(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
縮小側共役面上に配置された画像表示素子に表示された画像を、拡大側共役面上に拡大像として投写可能な結像光学系であって、
拡大側から順に、第１レンズ群、反射面で光路を折り曲げる第１光路折り曲げ手段、および、第２レンズ群から実質的になる第１光学系と、反射面で光路を折り曲げる第２光路折り曲げ手段と、複数のレンズにより構成された第２光学系とから実質的になり、
前記第２光学系は、前記画像表示素子上の画像を中間像として結像させ、
前記第１光学系は、前記中間像を前記拡大側共役面上に結像させ、
前記第１光路折り曲げ手段および／または前記第２光路折り曲げ手段は、光路を９０度折り曲げる向きに配置され、
前記第２レンズ群の光軸を回転軸として前記第１光学系を回転可能とし、
下記条件式（１）および（２）を満足する
ことを特徴とする結像光学系。
｜ｔａｎ（θ）｜＜０．１５  …（１）
０．０２＜｜Ｉｍφ／ｅｘＰ｜＋｜ｔａｎ（θ）｜＜０．２０  …（２）
ただし、
θ：前記第２光学系から前記第２光路折り曲げ手段に向かう主光線の各々が前記縮小側共役面の法線となす角度のうち最大となる角度
Ｉｍφ：縮小側における有効像円直径
ｅｘＰ：縮小側を射出側としたときの、前記縮小側共役面から近軸射出瞳位置までの光軸上の距離
【請求項２】
下記条件式（３）を満足する
請求項１記載の結像光学系。
８．０＜Ｄ１２／｜ｆ｜＜３０．０  …（３）
ただし、
Ｄ１２：前記第１光学系と前記第２光学系の光軸上の間隔
ｆ：全系の焦点距離
【請求項３】
下記条件式（４）を満足する
請求項１または２記載の結像光学系。
１．２＜ｆ１／｜ｆ｜＜２．８  …（４）
ただし、
ｆ１：前記第１光学系の焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
【請求項４】
下記条件式（５）を満足する
請求項１から３のいずれか１項記載の結像光学系。
４．０＜Ｂｆ／｜ｆ｜  …（５）
ただし、
Ｂｆ：全系のバックフォーカス
ｆ：全系の焦点距離
【請求項５】
前記第１光学系と前記第２光学系は、共通の光軸を有する
請求項１から４のいずれか１項記載の結像光学系。
【請求項６】
前記中間像は、光軸中心より周辺部が前記第２光学系側に像面湾曲している
請求項１から５のいずれか１項記載の結像光学系。
【請求項７】
下記条件式（１−１）を満足する
請求項１記載の結像光学系。
｜ｔａｎ（θ）｜＜０．１０  …（１−１）
【請求項８】
下記条件式（２−１）を満足する
請求項１記載の結像光学系。
０．０４＜｜Ｉｍφ／ｅｘＰ｜＋｜ｔａｎ（θ）｜＜０．１８  …（２−１）
【請求項９】
下記条件式（３−１）を満足する
請求項２記載の結像光学系。
１０．０＜Ｄ１２／｜ｆ｜＜２５．０  …（３−１）
【請求項１０】
下記条件式（４−１）を満足する
請求項３記載の結像光学系。
１．４＜ｆ１／｜ｆ｜＜２．２  …（４−１）
【請求項１１】
下記条件式（５−１）を満足する
請求項４記載の結像光学系。
５．０＜Ｂｆ／｜ｆ｜＜２０．０  …（５−１）
【請求項１２】
光源と、該光源からの光が入射するライトバルブと、該ライトバルブにより光変調された光による光学像をスクリーン上に投写する結像光学系としての請求項１から１１のいずれか１項記載の結像光学系とを備えたことを特徴とする投写型表示装置。
【請求項１３】
請求項１から１１のいずれか１項記載の結像光学系を備えた撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、液晶表示素子やＤＭＤ（ Digital Micromirror Device：登録商標）などのライトバルブを搭載した投写型表示装置に用いられるのに好適な結像光学系、この結像光学系を備えた投写型表示装置、および、この結像光学系を備えた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示素子やＤＭＤなどのライトバルブを搭載した投写型表示装置（プロジェクタともいう）が広く普及し、かつ高性能化してきている。
【０００３】
また、近年のライトバルブの性能向上を受けて、ライトバルブと組み合わされる結像光学系には、ライトバルブの解像度に見合った良好な収差補正が求められている。さらに、プレゼンテーション用など比較的狭い室内空間で使用されることを考慮して、より広角な結像光学系が強く要望されるようになっている。
【０００４】
このような要望に応えるべく、複数枚のレンズからなる縮小側光学系で中間像を形成し、同じく複数枚のレンズからなる拡大側光学系で再結像させる結像光学系が提案されている。（特許文献１、２参照）
【０００５】
通常の中間像を結ばない光学系のみで構成された結像光学系は、焦点距離を短くして広角化をしようとすると、どうしても拡大側のレンズが大きくなりすぎてしまうが、上記のように中間結像させる方式の結像光学系では、拡大側光学系のバックフォーカスを短縮できるとともに、拡大側光学系の拡大側のレンズ径を小さくすることが可能であり、焦点距離を短くして広角化するのにも適している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３３０４１０号公報
【特許文献２】特開２０１５−１５２７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、投写型表示装置の用途も多様化してきており、特に掲示板用途などにおいて、従来の投写方向を９０度傾けた配置となる縦長投写のニーズがある。これに対応すべく投写型表示装置を９０度回転して配置して投写するなどの対応がとられているが、投写型表示装置で用いられる光源は、一般的には放電ランプを用いているため放電電極軸が重力方向と平行に向いてしまい、光源寿命に支障を来たしたりするなど問題を抱えているため、単純に投写型表示装置を９０度回転すればいいというわけではない。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、投写型表示装置に搭載した場合に投写型表示装置を９０度傾けることなく横長あるいは縦長投写を簡単に切り替え可能な結像光学系、この結像光学系を備えた投写型表示装置、および、この結像光学系を備えた撮像装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の結像光学系は、縮小側共役面上に配置された画像表示素子に表示された画像を、拡大側共役面上に拡大像として投写可能な結像光学系であって、拡大側から順に、第１レンズ群、反射面で光路を折り曲げる第１光路折り曲げ手段、および、第２レンズ群から実質的になる第１光学系と、反射面で光路を折り曲げる第２光路折り曲げ手段と、複数のレンズにより構成された第２光学系とから実質的になり、第２光学系は、画像表示素子上の画像を中間像として結像させ、第１光学系は、中間像を拡大側共役面上に結像させ、第１光路折り曲げ手段および／または第２光路折り曲げ手段は、光路を９０度折り曲げる向きに配置され、第２レンズ群の光軸を回転軸として第１光学系を回転可能とし、下記条件式（１）および（２）を満足することを特徴とする。
｜ｔａｎ（θ）｜＜０．１５  …（１）
０．０２＜｜Ｉｍφ／ｅｘＰ｜＋｜ｔａｎ（θ）｜＜０．２０  …（２）
ただし、
θ：第２光学系から第２光路折り曲げ手段に向かう主光線の各々が縮小側共役面の法線となす角度のうち最大となる角度
Ｉｍφ：縮小側における有効像円直径
ｅｘＰ：縮小側を射出側としたときの、縮小側共役面から近軸射出瞳位置までの光軸上の距離
とする。
【００１０】
本発明の結像光学系においては、下記条件式（１−１）および／または（２−１）を満足することが好ましい。
｜ｔａｎ（θ）｜＜０．１０  …（１−１）
０．０４＜｜Ｉｍφ／ｅｘＰ｜＋｜ｔａｎ（θ）｜＜０．１８  …（２−１）
【００１２】
また、下記条件式（３）を満足することが好ましく、下記条件式（３−１）を満足することがより好ましい。
８．０＜Ｄ１２／｜ｆ｜＜３０．０  …（３）
１０．０＜Ｄ１２／｜ｆ｜＜２５．０  …（３−１）
ただし、
Ｄ１２：第１光学系と第２光学系の光軸上の間隔
ｆ：全系の焦点距離
とする。
【００１３】
また、下記条件式（４）を満足することが好ましく、下記条件式（４−１）を満足することがより好ましい。
１．２＜ｆ１／｜ｆ｜＜２．８  …（４）
１．４＜ｆ１／｜ｆ｜＜２．２  …（４−１）
ただし、
ｆ１：第１光学系の焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
とする。
【００１４】
また、下記条件式（５）を満足することが好ましく、下記条件式（５−１）を満足することがより好ましい。
４．０＜Ｂｆ／｜ｆ｜  …（５）
５．０＜Ｂｆ／｜ｆ｜＜２０．０  …（５−１）
ただし、
Ｂｆ：全系のバックフォーカス
ｆ：全系の焦点距離
とする。
【００１５】
また、本発明の第１および第２の結像光学系においては、第１光学系と第２光学系は、共通の光軸を有することが好ましい。
【００１６】
また、本発明の第１および第２の結像光学系においては、中間像は、光軸中心より周辺部が第２光学系側に像面湾曲していることが好ましい。
【００１７】
本発明の投写型表示装置は、光源と、光源からの光が入射するライトバルブと、ライトバルブにより光変調された光による光学像をスクリーン上に投写する結像光学系としての上記本発明の結像光学系とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明の撮像装置は、上記記載の本発明の結像光学系を備えたことを特徴とする。
【００１９】
なお、上記「拡大側」とは、被投写側（スクリーン側）を意味し、縮小投写する場合も、便宜的にスクリーン側を拡大側と称するものとする。一方、上記「縮小側」とは、画像表示素子側（ライトバルブ側）を意味し、縮小投写する場合も、便宜的にライトバルブ側を縮小側と称するものとする。
【００２０】
また、上記「〜から実質的になる」とは、構成要素として挙げたもの以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、パワーを有さないミラーや絞りやマスクやカバーガラスやフィルタなどのレンズ以外の光学要素などを含んでもよいことを意図するものである。
【００２１】
また、上記「レンズ群」とは、必ずしも複数のレンズから構成されるものだけでなく、１枚のレンズのみで構成されるものも含むものとする。
【００２２】
また、「バックフォーカス」については、拡大側、縮小側をそれぞれ一般的な撮像レンズの物体側、像側に相当するものとして考え、拡大側、縮小側それぞれをフロント側、バック側とするものとする。
【００２３】
また、上記のレンズの面形状や屈折力の符号は、非球面が含まれている場合は近軸領域で考えるものとする。
【００２４】
また、上記条件式の計算において「全系の焦点距離ｆ」は、投写距離を無限遠としたときの値とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の結像光学系は、縮小側共役面上に配置された画像表示素子に表示された画像を、拡大側共役面上に拡大像として投写可能な結像光学系であって、拡大側から順に、第１レンズ群、反射面で光路を折り曲げる第１光路折り曲げ手段、および、第２レンズ群から実質的になる第１光学系と、反射面で光路を折り曲げる第２光路折り曲げ手段と、複数のレンズにより構成された第２光学系とから実質的になり、第２光学系は、画像表示素子上の画像を中間像として結像させ、第１光学系は、中間像を拡大側共役面上に結像させ、第１光路折り曲げ手段および／または第２光路折り曲げ手段は、光路を９０度折り曲げる向きに配置され、第２レンズ群の光軸を回転軸として第１光学系を回転可能とし、下記条件式（１）を満足するものとしたので、投写型表示装置に搭載した場合に投写型表示装置を９０度傾けることなく横長あるいは縦長投写を簡単に切り替え可能な結像光学系とすることができる。
｜ｔａｎ（θ）｜＜０．１５  …（１）
【００２６】
本発明の投写型表示装置は、本発明の結像光学系を備えているため、投写型表示装置を９０度傾けることなく横長あるいは縦長投写を簡単に切り替え可能とすることができる。
【００２７】
本発明の撮像装置は、本発明の結像光学系を備えることで、撮像装置内における結像光学系の設置形状や光軸方向を高い自由度で変更することができるため、撮像装置の設計自由度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態にかかる結像光学系（実施例１と共通）の構成を示す断面図
【図２】本発明の実施例２の結像光学系の構成を示す断面図
【図３】本発明の実施例３の結像光学系の構成を示す断面図
【図４】本発明の実施例４の結像光学系の構成を示す断面図
【図５】本発明の実施例１の結像光学系の各収差図
【図６】本発明の実施例２の結像光学系の各収差図
【図７】本発明の実施例３の結像光学系の各収差図
【図８】本発明の実施例４の結像光学系の各収差図
【図９】本発明の一実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図
【図１０】本発明の別の実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図
【図１１】本発明のさらに別の実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図
【図１２】本発明の一実施形態に係る撮像装置の前側の斜視図
【図１３】図１２に示す撮像装置の背面側の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態にかかる結像光学系の構成を示す断面図である。図１に示す構成例は、後述の実施例１の結像光学系の構成と共通である。図１においては、画像表示面Ｓｉｍ側が縮小側、第１光学系Ｇ１のレンズＬ１ａ側が拡大側であり、図示されている開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。また、図１では軸上光束ｗａおよび最大画角の光束ｗｂも合わせて示している。
【００３０】
この結像光学系は、例えば投写型表示装置に搭載されて、ライトバルブに表示された画像情報をスクリーンへ投写するものとして使用可能である。図１では、投写型表示装置に搭載される場合を想定して、色合成部または照明光分離部に用いられるフィルタやプリズムなどを想定した光学部材ＰＰと、光学部材ＰＰの縮小側の面に位置するライトバルブの画像表示面Ｓｉｍも合わせて図示している。投写型表示装置においては、画像表示素子上の画像表示面Ｓｉｍで画像情報を与えられた光束が、光学部材ＰＰを介して、この結像光学系に入射され、この結像光学系により不図示のスクリーン上に投写されるようになる。
【００３１】
図１に示す通り、本実施形態の結像光学系は、拡大側から順に、第１レンズ群Ｇ１ａ、反射面で光路を折り曲げる第１光路折り曲げ手段Ｒ１、および、第２レンズ群Ｇ１ｂから実質的になる第１光学系Ｇ１と、反射面で光路を折り曲げる第２光路折り曲げ手段Ｒ２と、複数のレンズにより構成された第２光学系Ｇ２とから実質的になり、第２光学系Ｇ２は、画像表示面Ｓｉｍ上の画像を中間像として結像させ、第１光学系Ｇ１は、中間像を拡大側共役面上に結像させるように構成されている。
【００３２】
通常の中間像を結ばない光学系のみで構成された投写用光学系は、焦点距離を短くして広角化をしようとすると、どうしても拡大側のレンズが大きくなりすぎてしまうが、本実施形態のように中間結像させる方式の投写用光学系では、第１光学系Ｇ１のバックフォーカスを短縮できるとともに、第１光学系Ｇ１の拡大側のレンズ径を小さくすることが可能であり、焦点距離を短くして広角化するのに適している。
【００３３】
また、第１光路折り曲げ手段Ｒ１および／または第２光路折り曲げ手段Ｒ２は、光路を９０度折り曲げる向きに配置され、第２レンズ群Ｇ１ｂの光軸を回転軸として第１光学系Ｇ１を回転可能とするように構成されている。
【００３４】
このような構成とすることで、結像光学系の工夫のみで、投写型表示装置において光源寿命への影響などの問題を発生させずに、横長投写と縦長投写の切換えを可能とすることができる。また、結像光学系の中間位置に光路折り曲げ手段Ｒ１およびＲ２を配置することにより、結像光学系の拡大側に光路折り曲げ手段を配置する場合と比較して、光路折り曲げ手段を小型にすることができる。また、結像光学系中に２つの光路折り曲げ手段を設けることにより、結像光学系全体の小型化や投写方向の制御が容易となる。
【００３５】
また、下記条件式（１）を満足するように構成されている。
｜ｔａｎ（θ）｜＜０．１５  …（１）
｜ｔａｎ（θ）｜＜０．１０  …（１−１）
ただし、
θ：第２光学系から第２光路折り曲げ手段に向かう主光線の各々が縮小側共役面の法線となす角度のうち最大となる角度
とする。
【００３６】
上記のように第１光学系Ｇ１の少なくとも一部を回転させるようにした場合、回転軸と第２レンズ群Ｇ１ｂの光軸がズレることにより生じる軸ズレの影響、および／または、回転時に生じるガタによる軸ズレの影響などにより、横長投写と縦長投写の切換えにおいて、投写性能に変化が生じることが考えられる。条件式（１）は、この回転による投写性能変化を良好に補正するためのものである。θは第２光学系Ｇ２から第２光路折り曲げ手段Ｒ１に向かう主光線の各々が縮小側共役面（画像表示面Ｓｉｍ）の法線となす角度のうち最大となる角度であり、条件式（１）の上限以上とならないようにすることで、第１光学系Ｇ１の軸ズレに対する性能変化（偏芯による像ワレおよび／または片ボケ）を抑えることができる。なお、上記条件式（１−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
【００３７】
このように、結像光学系の構成要素を上記のような配置とするとともに条件式（１）を満足させることで、高い光学性能を持たせつつ、投写型表示装置において光源寿命への影響などの問題を発生させずに、横長投写と縦長投写の切換えを可能とすることができる。
【００３８】
本実施形態の結像光学系においては、下記条件式（２）を満足することが好ましい。条件式（２）は、所望の有効像円直径の大きさを得ながらテレセントリック性を確保するための条件式であり、縮小側でのテレセントリック性を確保しつつ、第２光学系Ｇ２から第２光路折り曲げ手段Ｒ２に入射する入射角を大きくしない、つまり第２光学系Ｇ２において両側テレセントリックに近い状態を維持するための条件式となる。条件式（２）を満足することで、縮小側でのテレセントリック性を確保できるとともに、第２光学系Ｇ２から第２光路折り曲げ手段Ｒ２に入射する入射角を抑えることができるため、結果的に第１光学系Ｇ１の軸ズレに対する性能変化（偏芯による像ワレおよび／または片ボケ）を抑えることができる。なお、下記条件式（２−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
０．０２＜｜Ｉｍφ／ｅｘＰ｜＋｜ｔａｎ（θ）｜＜０．２０  …（２）
０．０４＜｜Ｉｍφ／ｅｘＰ｜＋｜ｔａｎ（θ）｜＜０．１８  …（２−１）
ただし、
Ｉｍφ：縮小側における有効像円直径
ｅｘＰ：縮小側を射出側としたときの、縮小側共役面から近軸射出瞳位置までの光軸上の距離
とする。
【００３９】
また、下記条件式（３）を満足することが好ましい。条件式（３）は、全系の焦点距離と第１光学系Ｇ１から第２光学系Ｇ２までの間隔との比を規定するものであり、条件式（３）の上限以上とならないようにすることで、第１光学系Ｇ１と第２光学系Ｇ２の間隔が大きくなり過ぎるのを防ぎ、小型化に寄与する。条件式（３）の下限以下とならないようにすることで、第２の光路折り曲げ手段Ｒ２を入れる空間を確保できるとともに、中間像の結像面近傍から外れた位置に第２の光路折り曲げ手段Ｒ２を配置することができるようになるため、第２の光路折り曲げ手段Ｒ２上のゴミおよび／またはキズなどがスクリーン上で写りこむ可能性を低くすることができる。すなわち、条件式（３）を満足することで、大型化せずに第１光学系Ｇ１から第２光学系Ｇ２までの間隔を適切に確保することになり、第２光学系Ｇ２から第２光路折り曲げ手段Ｒ２に入射する主光線の射出角を規制することにもつながり、結果的に第１光学系Ｇ１の軸ズレに対する性能変化（偏芯による像ワレおよび／または片ボケ）を抑えることにつながる。なお、下記条件式（３−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
８．０＜Ｄ１２／｜ｆ｜＜３０．０  …（３）
１０．０＜Ｄ１２／｜ｆ｜＜２５．０  …（３−１）
ただし、
Ｄ１２：第１光学系と第２光学系の光軸上の間隔
ｆ：全系の焦点距離
とする。
【００４０】
また、下記条件式（４）を満足することが好ましい。条件式（４）は、全系の焦点距離と第１光学系の焦点距離との比を規定するものであり、これは中間像を形成する第２光学系Ｇ２のリレー倍率に相当する。条件式（４）の上限以上とならないようにすることで、第２光学系Ｇ２のリレー倍率を抑えて中間像のサイズが大きくなり過ぎるのを防ぐことができるため、第１光学系Ｇ１のレンズ径の大型化を防ぐことができるとともに、第１光学系Ｇ１での歪曲収差および／または像面湾曲の補正を容易にすることができる。条件式（４）の下限以下とならないようにすることで、リレー方式で広角化を達成するために必要なリレー倍率を適切に設定することができ、これにより広角化を達成しながらも、広角化で問題になる諸収差を適切に補正することが可能になる。なお、下記条件式（４−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
１．２＜ｆ１／｜ｆ｜＜２．８  …（４）
１．４＜ｆ１／｜ｆ｜＜２．２  …（４−１）
ただし、
ｆ１：第１光学系の焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
とする。
【００４１】
また、下記条件式（５）を満足することが好ましい。条件式（５）は、全系の焦点距離と全系のバックフォーカスとの比を規定するものであり、条件式（５）の上限以上とならないようにすることで、バックフォーカスも含めたレンズ全系の大型化を防ぐことができる。条件式（５）の下限以下とならないようにすることで、バックフォーカスが短くなり過ぎて、色合成プリズムなどを配置することが困難となるのを防ぐことができる。なお、下記条件式（５−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
４．０＜Ｂｆ／｜ｆ｜  …（５）
５．０＜Ｂｆ／｜ｆ｜＜２０．０  …（５−１）
ただし、
Ｂｆ：全系のバックフォーカス
ｆ：全系の焦点距離
とする。
【００４２】
また、第１および第２の実施形態の結像光学系においては、第１光学系Ｇ１と第２光学系Ｇ２は、共通の光軸を有することが好ましい。このような構成とすることで光学系全体の構造が簡略化できるので、低コスト化に寄与することができる。
【００４３】
また、第１および第２の実施形態の結像光学系においては、中間像は、光軸中心より周辺部が第２光学系Ｇ２側に像面湾曲していることが好ましい。このように、第１光学系Ｇ１と第２光学系Ｇ２が独立して収差補正を行うのでなく、第２光学系Ｇ２で歪曲収差、非点収差などを残存させておいて、それを第１光学系Ｇ１で相殺させるような収差補正を行うことで、少ないレンズ枚数でも広角化を図りながら諸収差を良くすることが可能となる。
【００４４】
次に、本発明の結像光学系の数値実施例について説明する。
まず、実施例１の結像光学系について説明する。実施例１の結像光学系の構成を示す断面図を図１に示す。なお、図１および後述の実施例２〜４に対応した図２〜４においては、画像表示面Ｓｉｍ側が縮小側、第１光学系Ｇ１のレンズＬ１ａ側が拡大側であり、図示されている開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。また、図１〜４では軸上光束ｗａおよび最大画角の光束ｗｂも合わせて示している。
【００４５】
実施例１の結像光学系は、拡大側から順に、第１光路折り曲げ手段Ｒ１を含む第１光学系Ｇ１と、第２光路折り曲げ手段Ｒ２と、第２光学系Ｇ２から構成され、第１光学系Ｇ１がレンズＬ１ａ〜Ｌ１ｌの１２枚のレンズから構成され、第２光学系Ｇ２がレンズＬ２ａ〜Ｌ２ｈの８枚のレンズから構成されている。
【００４６】
実施例１の結像光学系のレンズデータを表１に、フォーカシングの際に間隔が変化する面間隔に関するデータを表２に、諸元に関するデータを表３に、非球面係数に関するデータを表４に示す。以下では、表中の記号の意味について、実施例１のものを例にとり説明するが、実施例２〜４についても基本的に同様である。
【００４７】
表１のレンズデータにおいて、面番号の欄には最も拡大側の構成要素の面を１番目として縮小側に向かうに従い順次増加する面番号を示し、曲率半径の欄には各面の曲率半径を示し、面間隔の欄には各面とその次の面との光軸Ｚ上の間隔を示す。また、ｎの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数を示す。ここで、曲率半径の符号は、面形状が拡大側に凸の場合を正、縮小側に凸の場合を負としている。レンズデータには、開口絞りＳｔ、光学部材ＰＰも含めて示している。開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には面番号とともに（絞り）という語句を記載している。また、レンズデータにおいて、フォーカシングの際に間隔が変化する面間隔の欄にはそれぞれＤＤ[面番号]と記載している。このＤＤ[面番号]に対応する数値は表２に示している。
【００４８】
表３の諸元に関するデータに、投写距離を１９３．４０６としたときの、焦点距離ｆ´、バックフォーカスＢｆ´、Ｆ値ＦＮｏ、および、全画角２ωの値を示す。
【００４９】
なお、基本レンズデータおよび諸元に関するデータに示す数値は、諸元の投写距離における全系の焦点距離が−１となるように規格化されたものである。また、各表の数値は、所定の桁でまるめたものである。
【００５０】
表１のレンズデータでは、非球面の面番号に＊印を付しており、非球面の曲率半径として近軸の曲率半径の数値を示している。表４の非球面係数に関するデータには、非球面の面番号と、これら非球面に関する非球面係数を示す。表４の非球面係数の数値の「Ｅ−ｎ」（ｎ：整数）は「×１０−ｎ」を意味する。非球面係数は、下記式で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝３〜２０）の値である。
Ｚｄ＝Ｃ・ｈ２／｛１＋（１−ＫＡ・Ｃ２・ｈ２）１/２｝＋ΣＡｍ・ｈｍ
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数（ｍ＝３〜１７）
とする。
【００５１】
【表１】
0006670174.tif 000002
【００５２】
【表２】
0006670174.tif 000003
【００５３】
【表３】
0006670174.tif 000004
【００５４】
【表４】
0006670174.tif 000005
【００５５】
実施例１の結像光学系の各収差図を図５に示す。なお、図５では３種の投写距離の収差図を示しており、各々図５中の左側から順に球面収差、非点収差、歪曲収差、および、倍率色収差を示す。球面収差、非点収差、および、歪曲収差を表す各収差図には、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。球面収差図にはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、Ｃ線(波長６５６．３ｎｍ)、および、Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ)についての収差をそれぞれ実線、長破線、および、短破線の実線で示す。非点収差図にはサジタル方向およびタンジェンシャル方向の収差をそれぞれ実線および短破線で示す。倍率色収差図にはＣ線(波長６５６．３ｎｍ)およびＦ線(波長４８６．１ｎｍ)についての収差をそれぞれ長破線および短破線で示す。球面収差図のＦＮｏ．はＦ値、その他の収差図のωは半画角を意味する。
【００５６】
上記の実施例１の説明で述べた各データの記号、意味、記載方法は、特に断りがない限り以下の実施例のものについても同様であるので、以下では重複説明を省略する。
【００５７】
次に、実施例２の結像光学系について説明する。実施例２の結像光学系の構成を示す断面図を図２に示す。実施例２の結像光学系は、第１光学系Ｇ１がレンズＬ１ａ〜Ｌ１ｍの１３枚のレンズから構成されている以外は、実施例１と同様のレンズ枚数構成である。また、実施例２の結像光学系のレンズデータを表５に、フォーカシングの際に間隔が変化する面間隔に関するデータを表６に、諸元に関するデータ（投写距離１９３．２９５）を表７に、非球面係数に関するデータを表８に、各収差図を図６に示す。
【００５８】
【表５】
0006670174.tif 000006
【００５９】
【表６】
0006670174.tif 000007
【００６０】
【表７】
0006670174.tif 000008
【００６１】
【表８】
0006670174.tif 000009
【００６２】
次に、実施例３の結像光学系について説明する。実施例３の結像光学系の構成を示す断面図を図３に示す。実施例３の結像光学系は、実施例１と同様のレンズ枚数構成である。また、実施例３の結像光学系のレンズデータを表９に、フォーカシングの際に間隔が変化する面間隔に関するデータを表１０に、諸元に関するデータ（投写距離１９３．６７１）を表１１に、非球面係数に関するデータを表１２に、各収差図を図７に示す。
【００６３】
【表９】
0006670174.tif 000010
【００６４】
【表１０】
0006670174.tif 000011
【００６５】
【表１１】
0006670174.tif 000012
【００６６】
【表１２】
0006670174.tif 000013
【００６７】
次に、実施例４の結像光学系について説明する。実施例４の結像光学系の構成を示す断面図を図４に示す。実施例４の結像光学系は、実施例４と同様のレンズ枚数構成である。また、実施例４の結像光学系のレンズデータを表１３に、フォーカシングの際に間隔が変化する面間隔に関するデータを表１４に、諸元に関するデータ（投写距離２１８．５２６）を表１５に、非球面係数に関するデータを表１６に、各収差図を図８に示す。
【００６８】
【表１３】
0006670174.tif 000014
【００６９】
【表１４】
0006670174.tif 000015
【００７０】
【表１５】
0006670174.tif 000016
【００７１】
【表１６】
0006670174.tif 000017
【００７２】
実施例１〜４の結像光学系の条件式（１）〜（５）に対応する値を表１７に示す。なお、全実施例ともｄ線を基準波長としており、下記の表１７に示す値はこの基準波長におけるものである。
【００７３】
【表１７】
0006670174.tif 000018
【００７４】
以上のデータから、実施例１〜４の結像光学系は全て、条件式（１）〜（５）を満たしており、良好な光学特性を有しつつ、投写型表示装置に搭載した場合に投写型表示装置を９０度傾けることなく横長あるいは縦長投写を簡単に切り替え可能な結像光学系であることが分かる。
【００７５】
次に、本発明の実施形態に係る投写型表示装置について説明する。図９は、本発明の一実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図である。図９に示す投写型表示装置１００は、本発明の実施形態に係る結像光学系１０と、光源１５と、各色光に対応したライトバルブとしての透過型表示素子１１ａ〜１１ｃと、色分解のためのダイクロイックミラー１２、１３と、色合成のためのクロスダイクロイックプリズム１４と、コンデンサレンズ１６ａ〜１６ｃと、光路を偏向するための全反射ミラー１８ａ〜１８ｃとを有する。なお、図９では、結像光学系１０は概略的に図示している。また、光源１５とダイクロイックミラー１２の間にはインテグレーターが配されているが、図９ではその図示を省略している。
【００７６】
光源１５からの白色光は、ダイクロイックミラー１２、１３で３つの色光光束（Ｇ光、Ｂ光、Ｒ光）に分解された後、それぞれコンデンサレンズ１６ａ〜１６ｃを経て各色光光束にそれぞれ対応する透過型表示素子１１ａ〜１１ｃに入射して光変調され、クロスダイクロイックプリズム１４により色合成された後、結像光学系１０に入射する。結像光学系１０は、透過型表示素子１１ａ〜１１ｃにより光変調された光による光学像をスクリーン１０５上に投写する。
【００７７】
図１０は、本発明の別の実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図である。図１０に示す投写型表示装置２００は、本発明の実施形態に係る結像光学系２１０と、光源２１５と、各色光に対応したライトバルブとしてのＤＭＤ素子２１ａ〜２１ｃと、色分解および色合成のためのＴＩＲ（Total Internal Reflection）プリズム２４ａ〜２４ｃと、照明光と投写光を分離する偏光分離プリズム２５とを有する。なお、図１０では結像光学系２１０を概略的に図示している。また、光源２１５と偏光分離プリズム２５の間にはインテグレーターが配されているが、図１０ではその図示を省略している。
【００７８】
光源２１５からの白色光は、偏光分離プリズム２５内部の反射面で反射された後、ＴＩＲプリズム２４ａ〜２４ｃにより３つの色光光束（Ｇ光、Ｂ光、Ｒ光）に分解される。分解後の各色光光束はそれぞれ対応するＤＭＤ素子２１ａ〜２１ｃに入射して光変調され、再びＴＩＲプリズム２４ａ〜２４ｃを逆向きに進行して色合成された後、偏光分離プリズム２５を透過して、結像光学系２１０に入射する。結像光学系２１０は、ＤＭＤ素子２１ａ〜２１ｃにより光変調された光による光学像をスクリーン２０５上に投写する。
【００７９】
図１１は、本発明のさらに別の実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図である。図１１に示す投写型表示装置３００は、本発明の実施形態に係る結像光学系３１０と、光源３１５と、各色光に対応したライトバルブとしての反射型表示素子３１ａ〜３１ｃと、色分離のためのダイクロイックミラー３２、３３と、色合成のためのクロスダイクロイックプリズム３４と、光路偏向のための全反射ミラー３８と、偏光分離プリズム３５ａ〜３５ｃとを有する。なお、図１１では、結像光学系３１０は概略的に図示している。また、光源３１５とダイクロイックミラー３２の間にはインテグレーターが配されているが、図１１ではその図示を省略している。
【００８０】
光源３１５からの白色光はダイクロイックミラー３２、３３により３つの色光光束（Ｇ光、Ｂ光、Ｒ光）に分解される。分解後の各色光光束はそれぞれ偏光分離プリズム３５ａ〜３５ｃを経て、各色光光束それぞれに対応する反射型表示素子３１ａ〜３１ｃに入射して光変調され、クロスダイクロイックプリズム３４により色合成された後、結像光学系３１０に入射する。結像光学系３１０は、反射型表示素子３１ａ〜３１ｃにより光変調された光による光学像をスクリーン３０５上に投写する。
【００８１】
図１２、図１３は、本発明の一実施形態に係る撮像装置であるカメラ４００の外観図である。図１２は、カメラ４００を前側から見た斜視図を示し、図１３は、カメラ４００を背面側から見た斜視図を示す。カメラ４００は、交換レンズ４８が取り外し自在に装着される、レフレックスファインダーを持たない一眼形式のデジタルカメラである。交換レンズ４８は、本発明の実施形態にかかる光学系である結像光学系４９を鏡筒内に収納したものである。
【００８２】
このカメラ４００はカメラボディ４１を備え、カメラボディ４１の上面にはシャッターボタン４２と電源ボタン４３とが設けられている。またカメラボディ４１の背面には、操作部４４、４５と表示部４６とが設けられている。表示部４６は、撮像された画像や、撮像される前の画角内にある画像を表示するためのものである。
【００８３】
カメラボディ４１の前面中央部には、撮影対象からの光が入射する撮影開口が設けられ、その撮影開口に対応する位置にマウント４７が設けられ、マウント４７を介して交換レンズ４８がカメラボディ４１に装着されるようになっている。
【００８４】
カメラボディ４１内には、交換レンズ４８によって形成された被写体像に応じた撮像信号を出力するＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子（図示せず）、その撮像素子から出力された撮像信号を処理して画像を生成する信号処理回路、およびその生成された画像を記録するための記録媒体などが設けられている。このカメラ４００では、シャッターボタン４２を押すことにより静止画または動画の撮影が可能であり、この撮影で得られた画像データが上記記録媒体に記録される。
【００８５】
以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明の結像光学系は、上記実施例のものに限られるものではなく種々の態様の変更が可能であり、例えば各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、および、アッベ数を適宜変更することが可能である。
【００８６】
また、本発明の投写型表示装置も、上記構成のものに限られるものではなく、例えば、用いられるライトバルブおよび光束分離または光束合成に用いられる光学部材は、上記構成に限定されず、種々の態様の変更が可能である。
【００８７】
また、本発明の撮像装置も、上記構成のものに限られるものではなく、例えば、一眼レフ形式のカメラや、フィルムカメラ、および、ビデオカメラなどに適用することも可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１０、２１０、３１０    結像光学系
１１ａ〜１１ｃ    透過型表示素子
１２、１３、３２、３３    ダイクロイックミラー
１４、３４    クロスダイクロイックプリズム
１５、２１５、３１５    光源
１６ａ〜１６ｃ    コンデンサレンズ
１８ａ〜１８ｃ、３８    全反射ミラー
２１ａ〜２１ｃ    ＤＭＤ素子
２４ａ〜２４ｃ    ＴＩＲプリズム
２５、３５ａ〜３５ｃ    偏光分離プリズム
３１ａ〜３１ｃ    反射型表示素子
４１    カメラボディ
４２    シャッターボタン
４３    電源ボタン
４４、４５    操作部
４６    表示部
４７    マウント
４８    交換レンズ
４９    結像光学系
１００、２００、３００    投写型表示装置
１０５、２０５、３０５    スクリーン
４００    カメラ
Ｇ１    第１光学系
Ｇ２    第２光学系
Ｌ１ａ〜Ｌ２ｈ    レンズ
ＰＰ    光学部材
Ｒ１    第１光路折り曲げ手段
Ｒ２    第２光路折り曲げ手段
Ｓｉｍ    画像表示面
Ｓｔ    開口絞り
ｗａ    軸上光束
ｗｂ    最大画角の光束
Ｚ    光軸
【図１】
0006670174.tif 000019
【図２】
0006670174.tif 000020
【図３】
0006670174.tif 000021
【図４】
0006670174.tif 000022
【図５】
0006670174.tif 000023
【図６】
0006670174.tif 000024
【図７】
0006670174.tif 000025
【図８】
0006670174.tif 000026
【図９】
0006670174.tif 000027
【図１０】
0006670174.tif 000028
【図１１】
0006670174.tif 000029
【図１２】
0006670174.tif 000030
【図１３】
0006670174.tif 000031