JP5676748B2 - 投写光学系および投写型表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、レンズと反射ミラーとを配してなる投写光学系、およびその投写光学系を用いた投写型表示装置に関するものである。

近年、ライトバルブに表示された画像を投影する投写型表示装置（プロジェクタともいう）が広く普及しつつある。

そのようなプロジェクタに用いられる投写光学系は、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、投写光学系には、ライトバルブの解像度に見合った良好な収差補正が求められている。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。

また、屈折光学系で構成された複数枚のレンズからなる第１光学系と、反射光学系で構成された凸面ミラーからなる第２光学系とを組み合わせて形成した投写光学系も知られている(特許文献１〜３参照)。

通常の屈折光学系のみで構成された投写光学系は、焦点距離を短くして広角化をしようとすると、どうしても拡大側のレンズが大きくなりすぎてしまう。一方、屈折光学系と反射光学系とで構成された投写光学系は、屈折光学系のみからなるものに比べて比較的小さくすることが可能であり、焦点距離を短くして広角化するのにも適している（特許文献１、２、３参照）。

特開２００８−０９６７６１号公報 特開２００７−０１７７０７号公報 ２００９−２７１３７２号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の投写光学系は、複数のレンズを光軸に対してシフトまたはチルトさせた偏心光学系を採用したものであり、組立が非常に難しい。

また、上記特許文献２、３に記載の投写光学系は、共軸光学系を採用しているので組立が比較的容易であるが、主にリアプロジェクタに搭載することを目的として構成されたものであるため、フロントプロジェクタに搭載しようとすると、屈折光学系のみで構成した屈折部と反射光学系のみで構成した反射ミラー部との間隔が大きくなってしまい装置サイズが大きくなってしまうという問題がある。

また、フロントプロジェクタへの搭載に適したコンパクトな投写光学系を構成するために光学系の全長を短くしようとすると、歪曲収差等の諸収差の悪化が予想されるため、その対策を講じる必要がある。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、光学系の全長が短く、小型で、かつ諸収差を良好に補正することができる投写光学系及びこれを用いた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。

本発明の投写光学系は、縮小側の共役面に形成された画像を拡大側の共役面に拡大投写する投写光学系であって、縮小側から順に、複数のレンズで構成された第１光学系、非球面形状をなす凸面からなる１枚の反射ミラーで構成された第２光学系を配設してなり、条件式（１）：０．１＜Ｚｆ／Ｔ１２＜１．０を満たすことを特徴とするものである。ただし、Ｔ１２は第１光学系と第２光学系との空気間隔、Ｚｆは第１光学系の最も拡大側に配されたレンズの拡大側のレンズ面上の最大有効高さにおける位置から、このレンズ面の頂点までの光軸方向における変位量である。なお、縮小側から拡大側へ変位するときの変位量を正の変位量とする。

前記第１光学系の最も拡大側に配されたレンズは非球面レンズとすることが望ましい。

前記投写光学系は、条件式（２）：０＜Ｄ／Ｚｒ＜１．０を満たすものとすることが望ましい。ただし、Ｄは第１光学系の最も拡大側に配されたレンズとこのレンズに隣接する第１光学系中のレンズとの空気間隔、Ｚｒは第１光学系の最も拡大側に配されたレンズにおける縮小側のレンズ面上の最大有効高さにおける位置から、そのレンズ面の頂点までの光軸方向における変位量である。なお、縮小側から拡大側へ変位するときの変位量を正の変位量とする。

前記第１光学系を３枚以上のレンズで構成されたものとし、その第１光学系を構成するレンズのうち、最も拡大側に配されている３枚のレンズのうち２枚を非球面レンズとすることができる。

前記投写光学系は、レンズ全系における縮小側がテレセントリック性を有するものとすることが望ましい。

なお、縮小側がテレセントリックとは、縮小側の共役面上の任意の点から発せられて拡大側の共役面上に収束する光束に関し、縮小側の共役面上から発せられる光束の各光束断面における２等分角線が光軸に対して平行に近い状態であることを意味するものであり、完全にテレセントリックな場合、すなわち前記２等分角線が光軸に対して完全に平行な場合に限るものではなく、多少の誤差がある場合をも含むものを意味する。ここで多少の誤差がある場合とは、光軸に対する前記２等分角線の傾きが±３°の範囲内の場合である。

上記光束断面は、光軸を通る平面で切断される断面である。また、２等分角線は、縮小側の共役面上から発せられる各光束断面における拡がり角を等しい角度に二つに分ける２等分線である。

前記第１光学系および前記第２光学系を構成する全ての光学面は、１つの共通の軸の周りに回転対称な形状をなすように形成されたものとすることできる。

本発明の投写型表示装置は、光源と、ライトバルブと、光源からの光束をライトバルブへ導く照明光学部と、上記投写光学系とを備え、光源からの光束をライトバルブで光変調し、この光変調された光束を投写光学系に通してスクリーンへ投写することを特徴とするものである。

本発明の投写光学系および投写型表示装置によれば、縮小側の共役面上に形成された画像を拡大側の共役面上に拡大投写する投写光学系において、縮小側から順に、複数のレンズで構成された第１光学系と、非球面形状をなす凸面からなる１枚の反射ミラーで構成された第２光学系とを備え、条件式（１）：０．１＜Ｚｆ／Ｔ１２＜１を満たすようにしたので、光学系の全長を短くし、小型化して、諸収差を良好に補正することができる。

条件式（１）は、投写光学系の全体の大きさを規定する式である。条件式（１）の下限を下回ると、値が０以下にならない範囲においては、第１光学系の最も拡大側に配されたレンズにおける上記変位量Ｚｆに対して第１光学系と第２光学系との空気間隔Ｔ１２が大きくなってしまい大型化につながる。一方、条件式（１）の上限を上回ると、第１光学系の最も拡大側に配されたレンズの変位量Ｚｆに対して第１光学系と第２光学系との空気間隔Ｔ１２が小さくなり、光学系の全長が短くなる方向ではあるが、第２光学系で反射された光線と上記最も拡大側に配されたレンズとの干渉を避けるため、そのレンズにおける上記変位量Ｚｆを大きくしようとすると、このレンズが製造困難な形状になってしまう。また、第２光学系で反射させる光線の反射方向をシフトさせて、上記最も拡大側に配されたレンズと干渉させないようにしようとすると、そのシフト量の増大が装置サイズの大型化につながる。

本発明の実施の形態における投写光学系およびこの投写光学系を用いた投写型表示装置の概略構成を示す図 実施例１の投写光学系の断面図 実施例１の投写光学系に関する歪曲収差を示す図 実施例１の投写光学系に関するスポットダイアグラムを示す図 実施例２の投写光学系の断面図 実施例２の投写光学系に関する歪曲収差を示す図 実施例２の投写光学系に関するスポットダイアグラムを示す図 実施例３の投写光学系の断面図 実施例３の投写光学系に関する歪曲収差を示す図 実施例３の投写光学系に関するスポットダイアグラムを示す図 実施例４の投写光学系の断面図 実施例４の投写光学系に関する歪曲収差を示す図 実施例４の投写光学系に関するスポットダイアグラムを示す図 実施例５の投写光学系の断面図 実施例５の投写光学系に関する歪曲収差を示す図 実施例５の投写光学系に関するスポットダイアグラムを示す図 実施例６の投写光学系の断面図 実施例６の投写光学系に関する歪曲収差を示す図 実施例６の投写光学系に関するスポットダイアグラムを示す図 実施例７の投写光学系の断面図 実施例７の投写光学系に関する歪曲収差を示す図 実施例７の投写光学系に関するスポットダイアグラムを示す図 実施例８の投写光学系の断面図 実施例８の投写光学系に関する歪曲収差を示す図 実施例８の投写光学系に関するスポットダイアグラムを示す図 実施例９の投写光学系の断面図 実施例９の投写光学系に関する歪曲収差を示す図 実施例９の投写光学系に関するスポットダイアグラムを示す図 スポットダイアグラムを取得する対象となる縮小側の共役面上の位置を示す図 本発明の実施の形態における投写型表示装置の投写用光変調部を示す図

以下、本発明の投写光学系およびこの投写光学系を備えた撮像装置について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態の投写光学系およびこの投写光学系を用いた投写型表示装置の概略構成を示す断面図である。また、図１２は投写用光変調部３００を示す図である。

図１に示す本発明の投写光学系１００は、縮小側の共役面Ｃｐｓ上（すなわち、表示素子の画像形成面Ｈｍ上）に形成された画像Ｇを拡大側の共役面Ｃｐｋ上（すなわち、スクリーン１上）に拡大投写するものである。

この投写光学系１００は、縮小側から順に、複数のレンズで構成された屈折光学系である第１光学系Ｋ１と、非球面形状をなす凸面からなる１枚の反射ミラーで構成された反射光学系である第２光学系Ｋ２とを配設してなるものである。

上記投写光学系１００は、条件式（１）：０．１＜Ｚｆ／Ｔ１２＜１．０を満たすものである。ただし、Ｔ１２は第１光学系Ｋ１と第２光学系Ｋ２との空気間隔（ｍｍ）である。また、Ｚｆは第１光学系Ｋ１の最も拡大側に配されたレンズＬｅ１の拡大側のレンズ面Ｓｂ上の最大有効高さｈｂにおける位置Ｐｂｈから、このレンズ面Ｓｂの頂点Ｐｂｏまでの光軸Ｚ１方向における変位量（ｍｍ）である。

なお、このレンズ面Ｓｂにおける変位量は、縮小側から拡大側への光軸方向における変位量を正とし、拡大側から縮小側への光軸方向における変位量を負として定めたときの値である。すなわち、頂点Ｐｂｏが位置Ｐｂｈよりも拡大側に配置されている場合にＺｆの値が正となり、頂点Ｐｂｏが位置Ｐｂｈよりも縮小側に配置されている場合にＺｆの値が負となる。

第１光学系Ｋ１の最も拡大側に配されたレンズＬｅ１は非球面レンズとすることが望ましい。

また、この投写光学系１００は、条件式（２）：０＜Ｄ／Ｚｒ＜１．０を満たすことが望ましい。ただし、Ｄは第１光学系Ｋ１の最も拡大側に配されたレンズＬｅ１と、このレンズＬｅ１に隣接する第１光学系Ｋ１中のレンズＬｅ２との空気間隔（ｍｍ）である。すなわち、レンズＬｅ２は、レンズＬｅ１の縮小側に隣接配置されたものである。

条件式（２）は、第１光学系Ｋ１の最も拡大側に配されたレンズＬｅ１と、このレンズＬｅ１に隣接する第１光学系Ｋ１中のレンズＬｅ２との間隔を規定するものであり、この条件式（２）を満たすことで、屈折光学系である第１光学系Ｋ１全体の大きさを小さくすることができる。

また、ＺｒはレンズＬｅ１における縮小側のレンズ面Ｓａ上の最大有効高さｈａにおける位置Ｐａｈから、そのレンズ面Ｓａの頂点Ｐａｏまでの光軸Ｚ１方向における変位量（ｍｍ）である。上記と同様に、この変位量も、縮小側から拡大側への光軸方向における変位量を正とし、拡大側から縮小側への光軸方向における変位量を負と定めたときの値であり、頂点Ｐａｏが位置Ｐａｈよりも拡大側に配置されている場合にＺｒの値が正となり、頂点Ｐａｏが位置Ｐａｈよりも縮小側に配置されている場合にＺｒの値が負となる。

また、第１光学系Ｋ１中の最も拡大側に配されている３枚のレンズであるレンズＬｅ１、Ｌｅ２、Ｌｅ３のうち、いずれか２枚を非球面レンズとすることが望ましい。

さらに、第１光学系Ｋ１と第２光学系Ｋ２とを配設してなるレンズ全系は、縮小側がテレセントリックとなるように構成されたものとすることが望ましい。

また、第１光学系Ｋ１および第２光学系Ｋ２を構成する全ての光学面は、１つの共通の軸である光軸Ｚ１の周りに回転対称な形状となるように形成されたものとすることが望ましい。すなわち、第１光学系Ｋ１および第２光学系Ｋ２を構成する全ての光学面は回転対称面とすることが望ましい。

次に、上記投写光学系を用いた本発明の投写型表示装置について説明する。

図１に示す本発明の投写型表示装置２００は、光源２０およびライトバルブ１１等を備えた投写用光変調部３００と上記投写光学系１００とを備え、光源２０から発せられた光束をライトバルブ１１で光変調し、光変調された光束を投写光学系１００へ通してスクリーン１に投写するものである。

図１２に示す投写用光変調部３００は、光源２０と、ライトバルブである透過型液晶パネル１１ａ、１１ｂ、１１ｃと、光源２０から発せられた光束を透過型液晶パネル１１ａ〜１１ｃそれぞれへ導く照明光学部２５と、透過型液晶パネル１１ａ〜１１ｃを通った光束を合成する光束合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１４とを備えている。なお、照明光学部２５は、光源２０とダイクロイックミラー１２の間に配されたフライアイ等のインテグレータ（図示を省略）を有している。

光源２０から発せられた白色光の光束は照明光学部２５を通して、３種類の色の光束（Ｇ光、Ｂ光、Ｒ光）に色分解され、各色に対応する液晶パネル１１ａ〜１１ｃそれぞれに入射し光変調される。

液晶パネル１１ａ〜１１ｃを通して光変調された各光束は、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１００を通ってスクリーン１に投写される。

なお、この投写用光変調部３００の照明光学部２５には、色分解のためのダイクロイックミラー１２、１３、全反射ミラー１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、コンデンサレンズ１６ａ、１６ｂ、１６ｃ等が配されている。

投写用光変調部３００は、上記のような透過型の液晶表示パネルを用いた態様に限られるものではなく、反射型の液晶表示パネルあるいはＤＭＤ等の他の光変調手段を採用することも可能である。

以下、本発明の投写光学系の具体的な実施例１〜９について図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、・・・１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１１、および表１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂ、・・・９Ａ、９Ｂ、１０を参照して説明する。

ここで、図２Ａ、３Ａ、・・・１０Ａは、各実施例の投写光学系の断面を示す断面図である。図２Ｂ、３Ｂ、・・・１０Ｂは、各実施例の投写光学系の光学性能を表す歪曲収差を示す図である。図２Ｃ、３Ｃ、・・・１０Ｃは、各実施例の投写光学系の光学性能を表すスポットダイアグラムを示す図である。図１１は、スポットダイアグラムを取得する対象とする縮小側の共役面上の位置を示す図である。

また、表１Ａ、２Ａ、・・・９Ａは、各実施例の投写光学系のレンズデータを示す表である。表１Ｂ、２Ｂ、・・・９Ｂは、各実施例の投写光学系を構成する非球面の形状を表すための非球面データを示す表である。各実施例の最後に示す表１０は、各実施例の投写光学系について、条件式（１）に記載の数式：Ｚｆ／Ｔ１２の値、条件式（２）に記載の数式：Ｄ／Ｚｒの値をそれぞれ示す表である。

以下に説明する実施例１〜９の投写光学系は、いずれも、縮小側から順に、複数のレンズで構成された第１光学系Ｋ１、非球面形状をなす凸面からなる１枚の反射ミラーで構成された第２光学系Ｋ２を配置して、縮小側の共役面に形成された画像Ｇを拡大側の共役面に拡大投写するものである。各実施例を示す図に関し、上述の投写光学系１００と対応関係にある類似の構成については同じ符号で示し、それらの説明については省略する。

また、各図中に示す投写用光変調部３００の構成は、説明済みの図１および図１２に示す投写用光変調部３００の構成と同様であり、それらの説明についても省略する。

なお、表１Ｂ、・・・９Ｂに示す、実施例１〜９の各投写光学系に関する非球面係数は、下記非球面式に適用して非球面形状が定められるように作成されたものである。

なお、実施例１〜９それぞれの投写光学系は、条件式（１）、条件式（２）を両方共に満足するものである。

＜実施例１＞
図２Ａは実施例１の投写光学系の断面を示す断面図である。

この実施例１の投写光学系は、４群構成の第１光学系Ｋ１、非球面反射ミラーである第２光学系Ｋ２を縮小側からこの順に配設してなるものである。

図２Ａに示すように第１光学系Ｋ１は、４つのレンズ群（第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４）を有している。４つのレンズ群は、投写距離を変更したときのフォーカシング調節のために互いの間隔が変更される。

なお、第１光学系Ｋ１は、縮小側から順に、図中に符号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６で示す６枚のレンズからなる第１レンズ群Ｇ１、符号Ｌ７で示す１枚のレンズからなる第２レンズ群Ｇ２、符号Ｌ８、Ｌ９の２枚のレンズからなる第３レンズ群Ｇ３、符号Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３で示す４枚のレンズからなる第４レンズ群Ｇ４を配設して構成されている。なお、絞りＳｔは第１レンズ群Ｇ１に付随している。また、符号Ｌ１で示すレンズＬ１の縮小側のレンズ面Ｓ３が面番号３に対応し、第２光学系Ｋ２の反射面Ｓ２７が面番号２７に対応している（表１Ａ参照）。

また、この実施例１の投写光学系は、第１光学系Ｋ１および第２光学系Ｋ２を構成する全ての光学面が共通の軸（光軸Ｚ１）の周りに回転対称な形状をなすように形成されたものである。

また、条件式（１）中の数式Ｚｆ／Ｔ１２の値、条件式（２）中の数式Ｄ／Ｚｒの値を示す表１０からわかるように、実施例１の投写光学系は、条件式（１）、条件式（２）を両方共に満足するものである。

次に、この実施例１の投写光学系におけるレンズデータを示す表１Ａ、非球面係数を表１Ｂについて説明する。

表１Ａに、実施例１の投写光学系を構成する各光学部材の光学面の曲率半径Ｒ、各光学部材の光軸Ｚ１上における厚さ、各レンズ間の光軸Ｚ１上における空気間隔Ｄ、各光学部材のｄ線における屈折率Ｎｄおよびアッベ数νｄを示す。なお、非球面における曲率半径は近軸領域における曲率半径を示すものである。また、投写用光変調部３００は、レンズデータ上では平行平面板とみなしてデータ化されている。

なお、上記表１Ａに示す曲率半径Ｒ、および空気間隔Ｄの値は実長（単位ｍｍ）である。

この表１Ａ中に記載されている「面番号」の下側に並ぶ数字は、縮小側から拡大側に向かうに従い順次増加する光学部材の面（レンズ面、開口絞り、あるいは反射ミラー面等）の番号を示す。なお、面番号に＊印を付した面は非球面であることを表している。また、各記号「Ｒ」、「Ｄ」、「Ｎｄ」、「νｄ」の下側に並ぶ値は、上記「面番号」に対応して示される値である。

ここで、「Ｎｄ」の下側に並ぶ値は、縮小側から拡大側に向かうに従い順次増加する各光学要素(レンズ)のｄ線に対する屈折率を示す。また、「νｄ」の下側に並ぶ値は、縮小側から拡大側に向かうに従い順次増加する各光学要素(レンズ)のｄ線を基準としたアッベ数を示す。

なお、このレンズデータは、それに記載されているデータ値からも読み取れるように、反射ミラー面から投射面（拡大側の共役面、スクリーン）までの距離を５７３ｍｍに設定してピントを合わせたときの状態を示すものである。

さらに、下記表１Ｂに、実施例１の投写光学系を構成する非球面それぞれの形状を表すための各球面係数を示す。

図２Ｂは実施例１の投写光学系に関する歪曲収差を示す図、図２Ｃは実施例１の投写光学系に関するスポットダイヤグラムを示す図である。

上記図２Ｂは、実施例１の投写光学系に関する歪曲収差を歪曲格子（Distortion Grid）の歪みとして示す図であり、投写可能な全範囲に亘って歪曲格子を示すものである。この図２Ｂから、投写可能な全範囲に亘って格子の歪が視認されないレベルであることがわかる。

上記図２Ｃは、縮小側の共役面上の点を拡大側の共役面上に投影したときに得られる点像をスポットダイヤグラムとして示すものである。

なお、図２Ｃ中の各スポットダイヤグラムを囲む枠の左側に記載された記号Ｑ１、Ｑ２・・・Ｑ１２は、縮小側の共役面Ｃｐｓ（画像形成面Ｈｍ）上の位置に対応するものである。

より具体的には、拡大側から画像形成面Ｈｍ（縮小側の共役面Ｃｐｓ）を見た様子を表す図１１に示すように、スポットダイアグラムを取得する対象となる縮小側の共役面Ｃｐｓ上の位置は、Ｑ１〜Ｑ１２の１２箇所であり、画像形成面Ｈｍ上をＹ軸方向（光軸Ｚ１を通りこの光軸Ｚ１と直交する方向）へ縦断するように定められている。これらの位置Ｑ１〜Ｑ１２は、符号中の数値が大きくなるほどＹ座標の値の絶対値が大きくなるように定められている。ここで、図２Ｃ中に符号Ｑ１〜Ｑ１２で示す各枠に表示されている各スポットダイアグラムは、図１１中に符号Ｑ１〜Ｑ１２で示す位置に応じて取得されたものである。なお、図１１において、光軸Ｚ１の位置がＸ軸とＹ軸の交点である原点（０，０）に定められており、図中この原点の下側へＹ軸に沿って画像形成面Ｈｍ中を縦断するように位置Ｑ１〜Ｑ１２が定められている。ここで、図１１中に記載されている画像形成面Ｈｍの範囲の最上部に位置Ｑ１が定められ、画像形成面Ｈｍの範囲の最下部に位置Ｑ９が定められ、さらに画像形成面Ｈｍの範囲の中心Ｃｅに位置Ｑ５が定められている。

これらの表１Ａ、１Ｂ、および図１Ａ、２Ｂ、２Ｃ等から明らかなように、この実施例１の投写光学系は、光学系の全長が短く、小型で、かつ色収差および歪曲収差を良好に補正し得る高性能な光学系である。

なお、上記レンズデータ、スポットダイヤグラム、歪曲収差等を示す図や表の読み取り方については、以下に示す他の実施例２〜９についても同様である。

＜実施例２＞
図３Ａは実施例２の投写光学系の断面を示す断面図である。

この実施例２の投写光学系も、４群構成の第１光学系Ｋ１、非球面反射ミラーである第２光学系Ｋ２を縮小側からこの順に配設してなるものである。

図３Ａに示すように第１光学系Ｋ１は、投写距離を変更したときのフォーカシングのために互いの間隔を変えつつ光軸Ｚ１方向に移動する４つのレンズ群（第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４）を有している。

なお、第１光学系Ｋ１は、縮小側から順に、図中に符号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６で示す６枚のレンズからなる第１レンズ群Ｇ１、符号Ｌ７で示す１枚のレンズからなる第２レンズ群Ｇ２、符号Ｌ８、Ｌ９の２枚のレンズからなる第３レンズ群Ｇ３、符号Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３で示す４枚のレンズからなる第４レンズ群Ｇ４を配設して構成されている。なお、絞りＳｔは第１レンズ群Ｇ１に付随している。また、符号Ｌ１で示すレンズＬ１の縮小側のレンズ面Ｓ３が面番号３に対応し、第２光学系Ｋ２の反射面Ｓ２７が面番号２７に対応している（表２Ａ参照）。

また、この実施例２の投写光学系は、第１光学系Ｋ１および第２光学系Ｋ２を構成する全ての光学面が共通の軸（光軸Ｚ１）の周りに回転対称な形状をなすように形成されたものである。

また、表１０からわかるように、実施例１の投写光学系は、条件式（１）、条件式（２）を両方共に満足するものである。

この実施例２の投写光学系におけるレンズデータを示す表２Ａ、非球面係数を示す表２Ｂを以下に示す。

なお、このレンズデータは、それに記載されているデータ値からも読み取れるように、反射ミラー面から投射面（拡大側の共役面、スクリーン）までの距離を５７３ｍｍに設定してピントを合わせたときの状態を示すものである。

図３Ｂは実施例２の投写光学系に関する歪曲収差を示す図、図３Ｃは実施例２の投写光学系に関するスポットダイヤグラムを示す図である。

これらの図３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、および表２Ａ、２Ｂから明らかなように、この実施例２の投写光学系は、光学系の全長が短く、小型で、かつ色収差および歪曲収差を良好に補正し得る高性能な光学系である。

＜実施例３＞
図４Ａは実施例３の投写光学系の断面を示す断面図である。

この実施例３の投写光学系も、４群構成の第１光学系Ｋ１、非球面反射ミラーである第２光学系Ｋ２を縮小側からこの順に配設してなるものである。

図４Ａに示すように第１光学系Ｋ１は、投写距離を変更したときのフォーカシングのために互いの間隔を変えつつ光軸Ｚ１方向に移動する４つのレンズ群（第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４）を有している。

なお、第１光学系Ｋ１は、縮小側から順に、図中に符号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６で示す６枚のレンズからなる第１レンズ群Ｇ１、符号Ｌ７で示す１枚のレンズからなる第２レンズ群Ｇ２、符号Ｌ８、Ｌ９の２枚のレンズからなる第３レンズ群Ｇ３、符号Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３で示す４枚のレンズからなる第４レンズ群Ｇ４を配設して構成されている。なお、絞りＳｔは第１レンズ群Ｇ１に付随している。また、符号Ｌ１で示すレンズＬ１の縮小側のレンズ面Ｓ３が面番号３に対応し、第２光学系Ｋ２の反射面Ｓ２７が面番号２７に対応している（表３Ａ参照）。

また、この実施例３の投写光学系は、第１光学系Ｋ１および第２光学系Ｋ２を構成する全ての光学面が共通の軸（光軸Ｚ１）の周りに回転対称な形状をなすように形成されたものである。

また、表１０からわかるように、実施例１の投写光学系は、条件式（１）、条件式（２）を両方共に満足するものである。

この実施例３の投写光学系におけるレンズデータを示す表３Ａ、非球面係数を示す表３Ｂを以下に示す。

なお、このレンズデータは、それに記載されているデータ値からも読み取れるように、反射ミラー面から投射面（拡大側の共役面、スクリーン）までの距離を５７３ｍｍに設定してピントを合わせたときの状態を示すものである。

図４Ｂは実施例３の投写光学系に関する歪曲収差を示す図、図４Ｃは実施例３の投写光学系に関するスポットダイヤグラムを示す図である。

これらの図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、および表３Ａ、３Ｂから明らかなように、この実施例３の投写光学系は、光学系の全長が短く、小型で、かつ色収差および歪曲収差を良好に補正し得る高性能な光学系である。

＜実施例４＞
図５Ａは実施例４の投写光学系の断面を示す断面図である。

この実施例４の投写光学系も、４群構成の第１光学系Ｋ１、非球面反射ミラーである第２光学系Ｋ２を縮小側からこの順に配設してなるものである。

図５Ａに示すように第１光学系Ｋ１は、投写距離を変更したときのフォーカシングのために互いの間隔を変えつつ光軸Ｚ１方向に移動する４つのレンズ群（第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４）を有している。

なお、第１光学系Ｋ１は、縮小側から順に、図中に符号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６で示す６枚のレンズからなる第１レンズ群Ｇ１、符号Ｌ７で示す１枚のレンズからなる第２レンズ群Ｇ２、符号Ｌ８、Ｌ９の２枚のレンズからなる第３レンズ群Ｇ３、符号Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３で示す４枚のレンズからなる第４レンズ群Ｇ４を配設して構成されている。なお、絞りＳｔは第１レンズ群Ｇ１に付随している。また、符号Ｌ１で示すレンズＬ１の縮小側のレンズ面Ｓ３が面番号３に対応し、第２光学系Ｋ２の反射面Ｓ２７が面番号２７に対応している（表４Ａ参照）。

また、この実施例４の投写光学系は、第１光学系Ｋ１および第２光学系Ｋ２を構成する全ての光学面が共通の軸（光軸Ｚ１）の周りに回転対称な形状をなすように形成されたものである。

また、表１０からわかるように、実施例１の投写光学系は、条件式（１）、条件式（２）を両方共に満足するものである。

この実施例４の投写光学系におけるレンズデータを示す表４Ａ、非球面係数を示す表４Ｂを以下に示す。

なお、このレンズデータは、それに記載されているデータ値からも読み取れるように、反射ミラー面から投射面（拡大側の共役面、スクリーン）までの距離を５７３ｍｍに設定してピントを合わせたときの状態を示すものである。

図５Ｂは実施例４の投写光学系に関する歪曲収差を示す図、図５Ｃは実施例４の投写光学系に関するスポットダイヤグラムを示す図である。

これらの図５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、および表４Ａ、４Ｂから明らかなように、この実施例４の投写光学系は、光学系の全長が短く、小型で、かつ色収差および歪曲収差を良好に補正し得る高性能な光学系である。

＜実施例５＞
図６Ａは実施例５の投写光学系の断面を示す断面図である。

この実施例５の投写光学系も、４群構成の第１光学系Ｋ１、非球面反射ミラーである第２光学系Ｋ２を縮小側からこの順に配設してなるものである。

図６Ａに示すように第１光学系Ｋ１は、投写距離を変更したときのフォーカシングのために互いの間隔を変えつつ光軸Ｚ１方向に移動する４つのレンズ群（第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４）を有している。

なお、第１光学系Ｋ１は、縮小側から順に、図中に符号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６で示す６枚のレンズからなる第１レンズ群Ｇ１、符号Ｌ７で示す１枚のレンズからなる第２レンズ群Ｇ２、符号Ｌ８、Ｌ９の２枚のレンズからなる第３レンズ群Ｇ３、符号Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３で示す４枚のレンズからなる第４レンズ群Ｇ４を配設して構成されている。なお、絞りＳｔは第１レンズ群Ｇ１に付随している。また、符号Ｌ１で示すレンズＬ１の縮小側のレンズ面Ｓ３が面番号３に対応し、第２光学系Ｋ２の反射面Ｓ２７が面番号２７に対応している（表５Ａ参照）。

また、この実施例５の投写光学系は、第１光学系Ｋ１および第２光学系Ｋ２を構成する全ての光学面が共通の軸（光軸Ｚ１）の周りに回転対称な形状をなすように形成されたものである。

また、表１０からわかるように、実施例１の投写光学系は、条件式（１）、条件式（２）を両方共に満足するものである。

この実施例５の投写光学系におけるレンズデータを示す表５Ａ、非球面係数を示す表５Ｂを以下に示す。

なお、このレンズデータは、それに記載されているデータ値からも読み取れるように、反射ミラー面から投射面（拡大側の共役面、スクリーン）までの距離を５７３ｍｍに設定してピントを合わせたときの状態を示すものである。

図６Ｂは実施例５の投写光学系に関する歪曲収差を示す図、図６Ｃは実施例５の投写光学系に関するスポットダイヤグラムを示す図である。

これらの図６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、および表５Ａ、５Ｂから明らかなように、この実施例５の投写光学系は、光学系の全長が短く、小型で、かつ色収差および歪曲収差を良好に補正し得る高性能な光学系である。

＜実施例６＞
図７Ａは実施例６の投写光学系の断面を示す断面図である。

この実施例６の投写光学系も、４群構成の第１光学系Ｋ１、非球面反射ミラーである第２光学系Ｋ２を縮小側からこの順に配設してなるものである。

図７Ａに示すように第１光学系Ｋ１は、投写距離を変更したときのフォーカシングのために互いの間隔を変えつつ光軸Ｚ１方向に移動する４つのレンズ群（第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４）を有している。

なお、第１光学系Ｋ１は、縮小側から順に、図中に符号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、で示す５枚のレンズからなる第１レンズ群Ｇ１、符号Ｌ６で示す１枚のレンズからなる第２レンズ群Ｇ２、符号Ｌ７、Ｌ８の２枚のレンズからなる第３レンズ群Ｇ３、符号Ｌ９、Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２で示す４枚のレンズからなる第４レンズ群Ｇ４を配設して構成されている。なお、符号Ｌ１で示すレンズＬ１の縮小側のレンズ面Ｓ３が面番号３に対応し、第２光学系Ｋ２の反射面Ｓ２４が面番号２４に対応している（表６Ａ参照）。

また、この実施例６の投写光学系は、第１光学系Ｋ１および第２光学系Ｋ２を構成する全ての光学面が共通の軸（光軸Ｚ１）の周りに回転対称な形状をなすように形成されたものである。

また、表１０からわかるように、実施例１の投写光学系は、条件式（１）、条件式（２）を両方共に満足するものである。

この実施例６の投写光学系におけるレンズデータを示す表６Ａ、非球面係数を示す表６Ｂを以下に示す。

なお、このレンズデータは、それに記載されているデータ値からも読み取れるように、反射ミラー面から投射面（拡大側の共役面、スクリーン）までの距離を５７３ｍｍに設定してピントを合わせたときの状態を示すものである。

図７Ｂは実施例６の投写光学系に関する歪曲収差を示す図、図７Ｃは実施例６の投写光学系に関するスポットダイヤグラムを示す図である。

これらの図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、および表６Ａ、６Ｂから明らかなように、この実施例６の投写光学系は、光学系の全長が短く、小型で、かつ色収差および歪曲収差を良好に補正し得る高性能な光学系である。

＜実施例７＞
図８Ａは実施例７の投写光学系の断面を示す断面図である。

この実施例７の投写光学系も、４群構成の第１光学系Ｋ１、非球面反射ミラーである第２光学系Ｋ２を縮小側からこの順に配設してなるものである。

図８Ａに示すように第１光学系Ｋ１は、投写距離を変更したときのフォーカシングのために互いの間隔を変えつつ光軸Ｚ１方向に移動する４つのレンズ群（第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４）を有している。

なお、第１光学系Ｋ１は、縮小側から順に、図中に符号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、で示す５枚のレンズからなる第１レンズ群Ｇ１、符号Ｌ６で示す１枚のレンズからなる第２レンズ群Ｇ２、符号Ｌ７、Ｌ８の２枚のレンズからなる第３レンズ群Ｇ３、符号Ｌ９、Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２で示す４枚のレンズからなる第４レンズ群Ｇ４を配設して構成されている。なお、第１レンズ群Ｇ１を構成するレンズＬ３、レンズＬ４、レンズＬ５は、３枚のレンズが互いに接合された接合レンズをなすものである。また、符号Ｌ１で示すレンズＬ１の縮小側のレンズ面Ｓ３が面番号３に対応し、第２光学系Ｋ２の反射面Ｓ２４が面番号２４に対応している（表７Ａ参照）。

また、この実施例７の投写光学系は、第１光学系Ｋ１および第２光学系Ｋ２を構成する全ての光学面が共通の軸（光軸Ｚ１）の周りに回転対称な形状をなすように形成されたものである。

また、表１０からわかるように、実施例１の投写光学系は、条件式（１）、条件式（２）を両方共に満足するものである。

この実施例７の投写光学系におけるレンズデータを示す表７Ａ、非球面係数を示す表７Ｂを以下に示す。

なお、このレンズデータは、それに記載されているデータ値からも読み取れるように、反射ミラー面から投射面（拡大側の共役面、スクリーン）までの距離を５７３ｍｍに設定してピントを合わせたときの状態を示すものである。

図８Ｂは実施例７の投写光学系に関する歪曲収差を示す図、図８Ｃは実施例７の投写光学系に関するスポットダイヤグラムを示す図である。

これらの図８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、および表７Ａ、７Ｂから明らかなように、この実施例７の投写光学系は、光学系の全長が短く、小型で、かつ色収差および歪曲収差を良好に補正し得る高性能な光学系である。

＜実施例８＞
図９Ａは実施例８の投写光学系の断面を示す断面図である。

この実施例８の投写光学系も、４群構成の第１光学系Ｋ１、非球面反射ミラーである第２光学系Ｋ２を縮小側からこの順に配設してなるものである。

図９Ａに示すように第１光学系Ｋ１は、投写距離を変更したときのフォーカシングのために互いの間隔を変えつつ光軸Ｚ１方向に移動する４つのレンズ群（第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４）を有している。

なお、第１光学系Ｋ１は、縮小側から順に、図中に符号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６で示す６枚のレンズからなる第１レンズ群Ｇ１、符号Ｌ７で示す１枚のレンズからなる第２レンズ群Ｇ２、符号Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０、Ｌ１１の４枚のレンズからなる第３レンズ群Ｇ３、符号Ｌ１２、Ｌ１３で示す２枚のレンズからなる第４レンズ群Ｇ４を配設して構成されている。なお、絞りＳｔは第１レンズ群Ｇ１に付随している。また、符号Ｌ１で示すレンズＬ１の縮小側のレンズ面Ｓ３が面番号３に対応し、第２光学系Ｋ２の反射面Ｓ２６が面番号２６に対応している（表８Ａ参照）。

また、この実施例８の投写光学系は、第１光学系Ｋ１および第２光学系Ｋ２を構成する全ての光学面が共通の軸（光軸Ｚ１）の周りに回転対称な形状をなすように形成されたものである。

また、表１０からわかるように、実施例１の投写光学系は、条件式（１）、条件式（２）を両方共に満足するものである。

この実施例８の投写光学系におけるレンズデータを示す表８Ａ、非球面係数を示す表８Ｂを以下に示す。

なお、このレンズデータは、それに記載されているデータ値からも読み取れるように、反射ミラー面から投射面（拡大側の共役面、スクリーン）までの距離を５３２ｍｍに設定してピントを合わせたときの状態を示すものである。

図９Ｂは実施例８の投写光学系に関する歪曲収差を示す図、図９Ｃは実施例８の投写光学系に関するスポットダイヤグラムを示す図である。

これらの図９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、および表８Ａ、８Ｂから明らかなように、この実施例８の投写光学系は、光学系の全長が短く、小型で、かつ色収差および歪曲収差を良好に補正し得る高性能な光学系である。

＜実施例９＞
図１０Ａは実施例９の投写光学系の断面を示す断面図である。

この実施例９の投写光学系も、４群構成の第１光学系Ｋ１、非球面反射ミラーである第２光学系Ｋ２を縮小側からこの順に配設してなるものである。

図１０Ａに示すように第１光学系Ｋ１は、投写距離を変更したときのフォーカシングのために互いの間隔を変えつつ光軸Ｚ１方向に移動する４つのレンズ群（第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４）を有している。

なお、第１光学系Ｋ１は、縮小側から順に、図中に符号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７で示す７枚のレンズからなる第１レンズ群Ｇ１、符号Ｌ８で示す１枚のレンズからなる第２レンズ群Ｇ２、符号Ｌ９、Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２の４枚のレンズからなる第３レンズ群Ｇ３、符号Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１５で示す３枚のレンズからなる第４レンズ群Ｇ４を配設して構成されている。なお、絞りＳｔは第１レンズ群Ｇ１に付随している。また、符号Ｌ１で示すレンズＬ１の縮小側のレンズ面Ｓ３が面番号３に対応し、第２光学系Ｋ２の反射面Ｓ３１が面番号３１に対応している（表９Ａ参照）。

また、この実施例９の投写光学系は、第１光学系Ｋ１および第２光学系Ｋ２を構成する全ての光学面が共通の軸（光軸Ｚ１）の周りに回転対称な形状をなすように形成されたものである。

また、表１０からわかるように、実施例１の投写光学系は、条件式（１）、条件式（２）を両方共に満足するものである。

この実施例９の投写光学系におけるレンズデータを示す表９Ａ、非球面係数を示す表９Ｂを以下に示す。

なお、このレンズデータは、それに記載されているデータ値からも読み取れるように、反射ミラー面から投射面（拡大側の共役面、スクリーン）までの距離を５７３ｍｍに設定してピントを合わせたときの状態を示すものである。

図１０Ｂは実施例９の投写光学系に関する歪曲収差を示す図、図１０Ｃは実施例９の投写光学系に関するスポットダイヤグラムを示す図である。

これらの図１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、および表９Ａ、９Ｂから明らかなように、この実施例９の投写光学系は、光学系の全長が短く、小型で、かつ色収差および歪曲収差を良好に補正し得る高性能な光学系である。

なお、本発明は、上記各実施例等に限定されず、発明の要旨を変更しない限りにおいて種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズの曲率半径、面間隔および屈折率の値などは、上記各表中に示した数値に限定されず、他の値を取り得る。

Claims (7)

1. 縮小側の共役面に形成された画像を拡大側の共役面に拡大投写する投写光学系であって、
   縮小側から順に、複数のレンズで構成された第１光学系、非球面形状をなす凸面からなる１枚の反射ミラーで構成された第２光学系を配設してなり、
   以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする投写光学系。
   ０．１＜Ｚｆ／Ｔ１２＜１．０ ・・・（１）
   ただし、
   Ｔ１２：第１光学系と第２光学系との空気間隔
   Ｚｆ：第１光学系の最も拡大側に配されたレンズの拡大側レンズ面上の最大有効高さにおける位置から、このレンズ面の頂点までの光軸方向における変位量
2. 前記第１光学系の最も拡大側に配されたレンズが非球面レンズであることを特徴とする請求項１記載の投写光学系
3. 以下の条件式（２）を満たすことを特徴とする請求項１または２記載の投写光学系。
   ０＜Ｄ／Ｚｒ＜１．０ ・・・（２）
   ただし、
   Ｄ：第１光学系の最も拡大側に配されたレンズとこのレンズに隣接する第１光学系中のレンズとの空気間隔
   Ｚｒ：第１光学系の最も拡大側に配されたレンズの縮小側レンズ面上の最大有効高さにおける位置から、そのレンズ面の頂点までの光軸方向における変位量
4. 前記第１光学系が３枚以上のレンズで構成されたものであり、
   前記第１光学系を構成するレンズのうち、最も拡大側に配されている３枚のレンズのうち２枚が非球面レンズであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の投写光学系。
5. レンズ全系における縮小側がテレセントリック性を有していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の投写光学系。
6. 前記第１光学系および前記第２光学系を構成する全ての光学面が、１つの共通の軸の周りに回転対称な形状をなすように形成されたものであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の投写光学系。
7. 光源と、ライトバルブと、前記光源からの光束を前記ライトバルブへ導く照明光学部と、請求項１から６のいずれか１項記載の投写光学系とを備え、前記光源からの光束を前記ライトバルブで光変調し、該光変調された光束を前記投写光学系に通してスクリーンへ投写するものであることを特徴とする投写型表示装置。

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