(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体と共役な第一の像を形成すると共に光軸を有する第一の光学系及び前記第一の像と共役な第二の像を被投射面に投射する第二の光学系を含む、投射光学系であって、
前記第二の光学系は、パワーを有する反射部を唯一つ備え、
前記第一の光学系の光軸における前記第一の像の長さは、サジタル光線及びメリジオナル光線の前記第二の光学系に最も近い像点と前記第一の光学系に最も近い像点との間の前記第一の光学系の光軸方向の長さであり、
前記第一の光学系についてのペッツバール和は、−０．０１０ｍｍ−１以下であり、
前記第一の像は、
Ｉｍ  ×  Ｔｒ  ≦  ０．９２
の条件を満たすと共に、
Ｉｍは、前記第一の光学系の焦点距離によって規格化された前記第一の光学系の光軸の方向における前記第一の像の長さを表すと共に、
Ｔｒは、前記投射光学系についてのスローレシオを表す、
投射光学系。
【請求項２】
請求項１に記載の投射光学系において、
前記第一の像は、
Ｉｍ  ×  Ｔｒ  ≦  ０．７５
の条件を満たす、投射光学系。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の投射光学系において、
前記第一の像は、
０．５０  ≦  Ｉｍ  ×  Ｔｒ
の条件を満たす、投射光学系。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれかに記載の投射光学系において、
前記投射光学系は、
Ｔｒ  ≦  ０．７
の条件を満たす、投射光学系。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれかに記載の投射光学系において、
前記第二の光学系は、自由曲面形状を備えた反射面を含む、投射光学系。
【請求項６】
画像を形成する画像形成部及び前記画像を被投射面に投射する投射光学系を含む、画像投射装置であって、
前記投射光学系は、請求項１から５までのいずれかに記載の投射光学系である、画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射光学系及び画像投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
投射光学系及び画像投射装置の少なくとも一つに関係した従来の技術が開示されている。
【０００３】
例えば、特開２００７−０７９５２４号公報（特許文献１）には、縮小側の１次像面から拡大側の２次像面へ拡大投射する投射光学系であって、上記１次像面の中間像を結像する第１光学系と、上記中間像による上記２次像面を形成させる凹面反射面を有する第２光学系とを備え、上記１次像面の中心から上記２次像面の中心に至る光線が上記第１光学系の光軸を交差し、さらに上記凹面反射面で反射し、再度上記光軸と交差して上記２次像面に到達することを特徴とする投射光学系が、開示されている。
【０００４】
例えば、特開２００８−１１６６８８号公報（特許文献２）には、縮小側の１次像面から拡大側の２次像面へ拡大投射する投射光学系であって、前記１次像面の中間像を結像し、絞りより前記中間像側から負の屈折力を持つ第１群、正の屈折力を持つ第２群、前記絞りを挟んで正の屈折力を持つ第３群で構成される第１光学系と、前記中間像よりも２次像面側に形成される凹面反射面を１面有する第２光学系とを備え、前記第１光学系および前記第２光学系を構成する各面は共通の光軸を中心とした回転対称面で構成され、前記１次像面の中心から前記２次像面の中心に至る光線が前記光軸を交差し、次に前記凹面反射面で反射し、再度前記光軸と交差して前記２次像面に到達し、下記条件式
（１）０．５＜φ１／φ２＜３
（２）１＜ＡＳＴ／ＡＳＳ＜５
（３）｜ＡＳＴ｜／Ｌ１２＜１
を満たすとともに、前記第１光学系を構成する全ての正の屈折力を持つレンズにおいて、下記条件式
（４）−３＜Ｋ＿ｒｅｌ
を満足することを特徴とする投射光学系（ただし
φ１：第１光学系の屈折力
φ２：第２光学系の屈折力
｜ＡＳＴ｜：第１光学系における、子午面での中間結像位置
｜ＡＳＳ｜：第１光学系における、球欠面での中間結像位置
Ｌ１２：第１光学系と第２光学系の光軸上距離
Ｋ＿ｒｅｌ：屈折率の温度係数
）が、開示されている。
【０００５】
例えば、特開２００８−１６５１８７号公報（特許文献３）には、物体と共役な第一の像を形成する第一の光学系、及び、該第一の像と共役な第二の像を被投射面に向かって投射する第二の光学系を含み、且つ、該第一の光学系及び該第二の光学系の少なくとも一方は、該物体に対して移動可能な少なくとも一つの光学素子を含む、投射光学系において、該物体に対して該光学素子の少なくとも一つを移動させることによって、当該投射光学系の像距離が変化させられると共に該第二の像の大きさが変化させられることを特徴とする投射光学系が、開示されている。
【０００６】
しかしながら、投射光学系及び画像投射装置の少なくとも一つに関係した従来の技術において、より短い距離における被投射面により良好な像を投射することが可能なより小型の投射光学系又はより短い距離における被投射面により良好な画像を投射することが可能なより小型の画像投射装置を提供することは、当業者にとっても容易なことではなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の一つの目的は、より短い距離における被投射面により良好な像を投射することが可能なより小型の投射光学系を提供することである。
【０００８】
本発明の別の目的は、より短い距離における被投射面により良好な画像を投射することが可能なより小型の画像投射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一つの態様によれば、物体と共役な第一の像を形成すると共に光軸を有する第一の光学系及び前記第一の像と共役な第二の像を被投射面に投射する第二の光学系を含む、投射光学系であって、前記第二の光学系は、パワーを有する反射部を唯一つ備え、前記第一の光学系の光軸における前記第一の像の長さは、サジタル光線及びメリジオナル光線の前記第二の光学系に最も近い像点と前記第一の光学系に最も近い像点との間の前記第一の光学系の光軸方向の長さであり、前記第一の光学系についてのペッツバール和は、−０．０１０ｍｍ−１以下であり、前記第一の像は、
Ｉｍ  ×  Ｔｒ  ≦  ０．９２
の条件を満たすと共に、Ｉｍは、前記第一の光学系の焦点距離によって規格化された前記第一の光学系の光軸の方向における前記第一の像の長さを表すと共に、Ｔｒは、前記投射光学系についてのスローレシオを表す、投射光学系が提供される。
【００１０】
本発明の別の態様によれば、画像を形成する画像形成部及び前記画像を被投射面に投射する投射光学系を含む、画像投射装置であって、前記投射光学系は、本発明の第一の実施形態である投射光学系である、画像投射装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一つの態様によれば、より短い距離における被投射面により良好な像を投射することが可能なより小型の投射光学系を提供することが可能になる。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、より短い距離における被投射面により良好な画像を投射することが可能なより小型の画像投射装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る投射光学系の例及び本発明の実施形態に係る画像投射装置の例を説明する図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る投射光学系の例についての第一の光学系及び第二の光学系を説明する図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る投射光学系の例についてのスローレシオを説明する図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る投射光学系の例についての光学系の全長及び中間像の長さを説明する図である。
【図５】図５は、本発明の実施例１における画像投射装置についての画像形成部における物点の位置の例を説明する図である。
【図６】図６は、本発明の実施例１における投射光学系及び画像投射装置を説明する図である。
【図７】図７は、本発明の実施例１における投射光学系についての第一の光学系及び第二の光学系を説明する図である。
【図８】図８は、本発明の実施例１における投射光学系についての被投射面におけるスポットを説明する図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態に係る投射光学系の例についてのＴＶディストーションを説明する図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施例１における投射光学系についてのＴＶディストーション特性を説明する図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施例２における投射光学系及び画像投射装置を説明する図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施例２における投射光学系についての第一の光学系及び第二の光学系を説明する図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施例２における投射光学系についての被投射面におけるスポットを説明する図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施例２における投射光学系についてのＴＶディストーション特性を説明する図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施例３における投射光学系及び画像投射装置を説明する図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施例３における投射光学系についての第一の光学系及び第二の光学系を説明する図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施例３における投射光学系についての被投射面におけるスポットを説明する図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施例３における投射光学系についてのＴＶディストーション特性を説明する図である。
【図１９】図１９は、本発明の実施例４における投射光学系及び画像投射装置を説明する図である。
【図２０】図２０は、本発明の実施例４における投射光学系についての第一の光学系及び第二の光学系を説明する図である。
【図２１】図２１は、本発明の実施例４における投射光学系についての被投射面におけるスポットを説明する図である。
【図２２】図２２は、本発明の実施例４における投射光学系についてのＴＶディストーション特性を説明する図である。
【図２３】図２３は、本発明の実施例５における投射光学系及び画像投射装置を説明する図である。
【図２４】図２４は、本発明の実施例５における投射光学系についての第一の光学系及び第二の光学系を説明する図である。
【図２５】図２５は、本発明の実施例５における投射光学系についての被投射面におけるスポットを説明する図である。
【図２６】図２６は、本発明の実施例５における投射光学系についてのＴＶディストーション特性を説明する図である。
【図２７】図２７は、本発明の実施例６における投射光学系及び画像投射装置を説明する図である。
【図２８】図２８は、本発明の実施例６における投射光学系についての第一の光学系及び第二の光学系を説明する図である。
【図２９】図２９は、本発明の実施例６における投射光学系についての被投射面におけるスポットを説明する図である。
【図３０】図３０は、本発明の実施例６における投射光学系についてのＴＶディストーション特性を説明する図である。
【図３１】図３１は、本発明の実施例７における投射光学系及び画像投射装置を説明する図である。
【図３２】図３２は、本発明の実施例７における投射光学系についての第一の光学系及び第二の光学系を説明する図である。
【図３３】図３３は、本発明の実施例７における投射光学系についての被投射面におけるスポットを説明する図である。
【図３４】図３４は、本発明の実施例７における投射光学系についてのＴＶディストーション特性を説明する図である。
【図３５】図３５は、本発明の実施例８における投射光学系及び画像投射装置を説明する図である。
【図３６】図３６は、本発明の実施例８における投射光学系についての第一の光学系及び第二の光学系を説明する図である。
【図３７】図３７は、本発明の実施例８における投射光学系についての被投射面におけるスポットを説明する図である。
【図３８】図３８は、本発明の実施例８における投射光学系についてのＴＶディストーション特性を説明する図である。
【図３９】図３９は、本発明の実施例９における投射光学系及び画像投射装置を説明する図である。
【図４０】図４０は、本発明の実施例９における投射光学系についての第一の光学系及び第二の光学系を説明する図である。
【図４１】図４１は、本発明の実施例９における投射光学系についての被投射面におけるスポットを説明する図である。
【図４２】図４２は、本発明の実施例９における投射光学系についてのＴＶディストーション特性を説明する図である。
【図４３】図４３は、本発明の実施例１０における投射光学系及び画像投射装置を説明する図である。
【図４４】図４４は、本発明の実施例１０における投射光学系についての第一の光学系及び第二の光学系を説明する図である。
【図４５】図４５は、本発明の実施例１０における投射光学系についての被投射面におけるスポットを説明する図である。
【図４６】図４６は、本発明の実施例１０における投射光学系についてのＴＶディストーション特性を説明する図である。
【図４７】図４７は、本発明の実施例１１における投射光学系及び画像投射装置を説明する図である。
【図４８】図４８は、本発明の実施例１１における投射光学系についての第一の光学系及び第二の光学系を説明する図である。
【図４９】図４９は、本発明の実施例１１における投射光学系についての被投射面におけるスポットを説明する図である。
【図５０】図５０は、本発明の実施例１１における投射光学系についてのＴＶディストーション特性を説明する図である。
【図５１】図５１は、本発明の実施形態に係る投射光学系の例及び従来の技術における投射光学系の例についてスローレシオ及び中間像の規格化された長さの関係を説明する図である。
【図５２】図５２は、本発明の実施形態に係る投射光学系の例及び従来の技術における投射光学系の例について光学系の全長及びスローレシオの関係を説明する図である。
【図５３】図５３は、本発明の実施形態に係る投射光学系の例及び従来の技術における投射光学系の例についての光学系の全長及びＩｍ×Ｔｒの値の関係を説明する図である。図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための形態（実施形態）を、添付する図面を参照して説明する。
【００１５】
本発明の第一の実施形態は、物体と共役な第一の像を形成すると共に光軸を有する第一の光学系及び第一の像と共役な第二の像を被投射面に投射する第二の光学系を含む、投射光学系であって、第一の像は、Ｉｍ×Ｔｒ≦１．７０の条件を満たすと共に、Ｉｍは、第一の光学系の焦点距離によって規格化された第一の光学系の光軸の方向における第一の像の長さを表すと共に、Ｔｒは、投射光学系についてのスローレシオを表す、投射光学系である。
【００１６】
本発明の第一の実施形態に係る投射光学系において、第一の像は、物体と共役なものであると共に、第二の像は、第一の像と共役なものであるため、第二の像は、物体と共役なものである。第二の像は、物体に共役な像と呼ばれることがあると共に、この場合、第一の像は、物体及び像（第二の像）の間における中間像と呼ばれることがある。本発明の第一の実施形態に係る投射光学系において、第一の像及び第二の像は、それぞれ、収差を含む又は含まないものであることがある。
【００１７】
本発明の第一の実施形態に係る投射光学系において、被投射面は、第一の像と共役な第二の像が投射される面であるが、例えば、被投射面は、平面のスクリーンであることがある。
【００１８】
本発明の第一の実施形態に係る投射光学系において、投射することは、拡大投射すること、等倍投射すること、又は縮小投射することを含むが、好ましくは、拡大投射することである。本発明の第一の実施形態に係る投射光学系において、投射することが、拡大投射することである場合には、被投射面に像を拡大すると共に投射することが可能な投射光学系を提供することが可能になる。
【００１９】
本発明の第一の実施形態に係る投射光学系は、物体と共役な第一の像を形成すると共に光軸を有する第一の光学系及び第一の像と共役な第二の像を被投射面に投射する第二の光学系を含む。本発明の第一の実施形態に係る投射光学系の光路において、例えば、物体、第一の光学系、第一の像、第二の光学系、及び第二の像が、順に配置される。
【００２０】
本発明の第一の実施形態に係る投射光学系において、第一の光学系は、物体と共役な第一の像を形成すると共に光軸を有する光学系であるが、第一の光学系は、例えば、物体と共役な第一の像を形成すると共に光軸を有する屈折光学系を含む。屈折光学系は、例えば、レンズ系である。レンズ系に含まれるレンズの数は、特に限定されるものではない。レンズ系に含まれるレンズを構成する面の形状は、特に限定されるものではない。レンズを構成する面の形状は、球面又は非球面であることがある。非球面は、回転対称非球面であることがある。屈折光学系は、好ましくは、正のパワーを有する。屈折光学系が、正のパワーを有する場合には、第一の像は、実像である。
【００２１】
本発明の第一の実施形態に係る投射光学系において、第二の光学系は、第一の像と共役な第二の像を被投射面に投射する光学系であるが、第二の光学系は、例えば、第一の像と共役な第二の像を被投射面に投射すると共に反射する反射光学系を含む。反射光学系は、例えば、ミラー系である。ミラー系に含まれるミラーの数は、特に限定されるものではない。ミラー系に含まれるミラーを構成する面の形状は、特に限定されるものではない。ミラーを構成する面の形状は、球面又は非球面であることがある。非球面は、回転対称非球面又は自由曲面であることがある。自由曲面は、非回転対称非球面であることがある。反射光学系は、好ましくは、正のパワーを有する。反射光学系が、正のパワーを有する場合には、第二の像は、実像である。
【００２２】
本発明の第一の実施形態に係る投射光学系において、第一の像は、Ｉｍ×Ｔｒ≦１．７０の条件を満たす。
【００２３】
本発明の第一の実施形態に係る投射光学系において、Ｉｍは、第一の光学系の焦点距離によって規格化された第一の光学系の光軸の方向における第一の像の長さ（第一の光学系の光軸の方向における第一の像の長さ／第一の光学系の焦点距離）を表す。第一の光学系の光軸の方向における第一の像の長さは、物体の物点からのメリジオナル光線及びサジタル光線によって与えられる第一の像の像点のうち、第一の光学系の光軸の方向における第一の光学系に最も近い像点の位置及び第一の光学系の光軸の方向における第二の光学系に最も近い像点の位置の間における距離である。
【００２４】
本発明の第一の実施形態に係る投射光学系において、Ｔｒは、投射光学系についてのスローレシオを表す。スローレシオは、水平な方向における被投射面に投射された第二の像の大きさに対する被投射面の側における第二の光学系の主点から被投射面までの距離の比である。
【００２５】
本発明の第一の実施形態によれば、第一の像は、Ｉｍ×Ｔｒ≦１．７０の条件を満たすと共に、Ｉｍは、第一の光学系の焦点距離によって規格化された第一の光学系の光軸の方向における第一の像の長さを表すと共に、Ｔｒは、投射光学系についてのスローレシオを表すので、より短い距離における被投射面により良好な像を投射することが可能なより小型の投射光学系を提供することが可能になる。例えば、より低減された全長を備えた投射光学系を提供することが可能になる。投射光学系の全長は、投射光学系に含まれる第一の光学系の光軸に最も近い光束の主光線についての、第一の光学系の光軸の方向における物体における物点から第二の光学系の最終端までの距離である。
【００２６】
本発明の第一の実施形態に係る投射光学系において、好ましくは、第一の像は、Ｉｍ×Ｔｒ≦１．５０の条件を満たす。
【００２７】
本発明の第一の実施形態に係る投射光学系において、第一の像が、Ｉｍ×Ｔｒ≦１．５０の条件を満たす場合には、より小型の投射光学系を提供することが可能になる。
【００２８】
本発明の第一の実施形態に係る投射光学系において、好ましくは、第一の像は、０．５０≦Ｉｍ×Ｔｒの条件を満たす。
【００２９】
本発明の第一の実施形態に係る投射光学系において、第一の像が、０．５０≦Ｉｍ×Ｔｒの条件を満たす場合には、被投射面により良好な像を投射することが可能な投射光学系を提供することが可能になる。
【００３０】
本発明の第一の実施形態に係る投射光学系において、好ましくは、投射光学系は、Ｔｒ≦０．７の条件を満たす。
【００３１】
本発明の第一の実施形態に係る投射光学系において、投射光学系が、Ｔｒ≦０．７の条件を満たす場合には、より短い距離における被投射面に像を投射することが可能な投射光学系を提供することが可能になる。
【００３２】
本発明の第一の実施形態に係る投射光学系において、好ましくは、第一の光学系は、非球面を含む。
【００３３】
本発明の第一の実施形態に係る投射光学系において、第一の光学系が、非球面を含む場合には、被投射面により良好な像を投射することが可能な投射光学系を提供することが可能になる。
【００３４】
本発明の第一の実施形態に係る投射光学系において、好ましくは、第一の光学系についてのペッツバール和は、−０．０１０ｍｍ−１以下である。
【００３５】
本発明の第一の実施形態に係る投射光学系において、第一の光学系についてのペッツバール和が、−０．０１０ｍｍ−１以下である場合には、被投射面により良好な像を投射することが可能な投射光学系を提供することが可能になる。第一の光学系についてのペッツバール和は、より好ましくは、−０．０１２ｍｍ−１以下である。第一の光学系についてのペッツバール和が、−０．０１２ｍｍ−１以下である場合には、被投射面により良好な像を投射することが可能な投射光学系を提供することが可能になる。第一の光学系についてのペッツバール和は、好ましくは、−０．０３７ｍｍ−１以上である。第一の光学系についてのペッツバール和が、−０．０３７ｍｍ−１以上である場合には、被投射面により良好な像を投射することが可能な投射光学系を提供することが可能になる。
【００３６】
本発明の第一の実施形態に係る投射光学系において、好ましくは、第二の光学系は、自由曲面形状を備えた反射面を含む。本発明の第一の実施形態に係る投射光学系において、第二の光学系が、自由曲面形状を備えた反射面を含む場合には、被投射面により良好な像を投射することが可能な投射光学系を提供することが可能になる。
【００３７】
本発明の第二の実施形態は、画像を形成する画像形成部及び画像を被投射面に投射する投射光学系を含む、画像投射装置であって、投射光学系は、本発明の第一の実施形態に係る投射光学系である、画像投射装置である。
【００３８】
本発明の第二の実施形態に係る画像投射装置において、画像を形成する画像形成部は、特に限定されるものではないが、画像形成部は、例えば、透過型又は反射型のドットマトリクス液晶及びＤＭＤ（ディジタル・マイクロミラー・デバイス）のような表示装置（ライトバルブ）であることがある。
【００３９】
本発明の第二の実施形態に係る画像投射装置において、画像は、特に限定されるものではないが、画像は、例えば、上述したような表示装置に表示される画像であることがある。
【００４０】
本発明の第二の実施形態に係る画像投射装置において、被投射面は、特に限定されるものではないが、被投射面は、例えば、平面のスクリーンであることがある。
【００４１】
本発明の第二の実施形態に係る画像投射装置において、投射することは、拡大投射すること、等倍投射すること、又は縮小投射することを含むが、好ましくは、拡大投射することである。本発明の第二の実施形態に係る画像投射装置において、投射することが、拡大投射することである場合には、被投射面に像を拡大すると共に投射することが可能な画像投射装置を提供することが可能になる。
【００４２】
本発明の第二の実施形態によれば、投射光学系は、本発明の第一の実施形態に係る投射光学系であるので、より短い距離における被投射面により良好な画像を投射することが可能なより小型の画像投射装置を提供することが可能になる。
【００４３】
図１は、本発明の実施形態に係る投射光学系の例及び本発明の実施形態に係る画像投射装置の例を説明する図である。図２は、本発明の実施形態に係る投射光学系の例についての第一の光学系及び第二の光学系を説明する図である。
【００４４】
図１に例示された画像投射装置としてのプロジェクタは、図１及び図２に例示された投射光学系を有する。図１に例示されたプロジェクタにおいては、変調信号に応じて画像を形成する画像形成部１に光源からの照明光を照射することによって画像形成部１に画像を形成する。
【００４５】
図１及び図２に例示された投射光学系は、画像形成部１に形成された画像をスクリーン４に投射するための投射光学系である。図１及び図２に例示された投射光学系は、画像形成部１の側から第一の光学系２及び第二の光学系３を有する。第一の光学系２は、正のパワーを有すると共に屈折光学系を有する共軸系の光学系である。第二の光学系３は、正のパワーを有する反射面を含む光学系である。第一の光学系２及び第二の光学系３の間には、画像形成部１において形成された画像からの複数の光束を概ね収束させることによって、中間像が形成される。画像形成部１によって形成された画像は、第一の光学系２及び第二の光学系３の光路上に中間像として結像されると共に、スクリーン４に中間像を拡大することによって得られる画像が投射及び結像される。投射光学系は、全体として、画像形成部１に形成された画像（大画面の画像）をスクリーン４に拡大投射する。図１及び図２に例示された投射光学系の構成によって、投射光学系の投射距離（スクリーン４の側における第二の光学系３の主点からスクリーン４までの距離）を低減することが可能になる。その結果、比較的狭い会議室などにおいてもプロジェクタを使用することが可能になる。
【００４６】
なお、図１及び図２における座標系Ｘ、Ｙ、及びＺは、それぞれ、スクリーン４の長軸方向、スクリーン４の短軸方向、及びスクリーン４の法線方向又は第一の光学系２の光軸の方向である。
【００４７】
仮に投射光学系の投射距離が、増加する場合には、プレゼンテーションなどのためにプロジェクタ及びスクリーン４の間に立つ発表者によって、投射される画像が遮られると共に、プレゼンテーションなどのためにプロジェクタ及びスクリーン４の間に立つ発表者の影が、スクリーン４に投射されることがある。
【００４８】
プロジェクタにおける投射光学系の投射距離及び投射光学系の拡大倍率を表す指標としてスローレシオが用いられる。スローレシオは、投射光学系の投射距離に対する水平方向におけるスクリーンに投射された画像を大きさ（スクリーンに投射された画像の幅）の比である。図１及び図２に例示された投射光学系においては、スローレシオＴｒは、Ｘ方向におけるスクリーン４に投射された画像の大きさに対するスクリーン４の側における第二の光学系３の主点からスクリーン４までの距離の比である。
【００４９】
図３は、本発明の実施形態に係る投射光学系の例についてのスローレシオを説明する図である。
【００５０】
図３に例示するように、仮にプロジェクタに含まれる投射光学系の投射距離が、大きい場合には、プレゼンテーションなどのためにプロジェクタ及びスクリーンの間に立つ発表者によって、投射される光が遮られると共に、プレゼンテーションなどのためにプロジェクタ及びスクリーンの間に立つ発表者の影が、スクリーンに投射されることがある。発表者による投射される光の遮断の問題を低減するために、プロジェクタに含まれる投射光学系の投射距離を低減することが考えられる。
【００５１】
図３に例示されるように、プロジェクタに含まれる投射光学系の投射距離が、発表者の体の中心から発表者の指先までの距離Ａよりも短いものである場合には、発表者による投射される光の遮断の問題を低減することが可能になる。例えば、発表者の体の中心から発表者の指先までの距離Ａが、９００ｍｍであると共に、１６：１０のアスペクト比を備えた６０インチの画像が投射光学系によって投射される場合には、投射光学系についてのスローレシオは、９００ｍｍ／（６０インチ×２５．４ｍｍ／インチ×１６／（１６２＋１０２））〜０．７である。よって、発表者による投射される光の遮断の問題を低減するためには、プロジェクタに含まれる投射光学系についてのスローレシオは、好ましくは、０．７以下である。
【００５２】
図１及び図２に例示された投射光学系において、第一の光学系２の焦点距離で割られたＺ方向における中間像の長さの値Ｉｍを定義する。Ｚ方向における中間像の長さは、画像生成部１で形成された画像からの各々の光束のメリジオナル光線及びサジタル光線の中間像の像点のうち、Ｚ方向における第一の光学系２に最も近い像点の位置及びＺ方向における第二の光学系３に最も近い像点の位置の間の距離である。
【００５３】
プロジェクタに含まれる投射光学系についてのスローレシオＴｒを低減する場合には、第一の光学系２の焦点距離で割られたＺ方向における中間像の長さの値Ｉｍは、増加する傾向があると考えられる。
【００５４】
図４は、本発明の実施形態に係る投射光学系の例についての光学系の全長及び中間像の長さを説明する図である。図４に例示された投射光学系においては、図４における破線によって表されたＹＺ平面における断面を備えた中間像５が形成される。図４に例示された投射光学系においては、投射光学系の全長は、投射光学系に含まれる第一の光学系２の光軸に最も近い光束の主光線についての、第一の光学系２の光軸の方向における物体における物点から第二の光学系３の最終端までの距離である。
【００５５】
図４に例示されるように、第一の光学系２の焦点距離で割られたＺ方向における中間像の長さの値Ｉｍが、増加する場合には、第一の光学系２の最終端から第二の光学系３の最先端までの距離は、増加する傾向があるため、投射光学系の全長及びプロジェクタのサイズもまた、増加する傾向があると考えられる。
【００５６】
図１及び図２に例示された投射光学系においては、中間像は、Ｉｍ×Ｔｒ≦１．７０の条件を満たす。中間像が、Ｉｍ×Ｔｒ≦１．７０の条件を満たす場合には、第一の光学系２の焦点距離で割られたＺ方向における中間像の長さＩｍ及び投射光学系についてのスローレシオＴｒのバランスがより良好なものであるため、より短い距離におけるスクリーン４に画像を投射することが可能なより小型の光学投射系及びより短い距離におけるスクリーン４に画像を投射することが可能なより小型の画像投射装置を提供することが可能になる。また、より短い距離におけるスクリーン４に画像を投射することが可能になるため、発表者による投射される光の遮断の問題が低減されたより小型の光学投射系及び発表者による投射される光の遮断の問題が低減されたより小型の画像投射装置を提供することが可能になる。
【００５７】
プロジェクタに含まれる投射光学系についてのスローレシオＴｒを低減する場合には、スクリーン４に投射される光線の入射角は、増加する傾向がある。スクリーン４に投射される光線の入射角が増加する場合には、投射光学系についての非点収差は、増加する傾向がある。スクリーン４の短軸方向において第一の光学系２の光軸からの距離が増加する（＋Ｙ方向に増加する）ほど、スクリーン４に入射する光線の入射角は、増加する傾向がある。例えば、プロジェクタに含まれる投射光学系の投射距離が低減される場合には、スクリーン４に入射する光線の入射角は、増加すると共に、第一の光学系２の光軸からの距離が＋Ｙ方向に増加するほど、スクリーン４に入射する光線の入射角の増加は、より顕著なものであると共に、投射光学系についての非点収差が、増加する傾向にある。
【００５８】
そこで、図１及び図２に例示された投射光学系においては、第一の光学系２の焦点距離で割られたＺ方向における中間像の長さの値Ｉｍを増加させると共にプロジェクタに含まれる投射光学系についてのスローレシオＴｒを低減する一方で、投射光学系についての非点収差のような収差を低減すると共にスクリーン４により良好な画像を投射することを考えた。
【００５９】
図１、図２、及び図４に例示されるように、スクリーン４の短軸方向において第一の光学系２の光軸からの距離が増加する（＋Ｙ方向に増加する）ほど、スクリーン４に投射される光束に対応する中間像の像点は、第一の光学系２に近づく傾向がある。第一の光学系２により近い位置で中間像を形成することによって、第二の光学系３におけるその中間像に対応する光束の断面は、増加する傾向がある。このため、第二の光学系３を構成する反射面の形状等を適宜調整することによって、その中間像に対応する光束についての収差をより良好に補正することが可能になる。
【００６０】
このように、図１及び図２に例示された投射光学系においては、第一の光学系２の焦点距離で割られたＺ方向における中間像の長さの値Ｉｍを増加させると共にプロジェクタに含まれる投射光学系についてのスローレシオＴｒを低減する一方で、スクリーン４により良好な画像を投射することが可能になる。
【００６１】
よって、画像形成部１によって形成された画像と共役な中間像を形成すると共に光軸を有する第一の光学系２及び中間像と共役な像をスクリーン４に投射する第二の光学系３を含む、投射光学系において、中間像は、Ｉｍ×Ｔｒ≦１．７０の条件を満たすことによって、より短い距離におけるスクリーン４により良好な像を投射することが可能なより小型の投射光学系及びより短い距離におけるスクリーン４により良好な画像を投射することが可能なより小型の画像投射装置を提供することが可能になる。
【００６２】
図１及び図２に例示された投射光学系においては、中間像は、さらにＩｍ×Ｔｒ≦１．５０の条件を満たす。中間像が、Ｉｍ×Ｔｒ≦１．５０の条件を満たす場合には、第一の光学系２の焦点距離で割られたＺ方向における中間像の長さの値Ｉｍをより低減することが可能になるため、より小型の投射光学系及びより小型の画像投射装置を提供することが可能になる。
【００６３】
図１及び図２に例示された投射光学系においては、中間像は、さらに０．５０≦Ｉｍ×Ｔｒの条件を満たす。中間像が、０．５０≦Ｉｍ×Ｔｒの条件を満たす場合には、第一の光学系２の焦点距離で割られたＺ方向における中間像の長さの値Ｉｍをより増加させることが可能になるため、第二の光学系３を構成する反射面の形状等を調整することによって中間像に対応する光束についての収差をより良好に補正することが可能になる。その結果、スクリーン４により良好な像を投射することが可能な投射光学系及びスクリーン４により良好な画像を投射することが可能な画像投射装置を提供することが可能になる。
【００６４】
図１及び図２に例示された投射光学系においては、第一の光学系２は、非球面を含む屈折光学系を有する。第一の光学系２が、非球面を含む屈折光学系を有する場合には、第一の光学系２の設計の自由度を増加させることが可能になると共に、投射光学系についての収差補正をすることがより容易になる。その結果、スクリーン４により良好な像を投射することが可能な投射光学系及びスクリーン４により良好な画像を投射することが可能な画像投射装置を提供することが可能になる。
【００６５】
図１及び図２に例示された投射光学系においては、第二の光学系３は、自由曲面の形状を有する反射面を含む。第二の光学系３が、自由曲面の形状を有する反射面を含むため、中間像の像点に対応する光束毎に反射面の曲面の形状を調整することが可能になると共に中間像の像点に対応する光束毎に収差補正をすることが可能になる。その結果、スクリーン４により良好な像を投射することが可能な投射光学系及びスクリーン４により良好な画像を投射することが可能な画像投射装置を提供することが可能になる。
【００６６】
図１及び図２に例示された投射光学系においては、第一の光学系２についてのペッツバール和は、−０．０１０ｍｍ−１以下である。第一の光学系２についてのペッツバール和は、−０．０１０ｍｍ−１以下である場合には、第一の光学系２によって結像される中間像の像面を第一の光学系２の側に湾曲させると共に第一の光学系２によって結像される中間像の像面湾曲を増加させることが可能になる。その結果、第二の光学系３における中間像の像点に対応する光束の断面を増加させることが可能になる。これにより、中間像の像点に対応する光束についての収差を第二の光学系３によってより有効に補正することが可能になる。結果として、スクリーン４により良好な像を投射することが可能な投射光学系を提供することが可能になる。その結果及びスクリーン４により良好な像を投射することが可能な画像投射装置を提供することが可能になる。
【００６７】
（実施例）
本発明の各々の実施例において、スクリーンに投射される画像のサイズ、縦横比、及び拡大倍率は、それぞれ、０．６４インチ、１６：１０、及び９４である。ここで、拡大倍率は、画像形成部に形成された画像のサイズ及びスクリーンに投射される画像のサイズのおおよその比である。また、実施例１〜７、１０、及び１１は、Ｆ２．５の投射光学系の例であると共に、実施例８及び９は、Ｆ４の投射光学系の例である。
【実施例１】
【００６８】
実施例１
表１に実施例１における投射光学系のデータを示す。
【００６９】
表１
【００７０】
【表１】
0005874263.tif 000002
表１において、シフトは、ｙ方向におけるシフト偏心量を表すと共に、チルトは、ｘ軸を回転軸としたチルト偏心量を表す。表１において、曲率半径、面間隔、及びシフト偏心量の単位は、"ｍｍ"であると共に、チルト偏心量の単位は、"度"である。また、表１において、シフト及びチルトの符号については、Ｙ軸方向における正の方向のシフトが、＋の符号を有すると共に、Ｘ軸まわりにおける左回転のチルトが、＋の符号を有する。実施例２〜１１におけるシフト及びチルトの定義及び単位並びに曲率半径、面間隔、及びシフト偏心量の単位は、実施例１におけるものと同様である。
【００７１】
実施例１における投射光学系の第３面、第４面、及び第２０面から第２３面までに用いられた非球面は、回転対称非球面である。回転対称非球面の代わりに、回転非対称非球面が用いられることがある。
【００７２】
回転対称非球面は、
Ｚ＝ｃ・ｒ２／［１＋√｛１−（１＋ｋ）ｃ２ｒ２｝］＋Ａｒ４＋Ｂｒ６＋Ｃｒ８＋・・・  
の式で表される非球面である。Ｚは、回転対称非球面の光軸方向におけるデプスを表す。ｃは、回転対称非球面の近軸曲率半径を表す。ｒは、光軸方向に直交する方向における光軸からの距離を表す。ｋは、回転対称非球面の円錐係数を表す。Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・等は、回転対称非球面の高次の非球面係数を表す。回転対称非球面の形状は、ｃ、ｋ、Ａ、Ｂ、Ｃ・・・の値を決定することによって、特定される。実施例２〜１１における回転対称非球面の定義も実施例１におけるものと同様である。第一の光学系に非球面レンズを用いる場合には、第一の光学系の設計の自由度がより高いものになるため、スクリーンに投射される画像の品質が向上する。
【００７３】
表２に実施例１における投射光学系の非球面の係数を示す。
【００７４】
表２
【００７５】
【表２】
0005874263.tif 000003
実施例１の反射面は、アナモルフィックな多項式自由曲面である。第二の光学系における正のパワーを有する反射面が、アナモルフィックな多項式自由曲面である場合には、中間像の像点に対応する光束ごとに反射面の形状を調整することが可能になるため、投射光学系についての収差補正の性能を向上させることが可能になる。アナモルフィックな多項式自由曲面は、
Ｚ＝Ｘ２・ｘ２＋Ｙ２・ｙ２＋Ｘ２Ｙ・ｘ２ｙ＋Ｙ３・ｙ３＋Ｘ４・ｘ４＋Ｘ２Ｙ２・ｘ２ｙ２＋Ｙ４・ｙ４＋Ｘ４Ｙ・ｘ４ｙ＋Ｘ２Ｙ３・ｘ２ｙ３＋Ｙ５・ｙ５＋Ｘ６・ｘ６＋Ｘ４Ｙ２・ｘ４ｙ２＋Ｘ２Ｙ４・ｘ２ｙ４＋Ｙ６・ｙ６＋・・・（１）
の式で表される面である。スクリーンに投射される画像を基準として上下方向、左右方向、及び曲面のデプスの方向は、それぞれ、Ｙ方向、Ｘ方向、及びＺ方向であると共に、Ｘ２、Ｙ２、Ｘ２Ｙ、Ｙ３、Ｘ２Ｙ２、・・・などは、多項式自由曲面の係数である。
【００７６】
表３に実施例１における投射光学系の多項式自由曲面の係数を示す。実施例２〜１１におけるアナモルフィックな多項式自由曲面の定義も実施例１におけるものと同様である。
【００７７】
表３
【００７８】
【表３】
0005874263.tif 000004
【００７９】
表４
【００８０】
【表４】
0005874263.tif 000005
実施例１における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値を求める。
【００８１】
図５は、本発明の実施例１における画像投射装置についての画像形成部における物点の位置の例を説明する図である。図５は、ＸＹ平面にある像面のうちＸ≦０のエリアをＸ方向に３等分割すると共にＹ方向に３等分割することによって得られた９個の格子点（物点）ｆ１からｆ９までを示す。表４に、Ｚ方向における図５における９個の格子点の各々からのサジタル光線及びメリジオナル光線の中間像の像点の位置（それぞれｘｆｏ及びｙｆｏで表される）を示す。ここで、ｘｆｏ及びｙｆｏの原点は、第一の光学系の光軸における第一の光学系の最終端の位置にある。実施例１において、第二の光学系に最も近い像点は、ｆ１のｘｆｏであると共に、第一の光学系に最も近い像点は、ｆ９のｙｆｏである。実施例１における投射光学系についての第一の光学系の光軸方向における中間像の長さは、｜ｆ１のｘｆｏ−ｆ９のｙｆｏ｜＝１２７．９ｍｍ−（−５．３ｍｍ）＝１３３．２ｍｍである。また、実施例１における投射光学系に含まれる第一の光学系の焦点距離は、２６．５７ｍｍである。よって、実施例１における投射光学系についての第一の光学系の光軸方向における規格化された中間像の長さＩｍは、１３３．２ｍｍ／２６．５７ｍｍ＝５．０１である。
【００８２】
実施例１においては、投射光学系の投射距離は、画像生成部からの光束のうち第一の光学系の光軸に最も近い光束の主光線についての、第二の光学系の反射面における反射点からスクリーンまでのＺ方向における距離である。実施例１において、投射光学系の投射距離は、２２６．５ｍｍである。実施例１における投射光学系は、６０インチの画像を投射するものである。よって、実施例１における投射光学系についてのスローレシオＴｒは、０．１８である。
【００８３】
よって、実施例１における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値は、５．０１×０．１８＝０．９０である。
【００８４】
図６は、本発明の実施例１における投射光学系及び画像投射装置を説明する図である。
図６は、実施例１における投射光学系についての光路を例示する。図７は、本発明の実施例１における投射光学系についての第一の光学系及び第二の光学系を説明する図である。図７は、第一の光学系及び第二の光学系の拡大図である。
【００８５】
図７に例示されたように、実施例１における投射光学系においては、図７における破線によって表されたＹＺ平面における断面を備えた中間像５が形成される。中間像５を形成する光束は、必ずしも一点に集束されるものではなく、収差を有することがある。中間像５に残存する収差は、第二の光学系によって補正されることがある。なお、図６及び図７に例示された画像投射装置においては、画像形成部から無数の光束が射出するが、それらの光束の全ては、図６及び図７のいずれにも示されない。図７における破線は、図７に示された光束の中間像の像点を結ぶことによって得られる曲線を示したものである。
【００８６】
実施例１〜７においては、投射光学系に含まれる第一の光学系は、１１枚のレンズ及び絞りによって構成されるが、投射光学系に含まれる第一の光学系におけるレンズ素子数を構成するレンズの枚数は、必ずしも１１枚である必要はない。また、投射光学系に含まれる第一の光学系における絞りの位置は、必ずしも図７に示された位置である必要はない。
【００８７】
図８は、本発明の実施例１における投射光学系についての被投射面におけるスポットを説明する図である。図８においては、実施例１における画像投射装置に含まれる画像形成部における格子点ｆ１〜ｆ９に対応するスポットダイアグラムを示す。実施例１においては、スクリーン（像面）は、ＸＹ面上にある。実施例１におけるスクリーン上のスポットの特性は、Ｙ軸を基準として±Ｘ方向に対称的なスポット特性を示すため、図８においては、−Ｘ方向におけるスポットの位置のみを示す。図８に示されたように、実施例１におけるスクリーン上のスポットは、良好に集束したものである。実施例１では、ＷＸＧＡクラスの解像度が得られる。ＷＸＧＡの解像度の周波数についての白色の変調伝達関数（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ（ＭＴＦ））の値は、スクリーンに投射される画像の全域にわたって５０％以上である。
【００８８】
図９は、本発明の実施形態に係る投射光学系の例についてのＴＶディストーションを説明する図である。本発明の実施形態に係る投射光学系についてのＴＶディストーションは、図９に示されたように、被投射面に投射された像（第二の像）についての長辺方向の歪みを表す数値であると共に、Ｄｈ＝（Δｈ／２ｈ）×１００によって定義される。Ｄｈは、ＴＶディストーションを表す。ｈは、像の中心から像の短辺方向における像の端までの長さを表す。Δｈは、像の頂点を通って像の長辺方向に延びる直線及び像の短辺方向における像の端を通って像の長辺方向に延びる直線の間における間隔を表す。
【００８９】
図１０は、本発明の実施例１における投射光学系についてのＴＶディストーション特性を説明する図である。実施例１における投射光学系についてのＴＶディストーションは２％以下である。実施例１における投射光学系についての歪みは、良好に補正されたものである。
【実施例２】
【００９０】
実施例２
表５に実施例２における投射光学系のデータを示す。実施例２における投射光学系の投射距離及びスクリーンに投射される画像のサイズは、２９５ｍｍ及び６０インチであるため、実施例２における投射光学系についてのスローレシオは、０．２３である。
【００９１】
表５
【００９２】
【表５】
0005874263.tif 000006
表６に実施例２における投射光学系の非球面の係数を示す。
【００９３】
表６
【００９４】
【表６】
0005874263.tif 000007
表７に実施例２における投射光学系の多項式自由曲面の係数を示す。
【００９５】
表７
【００９６】
【表７】
0005874263.tif 000008
実施例２における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値を求める。
【００９７】
表８に実施例２における投射光学系についてのｘｆｏ及びｙｆｏを示す。
【００９８】
表８
【００９９】
【表８】
0005874263.tif 000009
実施例２における投射光学系についての投射距離及びスクリーンに投射される画像のサイズは、それぞれ、２９５ｍｍ及び６０インチであるため、実施例２における投射光学系についてのスローレシオＴｒは、０．２３である。また、表８より、実施例２における投射光学系についての第一の光学系の光軸方向における中間像の長さは、｜ｆ１のｘｆｏ−ｆ９のｙｆｏ｜＝１１２．０ｍｍ−２．０ｍｍ＝１１０．０ｍｍである。実施例２における投射光学系に含まれる第一の光学系の焦点距離は、２７．５３ｍｍである。実施例２における投射光学系についての第一の光学系の光軸方向における規格化された中間像の長さＩｍは、１１０．０ｍｍ／２７．５３ｍｍ＝４．００である。実施例２における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値は、４．００×０．２３＝０．９２である。
【０１００】
図１１は、本発明の実施例２における投射光学系及び画像投射装置を説明する図である。
図１１は、実施例２における投射光学系についての光路を例示する。図１２は、本発明の実施例２における投射光学系についての第一の光学系及び第二の光学系を説明する図である。図１２は、第一の光学系及び第二の光学系の拡大図である。
【０１０１】
図１３は、本発明の実施例２における投射光学系についての被投射面におけるスポットを説明する図である。図１３においては、実施例２における画像投射装置に含まれる画像形成部における格子点ｆ１〜ｆ９に対応するスポットダイアグラムを示す。図１３に示されたように、実施例２におけるスクリーン上のスポットは、良好に集束したものである。
【０１０２】
図１４は、本発明の実施例２における投射光学系についてのＴＶディストーション特性を説明する図である。実施例２における投射光学系についてのＴＶディストーションは２％以下である。実施例２における投射光学系についての歪みは、良好に補正されたものである。
【実施例３】
【０１０３】
実施例３
表９に実施例３における投射光学系のデータを示す。実施例３における投射光学系の投射距離及びスクリーンに投射される画像のサイズは、３８８ｍｍ及び６０インチであるため、実施例３における投射光学系についてのスローレシオは、０．３０である。
【０１０４】
表９
【０１０５】
【表９】
0005874263.tif 000010
表１０に実施例３における投射光学系の非球面の係数を示す。
【０１０６】
表１０
【０１０７】
【表１０】
0005874263.tif 000011
表１１に実施例３における投射光学系の多項式自由曲面の係数を示す。
【０１０８】
表１１
【０１０９】
【表１１】
0005874263.tif 000012
実施例３における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値を求める。
【０１１０】
表１２に実施例３における投射光学系についてのｘｆｏ及びｙｆｏを示す。
【０１１１】
表１２
【０１１２】
【表１２】
0005874263.tif 000013
実施例３における投射光学系についての投射距離及びスクリーンに投射される画像のサイズは、それぞれ、３８８ｍｍ及び６０インチであるため、実施例３における投射光学系についてのスローレシオＴｒは、０．３０である。また、表１２より、実施例３における投射光学系についての第一の光学系の光軸方向における中間像の長さは、｜ｆ１のｘｆｏ−ｆ９のｙｆｏ｜＝８６．６ｍｍ−８．６ｍｍ＝７８．０ｍｍである。実施例３における投射光学系に含まれる第一の光学系の焦点距離は、３１．３４ｍｍである。実施例３における投射光学系についての第一の光学系の光軸方向における規格化された中間像の長さＩｍは、７８．０ｍｍ／３１．３４ｍｍ＝２．４９である。実施例３における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値は、２．４９×０．３０＝０．７５である。
【０１１３】
図１５は、本発明の実施例３における投射光学系及び画像投射装置を説明する図である。
図１５は、実施例３における投射光学系についての光路を例示する。図１６は、本発明の実施例３における投射光学系についての第一の光学系及び第二の光学系を説明する図である。図１６は、第一の光学系及び第二の光学系の拡大図である。
【０１１４】
図１７は、本発明の実施例３における投射光学系についての被投射面におけるスポットを説明する図である。図１７においては、実施例３における画像投射装置に含まれる画像形成部における格子点ｆ１〜ｆ９に対応するスポットダイアグラムを示す。図１７に示されたように、実施例３におけるスクリーン上のスポットは、良好に集束したものである。
【０１１５】
図１８は、本発明の実施例３における投射光学系についてのＴＶディストーション特性を説明する図である。実施例３における投射光学系についてのＴＶディストーションは２％以下である。実施例３における投射光学系についての歪みは、良好に補正されたものである。
【実施例４】
【０１１６】
実施例４
表１３に実施例４における投射光学系のデータを示す。実施例４における投射光学系の投射距離及びスクリーンに投射される画像のサイズは、５１７ｍｍ及び６０インチであるため、実施例４における投射光学系についてのスローレシオは、０．４０である。
【０１１７】
表１３
【０１１８】
【表１３】
0005874263.tif 000014
表１４に実施例４における投射光学系の非球面の係数を示す。
【０１１９】
表１４
【０１２０】
【表１４】
0005874263.tif 000015
表１５に実施例４における投射光学系の多項式自由曲面の係数を示す。
【０１２１】
表１５
【０１２２】
【表１５】
0005874263.tif 000016
実施例４における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値を求める。
【０１２３】
表１６に実施例４における投射光学系についてのｘｆｏ及びｙｆｏを示す。
【０１２４】
表１６
【０１２５】
【表１６】
0005874263.tif 000017
実施例４における投射光学系についての投射距離及びスクリーンに投射される画像のサイズは、それぞれ、５１７ｍｍ及び６０インチであるため、実施例４における投射光学系についてのスローレシオＴｒは、０．４０である。また、表１６より、実施例４における投射光学系についての第一の光学系の光軸方向における中間像の長さは、｜ｆ１のｘｆｏ−ｆ９のｙｆｏ｜＝９１．５ｍｍ−２７．６ｍｍ＝６３．９ｍｍである。実施例４における投射光学系に含まれる第一の光学系の焦点距離は、３３．３２ｍｍである。実施例３における投射光学系についての第一の光学系の光軸方向における規格化された中間像の長さＩｍは、６３．９ｍｍ／３３．３２ｍｍ＝１．９２である。実施例３における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値は、１．９２×０．４０＝０．７７である。
【０１２６】
図１９は、本発明の実施例４における投射光学系及び画像投射装置を説明する図である。図１９は、実施例４における投射光学系についての光路を例示する。図２０は、本発明の実施例４における投射光学系についての第一の光学系及び第二の光学系を説明する図である。図２０は、第一の光学系及び第二の光学系の拡大図である。
【０１２７】
図２１は、本発明の実施例４における投射光学系についての被投射面におけるスポットを説明する図である。図２１においては、実施例４における画像投射装置に含まれる画像形成部における格子点ｆ１〜ｆ９に対応するスポットダイアグラムを示す。図２４に示されたように、実施例４におけるスクリーン上のスポットは、良好に集束したものである。
【０１２８】
図２２は、本発明の実施例４における投射光学系についてのＴＶディストーション特性を説明する図である。実施例４における投射光学系についてのＴＶディストーションは２％以下である。実施例４における投射光学系についての歪みは、良好に補正されたものである。
【実施例５】
【０１２９】
実施例５
表１７に実施例５における投射光学系のデータを示す。実施例５における投射光学系の投射距離及びスクリーンに投射される画像のサイズは、６７２ｍｍ及び６０インチであるため、実施例５における投射光学系についてのスローレシオは、０．５２である。
【０１３０】
表１７
【０１３１】
【表１７】
0005874263.tif 000018
表１８に実施例５における投射光学系の非球面の係数を示す。
【０１３２】
表１８
【０１３３】
【表１８】
0005874263.tif 000019
表１９に実施例５における投射光学系の多項式自由曲面の係数を示す。
【０１３４】
表１９
【０１３５】
【表１９】
0005874263.tif 000020
実施例５における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値を求める。
【０１３６】
表２０に実施例５における投射光学系についてのｘｆｏ及びｙｆｏを示す。
【０１３７】
表２０
【０１３８】
【表２０】
0005874263.tif 000021
実施例５における投射光学系についての投射距離及びスクリーンに投射される画像のサイズは、それぞれ、６７２ｍｍ及び６０インチであるため、実施例５における投射光学系についてのスローレシオＴｒは、０．５２である。また、表２０より、実施例５における投射光学系についての第一の光学系の光軸方向における中間像の長さは、｜ｆ１のｘｆｏ−ｆ９のｙｆｏ｜＝７５．７ｍｍ−３０．８ｍｍ＝４４．９ｍｍである。実施例４における投射光学系に含まれる第一の光学系の焦点距離は、３３．９１ｍｍである。実施例４における投射光学系についての第一の光学系の光軸方向における規格化された中間像の長さＩｍは、４４．９ｍｍ／３３．９１ｍｍ＝１．３２である。実施例３における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値は、１．３２×０．５２＝０．６９である。
【０１３９】
図２３は、本発明の実施例５における投射光学系及び画像投射装置を説明する図である。図２３は、実施例５における投射光学系についての光路を例示する。図２４は、本発明の実施例５における投射光学系についての第一の光学系及び第二の光学系を説明する図である。図２４は、第一の光学系及び第二の光学系の拡大図である。
【０１４０】
図２５は、本発明の実施例５における投射光学系についての被投射面におけるスポットを説明する図である。図２５においては、実施例５における画像投射装置に含まれる画像形成部における格子点ｆ１〜ｆ９に対応するスポットダイアグラムを示す。図２５に示されたように、実施例５におけるスクリーン上のスポットは、良好に集束したものである。
【０１４１】
図２６は、本発明の実施例５における投射光学系についてのＴＶディストーション特性を説明する図である。実施例５における投射光学系についてのＴＶディストーションは２％以下である。実施例５における投射光学系についての歪みは、良好に補正されたものである。
【実施例６】
【０１４２】
実施例６
表２１に実施例６における投射光学系のデータを示す。実施例６における投射光学系の投射距離及びスクリーンに投射される画像のサイズは、７７５ｍｍ及び６０インチであるため、実施例６における投射光学系についてのスローレシオは、０．６０である。
【０１４３】
表２１
【０１４４】
【表２１】
0005874263.tif 000022
表２２に実施例６における投射光学系の非球面の係数を示す。
【０１４５】
表２２
【０１４６】
【表２２】
0005874263.tif 000023
表２３に実施例６における投射光学系の多項式自由曲面の係数を示す。
【０１４７】
表２３
【０１４８】
【表２３】
0005874263.tif 000024
実施例６における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値を求める。
【０１４９】
表２４に実施例６における投射光学系についてのｘｆｏ及びｙｆｏを示す。
【０１５０】
表２４
【０１５１】
【表２４】
0005874263.tif 000025
実施例６における投射光学系についての投射距離及びスクリーンに投射される画像のサイズは、それぞれ、７７５ｍｍ及び６０インチであるため、実施例６における投射光学系についてのスローレシオＴｒは、０．６０である。また、表２４より、実施例６における投射光学系についての第一の光学系の光軸方向における中間像の長さは、｜ｆ１のｘｆｏ−ｆ９のｙｆｏ｜＝７２．２ｍｍ−３３．３ｍｍ＝３８．９ｍｍである。実施例６における投射光学系に含まれる第一の光学系の焦点距離は、３５．７４ｍｍである。実施例６における投射光学系についての第一の光学系の光軸方向における規格化された中間像の長さＩｍは、３８．９ｍｍ／３５．７４ｍｍ＝１．０９である。実施例６における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値は、１．０９×０．６０＝０．６５である。
【０１５２】
図２７は、本発明の実施例６における投射光学系及び画像投射装置を説明する図である。図２７は、実施例６における投射光学系についての光路を例示する。図２８は、本発明の実施例６における投射光学系についての第一の光学系及び第二の光学系を説明する図である。図２８は、第一の光学系及び第二の光学系の拡大図である。
【０１５３】
図２９は、本発明の実施例６における投射光学系についての被投射面におけるスポットを説明する図である。図２９においては、実施例６における画像投射装置に含まれる画像形成部における格子点ｆ１〜ｆ９に対応するスポットダイアグラムを示す。図２９に示されたように、実施例６におけるスクリーン上のスポットは、良好に集束したものである。
【０１５４】
図３０は、本発明の実施例６における投射光学系についてのＴＶディストーション特性を説明する図である。実施例６における投射光学系についてのＴＶディストーションは２％以下である。実施例６における投射光学系についての歪みは、良好に補正されたものである。
【実施例７】
【０１５５】
実施例７
表２５に実施例７における投射光学系のデータを示す。実施例７における投射光学系の投射距離及びスクリーンに投射される画像のサイズは、７９５ｍｍ及び６０インチであるため、実施例７における投射光学系についてのスローレシオは、０．６２である。
【０１５６】
表２５
【０１５７】
【表２５】
0005874263.tif 000026
表２６に実施例７における投射光学系の非球面の係数を示す。
【０１５８】
表２６
【０１５９】
【表２６】
0005874263.tif 000027
表２７に実施例７における投射光学系の多項式自由曲面の係数を示す。
【０１６０】
表２７
【０１６１】
【表２７】
0005874263.tif 000028
実施例７における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値を求める。
【０１６２】
表２８に実施例７における投射光学系についてのｘｆｏ及びｙｆｏを示す。
【０１６３】
表２８
【０１６４】
【表２８】
0005874263.tif 000029
実施例７における投射光学系についての投射距離及びスクリーンに投射される画像のサイズは、それぞれ、７９５ｍｍ及び６０インチであるため、実施例７における投射光学系についてのスローレシオＴｒは、０．６２である。また、表２８より、実施例７における投射光学系についての第一の光学系の光軸方向における中間像の長さは、｜ｆ１のｙｆｏ−ｆ９のｙｆｏ｜＝１００．２ｍｍ−３２．４ｍｍ＝６７．８ｍｍである。実施例７における投射光学系に含まれる第一の光学系の焦点距離は、２８．５６ｍｍである。実施例７における投射光学系についての第一の光学系の光軸方向における規格化された中間像の長さＩｍは、６７．８ｍｍ／２８．５６ｍｍ＝２．３７である。実施例７における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値は、２．３７×０．６２＝１．４７である。
【０１６５】
図３１は、本発明の実施例７における投射光学系及び画像投射装置を説明する図である。図３１は、実施例７における投射光学系についての光路を例示する。図３２は、本発明の実施例７における投射光学系についての第一の光学系及び第二の光学系を説明する図である。図３２は、第一の光学系及び第二の光学系の拡大図である。
【０１６６】
図３３は、本発明の実施例７における投射光学系についての被投射面におけるスポットを説明する図である。図３３においては、実施例７における画像投射装置に含まれる画像形成部における格子点ｆ１〜ｆ９に対応するスポットダイアグラムを示す。図３３に示されたように、実施例７におけるスクリーン上のスポットは、良好に集束したものである。
【０１６７】
図３４は、本発明の実施例７における投射光学系についてのＴＶディストーション特性を説明する図である。実施例７における投射光学系についてのＴＶディストーションは２％以下である。実施例７における投射光学系についての歪みは、良好に補正されたものである。
【実施例８】
【０１６８】
実施例８
表２９に実施例８における投射光学系のデータを示す。実施例８における投射光学系の投射距離及びスクリーンに投射される画像のサイズは、２００ｍｍ及び６０インチであるため、実施例８における投射光学系についてのスローレシオは、０．１５である。
【０１６９】
表２９
【０１７０】
【表２９】
0005874263.tif 000030
表３０に実施例８における投射光学系の非球面の係数を示す。
【０１７１】
表３０
【０１７２】
【表３０】
0005874263.tif 000031
表３１に実施例８における投射光学系の多項式自由曲面の係数を示す。
【０１７３】
表３１
【０１７４】
【表３１】
0005874263.tif 000032
実施例８における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値を求める。
【０１７５】
表３２に実施例８における投射光学系についてのｘｆｏ及びｙｆｏを示す。
【０１７６】
表３２
【０１７７】
【表３２】
0005874263.tif 000033
実施例８における投射光学系についての投射距離及びスクリーンに投射される画像のサイズは、それぞれ、２００ｍｍ及び６０インチであるため、実施例８における投射光学系についてのスローレシオＴｒは、０．１５である。また、表３２より、実施例８における投射光学系についての第一の光学系の光軸方向における中間像の長さは、｜ｆ１のｘｆｏ−ｆ９のｙｆｏ｜＝１２３．９ｍｍ−（−６．９ｍｍ）＝１３０．８ｍｍである。実施例８における投射光学系に含まれる第一の光学系の焦点距離は、２５．０９ｍｍである。実施例８における投射光学系についての第一の光学系の光軸方向における規格化された中間像の長さＩｍは、１３０．８ｍｍ／２５．０９ｍｍ＝５．２１である。実施例８における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値は、５．２１×０．１５＝０．７８である。
【０１７８】
図３５は、本発明の実施例８における投射光学系及び画像投射装置を説明する図である。
図３５は、実施例８における投射光学系についての光路を例示する。図３６は、本発明の実施例８における投射光学系についての第一の光学系及び第二の光学系を説明する図である。図３６は、第一の光学系及び第二の光学系の拡大図である。
【０１７９】
実施例８及び９においては、投射光学系に含まれる第一の光学系は、９枚のレンズ及び絞りによって構成されるが、投射光学系に含まれる第一の光学系におけるレンズ素子数を構成するレンズの枚数は、必ずしも９枚である必要はない。また、投射光学系に含まれる第一の光学系における絞りの位置は、必ずしも図３６に示された位置である必要はない。
【０１８０】
図３７は、本発明の実施例８における投射光学系についての被投射面におけるスポットを説明する図である。図３７においては、実施例８における画像投射装置に含まれる画像形成部における格子点ｆ１〜ｆ９に対応するスポットダイアグラムを示す。図３７に示されたように、実施例８におけるスクリーン上のスポットは、良好に集束したものである。
【０１８１】
図３８は、本発明の実施例８における投射光学系についてのＴＶディストーション特性を説明する図である。実施例８における投射光学系についてのＴＶディストーションは３％以下である。実施例８における投射光学系についての歪みは、良好に補正されたものである。
【実施例９】
【０１８２】
実施例９
表３３に実施例９における投射光学系のデータを示す。実施例９における投射光学系の投射距離及びスクリーンに投射される画像のサイズは、２２６．５ｍｍ及び６０インチであるため、実施例９における投射光学系についてのスローレシオは、０．１８である。
【０１８３】
表３３
【０１８４】
【表３３】
0005874263.tif 000034
表３４に実施例９における投射光学系の非球面の係数を示す。
【０１８５】
表３４
【０１８６】
【表３４】
0005874263.tif 000035
表３５に実施例９における投射光学系の多項式自由曲面の係数を示す。
【０１８７】
表３５
【０１８８】
【表３５】
0005874263.tif 000036
実施例９における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値を求める。
【０１８９】
表３６に実施例９における投射光学系についてのｘｆｏ及びｙｆｏを示す。
【０１９０】
表３６
【０１９１】
【表３６】
0005874263.tif 000037
実施例９における投射光学系についての投射距離及びスクリーンに投射される画像のサイズは、それぞれ、２２６．５ｍｍ及び６０インチであるため、実施例９における投射光学系についてのスローレシオＴｒは、０．１８である。また、表３６より、実施例９における投射光学系についての第一の光学系の光軸方向における中間像の長さは、｜ｆ１のｘｆｏ−ｆ９のｙｆｏ｜＝１１３．８ｍｍ−（−２．６ｍｍ）＝１１６．４ｍｍである。実施例９における投射光学系に含まれる第一の光学系の焦点距離は、２５．５７ｍｍである。実施例９における投射光学系についての第一の光学系の光軸方向における規格化された中間像の長さＩｍは、１１６．４ｍｍ／２５．５７ｍｍ＝４．５５である。実施例９における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値は、４．５５×０．１８＝０．８２である。
【０１９２】
図３９は、本発明の実施例９における投射光学系及び画像投射装置を説明する図である。図３９は、実施例９における投射光学系についての光路を例示する。図４０は、本発明の実施例９における投射光学系についての第一の光学系及び第二の光学系を説明する図である。図４０は、第一の光学系及び第二の光学系の拡大図である。
【０１９３】
図４１は、本発明の実施例９における投射光学系についての被投射面におけるスポットを説明する図である。図４１においては、実施例９における画像投射装置に含まれる画像形成部における格子点ｆ１〜ｆ９に対応するスポットダイアグラムを示す。図４１に示されたように、実施例９におけるスクリーン上のスポットは、良好に集束したものである。
【０１９４】
図４２は、本発明の実施例９における投射光学系についてのＴＶディストーション特性を説明する図である。実施例９における投射光学系についてのＴＶディストーションは３％以下である。実施例９における投射光学系についての歪みは、良好に補正されたものである。
【実施例１０】
【０１９５】
実施例１０
表３７に実施例１０における投射光学系のデータを示す。実施例１０における投射光学系の投射距離及びスクリーンに投射される画像のサイズは、７９５ｍｍ及び６０インチであるため、実施例１０における投射光学系についてのスローレシオは、０．６２である。
【０１９６】
表３７
【０１９７】
【表３７】
0005874263.tif 000038
表３８に実施例１０における投射光学系の非球面の係数を示す。
【０１９８】
表３８
【０１９９】
【表３８】
0005874263.tif 000039
表３９に実施例１０における投射光学系の多項式自由曲面の係数を示す。
【０２００】
表３９
【０２０１】
【表３９】
0005874263.tif 000040
実施例１０における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値を求める。
【０２０２】
表４０に実施例１０における投射光学系についてのｘｆｏ及びｙｆｏを示す。
【０２０３】
表４０
【０２０４】
【表４０】
0005874263.tif 000041
実施例１０における投射光学系についての投射距離及びスクリーンに投射される画像のサイズは、それぞれ、７９５ｍｍ及び６０インチであるため、実施例１０における投射光学系についてのスローレシオＴｒは、０．６２である。また、表４０より、実施例１０における投射光学系についての第一の光学系の光軸方向における中間像の長さは、｜ｆ１のｙｆｏ−ｆ９のｙｆｏ｜＝２０１．３ｍｍ−１０１．２ｍｍ＝１００．１ｍｍである。実施例１０における投射光学系に含まれる第一の光学系の焦点距離は、３９．３０ｍｍである。実施例１０における投射光学系についての第一の光学系の光軸方向における規格化された中間像の長さＩｍは、１００．１ｍｍ／３９．３０ｍｍ＝２．５５である。実施例１０における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値は、２．５５×０．６２＝１．５８である。
【０２０５】
図４３は、本発明の実施例１０における投射光学系及び画像投射装置を説明する図である。図４３は、実施例１０における投射光学系についての光路を例示する。図４４は、本発明の実施例１０における投射光学系についての第一の光学系及び第二の光学系を説明する図である。図４４は、第一の光学系及び第二の光学系の拡大図である。
【０２０６】
図４５は、本発明の実施例１０における投射光学系についての被投射面におけるスポットを説明する図である。図４５においては、実施例１０における画像投射装置に含まれる画像形成部における格子点ｆ１〜ｆ９に対応するスポットダイアグラムを示す。図４５に示されたように、実施例１０におけるスクリーン上のスポットは、良好に集束したものである。
【０２０７】
図４６は、本発明の実施例１０における投射光学系についてのＴＶディストーション特性を説明する図である。実施例１０における投射光学系についてのＴＶディストーションは３％以下である。実施例１０における投射光学系についての歪みは、良好に補正されたものである。
【実施例１１】
【０２０８】
実施例１１
表４１に実施例１１における投射光学系のデータを示す。実施例１１における投射光学系の投射距離及びスクリーンに投射される画像のサイズは、７７５ｍｍ及び６０インチであるため、実施例１１における投射光学系についてのスローレシオは、０．６０である。
【０２０９】
表４１
【０２１０】
【表４１】
0005874263.tif 000042
表４２に実施例１１における投射光学系の非球面の係数を示す。
【０２１１】
表４２
【０２１２】
【表４２】
0005874263.tif 000043
表４３に実施例１１における投射光学系の多項式自由曲面の係数を示す。
【０２１３】
表４３
【０２１４】
【表４３】
0005874263.tif 000044
実施例１１における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値を求める。
【０２１５】
表４４に実施例１１における投射光学系についてのｘｆｏ及びｙｆｏを示す。
【０２１６】
表４４
【０２１７】
【表４４】
0005874263.tif 000045
実施例１１における投射光学系についての投射距離及びスクリーンに投射される画像のサイズは、それぞれ、７７５ｍｍ及び６０インチであるため、実施例１１における投射光学系についてのスローレシオＴｒは、０．６０である。また、表４４より、実施例１１における投射光学系についての第一の光学系の光軸方向における中間像の長さは、｜ｆ１のｘｆｏ−ｆ９のｙｆｏ｜＝７１．２ｍｍ−４２．３ｍｍ＝２８．９ｍｍである。実施例１１における投射光学系に含まれる第一の光学系の焦点距離は、３５．５９ｍｍである。実施例１１における投射光学系についての第一の光学系の光軸方向における規格化された中間像の長さＩｍは、２８．９ｍｍ／３５．５９ｍｍ＝０．８１である。実施例１１における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値は、０．８１×０．６０＝０．４９である。
【０２１８】
図４７は、本発明の実施例１１における投射光学系及び画像投射装置を説明する図である。図４７は、実施例１１における投射光学系についての光路を例示する。図４８は、本発明の実施例１１における投射光学系についての第一の光学系及び第二の光学系を説明する図である。図４８は、第一の光学系及び第二の光学系の拡大図である。
【０２１９】
図４９は、本発明の実施例１１における投射光学系についての被投射面におけるスポットを説明する図である。図４９においては、実施例１１における画像投射装置に含まれる画像形成部における格子点ｆ１〜ｆ９に対応するスポットダイアグラムを示す。図４９に示されたように、実施例１１におけるスクリーン上のスポットは、概ね良好に集束したものである。ＷＸＧＡの解像度の周波数についての白色の変調伝達関数（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ（ＭＴＦ））の値は、スクリーンに投射される画像の全域にわたって３５％以上である。
【０２２０】
なお、実施例１〜１０におけるスクリーン上のスポットは、実施例１１におけるスクリーン上のスポットと比べてより良好に集束したものである。また、実施例１〜１０におけるＷＸＧＡの解像度の周波数についての白色のＭＴＦの値は、実施例１〜１０におけるＷＸＧＡの解像度の周波数についての白色のＭＴＦの値と比べてより高いものである。
【０２２１】
図５０は、本発明の実施例１１における投射光学系についてのＴＶディストーション特性を説明する図である。実施例１１における投射光学系についてのＴＶディストーションは約５％以下である。実施例１１における投射光学系についての歪みは、概ね良好に補正されたものである。
【０２２２】
なお、実施例１〜１０における投射光学系についての歪みは、実施例１１における投射光学系についての歪みと比べてより小さいものである。
【０２２３】
（比較例１）
比較例１としての特開２００７−０７９５２４に記載された実施例１における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値を求める。
【０２２４】
表４５に比較例１における投射光学系についてのｘｆｏ及びｙｆｏを示す。
【０２２５】
表４５
【０２２６】
【表４５】
0005874263.tif 000046
比較例１における投射光学系についての投射距離及びスクリーンに投射される画像のサイズは、それぞれ、４１６ｍｍ及び５２．７インチであるため、比較例１における投射光学系についてのスローレシオＴｒは、０．３６である。また、表４５より、比較例１における投射光学系についての第一の光学系の光軸方向における中間像の長さは、｜ｆ１のｘｆｏ−ｆ９のｙｆｏ｜＝２３０．６ｍｍ−１８．４ｍｍ＝２１２．２ｍｍである。比較例１における投射光学系に含まれる第一の光学系の焦点距離は、３５．８７ｍｍである。比較例１における投射光学系についての第一の光学系の光軸方向における規格化された中間像の長さＩｍは、２１２．２ｍｍ／３５．８７ｍｍ＝５．９２である。比較例１における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値は、５．９２×０．３６＝２．１３である。
【０２２７】
（比較例２）
比較例２としての特開２００８−１１６６８８に記載された実施例１における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値を求める。
【０２２８】
表４６に比較例２における投射光学系についてのｘｆｏ及びｙｆｏを示す。
【０２２９】
表４６
【０２３０】
【表４６】
0005874263.tif 000047
比較例２における投射光学系についての投射距離及びスクリーンに投射される画像のサイズは、それぞれ、５０１ｍｍ及び６３．４インチであるため、比較例２における投射光学系についてのスローレシオＴｒは、０．３６である。また、表４６より、比較例２における投射光学系についての第一の光学系の光軸方向における中間像の長さは、｜ｆ１のｘｆｏ−ｆ９のｙｆｏ｜＝２２７．９ｍｍ−１６．２ｍｍ＝２１１．７ｍｍである。比較例２における投射光学系に含まれる第一の光学系の焦点距離は、３２．９１ｍｍである。比較例２における投射光学系についての第一の光学系の光軸方向における規格化された中間像の長さＩｍは、２１１．７ｍｍ／３２．９１ｍｍ＝６．４３である。比較例２における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値は、６．４３×０．３６＝２．３２である。
【０２３１】
（比較例３）
比較例３としての特開２００８−１６５１８７に記載された実施例１における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値を求める。
【０２３２】
表４７に比較例３における投射光学系についてのｘｆｏ及びｙｆｏを示す。
【０２３３】
表４７
【０２３４】
【表４７】
0005874263.tif 000048
比較例３における投射光学系についての投射距離及びスクリーンに投射される画像のサイズは、それぞれ、４４０ｍｍ及び６０インチであるため、比較例３における投射光学系についてのスローレシオＴｒは、０．３６である。また、表４７より、比較例３における投射光学系についての第一の光学系の光軸方向における中間像の長さは、｜ｆ１のｘｆｏ−ｆ９のｙｆｏ｜＝１０８．３ｍｍ−（−１７．９ｍｍ）＝１２６．２ｍｍである。比較例３における投射光学系に含まれる第一の光学系の焦点距離は、２６．４ｍｍである。比較例３における投射光学系についての第一の光学系の光軸方向における規格化された中間像の長さＩｍは、１２６．２ｍｍ／２６．４ｍｍ＝４．７８である。比較例３における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値は、４．７８×０．３６＝１．７２である。
【０２３５】
（結果）
表４８に、実施例１〜１１における投射光学系及び比較例１〜３における投射光学系についてのスローレシオＴｒ、全長、及びＩｍ×Ｔｒの値を示す。
【０２３６】
表４８
【０２３７】
【表４８】
0005874263.tif 000049
表４８に示すように、実施例１〜１１における投射光学系及び比較例１〜３における投射光学系のいずれもスローレシオＴｒ≦０．７を満たす。このため、実施例１〜１１における投射光学系及び比較例１〜３における投射光学系のいずれも、より短い距離における被投射面に像を投射することが可能なより小型の投射光学系を提供すると考えられる。
【０２３８】
しかしながら、表４８に示すように、実施例１〜１１における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値は、比較例１〜３における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値と比べてより小さいものである。ただし、Ｉｍは、第一の光学系の光軸方向における規格化された中間像の長さを意味する。
【０２３９】
例えば、比較例１〜３における投射光学系についてのＴｒの値とおおむね同等のＴｒの値を有する実施例４における投射光学系を対比すると、実施例４における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値（０．７７）は、比較例１〜３における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値（２．１３、２．３２、及び１．７２）と比べてより小さいものである。実施例４における投射光学系についてのＴｒの値は、比較例１〜３における投射光学系についてのＴｒの値とおおむね同等であるため、実施例４における投射光学系についてのＩｍの値は、おおむね比較例１〜３における投射光学系についてのＩｍの値と比べてより小さいものであると考えられる。また、実施例４における投射光学系についての全長の値（２０７）は、比較例１〜３における投射光学系についての全長の値（５７５、５２５、及び３８５）と比べてより小さいものである。実施例４における投射光学系についてのＩｍの値は、おおむね比較例１〜３における投射光学系についてのＩｍの値よりも小さいものであるため、実施例４における投射光学系に含まれる第一の光学系の最終端から第二の光学系の最先端までの距離を、比較例１〜３における投射光学系に含まれる第一の光学系の最終端から第二の光学系の最先端までの距離と比べて、低減することが可能になると考えられる。その結果、実施例４における投射光学系についての全長の値は、比較例１〜３における投射光学系についての全長の値と比べてより小さいものであると考えられる。
【０２４０】
また、表４８に示されるように、投射光学系についてのスローレシオＴｒの値を低減する、例えば、投射光学系の投射距離を低減すると、投射光学系に含まれる第一の光学系の光軸方向における規格化された中間像の長さＩｍは、増加する傾向がある。例えば、比較例１〜３における投射光学系の投射距離を低減すると、投射光学系に含まれる第一の光学系の光軸方向における規格化された中間像の長さＩｍが増加すると共に投射光学系の全長が増加すると考えられる。結果として、比較例１〜３における投射光学系を含む画像投射装置のサイズ及び重量は、増加することになるため、ユーザーにとって、比較例１〜３における投射光学系を含む画像投射装置は、より多いスペースを占有する、及び、比較例１〜３における投射光学系を含む画像投射装置を持ち運びが容易なものではない、などの相対的に低い使用性を備えた画像投射装置を提供することになる。
【０２４１】
図５１は、本発明の実施形態に係る投射光学系の例及び従来の技術における投射光学系の例についてスローレシオ及び中間像の規格化された長さの関係を説明する図である。
【０２４２】
図５１において、菱形の記号、正方形の記号、丸形の記号、及び三角形の記号は、それぞれ、実施例１〜１１における投射光学系、比較例１における投射光学系、比較例２における投射光学系、及び比較例３における投射光学系を示す。図５１に示されるように、実施例１〜１１における投射光学系についてのスローレシオＴｒを低減すると、実施例１〜１１における投射光学系に含まれる第一の光学系の光軸方向における規格化された中間像の長さＩｍは、増加する傾向がある。
【０２４３】
図５２は、本発明の実施形態に係る投射光学系の例及び従来の技術における投射光学系の例について光学系の全長及びスローレシオの関係を説明する図である。
【０２４４】
図５２において、菱形の記号、正方形の記号、丸形の記号、及び三角形の記号は、それぞれ、実施例１〜１１における投射光学系、比較例１における投射光学系、比較例２における投射光学系、及び比較例３における投射光学系を示す。図４に示されるように、投射光学系の全長は、投射光学系に含まれる第一の光学系２の光軸に最も近い光束の主光線についての、第一の光学系２の光軸の方向における物体における物点から第二の光学系３の最終端までの距離である。図５１及び図５２に示されるように、実施例１〜１１における投射光学系及び比較例１〜３における投射光学系もいずれも０．７以下のスローレシオを満たすものであるが、実施例１〜１１における投射光学系に含まれる第一の光学系の光軸方向における規格化された中間像の長さは、比較例１〜１１における投射光学系に含まれる第一の光学系の光軸方向における規格化された中間像の長さと比べてより小さいものであるため、実施例１〜１１における投射光学系の全長（〜２００ｍｍ程度）は、比較例１〜３における投射光学系の全長と比べてより小さいものである。
【０２４５】
図５３は、本発明の実施形態に係る投射光学系の例及び従来の技術における投射光学系の例についての光学系の全長及びＩｍ×Ｔｒの値の関係を説明する図である。
図である。
【０２４６】
図５３において、菱形の記号、正方形の記号、丸形の記号、及び三角形の記号は、それぞれ、実施例１〜１１における投射光学系、比較例１における投射光学系、比較例２における投射光学系、及び比較例３における投射光学系を示す。
【０２４７】
図５１及び図５２に示されるように、実施例１〜１１における投射光学系及び比較例１〜３における投射光学系もいずれも０．７以下のスローレシオを満たすものである一方で、図５３に示されるように、実施例１〜１１における投射光学系の全長は、比較例１〜３における投射光学系の全長と比べてより小さいものである。すなわち、実施例１〜１１における投射光学系は、比較例１〜３における投射光学系と比べて、より短い距離における被投射面に像を投射することが可能なより小型の投射光学系であると考えられる。
【０２４８】
図５３に示されるように、実施例１〜１１における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値は、比較例１〜３における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値と比べてより小さいものである。より具体的には、実施例１〜１１における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値は、１．７０以下であると共に、比較例１〜３における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値は、１．７０を超えるものである。
【０２４９】
このため、実施例１〜１１における投射光学系のように、投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値が１．７０以下であるという条件を満たすことによって、より短い距離における被投射面に像を投射することが可能なより小型の投射光学系を提供することが可能になると考えられる。
【０２５０】
一方、実施例１〜３における投射光学系のように、投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値が１．７０を超える場合には、投射光学系についてのスローレシオＴｒ又は投射光学系に含まれる第一の光学系の光軸方向における規格化された中間像の長さＩｍが増加するため、より短い距離における被投射面に像を投射することが可能なより小型の投射光学系を提供することが困難になる。
【０２５１】
また、より短い距離における被投射面に像を投射することが可能なより小型の投射光学系を提供するためには、投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値は、好ましくは、１．５０以下である。投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値が、１．５０以下である場合には、例えば、投射光学系に含まれる第一の光学系の光軸方向における規格化された中間像の長さＩｍをさらに低減することが可能になると共に、投射光学系の全長を低減することが可能になると考えられる。その結果、より小型の投射光学系を提供することが可能になると考えられる。
【０２５２】
例えば、表４８に示されるように、実施例７における投射光学系のスローレシオＴｒの値は、実施例１０における投射光学系のスローレシオＴｒの値と概ね同等のものである。しかしながら、実施例７における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値は、１．５０以下である一方で、実施例１０における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値は、１．５０を超えるものである。このため、実施例７における投射光学系についてのＩｍの値は、実施例１０における投射光学系についてのＩｍの値と比べてより小さいものである。結果として、実施例７における投射光学系の全長は、実施例１０における投射光学系の全長と比べてより小さいものである。
【０２５３】
さらに、投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値は、好ましくは、０．５０以上である。投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値が、０．５０以上である場合には、投射光学系についてのスローレシオＴｒを増加させる、又は、投射光学系に含まれる第一の光学系の光軸方向における規格化された中間像の長さＩｍを増加させることが可能になると考えられる。投射光学系についてのスローレシオＴｒを増加させることが可能であると、スクリーンに入射する光線の角度を低減することが可能になると考えられる。その結果、スクリーンに入射する光束の収差を低減することが可能になると共に、スクリーンにより良好な像を投射することが可能になると考えられる。また、投射光学系に含まれる第一の光学系の光軸方向における規格化された中間像の長さＩｍを増加させることが可能であると、投射光学系に含まれる第二の光学系における中間像からの光束の断面を増加させることが可能になると考えられる。その結果、中間像からの光束の収差を第二の光学系によってより容易に補正することが可能になると共に、スクリーンにより良好な像を投射することが可能になると考えられる。
【０２５４】
例えば、表４８に示されるように、実施例１〜１０における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値は、０．５０以上である一方で、実施例１１における投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値は、０．５０未満である。また、実施例１〜１０における投射光学系によってスクリーンに投射される画像の品質は、実施例１１における投射光学系によってスクリーンに投射される画像の品質と比べてより高いものである。実施例１〜１０における投射光学系は、投射光学系についてのＩｍ×Ｔｒの値が０．５０以上であることを満たすことによって、実施例１１における投射光学系と比べて、投射光学系によって投射される光束についての収差（例えば、非点収差、歪曲収差など）を低減することが可能になると考えられる。
【０２５５】
表４９に実施例１〜１１及び比較例１〜３における投射光学系に含まれる第一の光学系についてのペッツバール和を示す。
【０２５６】
表４９
【０２５７】
【表４９】
0005874263.tif 000050
投射光学系に含まれる第一の光学系についてのペッツバール和ＰＴＺは、第一の光学系が、第１面から第ｋ面までの屈折面で構成されているとき、
【０２５８】
【数１】
0005874263.tif 000051
の式で表される。ここで、ｓは、屈折面の番号を表す。ｎｓは、第ｓ面における屈折率を表すと共に、ｎｓ−１は、第ｓ−１面における屈折率を表す。ｒｓは、第ｓ面の曲率半径を表す。
【０２５９】
本発明の実施形態に係る投射光学系においては、投射光学系の投射距離が小さいものであると共に被投射面に投射される光線の入射角が大きい場合には、被投射面に投射される光束についての非点収差及び像面湾曲などの収差は、好ましくは、第二の光学系によって補正される。この場合には、第二の光学系における被投射面に投射される光束の断面を増加させることが好ましい。そのためには、第一の光学系によって結像される中間像を第一の光学系に向かって湾曲させると共に第一の光学系によって結像される中間像の像面湾曲を増加させることが好ましい。すなわち、本発明の実施形態に係る投射光学系に含まれる第一の光学系のペッツバール和の符号は、負であると共に、本発明の実施形態に係る投射光学系に含まれる第一の光学系のペッツバール和の絶対値は、大きいものであることが好ましい。
【０２６０】
表４９より、実施例１〜１１における投射光学系に含まれる第一の光学系のペッツバール和ＰＴＺは、−０．０１１３５以下である。投射光学系に含まれる第一の光学系のペッツバール和ＰＴＺが、−０．０１１３５以下である場合には、実施例１〜１１における投射光学系のような、スクリーンにより良好な像を投射することが可能な投射光学系を提供することが可能になる。
【０２６１】
なお、実施例１〜１１においては、固定焦点距離の投射光学系を例示してきたが、投射光学系に含まれる第一の光学系又は第二の光学系の移動によって、投射光学系の焦点距離を調節する（投射光学系についてのフォーカシングの調整を行う）ことが可能である。
【０２６２】
本発明の例示的な実施形態を、添付する図面を参照して説明してきたとはいえ、本発明は、本発明の例示的な実施形態のいずれにも限定されるものではないものであると共に、本発明の例示的な実施形態は、本発明の範囲から逸脱することなく変形される、変更される、又は組み合わせられることがある。
【符号の説明】
【０２６３】
１    画像形成部
２    第一の光学系
３    第二の光学系
４    スクリーン
５    中間像
【先行技術文献】
【特許文献】
【０２６４】
【特許文献１】特開２００７−０７９５２４号公報
【特許文献２】特開２００８−１１６６８８号公報
【特許文献３】特開２００８−１６５１８７号公報
【図１８】
0005874263.tif 000052
【図２２】
0005874263.tif 000053
【図２６】
0005874263.tif 000054
【図３０】
0005874263.tif 000055
【図３４】
0005874263.tif 000056
【図３８】
0005874263.tif 000057
【図４２】
0005874263.tif 000058
【図４６】
0005874263.tif 000059
【図５０】
0005874263.tif 000060
【図５１】
0005874263.tif 000061
【図５２】
0005874263.tif 000062
【図５３】
0005874263.tif 000063
【図１】
0005874263.tif 000064
【図２】
0005874263.tif 000065
【図３】
0005874263.tif 000066
【図４】
0005874263.tif 000067
【図５】
0005874263.tif 000068
【図６】
0005874263.tif 000069
【図７】
0005874263.tif 000070
【図８】
0005874263.tif 000071
【図９】
0005874263.tif 000072
【図１０】
0005874263.tif 000073
【図１１】
0005874263.tif 000074
【図１２】
0005874263.tif 000075
【図１３】
0005874263.tif 000076
【図１４】
0005874263.tif 000077
【図１５】
0005874263.tif 000078
【図１６】
0005874263.tif 000079
【図１７】
0005874263.tif 000080
【図１９】
0005874263.tif 000081
【図２０】
0005874263.tif 000082
【図２１】
0005874263.tif 000083
【図２３】
0005874263.tif 000084
【図２４】
0005874263.tif 000085
【図２５】
0005874263.tif 000086
【図２７】
0005874263.tif 000087
【図２８】
0005874263.tif 000088
【図２９】
0005874263.tif 000089
【図３１】
0005874263.tif 000090
【図３２】
0005874263.tif 000091
【図３３】
0005874263.tif 000092
【図３５】
0005874263.tif 000093
【図３６】
0005874263.tif 000094
【図３７】
0005874263.tif 000095
【図３９】
0005874263.tif 000096
【図４０】
0005874263.tif 000097
【図４１】
0005874263.tif 000098
【図４３】
0005874263.tif 000099
【図４４】
0005874263.tif 000100
【図４５】
0005874263.tif 000101
【図４７】
0005874263.tif 000102
【図４８】
0005874263.tif 000103
【図４９】
0005874263.tif 000104