WO2016199426A1 - 投射光学系及びプロジェクター - Google Patents

投射光学系及びプロジェクター Download PDF

Info

Publication number
WO2016199426A1
WO2016199426A1 PCT/JP2016/002803 JP2016002803W WO2016199426A1 WO 2016199426 A1 WO2016199426 A1 WO 2016199426A1 JP 2016002803 W JP2016002803 W JP 2016002803W WO 2016199426 A1 WO2016199426 A1 WO 2016199426A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
lens
optical system
projection optical
group
lenses
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/002803
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
峯藤　延孝
Original Assignee
セイコーエプソン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2015119003A external-priority patent/JP5950000B1/ja
Priority claimed from JP2016077075A external-priority patent/JP6662159B2/ja
Application filed by セイコーエプソン株式会社 filed Critical セイコーエプソン株式会社
Priority to EP16807133.0A priority Critical patent/EP3309598A4/en
Priority to CN201680033042.2A priority patent/CN107636511B/zh
Priority to US15/580,584 priority patent/US10534252B2/en
Publication of WO2016199426A1 publication Critical patent/WO2016199426A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/53—Means for automatic focusing, e.g. to compensate thermal effects
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/16—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use in conjunction with image converters or intensifiers, or for use with projectors, e.g. objectives for projection TV
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08—Catadioptric systems
    • G02B17/0896—Catadioptric systems with variable magnification or multiple imaging planes, including multispectral systems
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/28—Reflectors in projection beam

Definitions

  • 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.
  • Patent Documents 1 and 2 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).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2006-2355166
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2007-079524
  • 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.
  • the total length is very long.
  • the two mirrors that are configured are aspherical, and are extremely difficult to manufacture from the viewpoint of accuracy and assembly.
  • the composite optical system of the refractive optical system and the concave mirror As described above, in the composite optical system of the refractive optical system and the concave mirror, an ultra-wide angle of view 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.
  • 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.
  • a projection optical system 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 1-2 lens group includes, in order from the reduction side, one positive lens having a convex surface on the reduction side. And 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.
  • the first-second lens group is disposed on the enlargement side of the first optical group, and requires a relatively large lens.
  • 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.
  • the 1-1st lens group includes an aperture stop inside the 1-1st lens group, and a positive aspheric surface having a convex aspheric surface on the reduction side of the aperture stop. Includes a lens.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • a light beam the first-first lens group that takes in the light bundle emitted from the object side
  • a light beam the object side
  • an appropriate primary image intermediate image
  • the first-first lens group includes an aperture stop inside the first-first 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.
  • a cemented lens in the first-first lens group for example, occurrence of chromatic aberration can be prevented.
  • the first-first lens group has an aperture stop inside the first-first lens group, and has a negative aspheric shape on at least one surface in the vicinity of the aperture stop.
  • a lens is placed.
  • 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.
  • 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.
  • the first-second lens group moves the three lenses into at least two lens groups, respectively.
  • a primary image intermediate image
  • a good image even in a wide zoom range (for example, 1.5 times or more).
  • the F3 lens is a double-sided aspheric lens molded from 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.
  • the F3 lens has a concave shape on the reduction side in the vicinity of the optical axis.
  • the F2 lens can be easily formed into a negative meniscus lens shape having a convex surface on the enlargement side.
  • the numerical aperture on the object side is 0.3 or more. In this case, a sufficiently bright projection image can be formed.
  • the reduction side is substantially telecentric.
  • the elements constituting the first optical group and the second optical group are all rotationally symmetric systems.
  • the zoom range is 1.5 times or more.
  • the first-second lens group has a negative power as a whole.
  • a projector 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.
  • FIG. 3 is a partially enlarged view from the object plane to the concave reflecting mirror in FIG. 2.
  • 1 is a diagram illustrating a configuration of a projection optical system according to Example 1.
  • FIG. FIGS. 4A to 4C are reduction side aberration diagrams of the projection optical system of Example 1.
  • FIGS. 5A to 5E are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG.
  • FIGS. 5A to 5E are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG.
  • FIGS. 5A to 5E are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG.
  • FIGS. 5A to 5E are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG.
  • FIG. 5A to 5E are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a projection optical system of Example 2.
  • FIGS. 7A to 7C are reduction side aberration diagrams of the projection optical system according to Example 2.
  • FIGS. 10A to 10E are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG.
  • FIGS. 10A to 10E are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG.
  • FIGS. 10A to 10E are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a projection optical system according to Example 3.
  • FIGS. 7A to 7C are reduction side aberration diagrams of the projection optical system according to Example 3.
  • FIGS. (A) to (E) are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG. (A) to (E) are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG. (A) to (E) are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a projection optical system according to Example 4.
  • FIGS. 9A to 9C are reduction side aberration diagrams of the projection optical system of Example 4.
  • FIGS. (A) to (E) are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG. (A) to (E) are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG. (A) to (E) are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG.
  • a projector 2 incorporating a projection optical system 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.
  • the light source 10 is, for example, an ultra-high pressure mercury lamp, and emits light including R light, G light, and B light.
  • 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.
  • 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.
  • the polarization conversion element 13 converts the 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.
  • 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.
  • 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.
  • the cross dichroic prism 19 is a light combining prism that combines light modulated by the liquid crystal panels 18R, 18G, and 18B into image light and advances it to the projection optical system 40.
  • 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).
  • 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.
  • a main control unit 88 for controlling automatically.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the projection optical system 40 of the embodiment projects an image formed on the liquid crystal panel 18G (18R, 18B) onto a screen (not shown).
  • 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).
  • 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 among the spaces formed between the included lenses as a first lens group 41 having a positive power, and a magnifying lens.
  • a first-second lens group 42 having a negative power weaker than that of the first-first lens group 41.
  • 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.
  • 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).
  • a lens F1 lens hereinafter referred to as a lens F1
  • an F2 lens hereinafter referred to as a lens F2
  • an F3 lens hereinafter referred to as a lens F3 lens
  • Each of the lens F1, the lens F2, and the lens F3 moves in the optical axis direction during focusing accompanying zooming.
  • the lens F1 located closest to the reduction side is a positive lens (lens L12) having a convex surface on the reduction side
  • the lens F2 located between the lenses F1 and F3 is located on the enlargement side.
  • 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 at the time of focusing at the time of zooming.
  • the lenses F1 and F2 can move together, and the lens F3 can move independently of the lenses F1 and F2.
  • 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 the respective lens groups are movable independently of each other.
  • various modes are possible depending on the focus mode during zooming.
  • 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.
  • 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
  • the lens F3 is composed of a lens L14. That is, the first optical group 40a includes a total of 14 lenses L1 to L14.
  • Lenses L2, L4, L6, and L7 are positive lenses, and lenses L3, L5, and L8 are negative lenses.
  • 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 with respect to the aperture stop ST, and at least one convex aspherical 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.
  • the lens L10 which is a negative meniscus lens
  • the lens L11 which is a biconvex positive lens
  • the lens group E2 can be said to be a lens group having a positive power including at least one positive lens (lens L11).
  • 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 is obtained.
  • an appropriate primary image intermediate image
  • the lenses L10 and L11 are glass spherical lenses and have a circular shape that is symmetric about the optical axis OA.
  • the first-first lens group 41 is composed of eleven 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.
  • the lens L12 is a positive lens having a convex surface on at least 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.
  • 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.
  • 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.
  • the second optical group 40b is composed of 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.
  • 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.
  • 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.
  • the reduction side is substantially telecentric.
  • the distance to the screen is generally very close.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the first-second lens group 42 which is the focus lens group, is composed of three lenses (one positive lens and two negative lenses).
  • the aspherical lens has a simple configuration of only one of the most negative lens (lens L14) on the enlargement side, but since the first-second lens group 42 is movable along the optical axis OA, A desired zooming range can be covered.
  • 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.
  • a necessary primary image intermediate image
  • an aspheric surface (lens surface of the lens L6) formed of glass is disposed on the reduction side of the aperture stop ST.
  • the plurality of lenses L1 to L9 arranged on the reduction side (lens group E1) with respect to the aperture stop ST of the first-first lens group 41 includes the panel surface PI.
  • 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 elements such as three 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, since the 1-1st lens group 41 includes at least one convex aspheric surface, it is possible to suppress the occurrence of flare and provide an image with high contrast. .
  • 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.
  • the number of 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
  • 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.
  • the projector 2 which is a proximity type projector covers a wide zooming range and can cope with a high-resolution image display element.
  • 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.
  • 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.
  • the aspherical surface is specified by the following polynomial (aspherical surface equation). 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.
  • Example 1 The lens surface data of Example 1 is shown in Table 1 below. [Table 1] 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).
  • Table 3 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.
  • 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.
  • 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 first-first lens group 41, lenses L10 and L11 constituting the lens group E2, and a first-second lens group 42. 14 lenses L1 to L14 including a lens L12 constituting the lens F1, a lens L13 constituting the lens F2, and a lens L14 constituting the lens F3.
  • the magnification is changed by changing the projection position (the projection distance is changed).
  • the first-first lens group 41 remains fixed, while the lenses F1 to F3 move.
  • the first-second lens group 42 moves the lenses F1 and F2 of the three lenses F1, F2, and F3 together at the time of zooming, and moves the lens F3 independently of the lenses F1 and F2. Focus on.
  • 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
  • a certain lens L3 is a biconcave negative lens
  • the second lens and the third lens are cemented lenses
  • 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
  • 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
  • the seventh lens and the eighth lens are cemented lenses.
  • the lens that is the ninth lens Reference numeral 9 denotes a biconcave negative lens.
  • the lens L10, which is the tenth lens located at the rear stage of the aperture stop ST, is a biconcave negative lens
  • the lens L11 which is the eleventh lens, is biconvex.
  • 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.
  • FIG. 5A is a reduction side aberration diagram (spherical aberration, astigmatism, distortion) of the projection optical system when the projection magnification is 125 times
  • FIG. 5B is a diagram when the projection magnification is 100 times
  • FIG. 5C is a reduction aberration diagram of the projection optical system
  • 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.
  • FIGS. 7A to 7E are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG. 5B
  • FIGS. 8A to 8E are FIGS.
  • FIG. 6 is a lateral aberration diagram of the projection optical system
  • Example 2 The lens surface data of Example 2 is shown in Table 4 below. [Table 4]
  • Table 6 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.
  • FIG. 9 is a sectional view of the projection optical system 40 of the second embodiment.
  • 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 weak negative power compared to the power of the first lens group 41 on the enlargement side with a wide air space BD as a boundary.
  • the second optical group 40b is composed of a single concave aspherical mirror MR.
  • 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.
  • 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 first-first lens group 41, the lenses L10 and L11 constituting the lens group E2, and the lens F1 of the first-second lens group 42 are arranged. There are fourteen lenses L1 to L14 including 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).
  • the lens F3 among the lenses F1 to F3 constituting the first-first lens group 41 and the first-second 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.
  • 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
  • a certain lens L3 is a biconcave negative lens
  • the second lens and the third lens are cemented lenses
  • 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
  • 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
  • the seventh lens and the eighth lens are cemented lenses.
  • the lens that is the ninth lens Reference numeral 9 denotes a positive meniscus lens having a convex surface on the enlargement side
  • 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.
  • a certain 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.
  • the second optical group 40b is composed of a single concave aspherical mirror.
  • FIG. 10A is a reduction aberration diagram (spherical aberration, astigmatism, distortion) of the projection optical system when the projection magnification is 125 times
  • 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
  • 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. 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.
  • FIGS. 12A to 12E are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG. 10B
  • FIGS. 13A to 13E are FIGS.
  • FIG. 6 is a lateral aberration diagram of the projection optical system corresponding to FIG.
  • Example 3 The lens surface data of Example 3 is shown in Table 7 below.
  • a negative lens (lenses L6 and L9) having an aspherical shape is disposed on at least one surface, thereby suppressing an increase in the number of lenses and reducing the size of the apparatus. We are trying to make it. [Table 7]
  • Table 9 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.
  • FIG. 14 is a sectional view of the projection optical system 40 of the third embodiment.
  • 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 weak negative power compared to the power of the first lens group 41 on the enlargement side with a wide air space BD as a boundary.
  • the second optical group 40b is composed of a single concave aspherical mirror MR.
  • 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.
  • the projection optical system 40 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 first-first lens group 41, the lens L10 constituting the lens group E2, and the lens F1 of the first-second lens group 42 are constituted. There are 13 lenses L1 to L13, which are a lens L11, a lens L12 constituting the lens F2, and a lens L13 constituting the lens F3.
  • the magnification is changed by changing the projection position (the projection distance is changed).
  • the 1-1st 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.
  • 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.
  • a certain lens L3 is a biconcave negative lens
  • the second lens and the third lens are cemented lenses
  • 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
  • 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
  • the lens L8, which is an eighth lens is a negative meniscus lens having a convex surface on the enlargement side.
  • the lens L9 which is a compound lens and is a ninth lens is a negative meniscus lens having aspherical surfaces on both sides and a convex surface on the enlargement side
  • the lens L10 which is a tenth lens located at the rear stage of the aperture stop ST 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
  • the lens L12 as the twelfth lens is a negative meniscus lens having a convex surface on the magnification side
  • a certain lens L13 is a negative lens that is aspherical on both sides and has a biconcave shape 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.
  • 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 1 and the total length of the lens is reduced by about -5% and the mirror radius is reduced by about -8%. is doing.
  • FIG. 15A is a reduction aberration diagram (spherical aberration, astigmatism, distortion) of the projection optical system when the projection magnification is 125 times
  • 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
  • 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.
  • FIGS. 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.
  • FIGS. 17A to 17E are lateral aberration diagrams of the projection optical system corresponding to FIG. 15B
  • FIGS. 18A to 18E are FIGS.
  • FIG. 6 is a lateral aberration diagram of the projection optical system corresponding to FIG.
  • Example 4 The lens surface data of Example 4 is shown in Table 10 below.
  • 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.
  • 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 [Table 10]
  • Table 12 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.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of the projection optical system 40 of the fourth embodiment.
  • 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 weak negative power compared to the power of the first lens group 41 on the enlargement side with a wide air space BD as a boundary.
  • the second optical group 40b is composed of a single concave aspherical mirror MR.
  • 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.
  • 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 first-first lens group 41, the lenses L10 and L11 constituting the lens group E2, and the lens F1 of the first-second lens group 42 are arranged. There are 14 lenses L1 to L14 including 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).
  • the 1-1st lens group 41 In focusing at the time of zooming, the 1-1st lens group 41 remains fixed, while the lenses F1 to F3 move.
  • 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.
  • the lens L1 as the first lens is a biconvex positive lens
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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
  • the lens L10 which is the tenth lens located after the aperture stop ST, is on the reduction side.
  • a lens L11 that is a negative meniscus lens having a convex surface and is an eleventh lens is a biconvex positive lens
  • the tenth lens and the eleventh lens are cemented lenses.
  • the lens L12 that 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 that is the thirteenth lens is
  • 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.
  • the lens L14 is a lens formed of resin.
  • the second optical group 40b is composed of a single concave aspherical mirror.
  • 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.
  • FIG. 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. FIGS. 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.
  • 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.
  • the resin aspherical lens in the first-second lens group 42 which is the focus lens group has a wide field angle of 70 ° or more at the wide-angle end.
  • the first-second lens group 42 as a whole has a simple configuration constituted by three lenses, positive, negative, and negative, by the lenses F1 to F3.
  • the mechanism for moving the lenses F1 to F3 can also be made relatively simple.
  • the entire projection optical system 40 has a small lens configuration with 13 to 14 lenses.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments or examples, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof.
  • one or more lenses having substantially no power can be added before, after or between the lenses constituting each lens group.
  • 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.
  • display drive unit 83 ... lens drive unit, 88 ... main control unit , A1 ... direction, AC ... actuator, BD ... air spacing, E1, E2 ... lens group, 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

　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プロジェクターを提供すること。　フォーカスレンズ群である第１－２レンズ群を、縮小側に凸面を有する１枚の正レンズからなるレンズＦ１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レンズＦ２と、１枚の負レンズからなるレンズＦ３とで構成し、変倍に伴うフォーカスの際に、第１－２レンズ群を移動させる。

Description

投射光学系及びプロジェクター
　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。
　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）。
　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。
　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。
特開２００６－２３５５１６号公報 特開２００７－０７９５２４号公報
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　本発明のさらに別の側面によれば、第１－２レンズ群は、全体として負のパワーを有する。
　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。
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。 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。 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。 実施例１の投射光学系の構成を示す図である。 （Ａ）～（Ｃ）は、実施例１の投射光学系の縮小側収差図である。 （Ａ）～（Ｅ）は、図５（Ａ）に対応する投射光学系の横収差図である。 （Ａ）～（Ｅ）は、図５（Ｂ）に対応する投射光学系の横収差図である。 （Ａ）～（Ｅ）は、図５（Ｃ）に対応する投射光学系の横収差図である。 実施例２の投射光学系の構成を示す図である。 （Ａ）～（Ｃ）は、実施例２の投射光学系の縮小側収差図である。 （Ａ）～（Ｅ）は、図１０（Ａ）に対応する投射光学系の横収差図である。 （Ａ）～（Ｅ）は、図１０（Ｂ）に対応する投射光学系の横収差図である。 （Ａ）～（Ｅ）は、図１０（Ｃ）に対応する投射光学系の横収差図である。 実施例３の投射光学系の構成を示す図である。 （Ａ）～（Ｃ）は、実施例３の投射光学系の縮小側収差図である。 （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）は、図１５（Ｂ）に対応する投射光学系の横収差図である。 （Ａ）～（Ｅ）は、図１５（Ｃ）に対応する投射光学系の横収差図である。 実施例４の投射光学系の構成を示す図である。 （Ａ）～（Ｃ）は、実施例４の投射光学系の縮小側収差図である。 （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）は、図２０（Ｂ）に対応する投射光学系の横収差図である。 （Ａ）～（Ｅ）は、図２０（Ｃ）に対応する投射光学系の横収差図である。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
〔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
　非球面は、以下の多項式（非球面式）によって特定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
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。
（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〕
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
　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〕
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
　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〕
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
　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。
　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。
　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。
（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〕
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
　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〕
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
　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〕
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007
　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。
　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。
　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。
　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。
（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〕
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008
　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〕
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009
　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〕
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
（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〕
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011
　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〕
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012
　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〕
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000013
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
〔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。
　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。
　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。
　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。
　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

Claims (14)

  1. 　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。
  2. 　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。
  3. 　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。
  4. 　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。
  5. 　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。
  6. 　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。
  7. 　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。
  8. 　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。
  9. 　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。
  10. 　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。
  11. 　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。
  12. 　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。
  13. 　前記第１－２レンズ群は、全体として負のパワーを有する請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の投射光学系。
  14. 　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１３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。
PCT/JP2016/002803 2015-06-12 2016-06-10 投射光学系及びプロジェクター WO2016199426A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16807133.0A EP3309598A4 (en) 2015-06-12 2016-06-10 OPTICAL PROJECTION SYSTEM AND PROJECTOR
CN201680033042.2A CN107636511B (zh) 2015-06-12 2016-06-10 投射光学系统和投影仪
US15/580,584 US10534252B2 (en) 2015-06-12 2016-06-10 Projection optical system and projector

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-119003 2015-06-12
JP2015119003A JP5950000B1 (ja) 2015-06-12 2015-06-12 投射光学系及びプロジェクター
JP2016077075A JP6662159B2 (ja) 2016-04-07 2016-04-07 投射光学系及びプロジェクター
JP2016-077075 2016-04-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016199426A1 true WO2016199426A1 (ja) 2016-12-15

Family

ID=57503207

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/002803 WO2016199426A1 (ja) 2015-06-12 2016-06-10 投射光学系及びプロジェクター

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10534252B2 (ja)
EP (1) EP3309598A4 (ja)
CN (1) CN107636511B (ja)
WO (1) WO2016199426A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10824059B2 (en) 2018-03-19 2020-11-03 Seiko Epson Corporation Projection system and projection-type image display apparatus

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105702171A (zh) * 2016-04-19 2016-06-22 京东方科技集团股份有限公司 显示装置及显示方法
JP6699358B2 (ja) * 2016-05-31 2020-05-27 セイコーエプソン株式会社 投射光学系およびプロジェクター
JP7040171B2 (ja) 2018-03-19 2022-03-23 セイコーエプソン株式会社 投射光学系及び投射型画像表示装置
TWI816758B (zh) * 2018-05-10 2023-10-01 日商索尼股份有限公司 圖像顯示裝置、投射光學系統及圖像顯示系統
CN111290100B (zh) * 2018-12-10 2022-11-01 青岛海信激光显示股份有限公司 投影镜头及投影成像系统
TWI795592B (zh) * 2019-09-06 2023-03-11 揚明光學股份有限公司 投影鏡頭及投影機
CN114924381B (zh) * 2022-04-29 2023-11-14 歌尔光学科技有限公司 一种投影镜头以及电子设备

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008250296A (ja) * 2007-03-07 2008-10-16 Ricoh Opt Ind Co Ltd 投射光学系およびプロジェクタ装置および画像読取装置

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60038028T2 (de) * 1999-07-14 2009-02-05 Nec Display Solutions, Ltd. Bildformendes optisches system
US6989936B2 (en) * 2003-03-07 2006-01-24 Canon Kabushiki Kaisha Variable power optical system
TWI289210B (en) 2004-10-21 2007-11-01 Sony Corp Projection optical system and projection type image display device
JP2007079524A (ja) 2004-10-21 2007-03-29 Sony Corp 投射光学系及び投射型画像表示装置
US7448760B2 (en) * 2004-12-13 2008-11-11 Nittoh Kogaku K.K. Optical system and rear projector
JP4890771B2 (ja) 2005-02-28 2012-03-07 富士フイルム株式会社 投写光学系およびこれを用いた投写型表示装置
JP2007316157A (ja) * 2006-05-23 2007-12-06 Olympus Imaging Corp 投光光学系及びそれを備えた投光装置
JP5371180B2 (ja) * 2006-06-15 2013-12-18 日立コンシューマエレクトロニクス株式会社 投写型映像表示装置
JP4668159B2 (ja) * 2006-11-06 2011-04-13 ソニー株式会社 投射光学系および投射型画像表示装置
US8014075B2 (en) 2007-11-06 2011-09-06 Seiko Epson Corporation Projection type image display device
JP4396769B2 (ja) 2007-11-06 2010-01-13 セイコーエプソン株式会社 投射型画像表示装置
JP5332242B2 (ja) 2008-03-11 2013-11-06 セイコーエプソン株式会社 プロジェクタ
US20090257117A1 (en) * 2008-04-09 2009-10-15 Tomoyuki Baba Projection optical system and projection type display using the same
JP2010181672A (ja) 2009-02-06 2010-08-19 Seiko Epson Corp 投射光学系及び投射型画像表示装置
US8279527B2 (en) * 2009-06-16 2012-10-02 Delta Electronics, Inc. Wide-angle projection optical system
CN102193281B (zh) * 2010-03-05 2014-07-23 精工爱普生株式会社 投影机、投射单元和电子黑板
CN107490844B (zh) * 2012-10-25 2020-05-19 扬明光学股份有限公司 广角投影镜头
CN104111572A (zh) * 2013-04-20 2014-10-22 上海三鑫科技发展有限公司 超短焦投影物镜
JP6368988B2 (ja) * 2013-05-20 2018-08-08 株式会社リコー 投射光学系および画像表示装置
CN203745713U (zh) * 2013-11-25 2014-07-30 深圳市亿思达显示科技有限公司 一种曲面反射式超短焦投影镜头
CN104698574B (zh) * 2013-12-05 2017-11-24 台达电子工业股份有限公司 广角投影光学系统
CN104570296B (zh) * 2014-12-17 2018-11-27 深圳市亿思达科技集团有限公司 超短焦投影镜头

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008250296A (ja) * 2007-03-07 2008-10-16 Ricoh Opt Ind Co Ltd 投射光学系およびプロジェクタ装置および画像読取装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10824059B2 (en) 2018-03-19 2020-11-03 Seiko Epson Corporation Projection system and projection-type image display apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
CN107636511B (zh) 2020-06-19
EP3309598A4 (en) 2019-02-20
US20180173088A1 (en) 2018-06-21
US10534252B2 (en) 2020-01-14
EP3309598A1 (en) 2018-04-18
CN107636511A (zh) 2018-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016199393A1 (ja) 投射光学系及びプロジェクター
JP5949975B1 (ja) 投射光学系
US9766438B2 (en) Projection optical system and image display apparatus including a refraction optical system and first and second reflecing surfaces
WO2016199426A1 (ja) 投射光学系及びプロジェクター
US10466452B2 (en) Projection optical system and projector
JP5930085B1 (ja) 投射光学系
JP5939324B1 (ja) 投射光学系
JP5930088B1 (ja) 投射光学系
JP5069146B2 (ja) 投写用ズームレンズおよび投写型表示装置
JP6780438B2 (ja) 投写用ズームレンズ及び投写型画像表示装置
CN110286465B (zh) 投射光学系统以及投射型图像显示装置
JP5513248B2 (ja) 投写用ズームレンズおよび投写型表示装置
JP5302123B2 (ja) 投影用ズームレンズおよび投写型表示装置
US9740086B2 (en) Wide field angle projection system and projection-type image display apparatus
JP2009128684A (ja) 投影用ズームレンズおよび投写型表示装置
JP2007034082A (ja) 投写レンズおよびこれを用いた投写型表示装置
JP2008145770A (ja) 投写レンズおよびこれを用いた投写型表示装置
JP6662159B2 (ja) 投射光学系及びプロジェクター
WO2012114755A1 (ja) 投写用ズームレンズおよび投写型表示装置
US10168602B2 (en) Projection optical system and projector
JP5950000B1 (ja) 投射光学系及びプロジェクター
JP2021085920A (ja) 結像光学系およびそれを有する画像投写装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16807133

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2016807133

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15580584

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE