(57)【要約】    【課題】  縮小共役側のテレセントリック性が良く、長いバックフォーカスが得られ、しかも良好な光学性能が得られる投射光学系を得ること。    【解決手段】  縮小共役側に配置され、画像表示素子に表示される画像を拡大共役側に投射する投射光学系であって、投射光学系は最も縮小共役側に光軸方向に不動の３枚のレンズを有し、３枚のレンズは拡大共役側から縮小共役側へ順に、拡大共役側に凸面を向けたメニスカス形状の第１レンズ、負の屈折力の第２レンズ、正の屈折力の第３レンズよりなり、第２レンズと第３レンズは接合された接合レンズであり、第１レンズの縮小共役側のレンズ面の曲率半径Ｇ１Ｒ２、第２レンズの拡大共役側のレンズ面の曲率半径Ｇ２Ｒ１、第３レンズの焦点距離ＦＧ３、第１レンズから第３レンズまでの合成系の焦点距離ＦＧを各々適切に設定する。【選択図】    図１
2018128523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縮小共役側に配置され、画像表示素子に表示される画像を拡大共役側に投射する投射光学系であって、
最も縮小共役側に光軸方向に不動の３枚のレンズを有し、
前記３枚のレンズは拡大共役側から縮小共役側へ順に、拡大共役側に凸面を向けたメニスカス形状の第１レンズ、負の屈折力の第２レンズ、正の屈折力の第３レンズよりなり、
前記第２レンズと前記第３レンズは接合された接合レンズであり、
前記第１レンズの縮小共役側のレンズ面の曲率半径をＧ１Ｒ２、前記第２レンズの拡大共役側のレンズ面の曲率半径をＧ２Ｒ１、前記第３レンズの焦点距離をＦＧ３、前記第１レンズから前記第３レンズまでの合成系の焦点距離をＦＧとするとき、
０．４＜ＦＧ３／ＦＧ＜１．０
０．０＜Ｇ１Ｒ２／Ｇ２Ｒ１
なる条件式を満足することを特徴とする投射光学系。
【請求項２】
前記第３レンズの材料の屈折率をＮｄ３とするとき、
１．７＜Ｎｄ３
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の投射光学系。
【請求項３】
前記第２レンズは拡大共役側に凸面を向けたメニスカス形状であることを特徴する請求項１又は２に記載の投射光学系。
【請求項４】
前記第３レンズは両凸形状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投射光学系。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の投射光学系と、画像を表示する画像表示素子と、前記投射光学系と前記画像表示素子との間にガラスブロックを有し、前記画像表示素子に表示される画像を前記投射光学系により投射する画像投射装置であって、
前記第３レンズの縮小共役側に配置されているガラスブロックの光軸方向の厚さの総和をＤｐｓｕｍ、前記画像表示素子の画像表示面の対角線長の半分をＹｍａｘとするとき、
１．５＜Ｄｐｓｕｍ／Ｙｍａｘ＜３．０
なる条件式を満足することを特徴とする画像投射装置。
【請求項６】
前記第３レンズの縮小共役側のレンズ面から前記画像表示素子の画像表示面までの距離をＬとするとき、
０．３（Ｌ−Ｄｐｓｕｍ）／Ｌ＜０．５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項５に記載の画像投射装置。
【請求項７】
前記第１レンズの拡大共役側のレンズ面から前記第３レンズの縮小共役側のレンズ面までの光軸方向の長さをＤｓｕｍとするとき、
１．４＜Ｄｓｕｍ／Ｙｍａｘ＜２．５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項５または６に記載の画像投射装置。
【請求項８】
前記第３レンズの光軸上の厚さをＤＧ３とするとき、
０．８＜ＤＧ３／Ｙｍａｘ＜１．６
なる条件式を満足することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は投射光学系に関し、例えば画像をスクリーンに拡大投射する画像投射装置（プロジェクター）に用いられる投射用の光学系として好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶やマイクロミラーアレイなどの画像表示素子を用いて、その画像表示素子に基づく画像を投射光学系でスクリーン面に拡大投影する画像投影装置（プロジェクター）が種々提案されている。プロジェクターに用いる投射光学系としては、単一の焦点距離の投射光学系の他に種々な投射倍率で投射でき、しかも近距離から大画面に投射できる広画角で高い光学性能を有するズームレンズであることが要望されている。
【０００３】
また、投射光学系と画像表示素子との間に色分解光学系や色合成光学系等を配置するために長いバックフォーカスを有し、縮小共役側が良好なるテレセントリック性であること等が要望されている。従来、プロジェクター用で広画角かつバックフォーカスの長く、縮小共役側がテレセントリック性の良い投射用レンズが知られている（特許文献１乃至３）。
【０００４】
特許文献１は拡大共役側から縮小共役側へ順に、第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群より構成され、投射画角９０度以上の投射用レンズを開示している。特許文献２、３のズームレンズは、拡大共役側より縮小共役側へ順に、負、正、正、負、正、正の屈折力の第１レンズ群乃至第６レンズ群よりなるズームレンズを開示している。そしてズーミングに際して第１レンズ群と第６レンズ群が不動で第２レンズ群乃至第５レンズ群が移動するズームレンズを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−０７３３３７号公報
【特許文献２】特開２００９−１８６５６９号公報
【特許文献３】特開２００５−２５７８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
プロジェクターに用いられる投射光学系は、広画角の投射ができ、しかも投射画像が高画質であること、そして縮小共役側がテレセントリック性の良いこと等が強く要望されている。縮小共役側をテレセントリックとするために、特許文献１では最も縮小共役側にメニスカス形状の負レンズと両凸形状の正レンズを接合した接合レンズを用いている。また、該接合レンズの拡大共役側に低分散の強い材料よりなる正レンズを配置することで、軸上色収差を良好に補正している。
【０００７】
一般に投射光学系の縮小共役側のバックフォーカスを長く確保しつつ縮小共役側のテレセントリック性を良好に維持しようとすると、球面収差および軸上色収差、倍率色収差等が多く発生してくる。縮小共役側がテレセントリック性が良く、バックフォーカスが長く、しかも高画質の画像を投射するには、ズームレンズのときは、最も縮小共役側のレンズ群のレンズ構成を適切に設定することができる。また単一の焦点距離の投射光学系のときは最も縮小共役側のレンズ系のレンズ構成等を適切に設定することが重要になってくる。
【０００８】
本発明は、縮小共役側のテレセントリック性が良く、長いバックフォーカスが得られ、しかも良好な光学性能が得られる投射光学系の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の投射光学系は、縮小共役側に配置され、画像表示素子に表示される画像を拡大共役側に投射する投射光学系であって、
最も縮小共役側に光軸方向に不動の３枚のレンズを有し、
前記３枚のレンズは拡大共役側から縮小共役側へ順に、拡大共役側に凸面を向けたメニスカス形状の第１レンズ、負の屈折力の第２レンズ、正の屈折力の第３レンズよりなり、
前記第２レンズと前記第３レンズは接合された接合レンズであり、
前記第１レンズの縮小共役側のレンズ面の曲率半径をＧ１Ｒ２、前記第２レンズの拡大共役側のレンズ面の曲率半径をＧ２Ｒ１、前記第３レンズの焦点距離をＦＧ３、前記第１レンズから前記第３レンズまでの合成系の焦点距離をＦＧとするとき、
０．４＜ＦＧ３／ＦＧ＜１．０
０．０＜Ｇ１Ｒ２／Ｇ２Ｒ１
なる条件式を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、縮小共役側のテレセントリック性が良く、長いバックフォーカスが得られ、しかも良好な光学性能が得られる投射光学系が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）  本発明の投射光学系の実施例１の広角端と望遠端におけるレンズ断面図
【図２】（Ａ）、（Ｂ）  本発明の投射光学系の実施例１の広角端と望遠端における縦収差図と倍率色収差図
【図３】（Ａ）、（Ｂ）  本発明の投射光学系の実施例２の広角端と望遠端におけるレンズ断面図
【図４】（Ａ）、（Ｂ）  本発明の投射光学系の実施例２の広角端と望遠端における縦収差図と倍率色収差図
【図５】本発明の投射光学系の実施例３のレンズ断面図
【図６】本発明の投射光学系の実施例３の収差図
【図７】本発明の投射光学系の実施例４のレンズ断面図
【図８】本発明の投射光学系の実施例４の収差図
【図９】本発明の投射光学系の実施例５のレンズ断面図
【図１０】本発明の投射光学系の実施例５の収差図
【図１１】本発明の投射光学系の参考例１のレンズ断面図
【図１２】本発明の投射光学系の参考例１の縦収差図および倍率色収差図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。本発明の投射光学系は、縮小共役側に配置され、画像表示素子に表示される画像を拡大共役側（スクリーン側）に投射する。投射光学系は最も縮小共役側に光軸方向に不動の３枚のレンズを有し、３枚のレンズは拡大共役側から縮小共役側へ順に、拡大共役側に凸面を向けたメニスカス形状の第１レンズ、負の屈折力の第２レンズ、正の屈折力の第３レンズよりなる。第２レンズと第３レンズは接合された接合レンズである。第１レンズ、第２レンズ、第３レンズよりなるレンズ系は正の屈折力を有する。
【００１３】
図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の投射光学系の実施例１の広角端と望遠端に対応するレンズ断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）は本発明の投射光学系の実施例１の投射距離（第１レンズ面からスクリーン面までの距離）が１５０８ｍｍのときにおける広角端と望遠端における縦収差図および倍率色収差図である。ここで投射距離とは後述する数値データをｍｍ単位で表したときである。
【００１４】
図３（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の投射光学系の実施例２の広角端と望遠端に対応するレンズ断面図である。図４（Ａ）、（Ｂ）は本発明の投射光学系の実施例２の投射距離（第１レンズ面からスクリーン面までの距離）が２２４０ｍｍのときにおける広角端と望遠端における縦収差図および倍率色収差図である。
【００１５】
図５は、本発明の投射光学系の実施例３に対応するレンズ断面図である。図６は本発明の投射光学系の実施例３の投射距離が１２１０ｍｍのときにおける縦収差図および倍率色収差図である。図７は、本発明の投射光学系の実施例４に対応するレンズ断面図である。図８は本発明の投射光学系の実施例４の投射距離が３２９０ｍｍのときにおける縦収差図および倍率色収差図である。
【００１６】
図９は、本発明の投射光学系の実施例５に対応するレンズ断面図である。図１０は本発明の投射光学系の実施例５の投射距離が５３９０ｍｍのときにおける縦収差図および倍率色収差図である。図１１は本発明の投射光学系の参考例１に対応するレンズ断面図である。図１２は本発明の投射光学系の参考例１の投射距離が２０６３ｍｍのときにおける縦収差図および倍率色収差図である。
【００１７】
各実施例の投射光学系は、画像投射装置（プロジェクター）に用いられる。レンズ断面図において、左方が拡大共役側（スクリーン）（前方）で、右方が縮小共役側（画像表示素子側）（後方）である。Ｐ１は投射光学系である。ｉを拡大共役側から数えたレンズ群の順番とするとき、Ｂｉは第ｉレンズ群である。Ｌ１１乃至Ｌ２８はレンズである。ＳＴは開口絞りである。ＩＥは液晶パネル（画像表示素子）等の原画像（被投射画像）に相当している。
【００１８】
Ｓはスクリーン面である。ＤＧ、ＣＧは色分解、色合成用のプリズム、光学フィルター、フェースプレート（平行平板ガラス）、水晶ローパスフィルター、赤外カットフィルター等に相当するガラスブロックである。
【００１９】
図１、図３において矢印は広角端から望遠端へのズーミングの際のレンズ群の移動方向（移動軌跡）を示している。広角端と望遠端は変倍用のレンズ群が機構上光軸上を移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。
【００２０】
収差図において、ＦｎｏはＦナンバー、ｙｍａｘは最大像高である。球面収差図においては、波長４７０ｎｍ、波長５５０ｎｍ、波長６２０ｎｍについて示している。非点収差図において、点線Ｍは波長５５０ｎｍにおけるメリジオナル像面、実線Ｓは波長５５０ｎｍにおけるサジタル像面を示す。歪曲収差図は波長５５０ｎｍについて示している。倍率色収差図は波長５５０ｎｍに対する波長４７０ｎｍ、波長６２０ｎｍについて示している。
【００２１】
実施例１、２のズームレンズは、拡大共役側から縮小共役側へ順に、フォーカシングに際して一部又は全体が移動する（フォーカス機能を有する）負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１を有する。更に正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５、正の屈折力の第６レンズ群Ｌ６から構成されている。
【００２２】
そして、ズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１、第６レンズ群Ｌ６は不動である。広角端から望遠端へのズーミングに際して第２レンズ群Ｌ２乃至第５レンズ群Ｌ５がいずれも拡大共役側へ移動する。実施例３乃至５、参考例１は単一の焦点距離の投射光学系である。
【００２３】
各実施例の投射光学系Ｐ１は最も縮小共役側に光軸方向に不動の３枚のレンズを有している。３枚のレンズは拡大共役側から縮小共役側へ順に、拡大共役側に凸面を向けたメニスカス形状の第１レンズＧ１、負の屈折力の第２レンズＧ２、正の屈折力の第３レンズＧ３よりなっている。第２レンズＧ２と第３レンズＧ３は接合された接合レンズよりなっている。
【００２４】
第１レンズＧ１は拡大共役側の面が拡大共役側に凸形状を有する正または負の屈折力である。第２レンズＧ２は負の屈折力、第３レンズＧ３は正の屈折力である。第２レンズＧ２と第３レンズＧ３は接合した接合レンズよりなっている。このようなレンズ構成とすることによって、第１レンズＧ１の拡大共役側のレンズ面であるＧ１Ｒ１の拡大共役側に凸面を向けつつ、第３レンズＧ３に強い正の屈折力を持たせている。
【００２５】
上記構成をとることで、全体のうち、特に球面収差および軸上色収差を補正するための面を縮小共役側に配置し、像面湾曲収差および歪曲収差を補正するための面を拡大共役側に配置して、諸収差を効果的に補正している。
【００２６】
上記条件において、より好ましくは、第３レンズＧ３を両凸形状としてもよい。このような構成とすることで、前述した諸収差の補正が容易になる。また、より好ましい条件として、第１レンズＧ１は、拡大共役側に凸面を向けたメニスカス形状としてもよい。このような構成とすることで、像面湾曲収差および歪曲収差を良好に補正しつつ、正の屈折力を縮小共役側に寄せたレンズ構成として球面収差および軸上色収差の補正を効果的に行っている。第２レンズＧ２は拡大共役側に凸面を向けたメニスカス形状であることが良い。これによれば諸収差の補正が更に容易となる。
【００２７】
各実施例の投射光学系Ｐ１は縮小共役側に対していずれもテレセントリック又は略テレセントリックである。各実施例の投射光学系において、最も縮小共役側の３つのレンズは、フォーカシングに際して不動である。あるいは実施例１および２のごとく、投射光学系がズームレンズであるときはズーミングに際して不動である。
【００２８】
各実施例の投射光学系Ｐ１は、前述のごとくズームレンズであっても、単焦点距離のレンズ系であってもよい。実施例１、２の投射光学系Ｐ１は例えば拡大共役側からの順で第１レンズ群Ｂ１乃至第６レンズ群Ｂ６からなり、そのレンズ群の数Ｎは例えばＮ＝６である。なお、レンズ群の数はＮ＝６に限らず、少なくとも多くともよい。
【００２９】
各実施例と参考例における無限遠から至近へのフォーカスは次のとおりである。実施例１はレンズＬ１１乃至レンズＬ１３に対してレンズＬ１４とレンズＬ１５が縮小共役側へ互いに異なった速度で移動（フローティング）する。実施例２はレンズＬ１１乃至レンズＬ１３に対してレンズＬ１４が縮小共役側へ互いに異なった速度で移動（フローティング）する。実施例３はレンズＬ１２とレンズＬ１３に対してレンズＬ１４乃至レンズＬ１６が縮小共役側へ互いに異なった速度で移動（フローティング）する。
【００３０】
実施例４はレンズＬ１５が縮小共役側へ移動する。実施例５はレンズＬ１１乃至レンズＬ１３が拡大共役側へ移動する。参考例１はレンズＬ１１乃至レンズＬ１４が縮小共役側へ移動する。
【００３１】
各実施例の投射光学系Ｐ１において、第１レンズＧ１の縮小共役側のレンズ面の曲率半径をＧ１Ｒ２とする。第２レンズＧ２の拡大共役側のレンズ面の曲率半径をＧ２Ｒ１とする。第３レンズＧ３の焦点距離をＦＧ３とする。第１レンズＧ１から第３レンズＧ３までの合成系の焦点距離をＦＧとする。このとき、
０．４＜ＦＧ３／ＦＧ＜１．０    ・・・（１）
０．０＜Ｇ１Ｒ２／Ｇ２Ｒ１      ・・・（２）
なる条件式を満足する。
【００３２】
また、好ましくは第３レンズＧ３の材料の屈折率をＮｄ３とする。このとき、
１．７＜Ｎｄ３                  ・・・（３）
なる条件式を満足するのが良い。
【００３３】
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式（１）は第３レンズＧ３の焦点距離（屈折力）に関する。条件式（１）の下限値を超えて第３レンズＧ３の屈折力が強くなりすぎると球面収差および像面湾曲の補正効果が強くなりすぎ、解像能力が低下してしまうため望ましくない。条件式（１）の上限値を超えて第３レンズＧ３の屈折力が弱くなりすぎると屈折力の分担によって第１レンズの屈折力が強くなりすぎ、歪曲収差が増加するために好ましくない。
【００３４】
条件式（２）は正または負の屈折力の第１レンズＧ１の縮小共役側の面の曲率半径と、負の屈折力の第２レンズＧ２の拡大共役側の面の曲率半径とが同符号になることを意味している。条件式（２）を満足することで、第１レンズＧ１より拡大共役側において、像面湾曲の収差および歪曲収差を正方向に発生させ、かつパワー配分を縮小共役側に寄せて球面収差および軸上色収差を正方向に補正している。これにより諸収差を良好に補正している。
【００３５】
条件式（３）は第３レンズＧ３の材料の屈折率Ｎｄ３に関する。条件式（３）の下限を超えると、第３レンズＧ３の縮小共役側のレンズ面Ｇ３Ｒ２の曲率が強くなり、球面収差および軸上色収差をバランス良く補正することが困難になり、色画像の画質が劣化してくるため、好ましくない。
【００３６】
より好ましくは条件式（１）乃至（３）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．４５＜ＦＧ３／ＦＧ＜０．９０    ・・・（１ａ）
０．５＜Ｇ１Ｒ２／Ｇ２Ｒ１＜２．５  ・・・（２ａ）
１．７５＜Ｎｄ３                    ・・・（３ａ）
【００３７】
本発明の画像投射装置においては、投射光学系Ｐ１と、画像を表示する画像表示素子ＩＥと、投射光学系Ｐ１と画像表示素子ＩＥとの間にガラスブロックＤＧ、ＣＧを有している。ここでガラスブロックは光路を展開したとき平行平板となるプリズムや光学フィルター等を含む。
【００３８】
そして画像表示素子ＩＥに表示される画像を投射光学系Ｐ１によりスクリーンＳ１に投射する。このとき第３レンズＧ３の縮小共役側のレンズ面から画像表示素子ＩＥの画像表示面までの距離をＬ、第３レンズＧ３の縮小共役側に配置されているガラスブロックＤＧ、ＣＧの光軸方向の厚さの総和をＤｐｓｕｍとする。画像表示素子ＩＥの画像表示面の対角線長の半分をＹｍａｘとする。第１レンズＧ１の拡大共役側のレンズ面から第３レンズＧ３の縮小共役側のレンズ面までの光軸方向の長さをＤｓｕｍとする。
【００３９】
このとき、
１．５＜Ｄｐｓｕｍ／Ｙｍａｘ＜３．０      ・・・（４）
０．３（Ｌ−Ｄｐｓｕｍ）／Ｌ＜０．５      ・・・（５）
１．４＜Ｄｓｕｍ／Ｙｍａｘ＜２．５        ・・・（６）
なる条件式を満足すると好ましい。もちろん条件式（４）〜（６）のすべてを満足しなくてもよく、少なくともいずれか１つの条件式を満足すると好ましい。
【００４０】
更に好ましくは、第３レンズＧ３の光軸上の厚さをＤＧ３とする。このとき、
０．８＜ＤＧ３／Ｙｍａｘ＜１．６          ・・・（７）
なる条件式を満足するのが良い。
【００４１】
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式（４）は最も縮小共役側のレンズと縮小共役点の間に配置される平行平板よりなるガラスブロック（光学部材）やフィルターの厚さの総和に関する。
【００４２】
各実施例では条件式（４）を満たすような画像投射装置において良好な光学性能が得られる。このような形態としては、例えば単板ＤＭＤを用いた画像投射装置がある。条件式（４）の下限値を超えると、レンズ系全体のバックフォーカスが増大し、光学系の大型化を招くために好ましくない。条件式（４）の上限値を超えると、レンズ系とプリズム系の空気間隔が狭くなりすぎ、構成上の制約が大きくなるとともに、球面収差バランスが低下し解像性能に影響するために好ましくない。
【００４３】
条件式（５）は最も縮小共役側のレンズと縮小共役点の間の距離に関する。これは、例えば単板マイクロミラーアレイ用の画像投射装置において、全反射プリズム（ＴＩＲ）と投射光学系との間に遮光シャッタなどを配置できるスペースを確保することを鑑みてなされたものである。なお、本発明の画像投射装置の一側面としての形態は単板マイクロミラーアレイ用の投射光学系であるが、必ずしもこれに限定する必要はなく、条件式（５）を満足する範囲であればよい。例えば、クロスダイクロイックプリズムを用いた透過型液晶を用いた色分離合成系を有する画像投射装置などに適用してもよい。
【００４４】
条件式（６）は第１レンズＧ１の拡大共役側の面から第３レンズＧ３の縮小共役側の面までの光軸方向の長さを適切に設定し、各レンズ面で収差補正の分担をバランス良く行っている。これにより、像面湾曲の収差および歪曲収差を拡大共役側のレンズ面により補正し、球面収差および倍率色収差を縮小共役側のレンズ面により補正している。
【００４５】
条件式（６）の上限を超えると、第１レンズＧ１、第２レンズＧ２、第３レンズＧ３のレンズ厚が長くなりすぎ、製造が困難になるとともに投射光学系全体が大型化してくるために好ましくない。条件式（６）の下限を超えると、第１レンズＧ１、第２レンズＧ２、第３レンズＧ３での収差補正の分担作用が弱くなり、特に像面湾曲の収差および非点収差が増大してくるので好ましくない。
【００４６】
条件式（７）は第３レンズＧ３の光軸上の厚さに関する。条件式（７）の上限を超えると、投射光学系Ｐ１全体が大型化するとともに、第３レンズＧ３の内部透過率により投射光学系Ｐ１全体として透過率が低下してくるため、好ましくない。条件式（７）の下限を超えると、第１レンズＧ１乃至第３レンズＧ３内での球面収差および軸上色収差の補正分担が相対的に拡大共役側へと移動し、歪曲収差や像面湾曲の収差が増大して画質が低下してくるために、好ましくない。
【００４７】
より好ましくは条件式（４）乃至（７）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
１．７＜Ｄｐｓｕｍ／Ｙｍａｘ＜２．７      ・・・（４ａ）
０．３５（Ｌ−Ｄｐｓｕｍ）／Ｌ＜０．４８  ・・・（５ａ）
１．５＜Ｄｓｕｍ／Ｙｍａｘ＜２．０        ・・・（６ａ）
０．９＜ＤＧ３／Ｙｍａｘ＜１．４          ・・・（７ａ）
【００４８】
次に実施例１乃至５と参考例１の投射光学系について説明する。実施例１、２の投射光学系Ｐ１はズームレンズであり、複数のレンズ群を有し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する。
【００４９】
実施例１、２は拡大共役側から縮小共役側へ順に配置された次のレンズ群より構成されている。負の屈折力の第１レンズ群Ｂ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｂ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｂ３、負の屈折力の第４レンズ群Ｂ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｂ５、正の屈折力の第６レンズ群Ｂ６より構成されている。第６レンズ群Ｂ６は第１レンズＧ１、第２レンズＧ２、第３レンズＧ３よりなっている。ズーミングに際して、第２レンズ群Ｂ２から第６レンズ群Ｂ６までが互いに異なった軌跡で移動する。
【００５０】
実施例１は広画角から標準領域を網羅するズ−ムレンズでありながら、広角端における歪曲収差は０．２％以下であり、倍率色収差に対しても良好な光学性能を得ている。
【００５１】
実施例２は標準領域から中望遠領域を網羅するズームレンズであり、全ズーム範囲にわたりメリジオナルの像面湾曲収差および歪曲収差を良好に補正し、高い光学性能を得ている。
【００５２】
実施例３乃至６の投射光学系Ｐ１は単一の焦点距離よりなっている。実施例３は広角領域を対象とし、特に球面収差を良好に補正しながら、レトロフォーカス型の広画角の投射光学系で顕在化しやすい青の倍率色収差を効果的に補正している。実施例４は中望遠領域を対象とし、特に像面湾曲および非点収差の補正を良好に行っている。本実施例では、メニスカス形状の第１レンズＧ１（Ｌ２５）の拡大共役側のレンズ面の曲率を強めることで、上述の収差を良好に補正している。
【００５３】
実施例５は望遠領域を対象とし、特に軸上色収差の発生を軽減するために、第３レンズＧ３（Ｌ２８）を両凸形状と構成したことに加え、第１レンズＧ１（Ｌ２６）を負のメニスカス形状とすることで相対的に縮小共役側に強いパワーを配置している。そして軸上色収差の補正効果を強めて、良好な光学性能を得ている。
【００５４】
参考例１は標準領域を対象とし、非球面形状のレンズを２枚採用して全体のレンズ枚数を削減している。
【００５５】
このとき、後群で必要となるコマ収差の補正バランスが球面収差と逆方向に生じるため、第１レンズＧ１（Ｌ２２）のパワーを強めている。第２レンズＧ２（Ｌ２３）の負のパワーおよび第３レンズＧ３（Ｌ２４）の正のパワーをそれぞれ相対的に強めながら第１レンズＧ１（Ｌ２２）と第２レンズＧ２（Ｌ２３）の間のメニスカス型の空気レンズにより、像面湾曲と倍率色収差を良好に補正している。
【００５６】
次に実施例１乃至５と参考例１の投射光学系の数値データ１乃至６を示す。数値データのレンズ構成中の面番号は、拡大共役側から縮小共役側に順に各レンズ面に付した番号である。ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄはレンズ面ｉとレンズ面（ｉ＋１）との間の光軸上での間隔（物理的間隔）を示す。
【００５７】
数値データ１、２において可変と記載されている間隔は、ズーミングに伴って変化する。また、ｎｄ，νｄはそれぞれ、各レンズを構成する材料のｄ線に対する屈折率とアッベ数を示している。また数値データでは焦点距離ｆ、開口比（Ｆナンバー）、半画角ω、像高Ｙｍａｘを示す。また、面番号横に*と書かれている面は非球面であり、その非球面形状を示すための非球面係数Ｃ４、Ｃ６、Ｃ８、Ｃ１０、Ｃ１２を示している。
【００５８】
非球面形状は光軸方向にｘ軸、光軸と垂直方向にｙ軸、光の進行方向を正とし、Ｒを近軸曲率半径、Ｋを円錐定数、Ｃ４、Ｃ６、Ｃ８、Ｃ１０、Ｃ１２を非球面係数、Ｅ−Ｘは１０−Ｘとするとき、次のとおりである。
【００５９】
ｘ＝（ｙ２/Ｒ）/[１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ２/Ｒ２）｝１/２]＋Ｃ４ｙ４＋Ｃ６ｙ６＋Ｃ８ｙ８＋Ｃ１０ｙ１０＋Ｃ１２ｙ１２
また前述の各実施例と数値との関係を表１、表２に示す。
【００６０】
（数値データ１）
（A）レンズ構成
面番号      r         d            nd            νd
1*      487.2891      3         1.518051      64.1411
2        53.08327    13.56      1      0
3*      180.1283      3         1.775821      49.5976
4        28.48656    15.67      1      0
5       -35.1207      1.8       1.498303      81.5447
6        94.9287      5.7464    1      0
7       176.9271      1.9       1.933071      18.8966
8        86.98286     8.6       1.724867      34.7074
9       -49.7214      (可変）   1      0
10       86.15302     3.3       1.550686      45.7836
11      681.9018      (可変）   1      0
12       78.90141     4.1       1.703844      30.1274
13     -325.809      23.95      1      0
14     -169.695       4.7       1.518051      64.1411
15      -22.5914      4.9       1.887605      40.7645
16      -33.4289      (可変）   1      0
17    （開口絞り）    0.6       1      0
18      -77.9862      1.1       1.855835      32.2696
19       23.54155     5.9       1.518051      64.1411
20      -40.7197      (可変）   1      0
21      -21.8245      1.3       1.855835      32.2696
22      100.0833      6.9       1.518051      64.1411
23      -27.7655      1.71      1      0
24      226.7986     10.5       1.439739      94.9446
25      -28.9797      (可変）   1      0
26       95.31881     4.5       1.815547      22.7604
27      150.202       1.3       1      0
28      118.7455      2.9       1.746389      27.7889
29       40.5752     16         1.811841      25.456
30     -290.399      15.72      1      0
31        0          25.41      1.518522      64.1664
32        0           2.33      1      0
33        0           2.997     1.488591      65.499
34        0           0.0       1      0
【００６１】
(Ｂ)非球面係数
面         1            3
K          0            0
C4       7.47E-06      -5.4E-06
C6      -5.7E-09        5.41E-09
C8       6.28E-12      -1.2E-12
C10     -4.1E-15       -6.6E-15
C12      1.54E-18       6.98E-18
(C)焦点距離、Ｆナンバー、半画角および像高
広角       望遠
ｆ      15.8824      23.8502
Fno      2.08         2.33
ω      39.4274      28.7551
Ymax    13.1         13.1
（Ｄ）変倍位置に対応する面間隔
広角      望遠
d9      41.147      5
d11      2.005      9.098
d16      1.505      9.137
d20      4.616      3.481
d25      1         23.558
【００６２】
（数値データ２）
（A）レンズ構成
面番号    r           d          nd           νd
1      47.29351      2.2       1.72746       37.955
2      22.95867      5.5       1              0
3*    132.164        3         1.533128      55.8991
4*     47.54235     10.46      1              0
5     -34.2595       1.7       1.591189      61.1341
6     150.5795       7.954     1              0
7     813.0952       5.6       1.810284      40.9253
8     -51.0923      (可変）    1              0
9      60.04648      4.95      1.805851      34.9668
10  -1313.06        (可変）    1              0
11     46.78645      5.65      1.680515      55.3404
12    -46.803        1.25      1.838729      37.3597
13     59.55333      2.14      1              0
14   -110.367        1.9       1.699477      55.5314
15    -54.9731       0.57      1              0
16    （開口絞り）   (可変）   1              0
17   -122.206        1.15      1.811232      33.2688
18     25.81517      6.5       1.518051      64.1411
19    -36.6775      (可変）    1              0
20    -22.2654       1.45      1.811232      33.2688
21     69.89401      7.3       1.488975      70.2353
22    -35.504        0.22      1              0
23    196.9267       9.95      1.498303      81.5447
24    -30.71        (可変）    1              0
25     95.31881      4.5       1.815547      22.7604
26    150.202        1.3       1              0
27    118.7455       2.9       1.746389      27.7889
28     40.5752      16         1.811841      25.456
29   -290.399       15.72      1              0
30      0           25.41      1.518522      64.1664
31      0            2.33      1              0
32      0            2.997     1.488591      65.499
33      0            0.00      1              0
【００６３】
(B)非球面係数
面        1             3
K         0             0
C4       4.18E-05      3.84E-05
C6      -1E-07        -1E-07
C8       2.28E-10      1.67E-10
C10     -2.6E-13      -6.9E-14
C12      8.81E-17     -2.9E-16
(C)焦点距離、Ｆナンバー、半画角および像高
広角       望遠
ｆ      23.3887     35.1621
Fno      1.8913      2.6623
ω      29.2348     20.4318
Ymax    13.1        13.1
（Ｄ）変倍位置に対応する面間隔
広角           望遠
d8       33.16874       5.768713
d10      29.89072      20.71161
d16       2.645743     22.39568
d19       2.843772      5.008598
d24       1.707025     16.3714
【００６４】
（数値データ３）
（A）レンズ構成
面番号      r           d           nd           νd
1*      103.6244      4.15       1.585224      59.3738
2        40.85557     1.09E+01   1.00E+00      0.00E+00
3        52.71172     2.30E+00   1.78E+00      4.96E+01
4        28.22887    15.43       1             0
5       -39.0142      1.85       1.498303      81.5447
6        44.05311     9.24141    1             0
7        41.99981    12.0569     1.811232      33.2688
8       -48.5128      2.4        1.815547      22.7604
9        36.89334     7.17       1             0
10       64.21266     7.55       1.811849      25.4249
11      -72.6236     42.48348    1             0
12      -30.6952      1.7        1.775821      49.5976
13     -359.956       0.8        1             0
14     （開口絞り）   0.75       1             0
15       47.82913     2.5        1.811849      25.4249
16     -111.589      16.17       1             0
17     -261.008       1.7        1.838763      37.1599
18       20.77633     5.7        1.488975      70.2353
19      -39.4879      0.49       1             0
20      132.9031      6.65       1.488975      70.2353
21      -16.8157      1.4        1.811849      25.4249
22     -116.202       7.69       1             0
23    -1312.26        7          1.488975      70.2353
24      -25.9871      0.5        1             0
25      104.0853      3.5        1.815547      22.7604
26      171.0077      1.3        1             0
27      133.9581      2          1.722491      29.5176
28       66.17851    14.1        1.811849      25.4249
29     -161.57       17.08       1             0
30        0          25.41       1.518522      64.1664
31        0           2.33       1             0
32        0           2.997      1.488591      65.499
33        0           0.007      1             0
【００６５】
(B)非球面係数
面      1
K       0
C4      2.94E-06
C6     -6.50E-10
C8      5.68E-13
C10    -7.66E-17
C12     6.16E-20
(C)焦点距離、Ｆナンバー、半画角および像高
ｆ      12.7997
Fno      2.0017
ω      36.1732
Ymax     9.4
【００６６】
（数値データ４）
（A）レンズ構成
面番号      r        d         nd              νd
1      31.68066      4         1.811841      25.456
2      22.01822      8.51      1             0
3*    118.7634       2.5       1.585223      59.3848
4*     37.14066      7.99      1             0
5     -42.7342       1.8       1.488975      70.2353
6     138.9885       3.45      1.811849      25.4249
7    -171.359        2.76198   1             0
8    -174.681        3         1.732005      54.6792
9     -67.2342       2.57786   1             0
10      0           30.244     1             0
11     55.15089      4.35      1.732005      54.6792
12    207.9653      25.946     1             0
13     53.25533      3.3       1.811849      25.4249
14    225.3328       5.642     1             0
15   （開口絞り）    4.488     1             0
16   -437.403        1.5       1.703844      30.1274
17     26.59552      5.8       1.518051      64.1411
18   -122.853        0.5       1             0
19      0            1.113     1             0
20     36.90814      6.25      1.518051      64.1411
21    -57.7762       2.3       1.677118      32.1849
22     29.73088      6.78      1             0
23    -20.4011       1.35      1.724867      34.7074
24    113.1194       8.1       1.488975      70.2353
25    -26.3992       0.5       1             0
26    152.6575       8.05      1.498303      81.5447
27    -37.557        1.025     1             0
28     75.98817      4.5       1.815547      22.7604
29    131.5539       1.3       1             0
30    135.8258       2.9       1.746389      27.7889
31     50.69457     16         1.811849      25.4249
32   -550           13.88      1             0
33      0           25.41      1.518522      64.1664
34      0            2.33      1             0
35      0            2.997     1.488591      65.499
36      0            0.0       1             0
※面番号10はフレアーカット絞りに相当する。
【００６７】
(B)非球面係数
面       3              4
K      0              0
C4    -3.89E-06      -9.88E-06
C6    -6.12E-09      -1.50E-08
C8     5.73E-11       7.92E-11
C10   -2.19E-13      -3.39E-13
C12    2.08E-16       3.65E-16
(C)焦点距離、Ｆナンバー、半画角および像高
ｆ      33.9625
Fno      1.9959
ω      21.0912
Ymax    13.1
【００６８】
（数値データ５）
（A）レンズ構成
面番号     r          d           nd           νd
1       123.3085     9.85      1.488975      70.2353
2      -106.082      3.16      1.723331      46.0238
3      -188.372      0.22      1             0
4        65.11549    4.05      1.518051      64.1411
5        90.4596    23.38636   1             0
6       238.2174     1.65      1.605237      60.6402
7        26.67574    7.52      1             0
8       -60.008      1.4       1.518051      64.1411
9        30.70769    3.4       1.803543      42.2243
10      207.7377    28.13599   1             0
11     （開口絞り）  3.83      1             0
12      -25.981      1.83      1.703844      30.1274
13       56.19286    7.1       1.699477      55.5314
14      -46.3395     2.77409   1             0
15     -479.991      4.05      1.815547      22.7604
16      -53.4634    17.63115   1             0
17       33.54504    4.75      1.815547      22.7604
18       63.73275    4.19      1             0
19     -119.184      2.53      1.518051      64.1411
20      -82.12       3.54      1             0
21       92.61909    1.72      1.811841      25.456
22       20.40421   13.75      1.605237      60.6402
23     -116.593      2.03      1             0
24      -38.4739     1.95      1.811232      33.2688
25       38.48183    7.35      1.518051      64.1411
26      -56.368      8.83084   1             0
27       80          4.5       1.623661      36.2628
28       61.03541    1.5       1             0
29       75.16248    2.9       1.488975      70.2353
30       58.18785   11.72285   1.805661      29.8442
31     -154.365     22.68615   1             0
32        0         25.41      1.518522      64.1664
33        0          2.33      1             0
34        0          2.997     1.488591      65.499
35        0          0.13566   1             0
【００６９】
(C)焦点距離、Ｆナンバー、半画角および像高
ｆ      56.2
Fno      2.28
ω      13.1002
Ymax    13.1
【００７０】
（数値データ６）
（A）レンズ構成
bn k     r           d            nd          νd
1      40.57915      2.2       1.854151      23.7775
2      22.84827      6.77      1             0
3*     98.25925      3.15      1.531987      55.7991
4*     31.98965     15         1             0
5     -25.8839       2         1.605237      60.6402
6    1581.262        1.25      1             0
7    -127.938        3.1       1.838763      37.1599
8     -51.8378       6.56717   1             0
9     190.7347       4.6       1.838763      37.1599
10    -71.9469      36.81521   1             0
11     59.41962      3.35      1.747531      44.7857
12    589.4665      10.15749   1             0
13   （開口絞り）   18.96969   1             0
14    -39.4581       1.4       1.791156      25.683
15    -92.6383       7.25482   1             0
16    507.1442       1.5       1.838763      37.1599
17     30.46855      5.2       1.488975      70.2353
18   1387.659        0.15      1             0
19     56.56261      7.65      1.498303      81.5447
20    -40.4171       0.15      1             0
21*  -103.632        3.3       1.531987      55.7991
22*   -63.5273       0.70989   1             0
23    125.6666       4.5       1.770328      49.9767
24   -150.23         2         1             0
25    -64.9696       2.5       1.811683      25.3995
26     46.49525     14.17718   1.816141      26.8431
27    -72.672       16         1             0
28      0           25.41      1.518522      64.1664
29      0            2.33      1             0
30      0            2.997     1.488591      65.499
31      0            0.10289   1             0
【００７１】
(B)非球面係数
面         3            4            21             22
K      -0.86529      -4.3291      -65.8661        -7.91329
C4      1.13E-05      1.84E-05     -1.19E-05      -6.71E-06
C6     -5.27E-09     -2.34E-08      3.10E-09      -1.29E-08
C8     -3.32E-11     -9.91E-11      6.28E-11       9.85E-11
C10     2.04E-13      5.82E-13     -2.90E-13      -3.33E-13
C12    -2.26E-16     -8.77E-16      5.41E-16       5.21E-16
(C)焦点距離、Ｆナンバー、半画角および像高
ｆ      21.7707
Fno      1.8542
ω      29.2361
Ymax      12.2
【００７２】
【表１】
2018128523.tif 000003
【００７３】
【表２】
2018128523.tif 000004
【符号の説明】
【００７４】
Ｐ１  投射光学系      Ｂ１  第１レンズ群      Ｂ２  第２レンズ群
Ｂ３  第３レンズ群      Ｂ４  第４レンズ群      Ｂ５  第５レンズ群
Ｂ６  第６レンズ群      ＤＧ、ＣＧ  ガラスブロック
Ｓ  スクリーン面      ＩＥ  画像表示素子
【図１】
2018128523.tif 000005
【図２】
2018128523.tif 000006
【図３】
2018128523.tif 000007
【図４】
2018128523.tif 000008
【図５】
2018128523.tif 000009
【図６】
2018128523.tif 000010
【図７】
2018128523.tif 000011
【図８】
2018128523.tif 000012
【図９】
2018128523.tif 000013
【図１０】
2018128523.tif 000014
【図１１】
2018128523.tif 000015
【図１２】
2018128523.tif 000016