(57)【要約】【課題】コンパクトで高画質の像を近傍のスクリーンに投影できる投射光学系を提供する。【解決手段】縮小側の第１の像面から拡大側の第２の像面へ投射する投射光学系を提供する。この投射光学系は、複数のレンズを含む第１の光学系であって、縮小側から入射した光により当該第１の光学系の内部の光軸の第１の側に結像される第１の中間像を当該第１の光学系よりも拡大側の光軸の第２の側に第２の中間像として結像する第１の光学系と、第２の中間像よりも拡大側に位置する正の屈折力の第１の反射面を含む第２の光学系とを有する。第１の光学系は、光軸から離れると縮小側に近づくように傾いた第１の中間像が跨ぐように形成される中間レンズを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
縮小側の第１の像面から拡大側の第２の像面へ投射する投射光学系であって、
複数のレンズを含む第１の光学系であって、縮小側から入射した光により当該第１の光学系の内部の光軸の第１の側に結像される第１の中間像を当該第１の光学系よりも拡大側の前記光軸の第２の側に第２の中間像として結像する第１の光学系と、
前記第２の中間像よりも拡大側に位置する正の屈折力の第１の反射面を含む第２の光学系とを有し、
前記第１の光学系は、前記光軸から離れると縮小側に近づくように傾いた前記第１の中間像が跨ぐように形成される中間レンズを含む、投射光学系。
【請求項２】
請求項１において、
前記中間レンズは、フォーカシングのために移動するレンズである、投射光学系。
【請求項３】
請求項２において、
前記第１の中間像の前記光軸に近い基端が前記中間レンズの外の拡大側に位置し、前記第１の中間像の前記光軸から離れた先端が前記中間レンズの外の縮小側に位置し、前記中間レンズは、フォーカシングのために前記先端と前記基端との間で移動する、投射光学系。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記中間レンズは、縮小側に凸の正のメニスカスレンズである、投射光学系。
【請求項５】
請求項４において、
前記第１の光学系は、前記中間レンズの縮小側に隣接して配置された、拡大側に凸の負のメニスカスの前側のレンズを含む、投射光学系。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、
前記中間レンズの焦点距離ｆｍと、当該投射光学系の合成焦点距離ｆａとが以下の条件を満たす、投射光学系。
１０＜｜ｆｍ／ｆａ｜＜３０
ただし、焦点距離ｆｍおよび合成焦点距離ｆａの単位はｍｍである。
【請求項７】
請求項２または３において、
前記第１の光学系は、前記中間レンズの縮小側に隣接して配置された前側のレンズを含み、フォーカシングのために移動する前側フォーカシングレンズ群と、
前記中間レンズの拡大側に隣接して配置された後側のレンズを含み、フォーカシングのために移動する後側フォーカシングレンズ群とを含む、投射光学系。
【請求項８】
請求項７において、
前記第１の光学系は、前記中間レンズおよび前記前側フォーカシングレンズ群を含み、前記中間レンズの縮小側に配置された第１のレンズ群と、
前記後側フォーカシングレンズ群を含み、前記中間レンズの拡大側に配置された第２のレンズ群とを含み、
前記第１のレンズ群は、前記前側フォーカシングレンズ群の縮小側に配置されたレンズを含み、フォーカシングの際に移動しない前側固定レンズ群を含み、
前記第２のレンズ群は、前記後側フォーカシングレンズ群の拡大側に配置されたレンズを含み、フォーカシングの際に移動しない後側固定レンズ群を含む、投射光学系。
【請求項９】
請求項７または８において、
前記中間レンズ、前記前側フォーカシングレンズ群および前記後側フォーカシングレンズ群は、それぞれ、標準状態から至近側にフォーカシングのために縮小側に移動し、前記標準状態から無限側にフォーカシングするために拡大側に移動する、投射光学系。
【請求項１０】
請求項７ないし９のいずれかにおいて、
前記前側フォーカシングレンズ群が、至近側から無限側にフォーカシングするために移動する距離Ｄｉ１と、
前記中間レンズが、至近側から無限側にフォーカシングするために移動する距離Ｄｉ２と、
前記後側フォーカシングレンズ群が、至近側から無限側にフォーカシングするために移動する距離Ｄｉ３とは以下の条件を満足する、投射光学系。
Ｄｉ２＜Ｄｉ１＜Ｄｉ３
【請求項１１】
請求項７ないし１０のいずれかにおいて、
前記前側フォーカシングレンズ群の合成焦点距離ｆｆと、
前記中間レンズの焦点距離ｆｍと、
前記後側フォーカシングレンズ群の合成焦点距離ｆｒとは以下の条件を満足する、投射光学系。
ｆｒ＜ｆｍ＜ｆｆ
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかにおいて、
前記第１の光学系の最も縮小側のレンズの縮小側の面から前記第１の反射面までの前記光軸に沿った全長Ｌａに対する前記第１の光学系の長さＬｅの比と、スローレシオＴＲとが以下の条件を満たす、投射光学系。
０．６２＜Ｌｅ／Ｌａ＜０．７２
０．１７＜ＴＲ＜０．１９
【請求項１３】
請求項１ないし１１のいずれかにおいて、
前記第１の光学系の最も縮小側のレンズの縮小側の面から前記第１の反射面までの前記光軸に沿った全長Ｌａに対する前記第１の光学系から前記第１の反射面までの長さＬｆの比と、スローレシオＴＲとが以下の条件を満たす、投射光学系。
０．２６＜Ｌｆ／Ｌａ＜０．３８
０．１７＜ＴＲ＜０．１９
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれかに記載の投射光学系と、
前記第１の像面に画像を形成する光変調器とを有する、プロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタの投射光学系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、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技術が開示されている。特許文献１には、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、投射光学系が開示されている。第一の像は、Ｉｍ×Ｔｒ≦１．７０の条件を満たす。ただし、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。スローレシオは、水平方向におけるスクリーンに投射された画像の大きさに対する投射光学系の投射距離（第二の光学系の主点からスクリーンまで）の比である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−６１６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スローレシオが小さく、より短い距離で投影することができる投射光学系であって、高画質の画像を投影できるとともに、コンパクトな投射光学系が要望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の態様の１つは、縮小側の第１の像面から拡大側の第２の像面へ投射する投射光学系であって、複数のレンズを含む第１の光学系を有する投射光学系である。第１の光学系は、縮小側から入射した光により当該第１の光学系の内部の光軸の第１の側に結像される第１の中間像を当該第１の光学系よりも拡大側の光軸の第２の側に第２の中間像として結像する。投射光学系は、さらに、第２の中間像よりも拡大側に位置する正の屈折力の第１の反射面を含む第２の光学系を有する。また、第１の光学系は、光軸から離れると縮小側に近づくように傾いた第１の中間像が跨ぐように形成される中間レンズを含む。
【０００６】
内部に第１の中間像を形成し、その第１の中間像を拡大側、すなわち、第１の反射面の入力側（縮小側）に第２の中間像として形成する第１の光学系を有する投射光学系は、第１の反射面の入力となる第２の中間像の光軸に沿った長さを短くできる。このため、屈折力が大きく、コンパクトな第１の反射面を配置することが可能となり、コンパクトで高倍率であって、スローレシオの小さな投射光学系を提供できる。
【０００７】
さらに、光軸の第１の側に結像される第１の中間像を第１の光学系の拡大側に、光軸の第２の側、すなわち第１の中間像と光軸を挟んで反対側に第２の中間像を結像する第１の光学系において、光軸から離れると縮小側に近づくように傾いた第１の中間像を形成し、その第１の中間像が跨ぐように中間レンズを設け、第１の中間像と中間レンズとを同じ空間に重複して配置することにより、第１の光学系の全長に対して数多くのレンズを配置できる。このため、投射光学系の全長を短くできるとともに、スローレシオを小さくでき、さらに、投影される画質も改善できる。
【０００８】
中間レンズは、フォーカシングのために移動するレンズであってもよい。第１の中間像の前後で光束は像高に対応して分散するので、第１の中間像が跨いで形成される中間レンズはフォーカシングに対する効き量が大きく、中間レンズを移動することはフォーカシングに適している。第１の中間像が、第１の中間像の光軸に近い基端が中間レンズの外の拡大側に位置し、第１の中間像の光軸から離れた先端が中間レンズの外の縮小側に位置する場合は、中間レンズは、フォーカシングのために先端と基端との間で移動することが望ましい。第１の中間像の基端が中間レンズに入ると中間レンズにゴミなどが付着している場合にその影響を受けやすくなる。第１の中間像の先端が中間レンズに入るほど中間レンズが移動すると、収差補正が難しくなる。
【０００９】
中間レンズは、典型的には、第１の中間像と逆方向に傾いた、縮小側に凸の正のメニスカスレンズである。第１の光学系は、さらに、中間レンズの縮小側に隣接して配置された、拡大側に凸の負のメニスカスの前側のレンズを含んでもよい。中間レンズと前側のレンズとのレンズ間隔は光軸から離れると広がり、これらのレンズの組み合わせは台形補正に適している。
【００１０】
本発明の異なる態様の１つは、上記の投射光学系と、第１の像面に画像を形成する光変調器とを有するプロジェクタである。プロジェクタは、第１の像面を照明する照明光学系を含んでいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】プロジェクタおよび投射光学系の構成の一例を示す図。
【図２】レンズデータを示す図。
【図３】各レンズおよびレンズ群の焦点距離を示す図。
【図４】非球面データを示す図。
【図５】中間レンズおよび前後のレンズを拡大して示す図。
【図６】フォーカシングの際の各群の位置を示す図。
【図７】標準状態の収差を示す図。
【図８】至近側の収差を示す図。
【図９】無限側の収差を示す図。
【図１０】異なるプロジェクタおよび投射光学系の構成の一例を示す図。
【図１１】図１０に示す投射光学系のレンズデータを示す図。
【図１２】各レンズおよびレンズ群の焦点距離を示す図。
【図１３】非球面データを示す図。
【図１４】フォーカシングの際の各群の位置を示す図。
【図１５】標準状態の収差を示す図。
【図１６】至近側の収差を示す図。
【図１７】無限側の収差を示す図。
【図１８】異なるプロジェクタおよび投射光学系の構成の一例を示す図。
【図１９】図１８に示す投射光学系のレンズデータを示す図。
【図２０】各レンズおよびレンズ群の焦点距離を示す図。
【図２１】非球面データを示す図。
【図２２】フォーカシングの際の各群の位置を示す図。
【図２３】標準状態の収差を示す図。
【図２４】至近側の収差を示す図。
【図２５】無限側の収差を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下においては、複数のレンズを含む第１の光学系と、正の屈折力の第１の反射面を含む第２の光学系とを含む投射光学系であって、第２の光学系の第１の反射面が、第１の光学系から出力された光を反射して投影光としてスクリーンに投射する投射光学系に対して、幾つかの条件を開示する。第１の光学系は、縮小側から入射した光により第１の光学系の内部に結像される第１の中間像を第１の光学系よりも拡大側に第２の中間像として結像する屈折光学系（レンズシステム）である。
【００１３】
投射光学系の合成焦点距離ｆａと、第１の反射面の曲率半径ｒｍとが以下の条件（１）および（２）を満たしてもよい。
４０＜｜ｒｍ×ｆａ｜＜８０    ・・・（１）
５．８＜｜ｒｍ／ｆａ｜＜７．９・・・（２）
ただし合成焦点距離ｆａおよび曲率半径ｒｍの単位はｍｍである。条件（１）に示すように、第１の反射面のパワーと投射光学系のパワーとが十分に大きく、投射光学系のパワーに占める第１の反射面のパワーが条件（２）に示す範囲であることが、コンパクトで、かつスローレシオの小さな投射光学系を提供するのに適している。条件（１）の下限は４５．５であってもよく、上限は６０．０であってもよい。
【００１４】
特に、第１の反射面の曲率半径ｒｍは以下の条件（３）を満たすことが望ましい。
１５．０＜｜ｒｍ｜＜２１．５・・・（３）
【００１５】
投射光学系の合成焦点距離ｆａと、第２のレンズ群の合成焦点距離ｆ２とは以下の条件（４）を満たすことが望ましい。
８＜ｆ２／ｆａ＜２０・・・（４）
ただし合成焦点距離ｆａおよび合成焦点距離ｆ２の単位はｍｍである。条件（４）の下限は１０．０であってもよく、１３．０であってもよい。また、上限は１８．０であってもよく、１５．０であってもよい。
【００１６】
また、第１の光学系の最も拡大側に位置する第１のレンズシステムにおいては、光軸の周りに光束が集中するので、第１のレンズシステムの有効径は相対的に小さくてよく、コンパクトであるとともに、第１の反射面で反射された光束との干渉も容易に取り除ける。
【００１７】
上記の投射光学系により、条件（５）に示すように、第１の光学系の最も縮小側のレンズの縮小側の面から第１の反射面までの光軸に沿った全長Ｌａに対する第１の光学系の長さ（屈折光学系の有効長、最も縮小側のレンズの縮小側の面から最も拡大側のレンズの拡大側の面までの光軸に沿った距離）Ｌｅの比が０．６以上、さらには０．６２より大きいというように、全長に対して、収差補正に使用できる空間の割合が大きく、光学系全体をコンパクトにできるとともに、条件（６）に示すようにスローレシオＴＲも０．１９以下、さらには０．１９より小さい光学系を提供できる。
０．６２＜Ｌｅ／Ｌａ＜０．７２・・・（５）
０．１７＜ＴＲ＜０．１９・・・（６）
なおスローレシオＴＲは、第１の反射面からスクリーンまでの距離Ｌｍと、第１の像面の長辺方向（一般的には横方向）をスクリーンに投影した際のサイズＬｎとの比であり以下の式で定義される。
ＴＲ＝Ｌｍ／Ｌｎ・・・（６−１）
【００１８】
また、上記の投射光学系により、条件（７）に示すように、第１の光学系の最も縮小側のレンズの縮小側の面から第１の反射面までの光軸に沿った全長Ｌａに対する第１の光学系から第１の反射面までの長さ（第１の光学系の最も拡大側のレンズの面から第１の反射面までの光軸に沿った長さ）Ｌｆの比が０．３５以下、さらには０．３８より小さい、というように、全長に対して、屈折光学系と反射面との間の、収差補正に用いることができない空間の占める割合が小さく、光学系全体をコンパクトにできるとともに、条件（６）に示すようにスローレシオＴＲも０．１９以下と小さい光学系を提供できる。
０．２６＜Ｌｆ／Ｌａ＜０．３８・・・（７）
【００１９】
第１の光学系は、第１の中間像が跨ぐように形成される中間レンズと、中間レンズを含め、中間レンズの縮小側に配置された第１のレンズ群と、中間レンズの拡大側に配置された第２のレンズ群とを含んでもよい。第１の中間像と重なるようにレンズを配置することにより、さらにコンパクトな投射光学系を提供できる。第１の中間像は、光軸から離れると縮小側に近づくように傾いて形成されてもよく、典型的には、第１の中間像の光軸に近い基端が中間レンズの外の拡大側に位置し、第１の中間像の光軸から離れた先端が中間レンズの外の縮小側に位置するものである。この投射光学系においては、第１の中間像は収差補正途上の像であり、中間レンズを跨ぐことによる影響は小さく、あったとしても補正することは容易である。
【００２０】
中間レンズの焦点距離ｆｍと、投射光学系の合成焦点距離ｆａとが以下の条件（８）を満たしてもよい。中間レンズのパワーが大きすぎるとフォーカシングに対する効き量が大きすぎて調整しにくく、小さすぎるとフォーカシングに適さない。
１０＜｜ｆｍ／ｆａ｜＜３０・・・（８）
ただし、焦点距離ｆｍおよび合成焦点距離ｆａの単位はｍｍである。
【００２１】
第１の光学系は、中間レンズの縮小側に隣接して配置された前側のレンズを含み、フォーカシングのために移動する前側フォーカシングレンズ群と、中間レンズの拡大側に隣接して配置された後側のレンズを含み、フォーカシングのために移動する後側フォーカシングレンズ群とを含んでもよい。中間レンズがフォーカシングのために移動できる量が限定されるので、中間レンズの前後のレンズ群をフォーカシングのために移動することによりさらに鮮明な画像を表示できる。
【００２２】
第１の光学系は、中間レンズおよび前側フォーカシングレンズ群を含み、中間レンズの縮小側に配置された第１のレンズ群と、後側フォーカシングレンズ群を含み、中間レンズの拡大側に配置された第２のレンズ群とを含んでもよい。第１のレンズ群は、前側フォーカシングレンズ群の縮小側に配置されたレンズを含み、フォーカシングの際に移動しない前側固定レンズ群を含む。第２のレンズ群は、後側フォーカシングレンズ群の拡大側に配置されたレンズを含み、フォーカシングの際に移動しない後側固定レンズ群を含む。
【００２３】
中間レンズ、前側フォーカシングレンズ群および後側フォーカシングレンズ群は、それぞれ、標準状態から至近側にフォーカシングのために縮小側に移動し、標準状態から無限側にフォーカシングするために拡大側に移動する。前側フォーカシングレンズ群が、至近側から無限側にフォーカシングするために移動する距離Ｄｉ１と、中間レンズが、至近側から無限側にフォーカシングするために移動する距離Ｄｉ２と、後側フォーカシングレンズ群が、至近側から無限側にフォーカシングするために移動する距離Ｄｉ３とは以下の条件（９）を満足するものであってもよい。
Ｄｉ２＜Ｄｉ１＜Ｄｉ３・・・（９）
【００２４】
また、前側フォーカシングレンズ群の合成焦点距離ｆｆと、中間レンズの焦点距離ｆｍと、後側フォーカシングレンズ群の合成焦点距離ｆｒとは以下の条件（１０）を満足するものであってもよい。
ｆｒ＜ｆｍ＜ｆｆ・・・（１０）
【００２５】
また、第１の光学系は、最も拡大側に、縮小側から順番に配置された第１の接合レンズと、両凸の第１の正レンズとから構成された第１のレンズシステムを含む。第１の光学系において、その最も拡大側を、縮小側から順番に配置された第１の接合レンズと、両凸の第１の正レンズとから構成された第１のレンズシステムで構成することにより投射光学系の全長を短くできるとともに、スローレシオを小さくでき、さらに、投影される画質も改善できる。
【００２６】
両面が正のパワーを持つ両凸の第１の正レンズを第１の光学系の最も拡大側、すなわち拡大側の端に配置し、それに隣接するように第１の接合レンズを配置することにより、第２の中間像を形成する光束が主に、第１の正レンズおよび第１の接合レンズからなる第１のレンズシステムの内部で光軸と交差するように設計できる。したがって、第２の中間像を第１の光学系の近くに結像でき、さらに、第１の光学系の拡大側の径が小さくなるので、パワーの大きな第１の反射面を第１の光学系の近くに配置できる。また、第２の中間像を形成する光束が、主に第１のレンズシステム内で光軸と交差するので、第２の中間像を形成する光束が第１の接合レンズおよび第１の正レンズを通過する位置が分散し、これらのレンズにより収差を補正しやすい状態となる。このため、第１の接合レンズを含めた第１のレンズシステムにより、色収差だけではなく、像面湾曲、非点収差も含めて補正しやすい。
【００２７】
第１の接合レンズは負の屈折力を備えていることが望ましい。光束が第１のレンズシステム内で光軸と集中して交差するので収差補正に適している一方、公差感度（誤差感度、効き量）が高くなる。第１の接合レンズを負の屈折力として、第１の正レンズと異なるパワーを持たせることにより、これらのレンズの組み合わせによる公差感度を低減でき、より安定して画質の高い画像を投影できる。
【００２８】
また、第１の接合レンズの拡大側の面は、拡大側に凹の面であってもよい。第１の正レンズの縮小側に凸の面と向き合う第１の接合レンズの拡大側の面を拡大側に凹（縮小側に凸）にすることにより、これらの面の曲率半径（曲率）は同じ方向を向き、面間隔が大きく変わることを抑制できる。したがって、これらのレンズの組み合わせによる公差感度を低減でき、より安定して画質の高い画像を投影できる。
【００２９】
図１に、プロジェクタの一例を示している。プロジェクタ１は、縮小側２の光変調器（ライトバルブ）５の像面（第１の像面）５ａから拡大側３のスクリーンまたは壁面（第２の像面）６へ投射する投射光学系１０を含む。ライトバルブ５は、ＬＣＤ、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）あるいは有機ＥＬなどの画像を形成できるものであればよく、単板式であっても、各色の画像をそれぞれ形成する方式であってもよい。ライトバルブ５は発光タイプであってもよく、照明タイプであってもよい。照明タイプの場合は、プロジェクタ１はさらに照明光学系（不図示）を含む。スクリーン６は、壁面やホワイトボードなどであってもよく、プロジェクタ１はフロントプロジェクタであっても、スクリーンを含むリアプロジェクタであってもよい。
【００３０】
投射光学系１０は、複数のレンズを含む第１の光学系１１と、正の屈折力の第１の反射面Ｍ１を含む第２の光学系１２とを含む。第２の光学系１２の反射面Ｍ１は、第１の光学系１１から出力された光を反射して投影光１９としてスクリーン６に投射する。第１の光学系１１は、縮小側２から入射した光により第１の光学系１１の内部に結像される第１の中間像ＩＭ１を第１の光学系１１よりも拡大側３に第２の中間像ＩＭ２として結像する屈折光学系（レンズシステム）である。本例においては、第１の中間像ＩＭ１は、光軸７の、図面の上側（第１の側）に結像され、第２の中間像ＩＭ２は、第１の中間像ＩＭ１に対して光軸７の反対側（図面の下側、第２の側）に結像される。
【００３１】
第１の光学系１１は、縮小側（入力側）２に配置された、全体として正のパワーの第１のレンズ群（第１の屈折光学系）Ｇ１と、第１のレンズ群Ｇ１の拡大側（出力側）３に配置された、全体として正のパワーの第２のレンズ群（第２の屈折光学系）Ｇ２とを含む。第１のレンズ群Ｇ１の最も拡大側３のレンズは、第１の中間像ＩＭ１が跨ぐように形成される中間レンズＬ９であり、この中間レンズＬ９と第２のレンズ群Ｇ２とにより、第１の中間像ＩＭ１を第１の反射面（ミラー）Ｍ１の縮小側２に第２の中間像ＩＭ２として結像する。正のパワーのミラーＭ１は、第２の中間像ＩＭ２をスクリーン６に拡大投影する。
【００３２】
図２、図３および図４に、投射光学系１０の各エレメントのデータを示している。図２において、Ｓはエレメントがレンズの場合の面番号、Ｒｉは縮小側２から順に並んだ各エレメント（レンズの場合は各レンズ面）の曲率半径（ｍｍ）、ｄｉは縮小側２から順に並んだ各エレメントの面の間の距離（間隔、ｍｍ）、Ｄｉは各エレメントの有効径（直径、ｍｍ）、屈折率（ｄ線）、アッベ数（ｄ線）を示している。図３は、各レンズおよび複数のレンズの組み合わせの焦点距離（ｍｍ）を示している。図４は各エレメントの面の中の、非球面の面番号と、非球面データを示している。非球面は、Ｘを光軸方向の座標、Ｙを光軸と垂直方向の座標、光の進行方向を正、Ｒを近軸曲率半径とすると、図２に示した係数Ｒｉと図４に示した係数Ｋ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、およびＥを用いて次式で表わされる。なお、「Ｅｎ」は、「１０のｎ乗」を意味する。以下の各実施例においても同様である。
Ｘ＝（１／Ｒｉ）Ｙ２／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（１／Ｒｉ）２Ｙ２｝１／２］
＋ＡＹ３＋ＢＹ４＋ＣＹ６＋ＤＹ８＋ＥＹ１０
【００３３】
投射光学系１０の第１の光学系（レンズシステム、屈折光学系）１１は、縮小側２から、入射側のガラスブロックＣＧと、第１のレンズ群Ｇ１と、第２のレンズ群Ｇ２とを含む。第１のレンズ群Ｇ１は、縮小側（ライトバルブ側）２より、両凸の正レンズＬ１と、絞りＳと、縮小側２に凸の負のメニスカスレンズＬ２と、両凹の負レンズＬ３と、両凸の正レンズＬ４と、両凸の正レンズＬ５と、拡大側３に凸の負のメニスカスレンズＬ６と、縮小側２に凸の正のメニスカスレンズＬ７と、拡大側３に凸の負のメニスカスレンズＬ８と、縮小側２に凸の正のメニスカスレンズＬ９とを含む９枚構成である。レンズＬ３およびＬ４は接合され、接合レンズ（バルサムレンズ）Ｂ１を構成し、レンズＬ５およびＬ６は接合され、接合レンズＢ２を構成している。接合レンズＢ１は、軸上色収差の補正に好適であり、接合レンズＢ２は、倍率色収差の補正に好適である。
【００３４】
第２のレンズ群Ｇ２は、縮小側２より、縮小側２に凸の正のメニスカスレンズＬ１０と、両凹の負レンズＬ１１と、両凸の正レンズＬ１２と、両凸の正レンズＬ１３と、両凹の負レンズＬ１４と、両凸の正レンズＬ１５とを含む６枚構成である。レンズＬ１３およびＬ１４は接合され、接合レンズＢ３を構成している。接合レンズＢ３は、軸上色収差および倍率色収差の補正に好適である。
【００３５】
両凸の正レンズＬ１５は、第１の光学系１１の最も拡大側３のレンズであり、第１の正レンズＬ１５となる。また、接合レンズＢ３は、第１の正レンズＬ１５に対して空気間隔のみを隔てて縮小側２に配置された第１の接合レンズＢ３となる。したがって、第１の光学系１１は、最も拡大側３に、第１の接合レンズＢ３と、第１の正レンズＬ１５とから構成された第１のレンズシステムＬＳ１を含む。
【００３６】
投射光学系１０はインターフォーカスタイプであり、第１のレンズ群Ｇ１のレンズＬ７およびＬ８が第１のフォーカシング群ＬＦ１として、焦点調整のために一体で移動し、第１のレンズ群Ｇ１のレンズＬ９（中間レンズ）が第２のフォーカシング群ＬＦ２として、焦点調整のために移動し、さらに、第２のレンズ群Ｇ２のレンズＬ１０、Ｌ１１およびＬ１２が第３のフォーカシング群ＬＦ３として、焦点調整のために一体で移動する。
【００３７】
第１のフォーカシング群ＬＦ１は、中間レンズＬ９の縮小側２に隣接して配置された前側のレンズＬ８を含み、フォーカシングのために移動する前側フォーカシングレンズ群である。第３のフォーカシング群ＬＦ３は、中間レンズＬ９の拡大側３に隣接して配置された後側のレンズＬ１０を含み、フォーカシングのために移動する後側フォーカシングレンズ群である。第１のレンズ群Ｇ１は、第２のフォーカシング群ＬＦ２と、その前側のフォーカシングレンズ群である第１のフォーカシング群ＬＦ１と、その縮小側２に配置されたレンズＬ１〜Ｌ６を含み、フォーカシングの際に移動しない前側固定レンズ群ＦＦ１とを含む。第２のレンズ群は、後側フォーカシングレンズ群ＬＦ３と、その拡大側３に配置されたレンズＬ１３〜Ｌ１５を含み、フォーカシングの際に移動しない後側固定レンズ群である第１のレンズシステムＬＳ１とを含む。
【００３８】
図５に、中間レンズＬ９と、その前後のレンズＬ８およびＬ１０を抜き出して拡大して示している。第１の中間像ＩＭ１は、光軸７から離れると縮小側２に近づくように傾いて形成される。その第１の中間像ＩＭ１が跨ぐように中間レンズＬ９が設けられている。このように、第１の中間像ＩＭ１と中間レンズＬ９とを重ねて配置することにより、第１の光学系１１の全長Ｌａに対して数多くのレンズ、本例においては１５枚構成（レンズＬ１〜Ｌ１５）を配置できる。このため、投射光学系１０の全長を短くできるとともに、スローレシオＴＲを小さくでき、さらに、投影される画質も改善できる。また、第１の中間像付近のレンズ径が増大することを抑制でき、この点でも小型化に適している。
【００３９】
中間レンズＬ９は、フォーカシングのために、標準状態Ｐｏｓ１、至近側Ｐｏｓ２および無限側Ｐｏｓ３へ移動するレンズである。第１の中間像ＩＭ１の前後で光束８は像高（光軸７から離れた方向）に対応して分散する。第１の中間像ＩＭ１が跨いで形成される中間レンズＬ９はフォーカシングに対する効き量が大きく、中間レンズＬ９を移動することはフォーカシングに適している。
【００４０】
この光学系１１においては、第１の中間像ＩＭ１の光軸７に近い基端ＩＭ１−ｂが中間レンズＬ９の外の拡大側３、すなわち、レンズＬ９の拡大側３の面Ｓ１６の外の拡大側３に位置する。また、第１の中間像ＩＭ１の光軸７から離れた先端ＩＭ１−ｔが中間レンズＬ９の外の縮小側２、すなわち、レンズＬ９の縮小側２の面Ｓ１５の縮小側２に位置する。中間レンズＬ９（第２のフォーカシング群ＬＦ２）は、フォーカシングのために先端ＩＭ１−ｔと基端ＩＭ１−ｂとの間で移動する。第１の中間像ＩＭ１の基端ＩＭ１−ｂが中間レンズＬ９に入るほど移動すると、基端ＩＭ１−ｂの側は像が鮮明であり、中間レンズＬ９の表面にゴミなどが付着している場合にその影響を受けやすくなる。一方、第１の中間像ＩＭ１の先端ＩＭ１−ｔが中間レンズＬ９に入るほど中間レンズＬ９が移動すると、画像の光軸７から離れた拡大率の大きな周辺部分の収差補正が難しくなる。
【００４１】
本例の中間レンズＬ９は、第１の中間像ＩＭ１と逆方向に傾いた、縮小側に凸の正のメニスカスレンズである。中間レンズＬ９の縮小側２に隣接して配置されたレンズ（前側のレンズ）Ｌ８は、拡大側３に凸の負のメニスカスであり、中間レンズＬ９と前側のレンズＬ８とのレンズ間隔は光軸７から離れると広がり、これらのレンズＬ８およびＬ９の組み合わせは台形補正に適している。
【００４２】
図６に、ミラーＭ１からスクリーン６までの距離ｄ２８が標準状態（Ｐｏｓ１）と、至近側（Ｐｏｓ２）と、無限側（Ｐｏｓ３）とにおける第１のフォーカシング群ＬＦ１、第２のフォーカシング群ＬＦ２および第３のフォーカシング群ＬＦ３の位置関係を示す距離ｄ１０、ｄ１４、ｄ１６およびｄ２２を示している。距離ｄ１０はレンズＬ６の拡大側３の面Ｓ１０とレンズＬ７の縮小側２の面Ｓ１１との距離を示し、距離ｄ１４はレンズＬ８の拡大側３の面Ｓ１４とレンズＬ９の縮小側２の面Ｓ１５との距離を示し、距離ｄ１６はレンズＬ９の拡大側３の面Ｓ１６とレンズＬ１０の縮小側２の面Ｓ１７との距離を示し、距離ｄ２２はレンズＬ１２の拡大側３の面Ｓ２２とレンズＬ１３の縮小側２の面Ｓ２３との距離を示す。以下の各実施例においても同様である。
【００４３】
これらのフォーカシング群ＬＦ１、ＬＦ２およびＬＦ３は、至近側から標準状態をへて無限側に焦点距離、すなわち、ミラーＭ１とスクリーン６との距離が増加するに連れて、縮小側２から拡大側３に、それぞれ移動し、移動量がそれぞれの群により異なる。前側フォーカシングレンズ群である第１のフォーカシング群ＬＦ１は、至近側Ｐｏｓ２から無限側Ｐｏｓ３にフォーカシングする際に拡大側３へ距離Ｄｉ１だけ単調に移動する。すなわち、第１のフォーカシング群ＬＦ１は、標準状態Ｐ１に対しては、至近側Ｐｏｓ２では縮小側２へ移動し、無限側Ｐｏｓ３では拡大側３へ移動する。
【００４４】
中間レンズを含む第２のフォーカシング群ＬＦ２も同様であり、フォーカシングするために距離Ｄｉ２だけ、至近側Ｐｏｓ２から無限側Ｐｏｓ３に、標準状態Ｐｏｓ１を挟んで、縮小側２から拡大側３へ単調に移動する。後側フォーカシングレンズ群である第３のフォーカシング群ＬＦ３も同様であり、フォーカシングするために、至近側Ｐｏｓ２から無限側Ｐｏｓ３に、標準状態Ｐｏｓ１を挟んで、縮小側２から拡大側３へ単調に、距離Ｄｉ３だけ移動する。距離Ｄｉ１、Ｄｉ２、Ｄｉ３はそれぞれ以下のように算出される。
Ｄｉ１＝Ｐｏｓ３−Ｐｏｓ２（面ｓ１０）＝０．２６ｍｍ
Ｄｉ２＝Ｄｉ１＋（Ｐｏｓ３−Ｐｏｓ２（面ｓ１４））＝０．０５ｍｍ
Ｄｉ３＝Ｄｉ１＋Ｄｉ２＋（Ｐｏｓ３−Ｐｏｓ２（面ｓ１６））＝０．３７ｍｍ
・・・（１１）
【００４５】
最も移動量が小さいのは、第１の中間像ＩＭ１が跨ぐように形成され、フォーカシングの際に効き量（公差感度）の大きな中間レンズＬ９を含む第２のフォーカシング群ＬＦ２である。これら３つのフォーカシング群ＬＦ１、ＦＬ２およびＬＦ３は、第１の中間像ＩＭ１の近傍に配置されたレンズからなる群であり、第１の中間像ＩＭ１の前後の光束が比較的光軸と平行にあるいは分散して通過する。このため、これらのフォーカシング群ＬＦ１、ＬＦ２およびＬＦ３に含まれる各レンズを動かし、光線が分散して通過する位置を微調整し、それにより収差補正を微調整しやすい。このため、ミラーＭ１とスクリーン６との距離による収差の変動を効率よく補正できる。
【００４６】
図７（ａ）に、標準状態Ｐｏｓ１における球面収差と非点収差と歪曲収差とを示し、図７（ｂ）に、標準状態Ｐｏｓ１における各像高における横収差図を示している。図８（ａ）に、至近側Ｐｏｓ２における球面収差と非点収差と歪曲収差とを示し、図８（ｂ）に、至近側Ｐｏｓ２における各像高における横収差図を示している。また、図９（ａ）に、無限側Ｐｏｓ３における球面収差と非点収差と歪曲収差とを示し、図９（ｂ）に、無限側Ｐｏｓ３における各像高における横収差図（コマ収差）を示している。これらの図に示すように、各ポイントにおいて、コマ収差を含む諸収差が良好に補正されており、鮮明な像をスクリーン６に投影することができる。なお、球面収差（図７（ａ）など）およびコマ収差（図７（ｂ）など）は、波長６５０ｎｍ（破線）と、波長５５０ｎｍ（実線）と、波長４５０ｎｍ（一点鎖線）とを示し、非点収差およびコマ収差は、タンジェンシャル光線（Ｔ）およびサジタル光線（Ｓ）をそれぞれ示している。
【００４７】
投射光学系１０の主なパラメータは以下の通りである。
倍率：１３６．０
全体の合成焦点距離（ｆａ）：２．７０ｍｍ
Ｆ値：２．５
最大画角（半画角）：７７．６６度
イメージサークル（第１の像面、直径）：２４．０５ｍｍ
第１の反射面Ｍ１の曲率半径（｜ｒｍ｜、条件（３））：１７．２５ｍｍ
第２のレンズ群の合成焦点距離（ｆ２）：３７．５５ｍｍ
中間レンズＬ９の焦点距離（ｆｍ）：４２．００ｍｍ
第１のフォーカシング群ＬＦ１の焦点距離（ｆｆ）：２２２．０６
第３のフォーカシング群ＬＦ３の焦点距離（ｆｒ）：２２．９２
全長（Ｌａ）：１９５．２ｍｍ
第１の光学系の有効長（Ｌｅ）：１３４．３ｍｍ
第１の光学系から第１の反射面までの距離（Ｌｆ）：６０．９４ｍｍ
第１の反射面からスクリーンまでの距離（Ｌｍ）：３８０．００ｍｍ
スクリーンに投影した際の横方向の長さ（Ｌｎ）：２０７７ｍｍ
条件（１）（｜ｒｍ×ｆａ｜）：４６．６
条件（２）（｜ｒｍ／ｆａ｜）：６．３９
条件（４）（ｆ２／ｆａ）：１３．９
条件（５）（Ｌｅ／Ｌａ）：０．６９
条件（６）（ＴＲ）：０．１８３
条件（７）（Ｌｆ／Ｌａ）：０．３１
条件（８）（｜ｆｍ／ｆａ｜）：１５．６
【００４８】
なお、投射光学系１０の全長Ｌａは、最も縮小側のレンズＬ１の縮小側の面Ｓ１から第１の反射面Ｍ１までの光軸７に沿った距離を示し、第１の光学系１１の有効長Ｌｅは、最も縮小側２のレンズＬ１の縮小側２の面Ｓ１から最も拡大側３のレンズＬ１５の拡大側３の面Ｓ２７までの光軸７に沿った距離を示し、第１の光学系１１から第１の反射面Ｍ１までの距離Ｌｆは、最も拡大側３のレンズＬ１５の拡大側３の面Ｓ２７から第１の反射面Ｍ１までの光軸７に沿った距離を示す。
【００４９】
この投射光学系１０は、第１の光学系１１が、縮小側２から入射した光により第１の光学系１１の内部の光軸７の第１の側に結像される第１の中間像ＩＭ１を、第１の光学系１１よりも拡大側３の光軸７の反対側（第２の側）に第２の中間像ＩＭ２として結像し、第２の中間像ＩＭ２よりも拡大側３に位置する正の屈折力の第１の反射面Ｍ１を含む第２の光学系１２よりスクリーン６に拡大投影する。内部に第１の中間像ＩＭ１を形成し、その第１の中間像ＩＭ１を拡大側３、すなわち、第１の反射面Ｍ１の入力側（縮小側）２に第２の中間像ＩＭ２として形成する第１の光学系１１を有する投射光学系１０は、第１の反射面Ｍ１の入力となる第２の中間像ＩＭ２の光軸７に沿った長さを短くできる。このため、屈折力が大きく、コンパクトな第１の反射面Ｍ１を配置することが可能となり、コンパクトで高倍率であって、スローレシオＴＲの小さな投射光学系１０を提供できる。
【００５０】
さらに、第１の光学系１１は、最も拡大側３に、縮小側２から順番に配置された第１の接合レンズＢ３と、両凸の第１の正レンズＬ１５とから構成された第１のレンズシステムＬＳ１を含む。両面が正のパワーを持ち、両面で比較的強いパワーを発揮できる両凸の第１の正レンズＬ１５を、第１の光学系１１の最も拡大側３、すなわち拡大側３の端に配置することにより、第２の中間像ＩＭ２を形成する光束８が主に、第１の正レンズＬ１５および第１の接合レンズＢ３からなる第１のレンズシステムＬＳ１の内部で光軸７と交差するように設計できる。
【００５１】
すなわち、第１の光学系１１を、光軸７の第１の側に結像される第１の中間像ＩＭ１から、光軸７の反対側に形成される第２の中間像ＩＭ２に至る光束８が、第１の光学系１１の拡大側３の端に配置された第１のレンズシステムＬＳ１で主に光軸７と交差するように設計できる。このため、光束８は、第１のレンズシステムＬＳ１で光軸７の周りに集まり、中心光のみならず、周辺光も含めて、レンズ径の小さな第１の接合レンズＢ３と、両凸の第１の正レンズＬ１５とを通過する。したがって、第１のレンズシステムＬＳ１に含まれるレンズＬ１３〜Ｌ１５により効率良く収差が補正された第２の中間像ＩＭ２を第１の光学系１１の拡大側３の近傍に、比較的小さいサイズで形成できる。
【００５２】
さらに、第１の光学系１１は、第１の中間像ＩＭ１が跨ぐように形成される中間レンズＬ９を含む。このため、投射光学系１０の全長Ｌａに対して屈折光学系である第１の光学系１１が占める割合Ｌｅ／Ｌａを大きくでき、本例の第１の光学系１１においては１５枚のレンズＬ１〜Ｌ１５を配置できる。このため、投射光学系１０の全長Ｌａを短くできるとともに、スローレシオＴＲを小さくでき、さらに、スクリーン６に投影される画質も改善できる。本例の投射光学系１０においては、条件（５）〜（１０）をそれぞれ満たしており、全長Ｌａが短い投射光学系１０でありながら、屈折光学系である第１の光学系１１が占める割合を５割、またはそれ以上にすることが可能となっており、収差が良好に補正された画像を、スローレシオＴＲが０．１９以下（０．１９より小さい）というように、投射光学系１０およびそれを含むプロジェクタ１をスクリーン６の近く配置して、投影できる。
【００５３】
したがって、投射光学系１０においては、第２の中間像ＩＭ２を第１の光学系１１の近くに結像でき、さらに、第１の光学系１１の拡大側３の径が小さくなるので、パワーの大きな（曲率半径ｒｍが小さく、焦点距離の絶対値が短い）第１の反射面Ｍ１を第１の光学系１１の近くに配置できる。本例の投射光学系１０においては、第１の反射面Ｍ１の曲率半径ｒｍが条件（１）、（２）および（３）を満たしており、投射光学系１０の全体のパワーに占める第１の反射面Ｍ１のパワーが十分に大きく、さらに、第１の反射面Ｍ１自身のパワーも十分に大きな値となっている。
【００５４】
第１のレンズシステムＬＳ１のレンズＬ１３〜Ｌ１５のうち、最大有効径のレンズは、最も縮小側のレンズＬ１３であり、その縮小側の面Ｓ２３の有効径Ｄ２３は１７ｍｍである。これに対し、第２のレンズ群Ｇ２の最大有効径のレンズは、最も縮小側のレンズＬ１０であり、その縮小側の面Ｓ１７の有効径Ｄ１７は２５．３ｍｍである。したがって、第２のレンズ群Ｇ２において、最も拡大側３に配置される第１のレンズシステムＬＳ１の径（有効径）が小さく、第１の反射面Ｍ１からスクリーン６に向かって投影される投影光１９との干渉を防止でき、コンパクトで大きな画像を投影できるプロジェクタ１を提供できる。
【００５５】
また、第２の中間像ＩＭ２を形成する光束８が、主に第１のレンズシステムＬＳ１内で光軸７と交差するので、第２の中間像ＩＭ２を形成する光束８が第１の接合レンズＢ３および第１の正レンズＬ１５を通過する位置が光軸７を中心として分散し、これらのレンズＬ１３〜Ｌ１５により収差を補正しやすい状態となる。このため、第１の接合レンズＢ３を含めた第１のレンズシステムＬＳ１により、色収差だけではなく、像面湾曲、非点収差も含めて良好に補正できる。
【００５６】
さらに、第１の光学系１１において、第１の中間像ＩＭ１から第２の中間像ＩＭ２を形成する第２のレンズ群Ｇ２のパワーを、条件（４）を満たすように選択することにより、第１の反射面Ｍ１が強いパワーを備えている投射光学系１０において、第２のレンズ群Ｇ２に収差補正のために十分なパワーを確保するとともに、第１のレンズ群Ｇ１にも収差補正のためのパワーを持たせることができる。したがって、第１の光学系１１において、バランスのとれた収差補正が可能となり、高画質の画像をスクリーン６に投影可能な投射光学系１０およびプロジェクタ１を提供できる。
【００５７】
また、第１のレンズシステムＬＳ１の第１の接合レンズＢ３は負の屈折力を備えている。光束８が第１のレンズシステムＬＳ１内で光軸７と集中して交差するので収差補正に適している一方、各レンズによる収差補正に対する公差感度（誤差感度、効き量）が高くなる。すなわち、この投射光学系１０は、第１の光学系１１の中で、第１のレンズシステムＬＳ１の各レンズの製造公差および組み立て時の公差により、収差補正能力に差が出やすい設計となる。このため、第１の接合レンズＢ３を負の屈折力として、第１の正レンズＬ１５と異なるパワーを持たせることにより、第１のレンズシステムＬＳ１の公差感度を低減でき、より安定して画質の高い画像を投影できる投射光学系１０を提供できる。
【００５８】
また、第１のレンズシステムＬＳ１の両凸の第１の正レンズＬ１５の縮小側２に凸の面Ｓ２６と向き合う、第１の接合レンズＢ３の拡大側３の面Ｓ２５は、拡大側３に凹の面となっている。これらの面Ｓ２５とＳ２６とは、曲率半径（曲率）が同じ方向であり、これらの面Ｓ２５と面Ｓ２６との間隔、すなわち、光軸７に垂直な方向の間隔が大きく変わらない。したがって、第１のレンズシステムＬＳ１を構成するレンズＬ１３〜Ｌ１５の組み合わせによる公差感度をさらに低減でき、より安定して画質の高い画像を投影する投射光学系１０を提供できる。
【００５９】
さらに、第１の光学系１１は、第１の中間像ＩＭ１が跨ぐように形成される中間レンズＬ９を備えている。第１の中間像ＩＭ１と重なるように中間レンズＬ９を配置することにより、第１の光学系１１のスペース（有効長Ｌｅ）をさらに有効に利用でき、さらにコンパクトな投射光学系１０を提供できる。第１の中間像ＩＭ１は、光軸７から離れると縮小側２に近づくように傾いて形成されている。すなわち、第１の中間像ＩＭ１の光軸７に近い、光束８の中心光となる基端ＩＭ１−ｂが中間レンズＬ９の外の拡大側３に位置し、第１の中間像ＩＭ１の光軸７から離れた、光束８の周辺光となる先端ＩＭ１−ｔが中間レンズＬ９の外の縮小側２に位置する。
【００６０】
この投射光学系１０においては、第１の中間像ＩＭ１は、第２のレンズ群Ｇ２によりさらに収差補正される像であり、第１の中間像ＩＭ１が中間レンズＬ９を跨ぎ、中間レンズＬ９の表面の影響を受けることがあっても、第２のレンズ群Ｇ２により補正することが可能である。したがって、第１の中間像ＩＭ１が中間レンズＬ９を跨ぐことで、第１の光学系１１の有効長Ｌｅに、より多くのレンズを配置し、それによる収差補正能力の向上を優先させることができる。また、第１の中間像ＩＭ１が縮小側２に傾いて、投射光学系１０からより遠くに、拡大して投影される第１の中間像ＩＭ１の周辺光については、第２のレンズ群Ｇ２に加えて、中間レンズＬ９を用いて収差補正を行うことができる。したがって、より高画質の画像をスクリーン６に投影する投射光学系１０およびプロジェクタ１を提供できる。
【００６１】
なお、条件（１）の下限は４５．５であってもよく、上限は４９．０であってもよい。条件（２）の下限は６．２５であってもよく、上限は６．６５であってもよい。レンズＬ８のサグ量を少なくすることができ、レンズＬ８を製造し易くなる。また、条件（３）の下限は１６．５であってもよく、上限は１８．５であってもよい。また、条件（４）の下限は１３．０であってもよく、上限は１５．０であってもよい。これらの条件によってもレンズＬ８のサグ量を少なくすることができ、レンズＬ８を製造し易くなる。条件（１）および条件（２）と、条件（３）と、条件（４）との少なくとも２つの条件の組合せをとることによりレンズＬ８のサグ量をより少なくすることができ、レンズＬ８を製造し易くなる。
【００６２】
図１０に、プロジェクタの他の例を示している。このプロジェクタ１も、縮小側２の光変調器（ライトバルブ）５の像面（第１の像面）５ａから拡大側３のスクリーンまたは壁面（第２の像面）へ投射する投射光学系１０を含む。投射光学系１０は、複数のレンズを含む第１の光学系１１と、正の屈折力の第１の反射面Ｍ１を含む第２の光学系１２とを含み、第１の光学系１１は、縮小側２から入射した光により第１の光学系１１の内部に結像される第１の中間像ＩＭ１を第１の光学系１１よりも拡大側３に第２の中間像ＩＭ２として結像し、第１の反射面Ｍ１が第２の中間像ＩＭ２を第２の像面へ映像（最終的な画像）として投影する。
【００６３】
第１の光学系１１は、上記の例と同様に、縮小側（入力側）２に配置された第１のレンズ群（第１の屈折光学系）Ｇ１と、第１のレンズ群Ｇ１の拡大側（出力側）３に配置された第２のレンズ群（第２の屈折光学系）Ｇ２とを含む。第１のレンズ群Ｇ１は、最も拡大側３に、第１の中間像ＩＭ１が跨ぐように形成される中間レンズＬ９を含む。
【００６４】
図１１、図１２および図１３に、投射光学系１０の各エレメントのデータを示している。第１のレンズ群Ｇ１はレンズＬ１〜Ｌ９を含み、それぞれのレンズの基本的な構成は、図１に示した投射光学系１０と共通する。第２のレンズ群Ｇ２はレンズＬ１０〜Ｌ１５を含み、それぞれのレンズの基本的な構成は、レンズＬ１１が拡大側３に凸の負のメニスカスレンズであり、レンズＬ１２が拡大側に凸の正のメニスカスレンズであることを除き、共通する。したがって、第１のレンズシステムＬＳ１は、最も拡大側３に、第１の接合レンズＢ３と、第１の正レンズＬ１５とから構成された第１のレンズシステムＬＳ１を含む。この投射光学系１０もインターフォーカスタイプであり、フォーカシング群ＬＦ１〜ＬＦ３を含む。
【００６５】
図１４に、標準状態（Ｐｏｓ１）と、至近側（Ｐｏｓ２）と、無限側（Ｐｏｓ３）とにおけるフォーカシング群ＬＦ１〜ＬＦ３の位置関係を示す距離ｄ１０、ｄ１４、ｄ１６およびｄ２２を示している。フォーカシング群ＬＦ１、ＬＦ２およびＬＦ３は、至近側から標準状態をへて無限側に焦点距離、すなわち、ミラーＭ１とスクリーン６との距離が増加するに連れて、縮小側２から拡大側３に、それぞれ移動し、移動量がそれぞれの群により異なる。最も移動量が小さいのは、第１の中間像ＩＭ１が跨ぐように形成され、フォーカシングの際に効き量（公差感度）の大きな中間レンズＬ９を含む第２のフォーカシング群ＬＦ２である。
【００６６】
図１５（ａ）に、標準状態Ｐｏｓ１における球面収差と非点収差と歪曲収差とを示し、図１５（ｂ）に、標準状態Ｐｏｓ１における各像高における横収差図を示している。図１６（ａ）に、至近側Ｐｏｓ２における球面収差と非点収差と歪曲収差とを示し、図１６（ｂ）に、至近側Ｐｏｓ２における各像高における横収差図を示している。また、図１７（ａ）に、無限側Ｐｏｓ３における球面収差と非点収差と歪曲収差とを示し、図１７（ｂ）に、無限側Ｐｏｓ３における各像高における横収差図を示している。これらの図に示すように、本例の投射光学系１０においても、各ポジションにおいて、コマ収差を含む諸収差が良好に補正されており、鮮明な像をスクリーン６に投影することができる。
【００６７】
この実施例の投射光学系１０の主なパラメータは以下の通りである。
倍率：１３７．４
全体の合成焦点距離（ｆａ）：２．７０ｍｍ
Ｆ値：２．５
最大画角（半画角）：７７．７５度
イメージサークル（第１の像面、直径）：２４．０５ｍｍ
第１の反射面Ｍ１の曲率半径（｜ｒｍ｜、条件（３））：１５．８ｍｍ
第２のレンズ群の合成焦点距離（ｆ２）：４７．２９ｍｍ
中間レンズＬ９の焦点距離（ｆｍ）：５８．５３ｍｍ
第１のフォーカシング群ＬＦ１の焦点距離（ｆｆ）：１１１．１２
第３のフォーカシング群ＬＦ３の焦点距離（ｆｒ）：２２．２５
全長（Ｌａ）：１９５．４ｍｍ
第１の光学系の有効長（Ｌｅ）：１３４．４ｍｍ
第１の光学系から第１の反射面までの距離（Ｌｆ）：６０．９４ｍｍ
第１の反射面からスクリーンまでの距離（Ｌｍ）：３８０．００ｍｍ
スクリーンに投影した際の横方向の長さ（Ｌｎ）：２０７７ｍｍ
移動距離Ｄｉ１：０．２４ｍｍ
移動距離Ｄｉ２：０．０８ｍｍ
移動距離Ｄｉ３：０．３９ｍｍ
条件（１）（｜ｒｍ×ｆａ｜）：４２．７
条件（２）（｜ｒｍ／ｆａ｜）：５．８５
条件（４）（ｆ２／ｆａ）：１７．５
条件（５）（Ｌｅ／Ｌａ）：０．６９
条件（６）（ＴＲ）：０．１８３
条件（７）（Ｌｆ／Ｌａ）：０．３１
条件（８）（｜ｆｍ／ｆａ｜）：２１．６８
第１のレンズシステムＬＳ１の最大有効径：１８．１０ｍｍ（Ｌ１３の面Ｓ２３）
第２のレンズ群Ｇ２の最大有効径：２５．１０ｍｍ（Ｌ１０の面Ｓ１７）
【００６８】
この投射光学系１０も、第１の光学系１１が、内部の光軸７の第１の側に結像される第１の中間像ＩＭ１を、第１の光学系１１よりも拡大側３の光軸７の反対側（第２の側）に第２の中間像ＩＭ２として結像し、第１の反射面Ｍ１が第２の中間像ＩＭ２をスクリーン６に拡大投影するタイプである。さらに、第１の光学系１１は、最も拡大側３に、縮小側２から順番に配置された第１の接合レンズＢ３と、両凸の第１の正レンズＬ１５とから構成された第１のレンズシステムＬＳ１とを含む。したがって、第１のレンズシステムＬＳ１に含まれるレンズＬ１３〜Ｌ１５により効率良く収差が補正された第２の中間像ＩＭ２を第１の光学系１１の拡大側３の近傍に、比較的小さいサイズで形成でき、さらに、第１の光学系１１の拡大側３の径が小さくなるので、パワーの大きな（曲率半径ｒｍが小さく、焦点距離の絶対値が短い）第１の反射面Ｍ１を第１の光学系１１の近くに配置できる。
【００６９】
本例の投射光学系１０においても、第１の反射面Ｍ１の曲率半径ｒｍが条件（１）、（２）および（３）をそれぞれ満たしており、投射光学系１０の全体のパワーに占める第１の反射面Ｍ１のパワーが十分に大きく、さらに、第１の反射面Ｍ１自身のパワーも十分に大きな値となっている。また、第２のレンズ群Ｇ２において、最も拡大側３に配置される第１のレンズシステムＬＳ１の径（有効径）が小さく、第１の反射面Ｍ１からスクリーン６に向かって投影される投影光１９との干渉を防止でき、コンパクトで大きな画像を投影できるプロジェクタ１を提供できる。
【００７０】
本例の投射光学系１０においても、第１の中間像ＩＭ１が中間レンズＬ９を跨ぐように設計されており、条件（５）〜（１０）をそれぞれ満たしており、全長Ｌａが短い投射光学系１０でありながら、屈折光学系である第１の光学系１１が占める割合を５割、またはそれ以上にすることが可能となっており、収差が良好に補正された画像を、スローレシオＴＲが０．１９以下というように、投射光学系１０およびそれを含むプロジェクタ１をスクリーン６の近く配置して、投影できる。
【００７１】
また、第１の光学系１１において、第２のレンズ群Ｇ２のパワーが、条件（４）を満たすように選択されており、第２のレンズ群Ｇ２に収差補正のために十分なパワーを確保するとともに、第１のレンズ群Ｇ１にも収差補正のためのパワーを持たせることができる。したがって、この第１の光学系１１においても、バランスのとれた収差補正が可能となり、高画質の画像をスクリーン６に投影可能な投射光学系１０およびプロジェクタ１を提供できる。
【００７２】
また、第１のレンズシステムＬＳ１の第１の接合レンズＢ３は負の屈折力を備え、拡大側３の面Ｓ２５は、拡大側３に凹の面となっている。したがって、第１のレンズシステムＬＳ１を構成するレンズＬ１３〜Ｌ１５の組み合わせによる公差感度を低減でき、より安定して画質の高い画像を投影する投射光学系１０を提供できる。
【００７３】
さらに、第１の光学系１１も、第１の中間像ＩＭ１が跨ぐように形成される中間レンズＬ９を備えており、第１の光学系１１の有効長Ｌｅをさらに有効に利用することにより、より高画質の画像をスクリーン６に投影する、よりコンパクトな投射光学系１０およびプロジェクタ１を提供できる。
【００７４】
図１８に、プロジェクタの他の例を示している。このプロジェクタ１も、縮小側２の光変調器（ライトバルブ）５の像面（第１の像面）５ａから拡大側３のスクリーンまたは壁面（第２の像面）へ投射する投射光学系１０を含む。投射光学系１０は、複数のレンズを含む第１の光学系１１と、正の屈折力の第１の反射面Ｍ１を含む第２の光学系１２とを含み、第１の光学系１１は、縮小側２から入射した光により第１の光学系１１の内部に結像される第１の中間像ＩＭ１を第１の光学系１１よりも拡大側３に第２の中間像ＩＭ２として結像し、第１の反射面Ｍ１が第２の中間像ＩＭ２を第２の像面へ映像（最終的な画像）として投影する。
【００７５】
第１の光学系１１は、上記の各例と同様に、縮小側（入力側）２に配置された第１のレンズ群（第１の屈折光学系）Ｇ１と、第１のレンズ群Ｇ１の拡大側（出力側）３に配置された第２のレンズ群（第２の屈折光学系）Ｇ２とを含む。第１のレンズ群Ｇ１は、最も拡大側３に、第１の中間像ＩＭ１が跨ぐように形成される中間レンズＬ９を含む。
【００７６】
図１９、図２０および図２１に、投射光学系１０の各エレメントのデータを示している。第１のレンズ群Ｇ１はレンズＬ１〜Ｌ９を含み、それぞれのレンズの基本的な構成は、図１に示した投射光学系１０と共通する。第２のレンズ群Ｇ２はレンズＬ１０〜Ｌ１５を含み、それぞれのレンズの基本的な構成は、図１に示した投射光学系１０と共通する。この第１のレンズシステム１１も、最も拡大側３に、第１の接合レンズＢ３と、第１の正レンズＬ１５とから構成された第１のレンズシステムＬＳ１を含む。また、この投射光学系１０もインターフォーカスタイプであり、フォーカシング群ＬＦ１〜ＬＦ３を含む。
【００７７】
図２２に、標準状態（Ｐｏｓ１）と、至近側（Ｐｏｓ２）と、無限側（Ｐｏｓ３）とにおけるフォーカシング群ＬＦ１〜ＬＦ３の位置関係を示す距離ｄ１０、ｄ１４、ｄ１６およびｄ２２を示している。フォーカシング群ＬＦ１、ＬＦ２およびＬＦ３は、至近側から標準状態をへて無限側に焦点距離、すなわち、ミラーＭ１とスクリーン６との距離が増加するに連れて、縮小側２から拡大側３に、それぞれ移動し、移動量がそれぞれの群により異なる。最も移動量が小さいのは、第１の中間像ＩＭ１が跨ぐように形成され、フォーカシングの際に効き量（公差感度）の大きな中間レンズＬ９を含む第２のフォーカシング群ＬＦ２である。
【００７８】
図２３（ａ）に、標準状態Ｐｏｓ１における球面収差と非点収差と歪曲収差とを示し、図２３（ｂ）に、標準状態Ｐｏｓ１における各像高における横収差図を示している。図２４（ａ）に、至近側Ｐｏｓ２における球面収差と非点収差と歪曲収差とを示し、図２４（ｂ）に、至近側Ｐｏｓ２における各像高における横収差図を示している。また、図２５（ａ）に、無限側Ｐｏｓ３における球面収差と非点収差と歪曲収差とを示し、図２５（ｂ）に、無限側Ｐｏｓ３における各像高における横収差図を示している。これらの図に示すように、本例の投射光学系１０においても、コマ収差を含む諸収差が良好に補正されており、鮮明な像をスクリーン６に投影することができる。
【００７９】
この実施例の投射光学系１０の主なパラメータは以下の通りである。
倍率：１３６．８
全体の合成焦点距離（ｆａ）：２．７０ｍｍ
Ｆ値：２．５
最大画角（半画角）：７７．７３度
イメージサークル（第１の像面、直径）：２４．０５ｍｍ
第１の反射面Ｍ１の曲率半径（｜ｒｍ｜、条件（３））：２１．２ｍｍ
第２のレンズ群の合成焦点距離（ｆ２）：２７．４５ｍｍ
中間レンズＬ９の焦点距離（ｆｍ）：４４．１１ｍｍ
第１のフォーカシング群ＬＦ１の焦点距離（ｆｆ）：２７３．７３
第３のフォーカシング群ＬＦ３の焦点距離（ｆｒ）：２２．７０
全長（Ｌａ）：１９５．３ｍｍ
第１の光学系の有効長（Ｌｅ）：１３４．４ｍｍ
第１の光学系から第１の反射面までの距離（Ｌｆ）：６０．９４ｍｍ
第１の反射面からスクリーンまでの距離（Ｌｍ）：３８０．００ｍｍ
スクリーンに投影した際の横方向の長さ（Ｌｎ）：２０７７ｍｍ
移動距離Ｄｉ１：０．４４ｍｍ
移動距離Ｄｉ２：−０．０３ｍｍ
移動距離Ｄｉ３：０．５６ｍｍ
条件（１）（｜ｒｍ×ｆａ｜）：５７．２
条件（２）（｜ｒｍ／ｆａ｜）：７．８５
条件（４）（ｆ２／ｆａ）：１０．２
条件（５）（Ｌｅ／Ｌａ）：０．６９
条件（６）（ＴＲ）：０．１８３
条件（７）（Ｌｆ／Ｌａ）：０．３１
条件（８）（｜ｆｍ／ｆａ｜）：１６．３３
第１のレンズシステムＬＳ１の最大有効径：１５．５０ｍｍ（Ｌ１３の面Ｓ２３）
第２のレンズ群Ｇ２の最大有効径：２４．２０ｍｍ（Ｌ１０の面Ｓ１７）
【００８０】
この投射光学系１０も、第１の光学系１１が、内部の光軸７の第１の側に結像される第１の中間像ＩＭ１を、第１の光学系１１よりも拡大側３の光軸７の反対側（第２の側）に第２の中間像ＩＭ２として結像し、第１の反射面Ｍ１が第２の中間像ＩＭ２をスクリーン６に拡大投影するタイプである。さらに、第１の光学系１１は、最も拡大側３に、縮小側２から順番に配置された第１の接合レンズＢ３と、両凸の第１の正レンズＬ１５とから構成された第１のレンズシステムＬＳ１とを含む。さらに、この投射光学系１０においても条件（１）〜（１０）をそれぞれ満たしており、コンパクトで画質の高い大きな画像を、スクリーン６の近傍から投影できる投射光学系１０およびプロジェクタ１を提供できる。
【００８１】
さらに、第１の光学系１１も、第１の中間像ＩＭ１が跨ぐように形成される中間レンズＬ９を備えており、第１の光学系１１の有効長Ｌｅをさらに有効に利用することにより、より高画質の画像をスクリーン６に投影する、よりコンパクトな投射光学系１０およびプロジェクタ１を提供できる。
【符号の説明】
【００８２】
１  プロジェクタ、  １０  投射光学系
１１  第１の光学系、  １２  第２の光学系
ＬＳ１  第１のレンズシステム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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