(57)【要約】      （修正有）【課題】投射光学系の画像歪みを低減する。【解決手段】投写光学系１００は、画像表示素子１３０に形成された画像光束を投写面（スクリーン１）に投写する。投写光学系は、画像表示素子の出射面側に位置し、正のパワーを有する透過光学系１１０と、少なくとも１枚のミラーを含み、透過光学系からの出射光を投写面に反射する反射光学系１２０と、を備える。透過光学系は、開口絞りと、開口絞りよりも画像表示素子側に配置された正レンズと、開口絞りよりも投写面側に配置された、メニスカス形状の第１正レンズ、負レンズ、及びメニスカス形状の第２正レンズと、を含む。フォーカシングの際に、第１正レンズ及び第２正レンズは、互いの凹面を向かい合わせるように配置され、第１正レンズ及び第２正レンズの間には、負レンズが配置され、第１正レンズと負レンズとの間隔と、第２正レンズと負レンズとの間隔とは、変化しない。【選択図】図１
2017187736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像表示素子に形成された画像光束を投写面に投写するための投写光学系であって、
前記画像表示素子の出射面側に位置し、正のパワーを有する透過光学系と、
少なくとも１枚のミラーを含み、前記透過光学系からの出射光を前記投写面に反射する反射光学系と、を備え、
前記透過光学系は、開口絞りと、前記開口絞りよりも前記画像表示素子側に配置された正レンズと、前記開口絞りよりも投写面側に配置された、メニスカス形状の第１正レンズ、負レンズ、及びメニスカス形状の第２正レンズと、を含み、
前記第１正レンズ及び前記第２正レンズは、互いの凹面を向かい合わせるように配置され、
前記第１正レンズ及び前記第２正レンズの間には、前記負レンズが配置され、
フォーカシングの際に、前記第１正レンズと前記負レンズとの間隔と、前記第２正レンズと前記負レンズとの間隔とは、変化しない、
投写光学系。
【請求項２】
前記負レンズの入射面および出射面は、凹面形状を有する、
請求項１に記載の投写光学系。
【請求項３】
前記負レンズは非球面形状を有する、
請求項１に記載の投写光学系。
【請求項４】
前記負レンズは、前記負レンズの中心から径方向に離れるに従って曲率が小さくなる形状を有する、
請求項３に記載の投写光学系。
【請求項５】
前記第１正レンズ及び前記第２正レンズのうち、前記画像表示素子側に配置されたレンズは、下記の条件（１）を満足する、請求項１に記載の投写光学系：
１＜｜（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２−Ｒ１）｜＜１０  ・・・（１）
ここで、
Ｒ１：画像表示素子側に配置されたレンズの一方の面の曲率半径
Ｒ２：画像表示素子側に配置されたレンズのＲ１の反対の面の曲率半径
である。
【請求項６】
前記第１正レンズ及び前記第２正レンズのうち少なくとも１つは、非球面形状を有する、
請求項１に記載の投写光学系。
【請求項７】
前記透過光学系は、前記開口絞りよりも前記投写面側に負の低分散レンズを含む、
請求項１に記載の投写光学系。
【請求項８】
前記負レンズよりも前記投写面側には、前記透過光学系に含まれるメニスカス形状のレンズの中で最も偏肉比が大きいメニスカス形状のレンズが配置される、
請求項１に記載の投写光学系。
【請求項９】
前記透過光学系と前記投写面との間には中間像が形成される、
請求項１に記載の投写光学系。
【請求項１０】
画像光束を投写面に投写するための画像投写装置であって、
前記画像光束を形成する画像表示素子と、
前記画像表示素子の出射面側に位置し、正のパワーを有する透過光学系と、
少なくとも１枚のミラーを含み、前記透過光学系の出射光を前記投写面に反射する反射光学系と、を有する投写光学系と、を備え、
前記透過光学系は、開口絞りと、前記開口絞りよりも前記画像表示素子側に配置された正レンズと、前記開口絞りよりも投写面側に配置された、メニスカス形状の第１正レンズ、負レンズ、メニスカス形状の第２正レンズを含み、
前記第１正レンズ及び前記第２正レンズは、互いの凹面を向かい合わせるように配置され、
前記第１正レンズ及び前記第２正レンズの間には、前記負レンズが配置され、
フォーカシングの際に、前記第１正レンズと前記負レンズとの間隔と、前記第２正レンズと前記負レンズとの間隔とは、変化しない、
画像投写装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、投射光学系および投写光学系を備える画像投写装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、反射面を含む投写光学系を用いた投写装置を開示する。この投写装置は、ライトバルブに形成された画像を投影面に拡大投影するための投写光学系である。投写光学系は、複数のレンズからなり、投影面とライトバルブとの間に、画像の中間像を形成するための正のパワーを有するレンズ光学系と、中間像を結像した後の発散する光束を反射し、投影面上に結像させるための正のパワーを有する第１反射面と、レンズ光学系からの射出光を第１反射面に入射させるための第２反射面と、からなる。これにより、色収差および歪みが低減された大画面を投写することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１７４８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、画像歪みの低減された投写光学系を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示における投写光学系は、画像表示素子に形成された画像光束を投写面に投写するための投写光学系である。投写光学系は、透過光学系と、反射光学系と、を備える。透過光学系は、画像表示素子の出射面側に位置し、正のパワーを有する。反射光学系は、少なくとも１枚のミラーを含み、透過光学系からの出射光を投写面に反射する。透過光学系は、開口絞りと、開口絞りよりも画像表示素子側に配置された正レンズと、開口絞りよりも投写面側に配置された、メニスカス形状の第１正レンズ、負レンズ、及びメニスカス形状の第２正レンズと、を含む。第１正レンズ及び第２正レンズは、互いの凹面を向かい合わせるように配置される。第１正レンズ及び第２正レンズの間には、負レンズが配置される。フォーカシングの際に、第１正レンズと負レンズとの間隔と、第２正レンズと負レンズとの間隔とは、変化しない。
【０００６】
本開示の画像投写装置は、画像光束を投写面に投写するための画像投写装置である。画像投写装置は、画像表示素子と、投写光学系と、を備える。画像表示素子は、画像光束を形成する。投写光学系は、透過光学系と、反射光学系と、を有する。透過光学系は、画像表示素子の出射面側に位置し、正のパワーを有する。反射光学系は、少なくとも１枚のミラーを含み、透過光学系の出射光を投写面に反射する。透過光学系は、開口絞りと、開口絞りよりも画像表示素子側に配置された正レンズと、開口絞りよりも投写面側に配置された、メニスカス形状の第１正レンズ、負レンズ、メニスカス形状の第２正レンズを含む。第１正レンズ及び第２正レンズは、互いの凹面を向かい合わせるように配置される。第１正レンズ及び第２正レンズの間には、負レンズが配置される。フォーカシングの際に、第１正レンズと負レンズとの間隔と、第２正レンズと負レンズとの間隔とは、変化しない。
【発明の効果】
【０００７】
本開示における投写光学系によれば、画像歪みを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施の形態１〜実施の形態３における画像投写装置を説明するための構成図である。
【図２】図２は、実施の形態１（数値実施例１）における透過光学系の構成図である。
【図３】図３は、実施の形態２（数値実施例２）における透過光学系の構成図である。
【図４】図４は、実施の形態３（数値実施例３）における透過光学系の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１０】
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００１１】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１に係る画像投写装置１０を図１及び図２を用いて説明する。
【００１２】
実施の形態１の画像投写装置１０は、たとえば航空機の客室内で用いられる。画像投写装置１０は、たとえば手荷物用のロッカーの近傍など、限られたスペースに配置され、客室内の壁や天井に画像を投写する。
【００１３】
実施の形態１の画像投写装置１０は、投写光学系１００の構成により低背化を実現でき、さらに大画面でも画像歪みを低減できる。すなわち実施の形態１の画像投写装置１０は、投写光学系１００の、開口絞りＡよりも画像表示素子１３０側に配置された正レンズ（第１レンズＬ１、第３レンズＬ３、及び第５レンズＬ５）により、画像歪みを低減できる。また実施の形態１の画像投写装置１０は、開口絞りＡよりも投写面（スクリーン１）側に配置された、メニスカス形状の第１正レンズ（第１１レンズＬ１１）、負レンズ（第１２レンズＬ１２）、メニスカス形状の第２正レンズ（第１３レンズＬ１３）により、画像投写装置１０の低背化を実現しつつ、大画面でも画像歪みを低減できる。
【００１４】
［１−１．構成］
図１に示すように、実施の形態１に係る画像投写装置１０は、投写光学系１００と画像表示素子１３０とから構成される。投写光学系１００は、全体として正のパワーの透過光学系１１０と、反射光学系１２０とを備える。投写光学系１００は、画像表示素子１３０で形成された画像を、正対しない位置（斜めの位置）にあるスクリーン１に投写する。ここで、正対しない位置とは、スクリーン１上に投写される画像の中心における、スクリーン１に対する法線の方向と、投写光学系１００の最終面から出射する光線の内、画像の中心を通る光の方向とが一致しない場合を言う。
【００１５】
画像表示素子１３０は、画像信号を基にスクリーン１に投写する画像の光束（以下、画像光束という）を形成する。画像表示素子としては、ＤＭＤ（Ｄｅｇｉｔａｌ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）や透過型や反射型の液晶パネル等の空間変調素子を用いることができる。本開示における画像表示素子１３０の表示面は、図１のＸ軸方向（紙面垂直方向）に平行な長辺と、Ｙ軸方向に平行な短辺とを有する。
【００１６】
図２に示すように、透過光学系１１０は、プリズムＰＢと、開口絞りＡと、第１レンズＬ１〜第１３レンズＬ１３と、を有する。プリズムＰＢと、開口絞りＡと、第１レンズＬ１〜第１３レンズＬ１３とは、画像表示素子１３０とスクリーン１との間に配置される。
【００１７】
第１レンズＬ１は、第１レンズＬ１〜第１３レンズＬ１３のうち最も画像表示素子１３０側に配置される。第１３レンズＬ１３は、第１レンズＬ１〜第１３レンズＬ１３のうち最もスクリーン１側に配置される。第１レンズＬ１〜第１３レンズＬ１３は、この順に配置される。
【００１８】
プリズムＰＢは第１レンズＬ１と画像表示素子１３０との間に配置される。開口絞りＡは第５レンズＬ５と第６レンズＬ６との間に配置される。
【００１９】
以下、第１レンズＬ１〜第１３レンズＬ１３について説明する。以下、画像表示素子１３０からの光が入射する面を入射面とし、出射する面を出射面とする。
【００２０】
第１レンズＬ１〜第５レンズＬ５は、開口絞りＡよりも画像表示素子１３０側に配置されている。
【００２１】
第１レンズＬ１は、メニスカス形状の正のパワーのレンズである。第１レンズＬ１の入射面は凸面である。透過光学系１１０の入射面が凸面であることは、その凸面は画像表示素子１３０側を向いていることを示す。
【００２２】
第２レンズＬ２は、メニスカス形状の負のパワーのレンズである。第２レンズの入射面は、凸面である。第２レンズＬ２は、第３レンズＬ３の入射面側に接合されている。
【００２３】
第３レンズＬ３は、正のパワーのレンズである。第３レンズＬ３の入射面及び出射面は、凸面である。
【００２４】
第４レンズＬ４は、負のパワーのレンズである。第４レンズＬ４の入射面及び出射面は、凹面である。第４レンズＬ４は、第３レンズＬ３の出射面側に接合されている。
【００２５】
第５レンズＬ５は、正のパワーを持つ正レンズである。第５レンズＬ５の入射面及び出射面は凸面である。
【００２６】
開口絞りＡよりもスクリーン１側には、第６レンズＬ６〜第１３レンズＬ１３が配置されている。
【００２７】
第６レンズＬ６は、メニスカス形状の正のパワーのレンズである。第６レンズＬ６の出射面は凸面である。透過光学系１１０入射面が凸面であることは、その凸面は反射光学系１２０側を向いていることを示す。
【００２８】
第７レンズＬ７は、メニスカス形状の負のパワーのレンズである。第７レンズＬ７の出射面は凸面である。
【００２９】
第８レンズＬ８は、メニスカス形状の正のパワーのレンズである。第８レンズＬ８の入射面は凸面である。
【００３０】
第９レンズＬ９は、負のパワーのレンズである。第９レンズＬ９の入射面及び出射面は、いずれも凹面である。
【００３１】
第１０レンズＬ１０は、正のパワーのレンズである。第１０レンズＬ１０の入射面及び出射面は、いずれも凸面である。
【００３２】
第９レンズＬ９の出射面と第１０レンズＬ１０の入射面は接合され、第９レンズＬ９と第１０レンズＬ１０とで接合レンズを構成していることが望ましい。第９レンズＬ９には低分散性を有するレンズを用いている。本実施の形態では、第９レンズＬ９は、透過光学系１１０で最もアッベ数の大きいレンズ素子を用いている。
【００３３】
第１１レンズＬ１１は、メニスカス形状の正のパワーのレンズである。第１１レンズＬ１１の出射面は、凹面である。つまり第１１レンズＬ１１の凹面は、反射光学系１２０側を向いている。
【００３４】
第１２レンズＬ１２は、負のパワーのレンズである。第１２レンズＬ１２の入射面及び出射面は、いずれも凹面である。この第１２レンズＬ１２の入射面及び出射面の少なくとも一方の形状は、非球面形状であることが望ましい。具体的には、第１２レンズＬ１２の非球面形状を有する面は、レンズの中心から径方向に離れるに従って、曲率が小さくなる形状を有することが望ましい。すなわち、レンズの中心側に比べてレンズの外側のパワーが小さくなっていることが望ましい。
【００３５】
第１３レンズＬ１３は、メニスカス形状の正のパワーのレンズである。第１３レンズＬ１３の入射面は凹面である。つまり第１３レンズＬ１３の凹面は画像表示素子１３０側を向いている。第１３レンズＬ１３の形状は、透過光学系１１０に含まれるメニスカス形状のレンズの中で、最も偏肉比が大きい形状である。
【００３６】
第１１レンズＬ１１と第１３レンズＬ１３とは、互いの凹面を向かい合わせるように配置される。第１１レンズＬ１１と第１３レンズＬ１３との間には、第１２レンズＬ１２が配置される。
【００３７】
第１１レンズＬ１１及び第１３レンズＬ１３のそれぞれの入射面及び出射面のうち、少なくとも１つの面は、非球面形状を有することが望ましい。
【００３８】
実施の形態１の透過光学系１１０は、２つのレンズ群でフォーカスしている。一つのレンズ群は、第２レンズＬ２と、第３レンズＬ３と、第４レンズＬ４と、第５レンズＬ５とを有する。これらの第２レンズＬ２〜第５レンズＬ５は一体である。第４レンズＬ４と第５レンズとの間の間隔は変化しない。他のレンズ群は、第１１レンズＬ１１と、第１２レンズＬ１２と、第１３レンズＬ１３とを有する。これらの第１１レンズＬ１１〜第１３レンズＬ１３は一体である。第１１レンズＬ１１と第１２レンズＬ１２との間隔と、第１２レンズＬ１２と第１３レンズＬ１３との間隔は変化しない。フォーカシングの際、これらのレンズ群がそれぞれ一体で移動する。
【００３９】
反射光学系１２０は、透過光学系１１０が出射する光束を反射し、スクリーン１に投写する。反射光学系１２０は、第１ミラー１２１と第２ミラー１２２の２枚のミラーで構成される。第１ミラー１２１の反射面の形状は、自由曲面形状である。なお、反射光学系は、１枚以上のミラーから構成されればよく、ミラーの数は２枚に限定されるものではない。
【００４０】
透過光学系１１０とスクリーン１との間に中間像が結像される。図１および図２を用いて説明すると、たとえば実施の形態１では、第１３レンズＬ１３の出射面と第２ミラー１２２の反射面との間において、光線が交差する点を結ぶと、中間像が形成される。中間像を形成することで、透過光学系１１０から射出された光線と最もスクリーン側の第２ミラー１２２との共役位置が離れるため、第２ミラー１２２に入射する光線角度が緩くなり、反射光学系の小型化に有利である。
【００４１】
［１−２．効果］
実施の形態１の画像投写装置１０では、開口絞りＡよりも画像表示素子１３０側に正のレンズ（第１レンズＬ１、第３レンズＬ３、及び第５レンズＬ５）が配置されている。これらの正のレンズにより、画像表示素子１３０の表示面に対し垂直な方向に出射する光線を、開口絞りＡで一点に集めることができる。したがって、スクリーン１に投写される画像の画像歪みを低減できる。
【００４２】
実施の形態１の画像投写装置１０では、第１３レンズＬ１３により、第１ミラー１２１に入射する光線の広がりを抑制できる。すなわち、第１ミラー１２１に入射する光線が広がると、第１ミラー１２１を図１の紙面上の下方で大きくする必要があり、画像投写装置１０が大型化してしまう場合がある。実施の形態１では、第１３レンズＬ１３により光線の広がりを抑制できるため、第１ミラー１２１の位置をできるだけ第２ミラー１２２に近づけることができる。したがって、画像投写装置１０の小型化かつ低背化を実現できる。
【００４３】
実施の形態１の画像投写装置１０では、第１１レンズＬ１１、第１２レンズＬ１２及び第１３レンズＬ１３を用いることにより、像面湾曲を良好にバランスよく補正でき、スクリーン１に投写される画像歪みを補正できる。
【００４４】
実施の形態１では、第１２レンズＬ１２よりもスクリーン１側に配置される第１３レンズＬ１３の形状は、透過光学系１１０に含まれるメニスカス形状のレンズの中で、最も偏肉比が大きい形状である。これにより、第１３レンズＬ１３の中心と周辺での屈折力差が大きくできるため、像面湾曲の補正に有効である。
【００４５】
実施の形態１では、第９レンズＬ９及び第１０レンズＬ１０に入射する光束は、負のメニスカス形状の第７レンズＬ７によって大きくなっている。そして実施の形態１では、第９レンズＬ９及び第１０レンズＬ１０で構成される接合レンズの内、負のパワーの第９レンズＬ９に低分散レンズを用いている。これにより倍率色収差を良好に補正できる。なお、第９レンズＬ９及び第１０レンズＬ１０で構成される接合レンズは、全体として正の屈折力を有することで正の像面湾曲を良好に補正できる。
【００４６】
実施の形態１では、第２レンズＬ２〜第５レンズＬ５からなるレンズ群と第１１レンズＬ１１〜第１３レンズＬ１３からなるレンズ群が一体でそれぞれ移動し、フォーカシングの際に移動する。これにより、投写距離が変わっても良好な光学性能を満足できる。
【００４７】
実施の形態１では、透過光学系１１０とスクリーン１との間には中間像が形成される。これにより第１ミラー１２１及び第２ミラー１２２で反射させた画像の歪みが少なくなり、大画面化できる。すなわち画像表示素子１３０からスクリーン１までの距離が短くても、大画面化を実現できる。
【００４８】
実施の形態１では、透過光学系１１０を用いることで投写光学系１００を小型化できる。さらに反射光学系１２０を併用することで、光線を急峻に偏向させることができる。したがって、画像表示素子１３０からスクリーン１までの距離が短くても、大画面化を実現できる。
【００４９】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２に係る画像投写装置１０を図１及び図３を用いて説明する。実施の形態２の画像投写装置１０の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。さらに第１レンズＬ１〜第１３レンズＬ１３の基本的な構成については、実施の形態１と同様であるため、同じ符号を付し、説明を省略する。
【００５０】
［２−１．構成］
実施の形態２に係る投写光学系１００は、全体として正のパワーの透過光学系１１０と、反射光学系１２０とを備える。
【００５１】
実施の形態２では、第６レンズＬ６、第７レンズＬ７、第８レンズＬ８、第９レンズＬ９、第１０レンズＬ１０、第１１レンズＬ１１、第１２レンズＬ１２、及び第１３レンズＬ１３の位置は固定であり、互いの間隔は変化しない。
【００５２】
実施の形態２の透過光学系１１０は、少なくとも一つのレンズ群でフォーカスすることが好ましい。たとえば、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、及び第５レンズＬ５が一体となり、レンズ群を構成する。第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、及び第４レンズＬ４は、実施の形態１と同様に接合レンズを構成し、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５との間隔は変化しない。これらの第２レンズＬ２〜第５レンズＬ５で構成されたレンズ群が一体で移動し、フォーカシングを行うことが望ましい。これにより投写距離が変わっても良好な光学性能を実現できる。
【００５３】
［２−２．効果］
実施の形態２では、実施の形態１と同様に、投写光学系１００の構成により、画像投写装置１０の低背化を実現でき、さらに大画面でも画像歪みを低減できる。
【００５４】
（実施の形態３）
以下、実施の形態３に係る画像投写装置１０を、図４を用いて説明する。実施の形態３の画像投写装置１０の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。さらに第１レンズＬ１〜第７レンズＬ７、第９レンズＬ９、及び第１１レンズＬ１１〜第１３レンズＬ１３の基本的な構成については、実施の形態１と同様であるため、同じ符号を付し、説明を省略する。
【００５５】
［３−１．構成］
実施の形態３に係る投写光学系１００は、全体として正のパワーの透過光学系１１０と、反射光学系１２０と、を備える。
【００５６】
実施の形態３では、実施の形態１と異なり、図２の第８レンズＬ８に代えて図４の第１８レンズＬ１８を用いている。すなわち第１８レンズＬ１８は、第７レンズＬ７と第９レンズＬ９との間に配置されている。また実施の形態３では、実施の形態１と異なり、第１０レンズＬ１０を用いない。すなわち第９レンズＬ９のスクリーン１側には、第１１レンズＬ１１が配置されている。
【００５７】
つまり実施の形態３の透過光学系１１０は、画像表示素子１３０からスクリーン１までの間に、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、第６レンズＬ６、第７レンズＬ７、第１８レンズＬ１８、第９レンズＬ９、第１１レンズＬ１１、第１２レンズＬ１２、第１３レンズＬ１３を有し、これらのレンズは、上述の順に配置されている。
【００５８】
第１８レンズＬ１８は、正のパワーを持つ正レンズである。第１８レンズＬ１８の入射面及び出射面は凸面である。第１８レンズＬ１８と第９レンズＬ９とは、接合レンズを構成することが望ましい。すなわち第１８レンズＬ１８の出射面と第９レンズＬ９の入射面とは、接合されている事が望ましい。なお、負のパワーの第９レンズには低分散性を有するレンズを用いている。本実施の形態では、第９レンズＬ９は、透過光学系１１０で最もアッベ数の大きいレンズ素子である。第１８レンズＬ１８及び第９レンズＬ９の接合レンズは全体として正の屈折力を有する。
【００５９】
透過光学系１１０は、２つのレンズ群でフォーカスしている。一つのレンズ群は、第２レンズＬ２〜第５レンズＬ５を有する。これらの第２レンズＬ２〜第５レンズＬ５は一体である。また他のレンズ群は、第１１レンズＬ１１、第１２レンズＬ１２、及び第１３レンズＬ１３を有する。これらの第１１レンズＬ１１〜第１３レンズＬ１３は一体である。フォーカシングの際に、これらのレンズ群がそれぞれ一体で移動する。これにより投写距離が変わっても良好な光学性能を満足できる。
【００６０】
［３−２．効果］
実施の形態３では、実施の形態１と同様に、投写光学系１００の構成により、低背化を実現でき、さらに大画面でも画像歪みを低減できる。
【００６１】
実施の形態３では、第１８レンズＬ１８及び第９レンズＬ９に入射する光束は負のメニスカス形状の第７レンズＬ７によって大きくなっている。ここで実施の形態３では、接合レンズのうち負のパワーの第９レンズＬ９に低分散レンズを用いているため、接合レンズで色収差を良好に補正できる。なお、第１８レンズＬ１８及び第９レンズＬ９の接合レンズは全体として正の屈折力を有することで正の像面湾曲を良好に補正できる。
【００６２】
以下、例えば実施の形態１〜実施の形態３に示す投写光学系１００が満足することが好ましい条件を説明する。なお、実施の形態１〜実施の形態３に係る投写光学系１００に対して、複数の好ましい条件が規定されるが、これら複数の条件すべてを満足する構成が最も望ましい。しかしながら、個別の条件を満足することにより、それぞれ対応する効果を奏する投写光学系を得ることも可能である。
【００６３】
実施の形態１〜３に係る投写光学系において、互いに凹面を向かい合わせるように配置されるメニスカス形状の正のレンズ（第１１レンズＬ１１及び第１３レンズＬ１３）のうち、画像表示素子１３０側に配置されたレンズ（第１１レンズＬ１１）は、以下の条件（１−１）を満足することが望ましい。
【００６４】
１＜｜（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２−Ｒ１）｜＜１０  ・・・（１−１）
ここで、
Ｒ１：画像表示素子側に配置されたレンズの一方の面の曲率半径
Ｒ２：画像表示素子側に配置されたレンズのＲ１の反対の面の曲率半径
である。
【００６５】
これを満足することにより、投写面（スクリーン１）上にて像面湾曲を補正しながら、同時に、歪曲収差の発生を適切な量に抑制する効果を持つ。
【００６６】
さらに、以下の条件（１−２）を満足することで、上記した効果をより奏功することができる。
【００６７】
３＜｜（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２−Ｒ１）｜＜８  ・・・（１−２）
表１に、数値実施例１から数値実施例３に係る投射光学系について求めた条件式の各対応値を示す。対応値とは、（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２−Ｒ１）の値を示す。
【００６８】
（条件式の対応値）
【００６９】
【表１】
2017187736.tif 000003
【００７０】
以下、上記各実施の形態に係る投写光学系を具体的に実施した数値実施例を説明する。なお、各数値実施例において、表中の長さの単位はすべて「ｍｍ」であり、画角の単位はすべて「°」である。また、各数値実施例において、「ｒ」は曲率半径、「ｄ」は面間隔、「ｎｄ」はｄ線に対する屈折率、「ｖｄ」はｄ線に対するアッベ数である。また、各数値実施例において、＊印を付した面は非球面であり、非球面形状は次式で定義している。
【００７１】
【数１】
2017187736.tif 000004
【００７２】
ここで、
Ｚ：光軸からの高さがｈの非球面上の点から、非球面頂点の接平面までの距離、
ｈ：光軸からの高さ、
ｒ：頂点曲率半径、
κ：円錐定数、
Ａｎ：ｎ次の非球面係数
である。
【００７３】
なお、非球面係数は、円錐常数Ｋ以外は０でない係数のみ記す。また、レンズ群データにおいて、レンズ構成長は、第１面から終面までの間隔、前側主点位置は、第１面からの距離、後側主点位置は、第１面からの距離である。
【００７４】
（数値実施例１）
以下のデータ１からデータ５に、数値実施例１の透過光学系の具体的なデータを示す。数値実施例１の透過光学系は、実施の形態１（図２）の透過光学系１１０に相当する。
【００７５】
データ１の面番号１の面は図２のプリズムＰＢの入射面、面番号２の面はプリズムＰＢの出射面を示す。面番号３の面は第１レンズＬ１の入射面、面番号４の面は第１レンズＬ１の出射面を示す。面番号５の面は第２レンズＬ２の入射面、面番号６の面は第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３の接合面、面番号７の面は第３レンズＬ３及び第４レンズＬ４の接合面、面番号８の面は第４レンズＬ４の出射面を示す。面番号９の面は第５レンズＬ５の入射面、面番号１０の面は第５レンズＬ５の出射面を示す。面番号１１の面は開口絞りＡを示す。面番号１２の面は第６レンズＬ６の入射面、面番号１３の面は第６レンズＬ６の出射面を示す。面番号１４の面は第７レンズＬ７の入射面、面番号１５の面は第７レンズＬ７の出射面を示す。面番号１６の面は第８レンズＬ８の入射面、面番号１７の面は第８レンズＬ８の出射面を示す。面番号１８の面は第９レンズＬ９の入射面、面番号１９の面は第９レンズＬ９及び第１０レンズＬ１０の接合面、面番号２０の面は第１０レンズＬ１０の出射面を示す。面番号２１の面は第１１レンズＬ１１の入射面、面番号２２の面は第１１レンズＬ１１の出射面を示す。面番号２３の面は第１２レンズＬ１２の入射面、面番号２４の面は第１２レンズＬ１２の出射面を示す。面番号２５の面は第１３レンズＬ１３の入射面、面番号２６の面は第１３レンズＬ１３の出射面を示す。
【００７６】
データ２の面番号とデータ１の面番号は同じである。
【００７７】
データ４のレンズ１はプリズムＰＢ、レンズ２〜レンズ１４は、それぞれ第１レンズＬ１〜第１３レンズＬ１３に相当する。
【００７８】
データ５のレンズ群１は第１レンズＬ１、レンズ群２は第２レンズＬ２〜第５レンズＬ５、レンズ群３は第６レンズＬ６〜第１０レンズＬ１０、レンズ群４は第１１レンズＬ１１〜第１３レンズＬ１３に相当する。
［データ１］
面データ
面番号         r           d           nd         vd     有効径     
画像表示素子             ∞                                       
1               ∞    14.99500     1.51680    64.2               
2               ∞    12.72300                                   
3*        17.23400     8.00300     1.59349    67.0               
4*       315.80500        可変                        15.904     
5         14.22900     1.50000     2.00069    25.5               
6          8.67800     5.15000     1.49700    81.6               
7        -34.20000     1.49900     1.90366    31.3               
8         19.05500     0.49900                                   
9         16.72300     6.17600     1.84666    23.8     4.690     
10       -156.51000        可変                                   
11(絞り)           ∞    14.49000                         4.365     
12       -120.75700     5.57200     1.78472    25.7               
13        -56.17000     4.58500                                   
14        -13.97000     1.00400     1.91082    35.2               
15        -21.26300     0.29600                                   
16         40.92700     7.46700     1.72342    38.0               
17      -1962.27200     2.30200                                   
18        -60.74800     1.19800     1.49700    81.6               
19         39.71400     7.66800     1.63854    55.4               
20       -168.43100        可変                                   
21         25.80000     5.91200     1.78590    43.9               
22         38.31000     9.60800                                   
23*       -53.54700     5.23500     1.68893    31.1    21.794     
24*        24.57000    10.18400                        24.740     
25*      -187.91700    11.83400     1.53775    74.7    21.205     
26*       -25.79200                                    21.794     
［データ２］
非球面データ
第3面
K=-6.09400E-02, A4= 1.98117E-05, A6= 1.56997E-08, A8=-4.62804E-10 
A10=-1.19399E-13, A12= 8.76682E-15, A14=-2.09485E-16, A16= 2.51704E-18 
第4面
K=-1.00000E+02, A4= 4.71492E-05, A6= 1.33281E-07, A8=-5.51156E-10 
A10=-1.55150E-11, A12=-2.25085E-14, A14= 2.52558E-15, A16=-7.77899E-18 
第23面
K= 1.11067E+00, A4= 6.33930E-06, A6=-2.59108E-07, A8= 9.71178E-10 
A10=-1.04904E-12, A12=-2.26872E-16, A14=-1.58698E-19, A16= 1.77042E-21 
第24面
K=-1.66300E-02, A4=-4.34030E-05, A6= 3.86699E-08, A8=-1.80419E-11 
A10=-1.24012E-13, A12= 1.25649E-16, A14= 1.87457E-19, A16=-5.10267E-22 
第25面
K=-9.41608E+01, A4=-4.67773E-05, A6=-2.01376E-07, A8= 1.51882E-09 
A10=-2.50674E-12, A12=-1.46260E-16, A14= 1.84046E-19, A16= 4.28649E-21 
第26面
K=-2.08200E-02, A4=-1.69368E-05, A6=-5.91673E-08, A8= 1.07391E-10 
A10= 1.23694E-13, A12=-2.06773E-16, A14=-2.43725E-20, A16= 8.16055E-22 
［データ３］
各種データ
投写エリア        80”      100”      50”
焦点距離      37.3470   37.3021   37.4561
d4           5.6380    5.4328    6.2488
d10          4.3540    4.5571    3.7411
d20          2.6040    2.8223    1.5986
［データ４］
単レンズデータ
レンズ     始面     焦点距離
1         1          ∞
2         3       30.4108
3         5      -25.7030
4         6       14.5054
5         7      -13.3631
6         9       18.1415
7        12      128.9402
8        14      -47.8583
9        16       55.5055
10        18      -48.1287
11        19       51.0611
12        21       83.2253
13        23      -23.7961
14        25       54.2093
［データ５］
レンズ群データ
群   始面    焦点距離  レンズ構成長    前側主点位置  後側主点位置
1      1    30.41079    35.72100        22.32193      30.46131
2      5    75.30926    14.82400         0.46045       5.86471
3     11   219.36841    44.58200        31.27514      40.72933
4     21   717.01958    42.77300       138.60457     153.67075
（数値実施例２）
以下のデータ６からデータ９に、数値実施例２の透過光学系の具体的なデータを示す。数値実施例２の透過光学系は、実施の形態２（図３）に示す透過光学系１１０に相当する。
【００７９】
データ６の面番号は、データ１の面番号と同じ面を示す。
【００８０】
データ７の面番号とデータ６の面番号は同じである。
【００８１】
データ９のレンズ番号は、データ４のレンズ番号と同じレンズを示す。
［データ６］
面データ
面番号         r           d           nd         vd     有効径     
画像表示素子             ∞                                       
1               ∞    15.00000     1.51680    64.2               
2               ∞    12.66300                                   
3*        17.19300     8.00000     1.59349    67.0               
4*       290.32200     5.10600                        12.510     
5         14.48000     1.50000     2.00069    25.5               
6          8.78200     5.08500     1.49700    81.6               
7        -32.37200     1.50000     1.90366    31.3               
8         19.67100     0.50000                                   
9         17.21600     3.54300     1.84666    23.8     4.696     
10       -122.74800     6.15600                                   
11(絞り)           ∞    14.49800                         4.330     
12        -93.48000     4.07700     1.78472    25.7               
13        -52.70900     4.39600                                   
14        -13.56800     1.00000     1.91082    35.2               
15        -19.77000     0.50000                                   
16         40.73100    10.43500     1.72342    38.0               
17        973.57600     1.96300                                   
18        -77.44100     1.20000     1.49700    81.6               
19         36.71000    11.51300     1.63854    55.4               
20       -342.73900     2.60000                                   
21         25.66400     6.04000     1.78590    43.9               
22         37.83000     9.89400                                   
23*       -55.70200     3.94100     1.68893    31.1    21.756     
24*        24.47000    10.21300                        24.476     
25*      -210.37000    11.57500     1.53775    74.7    20.668     
26*       -25.63500                                    21.756     
［データ７］
非球面データ
第3面
K=-6.04699E-02, A4= 1.98616E-05, A6= 7.35058E-09, A8=-5.05794E-10 
A10= 8.61968E-13, A12= 1.71901E-14, A14=-2.36028E-16, A16= 2.18449E-18 
第4面
K=-1.00000E+02, A4= 4.69902E-05, A6= 1.18022E-07, A8=-5.22552E-10 
A10=-1.47332E-11, A12= 2.91990E-15, A14= 2.91462E-15, A16=-1.40152E-17 
第23面
K= 9.17327E-01, A4= 6.73643E-06, A6=-2.61030E-07, A8= 9.70513E-10 
A10=-1.04173E-12, A12=-2.23528E-16, A14=-2.05136E-19, A16= 1.76480E-21 
第24面
K=-8.76498E-03, A4=-4.37627E-05, A6= 4.02825E-08, A8=-1.52276E-11 
A10=-1.22414E-13, A12= 1.22226E-16, A14= 1.72616E-19, A16=-5.04200E-22 
第25面
K=-1.00000E+02, A4=-4.72581E-05, A6=-2.01657E-07, A8= 1.52205E-09 
A10=-2.49780E-12, A12=-1.19138E-16, A14= 2.16018E-19, A16= 4.21484E-21 
第26面
K=-1.08792E-02, A4=-1.70130E-05, A6=-6.04647E-08, A8= 1.04246E-10 
A10= 1.35513E-13, A12=-1.79293E-16, A14=-1.16542E-21, A16= 8.03042E-22 
［データ８］
各種データ
焦点距離      38.1700
［データ９］
単レンズデータ
レンズ     始面     焦点距離
1         1          ∞
2         3       30.4604
3         5      -25.6835
4         6       14.4940
5         7      -13.3576
6         9       18.0422
7        12      147.5199
8        14      -51.4384
9        16       58.4874
10        18      -49.9354
11        19       52.5497
12        21       83.3357
13        23      -24.1927
14        25       53.1220
（数値実施例３）
以下のデータ１０からデータ１４に、数値実施例３の透過光学系の具体的なデータを示す。数値実施例３の透過光学系は、実施の形態３（図４）の透過光学系１１０に相当する。
【００８２】
データ１０の面番号１〜面番号１５は、データ１の面番号１〜面番号１５と同じ面を示す。データ１０の面番号１６は第１８レンズＬ１８の入射面、面番号１７は第１８レンズＬ１８及び第９レンズＬ９の接合面、面番号１８は第９レンズＬ９の出射面を示す。面番号１９は第１１レンズＬ１１の入射面、面番号２０は第１１レンズＬ１１の出射面を示す。面番号２１は第１２レンズＬ１２の入射面、面番号２２は第１２レンズＬ１２の出射面を示す。面番号２３は第１３レンズＬ１３の入射面、面番号２４は第１３レンズＬ１３の出射面を示す。
【００８３】
データ１１の面番号とデータ１０の面番号は同じである。
【００８４】
データ１３のレンズ１はプリズムＰＢ、レンズ２〜レンズ８は、第１レンズＬ１〜第７レンズＬ７に相当する。レンズ９は第１８レンズＬ１８に相当する。レンズ１０は第９レンズＬ９に相当する。レンズ１１〜レンズ１３は第１１レンズＬ１１〜第１３レンズＬ１３に相当する。
【００８５】
データ１４のレンズ群１は第１レンズＬ１、レンズ群２は第２レンズＬ２〜第５レンズＬ５、レンズ群３は第６レンズＬ６、第７レンズＬ７、第１８レンズＬ１８、及び第９レンズＬ９に相当する。レンズ群４は第１１レンズＬ１１〜第１３レンズＬ１３に相当する。
［データ１０］
面データ
面番号         r           d           nd         vd     有効径     
画像表示素子             ∞                                        
1               ∞    15.00000     1.51680    64.2               
2               ∞    12.46900                                   
3*        16.60900     8.00000     1.59349    67.0               
4*       238.82100        可変                        15.490     
5         15.08000     1.50000     2.00069    25.5               
6          8.82500     5.31000     1.49700    81.6               
7        -29.89700     1.50000     1.90366    31.3               
8         18.82700     0.50000                                   
9         17.07700     7.44700     1.92119    24.0     4.680     
10       -120.94700        可変                                   
11(絞り)           ∞    14.62800                         4.382     
12       -303.76700     8.37600     1.75211    25.0               
13        -46.44600     2.92800                                   
14        -15.10700     1.00000     1.91082    35.2               
15        -27.46200     4.63100                                   
16         37.26600    11.91600     1.63854    55.4               
17        -37.26600     1.20000     1.49700    81.6               
18         90.86800        可変                                   
19         24.13000     6.09300     1.74400    44.8               
20         32.14500     9.13600                                   
21*       -65.96100     5.10000     1.68893    31.1    21.227     
22*        24.63500     9.98500                        20.654     
23*      -271.41000    11.80000     1.52500    70.3    21.801     
24*       -26.13800                                    21.801     
［データ１１］
非球面データ
第3面
K=-2.64764E-02, A4= 1.95203E-05, A6= 2.77906E-08, A8=-5.48222E-10 
A10= 1.45564E-12, A12= 2.44601E-14, A14=-2.53264E-16, A16= 2.83945E-18 
第4面
K=-1.00000E+02, A4= 5.09253E-05, A6= 1.64368E-07, A8=-2.22116E-10 
A10=-1.70214E-11, A12=-6.77176E-15, A14= 3.59876E-15, A16=-1.22797E-17 
第21面
K= 4.24168E-01, A4= 7.35890E-06, A6=-2.63924E-07, A8= 9.63867E-10 
A10=-1.04909E-12, A12=-2.43452E-16, A14=-2.45190E-19, A16= 2.11315E-21 
第22面
K= 9.83767E-03, A4=-4.47000E-05, A6= 4.34712E-08, A8=-8.91954E-12 
A10=-1.22273E-13, A12= 9.34976E-17, A14= 8.60890E-20, A16=-5.31655E-22 
第23面
K=-1.11269E+02, A4=-5.01495E-05, A6=-2.02921E-07, A8= 1.52178E-09 
A10=-2.49636E-12, A12=-1.24985E-16, A14= 1.70196E-19, A16= 3.87907E-21 
第24面
K=-1.91793E-03, A4=-1.75117E-05, A6=-6.08590E-08, A8= 1.03604E-10 
A10= 1.48543E-13, A12=-1.59856E-16, A14=-3.66014E-20, A16= 6.50430E-22 
［データ１２］
各種データ
投写エリア        80”      100”      50”
焦点距離      37.9403   37.8961   38.0889
d4           4.8310    4.6458    5.4573
d10          4.3410    4.5260    3.7171
d18          3.8260    4.0665    2.9391
［データ１３］
単レンズデータ
レンズ     始面     焦点距離
1         1          ∞
2         3       29.6789
3         5      -24.1589
4         6       14.3637
5         7      -12.5997
6         9       16.6758
7        12       71.8962
8        14      -38.3461
9        16       31.1194
10        17      -53.0099
11        19       98.2208
12        21      -25.4504
13        23       54.1942
［データ１４］
レンズ群データ
群   始面    焦点距離  レンズ構成長    前側主点位置  後側主点位置
1      1    29.67893    35.46900        21.98797      30.14473
2      5    75.48370    16.25700         3.10935       9.06057
3     11   213.83645    44.67900        33.85084      43.49828
4     19   834.01525    42.11400       161.64749     183.52380
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１〜３を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態１〜３で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
【００８６】
なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本開示は、画像表示素子に表示された画像を投写する投写に適用可能である。具体的には、プロジェクターやヘッドアップディスプレイなどに、本開示は適用可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１    スクリーン
１０    画像投写装置
１００    投写光学系
１１０    透過光学系
１２０    反射光学系
１２１    第１ミラー
１２２    第２ミラー
１３０    画像表示素子
Ａ    開口絞り
ＰＢ    プリズム
Ｌ１    第１レンズ（正レンズ）
Ｌ２    第２レンズ
Ｌ３    第３レンズ（正レンズ）
Ｌ４    第４レンズ
Ｌ５    第５レンズ（正レンズ）
Ｌ６    第６レンズ
Ｌ７    第７レンズ
Ｌ８    第８レンズ
Ｌ９    第９レンズ
Ｌ１０    第１０レンズ
Ｌ１１    第１１レンズ（第１正レンズ）
Ｌ１２    第１２レンズ（負レンズ）
Ｌ１３    第１３レンズ（第２正レンズ）
Ｌ１８    第１８レンズ
【図１】
2017187736.tif 000005
【図２】
2017187736.tif 000006
【図３】
2017187736.tif 000007
【図４】
2017187736.tif 000008