(57)【要約】【課題】広画角でありながら軸外収差が良好に補正された高性能で小型・低コストな投影光学系と、それを備えたプロジェクターを提供する。【解決手段】投影光学系ＬＮは、画像表示面ＩＭ２に表示される画像を半画角４０°以上で拡大投影することが可能であり、拡大側から順に第１，第２光学系ＬＮ１，ＬＮ２を含み、第２光学系ＬＮ２で中間像ＩＭ１を形成し、第１光学系ＬＮ１で中間像ＩＭ１を拡大投影し、条件式：１＜Ｆｆ／｜Ｆｗ｜＜２，０．４＜Ｌｆ／Ｌｗ＜０．６（Ｆｆ：第１光学系の焦点距離、Ｆｗ：全系の焦点距離（投影光学系がズームレンズの場合、最大画角での全系の焦点距離）、Ｌｆ：第１光学系の最拡大側面頂点から中間像までの光軸上の距離、Ｌｗ：レンズ全長（投影光学系がズームレンズの場合、最大画角でのレンズ全長））を満足する。【選択図】図１
2020077008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像表示面に表示される画像を半画角４０°以上で拡大投影することが可能な投影光学系であって、
拡大側から順に第１光学系と第２光学系を含み、前記第２光学系が前記画像の中間像を形成し、前記第１光学系が前記中間像を拡大投影し、
以下の条件式（１）及び（２）を満足することを特徴とする投影光学系；
１＜Ｆｆ／｜Ｆｗ｜＜２  …（１）
０．４＜Ｌｆ／Ｌｗ＜０．６  …（２）
ただし、
Ｆｆ：第１光学系の焦点距離、
Ｆｗ：全系の焦点距離（投影光学系がズームレンズの場合、最大画角での全系の焦点距離）、
Ｌｆ：第１光学系の最拡大側面頂点から中間像までの光軸上の距離、
Ｌｗ：レンズ全長（投影光学系がズームレンズの場合、最大画角でのレンズ全長）、
である。
【請求項２】
前記第１光学系の最拡大側から３枚のレンズに非球面を含まないことを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
【請求項３】
前記第１光学系に非球面を含まないことを特徴とする請求項１又は２記載の投影光学系。
【請求項４】
非球面を含まないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の投影光学系。
【請求項５】
以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の投影光学系；
０．８＜（Ｙ’／Ｙ）×β２＜１  …（３）
ただし、
Ｙ’：最大画角での最軸外光線の中間像位置における光軸からの主光線高さ、
Ｙ：画像表示面での最大像高、
β２：最大画角での第２光学系の近軸倍率（ここで、近軸倍率を［画像表示面での画像サイズ］／［中間像サイズ］とする。）、
である。
【請求項６】
前記第１光学系の最拡大側レンズが負レンズであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の投影光学系。
【請求項７】
前記第１光学系の最拡大側からレンズ３枚以内に少なくとも１つの正レンズを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の投影光学系。
【請求項８】
前記第１光学系が、拡大側から順に、負レンズ，負レンズ，正レンズ及び負レンズを有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の投影光学系。
【請求項９】
前記第１，第２光学系のうちの少なくとも一方の一部からなるレンズ群を光軸に沿って移動させることにより変倍を行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の投影光学系。
【請求項１０】
前記変倍のために移動するレンズ群が前記第２光学系にのみあることを特徴とする請求項９記載の投影光学系。
【請求項１１】
前記画像表示面を有する画像表示素子と、前記画像表示面に表示される画像をスクリーン面に拡大投影する請求項１〜１０のいずれか１項に記載の投影光学系と、を備えたことを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は投影光学系及びプロジェクターに関するものであり、例えば、デジタル・マイクロミラー・デバイス(digital micromirror device)やＬＣＤ(liquid crystal display)等の画像表示素子の表示画像を広い画角でスクリーンに拡大投影するのに適した投影光学系と、それを備えたプロジェクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、狭い場所でも大画面投影を可能にする広画角の投影光学系が求められるようになってきている。広い画角と優れた収差性能とを両立させるためには、リレーレンズを用いることが有効であり、その広画角投影のためにリレーレンズを用いた投影光学系が特許文献１，２で提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−０６００６２号公報
【特許文献２】特開２００５−１２８２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
リレーレンズを用いた場合でも、軸外収差、特に歪曲収差を補正することは困難である。そのため、レンズ径の大きい拡大側部分に非球面レンズを用いる必要があるが、それがコスト高の原因となる。例えば、特許文献１記載のズームレンズは、軸外収差が良好に補正されてはいるが、径の大きい拡大側部分において拡大側から２つ目のレンズに非球面を使用しているため、コスト高となっている。特許文献２記載のズームレンズは、拡大側部分に非球面を使用していないが、軸外収差、特に歪曲収差が大きく、投影光学系としての使用に耐えられるものではない。
【０００５】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、広画角でありながら軸外収差が良好に補正された高性能で小型・低コストな投影光学系と、それを備えたプロジェクターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、第１の発明の投影光学系は、画像表示面に表示される画像を半画角４０°以上で拡大投影することが可能な投影光学系であって、
拡大側から順に第１光学系と第２光学系を含み、前記第２光学系が前記画像の中間像を形成し、前記第１光学系が前記中間像を拡大投影し、
以下の条件式（１）及び（２）を満足することを特徴とする。
１＜Ｆｆ／｜Ｆｗ｜＜２  …（１）
０．４＜Ｌｆ／Ｌｗ＜０．６  …（２）
ただし、
Ｆｆ：第１光学系の焦点距離、
Ｆｗ：全系の焦点距離（投影光学系がズームレンズの場合、最大画角での全系の焦点距離）、
Ｌｆ：第１光学系の最拡大側面頂点から中間像までの光軸上の距離、
Ｌｗ：レンズ全長（投影光学系がズームレンズの場合、最大画角でのレンズ全長）、
である。
【０００７】
第２の発明の投影光学系は、上記第１の発明において、前記第１光学系の最拡大側から３枚のレンズに非球面を含まないことを特徴とする。
【０００８】
第３の発明の投影光学系は、上記第１又は第２の発明において、前記第１光学系に非球面を含まないことを特徴とする。
【０００９】
第４の発明の投影光学系は、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、非球面を含まないことを特徴とする。
【００１０】
第５の発明の投影光学系は、上記第１〜第４のいずれか１つの発明において、以下の条件式（３）を満足することを特徴とする。
０．８＜（Ｙ’／Ｙ）×β２＜１  …（３）
ただし、
Ｙ’：最大画角での最軸外光線の中間像位置における光軸からの主光線高さ、
Ｙ：画像表示面での最大像高、
β２：最大画角での第２光学系の近軸倍率（ここで、近軸倍率を［画像表示面での画像サイズ］／［中間像サイズ］とする。）、
である。
【００１１】
第６の発明の投影光学系は、上記第１〜第５のいずれか１つの発明において、前記第１光学系の最拡大側レンズが負レンズであることを特徴とする。
【００１２】
第７の発明の投影光学系は、上記第１〜第６のいずれか１つの発明において、前記第１光学系の最拡大側からレンズ３枚以内に少なくとも１つの正レンズを有することを特徴とする。
【００１３】
第８の発明の投影光学系は、上記第１〜第７のいずれか１つの発明において、前記第１光学系が、拡大側から順に、負レンズ，負レンズ，正レンズ及び負レンズを有することを特徴とする。
【００１４】
第９の発明の投影光学系は、上記第１〜第８のいずれか１つの発明において、前記第１，第２光学系のうちの少なくとも一方の一部からなるレンズ群を光軸に沿って移動させることにより変倍を行うことを特徴とする。
【００１５】
第１０の発明の投影光学系は、上記第９の発明において、前記変倍のために移動するレンズ群が前記第２光学系にのみあることを特徴とする。
【００１６】
第１１の発明のプロジェクターは、前記画像表示面を有する画像表示素子と、前記画像表示面に表示される画像をスクリーン面に拡大投影する上記第１〜第１０のいずれか１つの発明に係る投影光学系と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、第２光学系で中間像が形成されるとともに、第１光学系の焦点距離や中間像位置が適正に設定された構成になっているため、広画角であっても非球面を使用することなく歪曲収差を初めとする軸外収差を良好に補正することができる。したがって、広画角でありながら軸外収差が良好に補正された高性能で小型・低コストな投影光学系と、それを備えたプロジェクターを実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施の形態（実施例１）の光学構成図。
【図２】第２の実施の形態（実施例２）の光学構成図。
【図３】第３の実施の形態（実施例３）の光学構成図。
【図４】第４の実施の形態（実施例４）の光学構成図。
【図５】第５の実施の形態（実施例５）の光学構成図。
【図６】実施例１の収差図。
【図７】実施例２の収差図。
【図８】実施例３の収差図。
【図９】実施例４の収差図。
【図１０】実施例５の収差図。
【図１１】プロジェクターの一実施の形態を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態に係る投影光学系，プロジェクター等を説明する。本発明の実施の形態に係る投影光学系は、画像表示面に表示される画像を半画角４０°以上で拡大投影することが可能な投影光学系であって、拡大側から順に第１光学系と第２光学系を含み、前記第２光学系が前記画像の中間像を形成し、前記第１光学系が前記中間像を拡大投影し、以下の条件式（１）及び（２）を満足する構成になっている。
１＜Ｆｆ／｜Ｆｗ｜＜２  …（１）
０．４＜Ｌｆ／Ｌｗ＜０．６  …（２）
ただし、
Ｆｆ：第１光学系の焦点距離、
Ｆｗ：全系の焦点距離（投影光学系がズームレンズの場合、最大画角での全系の焦点距離）、
Ｌｆ：第１光学系の最拡大側面頂点から中間像までの光軸上の距離、
Ｌｗ：レンズ全長（投影光学系がズームレンズの場合、最大画角でのレンズ全長）、
である。
【００２０】
上記投影光学系を構成するレンズ系としては、単焦点レンズのほかに、ズームレンズ等の焦点距離可変のレンズ系が挙げられる。なお、「拡大側」は光学像を拡大してスクリーン面等に投影する方向であり、その逆方向は「縮小側」、つまり元の光学像（すなわち縮小側像面）を表示する画像表示素子（例えば、デジタル・マイクロミラー・デバイス）が配置される方向である。
【００２１】
条件式（１）は、リレーレンズである第２光学系を有する広角投影光学系において、中間像を拡大投影する第１光学系の屈折力を規定している。条件式（１）の上限を上回ると、第１光学系の焦点距離が長くなりすぎるため、広画角を達成するためには中間像を大きくする必要があり、中間像付近のレンズ径が大きくなる。また、第１光学系の焦点距離を長くした状態で広画角化するには、第２光学系の焦点距離を短くする必要があり、そのためには第２光学系の中間像側の負の屈折力を大きくする必要がある。その場合、第２光学系でマイナスの歪曲が発生するため、拡大投影する第１光学系で発生するマイナス側の歪曲が増幅されて全系での歪曲収差を抑えることが難しくなる。条件式（１）の下限を下回ると、第１光学系で発生する軸外収差、特に歪曲を補正することが困難になる。したがって、この条件式（１）を満たすことにより、レンズ径の小型化を達成しつつ歪曲等の軸外収差を効果的に抑えることが可能になる。
【００２２】
条件式（２）は、リレーレンズである第２光学系を有する広角投影光学系において、中間像を拡大投影する第１光学系の全長を規定している。条件式（２）の上限を上回ると、第１光学系の全長が長くなりすぎて、拡大投影のために径が大きくなりやすい第１光学系のレンズが増え、コスト高になる。また、第１光学系に対して第２光学系の全長が小さくなるため、第２光学系のレンズ枚数が不足し、中間像での収差、特に像面湾曲が大きくなり、全系で良好な収差性能を得ることが困難になる。条件式（２）の下限を下回ると、広画角を達成するためのレンズ枚数が不足し、レンズ個々の屈折力が大きくなるため軸外収差を補正することが困難となる。したがって、この条件式（２）を満たすことにより、全長の小型化を達成しつつ像面湾曲等の軸外収差を効果的に抑えることが可能になる。
【００２３】
一般に、径の大きい非球面ガラスレンズは、製造が技術的に難しいためコスト高を招く原因になり、径の大きい非球面プラスチックレンズは、温度による形状変化が大きいため性能劣化を招く原因になる。したがって非球面は、径が大きく温度が高くなるプロジェクター用レンズに不向きであり、投影光学系には非球面を含まないことが好ましいと言える。そして、非球面を使用しなくても投影光学系の高性能化・広画角化を可能とするのが、上述した条件式（１）及び（２）で規定される条件設定である。
【００２４】
上記特徴的構成を有する投影光学系では、第２光学系で中間像が形成されるとともに、第１光学系の焦点距離や中間像位置が適正に設定された構成になっているため、広画角であっても非球面を使用することなく歪曲収差を初めとする軸外収差を良好に補正することができる。したがって、広画角でありながら軸外収差が良好に補正された高性能で小型・低コストな投影光学系を実現することが可能である。そして、その投影光学系をプロジェクターに用いれば、プロジェクターの高性能化，高機能化，コンパクト化等に寄与することができる。こういった効果をバランス良く得るとともに、更に高い光学性能，小型化等を達成するための条件等を以下に説明する。
【００２５】
以下の条件式（１ａ）を満足することが更に望ましい。
１．３＜Ｆｆ／｜Ｆｗ｜＜１．７  …（１ａ）
この条件式（１ａ）は、前記条件式（１）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（１ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
【００２６】
以下の条件式（２ａ）を満足することが更に望ましい。
０．４＜Ｌｆ／Ｌｗ＜０．５  …（２ａ）
この条件式（２ａ）は、前記条件式（２）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（２ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
【００２７】
投影光学系は前記第１光学系の最拡大側から３枚のレンズに非球面を含まないことが望ましい。この構成によると、歪曲の補正を目的とする非球面を用いずに同等の歪曲性能を実現しつつ、径の大きくなりやすい第１光学系拡大側レンズの製造コストを下げることができ、さらなるコストダウンが可能となる。
【００２８】
投影光学系は前記第１光学系に非球面を含まないことが望ましい。この構成によると、像面湾曲や球面収差の補正を目的とする非球面を用いずに同等の収差性能を実現しつつ、径が大きくなりがちな第１光学系全体の製造コストを下げることができ、さらなるコストダウンが可能となる。
【００２９】
投影光学系は非球面を含まないことが望ましい。この構成によると、中間像での収差補正を目的とする非球面を用いずに同等の収差性能を実現しつつ、投影光学系全体の製造コストを下げることができ、さらなるコストダウンが可能となる。
【００３０】
以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
０．８＜（Ｙ’／Ｙ）×β２＜１  …（３）
ただし、
Ｙ’：最大画角での最軸外光線の中間像位置における光軸からの主光線高さ、
Ｙ：画像表示面での最大像高、
β２：最大画角での第２光学系の近軸倍率（ここで、近軸倍率を［画像表示面での画像サイズ］／［中間像サイズ］とする。）、
である。
【００３１】
条件式（３）は、中間像の最大実像高（Ｙ’）と最大近軸像高（Ｙ／β２）との比、すなわち第２光学系の持つ歪曲量を規定している。条件式（３）の下限を下回ると、第２光学系で発生するプラス側の歪曲が大きすぎるために、実中間像が小さくなりすぎてしまう。それを拡大投影するために第１光学系の屈折力が大きくなるので、第１光学系で発生する軸外収差を抑えることが困難になる。条件式（３）の上限を上回ると、第２光学系でマイナス側の歪曲が発生するため、拡大投影する第１光学系で発生するマイナス側の歪曲が増幅され、歪曲を抑えることが困難となる。したがって、この条件式（３）を満たすことにより、歪曲収差等の軸外収差をバランス良く抑えることが可能になる。
【００３２】
以下の条件式（３ａ）を満足することが更に望ましい。
０．９＜（Ｙ’／Ｙ）×β２＜１  …（３ａ）
この条件式（３ａ）は、前記条件式（３）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（３ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
【００３３】
前記第１光学系の最拡大側レンズが負レンズであることが望ましい。この構成によると、最も径の大きくなる最拡大側レンズの径を小さくすることができ、さらなるコストダウンが可能となる。
【００３４】
前記第１光学系の最拡大側からレンズ３枚以内に少なくとも１つの正レンズを有することが望ましい。この構成によると、第１光学系で発生するマイナス側の歪曲を、歪曲補正に効果的な拡大側に近いレンズを正レンズとすることでキャンセルさせることができるため、さらに良好な軸外性能を得ることが可能となる。
【００３５】
前記第１光学系が、拡大側から順に、負レンズ，負レンズ，正レンズ及び負レンズを有することが望ましい。この負負正負の屈折力配置によると、最拡大側レンズ径を小さくしつつ、さらに効果的に歪曲収差を抑えることが可能となる。
【００３６】
前記第１，第２光学系のうちの少なくとも一方の一部からなるレンズ群を光軸に沿って移動させることにより変倍を行うことが望ましい。この構成によると、広さや設置場所の制約がある場合でも良好な性能で大画面投影することが可能となる。
【００３７】
前記変倍のために移動するレンズ群が前記第２光学系にのみあることが望ましい。この構成によると、軸外収差の発生しやすい第１光学系を変倍時に固定でき、変倍時の軸外収差の発生をさらに小さくすることができる。
【００３８】
次に、第１〜第５の実施の形態を挙げて、投影光学系ＬＮの具体的な光学構成を説明する。図１〜図４は、第１〜第４の実施の形態を構成する投影光学系ＬＮにそれぞれ対応する光学構成図であり、ズームレンズである投影光学系ＬＮのレンズ断面形状，レンズ配置等を、広角端（Ｗ）と望遠端（Ｔ）のそれぞれについて光学断面で示している。図５は、第５の実施の形態を構成する投影光学系ＬＮに対応する光学構成図であり、単焦点レンズである投影光学系ＬＮのレンズ断面形状，レンズ配置等を光学断面で示している。なお、投影光学系ＬＮの縮小側には、プリズムＰＲ（例えば、ＴＩＲ(Total Internal Reflection)プリズム，色分解合成プリズム等）、及び画像表示素子のカバーガラスＣＧが位置している。
【００３９】
第１〜第５の実施の形態の投影光学系ＬＮは、拡大側から順に、第１光学系ＬＮ１（第１面から中間像面ＩＭ１の前まで）と、第２光学系ＬＮ２（中間像面ＩＭ１の後から最終レンズ面まで）とからなり、画像表示素子の画像表示面ＩＭ２に表示される画像（縮小側像面）の中間像ＩＭ１を第２光学系ＬＮ２が形成し、その中間像ＩＭ１を第１光学系ＬＮ１が拡大投影する構成になっている。そのなかでも第１〜第４の実施の形態の投影光学系ＬＮは、第１光学系ＬＮ１を第１レンズ群Ｇｒ１とする正正正正正の５群ズーム構成になっており、図１〜図４中の矢印ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４，ｍ５は、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）へのズーミングにおける第１レンズ群Ｇｒ１，第２レンズ群Ｇｒ２，第３レンズ群Ｇｒ３，第４レンズ群Ｇｒ４，第５レンズ群Ｇｒ５の移動又は固定をそれぞれ模式的に示している。このように第１〜第４の実施の形態では、投影光学系ＬＮが移動群を画像表示面ＩＭ２に対して相対的に移動させて軸上での各群間隔を変化させることにより広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）までの変倍（すなわちズーミング）を行う構成になっている。なお、第１〜第４の実施の形態において、第５レンズ群Ｇｒ５の縮小側に位置するプリズムＰＲ及びカバーガラスＣＧのズーム位置も固定である。
【００４０】
第１〜第３の実施の形態では、第１レンズ群Ｇｒ１及び第５レンズ群Ｇｒ５が固定群、第２レンズ群Ｇｒ２，第３レンズ群Ｇｒ３及び第４レンズ群Ｇｒ４が移動群となっており、第２レンズ群Ｇｒ２，第３レンズ群Ｇｒ３及び第４レンズ群Ｇｒ４を光軸ＡＸに沿って移動させることによりズーミングを行う構成になっている。第４の実施の形態では、第１レンズ群Ｇｒ１，第２レンズ群Ｇｒ２及び第５レンズ群Ｇｒ５が固定群、第３レンズ群Ｇｒ３及び第４レンズ群Ｇｒ４が移動群となっており、第３レンズ群Ｇｒ３及び第４レンズ群Ｇｒ４を光軸ＡＸに沿って移動させることによりズーミングを行う構成（実質的には４群ズーム構成）になっている。いずれも、第１レンズ群Ｇｒ１及び第５レンズ群Ｇｒ５のズーム位置が固定になっているので、変倍による光学系全長の変化を抑制することができ、また、移動部品が減少するため変倍機構を簡素化することができる。以下に、各実施の形態の投影光学系ＬＮを更に詳しく説明する。
【００４１】
第１の実施の形態（図１）は、全体で３０枚のレンズ成分で構成されており、拡大側１７枚が中間像ＩＭ１の拡大投影を行う第１光学系ＬＮ１であり、縮小側１３枚が中間像ＩＭ１を形成する第２光学系ＬＮ２である。第１光学系ＬＮ１は全体として正の第１レンズ群Ｇｒ１からなり、第２光学系ＬＮ２は拡大側から順に正正正正の第２レンズ群Ｇｒ２〜第５レンズ群Ｇｒ５からなり、第２光学系ＬＮ２のみで変倍が行われる。変倍時には第１レンズ群Ｇｒ１と第５レンズ群Ｇｒ５群が固定であり、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍において、第２レンズ群Ｇｒ２群が拡大側凸の軌跡で移動し、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４群がそれぞれ拡大側へ単調に移動する。なお、第４レンズ群Ｇｒ４は最も拡大側に開口絞りＳＴを有している。
【００４２】
第２光学系ＬＮ２が形成する中間像ＩＭ１は、画像表示面ＩＭ２を拡大した像となる。このことにより、第１光学系ＬＮ１の屈折力を小さくすることを可能とし、非球面抜きで高い光学性能を実現している。第１光学系ＬＮ１では、拡大側から順に、拡大側凸の負のメニスカスレンズと、拡大側凸の負のメニスカスレンズと、拡大側凸の正のメニスカスレンズと、拡大側凸の負のメニスカスレンズと、が配置されており、これにより非球面抜きでも効果的に歪曲収差を抑えることを可能としている。したがって、低コストで高性能な広角投影ズームレンズを実現することができる。
【００４３】
第２の実施の形態（図２）は、全体で２９枚のレンズ成分で構成されており、拡大側１６枚が中間像ＩＭ１の拡大投影を行う第１光学系ＬＮ１であり、縮小側１３枚が中間像ＩＭ１を形成する第２光学系ＬＮ２である。第１光学系ＬＮ１は全体として正の第１レンズ群Ｇｒ１からなり、第２光学系ＬＮ２は拡大側から順に正正正正の第２レンズ群Ｇｒ２〜第５レンズ群Ｇｒ５からなり、第２光学系ＬＮ２のみで変倍が行われる。変倍時には第１レンズ群Ｇｒ１と第５レンズ群Ｇｒ５群が固定であり、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍において、第２レンズ群Ｇｒ２群が拡大側凸の軌跡で移動し、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４群がそれぞれ拡大側へ単調に移動する。なお、第４レンズ群Ｇｒ４は最も拡大側に開口絞りＳＴを有している。
【００４４】
第２光学系ＬＮ２が形成する中間像ＩＭ１は、画像表示面ＩＭ２を拡大した像となる。このことにより、第１光学系ＬＮ１の屈折力を小さくすることを可能とし、非球面抜きで高い光学性能を実現している。第１光学系ＬＮ１は、拡大側から順に、拡大側凸の負のメニスカスレンズと、拡大側凸の正のメニスカスレンズと、拡大側凸の負のメニスカスレンズと、が配置されており、これにより非球面抜きでも効果的に歪曲収差を抑えることを可能としている。したがって、低コストで高性能な広角投影ズームレンズを実現することができる。
【００４５】
第３の実施の形態（図３）は、全体で３０枚のレンズ成分で構成されており、拡大側１７枚が中間像ＩＭ１の拡大投影を行う第１光学系ＬＮ１であり、縮小側１３枚が中間像ＩＭ１を形成する第２光学系ＬＮ２である。第１光学系ＬＮ１は全体として正の第１レンズ群Ｇｒ１からなり、第２光学系ＬＮ２は拡大側から順に正正正正の第２レンズ群Ｇｒ２〜第５レンズ群Ｇｒ５からなり、第２光学系ＬＮ２のみで変倍が行われる。変倍時には第１レンズ群Ｇｒ１と第５レンズ群Ｇｒ５群が固定であり、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍において、第２レンズ群Ｇｒ２群が拡大側凸の軌跡で移動し、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４群がそれぞれ拡大側へ単調に移動する。なお、第４レンズ群Ｇｒ４は最も拡大側に開口絞りＳＴを有している。
【００４６】
第２光学系ＬＮ２が形成する中間像ＩＭ１は、画像表示面ＩＭ２を拡大した像となる。このことにより、第１光学系ＬＮ１の屈折力を小さくすることを可能とし、非球面抜きで高い光学性能を実現している。第１光学系ＬＮ１では、拡大側から順に、拡大側凸の負のメニスカスレンズと、拡大側凸の正のメニスカスレンズと、拡大側凸の負のメニスカスレンズと、が配置されており、これにより非球面抜きでも効果的に歪曲収差を抑えることを可能としている。したがって、低コストで高性能な広角投影ズームレンズを実現することができる。
【００４７】
第４の実施の形態（図４）は、全体で３０枚のレンズ成分で構成されており、拡大側１７枚が中間像ＩＭ１の拡大投影を行う第１光学系ＬＮ１であり、縮小側１３枚が中間像ＩＭ１を形成する第２光学系ＬＮ２である。第１光学系ＬＮ１は全体として正の第１レンズ群Ｇｒ１からなり、第２光学系ＬＮ２は拡大側から順に正正正正の第２レンズ群Ｇｒ２〜第５レンズ群Ｇｒ５からなり、第２光学系ＬＮ２のみで変倍が行われる。変倍時には第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２群と第５レンズ群Ｇｒ５群が固定であり、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍において、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４群がそれぞれ拡大側へ単調に移動する。なお、第４レンズ群Ｇｒ４は最も拡大側に開口絞りＳＴを有している。
【００４８】
第２光学系ＬＮ２が形成する中間像ＩＭ１は、画像表示面ＩＭ２を拡大した像となる。このことにより、第１光学系ＬＮ１の屈折力を小さくすることを可能とし、非球面抜きで高い光学性能を実現している。第１光学系ＬＮ１では、拡大側から順に、拡大側凸の負のメニスカスレンズと、拡大側凸の負のメニスカスレンズと、拡大側凸の正のメニスカスレンズと、拡大側凸の負のメニスカスレンズと、が配置されており、これにより非球面抜きでも効果的に歪曲収差を抑えることを可能としている。したがって、低コストで高性能な広角投影ズームレンズを実現することができる。
【００４９】
第５の実施の形態（図５）は、全体で３０枚のレンズ成分で構成されており、拡大側１７枚が中間像ＩＭ１の拡大投影を行う第１光学系ＬＮ１であり、縮小側１３枚が中間像ＩＭ１を形成する第２光学系ＬＮ２である。第１光学系ＬＮ１と第２光学系ＬＮ２とで、全体として正の単焦点レンズとなっている。なお、第２光学系ＬＮ２は最も大きい空気間隔の縮小側寄りに開口絞りＳＴを有している。
【００５０】
第２光学系ＬＮ２が形成する中間像ＩＭ１は、画像表示面ＩＭ２を拡大した像となる。このことにより、第１光学系ＬＮ１の屈折力を小さくすることを可能とし、非球面抜きで高い光学性能を実現している。第１光学系ＬＮ１では、拡大側から順に、拡大側凸の負のメニスカスレンズと、拡大側凸の負のメニスカスレンズと、拡大側凸の正のメニスカスレンズと、拡大側凸の負のメニスカスレンズと、が配置されており、これにより非球面抜きでも効果的に歪曲収差を抑えることを可能としている。したがって、低コストで高性能な広角投影光学系を実現することができる。
【００５１】
次に、上記投影光学系ＬＮを備えたプロジェクターの一実施の形態を説明する。図１１に、プロジェクターＰＪの概略構成例を示す。このプロジェクターＰＪは、光源１，照明光学系２，反射ミラー３，プリズムＰＲ，画像表示素子（画像形成素子）４，制御部５，アクチュエーター６，投影光学系ＬＮ等を備えている。制御部５は、プロジェクターＰＪの全体制御を司る部分である。画像表示素子４は、光を変調して画像を生成する画像変調素子（例えば、デジタル・マイクロミラー・デバイス）であり、画像を表示する画像表示面ＩＭ２を有しており、その画像表示面ＩＭ２上にはカバーガラスＣＧが設けられている。
【００５２】
光源１（例えば、キセノンランプ等の白色光源，レーザー光源）から出射した光は、照明光学系２，反射ミラー３及びプリズムＰＲで画像表示素子４に導かれて、画像表示素子４では画像光が形成される。プリズムＰＲは、例えばＴＩＲプリズム（他に色分離合成プリズム等）からなり、照明光と投影光との分離等を行う。画像表示素子４で形成された画像光は、投影光学系ＬＮでスクリーン面ＳＣに向けて拡大投射される。つまり、画像表示素子４に表示された画像ＩＭ２は、第２光学系ＬＮ２で中間像ＩＭ１となった後、第１光学系ＬＮ１でスクリーン面ＳＣに拡大投影される。
【００５３】
プロジェクターＰＪは、上記のように、画像を表示する画像表示素子４と、光源１と、その光源１からの光を画像表示素子４に導く照明光学系２と、画像表示素子４に表示された画像をスクリーン面ＳＣに拡大投影する投影光学系ＬＮと、を備えているが、投影光学系ＬＮが適用可能なプロジェクターはこれに限らない。例えば、画像表示面ＩＭ２自身の発光により画像を表示する画像表示素子を用いれば、照明を不要にすることも可能であり、その場合、光源１や照明光学系２を用いずにプロジェクターを構成することが可能である。
【００５４】
投影光学系ＬＮにおいてズーミングやフォーカシングのために移動するレンズ群には、それぞれ光軸ＡＸに沿って拡大側又は縮小側に移動させるアクチュエーター６が接続されている。そしてアクチュエーター６には、移動群の移動制御を行うための制御部５が接続されている。なお、制御部５及びアクチュエーター６については、これを使わず手動でレンズ群を移動させてもよい。
【実施例】
【００５５】
以下、本発明を実施した投影光学系の構成等を、実施例のコンストラクションデータ等を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例１〜５（ＥＸ１〜５）は、前述した第１〜第５の実施の形態にそれぞれ対応する数値実施例であり、第１〜第５の実施の形態を表す光学構成図（図１〜図５）は、対応する実施例１〜５のレンズ断面形状，レンズ配置等をそれぞれ示している。
【００５６】
各実施例のコンストラクションデータでは、面データとして、左側の欄から順に、面番号ｉ，曲率半径ｒ（ｍｍ），軸上面間隔ｄ（ｍｍ），ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に関する屈折率ｎｄ，及びｄ線に関するアッベ数ｖｄを示す。なお、ＳＣはスクリーン面、ＳＴは開口絞り、ＩＭ１は中間像面、ＩＭ２は画像表示面をそれぞれ示している。
【００５７】
実施例１〜４の各種データとして、ズーム比（ｚｏｏｍ  ｒａｔｉｏ，変倍比）を示し、さらに各焦点距離状態Ｗ（Ｗｉｄｅ），Ｍ（Ｍｉｄｄｌｅ），Ｔ（Ｔｅｌｅ）について、全系の焦点距離（Ｆｌ，ｍｍ），Ｆナンバー（Ｆｎｏ．），半画角（ω，°），像高（ｙｍａｘ，ｍｍ），レンズ全長（ＴＬ，ｍｍ），バックフォーカス（ＢＦ，ｍｍ），及び可変面間隔（ｄｉ，ｉ：面番号，ｍｍ）を示し、ズームレンズ群データとして、各レンズ群の焦点距離（ｍｍ）を示す。また、実施例５の各種データとして、全系の焦点距離（Ｆｌ，ｍｍ），Ｆナンバー（Ｆｎｏ．），半画角（ω，°），像高（ｙｍａｘ，ｍｍ），レンズ全長（ＴＬ，ｍｍ），バックフォーカス（ＢＦ，ｍｍ），及び第１，第２光学系ＬＮ１，ＬＮ２の焦点距離（Ｆｆ，Ｆｒ；ｍｍ）を示す。ただし、バックフォーカスＢＦは、レンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算長により表記しており、レンズ全長ＴＬは、レンズ最前面からレンズ最終面までの距離にバックフォーカスＢＦを加えたものである。また、像高ｙｍａｘは画像表示面ＩＭ２の対角長の半分に相当する。
【００５８】
表１に、条件式対応値とその関連データを各実施例について示す。条件式関連データは、例えば、最大半画角（ωｍａｘ，°），第１光学系ＬＮ１の焦点距離（Ｆｆ，ｍｍ），第２光学系ＬＮ２の焦点距離（Ｆｒ，ｍｍ），全系の焦点距離（Ｆｗ，ｍｍ），第１光学系ＬＮ１の最拡大側面頂点から中間像ＩＭ１までの光軸ＡＸ上の距離（Ｌｆ，ｍｍ），レンズ全長（Ｌｗ，ｍｍ），最大画角ωｍａｘでの最軸外光線の中間像ＩＭ１位置における光軸ＡＸからの主光線高さ（Ｙ’，ｍｍ），画像表示面ＩＭ２での最大像高（Ｙ：ｙｍａｘ，ｍｍ），最大画角ωｍａｘでの第２光学系ＬＮ２の近軸倍率（β２）である。
【００５９】
図６〜図９は、実施例１〜実施例４（ＥＸ１〜ＥＸ４）にそれぞれ対応する収差図（無限遠合焦状態での縦収差図）であり、（Ａ）〜（Ｃ）は広角端Ｗ、（Ｄ）〜（Ｆ）は中間焦点距離状態Ｍ、（Ｇ）〜（Ｉ）は望遠端Ｔにおける諸収差をそれぞれ示している。また、図６〜図９において、（Ａ），（Ｄ），（Ｇ）は球面収差図、（Ｂ），（Ｅ），（Ｈ）は非点収差図、（Ｃ），（Ｆ），（Ｉ）は歪曲収差図である。図１０は、実施例５（ＥＸ５）に対応する収差図（無限遠合焦状態での縦収差図）であり、（Ａ）は球面収差図、（Ｂ）は非点収差図、（Ｃ）は歪曲収差図である。
【００６０】
球面収差図は、実線で示すｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対する球面収差量、一点鎖線で示すＣ線（波長６５６．２８ｎｍ）に対する球面収差量、破線で示すｇ線（波長４３５．８４ｎｍ）に対する球面収差量を、それぞれ近軸像面からの光軸ＡＸ方向のズレ量（単位：ｍｍ）で表しており、縦軸は瞳への入射高さをその最大高さで規格化した値（すなわち相対瞳高さ）を表している。非点収差図において、破線Ｔはｄ線に対するタンジェンシャル像面、実線Ｓはｄ線に対するサジタル像面を、近軸像面からの光軸ＡＸ方向のズレ量（単位：ｍｍ）で表しており、縦軸は像高（ＩＭＧ  ＨＴ，単位：ｍｍ）を表している。歪曲収差図において、横軸はｄ線に対する歪曲（単位：％）を表しており、縦軸は像高（ＩＭＧ  ＨＴ，単位：ｍｍ）を表している。
【００６１】
なお、各実施例を投影光学系ＬＮとしてプロジェクター（例えば液晶プロジェクター）ＰＪに用いる場合（図１１）、本来はスクリーン面（被投影面）ＳＣが像面であり画像表示面ＩＭ２（例えば液晶パネル面）が物体面であるが、各実施例では光学設計上それぞれ縮小系とし、スクリーン面ＳＣを物体面（ｏｂｊｅｃｔ）とみなして像面（ｉｍａｇｅ）に相当する画像表示面（縮小側像面）ＩＭ２で光学性能を評価している。そして、得られた光学性能から分かるように、各実施例の投影光学系ＬＮはプロジェクター用の投影レンズとしてだけでなく、撮像装置（例えばビデオカメラ，デジタルカメラ）用の撮像レンズとしても好適に使用可能である。
【００６２】
実施例１
単位：mm
面データ
i              r          d       nd         vd
object(SC)     infinity   infinity
1            90.156      7.600   1.69680   55.46
2            68.942      8.958
3            77.372      6.300   1.80518   25.46
4            57.955     10.706
5            75.518     15.482   1.83400   37.34
6           189.215      0.300
7            46.826      3.600   1.95375   32.32
8            28.471      8.916
9            45.662      2.200   1.91082   35.25
10            22.315     13.086
11           -47.332      1.700   1.80610   33.27
12            96.443     18.541
13          -185.734      6.284   1.72916   54.67
14           -50.205     23.295
15            72.913      5.079   1.80518   25.46
16          -121.426     25.611
17           -36.074      2.000   1.90366   31.31
18            96.763      2.021
19           116.400     10.344   1.43700   95.10
20           -33.431      0.300
21            56.049     10.256   1.43700   95.10
22           -65.165      0.300
23           130.344      2.100   1.90366   31.31
24            40.534      1.933
25            38.243     12.730   1.43700   95.10
26           -91.524      0.300
27            55.866      8.143   1.49700   81.61
28          -194.707      5.800
29           -42.901      2.300   1.62004   36.30
30            49.126     20.624
31           153.059      9.514   1.80518   25.46
32          -110.889     28.879
33            45.900     10.135   1.80518   25.46
34            84.076      8.021
35(IM1)     infinity   variable
36           -56.931      6.217   1.80518   25.46
37           -38.496      3.351
38           -29.989      2.600   1.59282   68.62
39         -4276.234     16.378
40          -156.933     10.482   1.48749   70.44
41           -38.163   variable
42         19560.343      5.284   1.90366   31.31
43           -88.500      5.676
44           -46.639      2.400   1.80518   25.46
45          -104.689      1.552
46          -245.541      6.925   1.51680   64.20
47           -48.173   variable
48(ST)      infinity      6.255
49           -35.312      1.800   1.72916   54.67
50           137.215     19.192
51          -114.804      7.477   1.43700   95.10
52           -43.162      0.300
53            68.354     11.660   1.43700   95.10
54           -66.136      0.300
55           174.756      8.314   1.49700   81.61
56           -77.968      4.243
57           -55.771      2.400   1.69680   55.46
58            65.246      2.619
59            80.585     11.044   1.49700   81.61
60           -73.270   variable
61            89.211      6.565   1.49700   81.61
62         31066.445     14.310
63          infinity     85.000   1.51680   64.20
64          infinity      5.000
65          infinity      3.000   1.48749   70.44
66          infinity      1.000
67          infinity      0.500
image(IM2)    infinity
【００６３】
各種データ
zoom ratio    1.26
Wide(W)  Middle(M)  Tele(T)
Fl       -13.842   -15.544   -17.460
Fno.       2.422     2.500     2.597
ω        50.484    47.091    43.850
ymax       16.700    16.700    16.700
TL       610.095   610.097   610.098
BF        78.905    78.907    78.908
d35        34.762    33.700    34.093
d41        29.825    17.159     2.000
d47        28.215    32.565    35.606
d60         2.000    11.378    23.102
【００６４】
ズームレンズ群データ
群 (面)         焦点距離
1 (  1- 35)     22.265
2 ( 36- 41)    832.800
3 ( 42- 47)    105.175
4 ( 48- 60)    132.289
5 ( 61- 67)    180.003
【００６５】
実施例２
単位：mm
面データ
i              r          d       nd         vd
object(SC)     infinity   infinity
1            98.016      7.600   1.69680   55.46
2            66.278     20.460
3            76.743     15.564   1.83400   37.34
4           165.373      0.300
5            49.189      3.600   1.95375   32.32
6            29.322      9.275
7            47.719      2.268   1.91082   35.25
8            22.358     13.331
9           -47.366      2.200   1.80610   33.27
10            80.640     18.545
11          -221.994      6.493   1.72916   54.67
12           -49.285     25.321
13            71.059      5.148   1.80518   25.46
14          -130.354     24.545
15           -38.565      2.000   1.90366   31.31
16            81.078      1.995
17            95.441     10.410   1.43700   95.10
18           -35.162      0.300
19            54.081     10.200   1.43700   95.10
20           -66.043      0.300
21           141.071      2.100   1.90366   31.31
22            40.441      1.887
23            37.999     12.742   1.43700   95.10
24           -86.935      0.300
25            60.957      7.966   1.49700   81.61
26          -146.956      5.531
27           -41.372      2.300   1.62004   36.30
28            47.827     20.088
29           146.201     10.309   1.80518   25.46
30          -104.508     30.673
31            45.250     10.075   1.80518   25.46
32            79.709      8.299
33(IM1)     infinity   variable
34           -57.432      6.167   1.80518   25.46
35           -38.735      3.444
36           -29.772      2.441   1.59282   68.62
37         -8921.060     16.534
38          -156.608     10.454   1.48749   70.44
39           -37.932   variable
40          -859.442      5.266   1.90366   31.31
41           -81.849      5.289
42           -46.231      2.400   1.80518   25.46
43          -101.611      3.254
44          -364.986      7.097   1.51680   64.20
45           -49.543   variable
46(ST)      infinity      6.721
47           -35.421      1.300   1.72916   54.67
48           141.441     19.326
49          -120.382      7.443   1.43700   95.10
50           -43.995      0.300
51            69.854     11.444   1.43700   95.10
52           -66.691      0.300
53           185.279      8.152   1.49700   81.61
54           -78.804      4.189
55           -56.876      2.400   1.69680   55.46
56            66.695      2.642
57            83.143     10.893   1.49700   81.61
58           -73.489   variable
59            89.563      6.606   1.49700   81.61
60         -6373.246     14.300
61          infinity     85.000   1.51680   64.20
62          infinity      5.000
63          infinity      3.000   1.48749   70.44
64          infinity      1.000
65          infinity      0.500
image(IM2)    infinity
【００６６】
各種データ
zoom ratio    1.26
Wide(W)  Middle(M)  Tele(T)
Fl       -13.842   -15.441   -17.460
Fno.       2.425     2.500     2.605
ω        50.547    47.342    43.906
ymax       16.700    16.700    16.700
TL       610.098   610.100   610.102
BF        78.898    78.900    78.902
d33        34.784    33.658    34.084
d39        29.580    17.929     2.000
d45        28.649    32.403    35.267
d58         2.000    11.025    23.663
【００６７】
ズームレンズ群データ
群 (面)         焦点距離
1 (  1- 33)     22.133
2 ( 34- 39)    890.112
3 ( 40- 45)    103.122
4 ( 46- 58)    138.956
5 ( 59- 65)    177.771
【００６８】
実施例３
単位：mm
面データ
i              r          d       nd         vd
object(SC)     infinity   infinity
1           113.972      7.600   1.69680   55.46
2            76.145     12.915
3            96.113     17.344   1.74330   49.22
4           237.926      0.300
5            59.857      4.600   1.80518   25.46
6            42.528      8.660
7            39.328      3.100   1.95375   32.32
8            28.136      8.267
9            41.274      2.200   1.91082   35.25
10            21.795     13.469
11           -43.567      1.902   1.80610   33.27
12            86.822     17.143
13          -221.976      6.680   1.72916   54.67
14           -47.580     22.574
15            73.778      5.069   1.80518   25.46
16          -123.734     26.245
17           -36.482      1.976   1.90366   31.31
18            94.586      2.000
19           112.160     10.045   1.43700   95.10
20           -32.510      0.300
21            53.640      9.904   1.43700   95.10
22           -68.070      0.300
23           120.981      2.100   1.90366   31.31
24            39.714      2.130
25            38.063     12.104   1.43700   95.10
26          -100.000      0.300
27            56.070      7.645   1.49700   81.61
28          -221.973      5.436
29           -44.497      2.067   1.62004   36.30
30            47.674     18.882
31           137.809      9.249   1.80518   25.46
32          -114.764     29.928
33            44.973      9.898   1.80518   25.46
34            77.388      8.418
35(IM1)     infinity   variable
36           -62.065      6.379   1.80518   25.46
37           -39.732      3.310
38           -31.055      2.600   1.59282   68.62
39          -600.834     18.382
40          -122.509      9.720   1.48749   70.44
41           -38.985   variable
42          3001.226      6.318   1.90366   31.31
43           -94.610      9.768
44           -47.863      2.240   1.80518   25.46
45          -110.745      3.400
46          -333.913      5.982   1.51680   64.20
47           -49.306   variable
48(ST)      infinity      8.835
49           -36.446      1.773   1.72916   54.67
50           131.300     19.199
51          -206.992      7.387   1.43700   95.10
52           -45.301      0.300
53            67.914     10.615   1.43700   95.10
54           -69.606      0.521
55           223.533      7.627   1.49700   81.61
56           -80.914      4.105
57           -58.217      2.400   1.69680   55.46
58            66.014      2.682
59            84.544     10.007   1.49700   81.61
60           -76.823   variable
61            88.157      6.451   1.49700   81.61
62         17963.435     14.316
63          infinity     85.000   1.51680   64.20
64          infinity      5.000
65          infinity      3.000   1.48749   70.44
66          infinity      1.000
67          infinity      0.500
image(IM2)    infinity
【００６９】
各種データ
zoom ratio    1.26
Wide(W)  Middle(M)  Tele(T)
Fl       -13.841   -15.441   -17.460
Fno.       2.428     2.500     2.620
ω        50.536    47.337    43.899
ymax       16.700    16.700    16.700
TL       610.095   610.098   610.098
BF        78.911    78.914    78.914
d35        35.815    34.835    35.182
d41        31.055    18.980     3.046
d47        21.560    25.799    28.941
d60         2.000    10.816    23.262
【００７０】
ズームレンズ群データ
群 (面)         焦点距離
1 (  1- 35)     22.292
2 ( 36- 41)    680.261
3 ( 42- 47)    106.844
4 ( 48- 60)    140.878
5 ( 61- 67)    178.232
【００７１】
実施例４
単位：mm
面データ
i              r          d       nd         vd
object(SC)     infinity   infinity
1            87.908      7.600   1.69680   55.46
2            68.136     10.534
3            80.771      6.300   1.80518   25.46
4            54.933     11.090
5            73.593     15.529   1.83400   37.34
6           213.311      0.300
7            45.495      3.600   1.95375   32.32
8            27.465      8.675
9            44.419      2.200   1.91082   35.25
10            22.726     12.642
11           -44.970      1.975   1.80610   33.27
12           103.763     18.567
13          -170.348      6.265   1.72916   54.67
14           -48.847     23.478
15            73.308      5.824   1.80518   25.46
16          -121.902     25.914
17           -35.528      2.000   1.90366   31.31
18           101.325      1.933
19           113.465     10.350   1.43700   95.10
20           -32.642      0.300
21            56.171     10.507   1.43700   95.10
22           -68.241      0.300
23           134.785      2.100   1.90366   31.31
24            40.565      1.799
25            37.844     13.038   1.43700   95.10
26           -96.769      0.300
27            52.827      8.483   1.49700   81.61
28          -198.237      5.860
29           -42.894      2.128   1.62004   36.30
30            48.466     20.933
31           148.819      9.139   1.80518   25.46
32          -121.593     28.222
33            45.232      9.408   1.80518   25.46
34            86.031      8.012
35(IM1)     infinity   variable
36           -54.576      6.148   1.80518   25.46
37           -38.127      3.315
38           -29.907      2.100   1.59282   68.62
39         -3847.891     16.126
40          -148.818     10.220   1.48749   70.44
41           -37.467   variable
42           722.907      4.913   1.90366   31.31
43          -116.544      6.385
44           -51.529      1.900   1.80518   25.46
45          -107.942      1.037
46          -304.267      5.523   1.51680   64.20
47           -53.293   variable
48(ST)      infinity      6.637
49           -38.573      1.327   1.72916   54.67
50           121.786     19.246
51          -109.693      7.364   1.43700   95.10
52           -43.670      0.300
53            67.404     11.494   1.43700   95.10
54           -70.869      0.567
55           145.377      8.862   1.49700   81.61
56           -77.959      4.462
57           -56.429      2.400   1.69680   55.46
58            64.495      2.658
59            80.134     11.186   1.49700   81.61
60           -72.316   variable
61            89.450      6.650   1.49700   81.61
62          2595.869     14.450
63          infinity     85.000   1.51680   64.20
64          infinity      5.000
65          infinity      3.000   1.48749   70.44
66          infinity      1.000
67          infinity      0.500
image(IM2)    infinity
【００７２】
各種データ
zoom ratio    1.26
Wide(W)  Middle(M)  Tele(T)
Fl       -13.842   -15.441   -17.460
Fno.       2.429     2.500     2.604
ω        50.416    47.310    43.922
ymax       16.700    16.700    16.700
TL       610.102   610.107   610.104
BF        79.053    79.057    79.055
d35        33.852    33.852    33.852
d41        31.384    17.501     2.000
d47        27.611    32.857    35.730
d60         2.075    10.712    23.339
【００７３】
ズームレンズ群データ
群 (面)         焦点距離
1 (  1- 35)     22.401
2 ( 36- 41)   1096.173
3 ( 42- 47)    112.213
4 ( 48- 60)    123.064
5 ( 61- 67)    186.239
【００７４】
実施例５
単位：mm
面データ
i              r          d       nd         vd
object(SC)     infinity   infinity
1            63.021      4.600   1.69680   55.46
2            47.017      6.862
3            51.685      3.700   1.80518   25.46
4            38.689     10.500
5            61.270     10.834   1.83400   37.34
6           170.131      0.300
7            43.338      2.200   1.95375   32.32
8            20.155      7.336
9            37.612      1.600   1.91082   35.25
10            21.994     10.864
11           -22.916      1.400   1.80610   33.27
12         -1482.920      3.280
13           -78.679      7.539   1.72916   54.67
14           -26.919     11.399
15            84.901      5.695   1.80518   25.46
16           -64.979     27.030
17           -32.550      2.000   1.90366   31.31
18           106.035      2.406
19           217.315     10.242   1.43700   95.10
20           -28.539      0.300
21            75.797     11.706   1.43700   95.10
22           -48.765      0.300
23           174.439      2.100   1.90366   31.31
24            49.375      1.261
25            41.836     14.472   1.43700   95.10
26           -74.750      0.300
27            83.098      7.532   1.49700   81.61
28          -173.871      6.520
29           -42.107      1.833   1.62004   36.30
30            55.157      4.499
31           121.601      7.763   1.80518   25.46
32          -115.807     22.140
33            58.256      9.051   1.80518   25.46
34           195.627     21.360
35(IM1)     infinity     41.801
36           -62.957      7.185   1.80518   25.46
37           -35.672      4.264
38           -27.751      2.600   1.59282   68.62
39           680.906      6.318
40           -78.984     12.938   1.48749   70.44
41           -30.032      0.300
42          -310.077      5.755   1.90366   31.31
43           -74.326      6.279
44           -38.745      2.300   1.80518   25.46
45           -82.914      0.300
46          -659.397      8.588   1.51680   64.20
47           -44.718     46.990
48(ST)      infinity      8.073
49           -31.064      1.800   1.72916   54.67
50           102.425      8.112
51          -104.634      6.061   1.43700   95.10
52           -39.561      0.300
53            99.883     11.521   1.43700   95.10
54           -40.950      0.300
55           206.244      8.745   1.49700   81.61
56           -54.900      3.836
57           -44.015      2.400   1.69680   55.46
58            66.735      3.037
59            98.451      8.748   1.49700   81.61
60           -93.796      0.300
61            93.253     11.426   1.49700   81.61
62           -65.716     14.300
63          infinity     85.000   1.51680   64.20
64          infinity      5.000
65          infinity      3.000   1.48749   70.44
66          infinity      1.000
67          infinity      0.500
image(IM2)    infinity
【００７５】
各種データ
Fl       -13.841
Fno.       2.500
ω        50.464
ymax       16.700
TL       540.092
BF        78.892
Ff        19.535
Fr        96.888
【００７６】
【表１】
2020077008.tif 000003
【符号の説明】
【００７７】
ＬＮ    投影光学系
ＬＮ１    第１光学系
ＬＮ２    第２光学系
Ｇｒ１〜Ｇｒ５    第１〜第５レンズ群
ＳＴ    開口絞り
ＩＭ１    中間像（中間像面）
ＩＭ２    画像表示面（縮小側像面）
ＰＪ    プロジェクター
ＰＲ    プリズム
ＳＣ    スクリーン面
１    光源
２    照明光学系
３    反射ミラー
４    画像表示素子
５    制御部
６    アクチュエーター
ＡＸ    光軸
【図１】
2020077008.tif 000004
【図２】
2020077008.tif 000005
【図３】
2020077008.tif 000006
【図４】
2020077008.tif 000007
【図５】
2020077008.tif 000008
【図６】
2020077008.tif 000009
【図７】
2020077008.tif 000010
【図８】
2020077008.tif 000011
【図９】
2020077008.tif 000012
【図１０】
2020077008.tif 000013
【図１１】
2020077008.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月18日(2020.2.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像表示面に表示される画像を半画角４０°以上で拡大投影することが可能な投影光学系であって、
拡大側から順に第１光学系と第２光学系を含み、前記第２光学系が前記画像の中間像を形成し、前記第１光学系が前記中間像を拡大投影し、
前記第１光学系の最拡大側から３枚のレンズに非球面を含まず、
前記第１，第２光学系のうちの少なくとも一方の一部からなるレンズ群を光軸に沿って移動させて軸上での各群間隔を変化させることにより変倍を行い、
前記変倍のために移動するレンズ群が前記第２光学系にのみあり、
前記第２光学系が、前記変倍のために移動するレンズ群として、拡大側から順に第２レンズ群，第３レンズ群及び第４レンズ群を少なくとも有し、
広角端から望遠端への変倍において、前記第２レンズ群が拡大側凸の軌跡で移動し、
前記第３レンズ群と前記第４レンズ群がそれぞれ拡大側へ単調に移動することを特徴とする投影光学系。
【請求項２】
以下の条件式（１）及び（２）を満足することを特徴とする請求項１記載の投影光学系；
１．３＜Ｆｆ／｜Ｆｗ｜＜２  …（１）
０．４＜Ｌｆ／Ｌｗ＜０．６  …（２）
ただし、
Ｆｆ：第１光学系の焦点距離、
Ｆｗ：全系の焦点距離（投影光学系がズームレンズの場合、最大画角での全系の焦点距離）、
Ｌｆ：第１光学系の最拡大側面頂点から中間像までの光軸上の距離、
Ｌｗ：レンズ全長（投影光学系がズームレンズの場合、最大画角でのレンズ全長）、
である。
【請求項３】
前記第１光学系に非球面を含まないことを特徴とする請求項１又は２記載の投影光学系。
【請求項４】
非球面を含まないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の投影光学系。
【請求項５】
以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の投影光学系；
０．８＜（Ｙ’／Ｙ）×β２＜１  …（３）
ただし、
Ｙ’：最大画角での最軸外光線の中間像位置における光軸からの主光線高さ、
Ｙ：画像表示面での最大像高、
β２：最大画角での第２光学系の近軸倍率（ここで、近軸倍率を［画像表示面での画像サイズ］／［中間像サイズ］とする。）、
である。
【請求項６】
前記第１光学系の最拡大側レンズが負レンズであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の投影光学系。
【請求項７】
前記第１光学系の最拡大側からレンズ３枚以内に少なくとも１つの正レンズを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の投影光学系。
【請求項８】
前記第１光学系が、拡大側から順に、負レンズ，負レンズ，正レンズ及び負レンズを有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の投影光学系。
【請求項９】
前記第２光学系が前記第４レンズ群の縮小側に第５レンズ群を有し、前記第１光学系を第１レンズ群とすることにより、正正正正正の５群ズーム構成を有する投影光学系であって、前記第１レンズ群と前記第５レンズ群のズーム位置が固定になっていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の投影光学系。
【請求項１０】
前記画像表示面を有する画像表示素子と、前記画像表示面に表示される画像をスクリーン面に拡大投影する請求項１〜９のいずれか１項に記載の投影光学系と、を備えたことを特徴とするプロジェクター。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記目的を達成するために、第１の発明の投影光学系は、画像表示面に表示される画像を半画角４０°以上で拡大投影することが可能な投影光学系であって、
拡大側から順に第１光学系と第２光学系を含み、前記第２光学系が前記画像の中間像を形成し、前記第１光学系が前記中間像を拡大投影し、
前記第１光学系の最拡大側から３枚のレンズに非球面を含まず、
前記第１，第２光学系のうちの少なくとも一方の一部からなるレンズ群を光軸に沿って移動させて軸上での各群間隔を変化させることにより変倍を行い、
前記変倍のために移動するレンズ群が前記第２光学系にのみあり、
前記第２光学系が、前記変倍のために移動するレンズ群として、拡大側から順に第２レンズ群，第３レンズ群及び第４レンズ群を少なくとも有し、
広角端から望遠端への変倍において、前記第２レンズ群が拡大側凸の軌跡で移動し、
前記第３レンズ群と前記第４レンズ群がそれぞれ拡大側へ単調に移動することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
第２の発明の投影光学系は、上記第１の発明において、以下の条件式（１）及び（２）を満足することを特徴とする。
１．３＜Ｆｆ／｜Ｆｗ｜＜２  …（１）
０．４＜Ｌｆ／Ｌｗ＜０．６  …（２）
ただし、
Ｆｆ：第１光学系の焦点距離、
Ｆｗ：全系の焦点距離（投影光学系がズームレンズの場合、最大画角での全系の焦点距離）、
Ｌｆ：第１光学系の最拡大側面頂点から中間像までの光軸上の距離、
Ｌｗ：レンズ全長（投影光学系がズームレンズの場合、最大画角でのレンズ全長）、
である。
また、後述する実施の形態等には以下の特徴的な構成（＃１），（＃２）等も含まれている。
（＃１）：画像表示面に表示される画像を半画角４０°以上で拡大投影することが可能な投影光学系であって、
拡大側から順に第１光学系と第２光学系を含み、前記第２光学系が前記画像の中間像を形成し、前記第１光学系が前記中間像を拡大投影し、
以下の条件式（Ａ１）及び（Ａ２）を満足することを特徴とする投影光学系；
１＜Ｆｆ／｜Ｆｗ｜＜２  …（Ａ１）
０．４＜Ｌｆ／Ｌｗ＜０．６  …（Ａ２）
ただし、
Ｆｆ：第１光学系の焦点距離、
Ｆｗ：全系の焦点距離（投影光学系がズームレンズの場合、最大画角での全系の焦点距離）、
Ｌｆ：第１光学系の最拡大側面頂点から中間像までの光軸上の距離、
Ｌｗ：レンズ全長（投影光学系がズームレンズの場合、最大画角でのレンズ全長）、
である。
（＃２）：前記第１光学系の最拡大側から３枚のレンズに非球面を含まないことを特徴とする（＃１）記載の投影光学系。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
第９の発明の投影光学系は、上記第１〜第８のいずれか１つの発明において、前記第２光学系が前記第４レンズ群の縮小側に第５レンズ群を有し、前記第１光学系を第１レンズ群とすることにより、正正正正正の５群ズーム構成を有する投影光学系であって、前記第１レンズ群と前記第５レンズ群のズーム位置が固定になっていることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
第１０の発明のプロジェクターは、前記画像表示面を有する画像表示素子と、前記画像表示面に表示される画像をスクリーン面に拡大投影する上記第１〜第９のいずれか１つの発明に係る投影光学系と、を備えたことを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態に係る投影光学系，プロジェクター等を説明する。本発明の実施の形態に係る投影光学系は、画像表示面に表示される画像を半画角４０°以上で拡大投影することが可能な投影光学系であって、拡大側から順に第１光学系と第２光学系を含み、前記第２光学系が前記画像の中間像を形成し、前記第１光学系が前記中間像を拡大投影し、以下の条件式（１）及び（２）を満足する構成になっている。
１．３＜Ｆｆ／｜Ｆｗ｜＜２  …（１）
０．４＜Ｌｆ／Ｌｗ＜０．６  …（２）
ただし、
Ｆｆ：第１光学系の焦点距離、
Ｆｗ：全系の焦点距離（投影光学系がズームレンズの場合、最大画角での全系の焦点距離）、
Ｌｆ：第１光学系の最拡大側面頂点から中間像までの光軸上の距離、
Ｌｗ：レンズ全長（投影光学系がズームレンズの場合、最大画角でのレンズ全長）、
である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
第１の実施の形態（図１）は、全体で３０枚のレンズ成分で構成されており、拡大側１７枚が中間像ＩＭ１の拡大投影を行う第１光学系ＬＮ１であり、縮小側１３枚が中間像ＩＭ１を形成する第２光学系ＬＮ２である。第１光学系ＬＮ１は全体として正の第１レンズ群Ｇｒ１からなり、第２光学系ＬＮ２は拡大側から順に正正正正の第２レンズ群Ｇｒ２〜第５レンズ群Ｇｒ５からなり、第２光学系ＬＮ２のみで変倍が行われる。変倍時には第１レンズ群Ｇｒ１と第５レンズ群Ｇｒ５が固定であり、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍において、第２レンズ群Ｇｒ２が拡大側凸の軌跡で移動し、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４がそれぞれ拡大側へ単調に移動する。なお、第４レンズ群Ｇｒ４は最も拡大側に開口絞りＳＴを有している。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
第２の実施の形態（図２）は、全体で２９枚のレンズ成分で構成されており、拡大側１６枚が中間像ＩＭ１の拡大投影を行う第１光学系ＬＮ１であり、縮小側１３枚が中間像ＩＭ１を形成する第２光学系ＬＮ２である。第１光学系ＬＮ１は全体として正の第１レンズ群Ｇｒ１からなり、第２光学系ＬＮ２は拡大側から順に正正正正の第２レンズ群Ｇｒ２〜第５レンズ群Ｇｒ５からなり、第２光学系ＬＮ２のみで変倍が行われる。変倍時には第１レンズ群Ｇｒ１と第５レンズ群Ｇｒ５が固定であり、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍において、第２レンズ群Ｇｒ２が拡大側凸の軌跡で移動し、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４がそれぞれ拡大側へ単調に移動する。なお、第４レンズ群Ｇｒ４は最も拡大側に開口絞りＳＴを有している。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
第３の実施の形態（図３）は、全体で３０枚のレンズ成分で構成されており、拡大側１７枚が中間像ＩＭ１の拡大投影を行う第１光学系ＬＮ１であり、縮小側１３枚が中間像ＩＭ１を形成する第２光学系ＬＮ２である。第１光学系ＬＮ１は全体として正の第１レンズ群Ｇｒ１からなり、第２光学系ＬＮ２は拡大側から順に正正正正の第２レンズ群Ｇｒ２〜第５レンズ群Ｇｒ５からなり、第２光学系ＬＮ２のみで変倍が行われる。変倍時には第１レンズ群Ｇｒ１と第５レンズ群Ｇｒ５が固定であり、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍において、第２レンズ群Ｇｒ２が拡大側凸の軌跡で移動し、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４がそれぞれ拡大側へ単調に移動する。なお、第４レンズ群Ｇｒ４は最も拡大側に開口絞りＳＴを有している。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
第４の実施の形態（図４）は、全体で３０枚のレンズ成分で構成されており、拡大側１７枚が中間像ＩＭ１の拡大投影を行う第１光学系ＬＮ１であり、縮小側１３枚が中間像ＩＭ１を形成する第２光学系ＬＮ２である。第１光学系ＬＮ１は全体として正の第１レンズ群Ｇｒ１からなり、第２光学系ＬＮ２は拡大側から順に正正正正の第２レンズ群Ｇｒ２〜第５レンズ群Ｇｒ５からなり、第２光学系ＬＮ２のみで変倍が行われる。変倍時には第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２と第５レンズ群Ｇｒ５が固定であり、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍において、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４がそれぞれ拡大側へ単調に移動する。したがって、第４の実施の形態は本発明の参考のための一形態にすぎず、本発明には属さないものである。なお、第４レンズ群Ｇｒ４は最も拡大側に開口絞りＳＴを有している。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
第５の実施の形態（図５）は、全体で３０枚のレンズ成分で構成されており、拡大側１７枚が中間像ＩＭ１の拡大投影を行う第１光学系ＬＮ１であり、縮小側１３枚が中間像ＩＭ１を形成する第２光学系ＬＮ２である。第１光学系ＬＮ１と第２光学系ＬＮ２とで、全体として正の単焦点レンズとなっている。したがって、第５の実施の形態は本発明の参考のための一形態にすぎず、本発明には属さないものである。なお、第２光学系ＬＮ２は最も大きい空気間隔の縮小側寄りに開口絞りＳＴを有している。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
以下、本発明を実施した投影光学系の構成等を、実施例のコンストラクションデータ等を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例１〜５（ＥＸ１〜５）は、前述した第１〜第５の実施の形態にそれぞれ対応する数値実施例であり、第１〜第５の実施の形態を表す光学構成図（図１〜図５）は、対応する実施例１〜５のレンズ断面形状，レンズ配置等をそれぞれ示している。したがって、第４，第５の実施の形態に対応する実施例４，５は本発明の単なる参考例であり、本発明に属さないものである。