JP5415305B2

JP5415305B2 - 投写光学系およびこれを用いた投写型表示装置

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Publication number: JP5415305B2
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Inventors: 力山本
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Description

本発明は、投写光学系および投写型表示装置に関し、特に、画像表示素子に表示された画像を複数枚のレンズからなる第１光学系および凹面ミラーからなる第２光学系を用いてスクリーン上に結像させる投写光学系およびこれを用いた投写型表示装置に関する。

プロジェクタに用いられる投写光学系には一般に、長いバックフォーカスを有することや、縮小側（ライトバルブ側）から見た入射瞳が十分に遠方に位置すること、すなわち縮小側がテレセントリック性を有することが要求される。

また、近年のライトバルブの性能向上を受けて、ライトバルブの解像度に見合った良好な収差補正も必要とされる。さらに、プレゼンテーション用など、比較的明るく狭い室内空間で使用されることを考慮して、より明るく広角な投写光学系が強く要望されるようになっている。

このようなプロジェクタの用途としてプロジェクションテレビが知られている。これは、筐体内のライトバルブに表示された情報を担持した光束を投写光学系を用いてスクリーン上に映出し、テレビとして機能させるようにしたものである。

このようなプロジェクションテレビは、使用する光学系を広角化することで、短い投写距離にて大きなサイズの投写を可能とすることが要求されており、特にリアプロジェクションタイプのものでは、その要求がより強いものとなっている。

従来、上記の如きプロジェクションテレビに用いられ得るような広角な光学系においては、色収差を低減させるため、複数枚のレンズからなる屈折系の第１光学系と凹面ミラーからなる反射系の第２光学系とを組み合わせてなる投写光学系が知られている（下記特許文献１参照）。しかし、特許文献１のものでは、広角化を求めるほどミラーが大型化し、光学系の大型化につながっている。

このような観点から、下記特許文献２に記載されているもののように、ミラーと屈折レンズ部の間で中間像を形成するようにして、ミラーの小型化を図るように工夫されたものが知られている。

国際公開２００５/１０６５６０号公報特許第４２２３９３６号公報

上記特許文献２のものではミラー１枚、屈折レンズを６枚としたものが提案されているが、屈折レンズとミラーとの距離が互いに離れた構成とされているため、ミラーの大幅な小型化が困難となっており、やはり光学系の低コスト化やコンパクト化が難しいという問題があった。

本発明は、ミラーと屈折レンズ部の間で中間像を形成するようにしたタイプのものにおいて、広角で光学性能、特に色収差を良好なものとするとともに、レンズ枚数を少ないものとしつつミラーサイズの小型化を図ることで、光学系の低コスト化およびコンパクト化を図り得る投写光学系及び投写型表示装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る投写光学系は、縮小側の共役面上の原画像を拡大側の共役面上に拡大投写する投写光学系であって、
縮小側から順に、前記原画像と共役な中間像を結像させる正の屈折力を有する第１光学系と、該中間像と共役な最終像を前記拡大側の共役面上に結像させる収束反射系である第２光学系と、を配設してなり、
前記第１光学系は、拡大側から順に配された、少なくとも１面が非球面または自由曲面とされた第１レンズ、負の第２レンズ、正の第３レンズ、負の第４レンズ、正の第５レンズおよび正の第６レンズの６枚のレンズからなり、前記第２光学系は１枚の凹面形状をなす反射ミラーからなり、
下記条件式（１）を満足することを特徴とするものである。
１．０＜Ｄ／Ｌ＜１．６・・・・・（１）
Ｄ：前記第１光学系と前記第２光学系の間隔
Ｌ：前記第１光学系の全長

ここで、前記第１光学系の最も拡大側のレンズの少なくとも１面と、前記第２光学系を構成する反射ミラーのミラー面が非球面で形成されていることが好ましい。

また、前記第１光学系を構成するすべてのレンズと、前記第２光学系を構成する反射ミラーが共通の光軸Ｚに対して軸対称とされていることが好ましい。

また、前記第１光学系の最も拡大側のレンズの少なくとも１面と、前記第２光学系を構成する反射ミラーのミラー面が、回転非対称な自由曲面で形成されていることがさらに好ましい。

また、前記第１光学系の最も縮小側のレンズが軸対称性を持ち、その最も縮小側のレンズの光軸Ｚと縮小側共役面の法線が平行で、少なくとも、該光軸Ｚと該縮小側の共役面との交点から射出された光束が前記拡大側の共役面上に投写されることが好ましい。

また、前記第１光学系の縮小側の５枚のレンズは共通の光軸Ｚに対して軸対称とされていることが好ましい。

また、本発明に係る投写型表示装置は、光源と、ライトバルブと、該光源からの光束を該ライトバルブへ導く照明光学系と、上述したいずれかの本発明に係る投写光学系とを備え、該光源からの光束を該ライトバルブで光変調し、該投写光学系によりスクリーンに投写することを特徴とするものである。

また、上記「拡大側」とは、被投写側（スクリーン側）を意味し、上記「縮小側」とは、原画像表示領域側（ライトバルブ側）を意味する。

また、上記「最も拡大側」とは、光軸上における並び順として最も拡大側という意味であり、距離的にスクリーンに最も近いということを意味するものではなく、一方、上記「最も縮小側」とは、光軸上における並び順として最も縮小側という意味であり、距離的にスクリーンから最も遠いということを意味するものではない。

本発明の投写光学系および投写型表示装置によれば、縮小側から順に、複数枚のレンズからなる第１光学系と凹面の非球面形状をなす反射ミラー１枚からなる第２光学系とを配し、かつ第１光学系と第２光学系の間の位置に、中間像を結像するように構成したものにおいて、第１光学系を６枚のレンズにより構成している。

このように、第１光学系と第２光学系の間の位置に中間像を結像するように構成したことにより、第２光学系に凸面ミラーを使用するとともに第１光学系と第２光学系の間の位置に中間像を結像しないように構成された系と比較して、広角で光学性能に優れ、かつ第２光学系の反射ミラーのサイズを小さく構成することができる。

しかも、第１光学系を、６枚という極めて少ない枚数によって構成しているから、第１光学系を低コストかつコンパクトなものとすることができ、ひいては装置全体を、低コストかつコンパクトのものとすることができる。

また、上記条件式（１）の下限を満足することで第１光学系と第２光学系の間に中間像を作りつつ収差補正を良好なものとすることが可能となり、その一方、上記条件式（１）の上限を満足することでミラーの大型化を阻止することが可能となる。したがって、上記条件式（１）を満足することによって、収差補正を良好なものとしつつ、光学系の低コスト化およびコンパクト化を促進することができる。

実施例１に係る投写型表示装置全体の概略構成を示す図である。実施例１に係る投写光学系の構成を示す図である。実施例１に係る投写光学系のスクリーン上での収差図（球面収差図（Ａ）、非点収差図（Ｂ）、歪曲（Ｃ）、倍率色収差図（Ｄ））を示す図である。実施例２に係る投写光学系の構成を示す図である。実施例２に係る投写光学系のスクリーン上での歪曲格子を示す図である。実施例２に係る投写光学系のスクリーン上でのｄ線、Ｆ線およびＣ線の各光束に対するスポットダイヤグラムを示す図である。実施例３に係る投写光学系の構成を示す図である。実施例３に係る投写光学系のスクリーン上での歪曲格子を示す図である。実施例３に係る投写光学系のスクリーン上でのｄ線、Ｆ線およびＣ線の各光束に対するスポットダイヤグラムを示す図である。本実施形態に係る投写光学系の一部を説明するための概略図である。本実施形態に係る投写型表示装置の照明光学系の構成を示す図である。

以下、本発明に係る投写光学系および投写型表示装置の実施形態を詳細に説明する。以下の説明では、まず、実施例１に係る投写光学系を本発明に係る第１の投写光学系の実施形態の代表例（第１実施形態）とし、上述の図１、２を参照しながら説明し、次に、実施例２に係る投写光学系を本発明に係る第２の投写光学系の実施形態の代表例（第２実施形態）とし、上述の図１、４を参照しながら説明する。また、実施例１に係る投写型表示装置を本発明に係る投写型表示装置の実施形態の代表例とし、上述の図１、１１を参照しながら説明する。

図１および図２に示すように第１実施形態の投写光学系１０は、縮小側の共役面である画像表示面３上の原画像を拡大側の共役面であるスクリーン（ＯＢＪ）５上に拡大投写する、プロジェクションタイプの投写型表示装置２０に搭載されるものであって、６枚のレンズからなる第１光学系１と、凹面の非球面形状をなす反射ミラー４からなる第２光学系２とから構成され、第１光学系１により、上記原画像と共役な中間像を第１光学系１と第２光学系２との間に結像させるとともに、第２光学系２により、該中間像と共役な最終像をスクリーン５上に結像させるようになっている。なお、画像表示面３の拡大側には、カバーガラス（色合成プリズムおよび光偏向プリズム等からなるガラスブロックを含んでもよい）６が配されている。なお、第１光学系１の中間部にはマスク（絞りとすることも可能）７を配することが好ましい。

また、この投写光学系１０は、第１光学系１の全てのレンズＬ_１〜Ｌ_６および第２光学系２の反射ミラー４の各光学面が、光軸Ｚを共通の軸として、軸対称な面とされ（同軸に配置され）ている。

これにより、投写光学系１０の組立精度を高めることができ、組立作業も容易となる。
また、６枚という少ない枚数のレンズによって第１光学系１を構成しているので、光学系全体の低コスト化およびコンパクト化を図ることができる。

また、第１実施形態の投写光学系１０は、下記条件式（１）を満足する。
１．０＜Ｄ／Ｌ＜１．６・・・・・（１）
Ｄ：第１光学系１と第２光学系２の間隔
Ｌ：第１光学系１の全長

第１実施形態の投写光学系１０は、条件式（１）を満足しているので、第１光学系１と第２光学系２の間で中間像を形成するタイプのものにおいて、収差補正を良好なものとしつつ、光学系の低コスト化およびコンパクト化を促進することが可能となる。すなわち、上記条件式（１）の下限を下回ると第１光学系と第２光学系の間に中間像を作りつつ収差補正を良好なものとすることが困難となり、その一方、上記条件式（１）の上限を上回るとミラーの大型化を阻止することが困難となる。

また、より好ましい態様として、この投写光学系１０では、第１の投写光学系１の最も拡大側のレンズである第１レンズＬ_１の両面（一方の面のみとすることも可能）と、第２光学系２を構成する反射ミラー４のミラー面が共に非球面形状である非球面レンズで構成されており、これにより、歪曲収差等をより良好に補正することが可能となる。

また、この実施形態のものにおいては、第１光学系１の最も拡大側の第１レンズＬ_１は、図２（第２実施形態の実施例を示す図４、７において同じ）に示すように図中の上方部分が欠如した回転非対称形状の非球面レンズとされている。すなわち、図１０に示すように、反射ミラー４からスクリーン５に向かう光束のうち、最も第１光学系１に近接して射出された光束ｓがレンズＬ_１によってケラレないように、レンズＬ_１の有効域外領域であって、反射ミラー４からスクリーン５に向かう光線ｓと干渉する部分Ｌ_１Ａが欠如した回転非対称形状とされてなるものである。これにより、スクリーン５上の画面と、第１光学系１の光軸Ｚを互いに近づけたとしても、反射ミラー４からスクリーン５に向かう光線ｓが、第１光学系１の最も拡大側のレンズと干渉するおそれが小さくなることから、スクリーン５上の画面と第１光学系１との距離を短縮化することができるとともに、第１光学系１を反射ミラー４に、より近づけることもできるので、装置全体のコンパクト化を図ることが可能となる。

なお、同様の趣旨により、第１光学系１内のレンズであって、レンズＬ_１以外のレンズ（実施例１においては第２レンズＬ_２および第３レンズＬ_３）においても、有効域外領域であって、反射ミラー４からスクリーン５に向かう光線ｓと干渉する部分Ｌ_２Ａ、Ｌ_３Ａが欠如した回転非対称形状とするようにしてもよい。

一方、図４および図１（投写型表示装置の概略構成としては、実施例１の投写型表示装置を示す図１と略同様なので、便宜的に図１を用いて説明する）に示すように第２実施形態の投写光学系１０は、上述の第１実施形態のものと同様に、縮小側の共役面である画像表示面３上の原画像を拡大側の共役面であるスクリーン５上に拡大投写する、プロジェクションタイプの投写型表示装置２０に搭載されるものであって、６枚のレンズからなる第１光学系１と、凹面の非球面形状をなす反射ミラー４からなる第２光学系２とから構成され、第１光学系１により、上記原画像と共役な中間像を第１光学系１と第２光学系２との間に結像させるとともに、第２光学系２により、該中間像と共役な最終像をスクリーン５上に結像させるようになっている。

また、この第２実施形態に係る投写光学系１０においては、第２光学系２を構成する反射ミラー４のミラー面、さらに好ましくは、第１光学系１の６枚のレンズのうち最も拡大側のレンズ（第１レンズＬ_１）の少なくとも１面を、軸対称性を持たない自由曲面で形成する（下記第２実施例では反射ミラー４のミラー面が自由曲面で形成される一方、第１レンズＬ_１の両面が非球面で形成され、下記第３実施例では反射ミラー４のミラー面および第１レンズＬ_１の両面が自由曲面で形成されている）。なお、第１光学系１のその他のレンズ（第２レンズＬ_２〜第５レンズＬ_５）は、各々の光学面が軸対称な面（実施例２、３では球面）で構成されるとともに、光軸Ｚ上に互いに同軸に配置されている。

これにより、歪曲収差等を良好に補正することが可能となる。また、自由曲面を、第２光学系２を構成する反射ミラー４のミラー面、さらに好ましくは第１光学系１の６枚のレンズのうち最も拡大側のレンズ（第１レンズＬ_１）の少なくとも１面、というように限定するとともに、該自由曲面レンズを除く他の光学面を光軸Ｚに対して同軸かつ回転対称に配置したことにより、投写光学系１０の組立精度を高めることができ、組立作業も容易となる。なお、第１レンズＬ_１の自由曲面は少なくとも拡大側の面に設けて、自由曲面からなる反射ミラー４のミラー面と対向配置させるようにすればより好ましい。

また、上記第１実施形態のものと同様に、この第２実施形態の投写光学系１０も、上記条件式（１）を満足する。

これにより、第１光学系１と第２光学系２の間で中間像を形成するタイプのものにおいて、収差補正を良好なものとしつつ、光学系の低コスト化およびコンパクト化を促進することが可能となることも、上記第１実施形態のものと同様である。

なお、上記第１および第２の実施形態において、第１光学系１の最も縮小側のレンズである第６レンズＬ_６が軸対称性を持ち、そのレンズＬ_６の光軸と縮小側共役面の法線が平行で、少なくとも、該光軸Ｚと縮小側の共役面（画像表示面３）との交点から射出された光束が拡大側の共役面（スクリーン５）上に投写されることが好ましい。これにより、第１光学系１を介して第２光学系２に入射し、反射された光束が第１光学系１に戻るのではなく、スクリーン５上に照射されることが可能となる。

なお、従来技術においては、第１光学系１と第２光学系２が共に共軸である場合において、画像表示面３の光軸中心から射出され、第１光学系１を通過した光束が第２光学系２で反射され、第１光学系１を介して再び画像表示面３に戻ることとなるので、これを防止するために、第１光学系１を通過する反射光束における光軸Ｚからのシフト量を大きくする必要があり、光学系全体が大型化してしまうという問題があった。本実施形態においては、上述したように、適宜、第１光学系１および、第２光学系２の最も拡大側のレンズＬ_１の軸外しを行なったり、それらの光学面を自由曲面とすることにより、第２レンズＬ_２から第５レンズＬ_５の小型化を図ることを可能としている。

また、図１に示す実施形態に係る投写型表示装置２０は、上述した投写光学系１０を搭載したプロジェクタであり、図１１に示すように、光源１５と、ライトバルブとしての透過型液晶パネル１１ａ〜１１ｃと、光源１５からの光束を透過型液晶パネル１１ａ〜１１ｃへ導く照明光学系３０と、上述の投写光学系１０とを備え、光源１５からの光束を透過型液晶パネル１１ａ〜１１ｃで光変調し、投写光学系１０により図１に示すスクリーン５に投写するように構成されている。

上記照明光学系３０は、色分解のためのダイクロイックミラー１２，１３と、色合成のためのクロスダイクロイックプリズム１４と、コンデンサレンズ１６ａ〜１６ｃと、全反射ミラー１８ａ〜１８ｃとを備えている。光源１５とダイクロイックミラー１２の間は図示を省略しているが、光源１５からの白色光は照明光学系３０において、３つの色光光束（Ｇ光、Ｂ光、Ｒ光）にそれぞれ対応する透過型液晶パネル１１ａ〜１１ｃに入射されて光変調され、クロスダイクロイックプリズム１４により色合成された後、投写光学系１０に入射される。

なお、上記照明光学系３０の構成は、以下に示す実施例１〜３に共通のものとされており、以下では説明を省略する。また、本発明の投写光学系は、液晶表示パネルを用いた投写型表示装置の投写光学系としての使用態様に限られるものではなく、ＤＭＤ等の他の光変調手段を用いた装置の投写光学系として用いることも可能である。

以下、本発明に係る投写光学系の具体的な実施例１〜３について説明する。

なお、以下に示す実施例１〜３に係る投写光学系１０は、第１光学系１が６枚のレンズＬ_１〜Ｌ_６から構成されている。

また、以下の実施例１に係る投写光学系では、第１光学系１を構成する最も拡大側のレンズＬ_１の両面と、第２光学系２を構成する凹面形状の反射ミラー４のミラー面が、また、実施例２の第１光学系１を構成する最も拡大側のレンズＬ_１の両面が、各々非球面とされている。この非球面形状は下記非球面式（Ａ）により表される。

また、以下の実施例２に係る投写光学系では、第２光学系２を構成する凹面形状の反射ミラー４のミラー面が、また、以下の実施例３に係る投写光学系では、第１光学系１を構成する最も拡大側のレンズＬ_１の両面と、第２光学系２を構成する凹面形状の反射ミラー４のミラー面が、各々回転非対称な自由曲面とされている。この自由曲面形状は下記自由曲面式（Ｂ）により表される。

＜実施例１＞
実施例１に係る投写光学系１０の構成は図２に示すとおりである。また、実施例１に係る投写光学系１０を搭載した投写型表示装置２０の全体構成は図１に示すとおりである。

図１、２に示すように本実施例の投写光学系１０は、縮小側の共役面である画像表示面３上の原画像を拡大側の共役面であるスクリーン５上に拡大投写するものであって、６枚のレンズからなる第１光学系１と、凹面形状をなす反射ミラー４からなる第２光学系２とから構成され、第１光学系１により、上記原画像と共役な中間像を第１光学系１と第２光学系２との間に結像させるとともに、第２光学系２により、該中間像と共役な最終像をスクリーン５上に結像させるようになっている。

また、この投写光学系１０は、全系の縮小側がテレセントリック性を有し、かつ第１光学系１の６枚のレンズのうち最も拡大側に位置するレンズ（第１レンズＬ_１）の両面および第２光学系２を構成する反射ミラー４のミラー面が非球面とされており、第１光学系１のその余の光学面は球面とされており、第１光学系１および第２光学系２を構成する全ての光学面は、光軸Ｚ上に互いに同軸に配置されている。

上記第１光学系１は、拡大側から順に、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状の両面非球面レンズからなる第１レンズＬ_１と、両凹レンズからなる第２レンズＬ_２と、両凸レンズからなる第３レンズＬ_３と、マスク（絞りとすることが可能）７と、両凹レンズからなる第４レンズＬ_４と、両凸レンズからなる第５レンズＬ_５と、両凸レンズからなる第６レンズＬ_６とを配列してなり、第４レンズＬ_４と第５レンズＬ_５が互いに接合されて接合レンズを構成している。なお、第２レンズＬ_２と第３レンズ_３は近接配置されていて、光軸Ｚ上において接している（実施例２、３のものでは光軸Ｚ上において接していない）。

また、本実施例１の第１レンズＬ_１〜第３レンズＬ_３の各レンズにおいては、有効域外領域であって、第２光学系２からスクリーン５に向かう光線ｓと干渉する部分が各々欠如した回転非対称形状とされてなる。

下記表１に、実施例１の投写光学系１０の各部材面の曲率半径Ｒ（単位ｍｍ）、各部材の光軸Ｚ上における間隔Ｄ（各部材間の空気間隔および各部材の中心厚：光軸Ｚ上に存在しない面においては各面位置（上記反射ミラー４の面では設計上の面頂点位置、上記スクリーン５の面では該面頂点位置からの光軸Ｚ方向の距離が最小となる位置）から光軸Ｚ上に垂線を下ろした位置を基準とする。実施例２，３において同じ）（単位ｍｍ）、各部材のｄ線における屈折率Ｎ_ｄおよびアッベ数ν_ｄを示す。また、面番号の右側に＊を付した面は非球面であることを表している。

また、下記表２に、実施例１の第１レンズＬ_１の各光学面（面番号２、３）および反射ミラー４のミラー面（面番号１）の非球面形状を表す上記非球面式（Ａ）における各回転対称非球面係数（非球面係数）を示す。

また、図３は、実施例１の投写光学系の球面収差（Ａ）、非点収差（Ｂ）、ディストーション（Ｃ）および倍率色収差（Ｄ）を示す収差図である。なお、非点収差図には、サジタル像面およびタンジェンシャル像面に対する収差が示されている。
これらの収差図から明らかなように、実施例１の投写光学系によれば、球面収差、歪曲収差および色収差を始めとする諸収差を良好に補正することができる。

なお、本実施例における、上記条件式（１）のＤ／Ｌ値は下記表９に示すように、１．２４であり条件式（１）を満足している。

＜実施例２＞
実施例２に係る投写光学系１０の構成は図４に示すとおりである。なお、図４において実施例１のものと同様の作用効果をなす部材には同一の符号を付し、その説明は省略する（下記実施例３の構成を示す図７において同じ）。

実施例２に係る投写光学系１０の構成は実施例１のものと略同様とされているが、第１光学系１の６枚のレンズのうち最も拡大側に位置するレンズ（第１レンズＬ_１）の両面が非球面とされ、かつ第２光学系２を構成する反射ミラー４のミラー面が軸対称性を持たない自由曲面とされており、その一方、第１光学系１を構成するその余の光学面は球面で形成されている。なお、第２光学系２の反射ミラー４が光軸Ｚに対し偏心（Ｙ方向シフト）およびチルト（Ｘ軸回転）して配置されており、第１光学系１のその他のレンズは、光軸Ｚ上に互いに同軸に配置されている（実施例３において同じ）。

また、第１光学系１の第２レンズＬ_２が、縮小側に凹面を向けた負のメニスカスレンズとされている点でも、実施例１のものと異なっている。

下記表３に、実施例２の投写光学系１０の各部材面の曲率半径Ｒ（単位ｍｍ）、各部材の光軸Ｚ上における間隔Ｄ（単位ｍｍ）、各部材のｄ線における屈折率Ｎ_ｄおよびアッベ数ν_ｄを示す。

また、面番号の右側に＊を付した面は非球面であることを表しており、面番号の右側に＊＊を付した面は自由曲面であることを表している。

また、表４は、実施例２において、第１レンズＬ_１の両面（面番号２、３）の非球面形状を表す上記非球面式（Ａ）の回転対称非球面係数、および反射ミラー４のミラー面（面番号１）の上記自由曲面式（Ｂ）の第１項の係数である回転対称非球面係数を表すものであり、また、表５は、反射ミラー４のミラー面（面番号１）の上記自由曲面式（Ｂ）の第２項の係数である回転非対称非球面係数を表すものである。

また、下記表５の下段に、上記反射ミラー４のミラー面（面番号１）のシフト量（図４において光軸Ｚに対し図中上方へのシフトを正とする（以下、同様）。単位ｍｍ）、およびチルト量（図４の紙面内において、偏芯（シフトおよびチルトを含む）させる面と光軸Ｚとの交点を中心として反時計回りの向きを正とする（以下、同様）。単位：度）を示す（表８において同じ）。

また、下記表５の下段に、縮小側共役面の有効エリア（Ｘ方向およびＹ方向）も示す（表８において同じ）。

また、図５に示すスクリーン５上での歪曲格子（Distortion Grid）形状、および図６に示すスクリーン５上でのスポットダイヤグラムから明らかなように、実施例２に係る投写光学系１０は、色収差および歪曲収差を良好に補正し得る高性能な投写光学系とされている。

なお、各スポットダイヤグラムの図の下方に記載された数値は、画像表示面３上での座標値（上段がＸ座標値、下段がＹ座標値）である（実施例３に係る図９において同じ）。また、画像表示面３のアスペクト比は３：２とされている（実施例３において同じ）。

なお、本実施例における、上記条件式（１）のＤ／Ｌ値は下記表９に示すように、１．１７であり条件式（１）を満足している。

＜実施例３＞
実施例３に係る投写光学系１０の構成は図７に示すとおりである。

実施例３に係る投写光学系１０の構成は実施例２のものと略同様とされているが、第１光学系１の６枚のレンズのうち最も拡大側に位置するレンズ（第１レンズＬ_１）の両面、および第２光学系２を構成する反射ミラー４のミラー面が軸対称性を持たない自由曲面とされており、その一方、第１光学系１を構成するその余の光学面は球面で形成されている。

また、第１光学系１において、第３レンズＬ_３と第４レンズＬ_４との間に、２枚のマスク７Ａ、７Ｂが配されている（いずれかを絞りとすることが可能）点においても相違している。

下記表６に、実施例３の投写光学系１０の各部材面の曲率半径Ｒ（単位ｍｍ）、各部材の光軸Ｚ上における間隔Ｄ（単位ｍｍ）、各部材のｄ線における屈折率Ｎ_ｄおよびアッベ数ν_ｄを示す。なお、面番号の右側に＊＊を付した面は回転非対称な自由曲面であることを表している。

また、表７および表８は、実施例３の第１レンズＬ_１の両面（面番号２、３）および反射ミラー４のミラー面（面番号１）の自由曲面形状を表す上記自由曲面式（Ｂ）における係数を表すもので、そのうち該自由曲面式（Ｂ）の第１項の係数である回転対称非球面係数を下記表７に、第２項の係数である回転非対称非球面係数を下記表８に、各々示す。

また、図８に示すスクリーン５上での歪曲格子（Distortion Grid）形状、および図９に示すスクリーン５上でのスポットダイヤグラムから明らかなように、実施例３に係る投写光学系１０は、色収差および歪曲収差を良好に補正し得る高性能な投写光学系とされている。
なお、本実施例における、上記条件式（１）のＤ／Ｌ値は下記表９に示すように、１．２１であり条件式（１）を満足している。

Ｌ_１〜Ｌ_６レンズ
Ｒ_１〜Ｒ_１６各部材面の曲率半径
Ｄ_１〜Ｄ_１５各部材面の間隔
Ｚ光軸
１第１光学系
２第２光学系
３画像表示面
４反射ミラー
５スクリーン（ＯＢＪ）
６ガラスブロック
１１ａ〜１１ｃ透過型液晶パネル
１２，１３ダイクロイックミラー
１４クロスダイクロイックプリズム
１５光源
１６ａ〜１６ｃコンデンサレンズ
１８ａ〜１８ｃ全反射ミラー
２０投写型表示装置
３０照明光学系

Claims

縮小側の共役面上の原画像を拡大側の共役面上に拡大投写する投写光学系であって、
縮小側から順に、前記原画像と共役な中間像を結像させる正の屈折力を有する第１光学系と、該中間像と共役な最終像を前記拡大側の共役面上に結像させる収束反射系である第２光学系と、を配設してなり、
前記第１光学系は、拡大側から順に配された、少なくとも１面が非球面または自由曲面とされた第１レンズ、負の第２レンズ、正の第３レンズ、負の第４レンズ、正の第５レンズおよび正の第６レンズの６枚のレンズからなり、前記第２光学系は１枚の凹面形状をなす反射ミラーからなり、
下記条件式（１）を満足することを特徴とする投写光学系。
１．０＜Ｄ／Ｌ＜１．６・・・・・（１）
Ｄ：前記第１光学系と前記第２光学系の間隔
Ｌ：前記第１光学系の全長
前記第１光学系の最も拡大側のレンズの少なくとも１面と、前記第２光学系を構成する反射ミラーのミラー面が非球面で形成されていることを特徴とする請求項１記載の投写光学系。
前記第１光学系を構成するすべてのレンズと、前記第２光学系を構成する反射ミラーが共通の光軸Ｚに対して軸対称とされていることを特徴とする請求項２記載の投写光学系。
前記第１光学系の最も拡大側のレンズの少なくとも１面と、前記第２光学系を構成する反射ミラーのミラー面が、軸対称性を持たない自由曲面で形成されていることを特徴とする請求項１記載の投写光学系。
前記第１光学系の最も縮小側のレンズが軸対称性を持ち、その最も縮小側のレンズの光軸Ｚと縮小側共役面の法線が平行で、少なくとも、該光軸Ｚと前記縮小側の共役面との交点から射出された光束が前記拡大側の共役面上に投写されることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載の投写光学系。
前記第１光学系の縮小側の５枚のレンズは共通の光軸Ｚに対して軸対称とされていることを特徴とする請求項１、２、４および５のうちいずれか１項記載の投写光学系。
光源と、ライトバルブと、該光源からの光束を該ライトバルブへ導く照明光学系と、請求項１〜６のうちいずれか１項記載の投写光学系とを備え、該光源からの光束を該ライトバルブで光変調し、該投写光学系によりスクリーンに投写することを特徴とする投写型表示装置。