(57)【要約】【課題】軽量化と光学性能の維持とを両立させた投射光学系及びそれを有する投射光学系および画像投射装置並びに光学機器を提供する。【解決手段】樹脂からなる光学素子としてのプリズムを介した光が入射する、複数のレンズを有する投射光学系であって、投射光学系の光軸方向において、複数のレンズのうち最も拡大共役側のレンズ面から縮小共役面までの距離をＬ、プリズムの厚さをｔとするとき、ｔ／Ｌ＞０．１を満たし、プリズムの温度変化に伴うピント移動を、複数のレンズの温度変化に伴うピント移動で補償する。【選択図】図１
2013218160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂からなる光学素子としてのプリズムを介した光が入射する、複数のレンズを有する投射光学系であって、
前記投射光学系の光軸方向において、前記複数のレンズのうち最も拡大共役 側のレンズ面から縮小共役面までの距離をＬ、前記プリズムの厚さをｔとするとき、
ｔ／Ｌ＞０．１を満たし、
前記プリズムの温度変化に伴うピント移動を、前記複数のレンズの温度変化に伴うピント移動で補償したことを特徴とする投射光学系。
【請求項２】
入射面と出射面の少なくとも一方にレンズ面を備え、かつ、前記入射面と前記出射面の間にプリズム成分を備える樹脂からなる光学素子、を介した光が入射する、複数のレンズを有する投射光学系であって、
前記投射光学系の光軸方向において、前記複数のレンズのうち最も拡大共役側のレンズ面から縮小共役面までの距離をＬ、前記光学素子のプリズム成分の厚さをｔとするとき、
ｔ／Ｌ＞０．１を満たし、
前記プリズム成分の温度変化に伴うピント移動を、前記複数のレンズおよび前記光学素子のレンズ面の温度変化に伴うピント移動で補償したことを特徴とする投射光学系。
【請求項３】
前記光学素子は、３色の画像変調素子からの光を合成するための光路に設けられ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】
前記複数のレンズは、全てガラス製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】
前記プリズムは正屈折力の樹脂レンズと接合して一体化され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６】
前記プリズムの温度変化に伴う屈折率変化によるピント移動量をΔＰａとし、前記複数のレンズの温度変化に伴うピント移動量をΔＰｂとするとき、
−１．３  ＜  △Ｐｂ／△Ｐａ  ＜  −０．７
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の投射光学系。
【請求項７】
前記プリズムの温度変化に伴う屈折率変化によるピント移動量をΔＰａとし、前記複数のレンズの温度変化に伴うピント移動量をΔＰｂとするとき、
−１．１  ＜  △Ｐｂ／△Ｐａ  ＜  −０．９
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の投射光学系。
【請求項８】
前記プリズム成分の温度変化に伴う屈折率変化によるピント移動量をΔＰａとし、前記複数のレンズおよび前記レンズ面の温度変化に伴うピント移動量をΔＰｂとするとき、
−１．３  ＜  △Ｐｂ／△Ｐａ  ＜  −０．７
を満たすことを特徴とする請求項２に記載の投射光学系。
【請求項９】
前記プリズム成分の温度変化に伴う屈折率変化によるピント移動量をΔＰａとし、前記複数のレンズおよび前記レンズ面の温度変化に伴うピント移動量をΔＰｂとするとき、
−１．１  ＜  △Ｐｂ／△Ｐａ  ＜  −０．９
を満たすことを特徴とする請求項２に記載の投射光学系。
【請求項１０】
画像変調素子と、
前記画像変調素子を照明する照明手段と、
前記画像変調素子により変調された光を投射面に投射する請求項１乃至９のいずれか１項に記載の投射光学系と、
を有することを特徴とする画像投射装置。
【請求項１１】
樹脂からなる光学素子としてのプリズムと、
前記プリズムの光出射側もしくは光入射側に複数のレンズを備える光学系と、
を有する光学機器であって、
前記光学系の光軸方向において、前記複数のレンズのうち最も拡大共役側のレンズ面から縮小共役面までの距離をＬ、前記プリズムの厚さをｔとするとき、
ｔ／Ｌ＞０．１を満たし、
前記プリズムの温度変化に伴うピント移動を、前記複数のレンズの温度変化に伴うピント移動で補償したことを特徴とする光学機器 。
【請求項１２】
入射面と出射面の少なくとも一方にレンズ面を備え、かつ、前記入射面と前記出射面の間にプリズム成分を備える樹脂からなる光学素子と、
前記光学素子の光出射側もしくは光入射側に複数のレンズを備える光学系と、
を有する光学機器であって、
前記光学系の光軸方向において、前記複数のレンズのうち最も拡大共役側のレンズ面から縮小共役面までの距離をＬ、前記プリズムの厚さをｔとするとき、
ｔ／Ｌ＞０．１を満たし、
前記プリズム成分の温度変化に伴うピント移動を、前記複数のレンズおよび前記レンズ面の温度変化に伴うピント移動で補償したことを特徴とする光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は投射光学系および画像投射装置並びに光学機器に関し、例えば液晶パネル（画像変調素子）に基づく投射像原画をスクリーン面上に拡大投影する液晶プロジェクタに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
樹脂材料は、射出成形による大量生産が可能なことや、非球面形状化によるレンズ性能向上が可能なことなどから、高性能化・低コスト化を実現するレンズ素子材料として大きく発展してきた。しかし、樹脂材料は一般のガラス材料に比べると、温度に伴う屈折率変化が激しい。したがって、温度条件の変化に伴って、特にピントの移動が問題になる場合が多く、これまで樹脂材料をレンズに用いた場合の温度補償を行う技術が開発されてきた。
【０００３】
特許文献１は、プラスチックレンズを用いた場合の温度補償の考え方を提示したもので、構成レンズの焦点距離と材料温度係数を所定の条件に入れる「温度消し」の条件を示している。特許文献２は正屈折力の樹脂レンズと負屈折力の樹脂レンズを同時に用いることで、温度変化をキャンセルする条件を示したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭６１−３４６４４号公報
【特許文献２】特開２００５−１８１９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
最近パソコン・ビデオなどの画像を大画面に投影して見ることができる装置として、プレゼンテーションや家庭での映画鑑賞などにプロジェクタが広く利用されてきている。これに伴い、手軽に持ち運びができるよう、小型軽量化の要求が大きい。特に、近年ＬＥＤやレーザーなどの小型光源の進歩が著しく、これと相まって一層の小型軽量化が進められている。
【０００６】
しかしながら、反射型の画像変調素子（ＤＭＤやＬＣＯＳなど）を用いたプロジェクタでは、その素子の前に光路変更のためのプリズムを配置する必要がある。また透過型の画像変調素子であっても、色合成を行う場合などは素子の後にプリズムを配置する必要がある。画像投射装置であるプロジェクタにおいては、画像変調素子近傍のプリズムが不可欠であって、このために小型軽量化が阻害され、特にガラスプリズムでは重量が非常に重く、軽量化を妨げる大きな要因となっていた。
【０００７】
この問題を解決するために樹脂プリズムを用いることが考えられるが、厚い樹脂プリズムでは、屈折力がない（焦点距離が∞）ものの、温度変化に伴う屈折率変化により、ピント移動が無視できなくなることを、本願発明者は認識するに至った。
【０００８】
本発明の目的は、軽量化と光学性能の維持とを両立させた投射光学系および画像投射装置並びに光学機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係わる投射光学系の代表的な構成は、樹脂からなる光学素子としてのプリズムを介した光が入射する、複数のレンズを有する投射光学系であって、前記投射光学系の光軸方向において、前記複数のレンズのうち最も拡大共役側のレンズ面から縮小共役面までの距離をＬ、前記プリズムの厚さをｔとするとき、ｔ／Ｌ＞０．１を満たし、前記プリズムの温度変化に伴うピント移動を、前記複数のレンズの温度変化に伴うピント移動で補償したことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係わる投射光学系の他の代表的な構成は、入射面と出射面の少なくとも一方にレンズ面を備え、かつ、前記入射面と前記出射面の間にプリズム成分を備える樹脂からなる光学素子、を介した光が入射する、複数のレンズを有する投射光学系であって、前記投射光学系の光軸方向において、前記複数のレンズのうち最も拡大共役側のレンズ面から縮小共役面までの距離をＬ、前記光学素子のプリズム成分の厚さをｔとするとき、ｔ／Ｌ＞０．１を満たし、前記プリズム成分の温度変化に伴うピント移動を、前記複数のレンズおよび前記光学素子のレンズ面の温度変化に伴うピント移動で補償したことを特徴とする。
【００１１】
また画像投射装置も本発明の他の一側面を構成する。
【００１２】
更に、本発明に係わる光学機器の代表的な構成は、樹脂からなる光学素子としてのプリズムと、前記プリズムの光出射側もしくは光入射側に複数のレンズを備える光学系と、を有する光学機器であって、前記光学系の光軸方向において、前記複数のレンズのうち最も拡大共役側のレンズ面から縮小共役面までの距離をＬ、前記プリズムの厚さをｔとするとき、ｔ／Ｌ＞０．１を満たし、前記プリズムの温度変化に伴うピント移動を、前記複数のレンズの温度変化に伴うピント移動で補償したことを特徴とする。
【００１３】
更に、本発明に係わる光学機器の他の代表的な構成は、入射面と出射面の少なくとも一方にレンズ面を備え、かつ、前記入射面と前記出射面の間にプリズム成分を備える樹脂からなる光学素子と、前記光学素子の光出射側もしくは光入射側に複数のレンズを備える光学系と、を有する光学機器であって、前記光学系の光軸方向において、前記複数のレンズのうち最も拡大共役側のレンズ面から縮小共役面までの距離をＬ、前記プリズムの厚さをｔとするとき、ｔ／Ｌ＞０．１を満たし、前記プリズム成分の温度変化に伴うピント移動を、前記複数のレンズおよび前記レンズ面の温度変化に伴うピント移動で補償したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、軽量化と光学性能の維持とを両立させた投射光学系および画像投射装置並びに光学機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る投射光学系の光学構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る投射光学系を構成するレンズ系の収差図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る投射光学系の光学構成図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る投射光学系を構成するレンズ系の収差図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る投射光学系の光学構成図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る投射光学系を構成するレンズ系の収差図である。
【図７】本発明の実施形態に係るプリズムで発生するピント移動の説明図である。
【図８】本発明の実施形態に係る投射光学系を有する画像投射装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
《第１の実施形態》
（画像投射装置）
図８に、本発明の実施形態に係る投射光学系を有する画像投射装置であって、反射型の画像変調素子を用い、色合成系として各色の光路に、夫々２個のプリズムとしての偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）が設けられた画像投射装置を示す。図８において、１は光源であり、本実施形態では高圧水銀ランプを用いている。２は放物面リフレクタ、３は第１レンズアレイ、４は第２レンズアレイ、５は偏光変換素子、６はコンデンサレンズである。これらは、照明手段を構成する。ここで、レンズアレイとは、複数の微小なレンズが配列された光学素子のことである。
【００１８】
７は色分離素子としてのダイクロイックミラー、８は不要な偏光光をカットする偏光板、９は偏光分離面でＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）であり、偏光分離面には偏光分離膜が積層されて形成されている。１０は位相板、１１はＧ光を光変調するＧ用の画像変調素子である。光源１からの光で照明される画像変調素子として、具体的には反射型液晶表示素子ＬＣＯＳ、ＤＭＤ素子（ＤＬＰ）などが挙げられる。１３は偏光板、１４はＢ光のみに作用し、その偏光方向を９０°回転させる波長選択性位相板である。
【００１９】
１５は偏光分離面でＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）、１６は位相板、１７はＢ光を光変調するＢ用の画像変調素子（第１の反射型画像変調素子）である。１８は位相板、１９はＲ光を光変調するＲ用の画像変調素子（第２の反射型画像変調素子）である。２０はＲ光のみに作用し、その偏光方向を９０°回転させる波長選択性位相板、１２は偏光分離面でＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）、２１は投射光学系である。３色の画像変調素子１１、１７、１９からの光は合成されて、投射光学系２１を介して、画像が投射面（スクリーン面）に投射される。
【００２０】
（投射光学系）
図１に、本発明の第１の実施形態に係る投射光学系の光学構成を示す。図１で、拡大共役側は被投射面側であり、縮小共役面は画像変調素子（パネル）側である。図１に示すように、本実施形態では拡大共役側（図面左）より順に９枚のレンズＧ１乃至Ｇ９と、プリズムＰＲで構成される。即ち、プリズムＰＲの光出射側に複数のレンズが設けられる。９枚のレンズは全てガラス製であり、プリズムは樹脂材料でできている。
【００２１】
本図面では、３色の画像変調素子からの光を合成するための光路を形成するプリズムは、ただのブロックとして図示されているが、例えば反射型液晶（ＬＣＯＳ）の場合には、上述したように色毎に設けられる２個のＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）が相当する。また、ＤＭＤ素子の場合は１個の全反射プリズム、３板式の透過型液晶パネルの場合には１個のクロスダイクロプリズムがこれに相当する。
【００２２】
ここで、表１に、本実施形態の数値実施例を記載する。表中、面番号は拡大共役側より順に各レンズの面に付した番号で、ｒは曲率半径、ｄは面間隔（次の面との物理的間隔）、ｎｄ、νｄはガラス材料のｄ線の屈折率およびアッベ数を示している。
【００２３】
（レンズの温度変化に伴うピント移動）
ここで、温度変化に伴うピント移動について説明を行う。光学材料の屈折率は温度によって変化するが、あるレンズの温度が基準温度（２０℃乃至２５℃）から単位温度だけ変化したとする。すると、変化前の屈折率をｎ、焦点距離をｆとし、温度変化後に屈折率がｎ´となった場合、その焦点距離ｆ´は以下の式で表される。
【００２４】
【数１】
2013218160.tif 000003
即ち、単位温度あたりの屈折力変化量Δφは、以下の式で表される。
【００２５】
【数２】
2013218160.tif 000004
このとき、温度変化が単位温度であるから、以下の式が成立する。
【００２６】
【数３】
2013218160.tif 000005
ここで、以下のように定義する。
【００２７】
【数４】
2013218160.tif 000006
すると、単位温度あたりの屈折力変化量Δφは、以下の簡単な式で表されることになる。
【００２８】
【数５】
2013218160.tif 000007
これは色収差と同様の考え方であって、係数τは、温度のアッベ数とでも呼ぶべきものになる。即ち、τが大きい値ほど単位温度あたりの屈折力変化が少なく、小さい値ほど単位温度あたりの屈折力変化が大きいことを表す。また、Δφが正の値の場合（τとｆが同符号）は、ピントが元の像点よりも手前（アンダー側）にずれ、負値の場合（τとｆが逆符号）は奥（オーバー側）にずれる。
【００２９】
今、拡大共役側から第ｋ番目のレンズの焦点距離を全系の焦点距離ｆで規格化した規格化焦点距離をｆｋ、温度係数をτｋとする。このとき、無限遠方からレンズ第１面で光線高＝１で入射した瞳近軸光線が、ｋ番目のレンズを通過する光線高の縮小共役側と拡大共役側の平均値をｈｋとする。すると、レンズ全系における単位温度あたりのピント変動量ΔＰｌｅｎｓは下式で得られる。ここで、ｆは全系の焦点距離である。
【００３０】
【数６】
2013218160.tif 000008
このΔＰｌｅｎｓが正の値の場合は、ピントが元の像点よりも手前（アンダー側）にずれ、負値の場合は奥（オーバー側）にずれる。そしてΔＰｌｅｎｓ＝０が所謂「温度消し」の条件、すなわちピント移動ゼロの条件となる。但し、上式はレンズ系の全てのレンズを厚さゼロの薄レンズとして扱ったものであって、プリズムのような屈折力の無い光学エレメントは考慮されていない。
【００３１】
これは、構成エレメントが無機ガラス材料だけの場合や、レンズ全長に対して厚さが十分薄いとみなせる樹脂プリズムを用いている場合には、ほぼ問題がない。実際に従来のガラスプリズムを用いていた場合には、そのピント変動に与える影響は、他のレンズに比べるとほぼ無視できる量であった。
【００３２】
（厚い樹脂プリズムの温度変化に伴うピント移動）
しかしながら、レンズ系で最も拡大共役側のレンズ面から縮小共役面までの距離をＬ、樹脂プリズムの厚さをｔとするとき、ｔ／Ｌ＞０．１を満たす厚さｔを有した樹脂プリズムを含む場合には、上記のレンズのみによる温度消しでは不十分であることが分かった。これは、樹脂プリズムによって生じるピント移動が、無視できない量であることに起因する。以下、プリズムによって生じるピント移動について、図７を用いて説明する。図中、左より光軸に対する角度θで入射してきた光線は、プリズムによって屈折される。プリズム入射後の光線は、温度変化前後で異なり、温度変化前が実線、変化後が点線で図示されている。
【００３３】
温度変化前の光線は、入射後θ１´の角度でプリズム内を進む一方、温度変化後の光線はプリズム内を角度θ２´で進む。プリズム出射後、２つの光線は再び角度θとなって空気中を進み、光軸（図中一点鎖線）に到達するが、プリズム内での角度差から到達点が異なる。この量ΔＰｐｒｉｓｍが、全てのプリズムにおける単位温度あたりのピント変動量である。図より、プリズム出射時の光線高の変化Δｈは、以下の式で表される。
【００３４】
【数７】
2013218160.tif 000009
一方、屈折則から以下の式が成立する。
【００３５】
【数８】
2013218160.tif 000010
これより、ΔＰｐｒｉｓｍは、以下のように表される。
【００３６】
【数９】
2013218160.tif 000011
温度変化が単位温度である場合は、前出の定義より、ｎ´＝ｎ＋ｄｎ／ｄｔとなる。一般的に樹脂材料のｄｎ／ｄｔは負の値であることから、ｎ´＜ｎとなる。すなわち温度上昇すると屈折角が小さくなるためΔＰｐｒｉｓｍは正の値、即ち図７に示されているように常に手前（アンダー側）にピントが移動する。樹脂プリズムが複数ある場合には、単純に加算される。即ち、第ｍ番目の樹脂光学エレメントにｍの添字を付して、以下の式で表される。
【００３７】
【数１０】
2013218160.tif 000012
即ち、レンズ全系に対して無視できない厚さｔの樹脂プリズムが存在する場合の「温度消し」の条件は、上記ΔＰｐｒｉｓｍも考慮して、以下の式が成立することである。
【００３８】
【数１１】
2013218160.tif 000013
但し、この条件を厳密に満たすことが必ずしも必要十分条件ではなく、許容深度などを考慮し、以下の式を満たすように設計を行うことで、樹脂プリズムのピント移動をレンズ系のピント移動で十分補償することができる。
【００３９】
【数１２】
2013218160.tif 000014
ここで、レンズ全系における単位温度あたりのピント変動量ΔＰｌｅｎｓに対し、所定の温度変化に対するレンズ全系におけるピント変動量をΔＰａとする。また、全てのプリズムにおける単位温度あたりのピント変動量ΔＰｐｒｉｓｍに対し、所定の温度変化に対する全てのプリズムにおけるピント変動量をΔＰｂとすると、以下の式となる。
【００４０】
−１．３  ＜  △Ｐｂ／△Ｐａ  ＜  −０．７
より高精細で深度が狭いようなプロジェクタでは、更に好ましくは、以下の式を満たすように設計を行うべきである。
【００４１】
【数１３】
2013218160.tif 000015
所定の温度変化に対しては、以下の式となる。
【００４２】
−１．１  ＜  △Ｐｂ／△Ｐａ  ＜  −０．９
前述した通り、ΔＰｐｒｉｓｍは正の値になるので、ΔＰｌｅｎｓは負の値、即ちオーバー側に「温度出し」されるように設計を行わなければならない。表２は、本実施形態のｄｎ／ｄｔ、τｋ、ｆｋ、ｈｋ、ｈｋ２／τｋｆｋを、各エレメント毎に示したものである。ｄｎ／ｄｔは単位温度あたりの温度屈折率変化係数（×１０−６）で、τｋは前記の定義による温度アッベ数、ｆｋは全系の焦点距離ｆで規格化された各エレメントの焦点距離である。また、ｈｋは、無限大（∞）遠方からレンズ第１面に光線高ｈ１＝１で入射した瞳近軸追跡光線の、各レンズの縮小共役側面と拡大共役側面における光線高の平均値を示す。
【００４３】
表２に示す通り、屈折力が無いにもかかわらず、樹脂プリズムによるピントずれ量ΔＰｐｒｉｓｍは非常に大きい。本実施形態では、プリズム以外が全て無機ガラス材料で構成されているため、ほぼ全てのレンズをオーバー側に温度出しするようガラス材料を選定する必要がある。これにより、レンズ系全体でプリズムのアンダー方向のピント移動を補償して、投射光学系としてのピント移動を打ち消している。具体的には、単位温度上昇時のピント移動量を０．０３６μｍと非常に小さい値として実現している。
【００４４】
因みに、無機ガラス材料で温度出しを行う場合には、Ｇ５／６のような接合レンズを積極的に用いると効果的である。即ち、接合レンズの各レンズが同じ方向に温度出しを行うようガラスを選定することで、合成のパワーを抑えつつ、強い温度出しを行うことが可能だからである。オーバー方向に温度出しを行う場合には、負レンズとしてランタンクラウン系やランタンフリント系のガラス材料を、正レンズにリン酸クラウン、またはフッケイ酸クラウン系のガラスを用いると特に強い温度出しを行うことができる。
【００４５】
これをアッベ数で表現すれば正屈折力をもつもののアッベ数をνｐ、負屈折力をもつもののアッベ数をνｎとしたとき、以下の範囲であることが好ましい。
【００４６】
３０  ＜  νｎ  ＜  ６０
６０  ＜  νｐ
更に好ましくは、以下の範囲とすることで、オーバー方向に強い温度出しを行うことが可能になる。
【００４７】
３５  ＜  νｎ  ＜  ５５
７５  ＜  νｐ
前述したガラス材料を正負逆に適用すれば、逆にアンダー方向に温度出しを行うこととなる。また、当然のことであるが、このような「温度出し」接合レンズは、色収差にも大きく影響を与えるものであるから、その点も考慮して位置やパワーを決める必要がある。
【００４８】
【表１】
2013218160.tif 000016
【００４９】
【表２】
2013218160.tif 000017
【００５０】
ΔＰｌｅｎｓ＝−６．２４０  ［μｍ］
ΔＰｐｒｉｓｍ＝６．２７６  ［μｍ］
ΔＰｌｅｎｓ／ΔＰｐｒｉｓｍ  ＝  −０．９９４
ΔＰｌｅｎｓ＋ΔＰｐｒｉｓｍ  ＝  ０．０３６  ［μｍ］
ｔ／Ｌ  ＝  ０．３０５
図２に、本実施形態の収差図を図示する。本実施形態によれば、樹脂プリズムを用いながらも温度消しを実現しつつ、好適に収差が補正されていることが分かる。
【００５１】
《第２の実施形態》
本発明の第２の実施形態の数値例を表３に挙げ、断面図を図３に示す。本実施形態では、拡大共役側より順に６枚のガラスレンズＧ１乃至Ｇ６、樹脂プリズムＰＲ、正屈折力の樹脂レンズＧ７が配列された構成となっている。第１の実施形態と大きく異なるところは、樹脂プリズムＰＲの後方に正屈折力の樹脂レンズＧ７を接合配置した点である。この樹脂レンズＧ７は、オーバー方向の温度出し効果があるため、樹脂プリズムＰＲのアンダー方向の温度ピント移動を補償する効果がある。
【００５２】
また、縮小共役側の面を非球面形状とすることで、第１の実施形態に対して更なる性能向上と枚数削減を達成している。表３において、面番号の右側に＊が付記されている面は、以下の関数に従った非球面形状であることを示し、表にその係数を示している。ｙは径方向の座標、ｘは光軸方向の座標を示す。
ｘ    ＝    （ｙ２  ／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ２  ／Ｒ２  ）｝１／２  ］
＋    Ａｙ４  ＋Ｂｙ６  ＋Ｃｙ８  ＋Ｄｙ１０＋Ｅｙ１２
表４は、本実施形態の温度補償関係を示しており、レンズ系を構成する全てのレンズ（
ガラスレンズＧ１乃至Ｇ６と、樹脂レンズＧ７）の温度出し効果によって、プリズムのピント移動を相殺し、投射光学系の全系で温度補償を成り立たせている。本実施形態では、樹脂レンズＧ７によって、ガラスレンズ系の温度出し負担が軽減され、より収差性能に重きを置いた設計を可能にしており、これも枚数削減の要因の１つになっている。その他の構成および作用については、第１の実施形態と同じであり、詳細説明は省略する。本実施形態の性能を示す収差図を、図４に示す。
【００５３】
【表３】
2013218160.tif 000018
【００５４】
【表４】
2013218160.tif 000019
【００５５】
ΔＰｌｅｎｓ＝−４．５４７  ［μｍ］
ΔＰｐｒｉｓｍ＝５．３７９  ［μｍ］
ΔＰｌｅｎｓ／ΔＰｐｒｉｓｍ  ＝  −０．８４５
ΔＰｌｅｎｓ＋ΔＰｐｒｉｓｍ  ＝  ０．８３２  ［μｍ］
ｔ／Ｌ  ＝  ０．２２５
《第３の実施形態》
本実施形態の数値例を表５に挙げ、断面図を図５に示す。本実施形態は、第２の実施形態の変形例であり、第２の実施形態の樹脂プリズムＰＲと樹脂レンズＧ７とを一体化した光学素子の構成にしている。一体化することにより、部品点数を削減することができ、低コスト化、鏡筒構成の簡便化などの効果がある。温度補償関係に関しては、表６に示している。本実施形態では、レンズ系を構成するレンズ（Ｇ１乃至Ｇ６）、および光学素子Ｇ７’の図中右側のレンズ面）と、樹脂プリズム成分（Ｇ７’の図中右側曲面に対する基台部）と、を備える。
【００５６】
本実施形態においては、単体としての樹脂プリズムが無くなり、樹脂プリズム成分とレンズ面（レンズ成分を形成）が一体化した光学素子Ｇ７’（樹脂プリズム成分が正屈折力の光学素子の一部を構成）が両方の作用を兼用することになる。即ち、光学素子Ｇ７’については、ΔＰｌｅｎｓの項ではレンズ成分として計算され、ΔＰｐｒｉｓｍの項ではプリズム成分として計算される。本実施形態の収差図を図６に示す。
【００５７】
【表５】
2013218160.tif 000020
【００５８】
【表６】
2013218160.tif 000021
【００５９】
ΔＰｌｅｎｓ＝−７．６８１  ［μｍ］
ΔＰｐｒｉｓｍ＝６．４５５２  ［μｍ］
ΔＰｌｅｎｓ／ΔＰｐｒｉｓｍ  ＝  −１．１９０
ΔＰｌｅｎｓ＋ΔＰｐｒｉｓｍ  ＝  −１．２２６  ［μｍ］
ｔ／Ｌ  ＝  ０．２６９
（変形例）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００６０】
（変形例１）
例えば、樹脂は、温度変化による膨張あるいは収縮によってもピント位置が移動する。よって、樹脂プリズムまたはプリズム成分の屈折率変化によるピント移動のみでなく、樹脂プリズムまたはプリズム成分の膨張や収縮等によるピント移動も含めた樹脂プリズムまたはプリズム成分のピント移動を、レンズのピント移動で補償するのがより好ましい。
【００６１】
（変形例２）
上記第３の実施形態では、光学素子Ｇ７’について入射面である縮小共役側の面のみレンズ面としたが、出射面である拡大共役側（反対側）の面のみレンズ面としても良く、あるいは縮小共役側の面および拡大共役側（反対側）の面をレンズ面としても良い。
【００６２】
（変形例３）
上述した実施形態では、光学機器として光学素子（プリズム、プリズム成分）の光出射側に複数のレンズを備えた画像を拡大する画像投射装置について述べたが、本発明はこれに限らない。即ち、物体側、像側を逆にして、光学素子（プリズム、プリズム成分）の光入射側に複数のレンズを備え、光学機器として被写体を縮小結像する撮像光学系を備える撮像装置にも適用できる。この場合、上述した実施形態における拡大共役側は、被写体側（物体側）、縮小共役側が撮像素子側となる。
【符号の説明】
【００６３】
１・・光源、９・・プリズムとしての偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）、１１・・Ｇ用の画像変調素子、１２、１５・・プリズムとしての偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）、１７・・Ｂ用の画像変調素子、１９・・Ｒ用の画像変調素子、２１・・投射光学系、Ｇ１〜Ｇ７・・レンズ、ＰＲ・・樹脂プリズム
【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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