(57)【要約】【課題】レンズ系と凹面鏡を用いる投射光学系で、レンズ系の大径化と凹面鏡の鏡面の大面積化を有効に抑制できる投射光学系を実現する。【解決手段】投射光学系は、画像表示素子の画像表示面に表示された投射用画像を、斜光線により被投射面に投射して拡大表示させる画像表示装置に用いられる投射光学系であって、レンズ系１０と、凹面鏡２０と、略平面状の反射面を持つ反射鏡３０とを有し、画像表示面からの投射用光を順次、レンズ系１０、凹面鏡２０、反射鏡３０の順序で被投射面へ導光し、主としてレンズ系１０と凹面鏡２０の結像作用により、被投射面上に結像させることを特徴とする。【選択図】図１
2014235414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像表示素子の画像表示面に表示された投射用画像を、斜光線により被投射面に投射して拡大表示させる画像表示装置に用いられる投射光学系であって、
レンズ系と、凹面鏡と、略平面状の反射面を持つ反射鏡とを有し、
画像表示面からの投射用光を順次、前記レンズ系、前記凹面鏡、前記反射鏡の順序で被投射面へ導光し、主として前記レンズ系と前記凹面鏡の結像作用により、被投射面上に結像させることを特徴とする投射光学系。
【請求項２】
請求項１記載の投射光学系において、
略平面状の反射面を持つ反射鏡の反射面が平面であることを特徴とする投射光学系。
【請求項３】
請求項１または２記載の投射光学系において、
反射鏡が、反射面を、レンズ系の光軸と平行もしくは平行に近い状態として配置されていることを特徴とする投射光学系。
【請求項４】
請求項１または２または３記載の投射光学系において、
被投射面が、レンズ系の光軸と略平行となるように、前記レンズ系、凹面鏡、反射鏡の配置が定められていることを特徴とする投射光学系。
【請求項５】
請求項１〜４の任意の１に記載の投射光学系において、
レンズ系を構成する複数のレンズのうち、最も拡大側のレンズが、凹面を拡大側に向けた正メニスカスレンズであり、前記レンズ系から射出する投射光束の発散性を抑制することを特徴とする投射光学系。
【請求項６】
請求項１〜５の任意の１に記載の投射光学系において、
レンズ系を構成する複数のレンズのうち、拡大側から２番目と３番目のレンズが、共軸の非球面を有するレンズであり、２番目のレンズの拡大側の面は凹面で、かつ、３番目のレンズの縮小側の面は、光軸近傍が凸面で周辺部が凹面であることを特徴とする投射光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、投射光学系に関する。
【０００２】
より詳しくは、画像表示素子の画像表示面に表示された投射用画像を、斜光線により被投射面に投射して拡大表示させる画像表示装置に用いられる投射光学系に関する。
【背景技術】
【０００３】
画像表示素子の画像表示面に表示された投射用画像を被投射面に投射して拡大表示させる画像表示装置は、プロジェクタ装置等として広く普及している。
【０００４】
このような画像表示装置において、投射用画像を被投射面（通常はスクリーンである。）上に「投射画像」として結像させる投射光学系も種々のものが提案されている。
【０００５】
投射光学系の１ジャンルとして「レンズ系と曲面ミラーを含む構成のもの」が知られている（特許文献１〜４）。
【０００６】
これら特許文献に記載された投射光学系では、画像表示面からの光束をレンズ系に入射させ、レンズ系から射出した光束を曲面ミラーにより反射させて被投射面に導いている。
【０００７】
このような構成だと、曲面ミラーにも結像機能を分担させることが出来るので、レンズ系の設計が容易になる。
【０００８】
また、鏡面面積の大きい曲面ミラーを用いることにより、無理なく投射光の画角を大きくでき、投射光学系の配置位置を被投射面に近づけることができる。
【０００９】
特許文献４の図１２に開示された投射光学系では、レンズ系から射出した光束を「略平面状の反射面」を持つ反射鏡により反射させて凹面鏡に入射させている。
【００１０】
特許文献１〜３に記載の投射光学系では、被投射面はレンズ系の光軸に直交的であるが、特許文献４の上記投射光学系では被投射面はレンズ系光軸と略平行である。
【００１１】
このため、特許文献４の上記投射光学系は、レンズ系を「被投射面により近接させて配置」できる。
【００１２】
ところで、被投射面と投射光学系とを近接させ、且つ、投射画像のサイズを大きくするには、投射光学系が広角であることが必要である。
【００１３】
特許文献１〜４に記載の投射光学系は、広角を実現するため、レンズ系の最も曲面ミラー側のレンズ径を大きくして、該レンズから射出する光束の発散性を大きくしている。
【００１４】
また、上記レンズから射出する光束の発散性が大きいため、曲面ミラーの鏡面面積も大きくなっており、投射光学系や画像表示装置のコンパクト化を困難にしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
この発明は上述した事情に鑑み、レンズ系と凹面鏡を用いる投射光学系で、レンズ系の大径化と凹面鏡の鏡面の大面積化を有効に抑制できる投射光学系の実現を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明の投射光学系は、画像表示素子の画像表示面に表示された投射用画像を、斜光線により被投射面に投射して拡大表示させる画像表示装置に用いられる投射光学系であって、レンズ系と、凹面鏡と、略平面状の反射面を持つ反射鏡とを有し、画像表示面からの投射用光を順次、前記レンズ系、前記凹面鏡、前記反射鏡の順序で被投射面へ導光し、主として前記レンズ系と前記凹面鏡の結像作用により、被投射面上に結像させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
この発明の投射光学系では、レンズ系から射出する光束が先ず凹面鏡に反射されて、反射鏡に入射する。
【００１８】
このため、レンズ系と凹面鏡との間の距離を、レンズ系の光軸方向に大きく取ることができ、レンズ系から射出する光束の発散性を抑制でき、凹面鏡の大面積化も抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】投射光学系の実施の１形態を説明するための図である。
【図２】実施例１の投射光学系の構成を示す図である。
【図３】実施例１の投射光学系のスポットダイアグラムを示す図である。
【図４】実施例２の投射光学系の構成を示す図である。
【図５】実施例２の投射光学系のスポットダイアグラムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
図１は、画像表示装置用の投射光学系の実施の１形態を説明するための図である。
【００２２】
図１において、符号１０はレンズ系、符号２０は凹面鏡、符号３０は反射鏡を示す。
【００２３】
図示されない画像表示素子は、図においてレンズ系１０の左方（縮小側とも言う。）に配置され、その画像表示面はレンズ系１０の光軸ＡＸに対して図の下方へシフトしている。
【００２４】
画像表示素子としては、１枚または３枚の液晶パネルを有する液晶ライトバルブや、ＤＭＤ（デジタル・ミラー・デバイス）等を適宜に用いることができる。
【００２５】
投射用画像は、上記画像表示面に表示される。例えばＤＭＤの場合には、２次元配列した微小ミラーが投射用画像に応じて傾けられることにより表示される。
【００２６】
画像表示面からの投射用光を「投射光束」と呼ぶ。
【００２７】
投射光束は、図１に示すように、その主光線がレンズ系光軸ＡＸに対して「右斜め上がりの斜光線」となっている。
【００２８】
投射光束は、レンズ系１０から光軸ＡＸに対して「右上がりの発散性の光束」となって射出し、先ず、凹面鏡２０に入射する。
【００２９】
図において光束ＦＬ１、ＦＬ２は、スクリーン上の投射画像の両端に結像する光束であり、符号：θは、光束ＦＬ１、ＦＬ２のなす角で「投射光束の発散角」である。
【００３０】
凹面鏡２０により反射された投射光束は、凹面鏡２０の正のパワーにより集束されつつ反射鏡３０の反射面に入射する。
【００３１】
そして、図の上方へ反射されて図示されない被投射面であるスクリーンへ向かい、投射用画像を投射画像として拡大表示する。
【００３２】
即ち、投射用光である投射光束は、レンズ系１０、凹面鏡２０、反射鏡３０により、この順序で順次にスクリーン側へ導光される。
【００３３】
説明中の実施の形態にいて、反射鏡３０は「平面鏡」であって、反射面の形状は「実質的な平面」である。
【００３４】
従って、スクリーン上に投射される投射画像は「レンズ系１０と凹面鏡２０とによる結像作用」によって結像する。
【００３５】
図の如く、レンズ系１０の最も拡大側（図の右方）の投射光束の射出面から、凹面鏡２０までの光軸ＡＸ上の距離をＬ１とする。
【００３６】
また、凹面鏡２０の「光軸ＡＸに直交する方向のサイズ」を図の如くＬ２とする。また、反射鏡３０の光軸ＡＸ方向の長さをＬ３とする。
【００３７】
これら長さの次元を持つ３つの量：Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３について考察する。
【００３８】
図１に示された投射光学系の、図の上下方向（光軸ＡＸに直交する方向）におけるサイズを決定するものは凹面鏡２０のサイズ：Ｌ２である。
【００３９】
また、投射光学系の光軸ＡＸ方向のサイズを決定するものは、上記距離：Ｌ１である。
【００４０】
これら両方向のサイズを小さくして投射光学系をコンパクトにすることを考えると、距離：Ｌ１、サイズ：Ｌ２を共に小さくすることが考えられる。
【００４１】
先ず、距離：Ｌ１を小さくすることを考えると、この場合、凹面鏡２０がレンズ系１０に近づくことになる。
【００４２】
この状況で、レンズ系１０から射出する投射光束の発散角：θを変えないとすれば、凹面鏡２０に該投射光束が入射する部分も小さくなる。
【００４３】
従って、凹面鏡２０の鏡面面積のサイズ：Ｌ２も小さくすることができ、投射光学系はコンパクトになる。
【００４４】
しかし、その場合、投射光学系に要求される「広角性」を確保しようとすれば、凹面鏡２０に課せられる「投射光学系の広角性を確保する光学機能」が厳しいものになる。
【００４５】
このため、凹面鏡２０の鏡面形状が複雑になり、この複雑な鏡面形状を小さい鏡面面積で実現するのは極めて困難となりやすい。
【００４６】
これを避ける方策としては、凹面鏡２０のサイズ：Ｌ２は小さくせず、レンズ系１０から射出する投射光束の発散角：θを大きくすることが考えられる。
【００４７】
しかし、このようにすると、レンズ系１０に「広角化の機能」を付与する必要があり、レンズ系１０の拡大側のレンズのレンズ径が大きくなり易い。
【００４８】
距離：Ｌ１を「ある程度大きく設定」することにより、発散角：θの増大を押さえ、凹面鏡２０に課される光学機能の複雑化も抑えることができる。
【００４９】
また、距離：Ｌ１が「ある程度大きい」ことにより、反射鏡３０の配置も容易になる。
【００５０】
発散角：θの増大が抑制されることにより、レンズ系１０の設計条件も緩やかになる。
【００５１】
特許文献１〜４に記載された投射光学系では、曲面ミラーに反射された投射光束がそのままスクリーンに向かっており、曲面ミラーとスクリーンとの距離が大きい。
【００５２】
この発明の投射光学系では、凹面鏡２０に反射された投射光束が反射鏡３０を介して、スクリーンに向かう。
【００５３】
このため、凹面鏡２０とスクリーンとの間の距離を「投射光学系の内部で稼ぐ」ことができ、投射光学系の「スクリーンからの設置距離」を小さくすることが可能である。
【００５４】
図１の例においては、反射鏡３０は前述の如く平面鏡であるが、これに限らず、反射鏡３０の鏡面形状を「略平面状の曲面」としても良い。
【００５５】
このようにすると、反射鏡３０にも、弱いながらパワーが生じるが、この弱いパワーを投射光学系全体の結像機能に対して補助的もしくは補正的に利用することができる。
【００５６】
即ち、反射鏡３０に弱いパワーを付与して、結像倍率の調整や、各種収差の補正に供することができる。必要とあれば、反射鏡３０の面形状を非球面や自由曲面としてもよい。
【００５７】
反射鏡３０は、図の例では、反射面を「レンズ系１０の光軸ＡＸと平行」にして配置されている。
【００５８】
反射鏡３０の配置は、このような配置態位に限定されるものではないが「レンズ系１０の光軸ＡＸと略平行もしくは平行に近い状態」は、位置調整も容易で好ましい。
【００５９】
また、図の例では、スクリーンとレンズ系１０の光軸ＡＸが互いに平行となる場合を想定しているが、これに限定されるものではない。
【００６０】
レンズ系１０と凹面鏡２０と反射鏡３０との配置を調整することにより、レンズ系１０の光軸ＡＸとスクリーンとの成す角は、適宜に設定できる。
【００６１】
しかし、スクリーンとレンズ系１０の光軸ＡＸが互いに平行となるようにすると、投射光学系をスクリーンに近接させて設置することが出来好ましい。
【００６２】
図示の例では、反射鏡３０は、反射面をレンズ系１０の光軸ＡＸに合致させて配置されている。反射鏡３０の配置は勿論、これに限らない。
【００６３】
反射鏡３０は、反射面を光軸ＡＸに平行とする場合、図の位置より下方もしくは上方へシフトさせた位置に配置することができる。
【００６４】
反射鏡３０を、図１の位置よりも上方へシフトさせる場合は、反射鏡３０により光束ＦＬ２が「ケラれない」ようにしなければ成らない。
【００６５】
反射鏡３０は、凹面鏡２０により反射された光束ＦＬ１、ＦＬ２が交差する位置に配置するとき、その長さ：Ｌ３を最も小さくできる。
【００６６】
反射鏡３０を、図１の位置より下方へシフトさせ、長さ：Ｌ３を小さくできるが、シフト量が大きくなると、投射光学系のサイズが図の上下方向において増大する虞がある。
【００６７】
従って、反射鏡３０の配置位置は、長さ：Ｌ３の短縮と、投射光学系全体のサイズ増大とをバランスさせて設定するのがよい。
【００６８】
図に示した、レンズ系１０の光軸ＡＸに反射面を一致させる配置態位は、組み付け位置の精度を出しやすい点で好適である。
【００６９】
レンズ系１０から射出する投射光束の発散角：θの増大を抑制するのに、図１の実施の形態では以下のようにしている。
【００７０】
即ち、レンズ系１０の最も拡大側のレンズを「凹面を拡大側に向けた正メニスカスレンズ」とし、レンズ系１０から射出する投射光束の発散性を抑制している。
【００７１】
凹面を拡大側に向けた正メニスカスレンズは、両面とも、透過する光線を光軸ＡＸ側へ屈折させる機能をもち、この機能により発散角：θの増大が抑制される。
【００７２】
「実施例」
以下、図１に即して説明した投射光学系の具体的な実施例を２例挙げる。
【００７３】
レンズ系１０は何れも複数のレンズで構成される。
【００７４】
即ち、具体的には、図示のように、レンズ系１０は、１２枚のレンズにより構成されている。  
これらの１２枚のレンズを縮小側から数えて、第１レンズ、第２レンズ、・・第１２レンズとする。
【００７５】
第２レンズ（両凸レンズ）と第３レンズ（両凹レンズ）は互いに接合され、第４レンズと第５レンズも互いに接合されている。
【００７６】
また、第５レンズと第６レンズとの間に開口絞りが配置されている。
【００７７】
以下、縮小側から数えて第ｉ番目の面（開口絞りの面および凹面鏡２０の面を含む）の曲率半径をＲｉ、第ｉ番目と第ｉ＋１番目の面との光軸上の面間隔をＤｉとする。  
また、縮小側から数えて第ｊ番目（ｊ＝１〜１２）のレンズの材質の屈折率およびアッベ数を、それぞれＮｊ、νｊとする。
【００７８】
なお、レンズ系１０を構成する１２枚のレンズには非球面レンズが含まれ、凹面鏡２０の鏡面形状は「自由曲面」であるが、簡単のため以下では「近軸曲率半径」のみを示す。
【００７９】
また、投射光学系の焦点距離をｆ（ｍｍ）、半画角をω（度）、ＦナンバをＦで示す。
【００８０】
「実施例１」
実施例１の投射光学系の構成を図２に示す。各部の符号の意味は、図１に示したものと同じである。
【００８１】
ｆ＝１７．２８  、Ｆ＝２．２７  、ω＝６７．８
実施例１のデータを以下に示す。
【００８２】
ｉ      ｊ            Ｒｉ            Ｄｉ          Ｎｊ        νｊ
１＊    １      １９３．５９        ４．８７    １．７３９    ４９．０
２＊            −２４．９２        ０．２      
３      ２        １７．０９        ６．９１    １．４９７    ８１．５
４      ３      −２４．８７        ０．９７    １．９０４    ３１．３
５                ２４．７６        ０．３      
６      ４        １２．５１        ５．７９    １．４９７    ８１．５
７              −３３．６４        ０．２      
８      ５      −８０．２５        ５．４７    １．８４７    ２３．８
９      ６      −１３．２３        ２．９７    １．８８１    ４０．１
１０              ３９．９２        ２．４２    
１１                  ∞            １．８９    
１２＊  ７      −６６．８７        ３．２６    １．７３９    ４９．０
１３＊          −２２．１７        ３．９９    
１４    ８        ５７．９          ０．８０    １．６８９    ３１．１
１５              ２２．８５        ０．３４    
１６    ９        ２６．９２        ４．０７    １．５８３    ４６．４
１７            −１７．８１        ２．３７    
１８＊  １０      ３４．９８        ２．４１    １．５３０    ５５．９
１９＊            ２６．０５        １．７０    
２０＊  １１    −３３．９３        ２．２０    １．５３０    ５５．７
２１＊            １２．９３        １．５４    
２２    １２      ２６．７４        ３．０３    １．４８７    ７０．２
２３            ２７９．９４      ７０．３９    
２４†            ７２．１５  −５７７．１７    
２５                  ∞                
「非球面データ」
上記のデータにおいて「＊印」を付した面は、非球面形状である。
【００８３】
非球面形状は、周知の次式でするものとする。
【００８４】
Ｚ＝（Ｈ２／Ｒ）／［１＋√｛１−（１＋ｋ）（Ｈ／Ｒ）２｝］
＋Σ（Ａ２ｍＨ２ｍ）（ｍ＝２〜９）                          。
【００８５】
この式において、Ｚは非球面の面形状である。
【００８６】
Ｈは光軸からの距離、Ｒは近軸曲率半径、ｋは円錐定数、Ａ２ｍは、２ｍ次の非球面係数であり、和は「ｍについて１〜９まで」取る。
【００８７】
従って、非球面形状は上記Ｋ、Ａ、Ｒ（第ｉ番目のレンズ面の近軸曲率半径）を与えて特定する。
【００８８】
上記近軸曲率半径：Ｒ、円錐定数：ｋ、非球面係数：Ａ２ｍの表記において、レンズ面の番号（「＊印」を付した面の番号）をｉとしてＲｉ、ｋｉ、Ａｉを用いる。
【００８９】
非球面のデータを以下に示す。
【００９０】
「第１面」
ｋ１＝０  
Ａ１４＝１．０２１３１３×１０−５ 
Ａ１６＝−１．７７７０４０×１０−７ 
Ａ１８＝１．３４６９７８×１０−１０ 
Ａ１１０＝−７．９７０６８５×１０−１２ 
Ａ１１２＝−１．８８３９６８×１０−１５ 
Ａ１１４＝２．５６６８３３×１０−１６ 
Ａ１１６＝−５．３７６４２８×１０−１９ 
Ａ１１８＝０                                          。
【００９１】
「第２面」
ｋ２＝０  
Ａ２４＝１．３３２９５６×１０−５ 
Ａ２６＝−７．３４５７９８×１０−８ 
Ａ２８＝−７．０５４１１６×１０−１０ 
Ａ２１０＝−１．２２８１８４×１０−１２ 
Ａ２１２＝−４．０７５５１３×１０−１６ 
Ａ２１４＝８．５７０５７３×１０−１７ 
Ａ２１６＝−２．２８８６６６×１０−１９ 
Ａ２１８＝０                                          。
【００９２】
「第１２面」
ｋ１２＝０  
Ａ１２４＝−３．５４４９４１×１０−４ 
Ａ１２６＝−７．７７７４８１×１０−６ 
Ａ１２８＝４．７７７１１４×１０−８ 
Ａ１２１０＝−４．０３７１７９×１０−８ 
Ａ１２１２＝１．３９５５３３×１０−９ 
Ａ１２１４＝−２．０５８１２０×１０−１１ 
Ａ１２１６＝０  
Ａ１２１８＝０                                        。
【００９３】
「第１３面」
ｋ１３＝０  
Ａ１３４＝−２．３０９１３７×１０−４ 
Ａ１３６＝−４．３１２５５６×１０−６ 
Ａ１３８＝１．６６５０１８×１０−７ 
Ａ１３１０＝−８．７７８１１０×１０−９ 
Ａ１３１２＝１．９７１５６９×１０−１０ 
Ａ１３１４＝−１．９２２２５８×１０−１２ 
Ａ１３１６＝０                                        。
【００９４】
Ａ１３１８＝０  
「第１８面」
ｋ１８＝０  
Ａ１８４＝−６．２４２１２４×１０−４ 
Ａ１８６＝−１．８０４８８３×１０−６ 
Ａ１８８＝２．４７８６７９×１０−８ 
Ａ１８１０＝８．２３１６２８×１０−１０ 
Ａ１８１２＝−４．４１４１０６×１０−１１ 
Ａ１８１４＝９．１５７３１６×１０−１３ 
Ａ１８１６＝−７．４７３１８７×１０−１５ 
Ａ１８１８＝１．９６５６６４×１０−１７              。
【００９５】
「第１９面」
ｋ１９＝０  
Ａ１９４＝−６．９６７４５２×１０−４ 
Ａ１９６＝２．０３７９１４×１０−６ 
Ａ１９８＝−１．９７２４２４×１０−８ 
Ａ１９１０＝７．７５４８８６×１０−１０ 
Ａ１９１２＝−３．８７６０２０×１０−１２ 
Ａ１９１４＝−１．６５９２３１×１０−１３ 
Ａ１９１６＝３．４３７７８７×１０−１５ 
Ａ１９１８＝−１．８９２７５６×１０−１７            。
【００９６】
「第２０面」
ｋ２０＝０  
Ａ２０４＝１．４０５５３２×１０−４、  
Ａ２０６＝−１．９７０５０３×１０−６ 
Ａ２０８＝５．２４３８４６×１０−９ 
Ａ２０１０＝１．２８８４２８×１０−１０ 
Ａ２０１２＝１．６５３５３４×１０−１２ 
Ａ２０１４＝−２．７０１８７２×１０−１４ 
Ａ２０１６＝１．１６６８３０×１０−１６ 
Ａ２０１８＝−４．４２７９９２×１０−１９            。
【００９７】
「第２１面」
ｋ２１＝０  
Ａ２１４＝−６．２０８１９２×１０−５ 
Ａ２１６＝−１．２２２９８６×１０−６ 
Ａ２１８＝６．１２５８４５×１０−９ 
Ａ２１１０＝６．１３２９１３×１０−１２ 
Ａ２１１２＝−３．７４０１８３×１０−１３ 
Ａ２１１４＝２．４１４９１０×１０−１５ 
Ａ２１１６＝４．３６１７１０×１０−１８ 
Ａ２１１８＝−９．１００１８０×１０−２０            。
【００９８】
「自由曲面形状のデータ」
「†印」を付した面は、自由曲面であり、以下の式で形状を表現する。
【００９９】
Ｚ＝｛（ｘ２＋ｙ２）／Ｒ｝／［１＋√｛１−（１＋ｋ）（ｘ２＋ｙ２）／Ｒ２｝］
＋Σ（Ａｍ，ｎ・ｘｍ・ｙｎ）  （ｍ＝１〜１０、ｎ＝１〜１０）  
Ｚは自由曲面の形状、ｘ、ｙは原点からの座標、Ｒは原点近傍の曲率半径、ｋは円錐定数、Ａｍ，ｎは（ｘｍ・ｙｎ）の係数である。
【０１００】
従って、これらＲ、ｋ、Ａｍ，ｎを与えて形状を特定する。
【０１０１】
実施例１においては第２４面（ｉ＝２４）が自由曲面形状であるので、ｋ、Ａｍ，ｎを、ｋ２４、Ａ２４ｍ，ｎと表記する。
【０１０２】
自由面形状のデータを以下に示す。
【０１０３】
ｋ２４＝０  
Ａ２４１，０＝０  
Ａ２４０，１＝０  
Ａ２４２，０＝−１.８７７７９１×１０−２ 
Ａ２４１，１＝０  
Ａ２４０，２＝−１．５８０５０２×１０−２ 
Ａ２４３，０＝０  
Ａ２４２，１＝１．２７７２５５×１０−４ 
Ａ２４１，２＝０  
Ａ２４０，３＝７．６５３７２２×１０−５ 
Ａ２４４，０＝−５．１３９７６６×１０−７ 
Ａ２４３，１＝０  
Ａ２４２，２＝−３．９２２１８１×１０−６ 
Ａ２４１，３＝０  
Ａ２４０，４＝−２．２７９２８６×１０−６ 
Ａ２４５，０＝０  
Ａ２４４，１＝−１．７７５９２５×１０−８ 
Ａ２４３，２＝０  
Ａ２４２，３＝３．２５８３４５×１０−８ 
Ａ２４１，４＝０  
Ａ２４０，５＝４．０１９２９１×１０−８ 
Ａ２４６，０＝−５．５９４６８４×１０−１０ 
Ａ２４５，１＝０  
Ａ２４４，２＝９．０７４９９６×１０−１０ 
Ａ２４３，３＝０  
Ａ２４２，４＝３．２３１７２９×１０−９ 
Ａ２４１，５＝０  
Ａ２４０，６＝−５．６１８９６５×１０−１０ 
Ａ２４７，０＝０  
Ａ２４６，１＝１．６２６３９１×１０−１１ 
Ａ２４５，２＝０  
Ａ２４４，３＝−２．５８６６４０×１０−１１ 
Ａ２４３，４＝０  
Ａ２４２，５＝−１．６９７４２８×１０−１０ 
Ａ２４１，６＝０  
Ａ２４０，７＝−１．５２０８９７×１０−１１ 
Ａ２４８，０＝４．５３８１３８×１０−１３ 
Ａ２４７，１＝０  
Ａ２４６，２＝−７．８４９５７６×１０−１３ 
Ａ２４５，３＝０  
Ａ２４４，４＝−２．５１８４４７×１０−１２ 
Ａ２４３，５＝０  
Ａ２４２，６＝−６．３１３７６１×１０−１２ 
Ａ２４１，７＝０  
Ａ２４０，８＝５．２４９７５４×１０−１２ 
Ａ２４９，０＝０  
Ａ２４８，１＝−３．９１３０４７×１０−１５ 
Ａ２４７，２＝０  
Ａ２４６，３＝２．０９９５２７×１０−１４ 
Ａ２４５，４＝０  
Ａ２４４，５＝２．１７７８１７×１０−１３ 
Ａ２４３，６＝０  
Ａ２４２，７＝５．７６８２０４×１０−１３ 
Ａ２４１，８＝０  
Ａ２４０，９＝−３．３５４０１４×１０−１３ 
Ａ２４１０，０＝−２．３６１８５４×１０−１６ 
Ａ２４９，１＝０  
Ａ２４８，２＝１．５２３４４３×１０−１６ 
Ａ２４７，３＝０  
Ａ２４６，４＝−２．６６６２１４３８０８７９７２×１０−１６ 
Ａ２４５，５＝０  
Ａ２４４，６＝−４．６７４０８６×１０−１５ 
Ａ２４３，７＝０  
Ａ２４２，８＝−９．９７９３０７×１０−１５ 
Ａ２４１，９＝０  
Ａ２４０，１０＝６．２３８１０７×１０−１５                  。
【０１０４】
実施例１の投射光学系のスポットダイアグラムを図３に示す。この図は、スクリーン上に表示される拡大画像の中央部から片側の部分のスポットダイアグラムを示している。
【０１０５】
図の上下は、拡大画像の上下に対応し、右側の端部のスポット列が左右方向の中央部のスポット列である。
【０１０６】
「実施例２」
実施例２の投射光学系の構成を図４に示す。各部の符号の意味は、図１に示したものと同じである。
【０１０７】
ｆ＝１７．６１  、Ｆ＝２．２７  、ω＝６９．５
実施例２のデータを以下に示す。
【０１０８】
ｉ      ｊ            Ｒｉ            Ｄｉ          Ｎｊ        νｊ  
１＊    １        ３４．９０        ４．９３    １．６７０    ５５．４
２＊            −３８．２９        ０．２      
３      ２        １５．６０        ４．９３    １．４９７    ８１．５
４      ３      ２７２．６０        １．０３    １．９０４    ３１．３
５      ４        １３．０３        ５．７１    １．４９７    ８１．５
６              −３２．６５        １．０７    
７      ５        ２９．６２        ４．０２    １．８０５    ２５．４
８      ６      −１４．５５        ２．７１    １．８３４    ３７．２
９                １１．３１        ４．２７    
１０                  ∞            ０．７２    
１１＊  ７        ５１．３１        ２．６４    １．５４２    ６２．９
１２＊          −１７．７１        ４．２５    
１３    ８        ３１．９７        ０．７５    １．８４７    ２３．８
１４              １６．１２        ０．７３    
１５    ９        ２７．４３        ３．２７    １．５９６    ３９．２
１６            −２１．９７        ５．６７    
１７＊  １０      ５３．０１        ２．２０    １．５３０    ５５．９
１８＊            １９．２４        ５．０６    
１９＊  １１      ４６．９５        ２．２      １．５３０    ５５．９
２０＊            １４．６６        ２．３      
２１    １２      ４２．７４        ２．１３    １．７４０    ２８．３
２２            １５９．３３      ６７．２６    
２３†          １４９．２３    ５２９．９５    
２４                  ∞                                              。
【０１０９】
「非球面データ」
非球面のデータを以下に示す。
【０１１０】
「第１面」
ｋ１＝−１０．３９４０５６  
Ａ１４＝７．５９８１６４×１０−６ 
Ａ１６＝−１．１０８１６５×１０−７ 
Ａ１８＝１．２９００６３×１０−１０ 
Ａ１１０＝−７．３４８５９１×１０−１３ 
Ａ１１２＝７．１７３９３７×１０−１５ 
Ａ１１４＝１．１６１７５５×１０−１６ 
Ａ１１６＝−２．１１７５３７×１０−１９ 
Ａ１１８＝０                                                。
【０１１１】
「第２面」
ｋ２＝０．６７０１５８  
Ａ２４＝８．９３７１６１×１０−６ 
Ａ２６＝−１．０９３３０６×１０−８ 
Ａ２８＝−４．０１０２５６×１０−１０ 
Ａ２１０＝５．６３７３２４×１０−１３ 
Ａ２１２＝２．９５７１２８×１０−１４ 
Ａ２１４＝−１．４６１４６９×１０−１６ 
Ａ２１６＝５．８２１８２９×１０−１９ 
Ａ２１８＝０                                                。
【０１１２】
「第１１面」
ｋ１１＝−２１．９６０７３６  
Ａ１１４＝−１．１１７７６３×１０−４ 
Ａ１１６＝−５．１７３８３８×１０−６ 
Ａ１１８＝３．９８９８２７×１０−７ 
Ａ１１１０＝−３．８０４５１０×１０−８ 
Ａ１１１２＝１．４３１４０１×１０−９ 
Ａ１１１４＝−２．２７１０１３×１０−１１ 
Ａ１１１６＝０  
Ａ１１１８＝０                                              。
【０１１３】
「第１２面」
ｋ１２＝１．９２３８４１  
Ａ１２４＝−９．３４４７１８×１０−５ 
Ａ１２６＝−７．４９６３６０×１０−６ 
Ａ１２８＝５．７１４６０４×１０−７ 
Ａ１２１０＝−３．７５７８７７×１０−８ 
Ａ１２１２＝１．０９９７６１×１０−９ 
Ａ１２１４＝−１．３９２１８１×１０−１１ 
Ａ１２１６＝０  
Ａ１２１８＝０                                              。
【０１１４】
「第１７面」
ｋ１７＝６．４４０７２８  
Ａ１７４＝−５．５１１６６８９１３９２５９×１０−４ 
Ａ１７６＝５．００８８０６×１０−６ 
Ａ１７８＝−７．８７９３３４０８６０８６５６×１０−８ 
Ａ１７１０＝２．０６９２７１×１０−９ 
Ａ１７１２＝−４．８１７８４５×１０−１１ 
Ａ１７１４＝６．９５２９６７×１０−１３ 
Ａ１７１６＝−５．６８５０５７×１０−１５ 
Ａ１７１８＝１．９９６５６３×１０−１７                    。
【０１１５】
「第１８面」
ｋ１８＝−０．０９１８８５  
Ａ１８４＝−６．４９３１９１６４４１６２４７×１０−４ 
Ａ１８６＝５．８１５７３７×１０−６ 
Ａ１８８＝−６．４２１６２８×１０−８ 
Ａ１８１０＝３．６７４３４５×１０−１０ 
Ａ１８１２＝３．７３４８７３×１０−１２ 
Ａ１８１４＝−１．１３９６１０×１０−１３ 
Ａ１８１６＝９．８１９５８０×１０−１６ 
Ａ１８１８＝−３．０２２１４２１１６３１９８２×１０−１８    。
【０１１６】
「第１９面」
ｋ１９＝１１．５０３８０６  
Ａ１９４＝１．１２９６２９×１０−５ 
Ａ１９６＝−１．６０９６６９×１０−６ 
Ａ１９８＝１．５３７３８０×１０−８ 
Ａ１９１０＝−５．６５２２５２×１０−１１ 
Ａ１９１２＝−３．９５１３７１×１０−１３ 
Ａ１９１４＝１．５６５３４８×１０−１５ 
Ａ１９１６＝２．９２２００１×１０−１７ 
Ａ１９１８＝−１．６８４３９５×１０−１９                  。
【０１１７】
「第２０面」
ｋ２０＝０．３１６７２４  
Ａ２０４＝−７．５９９６３４×１０−５ 
Ａ２０６＝−７．８９５３１２×１０−７ 
Ａ２０８＝５．８６２４６８×１０−９ 
Ａ２０１０＝−１．４７５９９９×１０−１２ 
Ａ２０１２＝−３．０１９７０１×１０−１３ 
Ａ２０１４＝−１．８２０２６３×１０−１５ 
Ａ２０１６＝３．９１２６６６×１０−１７ 
Ａ２０１８＝−１．４９８６００×１０−１９                  。
【０１１８】
「自由曲面形状のデータ」
実施例２では、第２３面（ｉ＝２３）が自由曲面であるので、ｋ、Ａｍ，ｎを、ｋ２３、Ａ２３ｍ，ｎと表記する。
【０１１９】
自由面形状のデータを以下に示す。
【０１２０】
ｋ２３＝０、
Ａ２３１，０＝０  
Ａ２３０，１＝０  
Ａ２３２，０＝−１．５４６４４５×１０−２ 
Ａ２３１，１＝０  
Ａ２３０，２＝−１．１８７７８９×１０−２ 
Ａ２３３，０＝０  
Ａ２３２，１＝１．４８６０１３×１０−４ 
Ａ２３１，２＝０  
Ａ２３０，３＝８．２２９９４５×１０−５ 
Ａ２３４，０＝−１．０３９５９４×１０−７ 
Ａ２３３，１＝０  
Ａ２３２，２＝−３．５３１０２９×１０−６ 
Ａ２３１，３＝０  
Ａ２３０，４＝−１．８４５３１０×１０−６ 
Ａ２３５，０＝０  
Ａ２３４，１＝−２．７６８６９３×１０−８ 
Ａ２３３，２＝０  
Ａ２３２，３＝３．０２４８６６×１０−８ 
Ａ２３１，４＝０  
Ａ２３０，５＝１．９７０５９２×１０−８ 
Ａ２３６，０＝−５．５９８６７５×１０−１０ 
Ａ２３５，１＝０  
Ａ２３４，２＝５．６９６４８９×１０−１０ 
Ａ２３３，３＝０  
Ａ２３２，４＝１．０４８６４１×１０−９ 
Ａ２３１，５＝０  
Ａ２３０，６＝−４．３８９０２１×１０−１０ 
Ａ２３７，０＝０  
Ａ２３６，１＝２．３４８９４２×１０−１１ 
Ａ２３５，２＝０  
Ａ２３４，３＝１．６４５４３１×１０−１１ 
Ａ２３３，４＝０  
Ａ２３２，５＝−３．４１５４６８×１０−１１ 
Ａ２３１，６＝０  
Ａ２３０，７＝３．９３６６８１×１０−１１ 
Ａ２３８，０＝３．９７０４７２×１０−１３ 
Ａ２３７，１＝０  
Ａ２３６，２＝２．１８３９７７７８７１０６４６×１０−１４ 
Ａ２３５，３＝０  
Ａ２３４，４＝−１．３１２９９８×１０−１２ 
Ａ２３３，５＝０  
Ａ２３２，６＝−２．１５９９４８×１０−１２ 
Ａ２３１，７＝０  
Ａ２３０，８＝５．５５８０４５×１０−１３ 
Ａ２３９，０＝０  
Ａ２３８，１＝−６．３０９２７８×１０−１５ 
Ａ２３７，２＝０  
Ａ２３６，３＝−８．９６５２３８×１０−１５ 
Ａ２３５，４＝０  
Ａ２３４，５＝４．７１３４８９×１０−１５ 
Ａ２３３，６＝０  
Ａ２３２，７＝１．６０９６４６×１０−１３ 
Ａ２３１，８＝０  
Ａ２３０，９＝−１．２３１８８９×１０−１３ 
Ａ２３１０，０＝−１．４８８５３２×１０−１６ 
Ａ２３９，１＝０  
Ａ２３８，２＝−３．３５７２１９×１０−１６ 
Ａ２３７，３＝０  
Ａ２３６，４＝３．３６４２５５×１０−１６ 
Ａ２３５，５＝０  
Ａ２３４，６＝６．５５４６０１×１０−１６ 
Ａ２３３，７＝０  
Ａ２３２，８＝−３．０５１０７２×１０−１５ 
Ａ２３１，９＝０  
Ａ２３０，１０＝２．６６２８０６×１０−１５                。
【０１２１】
実施例２の投射光学系のスポットダイアグラムを図５に示す。この図は、スクリーン上に表示される拡大画像の中央部から片側の部分のスポットダイアグラムを示している。
【０１２２】
図の上下は、拡大画像の上下に対応し、右側の端部のスポット列が左右方向の中央部のスポット列である。
【０１２３】
図１に示した距離：Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３および投射光束の発散角：θの値は、実施例１、２に対して以下の通りである。
【０１２４】
実施例１  Ｌ１＝７５ｍｍ、Ｌ２＝４０ｍｍ、Ｌ３＝２１ｍｍ、θ＝２１．３度
実施例２  Ｌ１＝７３ｍｍ、Ｌ２＝４１ｍｍ、Ｌ３＝２５ｍｍ、θ＝２３．３度
また、レンズ系における第１２レンズのレンズ径は、実施例１において２３ｍｍ、実施例２において２５ｍｍである。
【０１２５】
実施例１、２とも、反射鏡３０は「平面鏡」である。
【０１２６】
反射鏡３０は、前記自由曲面形状を持つ凹面鏡（実施例１でｉ＝２４の面、実施例２においてｉ＝２３の面）とスクリーンとの間の光路上に配置されている。
【０１２７】
反射鏡３０は、反射面をレンズ系の光軸に合致させて、スクリーンに対向するように配置されている。
【０１２８】
このようにして、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、θの関係がよくバランスし「レンズ系の大径化と凹面鏡の鏡面の大面積化が有効に抑制された投射光学系」を実現できた。
【０１２９】
レンズ系における拡大側から３番目のレンズである第１０レンズと、拡大側から第２番目のレンズである第１１レンズは「共軸の非球面」を有するレンズである。
【０１３０】
第１１レンズは拡大側が凹面である。  
第１０レンズの縮小側の面は「光軸近傍が凸面で、周辺部は凹面」となっている。
【０１３１】
また、最も拡大側に配される第１２レンズは「凹面を拡大側に向けた正メニスカスレンズ」である。
【０１３２】
第１０レンズ〜第１２レンズの形状を上記の如くすることにより、第１０レンズ、第１１レンズで投射光束の発散性を高めつつ、第１２レンズで発散角：θを抑制している。
【０１３３】
また、第１０、第１１レンズの上記形状は「ディストーションを良好にする」ことに寄与している。
【０１３４】
レンズ系に含まれる非球面レンズ、凹面鏡の自由曲面形状は、上記データに示すように最適化されている。
【０１３５】
そして、図３、図５に示すスポットダイアグラムに示すように、実施例１、２とも良好な性能を実現している。
【符号の説明】
【０１３６】
１０        レンズ系
２０        凹面鏡  
３０        反射鏡  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１３７】
【特許文献１】特開２００９−１３４２５４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８１６７２号公報
【特許文献３】特開２０１１−  ３３７３７号公報
【特許文献４】特開２００４−２５８６２０号公報
【図１】
2014235414.tif 000003
【図２】
2014235414.tif 000004
【図３】
2014235414.tif 000005
【図４】
2014235414.tif 000006
【図５】
2014235414.tif 000007