(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
縮小側の共役面上に画像を表示させる画像表示素子と、該画像を拡大側の共役面上に共役像として投写する投写光学系とを具備する投写型表示装置であって、
前記投写光学系は、縮小側から順に、屈折光学系と、負のパワーを持つ反射光学系とを備え、
前記屈折光学系と前記反射光学系とは共通の光軸を有し、
前記屈折光学系および前記反射光学系を構成する全ての光学面が、回転対称面で構成され、
前記画像表示素子の前記画像を表示する表示面の中心が前記光軸に対して偏心して配置され、前記表示面の中心の拡大側共役位置が前記光軸に対して鉛直上方に位置しているとき、前記共役像の下端中央に結像する光束の下光線と、前記共役像の上端中央に結像する光束の上光線との交点のうち、前記屈折光学系よりも拡大側の光路にある交点全てが、前記屈折光学系の最も前記反射光学系に近い光学面の面頂点よりも縮小側に位置し、
前記屈折光学系の内部に、面頂点の接平面からのサグ量が光軸から周辺へ向かうに従い縮小側へ増加する形状をともに有する隣り合う光学面で挟まれた空気間隔であって、縮小側の前記光学面の有効径の５割から１０割の高さとなる範囲で周辺に向かうに従いその空気間隔が狭くなる狭窄空気間隔が設けられ、
前記屈折光学系の少なくとも一部を光軸方向に移動させ、少なくとも１つの前記狭窄空気間隔を含む前記屈折光学系の３つ以上の空気間隔を変化させることによりフォーカス調整を行うように構成されていることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項２】
少なくとも１つの前記狭窄空気間隔について、下記条件式（１）、（２）の少なくとも一方を満足することを特徴とする請求項１記載の投写型表示装置。
０．２＜Ｐｃ１／Ｐｃ０＜０．８  …  （１）
０．２＜Ｐａ１／Ｐａ０＜０．８  …  （２）
ただし、
Ｐｃ１：前記共役像の最も光軸から離れた位置に結像する光束の、前記狭窄空気間隔における主光線の光路長
Ｐｃ０：前記共役像の中心に結像する光束の、前記狭窄空気間隔における主光線の光路長
Ｐａ１：前記共役像の最も光軸から離れた位置に結像する光束の、前記狭窄空気間隔における上光線と下光線の平均の光路長
Ｐａ０：前記共役像の中心に結像する光束の、前記狭窄空気間隔における上光線と下光線の平均の光路長
【請求項３】
前記屈折光学系は、絞りと、該絞りよりも拡大側に配置された２枚以上の非球面レンズとを有することを特徴とする請求項１または２記載の投写型表示装置。
【請求項４】
前記屈折光学系は、絞りと、該絞りよりも縮小側に配置された１枚以上の非球面レンズとを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投写型表示装置に関し、特に、画像表示素子に表示された画像を屈折光学系および反射光学系を用いてスクリーン上に結像させる投写光学系を備えた投写型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像表示素子で表示された画像を、投写光学系によりスクリーン上に拡大投写する投写型の画像表示装置が使用されている。このような投写型表示装置に使用可能な投写光学系としては、例えば下記特許文献１、２に記載のような、複数枚のレンズからなる屈折光学系と、ミラーを含む反射光学系とを組み合わせたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−５８７５４号公報
【特許文献２】特開２０１０−７２３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
投写型表示装置の分野においては開発競争が進んでおり、装置の小型化および低コスト化が望まれている。さらに近年では、スクリーン上で十分な大きさの拡大映像を得つつ、投写距離を短くできることが要求されるようになってきている。そのためには、投写光学系が搭載される装置の筐体とスクリーンとの距離の短縮化が必要となる。また、投写型表示装置では、近年のライトバルブの性能向上を受けて、ライトバルブの解像度に見合った良好な投写性能を有することも望まれている。
【０００５】
上記特許文献１、２に記載の屈折光学系は回転対称な同軸系レンズと回転非対称な自由曲面を有する複数のレンズからなり、反射光学系は回転非対称な自由曲面を有するミラーからなる。上記特許文献１、２に記載の光学系では、投写距離が変化したときのフォーカス調整は、レンズを同軸系レンズの光軸の方向に移動させるだけでなく、回転非対称な自由曲面を有するレンズを同軸系レンズの光軸と異なる方向にも移動させて行うように構成されている。しかしながら、このようなフォーカス調整方法では、光学部材を移動させるための装置構成が複雑となる上に装置の大型化を招きコストアップの要因となる。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、装置の筐体とスクリーンとの距離を短縮可能で、低コスト化が図られ、小型で簡素な構成でありながら、フォーカス調整時の像の劣化を抑制でき、良好な投写性能を有する投写型表示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の投写型表示装置は、縮小側の共役面上に画像を表示させる画像表示素子と、該画像を拡大側の共役面上に共役像として投写する投写光学系とを具備する投写型表示装置であって、投写光学系は、縮小側から順に、屈折光学系と、負のパワーを持つ反射光学系とを備え、屈折光学系と反射光学系とは共通の光軸を有し、屈折光学系および反射光学系を構成する全ての光学面が、回転対称面で構成され、画像表示素子の画像を表示する表示面の中心が光軸に対して偏心して配置され、表示面の中心の拡大側共役位置が光軸に対して鉛直上方に位置しているとき、共役像の下端中央に結像する光束の下光線と、共役像の上端中央に結像する光束の上光線との交点のうち、屈折光学系よりも拡大側の光路にある交点全てが、屈折光学系の最も反射光学系に近い光学面の面頂点よりも縮小側に位置し、屈折光学系の内部に、面頂点の接平面からのサグ量が光軸から周辺へ向かうに従い縮小側へ増加する形状をともに有する隣り合う光学面で挟まれた空気間隔であって、縮小側の光学面の有効径の５割から１０割の高さとなる範囲で周辺に向かうに従いその空気間隔が狭くなる狭窄空気間隔が設けられ、屈折光学系の少なくとも一部を光軸方向に移動させ、少なくとも１つの狭窄空気間隔を含む屈折光学系の３つ以上の空気間隔を変化させることによりフォーカス調整を行うように構成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
なお、上記「拡大側」とは、被投写側（スクリーン側）を意味し、縮小投写する場合も、便宜的にスクリーン側を拡大側と称するものとする。一方、上記「縮小側」とは、原画像表示領域側（ライトバルブ側）を意味し、縮小投写する場合も、便宜的にライトバルブ側を縮小側と称するものとする。
【０００９】
なお、上記「屈折光学系の最も反射光学系に近い光学面」における「最も〜近い」は、光軸上における並び順で考えるものとする。
【００１０】
本発明の投写型表示装置においては、少なくとも１つの狭窄空気間隔について、下記条件式（１）、（２）の少なくとも一方を満足することが好ましい。
０．２＜Ｐｃ１／Ｐｃ０＜０．８  …  （１）
０．２＜Ｐａ１／Ｐａ０＜０．８  …  （２）
ただし、
Ｐｃ１：共役像の最も光軸から離れた位置に結像する光束の、狭窄空気間隔における主光線の光路長
Ｐｃ０：共役像の中心に結像する光束の、狭窄空気間隔における主光線の光路長
Ｐａ１：共役像の最も光軸から離れた位置に結像する光束の、狭窄空気間隔における上光線と下光線の平均の光路長
Ｐａ０：共役像の中心に結像する光束の、狭窄空気間隔における上光線と下光線の平均の光路長
【００１１】
なお、条件式（１）のＰｃ１とＰｃ０は、同一の狭窄空気間隔について算出するものとし、条件式（２）のＰａ１とＰａ０もまた、同一の狭窄空気間隔について算出するものとする。Ｐａ１とＰａ０を算出する際の「平均」は、加算平均を用いることができる。
【００１２】
なお、Ｐａ１とＰａ０を算出する際の上光線、下光線は、各光束の主光線と光軸とを含む断面内において、屈折光学系とスクリーンとの間で、各光束に含まれる光線のうち、最も光軸から遠い光線を上光線、最も光軸に近い光線を下光線とする。
【００１３】
本発明の投写型表示装置においては、屈折光学系は、絞りと、該絞りよりも拡大側に配置された２枚以上の非球面レンズとを有することが好ましい。
【００１４】
また、本発明の投写型表示装置においては、屈折光学系は、絞りと、該絞りよりも縮小側に配置された１枚以上の非球面レンズとを有することが好ましい。
【００１６】
なお、上記「回転対称面」とは、回転対称軸を中心とした回転面（一部が欠けたものを含む）で構成された面を意味する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の投写型表示装置は、複数のレンズからなる屈折光学系と、負のパワーを持つ反射光学系とを備えた投写光学系を用いており、折り返し光路を形成できるため、良好な投写性能を実現しながら、装置の筐体とスクリーンとの距離を短縮することができる。また、本発明の投写型表示装置では、共役像に結像する２つの光線の交点と屈折光学系の最も反射光学系に近いレンズ面の面頂点との位置関係を好適に設定しているため、結像に用いられる光束と光学部材が干渉しないように構成しながら、全系のコンパクト化を図り、筐体とスクリーンとの距離を短縮することができる。
【００１８】
さらに、本発明の投写型表示装置は、屈折光学系内部に上述したような狭窄空気間隔を設け、この狭窄空気間隔を含む空気間隔を変化させてフォーカス調整を行うように構成されているので、フォーカス調整時の像面の倒れや非点収差を良好に補正でき、フォーカス調整の際の像の劣化を抑制することができる。さらにまた、本発明の投写型表示装置は、屈折光学系の少なくとも一部を光軸方向に移動させてフォーカス調整を行うように構成されているので、光軸と異なる方向に移動させなくてもフォーカス調整が可能なため装置の簡素化・小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態にかかる投写型表示装置の主要部の構成を示す断面図
【図２】本発明の実施例１にかかる投写光学系の構成を示す断面図
【図３】投写光学系の構成を説明するための部分拡大図
【図４Ａ】本発明の実施例１にかかる投写光学系の投写距離が４６５ｍｍのときのスポットダイヤグラムを示す図
【図４Ｂ】本発明の実施例１にかかる投写光学系の投写距離が４６５ｍｍのときの歪曲格子を示す図
【図５Ａ】本発明の実施例１にかかる投写光学系の投写距離が５７５ｍｍのときのスポットダイヤグラムを示す図
【図５Ｂ】本発明の実施例１にかかる投写光学系の投写距離が５７５ｍｍのときの歪曲格子を示す図
【図６Ａ】本発明の実施例１にかかる投写光学系の投写距離が６８０ｍｍのときのスポットダイヤグラムを示す図
【図６Ｂ】本発明の実施例１にかかる投写光学系の投写距離が６８０ｍｍのときの歪曲格子を示す図
【図７】本発明の実施例２にかかる投写光学系の構成を示す断面図
【図８Ａ】本発明の実施例２にかかる投写光学系の投写距離が４５０ｍｍのときのスポットダイヤグラムを示す図
【図８Ｂ】本発明の実施例２にかかる投写光学系の投写距離が４５０ｍｍのときの歪曲格子を示す図
【図９Ａ】本発明の実施例２にかかる投写光学系の投写距離が５５０ｍｍのときのスポットダイヤグラムを示す図
【図９Ｂ】本発明の実施例２にかかる投写光学系の投写距離が５５０ｍｍのときの歪曲格子を示す図
【図１０Ａ】本発明の実施例２にかかる投写光学系の投写距離が６９０ｍｍのときのスポットダイヤグラムを示す図
【図１０Ｂ】本発明の実施例２にかかる投写光学系の投写距離が６９０ｍｍのときの歪曲格子を示す図
【図１１】本発明の実施例３にかかる投写光学系の構成を示す断面図
【図１２Ａ】本発明の実施例３にかかる投写光学系の投写距離が４５０ｍｍのときのスポットダイヤグラムを示す図
【図１２Ｂ】本発明の実施例３にかかる投写光学系の投写距離が４５０ｍｍのときの歪曲格子を示す図
【図１３Ａ】本発明の実施例３にかかる投写光学系の投写距離が５５０ｍｍのときのスポットダイヤグラムを示す図
【図１３Ｂ】本発明の実施例３にかかる投写光学系の投写距離が５５０ｍｍのときの歪曲格子を示す図
【図１４Ａ】本発明の実施例３にかかる投写光学系の投写距離が７００ｍｍのときのスポットダイヤグラムを示す図
【図１４Ｂ】本発明の実施例３にかかる投写光学系の投写距離が７００ｍｍのときの歪曲格子を示す図
【図１５】本発明の実施例４にかかる投写光学系の構成を示す断面図
【図１６Ａ】本発明の実施例４にかかる投写光学系の投写距離が４５０ｍｍのときのスポットダイヤグラムを示す図
【図１６Ｂ】本発明の実施例４にかかる投写光学系の投写距離が４５０ｍｍのときの歪曲格子を示す図
【図１７Ａ】本発明の実施例４にかかる投写光学系の投写距離が５５０ｍｍのときのスポットダイヤグラムを示す図
【図１７Ｂ】本発明の実施例４にかかる投写光学系の投写距離が５５０ｍｍのときの歪曲格子を示す図
【図１８Ａ】本発明の実施例４にかかる投写光学系の投写距離が６８５ｍｍのときのスポットダイヤグラムを示す図
【図１８Ｂ】本発明の実施例４にかかる投写光学系の投写距離が６８５ｍｍのときの歪曲格子を示す図
【図１９】本発明の実施例５にかかる投写光学系の構成を示す断面図
【図２０Ａ】本発明の実施例５にかかる投写光学系の投写距離が４５０ｍｍのときのスポットダイヤグラムを示す図
【図２０Ｂ】本発明の実施例５にかかる投写光学系の投写距離が４５０ｍｍのときの歪曲格子を示す図
【図２１Ａ】本発明の実施例５にかかる投写光学系の投写距離が５５０ｍｍのときのスポットダイヤグラムを示す図
【図２１Ｂ】本発明の実施例５にかかる投写光学系の投写距離が５５０ｍｍのときの歪曲格子を示す図
【図２２Ａ】本発明の実施例５にかかる投写光学系の投写距離が６９０ｍｍのときのスポットダイヤグラムを示す図
【図２２Ｂ】本発明の実施例５にかかる投写光学系の投写距離が６９０ｍｍのときの歪曲格子を示す図
【図２３】本発明の実施例６にかかる投写光学系の構成を示す断面図
【図２４Ａ】本発明の実施例６にかかる投写光学系の投写距離が４５０ｍｍのときのスポットダイヤグラムを示す図
【図２４Ｂ】本発明の実施例６にかかる投写光学系の投写距離が４５０ｍｍのときの歪曲格子を示す図
【図２５Ａ】本発明の実施例６にかかる投写光学系の投写距離が５５０ｍｍのときのスポットダイヤグラムを示す図
【図２５Ｂ】本発明の実施例６にかかる投写光学系の投写距離が５５０ｍｍのときの歪曲格子を示す図
【図２６Ａ】本発明の実施例６にかかる投写光学系の投写距離が７００ｍｍのときのスポットダイヤグラムを示す図
【図２６Ｂ】本発明の実施例６にかかる投写光学系の投写距離が７００ｍｍのときの歪曲格子を示す図
【図２７】本発明の実施例７にかかる投写光学系の構成を示す断面図
【図２８Ａ】本発明の実施例７にかかる投写光学系の投写距離が４５０ｍｍのときのスポットダイヤグラムを示す図
【図２８Ｂ】本発明の実施例７にかかる投写光学系の投写距離が４５０ｍｍのときの歪曲格子を示す図
【図２９Ａ】本発明の実施例７にかかる投写光学系の投写距離が５５０ｍｍのときのスポットダイヤグラムを示す図
【図２９Ｂ】本発明の実施例７にかかる投写光学系の投写距離が５５０ｍｍのときの歪曲格子を示す図
【図３０Ａ】本発明の実施例７にかかる投写光学系の投写距離が６８５ｍｍのときのスポットダイヤグラムを示す図
【図３０Ｂ】本発明の実施例７にかかる投写光学系の投写距離が６８５ｍｍのときの歪曲格子を示す図
【図３１】スポットダイヤグラムの座標を説明するための図
【図３２】本発明の一実施形態にかかる投写型表示装置の概略的な構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる投写型表示装置１００の主要部の構成を示す断面図である。図２は、投写型表示装置１００に用いられる投写光学系１０の構成を示す断面図である。図１および図２に示す構成例は、後述の実施例１の投写光学系に対応するものである。他の実施例についても基本的な構成は同様のため、ここでは図１および図２に示す例を参照しながら説明する。
【００２１】
投写型表示装置１００は、縮小側の共役面上に画像を表示させる画像表示素子３と、該画像を拡大側の共役面であるスクリーン５上に共役像として投写する投写光学系１０とを備える。投写光学系１０は、屈折光学系１と、負のパワーを有する反射光学系２とを備える。
【００２２】
例えば、図２に示す例の屈折光学系１は、縮小側から拡大側へ向かって順に配置された第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４の４つのレンズ群からなる。図２に示す例では、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１〜Ｌ７の７枚のレンズからなり、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ８からなり、第３レンズ群Ｇ３はレンズＬ９、Ｌ１０からなり、第４レンズ群Ｇ４はレンズＬ１１、Ｌ１２からなる。ただし、本発明の屈折光学系を構成するレンズ群の数、各レンズ群に含まれるレンズの枚数は必ずしも図１、図２に示す例に限定されない。
【００２３】
屈折光学系１は内部に絞り８を有する。図２に示す例では絞り８は第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に配置されているが、絞り８の位置はこれに限定されない。また、絞り８は仮想絞りも含めて考えるものとする。なお、図では絞り８は概念的に図示されている。
【００２４】
反射光学系２は、例えば図２に示す例のように、凸面の非球面形状をなす１枚の反射ミラー４により構成することができる。
【００２５】
投写光学系を屈折光学系のみで構成したものは、投写光学系を内蔵する筐体とスクリーンとの距離を長くする必要があるが、本実施形態のように、投写光学系を屈折光学系と反射光学系を組み合わせて構成したものは、光路が折り返し光路となるため筐体とスクリーンとの距離を短くすることができる。
【００２６】
また、屈折光学系のみからなる投写光学系では、焦点距離を短く、つまり広角化をしようとすると、どうしても拡大側のレンズが大きくなりすぎてしまうのに対し、屈折光学系と反射光学系を組み合わせた投写光学系では、拡大側のレンズを小さくすることが可能なため、焦点距離を短くすることができ、広角化するのに適しているという特長がある。
【００２７】
本実施形態の屈折光学系１と反射光学系２とは、共通の光軸Ｚを有するものである。屈折光学系１と反射光学系２とを同軸に配置することにより、投写光学系１０の組立精度を高めることができ、組立作業も容易となり、高性能、低コスト化に貢献することができる。
【００２８】
屈折光学系１の縮小側には、カバーガラス６と、色合成プリズムおよび光偏向プリズム等を想定したガラスブロック７が配されている。図１、図２では、カバーガラス６の拡大側の面が、画像表示素子３の表示面と同一面上にあるように配置した例を示しているが、カバーガラス６と画像表示素子３の表示面の間に空気間隔があるように配置してもよい。なお、図１、図２においては、画像表示素子３と、画像表示素子３の画像を表示する表示面とを一体的に図示している。
【００２９】
なお、以下では、図１に示すように、ｘ、ｙ、ｚ軸からなる直交座標系を考え、紙面鉛直方向をｙ方向とし、紙面水平方向をｚ方向とし、このｚ方向が光軸Ｚと同方向になる配置としたときについて説明するものとする。
【００３０】
投写型表示装置１００では、画像表示素子３の表示面の中心は、光軸Ｚよりも鉛直下方となるように光軸Ｚに対して偏心して配置されている。図３１に、画像表示素子３の表示面上をＸＹ平面としたときの画像表示領域内の各位置の座標の一例を示す。ここで、Ｘ方向、Ｙ方向は前述のｘ方向、ｙ方向と同方向である。図３１に示すＸ軸とＹ軸の交点が光軸Ｚの位置に対応する。
【００３１】
図３１に示す最大の矩形が画像表示素子３の表示面である。すなわち、図３１に示す丸付きの数字１、５、１５、１１の位置を４隅とする矩形は画像表示素子３の表示面の半分の領域となる。図３１の丸付きの数字の３の位置が、画像表示面の中心である。図３１の丸付きの数字の１〜１５の各位置のＸＹ座標を図３１の右側の表に示す。
【００３２】
図３１に示す丸付きの数字の１、３、５の位置から射出した光束はそれぞれ、スクリーン５上に拡大投写された共役像の下端中央に結像する光束１１、共役像の中心に結像する光束１２、共役像の上端中央に結像する光束１３となる。図１および図２に、これらの光束１１〜１３を示す。
【００３３】
画像表示素子３の表示面の中心の拡大側共役位置は光軸Ｚに対して鉛直上方に位置している。上述したような位置関係において、投写型表示装置１００では、光束１１の下光線１１ｓと、光束１３の上光線１３ｕとが交差する交点１４が、屈折光学系１の最も反射光学系２に近いレンズ面の面頂点よりも縮小側に位置するように構成される。なお、ここでいう「屈折光学系１の最も反射光学系２に近いレンズ面」とは、屈折光学系１が有するレンズのうち光軸Ｚ上の並び順における最も拡大側のレンズの拡大側のレンズ面であり、図２に示す例では、レンズＬ１２の拡大側のレンズ面となる。
【００３４】
図２に示すような、屈折光学系１と、負のパワーを有する反射光学系２とからなる投写光学系１０では、反射光学系２で反射された光束は屈折光学系１の最も反射光学系に近い位置にあるレンズＬ１２の上方を通ることになる。このとき、共役像の下端中央に結像する光束１１の下光線１１ｓと、共役像の上端中央に結像する光束１３の上光線１３ｕとの交点１４に注目し、その位置を上記のように好適に設定することにより、結像に用いられる光束と光学部材が干渉しないように構成しながら、屈折光学系１と反射光学系２を接近させて全系のコンパクト化を図り、筐体とスクリーンとの距離を短縮することができる。
【００３５】
なお、光束１１の下光線１１ｓとは、光束１１に含まれる光線のうち屈折光学系１とスクリーン５との間において最も光軸に近い光線のことを意味する。光束１３の上光線１３ｕとは、光束１３に含まれる光線のうち屈折光学系１とスクリーン５との間において最も光軸から遠い光線のことを意味する。また、図２に示す例では、光束１１、１３の光束径は絞り８の開口径により決定されているが、光束径の決定方法は必ずしもこれに限定されず、別途設けられた遮光部材や、投写型表示装置の仕様等に基づいてもよい。
【００３６】
さらに、屈折光学系１は、以下に狭窄空気間隔として説明する特徴的な空気間隔を有する。この狭窄空気間隔は、面頂点の接平面からのサグ量が光軸から周辺へ向かうに従い縮小側へ増加する形状をともに有する隣り合う光学面で挟まれた空気間隔であって、縮小側の光学面の有効径の５割から１０割の高さとなる範囲で周辺に向かうに従いその空気間隔が狭くなるような空気間隔である。なお、ここでいう高さとは光軸に垂直な方向におけるものであり、ここでいう光学面とは屈折光学系１がレンズからなる場合はレンズ面を意味する。
【００３７】
図３を参照しながら狭窄空気間隔についてより詳細に説明する。図３は、図２に示す構成例の部分拡大図に後述する光束１５を追加して図示したものである。図３に示す例では、狭窄空気間隔はレンズＬ１０とレンズＬ１１の間隔、およびレンズＬ１１とレンズＬ１２の間隔となる。
【００３８】
レンズＬ１２の縮小側の面Ｓ２６を例にとり考える。面Ｓ２６上の点Ａにおけるサグ量は、図３に示すように、面Ｓ２６と光軸Ｚとの交点を含み光軸Ｚに垂直な接平面Ｈを想定し、この接平面Ｈから点Ａまで光軸Ｚに平行な矢印ａｈを引いたときのこの矢印ａｈの長さとなる。
【００３９】
ここで、上記「サグ量が光軸から周辺へ向かうに従い縮小側へ増加する形状」とは、面Ｓ２６上の点の位置が光軸Ｚから面Ｓ２６の周辺へ移動するに従い、サグ量が大きくなる形状である。このような形状の面は、図３に示す例においては、レンズＬ１０の拡大側の面である面Ｓ２３と、レンズＬ１１の縮小側の面である面Ｓ２４と、レンズＬ１１の拡大側の面である面Ｓ２５と、レンズＬ１２の縮小側の面である面Ｓ２６である。
【００４０】
ここで、隣り合う面Ｓ２３と面Ｓ２４で挟まれた空気間隔を間隔ｄ２３、隣り合う面Ｓ２５と面Ｓ２６で挟まれた空気間隔を間隔ｄ２５としている。上記「縮小側の光学面の有効径の５割から１０割の高さとなる範囲で周辺に向かうに従いその空気間隔が狭くなる」とは、例えば、間隔ｄ２３について考えると、間隔ｄ２３を挟んでいる縮小側の面Ｓ２３の図３の両矢印Ｅ５で示す範囲である有効径の５割から１０割の高さとなる範囲で、レンズ面の周辺に向かう従い、間隔ｄ２３の光軸方向の長さが短くなっているということである。間隔ｄ２５も、縮小側の光学面の有効径の５割から１０割の高さとなる範囲で周辺に向かうに従い空気間隔が狭くなっている。したがって、図３に示す例においては、間隔ｄ２３と間隔ｄ２５とが狭窄空気間隔である。
【００４１】
投写型表示装置１００においては、投写距離が変化したとき、屈折光学系１の少なくとも一部を光軸方向に移動させ、少なくとも１つの上記狭窄空気間隔を含む屈折光学系１の３つ以上の空気間隔を変化させることにより、フォーカス調整を行うように構成されている。フォーカス調整時に狭窄空気間隔を変化させることにより、フォーカス調整時に像面が倒れるのを抑制でき、非点収差を良好に補正することができる。フォーカス調整時に変化させる空気間隔を狭窄空気間隔を含む３つ以上とすることで、フォーカス位置の補正だけでなく、フォーカス調整に伴う像の劣化を抑制することができる。
【００４２】
また、投写型表示装置１００では、フォーカス調整の際に、レンズ群を移動させる方向は光軸方向のみであり、光軸と異なる方向に移動させなくてもよいため、装置構成を簡素なものとすることができ、低コスト化および装置の小型化に有利となる。
【００４３】
例えば、図１、図２に示す例では、屈折光学系１の第２レンズ群と第３レンズ群Ｇ３を光軸方向に移動させることによりフォーカス調整を行うように構成されている。この例のように、屈折光学系１を構成するレンズ群のうち、最も拡大側のレンズ群と最も縮小側のレンズ群は固定されているインナーフォーカス方式を採用した場合は、屈折光学系の全長を変えずにフォーカス調整を行うことができる。
【００４４】
本実施形態では、図２に示すように、最も拡大側のレンズの近傍で、反射光学系２への入射光束と反射光学系２での反射光束が交わるような幾何学的配置を採っている。このような光線密度が高い構成は光束と光学部材・メカ部材が干渉しやすいが、上記のようなインナーフォーカス方式を採用することにより、光束と部材の干渉の回避が容易になり、装置の小型化を促進することができる。
【００４５】
投写型表示装置１００においては、少なくとも１つの狭窄空気間隔について、下記条件式（１）、（２）の少なくともいずれかを満足することが好ましい。
０．２＜Ｐｃ１／Ｐｃ０＜０．８  …  （１）
０．２＜Ｐａ１／Ｐａ０＜０．８  …  （２）
ただし、
Ｐｃ１：共役像の最も光軸から離れた位置に結像する光束の、狭窄空気間隔における主光線の光路長
Ｐｃ０：共役像の中心に結像する光束の、狭窄空気間隔における主光線の光路長
Ｐａ１：共役像の最も光軸から離れた位置に結像する光束の、狭窄空気間隔における上光線と下光線の平均の光路長
Ｐａ０：共役像の中心に結像する光束の、狭窄空気間隔における上光線と下光線の平均の光路長
【００４６】
図３に示す光束１５は、図３１に示す丸付きの数字の１５の位置から射出した光束であり、共役像の最も光軸から離れた位置に結像する光束である。図３に光束１５の主光線１５ｃ、上光線１５ｕ、下光線１５ｓを示す。また、図１３に示す光束１２は上述したように図３に示す丸付きの数字の３の位置から射出した光束であり、共役像の中心に結像する光束である。図３に光束１２の主光線１２ｃ、上光線１２ｕ、下光線１２ｓを示す。
【００４７】
条件式（１）、（２）の少なくともいずれかについて、その上限を満たすことで、フォーカス調整時に像面の倒れや非点収差を良好に補正することが容易になり、その下限を満たすことで、レンズ面の傾斜が極端になって製造性が低下してコストアップになるのを回避することができる。
【００４８】
また、屈折光学系１は、絞り８よりも拡大側に２枚以上の非球面レンズを有することが好ましい。これにより、軸外収差の補正に有利になり、非点収差や像面湾曲を良好に補正することが容易になる。
【００４９】
また、屈折光学系１は、絞り８よりも縮小側に１枚以上の非球面レンズを有することが好ましい。これにより、球面収差やコマ収差を良好に補正することが容易になる。
【００５０】
さらにまた、屈折光学系１および反射光学系２を構成する全ての光学面が、回転対称面で構成されていることが好ましい。これにより、回転非対称面で構成する場合に比べて製造性が向上し、低コスト化を図ることができる。また、前述のように屈折光学系１と反射光学系２とは同軸に配置されていることから、光学系の全長を短くしたり反射ミラーのサイズを小さくしたりした場合に懸念される歪曲収差等の諸収差を良好に補正することが可能となる。
【００５１】
次に、図３２を参照しながら、投写型表示装置１００の概略的な構成について説明する。図３２に、投写光学系１０と、光源１０と、照明光学系３０とを備えた投写型表示装置１００の概略的な構成例を示す。なお、図３２では、投写光学系１０は、概念的に図示されている。照明光学系３０は、色分解のためのダイクロイックミラー３２、３３と、全反射ミラー３８ａ〜３８ｃと、コンデンサレンズ３６ａ〜３６ｃと、色合成のためのクロスダイクロイックプリズム３４とを備えている。コンデンサレンズ３６ａ〜３６ｃと、クロスダイクロイックプリズム３４との間には、ライトバルブとしての透過型液晶パネル３１ａ〜３１ｃが配置されている。なお、図３２では光源２０とダイクロイックミラー３２の間の構成は図示を省略している。
【００５２】
光源２０からの白色光は、ダイクロイックミラー３２、３３で３つの色光光束（Ｇ光、Ｂ光、Ｒ光）に分解された後、それぞれ全反射ミラー３８ａ〜３８ｃにより光路を偏向されてコンデンサレンズ３６ａ〜３６ｃを経て各色光光束にそれぞれ対応する透過型液晶パネル３１ａ〜３１ｃに入射して光変調され、クロスダイクロイックプリズム３４により色合成された後、投写光学系１０に入射して、投写光学系１０によりスクリーン５に投写される。
【００５３】
なお、図３２に示す構成では、ライトバルブとして透過型液晶パネルを用いているが、本発明の投写型表示装置に使用可能なライトバルブはこれに限定されない。本発明の投写型表示装置に使用可能なライトバルブとしては、透過型液晶パネル以外の透過型表示素子を用いることも可能であり、また、照明光学系の構成を適宜設定することにより、反射型表示素子を用いることも可能であり、その場合は例えば、反射型液晶パネルやＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス：登録商標）等を用いることができる。
【００５４】
次に、本発明の投写型表示装置に用いられる投写光学系の具体的な実施例１〜７について説明する。
＜実施例１＞
実施例１の投写光学系の構成は図２に示したとおりである。実施例１の投写光学系は、縮小側から順に、屈折光学系１と、反射光学系２とを備える。反射光学系２は、非球面形状の１枚の反射ミラー４からなり、屈折光学系１と共通の光軸を有する。屈折光学系１および反射光学系２を構成する全ての光学面が、回転対称面で構成されている。
【００５５】
屈折光学系１は、縮小側から拡大側へ向かって順に配置された第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４の４つのレンズ群からなる。第１レンズ群Ｇ１は、縮小側から順に、両凸形状のレンズＬ１と、縮小側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ２および縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ３の貼り合わせからなる接合レンズと、近軸領域で縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ４と、両凹形状のレンズＬ５および両凸形状のレンズＬ６の貼り合わせからなる接合レンズと、両凸形状のレンズＬ７とが配列されて構成されている。
【００５６】
第２レンズ群Ｇ２は、両凸形状のレンズＬ８から構成されている。第３レンズ群Ｇ３は、縮小側から順に、両凹形状のレンズＬ９と、拡大側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ１０とが配列されて構成されている。第４レンズ群Ｇ４は、縮小側から順に、近軸領域で拡大側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ１１と、近軸領域で拡大側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ１２とが配列されて構成されている。絞り８は第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に配置されている。レンズＬ４、レンズＬ１１、レンズＬ１２は両側の面が非球面である。
【００５７】
表１の上段の表に実施例１の投写光学系の基本レンズデータを示す。この表では、Ｓｉの欄には最も縮小側の構成要素の縮小側の面を１番目として拡大側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示し、Ｒｉの欄にはｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉの欄にはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示している。また、Ｎｄｊの欄には最も縮小側の構成要素を１番目として拡大側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）のレンズのｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊの欄にはｊ番目の構成要素のｄ線に対するアッベ数を示している。
【００５８】
この表には、カバーガラス６から反射ミラー４までの基本レンズデータを示しており、反射ミラー４のＮｄｊの欄には「反射面」と記載している。曲率半径の符号は、面形状が縮小側に凸の場合を正、拡大側に凸の場合を負としている。
【００５９】
表１のＤｉの欄の最下欄の可変４と記載された間隔は、反射ミラー４とスクリーンとの間隔であり、投写距離に対応するものである。投写距離に応じて、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間隔が変化するため、表１のこれらの間隔に相当する欄にはそれぞれ可変１、可変２、可変３と記入している。表１の下段の表に、投写距離に対応する可変４の値と、そのときの可変１、可変２、可変３の値を示す。なお、反射ミラー４により光の進行方向が変わるため可変４は負の値で示している。また、実施例１の投写光学系の絞り８の開口部の直径はφ３１．１ｍｍである。
【００６０】
なお、基本レンズデータの長さの単位としてここではｍｍを用いているが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることも可能である。表１において、面番号に＊印が付いた面は非球面であり、非球面の曲率半径の欄には近軸の曲率半径の数値を示している。
【００６１】
表２に実施例１の投写光学系の各非球面の非球面係数を示す。表２の非球面係数の数値の「Ｅ−ｎ」（ｎ：整数）は「×１０−ｎ」を意味し、「Ｅ＋ｎ」は「×１０ｎ」を意味する。非球面係数は、下式で表される非球面式における各係数Ｋ、Ａｍ（ｍ＝３、４、５、…）の値である。なお、下記各表では、所定の桁でまるめた数値を記載している。
【数１】
0005638481.tif 000002
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からのレンズ面までの距離）
Ｃ：光軸近傍の曲率
Ｋ、Ａｍ：非球面係数（ｍ＝３、４、５、…）
【００６２】
【表１】
0005638481.tif 000003
【００６３】
【表２】
0005638481.tif 000004
【００６４】
図４Ａに投写距離が４６５ｍｍのときの実施例１の投写光学系によるスクリーン上でのスポットダイヤグラムを示す。図４Ａの各スポットダイヤグラムの枠の横幅が５０００μｍに対応する。各スポットダイヤグラムの図の左側に記載された丸付きの数字は、前述したように図３１に示す画像表示素子３の表示面上での位置に対応している。図３１のＸ、Ｙ座標値の単位はｍｍである。また、図４Ｂに投写距離が４６５ｍｍのときの実施例１の投写光学系によるスクリーン上での歪曲格子（Distortion Grid）を示す。
【００６５】
同様に、図５Ａ、図５Ｂにそれぞれ、投写距離が５７５ｍｍのときの実施例１の投写光学系によるスクリーン上でのスポットダイヤグラム、歪曲格子を示し、図６Ａ、図６Ｂにそれぞれ、投写距離が６８０ｍｍのときの実施例１の投写光学系によるスクリーン上でのスポットダイヤグラム、歪曲格子を示す。図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、図６Ｂはいずれも波長５５０ｎｍに関するものである。
【００６６】
なお、以下の実施例２〜７の説明において、実施例１のものと略同様のものについては重複説明を省略する。例えば、以下の実施例２〜７の投写光学系の構成図において、レンズの符号とレンズ群の符号を除き、実施例１のものと同一符号のものは、実施例１のものと略同一の機能および構成を有するものである。また、以下の実施例２〜７の投写光学系の表、スポットダイヤグラムにおける記号とその意味は実施例１のものと基本的に同様であり、スポットダイヤグラムと歪曲格子が波長５５０ｎｍに関するものである点についても、実施例１のものと同様である。
【００６７】
＜実施例２＞
図７に実施例２の投写光学系の構成を示す。実施例２にかかる投写光学系は、実施例１にかかる投写用変倍光学系と略同様の構成とされているが、屈折光学系の各レンズ群が有するレンズの構成が以下に述べるように実施例１のものと相違している。
【００６８】
第１レンズ群Ｇ１は、縮小側から順に、縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ１と、縮小側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ２および両凸形状のレンズＬ３の貼り合わせからなる接合レンズと、近軸領域で縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ４と、縮小側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ５および縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ６の貼り合わせからなる接合レンズとが配列されて構成されている。
【００６９】
第２レンズ群Ｇ２は、縮小側から順に、両凸形状のレンズＬ７と、縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ８および縮小側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ９の貼り合わせからなる接合レンズとが配列されて構成されている。
【００７０】
第３レンズ群Ｇ３は、縮小側から順に、両凹形状のレンズＬ１０と、拡大側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ１１と、近軸領域で拡大側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ１２とが配列されて構成されている。第４レンズ群Ｇ４は、近軸領域で両凹形状のレンズＬ１３から構成されている。絞り８は第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に配置されている。レンズＬ４、レンズＬ１２、レンズＬ１３は両側の面が非球面である。
【００７１】
表３、表４にそれぞれ、実施例２の投写光学系の基本レンズデータ、各非球面の非球面係数を示す。実施例２の投写光学系の絞り８の開口部の直径はφ２６．５ｍｍである。
【００７２】
【表３】
0005638481.tif 000005
【００７３】
【表４】
0005638481.tif 000006
【００７４】
図８Ａ、図８Ｂにそれぞれ、実施例２の投写光学系の投写距離が４５０ｍｍのときのスポットダイヤグラム、歪曲格子を示し、図９Ａ、図９Ｂにそれぞれ、実施例２の投写光学系の投写距離が５５０ｍｍのときのスポットダイヤグラム、歪曲格子を示し、図１０Ａ、図１０Ｂにそれぞれ、実施例２の投写光学系の投写距離が６９０ｍｍのときのスポットダイヤグラム、歪曲格子を示す。
【００７５】
＜実施例３＞
図１１に実施例３の投写光学系の構成を示す。実施例３にかかる投写光学系は、実施例１にかかる投写用変倍光学系と略同様の構成とされているが、屈折光学系の各レンズ群が有するレンズの構成が以下に述べるように実施例１のものと相違している。
【００７６】
第１レンズ群Ｇ１は、縮小側から順に、縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ１と、縮小側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ２および両凸形状のレンズＬ３の貼り合わせからなる接合レンズと、近軸領域で縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ４と、縮小側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ５および縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ６の貼り合わせからなる接合レンズと、絞り８と、両凸形状のレンズＬ７とが配列されて構成されている。
【００７７】
第２レンズ群Ｇ２は、縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ８および縮小側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ９を縮小側からこの順に貼り合わせた接合レンズから構成されている。
【００７８】
第３レンズ群Ｇ３は、縮小側から順に、両凹形状のレンズＬ１０と、拡大側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ１１と、近軸領域で拡大側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ１２とが配列されて構成されている。第４レンズ群Ｇ４は、近軸領域で両凹形状のレンズＬ１３から構成されている。レンズＬ４、レンズＬ１２、レンズＬ１３は両側の面が非球面である。
【００７９】
表５、表６にそれぞれ、実施例３の投写光学系の基本レンズデータ、各非球面の非球面係数を示す。実施例３の投写光学系の絞り８の開口部の直径はφ２７．１ｍｍである。
【００８０】
【表５】
0005638481.tif 000007
【００８１】
【表６】
0005638481.tif 000008
【００８２】
図１２Ａ、図１２Ｂにそれぞれ、実施例３の投写光学系の投写距離が４５０ｍｍのときのスポットダイヤグラム、歪曲格子を示し、図１３Ａ、図１３Ｂにそれぞれ、実施例３の投写光学系の投写距離が５５０ｍｍのときのスポットダイヤグラム、歪曲格子を示し、図１４Ａ、図１４Ｂにそれぞれ、実施例３の投写光学系の投写距離が７００ｍｍのときのスポットダイヤグラム、歪曲格子を示す。
【００８３】
＜実施例４＞
図１５に実施例４の投写光学系の構成を示す。実施例４にかかる投写光学系は、実施例１にかかる投写用変倍光学系と略同様の構成とされているが、屈折光学系の各レンズ群が有するレンズの構成が以下に述べるように実施例１のものと相違している。
【００８４】
第１レンズ群Ｇ１は、縮小側から順に、縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ１と、縮小側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ２および両凸形状のレンズＬ３の貼り合わせからなる接合レンズと、近軸領域で縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ４と、縮小側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ５および縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ６の貼り合わせからなる接合レンズとが配列されて構成されている。
【００８５】
第２レンズ群Ｇ２は、縮小側から順に、両凸形状のレンズＬ７と、縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ８および縮小側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ９の貼り合わせからなる接合レンズと、両凹形状のレンズＬ１０と、拡大側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ１１とが配列されて構成されている。
【００８６】
第３レンズ群Ｇ３は、近軸領域で拡大側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ１２から構成されている。第４レンズ群Ｇ４は、近軸領域で両凹形状のレンズＬ１３から構成されている。絞り８は第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に配置されている。レンズＬ４、レンズＬ１２、レンズＬ１３は両側の面が非球面である。
【００８７】
表７、表８にそれぞれ、実施例４の投写光学系の基本レンズデータ、各非球面の非球面係数を示す。実施例４の投写光学系の絞り８の開口部の直径はφ２９．９ｍｍである。
【００８８】
【表７】
0005638481.tif 000009
【００８９】
【表８】
0005638481.tif 000010
【００９０】
図１６Ａ、図１６Ｂにそれぞれ、実施例４の投写光学系の投写距離が４５０ｍｍのときのスポットダイヤグラム、歪曲格子を示し、図１７Ａ、図１７Ｂにそれぞれ、実施例４の投写光学系の投写距離が５５０ｍｍのときのスポットダイヤグラム、歪曲格子を示し、図１８Ａ、図１８Ｂにそれぞれ、実施例４の投写光学系の投写距離が６８５ｍｍのときのスポットダイヤグラム、歪曲格子を示す。
【００９１】
＜実施例５＞
図１９に実施例５の投写光学系の構成を示す。実施例５にかかる投写光学系は、実施例１にかかる投写用変倍光学系と略同様の構成とされているが、屈折光学系の各レンズ群が有するレンズの構成が以下に述べるように実施例１のものと相違している。
【００９２】
第１レンズ群Ｇ１は、縮小側から順に、縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ１と、縮小側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ２および両凸形状のレンズＬ３の貼り合わせからなる接合レンズと、近軸領域で縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ４と、縮小側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ５および縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ６の貼り合わせからなる接合レンズと、絞り８と、両凸形状のレンズＬ７とが配列されて構成されている。
【００９３】
第２レンズ群Ｇ２は、縮小側から順に、縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ８および縮小側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ９の貼り合わせからなる接合レンズと、両凹形状のレンズＬ１０と、拡大側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ１１とが配列されて構成されている。
【００９４】
第３レンズ群Ｇ３は、近軸領域で拡大側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ１２から構成されている。第４レンズ群Ｇ４は、近軸領域で両凹形状のレンズＬ１３から構成されている。レンズＬ４、レンズＬ１２、レンズＬ１３は両側の面が非球面である。
【００９５】
表９、表１０にそれぞれ、実施例５の投写光学系の基本レンズデータ、各非球面の非球面係数を示す。実施例５の投写光学系の絞り８の開口部の直径はφ２７．１８ｍｍである。
【００９６】
【表９】
0005638481.tif 000011
【００９７】
【表１０】
0005638481.tif 000012
【００９８】
図２０Ａ、図２０Ｂにそれぞれ、実施例５の投写光学系の投写距離が４５０ｍｍのときのスポットダイヤグラム、歪曲格子を示し、図２１Ａ、図２１Ｂにそれぞれ、実施例５の投写光学系の投写距離が５５０ｍｍのときのスポットダイヤグラム、歪曲格子を示し、図２２Ａ、図２２Ｂにそれぞれ、実施例５の投写光学系の投写距離が６９０ｍｍのときのスポットダイヤグラム、歪曲格子を示す。
【００９９】
＜実施例６＞
図２３に実施例６の投写光学系の構成を示す。実施例６にかかる投写光学系は、実施例１にかかる投写用変倍光学系と略同様の構成とされているが、屈折光学系の各レンズ群が有するレンズの構成が以下に述べるように実施例１のものと相違している。
【０１００】
第１レンズ群Ｇ１は、縮小側から順に、縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ１と、縮小側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ２および両凸形状のレンズＬ３の貼り合わせからなる接合レンズと、近軸領域で縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ４と、縮小側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ５および縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ６の貼り合わせからなる接合レンズと、絞り８と、両凸形状のレンズＬ７とが配列されて構成されている。
【０１０１】
第２レンズ群Ｇ２は、縮小側から順に、縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ８および縮小側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ９の貼り合わせからなる接合レンズと、両凹形状のレンズＬ１０とが配列されて構成されている。
【０１０２】
第３レンズ群Ｇ３は、縮小側から順に、拡大側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ１１と、近軸領域で拡大側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ１２とが配列されて構成されている。第４レンズ群Ｇ４は、近軸領域で両凹形状のレンズＬ１３から構成されている。レンズＬ４、レンズＬ１２、レンズＬ１３は両側の面が非球面である。
【０１０３】
表１１、表１２にそれぞれ、実施例６の投写光学系の基本レンズデータ、各非球面の非球面係数を示す。実施例６の投写光学系の絞り８の開口部の直径はφ２７．９ｍｍである。
【０１０４】
【表１１】
0005638481.tif 000013
【０１０５】
【表１２】
0005638481.tif 000014
【０１０６】
図２４Ａ、図２４Ｂにそれぞれ、実施例６の投写光学系の投写距離が４５０ｍｍのときのスポットダイヤグラム、歪曲格子を示し、図２５Ａ、図２５Ｂにそれぞれ、実施例６の投写光学系の投写距離が５５０ｍｍのときのスポットダイヤグラム、歪曲格子を示し、図２６Ａ、図２６Ｂにそれぞれ、実施例６の投写光学系の投写距離が７００ｍｍのときのスポットダイヤグラム、歪曲格子を示す。
【０１０７】
＜実施例７＞
図２７に実施例７の投写光学系の構成を示す。実施例７にかかる投写光学系は、実施例１にかかる投写用変倍光学系と略同様の構成とされているが、屈折光学系の各レンズ群が有するレンズの構成が以下に述べるように実施例１のものと相違している。
【０１０８】
第１レンズ群Ｇ１は、縮小側から順に、縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ１と、縮小側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ２および両凸形状のレンズＬ３の貼り合わせからなる接合レンズと、近軸領域で縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ４と、縮小側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ５および縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ６の貼り合わせからなる接合レンズとが配列されて構成されている。
【０１０９】
第２レンズ群Ｇ２は、両凸形状のレンズＬ７から構成されている。第３レンズ群Ｇ３は、縮小側から順に、縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ８および縮小側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ９の貼り合わせからなる接合レンズと、両凹形状のレンズＬ１０と、拡大側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬ１１と、近軸領域で拡大側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ１２とが配列されて構成されている。
【０１１０】
第４レンズ群Ｇ４は、近軸領域で両凹形状のレンズＬ１３から構成されている。絞り８は第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に配置されている。レンズＬ４、レンズＬ１２、レンズＬ１３は両側の面が非球面である。
【０１１１】
表１３、表１４にそれぞれ、実施例７の投写光学系の基本レンズデータ、各非球面の非球面係数を示す。実施例７の投写光学系の絞り８の開口部の直径はφ２７．６ｍｍである。
【０１１２】
【表１３】
0005638481.tif 000015
【０１１３】
【表１４】
0005638481.tif 000016
【０１１４】
図２８Ａ、図２８Ｂにそれぞれ、実施例７の投写光学系の投写距離が４５０ｍｍのときのスポットダイヤグラム、歪曲格子を示し、図２９Ａ、図２９Ｂにそれぞれ、実施例７の投写光学系の投写距離が５５０ｍｍのときのスポットダイヤグラム、歪曲格子を示し、図３０Ａ、図３０Ｂにそれぞれ、実施例７の投写光学系の投写距離が６８５ｍｍのときのスポットダイヤグラム、歪曲格子を示す。
【０１１５】
上述の実施例１〜７は、各実施例のスポットダイヤグラム、歪曲格子からわかるように、諸収差が良好に補正されて、高性能な投写光学系となっている。また、表１５に実施例１〜７のＰｃ１、Ｐｃ０の値と条件式（１）の対応値を示す。表１５に示す「面間隔」は、各実施例の基本レンズデータのＤｉの欄に示した面間隔と対応しており、この面間隔について表１５のＰｃ１、Ｐｃ０を算出している。なお、表１５に示す値は波長５５０ｎｍに関するものである。
【０１１６】
【表１５】
0005638481.tif 000017
【０１１７】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、本発明の投写光学系の各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数、非球面係数の値は、適宜変更することが可能である。本発明の屈折光学系はレンズのみからなるものに限定されず、屈折作用を有する素子を含んでいればよく、さらに反射素子や回折光学素子を含むものであってもよい。また、本発明の投写型表示装置に用いられるライトバルブや、光束分離または光束合成に用いられる光学部材は、上記構成に限定されず、種々の態様の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１８】
１    屈折光学系
２    反射光学系
３    画像表示素子
４    反射ミラー
５    スクリーン
６    カバーガラス
７    ガラスブロック
８    絞り
１０    投写光学系
１１、１２、１３、１５    光束
１１ｓ、１２ｓ、１５ｓ    下光線
１２ｃ、１５ｃ    主光線
１２ｕ、１３ｕ、１５ｕ    上光線
１４    交点
２０    光源
３０    照明光学系
３１ａ〜３１ｃ    透過型液晶パネル
３２、３３    ダイクロイックミラー
３４    クロスダイクロイックプリズム
３６ａ〜３６ｃ    コンデンサレンズ
３８ａ〜３８ｃ    全反射ミラー
１００    投写型表示装置
Ｇ１    第１レンズ群
Ｇ２    第２レンズ群
Ｇ３    第３レンズ群
Ｇ４    第４レンズ群
Ｌ１〜Ｌ１３    レンズ
Ｚ    光軸
【図１】
0005638481.tif 000018
【図２】
0005638481.tif 000019
【図３】
0005638481.tif 000020
【図７】
0005638481.tif 000021
【図１１】
0005638481.tif 000022
【図１５】
0005638481.tif 000023
【図１９】
0005638481.tif 000024
【図２３】
0005638481.tif 000025
【図２７】
0005638481.tif 000026
【図３１】
0005638481.tif 000027
【図３２】
0005638481.tif 000028
【図４Ａ】
0005638481.tif 000029
【図４Ｂ】
0005638481.tif 000030
【図５Ａ】
0005638481.tif 000031
【図５Ｂ】
0005638481.tif 000032
【図６Ａ】
0005638481.tif 000033
【図６Ｂ】
0005638481.tif 000034
【図８Ａ】
0005638481.tif 000035
【図８Ｂ】
0005638481.tif 000036
【図９Ａ】
0005638481.tif 000037
【図９Ｂ】
0005638481.tif 000038
【図１０Ａ】
0005638481.tif 000039
【図１０Ｂ】
0005638481.tif 000040
【図１２Ａ】
0005638481.tif 000041
【図１２Ｂ】
0005638481.tif 000042
【図１３Ａ】
0005638481.tif 000043
【図１３Ｂ】
0005638481.tif 000044
【図１４Ａ】
0005638481.tif 000045
【図１４Ｂ】
0005638481.tif 000046
【図１６Ａ】
0005638481.tif 000047
【図１６Ｂ】
0005638481.tif 000048
【図１７Ａ】
0005638481.tif 000049
【図１７Ｂ】
0005638481.tif 000050
【図１８Ａ】
0005638481.tif 000051
【図１８Ｂ】
0005638481.tif 000052
【図２０Ａ】
0005638481.tif 000053
【図２０Ｂ】
0005638481.tif 000054
【図２１Ａ】
0005638481.tif 000055
【図２１Ｂ】
0005638481.tif 000056
【図２２Ａ】
0005638481.tif 000057
【図２２Ｂ】
0005638481.tif 000058
【図２４Ａ】
0005638481.tif 000059
【図２４Ｂ】
0005638481.tif 000060
【図２５Ａ】
0005638481.tif 000061
【図２５Ｂ】
0005638481.tif 000062
【図２６Ａ】
0005638481.tif 000063
【図２６Ｂ】
0005638481.tif 000064
【図２８Ａ】
0005638481.tif 000065
【図２８Ｂ】
0005638481.tif 000066
【図２９Ａ】
0005638481.tif 000067
【図２９Ｂ】
0005638481.tif 000068
【図３０Ａ】
0005638481.tif 000069
【図３０Ｂ】
0005638481.tif 000070