486 -4.1373E-07 5.1283E-11 -3.4557E-14 8.4223E-18
-1.0922E-21 4.5356E-26

以下の表6は、投射倍率125倍、投射倍率101倍及び投射倍率169倍において、表4中の可変間隔22,24,26,29の値を示している。
〔表6〕
可変間隔
125x 101x 169x
22 22.901 22.108 23.764
24 7.775 7.606 7.946
26 12.297 13.260 11.264
29 -501.000 -409.553 -663.904
Table 6 below shows the values of the variable intervals 22, 24, 26, and 29 in Table 4 at a projection magnification of 125 times, a projection magnification of 101 times, and a projection magnification of 169 times.
[Table 6]
Variable interval
125x 101x 169x
22 22.901 22.108 23.764
24 7.775 7.606 7.946
26 12.297 13.260 11.264
29 -501.000 -409.553 -663.904

図9は、実施例2の投射光学系40の断面図である。実施例2では、第1光学群40aは、縮小側から数えてレンズL1(第1レンズ)からレンズL14(第14レンズ)までの14枚のレンズで構成され、第1光学群40aは、最も広い空気間隔BDを境にして、縮小側に正のパワーを有する第1−1レンズ群41と、拡大側に第1−1レンズ群41のパワーと比較して弱い負のパワーを有する第1−2レンズ群42とに分けることができる。第2光学群40bは、1枚の凹面非球面ミラーMRで構成されている。なお、レンズL12やミラーMR等について、図9では切り欠かずにそのまま描いているが、実際の光学系では、少なくともミラーMRは円形状から一部切り欠いた形状となり、他の光学系も円形状から一部切り欠いた形状となる場合がある。   FIG. 9 is a sectional view of the projection optical system 40 of the second embodiment. In Example 2, the first optical group 40a is composed of 14 lenses from the lens L1 (first lens) to the lens L14 (14th lens) counted from the reduction side, and the first optical group 40a is the most. A first lens group 41 having positive power on the reduction side and a negative power weaker than that of the first lens group 41 on the enlargement side, with a wide air space BD as a boundary. -2 lens group 42. The second optical group 40b is composed of a single concave aspherical mirror MR. Although the lens L12, the mirror MR, and the like are drawn as they are without being cut out in FIG. 9, in an actual optical system, at least the mirror MR has a shape partially cut out from a circular shape, and other optical systems are also circular. The shape may be partially cut out.

図9において、投射光学系40は、パネル面PI上の像をスクリーンまでの距離に応じた倍率で拡大投射するものである。すなわち、縮小側から順に、第1−1レンズ群41のレンズ群E1を構成するレンズL1〜L9と、レンズ群E2を構成するレンズL10,L11と、第1−2レンズ群42のレンズF1を構成するレンズL12と、レンズF2を構成するレンズL13と、レンズF3を構成するレンズL14との14枚のレンズL1〜L14を有する。例えば壁面投射から床面投射に変更する場合のように、投射位置が変わる(投射距離が変わる)ことにより変倍が行なわれる。このような変倍時のフォーカスに際して、第1−1レンズ群41と、第1−2レンズ群42を構成するレンズF1〜F3のうちレンズF3とは固定されたままである一方、レンズF1,F2はそれぞれ移動する。すなわち、第1−2レンズ群42は、変倍時に3つのレンズF1,F2,F3のうち、2つのレンズF1,F2を独立にそれぞれ移動させることで合焦を行う。   In FIG. 9, the projection optical system 40 enlarges and projects an image on the panel surface PI at a magnification according to the distance to the screen. That is, in order from the reduction side, the lenses L1 to L9 constituting the lens group E1 of the 1-1st lens group 41, the lenses L10 and L11 constituting the lens group E2, and the lens F1 of the 1-2nd lens group 42 are arranged. It has 14 lenses L1 to L14, which are a lens L12 constituting the lens, a lens L13 constituting the lens F2, and a lens L14 constituting the lens F3. For example, as in the case of changing from the wall surface projection to the floor surface projection, the magnification is changed by changing the projection position (the projection distance is changed). During focusing at the time of zooming, the lens F3 among the lenses F1 to F3 constituting the 1-1st lens group 41 and the 1-2nd lens group 42 remains fixed, while the lenses F1, F2 Each move. That is, the first-second lens group 42 performs focusing by moving the two lenses F1, F2 out of the three lenses F1, F2, F3 independently during zooming.

各レンズL1〜L14について詳しく説明すると、第1レンズであるレンズL1は、両凸形状の正レンズであり、第2レンズであるレンズL2は、両凸形状の正レンズであり、第3レンズであるレンズL3は、両凹形状の負レンズであり、第2レンズと第3レンズは接合レンズであり、第4レンズであるレンズL4は、両凸形状の正レンズであり、第5レンズであるレンズL5は、両凹形状の負レンズであり、第4レンズと第5レンズは接合レンズであり、第6レンズであるレンズL6は、両面に非球面が施された両凸形状の正レンズであり、第7レンズであるレンズL7は、両凸形状の正レンズであり、第8レンズであるレンズL8は、両凹形状の負レンズであり、第7レンズと第8レンズは接合レンズであり、第9レンズであるレンズL9は、拡大側に凸面を有する正のメニスカスレンズであり、開口絞りSTの後段に位置する第10レンズであるレンズL10は、縮小側に凸面を有する負のメニスカスレンズであり、第11レンズであるレンズL11は、両凸形状の正レンズであり、第10レンズと第11レンズは接合レンズである。また、第12レンズであるレンズL12は、両凸形状の正レンズ(すなわち少なくとも縮小側に凸面を有する正レンズ)であり、第13レンズであるレンズL13は、拡大側に凸面を有する負のメニスカスレンズであり、第14レンズであるレンズL14は、両面に非球面が施され光軸近傍で両凹形状の負レンズである。このうち、レンズL14が樹脂で成形されたレンズである。なお、第2光学群40bは、既述のように、1枚の凹面非球面ミラーで構成されている。   The lenses L1 to L14 will be described in detail. The lens L1 as the first lens is a biconvex positive lens, the lens L2 as the second lens is a biconvex positive lens, and is a third lens. A certain lens L3 is a biconcave negative lens, the second lens and the third lens are cemented lenses, and the lens L4 that is the fourth lens is a biconvex positive lens, which is a fifth lens. The lens L5 is a biconcave negative lens, the fourth lens and the fifth lens are cemented lenses, and the sixth lens L6 is a biconvex positive lens with aspheric surfaces on both sides. The lens L7 as the seventh lens is a biconvex positive lens, the lens L8 as the eighth lens is a biconcave negative lens, and the seventh lens and the eighth lens are cemented lenses. The lens L which is the ninth lens Is a positive meniscus lens having a convex surface on the magnifying side, and a lens L10, which is a tenth lens located at the rear stage of the aperture stop ST, is a negative meniscus lens having a convex surface on the reduction side, and is an eleventh lens. The lens L11 is a biconvex positive lens, and the tenth lens and the eleventh lens are cemented lenses. The lens L12 as the twelfth lens is a biconvex positive lens (that is, a positive lens having a convex surface on at least the reduction side), and the lens L13 as the thirteenth lens is a negative meniscus having a convex surface on the magnification side. The lens L14, which is a fourteenth lens, is a negative lens that is aspherical on both sides and has a biconcave shape near the optical axis. Among these, the lens L14 is a lens formed of resin. As described above, the second optical group 40b is composed of a single concave aspherical mirror.

図10(A)は、投射倍率125倍の時の投射光学系の縮小側収差図(球面収差、非点収差、歪曲収差)であり、図10(B)は、投射倍率100倍の時の投射光学系の縮小側収差図であり、図10(C)は、投射倍率169倍の時の投射光学系の縮小側収差図である。また、図11(A)〜11(E)は、図10(A)に対応する投射光学系の横収差図である。図11(A)〜11(E)はそれぞれ、像高100%、80%、60%、40%、15%における横収差を示している。図11(A)は、最大画角の場合に対応する。同様に、図12(A)〜12(E)は、図10(B)に対応する投射光学系の横収差図であり、図13(A)〜13(E)は、図10(C)に対応する投射光学系の横収差図である。   FIG. 10A is a reduction aberration diagram (spherical aberration, astigmatism, distortion) of the projection optical system when the projection magnification is 125 times, and FIG. 10B is a diagram when the projection magnification is 100 times. FIG. 10C is a reduction side aberration diagram of the projection optical system, and FIG. 10C is a reduction side aberration diagram of the projection optical system when the projection magnification is 169 times. FIGS. 11A to 11E are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG. FIGS. 11A to 11E show lateral aberrations at image heights of 100%, 80%, 60%, 40%, and 15%, respectively. FIG. 11A corresponds to the case of the maximum field angle. Similarly, FIGS. 12 (A) to 12 (E) are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG. 10 (B), and FIGS. 13 (A) to 13 (E) are FIGS. FIG. 6 is a lateral aberration diagram of the projection optical system corresponding to FIG.

(実施例3)
実施例3のレンズ面のデータを以下の表7に示す。特に、本実施例では、第1−1レンズ群41において、少なくとも1面に非球面形状を有する負レンズ(レンズL6,L9)が配置されていることで、レンズ枚数の増大抑制や装置の小型化を図っている。
〔表7〕
f 3.741
ω 72.7゜
NA 0.278

R D Nd Vd
OBJ Infinity 8.700
1 Infinity 26.840 1.51633 64.14
2 Infinity 0.000
3 47.695 7.461 1.61800 63.39
4 -59.921 0.200
5 25.323 7.957 1.49700 81.54
6 -99.197 1.200 1.80518 25.42
7 33.769 0.200
8 18.826 10.100 1.48749 70.24
9 -20.890 1.200 1.83400 37.16
10 28.304 0.200
*11 15.298 4.464 1.51633 64.06
*12 32.543 1.036
13 21.116 7.957 1.76182 26.52
14 -13.000 1.100 1.90366 31.31
15 -91.275 0.200
*16 95.123 1.400 1.79952 42.22
*17 33.002 1.325
STO Infinity 11.700
19 228.052 2.200 1.68893 31.07
20 -120.975 可変間隔
21 41.911 7.308 1.59522 67.73
22 389.552 可変間隔
23 -32.143 2.000 1.80518 25.42
24 -50.558 可変間隔
*25 -43.069 3.080 1.53116 56.04
*26 53.557 可変間隔
*27 -51.941 可変間隔
IMG Infinity
(Example 3)
The lens surface data of Example 3 is shown in Table 7 below. In particular, in this embodiment, since the negative lens (lenses L6 and L9) having an aspheric surface on at least one surface is arranged in the 1-1st lens group 41, the increase in the number of lenses is reduced and the size of the apparatus is reduced. We are trying to make it.
[Table 7]
f 3.741
ω 72.7 °
NA 0.278

RD Nd Vd
OBJ Infinity 8.700
1 Infinity 26.840 1.51633 64.14
2 Infinity 0.000
3 47.695 7.461 1.61800 63.39
4 -59.921 0.200
5 25.323 7.957 1.49700 81.54
6 -99.197 1.200 1.80518 25.42
7 33.769 0.200
8 18.826 10.100 1.48749 70.24
9 -20.890 1.200 1.83400 37.16
10 28.304 0.200
* 11 15.298 4.464 1.51633 64.06
* 12 32.543 1.036
13 21.116 7.957 1.76182 26.52
14 -13.000 1.100 1.90366 31.31
15 -91.275 0.200
* 16 95.123 1.400 1.79952 42.22
* 17 33.002 1.325
STO Infinity 11.700
19 228.052 2.200 1.68893 31.07
20 -120.975 Variable spacing
21 41.911 7.308 1.59522 67.73
22 389.552 Variable spacing
23 -32.143 2.000 1.80518 25.42
24 -50.558 Variable interval
* 25 -43.069 3.080 1.53116 56.04
* 26 53.557 Variable interval
* 27 -51.941 Variable interval
IMG Infinity

以下の表8は、実施例3のレンズ面の非球面係数である。
〔表8〕
非球面係数
K A04 A06 A08 A10
A12 A14
11 0.3636 -6.0523E-05 -2.0810E-07 3.7326E-10 1.7724E-12
0.0000E+00 0.0000E+00
12 -1.0000 -1.5597E-05 -6.3727E-07 6.7222E-10 1.0035E-11
0.0000E+00 0.0000E+00
16 0.0000 4.3352E-05 -2.9757E-06 1.8550E-08 0.0000E+00
0.0000E+00 0.0000E+00
17 0.0000 9.9190E-05 -2.7153E-06 1.9674E-08 0.0000E+00
0.0000E+00 0.0000E+00
25 -12.4724 -1.0026E-06 4.3380E-08 -8.0926E-11 8.2590E-14
-3.2998E-17 0.0000E+00
26 0.0000 -1.5565E-05 3.1830E-08 -4.2046E-11 4.6170E-14
-3.2438E-17 1.9494E-20
27 -1.77476 -6.65E-07 6.02E-11 -2.82E-14 6.36E-18
-9.52E-22 4.80E-26
Table 8 below shows the aspheric coefficients of the lens surfaces of Example 3.
[Table 8]
Aspheric coefficient
K A04 A06 A08 A10
A12 A14
11 0.3636 -6.0523E-05 -2.0810E-07 3.7326E-10 1.7724E-12
0.0000E + 00 0.0000E + 00
12 -1.0000 -1.5597E-05 -6.3727E-07 6.7222E-10 1.0035E-11
0.0000E + 00 0.0000E + 00
16 0.0000 4.3352E-05 -2.9757E-06 1.8550E-08 0.0000E + 00
0.0000E + 00 0.0000E + 00
17 0.0000 9.9190E-05 -2.7153E-06 1.9674E-08 0.0000E + 00
0.0000E + 00 0.0000E + 00
25 -12.4724 -1.0026E-06 4.3380E-08 -8.0926E-11 8.2590E-14
-3.2998E-17 0.0000E + 00
26 0.0000 -1.5565E-05 3.1830E-08 -4.2046E-11 4.6170E-14
-3.2438E-17 1.9494E-20
27 -1.77476 -6.65E-07 6.02E-11 -2.82E-14 6.36E-18
-9.52E-22 4.80E-26

以下の表9は、投射倍率125倍、投射倍率101倍及び投射倍率169倍において、表7中の可変間隔20,22,24,26,27の値を示している。
〔表9〕
可変間隔
125x 101x 169x
20 18.449 17.497 19.543
22 8.753 8.232 9.325
24 6.887 8.206 5.404
26 98.083 98.236 97.901
27 -501.000 -406.898 -669.193
Table 9 below shows the values of the variable intervals 20, 22, 24, 26, and 27 in Table 7 at a projection magnification of 125 times, a projection magnification of 101 times, and a projection magnification of 169 times.
[Table 9]
Variable interval
125x 101x 169x
20 18.449 17.497 19.543
22 8.753 8.232 9.325
24 6.887 8.206 5.404
26 98.083 98.236 97.901
27 -501.000 -406.898 -669.193

図14は、実施例3の投射光学系40の断面図である。実施例3では、第1光学群40aは、縮小側から数えてレンズL1(第1レンズ)からレンズL13(第13レンズ)までの13枚のレンズで構成され、第1光学群40aは、最も広い空気間隔BDを境にして、縮小側に正のパワーを有する第1−1レンズ群41と、拡大側に第1−1レンズ群41のパワーと比較して弱い負のパワーを有する第1−2レンズ群42とに分けることができる。第2光学群40bは、1枚の凹面非球面ミラーMRで構成されている。なお、レンズL13やミラーMR等について、図14では切り欠かずにそのまま描いているが、実際の光学系では、少なくともミラーMRは円形状から一部切り欠いた形状となり、他の光学系も円形状から一部切り欠いた形状となる場合がある。   FIG. 14 is a sectional view of the projection optical system 40 of the third embodiment. In Example 3, the first optical group 40a is composed of 13 lenses from the lens L1 (first lens) to the lens L13 (13th lens) counted from the reduction side, and the first optical group 40a is the most. A first lens group 41 having positive power on the reduction side and a negative power weaker than that of the first lens group 41 on the enlargement side, with a wide air space BD as a boundary. -2 lens group 42. The second optical group 40b is composed of a single concave aspherical mirror MR. Although the lens L13, the mirror MR, and the like are drawn as they are without being cut out in FIG. 14, in an actual optical system, at least the mirror MR is cut out from a circular shape, and other optical systems are also circular. The shape may be partially cut out.

図14において、投射光学系40は、パネル面PI上の像をスクリーンまでの距離に応じた倍率で拡大投射するものである。すなわち、縮小側から順に、第1−1レンズ群41のレンズ群E1を構成するレンズL1〜L9と、レンズ群E2を構成するレンズL10と、第1−2レンズ群42のレンズF1を構成するレンズL11と、レンズF2を構成するレンズL12と、レンズF3を構成するレンズL13との13枚のレンズL1〜L13を有する。例えば壁面投射から床面投射に変更する場合のように、投射位置が変わる(投射距離が変わる)ことにより変倍が行なわれる。このような変倍時のフォーカスに際して、第1−1レンズ群41は固定されたままである一方、レンズF1〜F3はそれぞれ移動する。すなわち、第1−2レンズ群42は、変倍時に、3つのレンズF1〜F3を互いに独立に移動させることで合焦を行う。   In FIG. 14, the projection optical system 40 enlarges and projects an image on the panel surface PI at a magnification corresponding to the distance to the screen. That is, in order from the reduction side, the lenses L1 to L9 constituting the lens group E1 of the 1-1st lens group 41, the lens L10 constituting the lens group E2, and the lens F1 of the 1-2nd lens group 42 are constituted. The lens L11, the lens L12 that constitutes the lens F2, and the lens L13 that constitutes the lens F3 have 13 lenses L1 to L13. For example, as in the case of changing from the wall surface projection to the floor surface projection, the magnification is changed by changing the projection position (the projection distance is changed). During such zooming, the first-first lens group 41 remains fixed, while the lenses F1 to F3 move. That is, the first-second lens group 42 performs focusing by moving the three lenses F1 to F3 independently of each other during zooming.

各レンズL1〜L13について詳しく説明すると、第1レンズであるレンズL1は、両凸形状の正レンズであり、第2レンズであるレンズL2は、両凸形状の正レンズであり、第3レンズであるレンズL3は、両凹形状の負レンズであり、第2レンズと第3レンズは接合レンズであり、第4レンズであるレンズL4は、両凸形状の正レンズであり、第5レンズであるレンズL5は、両凹形状の負レンズであり、第4レンズと第5レンズは接合レンズであり、第6レンズであるレンズL6は、両面に非球面が施され縮小側に凸面を有する正のメニスカスレンズであり、第7レンズであるレンズL7は、両凸形状の正レンズであり、第8レンズであるレンズL8は、拡大側に凸面を有する負のメニスカスレンズであり第7レンズと第8レンズは接合レンズであり、第9レンズであるレンズL9は、両面に非球面が施され拡大側に凸面を有する負のメニスカスレンズであり、開口絞りSTの後段に位置する第10レンズであるレンズL10は、両凸形状の正レンズである。また、第11レンズであるレンズL11は、縮小側に凸面を有する正のメニスカスレンズであり、第12レンズであるレンズL12は、拡大側に凸面を有する負のメニスカスレンズであり、第13レンズであるレンズL13は、両面に非球面が施され光軸近傍で両凹形状の負レンズである。このうち、レンズL14が樹脂で成形されたレンズである。なお、第2光学群40bは、既述のように、1枚の凹面非球面ミラーで構成されている。   The lenses L1 to L13 will be described in detail. The lens L1 as the first lens is a biconvex positive lens, the lens L2 as the second lens is a biconvex positive lens, and is a third lens. A certain lens L3 is a biconcave negative lens, the second lens and the third lens are cemented lenses, and the lens L4 that is the fourth lens is a biconvex positive lens, which is a fifth lens. The lens L5 is a biconcave negative lens, the fourth lens and the fifth lens are cemented lenses, and the lens L6 as the sixth lens is a positive lens having an aspheric surface on both sides and a convex surface on the reduction side. The lens L7, which is a meniscus lens, is a biconvex positive lens, and the lens L8, which is an eighth lens, is a negative meniscus lens having a convex surface on the enlargement side. Lens is close The lens L9, which is a ninth lens, is a negative meniscus lens having aspherical surfaces on both sides and a convex surface on the enlargement side, and the lens L10, which is a tenth lens positioned after the aperture stop ST, It is a biconvex positive lens. The lens L11 as the eleventh lens is a positive meniscus lens having a convex surface on the reduction side, and the lens L12 as the twelfth lens is a negative meniscus lens having a convex surface on the magnification side, and is a thirteenth lens. A certain lens L13 is a negative lens that is aspherical on both sides and has a biconcave shape near the optical axis. Among these, the lens L14 is a lens formed of resin. As described above, the second optical group 40b is composed of a single concave aspherical mirror.

本実施例では、第1−1レンズ群41において、凹面形状の非球面を含むレンズ(レンズL6,L9)を入れることで、レンズ枚数を抑えるとともに、レンズ全長や第2光学群40bのミラー半径を小さくしている。具体的には、例えば上記の実施例1,2と比較して、レンズ枚数を1枚減らして、かつ、レンズ全長として約−5%程度、ミラー半径として約−8%程度の小型化を達成している。   In the present embodiment, by including lenses (lenses L6 and L9) including a concave aspherical surface in the 1-1st lens group 41, the number of lenses is suppressed, and the total lens length and the mirror radius of the second optical group 40b are reduced. Is made smaller. Specifically, for example, compared with the first and second embodiments, the number of lenses is reduced by one, and the total lens length is reduced by about -5% and the mirror radius is reduced by about -8%. doing.

図15(A)は、投射倍率125倍の時の投射光学系の縮小側収差図(球面収差、非点収差、歪曲収差)であり、図15(B)は、投射倍率101倍の時の投射光学系の縮小側収差図であり、図15(C)は、投射倍率169倍の時の投射光学系の縮小側収差図である。また、図16(A)〜16(E)は、図15(A)に対応する投射光学系の横収差図である。図16(A)〜16(E)はそれぞれ、像高100%、80%、60%、40%、15%における横収差を示している。図16(A)は、最大画角の場合に対応する。同様に、図17(A)〜17(E)は、図15(B)に対応する投射光学系の横収差図であり、図18(A)〜18(E)は、図15(C)に対応する投射光学系の横収差図である。   FIG. 15A is a reduction aberration diagram (spherical aberration, astigmatism, distortion) of the projection optical system when the projection magnification is 125 times, and FIG. 15B is a diagram when the projection magnification is 101 times. FIG. 15C is a reduction side aberration diagram of the projection optical system, and FIG. 15C is a reduction side aberration diagram of the projection optical system when the projection magnification is 169 times. FIGS. 16A to 16E are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG. 16A to 16E show lateral aberrations at image heights of 100%, 80%, 60%, 40%, and 15%, respectively. FIG. 16A corresponds to the case of the maximum field angle. Similarly, FIGS. 17A to 17E are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG. 15B, and FIGS. 18A to 18E are FIGS. FIG. 6 is a lateral aberration diagram of the projection optical system corresponding to FIG.

(実施例4)
実施例4のレンズ面のデータを以下の表10に示す。特に、本実施例では、第1−1レンズ群41において、開口絞りSTの近傍に、少なくとも1面に非球面形状を有する負レンズ(レンズL9)が配置されている、すなわち各レンズL1〜L13のうち開口絞りSTから最も近い位置にあるレンズ(レンズL9)を少なくとも1面に非球面形状を有する負レンズとすることで、開口数NAが0.3以上(すなわちFナンバー1.6程度)の明るいものとなっている。
〔表10〕
f 3.702
ω 72.9゜
NA 0.313

R D Nd Vd
OBJ Infinity 8.700
1 Infinity 26.840 1.51633 64.14
2 Infinity 0.000
3 40.85 7.059 1.61800 63.39
4 -94.234 0.200
5 32.165 7.172 1.49700 81.54
6 -95.69 1.200 1.80518 25.42
7 67.147 0.200
8 23.795 11.500 1.48749 70.24
9 -18.166 1.200 1.83400 37.16
10 391.997 0.100
*11 29.489 5.020 1.58913 61.15
*12 -73.538 0.100
13 117.61 6.626 1.76182 26.52
14 -13 1.100 1.90366 31.31
15 37.701 2.393
16 -36.192 1.200 1.80610 40.88
*17 -129.646 0.500
STO Infinity 2.370
19 64.407 1.200 1.83400 37.16
20 22.576 5.861 1.68893 31.07
21 -25.412 可変間隔
22 55.01 7.500 1.48749 70.24
23 -152.86 12.859
24 -29.36 2.000 1.80518 25.42
25 -53.839 可変間隔
*26 -33.925 3.080 1.53116 56.04
*27 91.042 可変間隔
*28 -56.001 可変間隔
IMG Infinity
Example 4
The lens surface data of Example 4 is shown in Table 10 below. In particular, in this embodiment, in the 1-1st lens group 41, a negative lens (lens L9) having an aspheric shape on at least one surface is disposed in the vicinity of the aperture stop ST, that is, the lenses L1 to L13. Among them, the lens closest to the aperture stop ST (lens L9) is a negative lens having an aspheric shape on at least one surface, so that the numerical aperture NA is 0.3 or more (that is, F number is about 1.6). It has become a bright thing.
[Table 10]
f 3.702
ω 72.9 °
NA 0.313

RD Nd Vd
OBJ Infinity 8.700
1 Infinity 26.840 1.51633 64.14
2 Infinity 0.000
3 40.85 7.059 1.61800 63.39
4 -94.234 0.200
5 32.165 7.172 1.49700 81.54
6 -95.69 1.200 1.80518 25.42
7 67.147 0.200
8 23.795 11.500 1.48749 70.24
9 -18.166 1.200 1.83400 37.16
10 391.997 0.100
* 11 29.489 5.020 1.58913 61.15
* 12 -73.538 0.100
13 117.61 6.626 1.76182 26.52
14 -13 1.100 1.90366 31.31
15 37.701 2.393
16 -36.192 1.200 1.80610 40.88
* 17 -129.646 0.500
STO Infinity 2.370
19 64.407 1.200 1.83400 37.16
20 22.576 5.861 1.68893 31.07
21 -25.412 Variable interval
22 55.01 7.500 1.48749 70.24
23 -152.86 12.859
24 -29.36 2.000 1.80518 25.42
25 -53.839 Variable interval
* 26 -33.925 3.080 1.53116 56.04
* 27 91.042 Variable interval
* 28 -56.001 Variable interval
IMG Infinity

以下の表11は、実施例4のレンズ面の非球面係数である。
〔表11〕
非球面係数
K A04 A06 A08 A10
A12 A14
11 -1.0598 -4.2376E-05 2.8896E-08 5.7752E-10 3.0657E-12
0.0000E+00 0.0000E+00
12 -1.0000 -6.3509E-05 4.1609E-08 6.7459E-10 3.0208E-13
0.0000E+00 0.0000E+00
17 8.1203 3.5595E-05 -4.1043E-08 -2.7722E-10 0.0000E+00
0.0000E+00 0.0000E+00
26 -6.1895 1.3952E-06 3.0684E-08 -6.2666E-11 7.2508E-14
-3.2444E-17 0.0000E+00
27 0.0000 -1.7496E-05 3.6163E-08 -6.7128E-11 9.0633E-14
-6.4769E-17 2.3354E-20
28 -2.5709 -9.8518E-07 1.7178E-10 -4.3004E-14 7.5901E-18
-8.8414E-22 4.2007E-26
Table 11 below shows the aspheric coefficients of the lens surfaces of Example 4.
[Table 11]
Aspheric coefficient
K A04 A06 A08 A10
A12 A14
11 -1.0598 -4.2376E-05 2.8896E-08 5.7752E-10 3.0657E-12
0.0000E + 00 0.0000E + 00
12 -1.0000 -6.3509E-05 4.1609E-08 6.7459E-10 3.0208E-13
0.0000E + 00 0.0000E + 00
17 8.1203 3.5595E-05 -4.1043E-08 -2.7722E-10 0.0000E + 00
0.0000E + 00 0.0000E + 00
26 -6.1895 1.3952E-06 3.0684E-08 -6.2666E-11 7.2508E-14
-3.2444E-17 0.0000E + 00
27 0.0000 -1.7496E-05 3.6163E-08 -6.7128E-11 9.0633E-14
-6.4769E-17 2.3354E-20
28 -2.5709 -9.8518E-07 1.7178E-10 -4.3004E-14 7.5901E-18
-8.8414E-22 4.2007E-26

以下の表12は、投射倍率125倍、投射倍率101倍及び投射倍率169倍において、表10中の可変間隔21,25,27,28の値を示している。
〔表12〕
可変間隔
125x 101x 169x
21 24.812 24.026 25.590
25 4.000 4.462 3.530
27 115.208 115.533 114.900
28 -501.000 -408.081 -666.083
Table 12 below shows the values of the variable intervals 21, 25, 27, and 28 in Table 10 at a projection magnification of 125 times, a projection magnification of 101 times, and a projection magnification of 169 times.
[Table 12]
Variable interval
125x 101x 169x
21 24.812 24.026 25.590
25 4.000 4.462 3.530
27 115.208 115.533 114.900
28 -501.000 -408.081 -666.083

図19は、実施例4の投射光学系40の断面図である。実施例4では、第1光学群40aは、縮小側から数えてレンズL1(第1レンズ)からレンズL14(第14レンズ)までの14枚のレンズで構成され、第1光学群40aは、最も広い空気間隔BDを境にして、縮小側に正のパワーを有する第1−1レンズ群41と、拡大側に第1−1レンズ群41のパワーと比較して弱い負のパワーを有する第1−2レンズ群42とに分けることができる。第2光学群40bは、1枚の凹面非球面ミラーMRで構成されている。なお、レンズL12やミラーMR等について、図19では切り欠かずにそのまま描いているが、実際の光学系では、少なくともミラーMRは円形状から一部切り欠いた形状となり、他の光学系も円形状から一部切り欠いた形状となる場合がある。   FIG. 19 is a sectional view of the projection optical system 40 of the fourth embodiment. In Example 4, the first optical group 40a is composed of 14 lenses from the lens L1 (first lens) to the lens L14 (14th lens) counted from the reduction side, and the first optical group 40a is the most. A first lens group 41 having positive power on the reduction side and a negative power weaker than that of the first lens group 41 on the enlargement side, with a wide air space BD as a boundary. -2 lens group 42. The second optical group 40b is composed of a single concave aspherical mirror MR. In FIG. 19, the lens L12, the mirror MR, and the like are drawn as they are without being cut out, but in an actual optical system, at least the mirror MR is cut from a circular shape, and other optical systems are also circular. The shape may be partially cut out.

図19において、投射光学系40は、パネル面PI上の像をスクリーンまでの距離に応じた倍率で拡大投射するものである。すなわち、縮小側から順に、第1−1レンズ群41のレンズ群E1を構成するレンズL1〜L9と、レンズ群E2を構成するレンズL10,L11と、第1−2レンズ群42のレンズF1を構成するレンズL12と、レンズF2を構成するレンズL113と、レンズF3を構成するレンズL14との14枚のレンズL1〜L14を有する。例えば壁面投射から床面投射に変更する場合のように、投射位置が変わる(投射距離が変わる)ことにより変倍が行なわれる。このような変倍時のフォーカスに際して、第1−1レンズ群41は固定されたままである一方、レンズF1〜F3はそれぞれ移動する。ここでは、第1−2レンズ群42は、変倍時に、レンズF1,F2を一体で移動させ、レンズF3をレンズF1,F2と独立して移動させることで合焦を行う。   In FIG. 19, the projection optical system 40 enlarges and projects an image on the panel surface PI at a magnification according to the distance to the screen. That is, in order from the reduction side, the lenses L1 to L9 constituting the lens group E1 of the 1-1st lens group 41, the lenses L10 and L11 constituting the lens group E2, and the lens F1 of the 1-2nd lens group 42 are arranged. It has 14 lenses L1 to L14, which are a lens L12 constituting the lens, a lens L113 constituting the lens F2, and a lens L14 constituting the lens F3. For example, as in the case of changing from the wall surface projection to the floor surface projection, the magnification is changed by changing the projection position (the projection distance is changed). During such zooming, the first-first lens group 41 remains fixed, while the lenses F1 to F3 move. Here, the first-second lens group 42 performs focusing by moving the lenses F1 and F2 together and moving the lens F3 independently of the lenses F1 and F2 during zooming.

各レンズL1〜L14について詳しく説明すると、第1−1レンズ群41のうち、第1レンズであるレンズL1は、両凸形状の正レンズであり、第2レンズであるレンズL2は、両凸形状の正レンズであり、第3レンズであるレンズL3は、両凹形状の負レンズであり、第2レンズと第3レンズは接合レンズであり、第4レンズであるレンズL4は、両凸形状の正レンズであり、第5レンズであるレンズL5は、両凹形状の負レンズであり、第4レンズと第5レンズは接合レンズであり、第6レンズであるレンズL6は、両面に非球面が施された両凸形状の正レンズであり、第7レンズであるレンズL7は、両凸形状の正レンズであり、第8レンズであるレンズL8は、両凹形状の負レンズであり、第7レンズと第8レンズは接合レンズであり、第9レンズであるレンズL9は、拡大側に非球面が施された凸面を有する負のメニスカスレンズであり、開口絞りSTの後段に位置する第10レンズであるレンズL10は、縮小側に凸面を有する負のメニスカスレンズであり、第11レンズであるレンズL11は、両凸形状の正レンズであり、第10レンズと第11レンズは接合レンズである。また、第1−2レンズ群42のうち、第12レンズであるレンズL12は、両凸形状の正レンズ(すなわち少なくとも縮小側に凸面を有する正レンズ)であり、第13レンズであるレンズL13は、拡大側に凸面を有する負のメニスカスレンズであり、第14レンズであるレンズL14は、両面に非球面が施され光軸近傍で両凹形状の負レンズである。このうち、レンズL14が樹脂で成形されたレンズである。なお、第2光学群40bは、既述のように、1枚の凹面非球面ミラーで構成されている。   The lenses L1 to L14 will be described in detail. In the 1-1st lens group 41, the lens L1 as the first lens is a biconvex positive lens, and the lens L2 as the second lens is biconvex. The lens L3 that is the third lens is a biconcave negative lens, the second lens and the third lens are cemented lenses, and the lens L4 that is the fourth lens is biconvex. The lens L5 that is a positive lens and the fifth lens is a biconcave negative lens, the fourth lens and the fifth lens are cemented lenses, and the lens L6 that is the sixth lens has aspheric surfaces on both sides. The lens L7, which is a biconvex positive lens that is applied, is a biconvex positive lens, and the lens L8, which is an eighth lens, is a biconcave negative lens. The lens and the eighth lens are cemented lenses The lens L9, which is the ninth lens, is a negative meniscus lens having a convex surface with an aspheric surface on the enlargement side, and the lens L10, which is the tenth lens located at the rear stage of the aperture stop ST, is convex on the reduction side. The lens L11 as the eleventh lens is a biconvex positive lens, and the tenth lens and the eleventh lens are cemented lenses. In the first-second lens group 42, the lens L12, which is the twelfth lens, is a biconvex positive lens (that is, a positive lens having a convex surface on at least the reduction side), and the lens L13, which is the thirteenth lens, The lens L14, which is a negative meniscus lens having a convex surface on the magnifying side and is the fourteenth lens, is a negative lens that is aspherical on both surfaces and has a biconcave shape near the optical axis. Among these, the lens L14 is a lens formed of resin. As described above, the second optical group 40b is composed of a single concave aspherical mirror.

本実施例では、第1−1レンズ群41において、開口絞りSTの近傍に、少なくとも1面(拡大側の面)に非球面形状を含む負レンズ(レンズL9)が配置されていることで、広い変倍域において良好に像面湾曲、非点収差特性を良好に補正することができ、安定した性能を得ることを維持しつつ、開口数NAが0.3以上(すなわちFナンバー1.6程度)の明るいものとなっている。   In the present embodiment, in the first-first lens group 41, a negative lens (lens L9) including an aspheric shape on at least one surface (enlargement side surface) is disposed in the vicinity of the aperture stop ST. It is possible to satisfactorily correct the curvature of field and astigmatism characteristics in a wide zoom range, and to maintain a stable performance, while the numerical aperture NA is 0.3 or more (that is, F number 1.6). It is bright.

図20(A)は、投射倍率125倍の時の投射光学系の縮小側収差図(球面収差、非点収差、歪曲収差)であり、図20(B)は、投射倍率100倍の時の投射光学系の縮小側収差図であり、図20(C)は、投射倍率169倍の時の投射光学系の縮小側収差図である。また、図21(A)〜21(E)は、図20(A)に対応する投射光学系の横収差図である。図21(A)〜21(E)はそれぞれ、像高100%、80%、60%、40%、15%における横収差を示している。図21(A)は、最大画角の場合に対応する。同様に、図22(A)〜22(E)は、図20(B)に対応する投射光学系の横収差図であり、図23(A)〜23(E)は、図20(C)に対応する投射光学系の横収差図である。   20A is a reduction aberration diagram (spherical aberration, astigmatism, distortion) of the projection optical system when the projection magnification is 125 times, and FIG. 20B is a diagram when the projection magnification is 100 times. FIG. 20C is a reduction side aberration diagram of the projection optical system, and FIG. 20C is a reduction side aberration diagram of the projection optical system when the projection magnification is 169 times. FIGS. 21A to 21E are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG. 21A to 21E show lateral aberrations at image heights of 100%, 80%, 60%, 40%, and 15%, respectively. FIG. 21A corresponds to the case of the maximum field angle. Similarly, FIGS. 22 (A) to 22 (E) are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG. 20 (B), and FIGS. 23 (A) to 23 (E) are FIGS. FIG. 6 is a lateral aberration diagram of the projection optical system corresponding to FIG.

〔実施例のまとめ〕
いずれの実施例においても、広角端での半画角70度以上の広い画角を有しながらも、フォーカスレンズ群である第1−2レンズ群42において、樹脂製非球面レンズをレンズF3(F3レンズ)の1枚のみとし、第1−2レンズ群42全体としても、レンズF1〜F3による正、負、負の3枚のレンズで構成する簡易な構成となっている。この場合、レンズF1〜F3を移動させる機構も比較的簡易なものとすることができる。また、投射光学系40全体でもレンズ枚数を13〜14枚とする少ないレンズ構成となっている。
(Summary of Examples)
In any of the embodiments, the resin aspherical lens in the first-second lens group 42 which is the focus lens group is a lens F3 (with a half field angle of 70 degrees or more at the wide angle end. The first-second lens group 42 as a whole has a simple configuration constituted by three lenses of positive, negative, and negative lenses F1 to F3. In this case, the mechanism for moving the lenses F1 to F3 can also be made relatively simple. In addition, the entire projection optical system 40 has a small lens configuration with 13 to 14 lenses.

この発明は、上記の実施形態又は実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。   The present invention is not limited to the above embodiments or examples, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the invention.

例えば、各実施例において、各レンズ群を構成するレンズの前後又は間に1つ以上の実質的にパワーを持たないレンズを追加することができる。   For example, in each embodiment, one or more lenses having substantially no power can be added before, after, or between the lenses constituting each lens group.

また、投射光学系40による拡大投射の対象は、液晶パネルに限らず、マイクロミラーを画素とするデジタル・マイクロミラー・デバイス等の光変調素子によって形成された画像を投射光学系40によって拡大投射することができる。   The target of enlargement projection by the projection optical system 40 is not limited to a liquid crystal panel, and an image formed by a light modulation element such as a digital micromirror device having a micromirror as a pixel is enlarged and projected by the projection optical system 40. be able to.

2…プロジェクター、 11,12…インテグレーターレンズ、 13…偏光変換素子、 14…重畳レンズ、 15…ダイクロイックミラー、 16…反射ミラー、 17G,17R,17B…フィールドレンズ、 18G,18R,18B…液晶パネル、 19…クロスダイクロイックプリズム、 21…ダイクロイックミラー、 22…リレーレンズ、 23…反射ミラー、 40…投射光学系、 40a…第1光学群、 40b…第2光学群、 41…レンズ群、 42…レンズ群、 50…光学系部分、 70…半画角、 80…回路装置、 81…画像処理部、 81,82,83…回路部分、 82…表示駆動部、 83…レンズ駆動部、 88…主制御部、 A1…方向、 AC…アクチュエーター、 BD…空気間隔、 E1,E2…レンズ群、 F1…レンズ(F1レンズ)、 F2…レンズ(F2レンズ)、 F3…レンズ(F3レンズ)、 L1-L14…レンズ、 MR…凹面非球面ミラー、 OA…光軸、 PI…パネル面、 PR…プリズム   2 ... projector, 11, 12 ... integrator lens, 13 ... polarization conversion element, 14 ... superimposing lens, 15 ... dichroic mirror, 16 ... reflection mirror, 17G, 17R, 17B ... field lens, 18G, 18R, 18B ... liquid crystal panel, DESCRIPTION OF SYMBOLS 19 ... Cross dichroic prism, 21 ... Dichroic mirror, 22 ... Relay lens, 23 ... Reflection mirror, 40 ... Projection optical system, 40a ... 1st optical group, 40b ... 2nd optical group, 41 ... Lens group, 42 ... Lens group 50 ... Optical system part 70 ... Half angle of view 80 ... Circuit device 81 ... Image processing part 81,82,83 ... Circuit part 82 ... Display drive part 83 ... Lens drive part 88 ... Main control part A1 Direction, AC Actuator, BD Air spacing E1, E2 Lens F1 ... lens (F1 lens), F2 ... lens (F2 lens), F3 ... lens (F3 lens), L1-L14 ... lens, MR ... concave aspherical mirror, OA ... optical axis, PI ... panel surface, PR ... prism

Claims (13)

縮小側から順に、複数のレンズからなり正のパワーを有する第1光学群と、1枚の凹面非球面形状を有する反射面を含む第2光学群とからなる投射光学系であって、
前記第1光学群は、最も広い空気間隔を境にして、変倍に伴うフォーカスの際に固定で、かつ、正のパワーを有する第1−1レンズ群と、変倍に伴うフォーカスの際に移動し、かつ、全体として負のパワーを有する第1−2レンズ群とからなり、
前記第1−2レンズ群は、縮小側から順に、縮小側に凸面を有する1枚の正レンズからなるF1レンズと、拡大側に凸面を有する1枚の負のメニスカスレンズからなるF2レンズと、1枚の負レンズからなるF3レンズとの3枚のレンズで構成されることを特徴とする投射光学系。
A projection optical system comprising, in order from the reduction side, a first optical group composed of a plurality of lenses and having a positive power, and a second optical group including one reflecting surface having a concave aspherical shape,
The first optical group is fixed at the time of focusing due to zooming with the widest air interval as a boundary, and the first lens group having a positive power and at the time of focusing accompanying zooming The first and second lens units that move and have negative power as a whole,
The first-second lens group includes, in order from the reduction side, an F1 lens including one positive lens having a convex surface on the reduction side, and an F2 lens including one negative meniscus lens having a convex surface on the expansion side. A projection optical system comprising three lenses including an F3 lens composed of one negative lens.
前記第1−1レンズ群は、前記第1−1レンズ群の内部に開口絞りを有し、前記開口絞りよりも縮小側に、凸面形状の非球面をもつ正レンズを含む、請求項1に記載の投射光学系。   2. The first lens group according to claim 1, wherein the first-first lens group includes a positive lens having an aperture stop inside the first-first lens group and having a convex aspheric surface on the reduction side of the aperture stop. The projection optical system described. 前記第1−1レンズ群は、前記第1−1レンズ群の内部に開口絞りを有し、前記開口絞りよりも拡大側において、少なくとも1枚の正レンズを含む正のパワーを有するレンズ群を備えている、請求項1に記載の投射光学系。   The 1-1st lens group includes an aperture stop inside the 1-1st lens group, and a lens group having a positive power including at least one positive lens on the enlargement side of the aperture stop. The projection optical system according to claim 1, comprising: 前記第1−1レンズ群は、前記第1−1レンズ群の内部に開口絞りを有し、前記開口絞りよりも縮小側に、2枚の正のレンズと、正レンズと負レンズからなる第1の接合レンズと、正レンズと負レンズからなる第2の接合レンズとを含む、請求項1に記載の投射光学系。   The first-first lens group has an aperture stop inside the first-first lens group. The first lens group includes two positive lenses, a positive lens, and a negative lens closer to the reduction side than the aperture stop. The projection optical system according to claim 1, comprising one cemented lens and a second cemented lens composed of a positive lens and a negative lens. 前記第1−1レンズ群は、前記第1−1レンズ群の内部に開口絞りを有し、前記開口絞りの近傍に、少なくとも1面に非球面形状を有する負レンズを配置している、請求項1に記載の投射光学系。   The 1-1 lens group includes an aperture stop inside the 1-1 lens group, and a negative lens having an aspheric shape on at least one surface is disposed in the vicinity of the aperture stop. Item 4. The projection optical system according to Item 1. 前記F1レンズと前記F2レンズと前記F3レンズとは、少なくとも2つのレンズ群に分割され、
前記少なくとも2つのレンズ群は、変倍に伴うフォーカスの際にそれぞれ移動する、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の投射光学系。
The F1 lens, the F2 lens, and the F3 lens are divided into at least two lens groups,
The projection optical system according to any one of claims 1 to 5, wherein the at least two lens groups move respectively during focusing accompanying zooming.
前記F3レンズは、樹脂からなる両面非球面レンズからなる、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の投射光学系。   The projection optical system according to any one of claims 1 to 6, wherein the F3 lens is a double-sided aspheric lens made of resin. 前記F3レンズは、光軸近傍で縮小側に凹面形状を有する、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の投射光学系。   The projection optical system according to claim 1, wherein the F3 lens has a concave shape on the reduction side in the vicinity of the optical axis. 物体側の開口数は、0.3以上である、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の投射光学系。   The projection optical system according to claim 1, wherein the numerical aperture on the object side is 0.3 or more. 縮小側は、略テレセントリックである、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の投射光学系。   The projection optical system according to claim 1, wherein the reduction side is substantially telecentric. 前記第1光学群及び前記第2光学群を構成する要素が、全て回転対称系である、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の投射光学系。   The projection optical system according to any one of claims 1 to 10, wherein all of the elements constituting the first optical group and the second optical group are rotationally symmetric systems. 変倍範囲が、1.5倍以上ある、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の投射光学系。   The projection optical system according to any one of claims 1 to 11, wherein a zooming range is 1.5 times or more. 光源からの光を変調して画像光を形成する光変調素子と、
前記光変調素子からの前記画像光を投射する請求項1乃至12のいずれか一項に記載の投射光学系と
を備えるプロジェクター。
A light modulation element that modulates light from a light source to form image light;
A projector provided with the projection optical system according to any one of claims 1 to 12 which projects the image light from the light modulation element.
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