(57)【要約】【課題】光学系全体をコンパクトな構成とすることができる投射光学系及び投射型画像表示装置を提供すること。【解決手段】中間像を形成する第１光学群４０ａと、第１光学群４０ａで形成された中間像を拡大投射する第２光学群４０ｂとが、諸条件を満たしている。これにより、投射光学系４０におけるレンズ全系の全長を短くし直線配置とする、あるいは、第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂの間隔を大きく開けて光路途中に光路を偏向させる光路偏向部を配置させて光路を屈曲させる。【選択図】図３
2019164184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縮小側から順に、複数のレンズからなり正のパワーを有する第１光学群と、凹面形状を有する１つの反射面からなる第２光学群とからなる投射光学系であって、
前記第１光学群は、縮小側共役位置の画像の中間像を形成し、
前記第２光学群は、前記第１光学群で形成された中間像を拡大投影し、
前記第１光学群は、各レンズの空気間隔を挟んで縮小側のレンズ面の有効径をｈ１とし、拡大側の有効径をｈ２とするとき、縮小側から順にｈ２／ｈ１が、初めて１．２を超える空気間隔を境として、縮小側に正のパワーを有する第１−１レンズ群と、拡大側に正または負のパワーを有する第１−２レンズ群から構成され、
前記第１−２レンズ群は、２枚のレンズから構成され、
前記第１光学群の焦点距離をｆ１とし、前記第１光学群の最も縮小側の面から前記第２光学群の拡大側の面までの距離をＴＬとするとき、条件式
０．０５＜ｆ１／ＴＬ＜０．２…（１）
を満足することを特徴とする投射光学系。
【請求項２】
レンズ全系の焦点距離をｆとし、前記第２光学群の焦点距離をｆ２とするとき、条件式
０．１＜ｆ／｜ｆ２｜＜０．３…（２）
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１−２レンズ群は、縮小側から順に縮小側に凸面を向けた正のパワーを有する正レンズと、負のパワーを有する負レンズとから構成され、複数の面が非球面であり、
レンズ全系の焦点距離をｆとし、前記第１−２レンズ群の焦点距離をｆ１２とし、前記正レンズの焦点距離をｆｐとし、前記負レンズの焦点距離をｆｎとするとき、条件式
｜ｆ／ｆ１２｜＜０．１…（３）
０．２＜｜ｆｎ／ｆｐ｜＜１．２…（４）
を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の投射光学系。
【請求項４】
前記第１−２レンズ群は、変倍に伴うフォーカスの際に少なくとも１枚のレンズを光軸方向に動かすことにより合焦を行うことを特徴する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の投射光学系。
【請求項５】
前記第１光学群と前記第２光学群との間に、光路を偏向させるための少なくとも１つの光路偏向部を有していることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の投射光学系。
【請求項６】
前記第１光学群と前記第２光学群との間に、光路を偏向させるための２つの光路偏向部を有していることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の投射光学系。
【請求項７】
前記２つの光路偏向部は、互いに向き合った２つの反射面で構成されることを特徴とする請求項６に記載の投射光学系。
【請求項８】
前記２つの光路偏向部は、一体成型された保持部で位置決めされることを特徴とする請求項６乃至７のいずれか一項に記載の投射光学系。
【請求項９】
前記第１光学群と前記第２光学群との空気間隔をＤとするとき、条件式
０．１＜ｆ１／Ｄ＜０．３…（５）
を満足することを特徴とする請求項５乃至８のいずれか一項に記載の投射光学系。
【請求項１０】
光源からの光を変調して前記画像を形成する光変調素子と、
前記光変調素子の画像を投射する請求項１乃至９のいずれか一項に記載の投射光学系と
を備える投射型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示素子の画像を拡大投影するプロジェクター等の投射型画像表示装置への組み込みに適した投射光学系及びこれを用いた投射型画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば特許文献１〜３等に示されるように、近距離から投射して大画面を得ることが可能なプロジェクター用の投射光学系が提案されている。
【０００３】
しかしながら、投射光学系を屈折光学系のみで構成する特許文献１の場合、半画角６０゜程度が広画角化の限界となっている。これに対して、例えば特許文献２では、屈折光学系と凹面ミラーとを用いることで、例えば半画角７０゜以上の超広画角化も可能となっている。しかし、特許文献２では、中間像を作ることに伴ってレンズ全長が長くなる構成となっているといった問題がある。このほか、例えば特許文献３では、屈折系を６枚程度で構成して低コスト化を達成しているが、半画角５２゜程度であれば屈折系のみでも対応できる画角であり、また、簡素な構成とすることでフォーカス群を省くと、変倍範囲を広くとることができない等の問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１４７９７０号公報
【特許文献２】特開２００６−２３５５１６号公報
【特許文献３】特開２０１１−１５００３０号公報
【発明の概要】
【０００５】
本発明に係る投射光学系は、縮小側から順に、複数のレンズからなり正のパワーを有する第１光学群と、凹面形状を有する１つの反射面からなる第２光学群とからなる投射光学系であって、第１光学群は、縮小側共役位置の画像の中間像を形成し、第２光学群は、第１光学群で形成された中間像を拡大投影し、第１光学群は、各レンズの空気間隔を挟んで縮小側のレンズ面の有効径をｈ１とし、拡大側の有効径をｈ２とするとき、縮小側から順にｈ２／ｈ１が、初めて１．２を超える空気間隔を境として、縮小側に正のパワーを有する第１−１レンズ群と、拡大側に正または負のパワーを有する第１−２レンズ群から構成され、第１−２レンズ群は、２枚のレンズから構成され、第１光学群の焦点距離をｆ１とし、第１光学群の最も縮小側の面から第２光学群の拡大側の面までの距離をＴＬとするとき、条件式
０．０５＜ｆ１／ＴＬ＜０．２…（１）
を満足することを特徴とする。
【０００６】
上記投射光学系では、中間像を形成する第１光学群と、第１光学群で形成された中間像を拡大投射する第２光学群とが、上記諸条件を満たしている。これにより、まず、プロジェクター等の投射型画像表示装置への組み込まれた場合に、近距離から投射して大画面を良好に映し出すことを可能にしている。その上で、さらに、レンズ全系の全長を短くし直線配置としてコンパクト化することが可能である、あるいは、第１光学群と第２光学群の間隔を広くして光路途中に２方向に光路を偏向させる部材を配置することが可能である。すなわち、光学系全体を従来よりもコンパクトな構成とすることができる。
【０００７】
また、本発明に係る投射型画像表示装置は、光源からの光を変調して画像を形成する光変調素子と、光変調素子の画像を投射する上記投射光学系とを備える。この場合、投射型画像表示装置は、上記投射光学系を備えることで、近距離から投射した大画面を良好に表示させることが可能であって、かつ、装置のコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態の投射光学系を組み込んだプロジェクターの概略構成を示す図である。
【図２】第１実施形態又は実施例１の投射光学系における物体面から投射面までの構成および光線図である。
【図３】図２のうち、物体面から凹面反射ミラーまでの一部拡大図である。
【図４】第２実施形態のプロジェクターに組み込まれた投射光学系について概念的に示す平面図である。
【図５】第２実施形態又は実施例２の投射光学系における物体面から凹面反射ミラーまでの一部拡大図である。
【図６】投射光学系における光路の様子を別の方向から示すための背面図である。
【図７】実施例１の投射光学系の構成を示す図である。
【図８】実施例１の投射光学系の縮小側収差図である。
【図９】実施例２の投射光学系の構成を示す図である。
【図１０】実施例２の投射光学系の縮小側収差図である。
【図１１】実施例３の投射光学系の構成を示す図である。
【図１２】実施例３の投射光学系の縮小側収差図である。
【図１３】実施例４の投射光学系の構成を示す図である。
【図１４】実施例４の投射光学系の縮小側収差図である。
【図１５】実施例５の投射光学系の構成を示す図である。
【図１６】実施例５の投射光学系の縮小側収差図である。
【図１７】実施例６の投射光学系の構成を示す図である。
【図１８】実施例６の投射光学系の縮小側収差図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
〔第１実施形態〕
以下に図面を参照して、本発明の第１実施形態に係る投射光学系及びこれを組み込んだ投射型画像表示装置について詳細に説明する。
【００１０】
図１に示すように、第１実施形態に係る投射光学系を組み込んだ投射型画像表示装置であるプロジェクター２は、画像光を投射する光学系部分５０と、光学系部分５０の動作を制御する回路装置８０とを備える。
【００１１】
光学系部分５０において、光源１０は、例えば超高圧水銀ランプであって、Ｒ光、Ｇ光、及びＢ光を含む光を射出する。ここで、光源１０は、超高圧水銀ランプ以外の放電光源であってもよいし、ＬＥＤやレーザーのような固体光源であってもよい。第１インテグレーターレンズ１１及び第２インテグレーターレンズ１２は、アレイ状に配列された複数のレンズ素子を有する。第１インテグレーターレンズ１１は、光源１０からの光束を複数に分割する。第１インテグレーターレンズ１１の各レンズ素子は、光源１０からの光束を第２インテグレーターレンズ１２のレンズ素子近傍にて集光させる。第２インテグレーターレンズ１２のレンズ素子は、重畳レンズ１４と協働して、第１インテグレーターレンズ１１のレンズ素子の像を液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂに形成する。このような構成により、光源１０からの光が液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂの表示領域の全体を略均一な明るさで照明する。
【００１２】
偏光変換素子１３は、第２インテグレーターレンズ１２からの光を所定の直線偏光に変換させる。重畳レンズ１４は、第１インテグレーターレンズ１１の各レンズ素子の像を、第２インテグレーターレンズ１２を介して液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂの表示領域上で重畳させる。
【００１３】
第１ダイクロイックミラー１５は、重畳レンズ１４から入射したＲ光を反射させ、Ｇ光及びＢ光を透過させる。第１ダイクロイックミラー１５で反射されたＲ光は、反射ミラー１６及びフィールドレンズ１７Ｒを経て、光変調素子である液晶パネル１８Ｒへ入射する。液晶パネル１８Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調することにより、Ｒ色の画像を形成する。
【００１４】
第２ダイクロイックミラー２１は、第１ダイクロイックミラー１５からのＧ光を反射させ、Ｂ光を透過させる。第２ダイクロイックミラー２１で反射されたＧ光は、フィールドレンズ１７Ｇを経て、光変調素子である液晶パネル１８Ｇへ入射する。液晶パネル１８Ｇは、Ｇ光を画像信号に応じて変調することにより、Ｇ色の画像を形成する。第２ダイクロイックミラー２１を透過したＢ光は、リレーレンズ２２、２４、反射ミラー２３、２５、及びフィールドレンズ１７Ｂを経て、光変調素子である液晶パネル１８Ｂへ入射する。液晶パネル１８Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調することにより、Ｂ色の画像を形成する。
【００１５】
クロスダイクロイックプリズム１９は、光合成用のプリズムであり、各液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂで変調された光を合成して画像光とし、投射光学系４０へ進行させる。
【００１６】
投射光学系４０は、各液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂによって変調されクロスダイクロイックプリズム１９で合成された画像光を不図示のスクリーン上に拡大投射する投射用ズームレンズである。
【００１７】
回路装置８０は、ビデオ信号等の外部画像信号が入力される画像処理部８１と、画像処理部８１の出力に基づいて光学系部分５０に設けた液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂを駆動する表示駆動部８２と、投射光学系４０に設けた駆動機構（不図示）を動作させて投射光学系４０の状態を調整するレンズ駆動部８３と、これらの回路部分８１，８２，８３等の動作を統括的に制御する主制御部８８とを備える。
【００１８】
画像処理部８１は、入力された外部画像信号を各色の諧調等を含む画像信号に変換する。なお、画像処理部８１は、外部画像信号に対して歪補正や色補正等の各種画像処理を行うこともできる。
【００１９】
表示駆動部８２は、画像処理部８１から出力された画像信号に基づいて液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂを動作させることができ、当該画像信号に対応した画像又はこれに画像処理を施したものに対応する画像を液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂに形成させることができる。
【００２０】
レンズ駆動部８３は、主制御部８８の制御下で動作し、投射光学系４０を構成する一部の光学要素をアクチュエーターＡＣを介して光軸ＯＡに沿って適宜移動させることにより、投射光学系４０によるスクリーン上への画像の投射において変倍に伴うフォーカス（変倍時のフォーカス）を行うことができる。なお、レンズ駆動部８３は、投射光学系４０全体を光軸ＯＡに垂直な上下方向に移動させるアオリの調整により、スクリーン上に投射される画像の縦位置を変化させることもできる。
【００２１】
以上のように、プロジェクター２は、光源１０からの光を変調して画像を形成する光変調素子である液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂと、光変調素子である液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂの画像を投射する投射光学系４０とを備える投射型画像表示装置である。
【００２２】
以下、図２及び図３等を参照して、本実施形態の投射光学系４０について具体的に説明する。なお、図２等で例示した投射光学系４０は、後述する実施例１の投射光学系４０と同一の構成となっている。
【００２３】
本実施形態の投射光学系４０は、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に形成された画像を不図示のスクリーン等の被照射面上に投射する。ここで、投射光学系４０と液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）との間には、図１のクロスダイクロイックプリズム１９に相当するプリズムＰＲが配置されている。
【００２４】
投射光学系４０は、縮小側から順に、複数のレンズからなり正のパワーを有する第１光学群４０ａと、１枚の凹面非球面形状を有する反射面を含むミラーＭＲで構成される第２光学群４０ｂとからなる。
【００２５】
第１光学群４０ａは、縮小側共役位置に配置された画像表示素子である液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）の中間像を形成する。
【００２６】
第２光学群４０ｂは、第１光学群４０ａで形成された中間像をスクリーン等の被照射面に向けて拡大投影する。
【００２７】
ここで、一般に、中間像を形成するリレー光学系では、レンズ全長が中間像を形成しない一般的な光学系と比較すると長くなることが避けられない。これに対して、本実施形態では、ストレート構成を取る場合に光学系全体を従来よりも短く構成することを可能にしている。
【００２８】
第１光学群４０ａは、縮小側に設けられ、正のパワーを有する第１−１レンズ群４１と、拡大側に設けられ、正または負のパワーを有する第１−２レンズ群４２とからなる。なお、第１光学群４０ａは、１１枚のレンズＬ１〜Ｌ１１で構成されており、これらのレンズの一部が第１−１レンズ群４１であり、残りが第１−２レンズ群４２である。
【００２９】
ここで、第１光学群４０ａにおいて、第１−１レンズ群４１と、第１−２レンズ群４２とは、第１光学群４０ａを構成する各レンズの空気間隔を挟んで縮小側のレンズ面の有効径の比率によりその境界が規定されている。具体的に説明すると、まず、各レンズの空気間隔を挟んで隣り合うレンズ面について縮小側のレンズ面の有効径を有効径ｈ１とし、拡大側の有効径を有効径ｈ２とする。このときに、縮小側から順にこれらの有効径の比ｈ２／ｈ１を比較していき、比ｈ２／ｈ１が、初めて１．２を超える空気間隔を境として、縮小側を第１−１レンズ群４１、拡大側を第１−２レンズ群４２と定めている。図示の例では、縮小側から数えて９枚目のレンズＬ９と、１０枚目のレンズＬ１０との間の空気間隔ＤＡが境となる。すなわち、空気間隔ＤＡにおける縮小側のレンズ面であるレンズＬ９の拡大側のレンズ面の有効径ｈ１と、空気間隔ＤＡにおける拡大側のレンズ面であるレンズＬ１０の縮小側のレンズ面の有効径ｈ２とが、上記した比についての条件を満たす。
【００３０】
なお、第１−１レンズ群４１は、内部に開口絞りＳＴを有しており、ここでは、開口絞りＳＴよりも縮小側のレンズ群Ｅ１と、開口絞りＳＴよりも拡大側のレンズ群Ｅ２とからなるものとする。図示の例では、レンズ群Ｅ１は、レンズＬ１〜Ｌ７で構成され、レンズ群Ｅ１は、レンズＬ８，Ｌ９で構成される。
【００３１】
また、図示の例では、第１−２レンズ群４２は、２枚のレンズすなわちレンズＬ１０，Ｌ１１から構成されている。これらのうち、縮小側のレンズＬ１０は、縮小側に凸面を向けた正のパワーを有する正レンズである。一方、拡大側のレンズＬ１１は、負のパワーを有する負レンズである。また、第１−２レンズ群４２は、複数の面に非球面を有している。
【００３２】
第１−２レンズ群４２は、変倍に伴うフォーカスの際に光軸方向に移動する。すなわち、第１−２レンズ群４２は、変倍に伴うフォーカスの際に、アクチュエーターＡＣにより、２枚のレンズＬ１０，Ｌ１１のうち、少なくとも１枚のレンズを光軸方向、すなわち光軸ＯＡに沿った方向Ａ１に動かすことにより合焦を行う。なお、アクチュエーターＡＣによるレンズの移動については、変倍時のフォーカスの態様により種々の態様が可能である。例えばレンズをまったく独立に移動させてもよいし、カム機構等を利用して互いに連動させて移動させてもよい。
【００３３】
ここで、第１光学群４０ａのうち、第１−１レンズ群４１は、画像表示素子である液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）からの光束を効率よく取り込むための構造となっていることが重要である。これに対して、第１−２レンズ群４２は、投射倍率を変化させる際のフォーカスの役割を担う。一方、光路下流側に配置される第２光学群４０ｂは、１枚の非球面ミラーのみで構成されている。このため、最終的に歪が小さく、像面湾曲の少ない高解像度の画像を得るためには、フォーカス群となる第１−２レンズ群４２においてできるだけ歪や像面湾曲を含む中間像を形成しておく必要がある。すなわち、１枚の非球面ミラーで構成される第２光学群４０ｂだけだと、像面湾曲や歪が大きな像を作ってしまうことになるため、第１光学系４０ａにおいて、第２光学群４０ｂで発生する像面湾曲や歪をキャンセルさせるように、逆符号の像面湾曲や歪を含む中間像を形成しておく必要がある。また、近接投射を行うための投射光学系４０のような超広角レンズの場合、変倍時に歪曲収差や非点収差が発生する。したがって、フォーカス時において、収差変動についても十分小さく抑える必要がある。このため、第１−２レンズ群４２は、少なくとも２枚の非球面レンズを配置することが好ましい。さらに、非球面を効果的にしようとすると、レンズ径を大きくし、かつ、非球面量が大きなものとなってしまう。このような口径が大きく、非球面量の大きな非球面レンズをガラス非球面とするのは難しく、かつ非常に高価なものとなってしまう。すなわち、当該非球面レンズを樹脂レンズで構成するのが好ましい。
【００３４】
以下、投射光学系４０における光学系の焦点距離等に関する諸条件について説明する。本実施形態では、例えば１１枚という近接投射の光学系としては少ないレンズ構成で投射光学系４０の全長を短くして装置全体の光軸方向の長さを短縮する構成をとることにより、装置全体の小型化を図る構成とすることを特徴としている。
【００３５】
まず、投射光学系４０を構成する光学系全体に関して、第１光学群４０ａの焦点距離を焦点距離ｆ１とし、第１光学群４０ａの最も縮小側の面から第２光学群４０ｂの拡大側の面までの距離を距離ＴＬとするとき、条件式
０．０５＜ｆ１／ＴＬ＜０．２…（１）
を満足している。
【００３６】
条件式（１）は、第１光学群４０ａの焦点距離ｆ１と投射光学系４０の全長である距離ＴＬとの比に関する条件式であり、第１光学群４０ａで形成される中間像の大きさを適切にすることで、第２光学群４０ｂを大きくすることなく拡大投影を可能とするための条件式となっている。
【００３７】
条件式（１）の下限を超えると、第１光学群４０ａの焦点距離ｆ１が投射光学系４０の全長である距離ＴＬに対して短くなり過ぎてしまい、十分なバックフォーカスを維持しながら、少ないレンズ構成の第１光学群４０ａであっても収差補正を良好に行えるようにする、ということが困難になる。
【００３８】
条件式（１）の上限を超えると、第２光学群４０ｂの焦点距離ｆ１が長くなり過ぎてしまい、第１光学群４０ａから中間像までの距離が長くなりすぎることになる。これに従い中間像も大きくなる。このため、第２光学群４０ｂを大きくする必要が生じてしまう。すなわち、小型化という観点からは、好ましくないものとなる。
【００３９】
次に、投射光学系４０は、レンズ全系の焦点距離を焦点距離ｆとし、第２光学群４０ｂの焦点距離を焦点距離ｆ２とするとき、条件式
０．１＜ｆ／｜ｆ２｜＜０．３…（２）
を満足している。
【００４０】
条件式（２）の下限を超えると、第２光学群４０ｂを構成するミラーの集光パワーが小さくなり過ぎ、広い画角に対応することが困難になる、あるいは第２光学群４０ｂを構成するミラーが大きくなり小型化という点で好ましくないものとなる。
【００４１】
条件式（２）の上限を超えると、第２光学群４０ｂの焦点距離ｆ２が短くなり過ぎ、すなわち第２光学群４０ｂを構成するミラーが深い凹面鏡となり過ぎ、光軸ＯＡに対する周辺部の傾きが強くなるため、加工上、あるいは成形時において、良好な面形成が難しくなる。
【００４２】
さらに、投射光学系４０において、第１−２レンズ群４２は、縮小側から順に縮小側に凸面を向けた正のパワーを有する正レンズと、負のパワーを有する負レンズとから構成され、複数の面が非球面であり、第１−２レンズ群４２の焦点距離を焦点距離ｆ１２とし、正レンズすなわちレンズＬ１０の焦点距離を焦点距離ｆｐとし、負レンズすなわちレンズＬ１１の焦点距離を焦点距離ｆｎとするとき、条件式
｜ｆ／ｆ１２｜＜０．１…（３）
０．２＜｜ｆｎ／ｆｐ｜＜１．２…（４）
を満足している。
【００４３】
条件式（３）は、フォーカス群の役割をなす第１−２レンズ群４２の焦点距離ｆ１２と投射光学系全系の焦点距離ｆとの比に関する条件である。
【００４４】
ここで、投射光学系４０のような超広角光学系では、焦点距離ｆが通常の投射光学系に比べて非常に短いため、投射距離を変更することによって変倍した時の焦点移動は相対的に小さくなる。しかし、この種の超広角光学系では、特に周辺部におけるスクリーンへの入射角が非常に大きくなっているため、投射距離を変化させると像面湾曲、非点収差が大きく発生しコントラストが低下するとともに、歪曲収差も大きく変化する。そのため、これらの収差がフォーカスで十分小さく補正されるようにするには、フォーカス群である第１−２レンズ群４２を構成する２枚の非球面レンズの間隔を変化させフォーカスおよび収差補正を同時に行うのが好ましい。
【００４５】
前述のように、フォーカス群は、樹脂レンズとするのが好ましいが、樹脂レンズは、温度や湿度などの環境条件などにより、形状変化や屈折率変化による性能変化を起こしやすくなる。条件式（３）の上限を超えると、フォーカス群のパワーが強くなり過ぎ、すなわちフォーカス群内のレンズのパワーが強くなり過ぎてしまい、環境変化の影響を受けやすくなり好ましくない。
【００４６】
本実施形態では、あるいはこれに対応する後述の実施例１では、変倍範囲を比較的広くとっているため、第１−２レンズ群４２を構成する２枚のレンズを独立して移動させている。ただし、変倍範囲を小さく設定する場合には、これらのうち１枚のレンズのみの移動や、または２枚のレンズをセットでの移動でも十分なフォーカスが可能となる場合もある。
【００４７】
上記のような観点から、焦点距離ｆ１２や焦点距離ｆｐ，ｆｎ等について、上記条件式（３）や条件式（４）を満足することが好ましい。
【００４８】
なお、条件式（４）は、環境変化などの影響をできるだけ小さく保ちながら、フォーカス時の性能変化を十分小さく抑えるための条件である。例えば、第１−２レンズ群４２を構成する正レンズの焦点距離ｆｐと負レンズの焦点距離ｆｎとの比が、条件式（４）の範囲を外れると、焦点移動が大きくなり、他のレンズでの収差をキャンセルするように補正することが困難となる。
【００４９】
また、条件式（４）の下限を超えて正レンズの焦点距離ｆｐが大きくなり過ぎる、すなわち正のパワーが弱くなり過ぎると、フォーカス時の像面湾曲、非点収差を補正することが困難になる。
【００５０】
また、条件式（４）の上限を超えて負レンズの焦点距離ｆｎが大きくなり過ぎる、すなわち負のパワーが弱くなり過ぎると、第１光学群４０ａのバックフォーカスを長くとることが困難になる。
【００５１】
以下、投射光学系４０のうち、第１光学群４０ａを構成する各レンズについて縮小側から順に説明する。まず、既述のように、第１光学群４０ａは、第１−１レンズ群４１と第１−２レンズ群４２とが、全体で１１枚のレンズによって構成されている。第１−１レンズ群４１のうち、縮小側のレンズ群Ｅ１は、レンズＬ１〜Ｌ７を有し、拡大側のレンズ群Ｅ２は、レンズＬ８，Ｌ９を有する。第１−２レンズ群４２は、２枚のレンズＬ１０，Ｌ１１を有する。
【００５２】
第１−１レンズ群４１のうち、開口絞りＳＴよりも縮小側に設けられたレンズ群Ｅ１について、レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ７は、正凸レンズであり、レンズＬ３，Ｌ６は、負凹レンズである。レンズＬ２とレンズＬ３とは、接合レンズとなっており、レンズＬ４は、両面非球面の非球面レンズとなっており、レンズＬ５とレンズＬ６とレンズＬ７とは接合レンズとなっている。
【００５３】
第１−１レンズ群４１のうち、開口絞りＳＴよりも拡大側に設けられたレンズ群Ｅ２について、レンズＬ８は、負凹レンズであり、レンズＬ９は、正凸レンズである。レンズＬ８とレンズＬ９とは、接合レンズとなっている。
【００５４】
なお、レンズＬ１〜Ｌ９は、ガラス製であり、レンズＬ４を除き球面レンズである。また、レンズＬ１〜Ｌ９は、光軸ＯＡについて軸対称な円形状である。
【００５５】
第１−２レンズ群４２のうち、レンズＬ１０は、正メニスカスレンズであり、レンズＬ１１は、負メニスカスレンズである。なお、レンズＬ１０，Ｌ１１は、両面非球面で樹脂製の非球面レンズであり、光軸ＯＡについて軸対称な円形状となっている。
【００５６】
以上のように、第１光学群４０ａは、全体として１１枚のレンズ（レンズＬ１〜Ｌ１１）で構成されている。
【００５７】
第２光学群４０ｂは、既述のように、１枚の凹面非球面形状を有する光軸ＯＡについて軸対称なミラーＭＲで構成されている。ミラーＭＲは、第１光学群４０ａから射出された映像光をスクリーン等の被照射面に向けて反射する。
【００５８】
なお、上記のように、第１光学群４０ａを構成するレンズＬ１〜Ｌ１１や第２光学群４０ｂを構成するミラーＭＲは、光軸ＯＡについて軸対称な形状となっている。すなわち、レンズＬ１〜Ｌ１１と、ミラーＭＲが有する反射面とは、共通の光軸ＯＡに対して回転対称である。
【００５９】
また、以上のような構成の投射光学系４０では、第１光学群４０ａにより、第２光学群４０ｂの手前で中間像を形成している。すなわち、投射光学系４０は、まず、第１光学群４０ａにおいて、ミラーである第２光学群４０ｂの手前で画像を結像させている、言い換えると、第１光学群４０ａは、ミラーＭＲの手前で１次像（中間像）を作っている。その後、投射光学系４０は、第２光学群４０ｂによって画像をスクリーンに再結像させることで、近接投射を行っている。
【００６０】
また、図示のように、投射光学系４０において、縮小側は、略テレセントリックである。これにより、例えば上記のように、クロスダイクロイックプリズム１９において各液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂで変調された光を合成して画像光とする場合において組み立てのバラツキを吸収しやすいものとすることができる。
【００６１】
以上のように、本実施形態に係る投射光学系４０及びこれを用いた投射型画像表示装置であるプロジェクター２では、投射光学系４０において、中間像を形成する第１光学群４０ａと、第１光学群４０ａで形成された中間像を拡大投射する第２光学群４０ｂとが、上記したレンズの有効径の比ｈ２／ｈ１や、条件式（１）等について諸条件を満たしている。これにより、まず、プロジェクター２へ投射光学系４０が組み込まれた場合に、近距離から投射して大画面を良好に映し出すことを可能にしている。その上で、さらに、投射光学系４０におけるレンズ全系の全長を短くし直線配置としてコンパクト化することが可能となっている。すなわち、光学系全体をコンパクトな構成とすることができる。
【００６２】
〔第２実施形態〕
以下、図４等を参照して、第２実施形態に係る投射光学系及びこれを組み込んだ投射型画像表示装置について詳細に説明する。本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、投射光学系において光路偏向部を有することを除いて、第１実施形態の場合と同様であるので、同一の機能を有するものについては、同じ名称や符号を適用し、各部の詳細な説明については省略する。特に、投射光学系全体の図示及び説明については、図１、図２を参照して説明した場合と同様であるので、省略する。
【００６３】
図４は、本実施形態に係る投射型画像表示装置に適用される投射光学系について概念的に説明するための概略平面図である。ここでの投射光学系は、既述のように、光路偏向部を有するものとなっている。また、図５は、投射型画像表示装置としてのプロジェクターにおける物体面から凹面反射ミラーまでの一部拡大図であり、図３に対応する図である。ただし、光路偏向部による折り曲げの様子を見やすくするために図３とは方向が異なっている。さらに、図６は、投射光学系における光路の様子を別の方向から示すための背面図である。すなわち、図６は、投射光学系を画像表示素子側から見た図である。
【００６４】
本実施形態に係る投射光学系４０は、第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂとの間に、光路を偏向させるための少なくとも１つ以上の光路偏向部を有することにより光路を折り曲げている点において第１実施形態に例示した投射光学系と異なっている。ここでは、一例を図示するように、第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂとの間に、光路を偏向させるため、第１光路偏向部ＡＰ１と、第２光路偏向部ＡＰ２との２つの光路偏向部を有するものについて説明する。
【００６５】
第１実施形態においては、少ないレンズ構成で投射光学系の全長を短くして装置全体の光軸方向の長さを短縮する構成をとる態様としていたが、本実施形態では、第１実施形態の場合とは逆に、投射光学系４０の全長を長くする、すなわち図４等に示すように、第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂとの間隔を大きく開け、間に設置した第１及び第２光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２により投射光学系４０の光路を屈曲させることで、装置全体の小型化を図る構成とすることを特徴としている。
【００６６】
以下、図４、図５及び図６等を参照して、本実施形態の投射光学系４０について具体的に説明する。なお、図５等で例示した投射光学系４０は、後述する実施例２の投射光学系４０と同一の構成となっている。
【００６７】
ここでは、図４に示すように、投射光学系４０は、レンズや曲面ミラー等で構成される光学的機能としての主要部である第１光学群４０ａ及び第２光学群４０ｂのほか、光軸ＯＡに対して傾斜した反射面を有する平面ミラーでそれぞれ構成され光路を折り曲げるための第１光路偏向部ＡＰ１と第２光路偏向部ＡＰ２とを有する。すなわち、第１光路偏向部ＡＰ１と第２光路偏向部ＡＰ２とは、第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂとの間において互いに向き合った２つの反射面を形成するものとして一対構成で配置され、画像光の光路を偏向させる。また、図４に例示するように、第１光路偏向部ＡＰ１と第２光路偏向部ＡＰ２とは、一体成型された保持部ＰＰで位置決めされることで、光軸ＯＡに対して、特定の角度で傾いた状態となるとともに互いの配置関係が維持された状態で固定されている。なお、図示のように、ここでは、光路上流側に第１光路偏向部ＡＰ１が配置され、光路下流側に第２光路偏向部ＡＰ２が配置されている。さらに、図５に示すように、第１光路偏向部ＡＰ１は、第１光学群４０ａにより形成される中間像の位置よりも光路上流側に位置する一方、第２光路偏向部ＡＰ２は、中間像の位置よりも光路下流側に位置する。さらに、第１及び第２光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２は、図４〜６に示すように、上下方向すなわちＹ方向について光路を折り曲げるのみならず、左右方向すなわちＸ方向についても、光路を折り曲げるものとなるように反射面を傾けて配置されている。
【００６８】
以下、投射光学系４０のうち光学的機能としての主要部である第１光学群４０ａ及び第２光学群４０ｂの構成についての具体的一構成例を説明する。
【００６９】
投射光学系４０は、縮小側から順に、複数のレンズからなり正のパワーを有する第１光学群４０ａと、１枚の凹面非球面形状を有する反射面を含むミラーＭＲで構成される第２光学群４０ｂとからなる。
【００７０】
なお、第１実施形態の場合と同様に、第１光学群４０ａは、縮小側共役位置に配置された画像表示素子の中間像を形成し、第２光学群４０ｂは、第１光学群４０ａで形成された中間像をスクリーン等の被照射面に向けて拡大投影する。
【００７１】
第１光学群４０ａは、縮小側に設けられ、正のパワーを有する第１−１レンズ群４１と、拡大側に設けられ、正または負のパワーを有する第１−２レンズ群４２とからなる。なお、第１光学群４０ａは、１０枚のレンズＬ１〜Ｌ１０で構成されており、これらのレンズの一部が第１−１レンズ群４１であり、残りが第１−２レンズ群４２である。
【００７２】
ここで、第１光学群４０ａにおいて、第１−１レンズ群４１と、第１−２レンズ群４２とは、各レンズの空気間隔を挟んで隣り合うレンズ面の有効径ｈ１，ｈ２についての比ｈ２／ｈ１が、初めて１．２を超える空気間隔を境として定められる。図示の例では、縮小側から数えて８枚目のレンズＬ８と、９枚目のレンズＬ９との間の空気間隔ＤＡが境となる。すなわち、空気間隔ＤＡにおける縮小側のレンズ面であるレンズＬ８の拡大側のレンズ面の有効径ｈ１と、空気間隔ＤＡにおける拡大側のレンズ面であるレンズＬ９の縮小側のレンズ面の有効径ｈ２とが、上記した比についての条件を満たす。
【００７３】
なお、第１−１レンズ群４１は、内部に開口絞りＳＴを有しており、ここでは、開口絞りＳＴよりも縮小側のレンズ群Ｅ１と、開口絞りＳＴよりも拡大側のレンズ群Ｅ２とからなるものとする。図示の例では、レンズ群Ｅ１は、レンズＬ１〜Ｌ７で構成され、レンズ群Ｅ１は、レンズＬ８で構成される。
【００７４】
また、図示の例では、第１−２レンズ群４２は、２枚のレンズすなわちレンズＬ９，Ｌ１０から構成されている。これらのうち、縮小側のレンズＬ９は、拡大側に凸面を向けた正のパワーを有する正レンズである。一方、拡大側のレンズＬ１０は、負のパワーを有する負レンズである。また、第１−２レンズ群４２は、複数の面に非球面を有している。
【００７５】
第１−２レンズ群４２は、変倍に伴うフォーカスの際に光軸方向に移動する。すなわち、第１−２レンズ群４２は、変倍に伴うフォーカスの際に、図示を省略するアクチュエーターにより、２枚のレンズＬ９，Ｌ１０のうち、少なくとも１枚のレンズを光軸方向、すなわち光軸ＯＡに沿った方向に動かすことにより合焦を行う。
【００７６】
また、本実施形態においておいても、第１実施形態の場合と同様に、条件式（１）〜（４）を満たしている。
【００７７】
条件式（１）の下限を超えると、第１光学群４０ａの焦点距離ｆ１が投射光学系４０の全長である距離ＴＬに対して短くなり過ぎてしまい、十分なバックフォーカスを維持しながら、少ないレンズ構成の第１光学群４０ａであっても収差補正を良好に行えるようにする、ということが困難になる。また、第１光学群４０ａの焦点距離ｆ１が短くなり過ぎると、第１光学群４０ａから発散される角度がきつくなり、ミラーである第２光学群４０ｂ等のサイズを小さく抑えながら第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂとの間隔を広くする、ということが困難になる。
【００７８】
また、条件式（１）の上限を超えると、第２光学群４０ｂの焦点距離が長くなり過ぎてしまい、第１光学群４０ａから中間像までの距離が長くなりすぎ、これに従い中間像も大きくなるため、第２光学群４０ｂを大きくする必要が生じてしまう。すなわち、小型化という観点からは、好ましくないものとなる。
【００７９】
さらに、本実施形態では、投射光学系４０は、第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂとの空気間隔をＤとするとき、条件式
０．１＜ｆ１／Ｄ＜０．３…（５）
を満足している。
【００８０】
条件（５）は、第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂとの中間像までの距離の比に関する条件であり、光路偏向手段である第１及び第２光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２を効率よく配置するための条件である。
【００８１】
例えば、２枚のミラーを第１及び第２光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２として配置する場合、第１光学群４０ａと中間像の間には、第１光路偏向部ＡＰ１が配置され、第１光路偏向部ＡＰ１と第２光学群４０ｂとの間に第２光路偏向部ＡＰ２が配置される。この場合に、条件式（５）の下限を超えると、中間像と第２光学群４０ｂの距離が短くなり過ぎ、第２光路偏向部ＡＰ２を、中間像と第１光路偏向部ＡＰ１との間に配置しなくてはならなくなり、設計上好ましくない。また、条件式（５）の上限を超えると、第１光学群４０ａと中間像の距離が短くなり過ぎ、第１及び第２光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２を配置するための間隔を十分に確保することが困難になる。
【００８２】
以下、図５を参照して、投射光学系４０のうち、第１光学群４０ａを構成する各レンズについて縮小側から順に説明する。まず、既述のように、第１光学群４０ａは、第１−１レンズ群４１と第１−２レンズ群４２とが、全体で１０枚のレンズによって構成されている。第１−１レンズ群４１のうち、縮小側のレンズ群Ｅ１は、レンズＬ１〜Ｌ７を有し、拡大側のレンズ群Ｅ２は、レンズＬ８を有する。第１−２レンズ群４２は、２枚のレンズＬ９，Ｌ１０を有する。
【００８３】
第１−１レンズ群４１のうち、開口絞りＳＴよりも縮小側に設けられたレンズ群Ｅ１について、レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ７は、正凸レンズであり、レンズＬ３，Ｌ６は、負凹レンズである。レンズＬ２とレンズＬ３とは、接合レンズとなっており、レンズＬ４は、両面非球面で正のメニスカスレンズとなっており、レンズＬ５とレンズＬ６とレンズＬ７とは接合レンズとなっている。
【００８４】
第１−１レンズ群４１のうち、開口絞りＳＴよりも拡大側に設けられたレンズ群Ｅ２について、レンズＬ８は、拡大側に凸面を向けた正のメニスカスレンズである。
【００８５】
なお、レンズＬ１〜Ｌ８は、ガラス製であり、レンズＬ４を除き球面レンズである。また、レンズＬ１〜Ｌ８は、光軸ＯＡについて軸対称な円形状である。
【００８６】
第１−２レンズ群４２のうち、レンズＬ９は、拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、レンズＬ１０は、光軸近傍で凹面形状の負メニスカスレンズである。なお、レンズＬ９，Ｌ１０は、両面非球面で樹脂製の非球面レンズであり、光軸ＯＡについて軸対称な円形状となっている。
【００８７】
以上のように、第１光学群４０ａは、全体として１０枚のレンズ（レンズＬ１〜Ｌ１０）で構成されている。
【００８８】
第２光学群４０ｂは、既述のように、１枚の凹面非球面形状を有する光軸ＯＡについて軸対称なミラーＭＲで構成されている。ミラーＭＲは、第１光学群４０ａから射出された映像光をスクリーン等の被照射面に向けて反射する。
【００８９】
なお、上記のように、第１光学群４０ａを構成するレンズＬ１〜Ｌ１０や第２光学群４０ｂを構成するミラーＭＲは、光軸ＯＡについて軸対称な形状となっている。すなわち、レンズＬ１〜Ｌ１０と、ミラーＭＲが有する反射面とは、共通の光軸ＯＡに対して回転対称である。
【００９０】
以上のように、本実施形態に係る投射光学系４０及びこれを用いた投射型画像表示装置であるプロジェクター２では、投射光学系４０において、中間像を形成する第１光学群４０ａと、第１光学群４０ａで形成された中間像を拡大投射する第２光学群４０ｂとが、上記したレンズの有効径の比ｈ２／ｈ１や、条件式（１）等について諸条件を満たしている。これにより、まず、プロジェクター２へ投射光学系４０が組み込まれた場合に、近距離から投射して大画面を良好に映し出すことを可能にしている。その上で、さらに、第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂの間隔を大きく開けて光路途中に２方向に光路を偏向させる第１及び第２光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２を配置させて光路を屈曲させることにより、コンパクト化することが可能となっている。すなわち、光学系全体をコンパクトな構成とすることができる。
【００９１】
なお、第１実施形態において例示した投射光学系の構成について、本実施形態のように光路偏向部を設けることも考えられ、逆に、本実施形態において例示した投射光学系の構成について、第１実施形態のように投射光学系の全長を短くする態様とすることも考えられる。すなわち、投射光学系４０について、レンズ全系の全長を短くし直線配置としてコンパクト化することも可能であり、第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂの間隔を広くして光路途中に２方向に光路を偏向させる部材を配置することも可能である。
【００９２】
また、本実施形態では、第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂとの間に、他の光学素子を入れることなく２つの光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２を設け、光路を２回屈曲させている。
【００９３】
この際、上記では、２つの光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２を向き合わせに配置していることで、例えば、第１レンズ群の光路と第２レンズ群の光路を平面視において平行となるように移動させることが可能となる。したがって、例えば、第１光学群４０ａから射出された画像光の光軸ＯＡの向きを、第１光路偏向部ＡＰ１により画面長手方向に偏向し、第１光路偏向部ＡＰ１により偏向された光軸ＯＡの向きを第２光路偏向部ＡＰ２によって第１光学群４０ａから射出されたときの向きと同じ進行方向に戻す、といったことが可能になる。
【００９４】
なお、従来の光学系においても、装置の小型化のために光路を２回屈曲させることが試みられていた。しかし、従来において、光路を２回屈曲させるためには、結像レンズ内において、リレー光学系や、光路偏向光学素子等を入れる、といったことが必要であった。これに対して、本願では、光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２を中間像が形成される空間に設けており、結像レンズ内に設けるよりも性能などへの影響が小さいものとなっている。
【００９５】
また、例えば一般的な小型プロジェクターでは、電源部、光源などからなる光学エンジン部分はまとめて配置され、これらが本体の半分以上を占めていた。このため、投射光学系は、それらの光学エンジン部を避けて、筐体の端に配置されることが多く、左右非対称になることが多い。これに対して、本願の構成を適用すれば、光路を偏向させることで、光射出部を、プロジェクターの筐体の中央部に配置させることが可能となる。
【００９６】
また、本願の第２光学群４０ｂのように、光路下流側にミラーを用いるミラー系の投射光学系では、一般に当該ミラーの部分が飛び出してしまうことが多く、また、光射出部が光軸の近くにくるので筐体の一部を切り欠かないといけない、あるいは、光軸について軸対称な当該ミラーの一部を切り欠かないといけない、といった欠点もあった。これに対して、本実施形態では、互いに向い合せた２つの光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２を光軸ＯＡに対して傾けることで、ミラー部分すなわち第２光学群４０ｂをシフトさせることが可能となる。これにより、例えば、ミラー底部の飛び出しがなくするとともに、光射出部も第１光学群４０ａから離れた位置に移動させることができ、また、全体的に薄型化を図ることも可能となる。
【００９７】
また、最も拡大側に凹面ミラーを使用した直線光学系では、最終的なスクリーン上の画面位置を下げようとした場合、当該凹面ミラーで反射した光路が、屈折光学系の拡大側に配置されたフォーカス群と干渉する場合がある。このような場合、当該フォーカス群のレンズの一部を切り欠く必要があり、一般的な円筒上の鏡筒が使用できなくなり、変形鏡筒を使用する必要が生じる。これに対して、上記のように、光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２により光路を偏向させ、最も拡大側の第２光学群４０ｂの光軸の高さを、屈折光学系を構成する第１光学群４０ａの光軸の高さと比べて変化させることで、第１光学群４０ａの拡大側のレンズとの干渉を防ぐことができる。これにより、第１光学群４０ａは、一般的な円筒形状の鏡筒とすることが可能となる。
【００９８】
〔実施例〕
以下、投射光学系４０の具体的な実施例について説明する。以下に説明する実施例１〜６に共通する諸元の意義を以下にまとめた。
ｆ              全系の焦点距離
ω              半画角
ＮＡ            開口数
Ｒ              曲率半径
Ｄ              軸上面間隔（レンズ厚又はレンズ間隔）
Ｎｄ            ｄ線の屈折率
Ｖｄ            ｄ線のアッベ数
Ｈ         有効半径
【００９９】
非球面は、以下の多項式（非球面式）によって特定される。
偶数次高次非球面
2019164184.tif 000003
奇数次高次非球面
2019164184.tif 000004
ただし、
ｃ：  曲率（１／Ｒ）
ｈ：  光軸からの高さ
ｋ：  非球面の円錐係数
Ａｉ：非球面の高次非球面係数
なお、ＯＢＪは、パネル面ＰＩを意味し、ＳＴＯは開口絞りＳＴを意味し、ＩＭＧは、スクリーン上の像面（被投射面）を意味する。また、面番号の後に「＊」や「＊＊」が記載されている面は、非球面形状を有する面であり、「＊」は、偶数次高次非球面であり、「＊＊」は、奇数次高次非球面である。
【０１００】
（実施例１）
実施例１のレンズ面のデータを以下の表１に示す。
〔表１〕
F    2.83                      
FNo  2.00                      
ω  71.8                      
面番号    R       D        Nd         Vd       H
OBJ    Infinity  6.060                
1      Infinity 22.920    1.51633    64.1    
2      Infinity  1.000                
3      41.478    5.195    1.92286    20.9    11.65
4     -44.377    0.150                       11.51
5      38.163    6.000    1.49700    81.5    10.12
6     -18.859    1.000    1.92286    20.9     9.25
7      25.459    0.150                        8.59
*8     12.500    6.166    1.49700    81.5     8.78
*9   -100.333    2.294                        8.15
10     11.483    5.500    1.48749    70.2     6.20
11    -11.328    1.000    2.00100    29.1     5.52
12      8.663    4.500    1.92286    20.9     5.30
13    -24.491    1.051                        5.24
STO    Infinity  4.000                        4.87
15    -24.932    1.000    2.00100    29.1     4.74
16     13.443    3.000    1.84666    23.8     4.98
17    -30.427    d17                          5.20
*18    14.320    3.500    1.53116    56.0     9.30
*19    34.843    d19                          9.84
*20    -9.588    2.000    1.53116    56.0    11.07
*21  -101.953    d21                         12.75
*22   -29.990    d22      反射面          
IMG    Infinity                      
以上の表１及び以下の表において、１０のべき乗数（例えば１．００×１０＋１８）をＥ（例えば１．００Ｅ＋１８）を用いて表すものとする。
【０１０１】
以下の表２は、実施例１のレンズ面の非球面係数である。
〔表２〕
偶数次非球面係数                        
面番号    8             9            18            19
K      0.00000       0.00000       0.00000       0.00000
A04    2.6279E-05    4.8641E-05   -2.2504E-04   -2.3357E-04
A06    7.5019E-08   -1.6686E-08    1.7238E-06    2.9542E-06
A08    1.8515E-10   -1.7012E-09   -1.5666E-08   -1.5173E-08
A10    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
A12    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
A14    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
20            21            22
-0.52745       0.00000      -0.60293
1.5923E-04    4.8134E-05    3.0133E-06
1.5304E-06   -4.5729E-07   -1.7929E-09
-4.5527E-09    1.9175E-09    1.6901E-12
0.0000E+00   -5.4530E-12   -7.3894E-16
0.0000E+00    0.0000E+00    3.3042E-20
0.0000E+00    0.0000E+00    6.1366E-23
【０１０２】
以下の表３は、投射距離を変更した場合において、表１中の可変間隔ｄ１７，ｄ１９，ｄ２１，ｄ２２の値を示している。
〔表３〕
可変間隔                  
投射距離    基準距離      近距離    遠距離
d17            5.808       5.652     5.946
d19            7.587       7.614     7.552
d21           60.119      60.247    60.016
d22         -376.756    -305.590  -503.072
【０１０３】
図７は、実施例１の投射光学系の断面図である。図７の投射光学系は、第１実施形態の投射光学系４０に相当する。図７において、投射光学系４０は、パネル面ＰＩ上の像をスクリーンまでの距離に応じた倍率で拡大投射するものである。投射光学系４０の第１光学群４０ａは、縮小側から順に、第１−１レンズ群４１のレンズ群Ｅ１を構成するレンズＬ１〜Ｌ７と、レンズ群Ｅ２を構成するレンズＬ８，Ｌ９と、第１−２レンズ群４２を構成するレンズＬ１０，Ｌ１１との１１枚のレンズＬ１〜Ｌ１１を有する。例えば壁面投射から床面投射に変更する場合のように、投射位置が変わる（投射距離が変わる）ことにより変倍が行なわれる。このような変倍に伴うフォーカスに際して、第１−１レンズ群４１は固定されたままである一方、第１−２レンズ群４２はそれぞれ移動する。すなわち、第１−２レンズ群４２は、変倍時に、２つのレンズＬ１０，Ｌ１１を独立に移動させることで合焦を行う。
【０１０４】
なお、各レンズＬ１〜Ｌ１１等について詳しい説明は、図３を参照して説明したが、以下、縮小側から順に、纏めて記載すると、第１光学群４０ａは、両凸形状で正の第１レンズＬ１と、両凸形状で正の第２レンズＬ２と両凹形状で負の第３レンズＬ３との接合レンズと、両凸形状で両面に非球面が施された正の第４レンズＬ４と、両凸形状で正の第５レンズＬ５と両凹形状で負の第６レンズＬ６と両凸形状の正の第７レンズとの３枚接合レンズと、両凹形状で負の第８レンズＬ８と両凸形状で正の第９レンズＬ９との接合レンズと、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で両面に非球面が施された正の第１０レンズＬ１０と、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で両面に非球面が施された負の第１１レンズＬ１１と、からなる１１枚のレンズで構成される。なお、各レンズの曲率等の具体的データについては、上記表１に示す通りである。
【０１０５】
また、上記のうち、第９レンズＬ９と第１０レンズＬ１０との間において有効径の比が初めて１．２を超えている。また、ミラーＭＲは、凹面形状の１枚の非球面ミラーで構成されている。
【０１０６】
図８は、投射倍率を変更したときの投射光学系の縮小側収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）であり、上段、中段、下段がそれぞれ表３の基準距離、近距離、遠距離での縮小側収差図に対応する。
【０１０７】
（実施例２）
実施例２のレンズ面のデータを以下の表４に示す。
〔表４〕
F    2.84                      
FNo  2.00                      
ω  71.9                      
面番号    R       D        Nd         Vd       H
OBJ    Infinity  6.060                
1      Infinity 22.920    1.51633    64.1    
2      Infinity  1.000                
3     826.547    4.793    1.92286    20.9    12.70
4     -32.098    0.150                       12.87
5      18.689    6.000    1.75700    47.8    11.20
6    -753.540    1.000    1.92286    20.9    10.21
7      19.533    4.000    1.51633    64.1     8.92
8      92.555    1.669                        8.10
9      12.438    5.000    1.48749    70.2     6.40
10    -20.781    1.000    2.00100    29.1     5.44
11      7.530    3.500    1.53172    48.8     4.78
12     90.116    0.626                        4.77
STO    Infinity  4.000                        4.77
*14   -18.968    2.000    1.92286    20.9     5.62
*15   -12.388    d15                          6.02
*16    15.653    4.034    1.53116    56.0    13.55
*17    84.941    d17                         14.04
*18 -5291.749    1.800    1.53116    56.0    14.97
*19    17.902    d19                         15.63
*20   -32.630    d20      反射面          
IMG    Infinity                      
【０１０８】
以下の表５は、実施例２のレンズ面の非球面係数である。
〔表５〕
偶数次非球面係数                        
面番号   14            15            16            17
K      2.33407       1.23752       0.00000       0.00000
A04   -4.4759E-05   -2.2674E-05   -4.6664E-05    1.1546E-04
A06    0.0000E+00    1.0675E-07    2.7283E-07    3.4973E-07
A08    0.0000E+00    6.8553E-09   -3.5462E-09   -6.3042E-09
A10    0.0000E+00    0.0000E+00    2.5965E-12    1.2651E-11
A12    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
A14    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
18            19            20
-89.00000      -0.14237      -0.80452
8.4106E-05   -1.2854E-04    3.5649E-06
-2.0060E-07    4.2684E-07   -2.6410E-09
6.7402E-10   -1.1337E-09    2.3227E-12
-3.3643E-12   -2.2743E-13   -1.4153E-15
0.0000E+00    0.0000E+00    4.8696E-19
0.0000E+00    0.0000E+00   -6.9656E-23
【０１０９】
以下の表６は、投射距離を変更した場合において、表４中の可変間隔ｄ１５，ｄ１７，ｄ１９，ｄ２０の値を示している。
〔表６〕
可変間隔                  
投射距離    基準距離    近距離    遠距離
d15           18.194    17.835    18.556
d17            4.252     4.249     4.260
d19          113.000   113.363   112.631
d20         -376.756  -305.433  -503.842
【０１１０】
以下の表７は、光路を折り曲げる屈曲面である第１及び第２光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２と、ミラーＭＲすなわち第２光学群４０ｂとについてのデータである。β回転は、第１光学群４０ａの射出時における光軸ＯＡの向きに対する各反射面の傾きを示している。なお、投射距離については、基準距離でのデータを示している。
〔表７〕
屈曲面データ                        
面番号    R         D    β回転      
*19    17.902     23.000    0.0      
19-1   Infinity    0.000  -40.0    反射面
19-2   Infinity  -50.000  -40.0      
19-3   Infinity    0.000   40.0    反射面
19-4   Infinity   40.000   40.0      
*20   -32.630   -376.756    0.0    反射面
【０１１１】
図９は、実施例２の投射光学系の断面図である。図９の投射光学系は、第２実施形態の投射光学系４０に相当する。なお、図示では、光路を折り曲げるのみでパワーを有しない第１及び第２光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２については省略し、これらの箇所での折り曲げについては、展開した図としている。図９において、投射光学系４０は、パネル面ＰＩ上の像をスクリーンまでの距離に応じた倍率で拡大投射するものである。投射光学系４０の第１光学群４０ａは、縮小側から順に、第１−１レンズ群４１のレンズ群Ｅ１を構成するレンズＬ１〜Ｌ７と、レンズ群Ｅ２を構成するレンズＬ８と、第１−２レンズ群４２を構成するレンズＬ９，Ｌ１０との１０枚のレンズＬ１〜Ｌ１０を有する。
【０１１２】
なお、各レンズＬ１〜Ｌ１０等について詳しい説明は、図５を参照して説明したが、以下、縮小側から順に、纏めて記載すると、第１光学群４０ａは、両凸の正の第１レンズＬ１と、両凸形状で正の第２レンズＬ２と両凹形状で負の第３レンズＬ３と縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第４レンズＬ４との３枚接合レンズと、両凸形状で正の第５レンズＬ５と両凹形状で負の第６レンズＬ６と縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第７レンズＬ７との３枚接合レンズと、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で両面に非球面が施された正の第８レンズＬ８と、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で両面に非球面が施された正の第９レンズＬ９と、光軸近傍において両凹形状で両面に非球面が施された負の第１０レンズＬ１０と、からなる１０枚のレンズで構成される。なお、各レンズの曲率等の具体的データについては、上記表４に示す通りである。
【０１１３】
また、上記のうち、第８レンズＬ８と第９レンズＬ９との間において有効径の比が初めて１．２を超えている。また、ミラーＭＲは、凹面形状の１枚の非球面ミラーで構成されている。
【０１１４】
図１０は、投射倍率を変更したときの投射光学系の縮小側収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）であり、上段、中段、下段がそれぞれ表６の基準距離、近距離、遠距離での縮小側収差図に対応する。
【０１１５】
実施例２では、第１０レンズＬ１０とミラーＭＲとの間隔を非常に広くとった構成としている。こうすることで、これらの間に光路を偏向させる手段である光路偏向部が設置可能となっている。これにより、例えば折り曲げずに直線で配置するよりも光軸方向の短縮化が可能となり、かつ、レンズ群を筐体の左右どちらかに配置しても、最終的な光束の射出位置を筐体の中央に配置することが可能となり、さらに、デザイン的にも有利にできる。
【０１１６】
また、例えば、光路偏向部により光軸を偏向することで、画像表示素子の縦軸または横軸に対して傾けることにより、光束の射出位置を光軸から離すことができ、かつ、光射出側のミラーの底部を光軸に近づけることが可能となり、装置全体の薄型化も可能となる。
【０１１７】
（実施例３）
実施例３のレンズ面のデータを以下の表８に示す。本実施例及び後述する実施例４では、実施例１のような小型形状を維持しながら、第１光学群４０ａよりも簡略化を行い、実施例１では９枚構成としていた第１光学群４０ａの第１−１レンズ群４１を、実施例３では７枚構成、実施例４では６枚構成としている。なお、第１−２レンズ群４２については、２枚構成としている。
〔表８〕
F    2.81                      
FNo  2.00                      
ω  72.1                      
面番号    R        D        Nd         Vd       H
OBJ    Infinity   6.060                
1      Infinity  22.920    1.51633    64.1    
2      Infinity   1.000                
*3     35.000     4.967    1.72903    54.0    10.51
*4    -48.571     0.150                       10.04
5      19.653     4.500    1.49700    81.5     8.97
6    -245.467     0.100                        8.03
7     158.455     1.686    2.00069    25.5     7.71
8      34.653     0.100                        6.93
9      15.357     5.000    1.57099    50.8     6.50
10    -13.107     1.200    2.00100    29.1     5.91
11    969.127     6.299                        5.68
STO    Infinity   3.000                        4.72
13    605.915     1.000    2.00100    29.1     4.99
14     12.975     3.000    1.84666    23.8     5.07
15    -36.800     d15                          5.20
*16    15.167     3.500    1.53116    56.0    10.02
*17    27.732     d17                         10.80
*18   -11.886     2.000    1.53116    56.0    11.08
*19   207.359     d19                         13.21
*20   -31.891     d20      反射面          
IMG    Infinity   0                
【０１１８】
以下の表９は、実施例３のレンズ面の非球面係数である。
〔表９〕
偶数次非球面係数                        
面番号    3             4            16            17
K      0.00000       0.00000       0.00000       0.00000
A04    7.2822E-05    5.6369E-05   -1.6403E-04   -2.0601E-04
A06    7.0327E-08    1.6600E-07    1.1653E-06    2.1175E-06
A08   -8.5854E-10   -1.6173E-09   -1.2931E-08   -9.7774E-09
A10    4.5881E-12    4.7174E-12    0.0000E+00    0.0000E+00
A12    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
A14    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
18            19            20
-0.36623       0.00000      -0.76477
6.0490E-05    6.0573E-06    2.6087E-06
7.8490E-07   -2.7606E-07   -2.1636E-09
4.1586E-09    1.4009E-09    1.7707E-12
2.5469E-11   -3.8783E-12   -9.2004E-16
-3.8495E-13   -1.1434E-14    2.3075E-19   
0.0000E+00    0.0000E+00   -2.2054E-23
【０１１９】
以下の表１０は、投射距離を変更した場合において、表８中の可変間隔ｄ１５，ｄ１７，ｄ１９，ｄ２０の値を示している。
〔表１０〕
可変間隔                  
投射距離    基準距離    近距離    遠距離
d15            8.604     8.400     8.797
d17            5.086     5.134     5.036
d19           69.827    69.983    69.684
d20         -376.756  -306.717  -501.359
【０１２０】
図１１は、実施例３の投射光学系の断面図である。実施例３では、第１光学群４０ａは、両凸形状で両面に非球面が施された正の第１レンズＬ１と、両凸形状で正の第２レンズＬ２と、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で負の第３レンズＬ３と、両凸形状で正の第４レンズＬ４と両凹形状で負の第５レンズＬ５との接合レンズと、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で負の第６レンズＬ６と両凸形状で正の第７レンズとの接合レンズＬ７と、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で両面に非球面が施された正の第８レンズＬ８と、両凹形状で両面に非球面が施された負の第９レンズＬ９と、からなる９枚のレンズで構成される。
【０１２１】
また、上記のうち、第７レンズＬ７と第８レンズＬ８との間において有効径の比が初めて１．２を超えている。すなわち、第１−１レンズ群４１は、レンズＬ１〜Ｌ７で構成され、第１−２レンズ群４２は、レンズＬ８，Ｌ９で構成されている。また、開口絞りＳＴは、第５レンズＬ５と第６レンズＬ６との間に位置している。すなわち、第１−１レンズ群４１のうち、レンズ群Ｅ１は、レンズＬ１〜Ｌ５で構成され、レンズ群Ｅ２は、レンズＬ６，Ｌ７で構成されている。また、第２光学群４０ｂを構成するミラーＭＲは、凹面形状の１枚の非球面ミラーで構成されている。
【０１２２】
上記実施例３では、実施例１に対して、屈折率２程度の高屈折ガラスを適所に配置することで、実施例１と同等の性能を維持しつつ、レンズ構成枚数を実施例１の場合よりも２枚削減している。
【０１２３】
図１２は、投射倍率を変更したときの投射光学系の縮小側収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）であり、上段、中段、下段がそれぞれ表１０の基準距離、近距離、遠距離での縮小側収差図に対応する。
【０１２４】
（実施例４）
実施例４のレンズ面のデータを以下の表１１に示す。
〔表１１〕
F    2.80                      
FNo  2.00                      
ω  72.0                      
面番号    R        D        Nd         Vd       H
OBJ    Infinity   6.060                
1      Infinity  22.920    1.51633    64.1    
2      Infinity   1.000                
3      17.084     6.000    1.49700    81.5    12.54
4      43.400     0.200                       11.99
*5     14.486     6.678    1.49700    81.5    11.16
*6   -189.534     5.246                       10.16
7      21.957     5.000    1.49700    81.5     6.50
8     -11.622     1.200    2.00100    29.1     5.67
9     -84.761     4.974                        5.54
STO    Infinity   6.000                        4.67
11    -67.913     1.000    1.95375    32.3     4.50
12     23.369     3.000    1.84666    23.8     4.95
13    -27.528     d13                          5.80
*14    12.017     2.000    1.53116    56.0     10.43
*15    14.944     d15                          10.92
*16   -70.187     2.000    1.53116    56.0     11.99
*17    17.198     d17                          13.53
*18   -32.821     d18      反射面          
IMG    Infinity                      
【０１２５】
以下の表１２は、実施例４のレンズ面の非球面係数である。
〔表１２〕
偶数次非球面係数                        
面番号    5             6            14            15
K      0.00000       0.00000       0.00000       0.00000
A04   -1.6097E-05    6.2859E-05    1.0403E-04    2.9044E-04
A06    3.9511E-08    4.8403E-08   -3.3133E-06   -5.2525E-06
A08    1.1967E-10    9.2184E-10    1.3741E-09    1.4807E-08
A10    1.4798E-12   -5.6495E-12    0.0000E+00    0.0000E+00
A12    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
A14    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
16            17            18
30.60944       0.00000      -0.80891
4.2739E-06   -2.6911E-04    2.1462E-06
-3.9946E-07    1.8068E-06   -2.0677E-09
1.4408E-08   -1.0467E-08    1.7429E-12
-1.0827E-10    3.7751E-11   -9.6782E-16
2.6614E-13   -7.5006E-14    2.6821E-19
0.0000E+00    0.0000E+00   -3.0315E-23
【０１２６】
以下の表１３は、投射距離を変更した場合において、表１１中の可変間隔ｄ１３，ｄ１５，ｄ１７，ｄ１８の値を示している。
〔表１３〕
可変間隔                  
投射距離    基準距離    近距離    遠距離
d13            8.649     8.300     8.972
d15            6.889     7.033     6.725
d17           71.184    71.389    71.025
d18         -376.756  -306.393  -501.541
【０１２７】
図１３は、実施例４の投射光学系の断面図である。実施例４では、第１光学群４０ａは、縮小側に凸面を向けたメニスカス正の第１レンズＬ１と、光軸近傍において両凸形状で両面に非球面が施された正の第２レンズＬ２と、両凸形状で正の第３レンズＬ３と拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で負の第４レンズＬ４との接合レンズと、両凹形状で負の第５レンズＬ５と両凸形状で正の第６レンズＬ６との接合レンズと、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で両面に非球面が施された正の第７レンズＬ７と、両凹形状で両面に非球面が施された負の第８レンズＬ８と、からなる８枚のレンズで構成される。
【０１２８】
また、上記のうち、第６レンズＬ６と第７レンズＬ７との間において有効径の比が初めて１．２を超えている。すなわち、第１−１レンズ群４１は、レンズＬ１〜Ｌ６で構成され、第１−２レンズ群４２は、レンズＬ７，Ｌ８で構成されている。また、開口絞りＳＴは、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５との間に位置している。すなわち、第１−１レンズ群４１のうち、レンズ群Ｅ１は、レンズＬ１〜Ｌ４で構成され、レンズ群Ｅ２は、レンズＬ５，Ｌ６で構成されている。また、第２光学群４０ｂを構成するミラーＭＲは、凹面形状の１枚の非球面ミラーで構成されている。
【０１２９】
図１４は、投射倍率を変更したときの投射光学系の縮小側収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）であり、上段、中段、下段がそれぞれ表１３の基準距離、近距離、遠距離での縮小側収差図に対応する。
【０１３０】
（実施例５）
実施例５のレンズ面のデータを以下の表１４に示す。本実施例及び後述する実施例６では、第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂとの間隔を広くとったタイプである実施例２に対して、レンズ全長の制限を緩和する、すなわち長くなることを許容することで、第１光学群４０ａの構成の簡略化を達成している。この場合において、実施例３、実施例４と同様に、高屈折率ガラスや奇数次非球面を効果的に配置することで、実施例２と比較して、第１光学群４０ａの第１−１レンズ群４１におけるレンズ枚数を、実施例５では２枚、実施例６では３枚削減している。なお、第１−２レンズ群４２については、２枚構成としている。
〔表１４〕
F    2.87                      
FNo  2.03                      
ω  72.1                      
面番号    R        D        Nd         Vd       H
OBJ    Infinity   6.060                
1      Infinity  22.920    1.51633    64.1    
2      Infinity   1.000                
*3 -36185.342     4.000    1.53116    56.0    11.87
*4    -42.399     0.100                       11.25
5      22.163     7.000    1.49700    81.5    11.32
6     -30.801     1.500    2.00069    25.5    11.00
7     -69.549    24.975                       10.93
STO    Infinity   3.000                        7.52
9     -53.215     4.000    1.59551    39.2     7.65
10    -12.839     1.000    2.00100    29.1     7.83
11    -18.719     d11                          8.23
*12   222.683     4.000    1.53116    56.0    13.28
*13   -35.444     d13                         13.69
**14  -78.648     2.000    1.53116    56.0    16.09
**15   26.330     d15                         16.95
**16  -34.762     d16      反射面          
IMG    Infinity                      
【０１３１】
以下の表１５は、実施例５のレンズ面の非球面係数である。
〔表１５〕
偶数次
非球面係数                        
面番号    3             4            12            13
K      0.00000       0.00000       0.00000       0.00000
A04    1.0613E-04    9.2392E-05   -1.2591E-04   -1.0691E-04
A06    2.3054E-07    4.4605E-07   -2.0326E-07    1.8193E-07
A08   -9.3474E-10   -1.2445E-09    4.0089E-09    1.1177E-09
A10    6.8572E-12    1.3931E-11   -7.0349E-12   -3.6568E-13
A12    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
A14    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
奇数次
非球面係数                  
面番号   14            15            16
K     -1.00000       0.00000      -2.51308
A03    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
A04    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
A05   -2.1271E-04   -2.0210E-04   -2.8104E-05
A06    3.9331E-05   -1.7266E-05    3.2554E-07
A07   -1.5372E-06    2.7738E-07   -7.5845E-08
A08    2.4381E-07   -1.1949E-07    1.9325E-09
A09    1.4585E-08    1.5406E-09   -9.4264E-12
A10   -3.1734E-09    8.2651E-12   -1.9227E-13
A11    5.8452E-11   -2.3320E-12    0.0000E+00
A12    2.0366E-12   -2.1941E-13    2.8040E-17
A13    0.0000E+00    2.0247E-14    0.0000E+00
A14    0.0000E+00    1.8615E-16    0.0000E+00
【０１３２】
以下の表１６は、投射距離を変更した場合において、表１４中の可変間隔ｄ１１，ｄ１３，ｄ１５，ｄ１６の値を示している。
〔表１６〕
可変間隔                  
投射距離    基準距離    近距離    遠距離
d11           29.955    29.306    30.787
d13            9.490     9.586     9.394
d15          129.000   129.554   128.265
d16         -376.756  -306.271  -503.064
【０１３３】
以下の表１７は、光路を折り曲げる屈曲面である第１及び第２光路偏向部と、ミラーＭＲすなわち第２光学群４０ｂとについてのデータである。β回転は、第１光学群４０ａの射出時における光軸ＯＡの向きに対する各反射面の傾きを示している。なお、投射距離については、基準距離でのデータを示している。
〔表１７〕
屈曲面データ                        
面番号     R         D    β回転      
**15    26.330     29.000    0.0      
15-1    Infinity    0.000  -35.0    反射面
15-2    Infinity  -55.000  -35.0      
15-3    Infinity    0.000   35.0    反射面
15-4    Infinity   45.000   35.0      
**16   -34.762    376.756    0.0    反射面
【０１３４】
図１５は、実施例５の投射光学系の断面図である。なお、図示では、光路を折り曲げるのみでパワーを有しない第１及び第２光路偏向部については省略し、これらの箇所での折り曲げについては、展開した図としている。実施例５では、第１光学群４０ａは、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で両面に非球面が施された正の第１レンズＬ１と、両凸形状で正の第２レンズＬ２と拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で負の第３レンズＬ３との接合レンズと、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第４レンズＬ４と、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で両面に非球面が施された負の第５レンズＬ５と、両凸形状で両面に非球面が施された正の第６レンズＬ６と、両凹形状で両面に非球面が施された負の第７レンズＬ７と、からなる７枚のレンズで構成される。
【０１３５】
また、上記のうち、第５レンズＬ５と第６レンズＬ６との間において有効径の比が初めて１．２を超えている。すなわち、第１−１レンズ群４１は、レンズＬ１〜Ｌ５で構成され、第１−２レンズ群４２は、レンズＬ６，Ｌ７で構成されている。また、開口絞りＳＴは、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４との間に位置している。すなわち、第１−１レンズ群４１のうち、レンズ群Ｅ１は、レンズＬ１〜Ｌ３で構成され、レンズ群Ｅ２は、レンズＬ４，Ｌ５で構成されている。また、第２光学群４０ｂを構成するミラーＭＲは、凹面形状の１枚の非球面ミラーで構成されている。
【０１３６】
図１６は、投射倍率を変更したときの投射光学系の縮小側収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）であり、上段、中段、下段がそれぞれ表１６の基準距離、近距離、遠距離での縮小側収差図に対応する。
【０１３７】
（実施例６）
実施例６のレンズ面のデータを以下の表１８に示す。
〔表１８〕
F    2.86                      
FNo  2.00                      
ω  72.0                      
面番号    R        D        Nd         Vd       H
OBJ    Infinity   6.060                
1      Infinity  22.920    1.51633    64.1    
2      Infinity   1.000                
*3     19.650     9.000    1.61881    63.9    11.56
*4    -21.338     1.729                       11.00
5     -24.111     1.000    2.00069    25.5     9.62
6     -61.886    20.002                        9.60
STO    Infinity   3.000                        6.86
8     -27.009     4.000    1.59551    39.2     7.01
9     -10.097     1.000    2.00100    29.1     7.29
10    -14.448     d10                          7.86
*11    42.699     4.000    1.53116    56.0    13.38
*12   -49.865     d12                         13.64
**13 1178.074     2.000    1.53116    56.0    15.52
**14   19.155     d14                         16.61
**15  -33.310     d15      反射面          
IMG    Infinity    0                
【０１３８】
以下の表１９は、実施例６のレンズ面の非球面係数である。
〔表１９〕
偶数次
非球面係数                        
面番号    3             4            11            12
K      0.00000       0.00000       0.00000       0.00000
A04   -6.8964E-06    4.1370E-05   -1.8207E-04   -1.7074E-04
A06    1.1594E-08    1.3996E-08   -1.7112E-07    7.9482E-07
A08   -4.5818E-12    0.0000E+00    3.5106E-09   -3.4158E-09
A10    3.2041E-13    0.0000E+00   -2.4709E-12    1.2368E-11
A12    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
A14    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
奇数次
非球面係数                  
面番号   13            14            15 
K     -1.00000       0.00000      -2.36678
A03    1.3870E-05    0.0000E+00   -1.6949E-05
A04    2.9341E-05   -1.7758E-05    1.9216E-07
A05    4.3396E-07    0.0000E+00   -5.9830E-08
A06    3.4114E-07   -4.8134E-07    1.2839E-09
A07    1.2704E-09    0.0000E+00   -1.0566E-11
A08   -5.0653E-09    1.0297E-09    1.0607E-13
A09    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
A10    1.8614E-11    1.7032E-13   -7.2515E-18
A11    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
A12   -2.5474E-14   -3.9102E-15   -2.6254E-20
A13    0.0000E+00    0.0000E+00    0.0000E+00
A14    0.0000E+00    0.0000E+00    8.1641E-24
【０１３９】
以下の表２０は、投射距離を変更した場合において、表１８中の可変間隔ｄ１０，ｄ１２，ｄ１４，ｄ１５の値を示している。
〔表２０〕
可変間隔                  
投射距離    基準距離    近距離    遠距離
d10           26.680    26.134    27.486
d12            5.155     5.202     5.118
d14          140.724   141.225   139.956
d15         -376.756  -305.860  -503.928
【０１４０】
以下の表２１は、光路を折り曲げる屈曲面である第１及び第２光路偏向部と、ミラーＭＲすなわち第２光学群４０ｂとについてのデータである。β回転は、第１光学群４０ａの射出時における光軸ＯＡの向きに対する各反射面の傾きを示している。なお、投射距離については、基準距離でのデータを示している。
〔表２１〕
屈曲面データ                        
面番号     R         D    β回転      
**14    19.155     30.724    0.0      
14-1    Infinity    0.000  -32.0    反射面
14-2    Infinity  -61.000  -32.0      
14-3    Infinity    0.000   32.0    反射面
14-4    Infinity   49.000   32.0      
**15   -33.310     d15       0.0    反射面
【０１４１】
図１７は、実施例６の投射光学系の断面図である。なお、図示では、光路を折り曲げるのみでパワーを有しない第１及び第２光路偏向部については省略し、これらの箇所での折り曲げについては、展開した図としている。実施例６では、第１光学群４０ａは、両凸形状で正の第１レンズＬ１と、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で負の第２レンズＬ２と、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第３レンズＬ３と拡大側に凸面を向けたメニスカス形状の負の第４レンズＬ４との接合レンズと、両凸形状で両面に非球面が施された正の第５レンズＬ５と、光軸近傍で拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で両面に非球面が施された負の第６レンズＬ６と、からなる６枚のレンズで構成される。
【０１４２】
また、上記のうち、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５との間において有効径の比が初めて１．２を超えている。すなわち、第１−１レンズ群４１は、レンズＬ１〜Ｌ４で構成され、第１−２レンズ群４２は、レンズＬ５，Ｌ６で構成されている。また、開口絞りＳＴは、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間に位置している。すなわち、第１−１レンズ群４１のうち、レンズ群Ｅ１は、レンズＬ１，Ｌ２で構成され、レンズ群Ｅ２は、レンズＬ３，Ｌ４で構成されている。また、第２光学群４０ｂを構成するミラーＭＲは、凹面形状の１枚の非球面ミラーで構成されている。
【０１４３】
図１８は、投射倍率を変更したときの投射光学系の縮小側収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）であり、上段、中段、下段がそれぞれ表２０の基準距離、近距離、遠距離での縮小側収差図に対応する。
【０１４４】
上記実施例５および実施例６では、レンズ全長を多少緩和する、すなわち長くなることを許容することと、高屈折率ガラスの採用と、第１−２レンズ群４２において奇数次非球面を採用することで、さらなるレンズ枚数の削減化を行っている。
【０１４５】
〔実施例のまとめ〕
いずれの実施例においても、広角端での半画角７０度以上の広い画角を実現しながらも、コンパクトな構成を実現可能としている。なお、各実施例について、各条件式（１）〜（５）の上記諸条件は、下記の通りとなっており、いずれの実施例も満たすものとなっている。
〔表２２〕
実施例１    実施例２    実施例３    実施例４    実施例５    実施例６
TL    120.020     175.020     120.020     130.020     220.020     218.292
f       2.832       2.840       2.813       2.805       2.873       2.857
f1     10.896      20.750      11.600      11.902      23.289      26.618
f2    -14.995     -16.315     -15.946     -16.411     -17.381     -16.655
f12   -72.129     174.446     -45.448     -44.284    -210.152    2459.270
fp     43.045      35.277      57.237      92.979      57.660      43.800
fn    -20.000     -33.460     -21.017     -25.703     -36.754     -36.541
D      60.119     113.000      69.827      71.184     129.000     140.724
条件式 数値実施例                                    
実施例１  実施例２  実施例３  実施例４  実施例５  実施例６
(1) 0.05<f1/TL<0.2    0.091     0.119     0.097     0.092     0.106     0.122
(2) 0.1<f/|f2|<0.3    0.189     0.174     0.176     0.171     0.165     0.172
(3) |f/f12|<0.1       0.039     0.016     0.062     0.063     0.014     0.001
(4) 0.3<|fn/fp|<1.5   0.465     0.948     0.367     0.276     0.637     0.834
(5) 0.1<f1/D<0.3      0.181     0.184     0.166     0.167     0.181     0.189
【０１４６】
以上のように、本発明の具体的な側面では、レンズ全系の焦点距離をｆとし、第２光学群の焦点距離をｆ２とするとき、条件式
０．１＜ｆ／｜ｆ２｜＜０．３…（２）
を満足することを特徴とする。この場合、広い画角に対応することや、第２光学群を構成するミラーが大きくなりすぎないようにすうことができる。また、第２光学群４０ｂを構成するミラーが深くなり過ぎることを回避できる。
【０１４７】
また、本発明の別の側面では、第１−２レンズ群は、縮小側から順に縮小側に凸面を向けた正のパワーを有する正レンズと、負のパワーを有する負レンズとから構成され、複数の面が非球面であり、レンズ全系の焦点距離をｆとし、第１−２レンズ群の焦点距離をｆ１２とし、正レンズの焦点距離をｆｐとし、負レンズの焦点距離をｆｎとするとき、条件式
｜ｆ／ｆ１２｜＜０．１…（３）
０．２＜｜ｆｎ／ｆｐ｜＜１．２…（４）
を満足することを特徴とする。この場合、フォーカスの性能を良好に維持できる。
【０１４８】
また、本発明のさらに別の側面では、第１−２レンズ群は、変倍に伴うフォーカスの際に少なくとも１枚のレンズを光軸方向に動かすことにより合焦を行うことを特徴する。この場合、第１−２レンズ群を利用して所望のフォーカスがなされる。
【０１４９】
また、本発明のさらに別の側面では、第１光学群と第２光学群との間に、光路を偏向させるための少なくとも１つの光路偏向部を有していることを特徴とする。この場合、光路を屈曲させることができる。
【０１５０】
また、本発明のさらに別の側面では、第１光学群と第２光学群との間に、光路を偏向させるための２つの光路偏向部を有していることを特徴とする。この場合、光路を２回屈曲させることができる。
【０１５１】
また、本発明のさらに別の側面では、２つの光路偏向部は、互いに向き合った２つの反射面で構成されることを特徴とする。この場合、第２光学群をシフトさせることが可能となる。
【０１５２】
また、本発明のさらに別の側面では、２つの光路偏向部は、一体成型された保持部で位置決めされることを特徴とする。この場合、第１光路偏向部と第２光路偏向部との間において、光軸に対して、特定の角度で傾いた状態となるとともに互いの配置関係が維持された状態で固定できる。
【０１５３】
また、本発明のさらに別の側面では、第１光学群と第２光学群との空気間隔をＤとするとき、条件式
０．１＜ｆ１／Ｄ＜０．３…（５）
を満足することを特徴とする。この場合、例えば第１光学群と第２光学群との間を大きくとることができ、２つの光路偏向部を効率よく配置できる。
【０１５４】
この発明は、上記の実施形態又は実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。
【０１５５】
例えば、各実施例において、各レンズ群を構成するレンズの前後又は間に１つ以上の実質的にパワーを持たないレンズを追加することができる。
【０１５６】
また、投射光学系４０による拡大投射の対象は、液晶パネルに限らず、マイクロミラーを画素とするデジタル・マイクロミラー・デバイス等の光変調素子によって形成された画像を投射光学系４０によって拡大投射することができる。
【符号の説明】
【０１５７】
２…プロジェクター、１０…光源、１１…インテグレーターレンズ、１２…インテグレーターレンズ、１３…偏光変換素子、１４…重畳レンズ、１５…ダイクロイックミラー、１６…反射ミラー、１７Ｂ…フィールドレンズ、１７Ｇ…フィールドレンズ、１７Ｒ…フィールドレンズ、１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂ…液晶パネル、１９…クロスダイクロイックプリズム、２１…ダイクロイックミラー、２２…リレーレンズ、２３…反射ミラー、４０…投射光学系、４０ａ…第１光学群、４０ｂ…第２光学群、４１…第１−１レンズ群、４２…第１−２レンズ群、５０…光学系部分、８０…回路装置、８１…画像処理部、８２…表示駆動部、８３…レンズ駆動部、８８…主制御部、Ａ１…方向、ＡＣ…アクチュエーター、ＡＰ１…第１光路偏向部、ＡＰ２…第２光路偏向部、ＤＡ…空気間隔、Ｅ１…レンズ群、Ｅ２…レンズ群、ｆ…焦点距離、ｆ１…焦点距離、ｆ１２…焦点距離、ｆ２…焦点距離、ｆｎ…焦点距離、ｆｐ…焦点距離、ｈ１，ｈ２…有効径、ｈ２／ｈ１…比、Ｌ１…レンズ、Ｌ１‐Ｌ１１…レンズ、ＭＲ…ミラー、ＯＡ…光軸、ＰＩ…パネル面、ＰＰ…保持部、ＰＲ…プリズム、ＴＬ…距離
【図１】
2019164184.tif 000005
【図２】
2019164184.tif 000006
【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】
2019164184.tif 000013
【図１０】
2019164184.tif 000014
【図１１】
2019164184.tif 000015
【図１２】
2019164184.tif 000016
【図１３】
2019164184.tif 000017
【図１４】
2019164184.tif 000018
【図１５】
2019164184.tif 000019
【図１６】
2019164184.tif 000020
【図１７】
2019164184.tif 000021
【図１８】
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