JP7363437B2 - 投写光学系およびプロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、投写光学系、および投写光学系を備えるプロジェクターに関する。

画像形成部が形成した投写画像を投写光学系により拡大して投射するプロジェクターは特許文献１に記載されている。同文献の投写光学系は、縮小側から拡大側に向かって順に第１光学系と第２光学系とからなる。第１光学系は屈折光学系を備える。第２光学系は凹曲面形状の１枚のミラーからなる。画像形成部は、光源とライトバルブとを備える。画像形成部は、投写光学系の縮小側結像面に投写画像を形成する。投写光学系は、第１光学系と反射面との間に中間像を形成し、拡大側結像面に配置されたスクリーンに中間像と共役の最終像を投写する。ミラーは、光源からの光線を、第１光学系の光軸と交差する上方に向かって反射する。

特開２０１０－２０３４４号公報

特許文献１のプロジェクターでスクリーンに最終像を投影する際には、スクリーン上部とミラーとの間の距離が、スクリーン下部とミラーとの間の距離と比較して長くなる。また、特許文献１では、１枚のみのミラーの作用によって中間像と共役な最終像をスクリーンに結像させるので、この距離の違いに起因して、スクリーン上部に到達する光線とスクリーンの下部に到達する光線とでは、中間像の形成位置が第１光学系の光軸方向で異なるものとなる。すなわち、スクリーン上部に到達する光線ほど、中間像とミラー間の距離が長く、スクリーン下部の光線ほど、中間像とミラー間の距離が短くなる。これにより、中間像は、第１光学系の光軸に沿った方向に倒れる。

ここで、投写光学系の投写距離を短くすると、中間像は、第１光学系の光軸に沿った方向に、より倒れて、光軸方向に伸びて大きくなる。従って、中間像の大きさに対応させて第１光学系と第２光学系との間の距離を長く確保しなければならないという問題が発生する。また、光束は、中間像が形成された位置から拡大側に向かって発散するので、中間像が大きくなると、外側の光束をとらえるためにミラーを大きくしなければならないという問題がある。

上記の課題を解決するために、本発明の投写光学系は、縮小側から拡大側に向かって順に、第１光学系、第２光学系、および第３光学系からなり、前記第１光学系は、最も拡大側に配置された第１レンズを有し、前記第１光学系と前記第２光学系との間に縮小側結像面と共役な中間像を形成し、前記第２光学系は、凹曲面からなるミラーを有し、前記第３光学系は、最も縮小側に配置され、負のパワーを有する第２レンズを有し、前記第１レンズの有効範囲は、前記第１光学系の光軸の一方側に位置し、前記第２レンズの有効範囲は、前記光軸の他方側に位置することを特徴とする。
また、本発明の投写光学系は、縮小側から拡大側に向かって順に、第１光学系、第２光学系、および第３光学系からなり、前記第１光学系は、最も拡大側に配置された第１レンズを有し、前記第１光学系と前記第２光学系との間に縮小側結像面と共役な中間像を形成し、前記第２光学系は、凹曲面からなるミラーを有し、前記第３光学系は、最も縮小側に配置され、負のパワーを有する第２レンズを有し、前記第１レンズの有効範囲は、前記第１光学系の光軸の一方側に位置し、前記第２レンズの有効範囲は、前記光軸の他方側に位置し、前記第２光学系は、前記第１光学系の光軸上に配置されたメニスカスレンズを備え、前記メニスカスレンズの前記第１光学系の側の面は、前記第１光学系から離間する方向に窪み、前記メニスカスレンズの前記第１光学系とは反対側の面には、反射コーティング層が設けられ、前記ミラーは、前記反射コーティング層であることを特徴とする。
また、本発明の投写光学系は、縮小側から拡大側に向かって順に、第１光学系、第２光学系、および第３光学系からなり、前記第１光学系は、最も拡大側に配置された第１レンズを有し、前記第１光学系と前記第２光学系との間に縮小側結像面と共役な中間像を形成し、前記第２光学系は、凹曲面からなるミラーと、前記第１光学系の光軸上に配置されたメニスカスレンズから構成され、前記第３光学系は、負のパワーを有する第２レンズを有し、前記第１レンズの有効範囲は、前記第１光学系の光軸の一方側に位置し、前記第２レンズの有効範囲は、前記光軸の他方側に位置し、前記メニスカスレンズの前記第１光学系の側の面は、前記第１光学系から離間する方向に窪み、前記メニスカスレンズの前記第１光学系とは反対側の面には、反射コーティング層が設けられ、前記ミラーは、前記反射コーティング層であることを特徴とする。

また、本発明のプロジェクターは、上記の投写光学系と、投写光学系と、光源と、前記光源からの光を変調した投写画像を前記縮小側結像面に形成する光変調素子と、を有することを特徴とする。

本発明の投写光学系を備えるプロジェクターの概略構成図である。 実施例１の投写光学系の全系の光線図である。 実施例１の投写光学系の光線図である。 第２光学系および第３光学系の近傍の光線図である。 実施例１の投写光学系の拡大側のＭＴＦを示す図である。 実施例２の投写光学系の全系の光線図である。 実施例２の投写光学系の光線図である。 第２光学系および第３光学系の近傍の光線図である。 実施例２の投写光学系の拡大側のＭＴＦを示す図である。 実施例３の投写光学系の全系の光線図である。 実施例３の投写光学系の光線図である。 第２光学系および第３光学系の近傍の光線図である。 実施例３の投写光学系の拡大側のＭＴＦを示す図である。 実施例４の投写光学系の全系の光線図である。 実施例４の投写光学系の光線図である。 第２光学系および第３光学系の近傍の光線図である。 実施例４の投写光学系の拡大側のＭＴＦを示す図である。 実施例５の投写光学系の全系の光線図である。 実施例５の投写光学系の光線図である。 第２光学系および第３光学系の近傍の光線図である。 実施例５の投写光学系の拡大側のＭＴＦを示す図である。

以下に図面を参照して、本発明の実施形態に係る投写光学系、およびプロジェクターを説明する。

（プロジェクター）
図１は本発明の投写光学系３を備えるプロジェクターの概略構成図である。図１に示すように、プロジェクター１は、スクリーンＳに投写する投写画像を生成する画像形成部２と、投写画像を拡大してスクリーンＳに拡大像を投写する投写光学系３と、画像形成部２の動作を制御する制御部４と、を備える。

（画像生成光学系および制御部）
画像形成部２は、光源１０、第１インテグレーターレンズ１１、第２インテグレーターレンズ１２、偏光変換素子１３、重畳レンズ１４を備える。光源１０は、例えば、超高圧水銀ランプ、固体光源等で構成される。第１インテグレーターレンズ１１および第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それぞれ有する。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の各レンズ素子の近傍に集光させる。

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、後述する液晶パネル１８Ｒ、液晶パネル１８Ｇ、および、液晶パネル１８Ｂの表示領域上で重畳させる。

また、画像形成部２は、第１ダイクロイックミラー１５、反射ミラー１６およびフィールドレンズ１７Ｒ、および、液晶パネル１８Ｒを備える。第１ダイクロイックミラー１５は、重畳レンズ１４から入射した光線の一部であるＲ光を反射させ、重畳レンズ１４から入射した光線の一部であるＧ光および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およびフィールドレンズ１７Ｒを経て、液晶パネル１８Ｒへ入射する。液晶パネル１８Ｒは光変調素子である。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、赤色の投写画像を形成する。

さらに、画像形成部２は、第２ダイクロイックミラー２１、フィールドレンズ１７Ｇ、および、液晶パネル１８Ｇを備える。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からの光線の一部であるＧ光を反射させ、第１ダイクロイックミラー１５からの光線の一部である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、液晶パネル１８Ｇへ入射する。液晶パネル１８Ｇは光変調素子である。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、緑色の投写画像を形成する。

また、画像形成部２は、リレーレンズ２２、反射ミラー２３、リレーレンズ２４、反射ミラー２５、およびフィールドレンズ１７Ｂ、および、液晶パネル１８Ｂを備える。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、反射ミラー２３、リレーレンズ２４、反射ミラー２５、およびフィールドレンズ１７Ｂを経て、液晶パネル１８Ｂへ入射する。液晶パネル１８Ｂは光変調素子である。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、青色の投写画像を形成する。

液晶パネル１８Ｒ、液晶パネル１８Ｇ、および、液晶パネル１８Ｂは、クロスダイクロイックプリズム１９を３方向から囲んでいる。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た投写画像を生成する。

ここで、クロスダイクロイックプリズム１９は投写光学系３の一部分を構成する。投写光学系３は、クロスダイクロイックプリズム１９が合成した投写画像（各液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂが形成した画像）をスクリーンＳに拡大して投写する。スクリーンＳは、投写光学系３の拡大側結像面である。

制御部４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６と、画像処理部６から出力される画像信号に基づいて液晶パネル１８Ｒ、液晶パネル１８Ｇおよび液晶パネル１８Ｂを駆動する表示駆動部７と、を備える。

画像処理部６は、外部の機器から入力された画像信号を各色の諧調等を含む画像信号に変換する。表示駆動部７は、画像処理部６から出力された各色の投写画像信号に基づいて液晶パネル１８Ｒ、液晶パネル１８Ｇおよび液晶パネル１８Ｂを動作させる。これにより、画像処理部６は、画像信号に対応した投写画像を液晶パネル１８Ｒ、液晶パネル１８Ｇおよび液晶パネル１８Ｂに表示する。

（投写光学系）
次に、投写光学系３を説明する。以下では、プロジェクター１に搭載される投写光学系３の構成例として実施例１～５を説明する。なお、各実施例において、投写光学系の光線図では、液晶パネル１８Ｒ、液晶パネル１８Ｇ、液晶パネル１８Ｂを、光変調素子１８として表す。

（実施例１）
図２は、実施例１の投写光学系の全体を模式的に表す光線図である。図２では、本例の投写光学系３ＡからスクリーンＳに到達する光束を、光束Ｆ１～Ｆ３により模式的に示す。光束Ｆ１は最も像高が低い位置に達する光束である。光束Ｆ３は最も像高が高い位置に達する光束である。光束Ｆ２は光束Ｆ１と光束Ｆ３との間の位置に達する光束である。図３は、実施例１の投写光学系３Ａの光線図である。図４は、第１光学系の最も拡大側に位置するレンズ、第２光学系、および第３光学系の光線図である。

本例の投写光学系３Ａは、図３に示すように、縮小側から拡大側に向かって順に、第１光学系３１、第２光学系３２、および第３光学系３３からなる。第１光学系３１は、複数枚のレンズを備える屈折光学系である。第２光学系３２は凹曲面を備えるミラーＭを有する。第３光学系３３は負のパワーを有する。図４に示すように、第１光学系３１は、第１光学系３１と第２光学系３２との間に縮小側結像面と共役な中間像３５を形成する。第２光学系３２および第３光学系３３は、拡大側結像面に中間像３５と共役な最終像を形成する。

縮小側結像面には、画像形成部２の液晶パネル１８が配置されている。液晶パネル１８は、第１光学系３１の光軸Ｎの一方側に投写画像を形成する。中間像３５は、第１光学系３１の光軸Ｎの他方側に形成される。拡大側結像面は、第１光学系３１の光軸Ｎの一方側に設けられる。拡大側結像面にはスクリーンＳが配置されている。

以下の説明では、便宜上、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸とする。また、第１光学系３１の光軸Ｎに沿った光軸方向をＺ軸方向、光軸Ｎの一方側をＹ軸方向の上方Ｙ１、他方側をＹ軸方向の下方Ｙ２とする。Ｘ軸と垂直でＹ軸およびＺ軸を含む面をＹＺ平面とする。従って、液晶パネル１８は、光軸Ｎの上方Ｙ１に投写画像を形成する。中間像３５は、光軸Ｎの下方Ｙ２に形成される。スクリーンＳは、光軸Ｎの上方Ｙ１に位置する。スクリーンＳの横方向はＸ軸方向である。中間像３５はスクリーンＳに形成される拡大像に対してＹ軸方向の上下が反転した像である。図２、図３、図４は、ＹＺ平面上の光線図である。

図３に示すように、第１光学系３１は、クロスダイクロイックプリズム１９と、１６枚のレンズＬ１～Ｌ１６を有する。レンズＬ１～レンズＬ１６は縮小側から拡大側に向かってこの順に配置されている。本例では、レンズＬ２とレンズＬ３は接合された第１接合レンズＬ２１である。レンズＬ４とレンズＬ５は接合された第２接合レンズＬ２２である。レンズＬ１１とレンズＬ１２は接合された第３接合レンズＬ２３である。レンズＬ１３およびレンズＬ１４は接合された第４接合レンズＬ２４である。レンズＬ１６（第１レンズ）の光束通過領域は光軸Ｎの下方Ｙ２に位置する。

図４に示すように、第２光学系３２は、１枚のミラーＭからなる。ミラーＭは、第１光学系３１からの光線を上方Ｙ１に向かって反射する。

第３光学系３３は、メニスカス形状を備える１枚のレンズＬ１７（第２レンズ）からなる。レンズＬ１７は、第１光学系３１の光軸Ｎの上方Ｙ１に配置されている。レンズＬ１７の縮小側の面は、拡大側に向かって窪む凹曲面を備える。レンズＬ１７の縮小側の面は、負のパワーを備える。レンズＬ１７の縮小側の面は、非球面である。レンズＬ１７の拡大側の面は、拡大側に向かって突出する凸曲面を備える。レンズＬ１７の拡大側の面は、非球面である。レンズＬ１７は、第１光学系３１の光軸Ｎから上方Ｙ１に離間するのに伴って厚みが増加する。言い替えれば、ミラーＭによって反射されてレンズＬ１７を通過する光線は、レンズＬ１７内の光路長が、第１光学系３１の光軸Ｎから上方Ｙ１に離間するのに伴って長くなる。

ここで、第１光学系３１のレンズＬ１６、および、第３光学系３３のレンズＬ１７は、第１光学系３１の光軸Ｎ上において、中間像３５を間に挟んで第２光学系３２とは反対側に配置された１枚の光学素子Ｏに設けられている。すなわち、第１光学系３１のレンズＬ１６は、光学素子Ｏにおいて第１光学系３１の光軸Ｎの下方Ｙ２の第１光学素子部分Ｏ１である。第３光学系３３のレンズＬ１７は、光学素子Ｏにおいて第１光学系３１の光軸Ｎの上方Ｙ１の第２光学素子部分Ｏ２である。

（レンズデータ）
投写光学系３Ａのレンズデータは以下のとおりである。面番号は、縮小側から拡大側に順番に付してある。符号は、レンズおよびミラーの符号である。レンズおよびミラーに対応しない面番号のデータは、ダミーデータである。Ｒは曲率半径である。Ｄは軸上面間隔である。Ｃは有効径である。Ｒ、Ｄ、Ｃの単位はｍｍである。

符号 面番号 形状 R D 硝材 屈折/反射 C
0 球 無限 0.0000 屈折 0.0000
1 球 無限 9.5000 屈折 11.7000
19 2 球 無限 25.9100 SBSL7 屈折 13.8197
3 球 無限 0.0000 屈折 17.5754
L1 4 球 34.5867 9.5095 SFPL51 屈折 18.8176
5 球 -90.8873 0.2000 屈折 18.6592
L2 6 球 30.5520 15.0000 SFSL5 屈折 16.9634
L3 7 球 -57.2273 1.2000 STIH6 屈折 14.0000
8 球 173.6241 0.2000 屈折 13.2517
L4 9 球 22.4842 8.6756 SBSL7 屈折 12.1460
L5 10 球 -22.0071 1.2000 TAFＤ25 屈折 11.2705
11 球 51.1513 0.8782 屈折 10.3777
L6 12 非球面 49.6558 1.2000 LBAL35 屈折 10.3900
13 非球面 25.2762 0.2000 屈折 10.2218
L7 14 球 22.2953 5.5069 SFSL5 屈折 10.2632
15 球 -846.7643 0.2000 屈折 9.8443
16 球 無限 3.5109 屈折 9.7876
L8 17 球 35.2243 4.9014 STIH53 屈折 11.4321
18 球 -66.1835 2.7394 屈折 11.4134
L9 19 非球面 -318.9262 1.6426 LLAM60 屈折 10.9985
20 非球面 26.3290 16.1984 屈折 11.4618
21 球 無限 9.5039 屈折 17.3660
L10 22 球 37.9392 7.8029 STIM22 屈折 27.0207
23 球 37.9749 14.8804 屈折 25.7801
L11 24 球 69.0185 28.4144 STIM2 屈折 29.7336
L12 25 球 -32.3562 1.2000 STIH6 屈折 29.7945
26 球 -202.3140 0.2000 屈折 33.8303
L13 27 球 91.9413 14.9604 STIL25 屈折 36.6890
L14 28 球 -172.7823 7.6862 STIH6 屈折 36.6662
29 球 -211.4567 1.7202 屈折 36.8449
L15 30 非球面 -334.1939 1.3786 'Z-E48R' 屈折 35.5825
31 非球面 38.6610 13.9841 屈折 34.8094
L16 32 非球面 -547.4767 1.2000 'Z-E48R' 屈折 33.9637
33 非球面 70.0493 61.6960 屈折 32.9483
M 34 非球面 -51.9308 -61.6960 反射 42.1244
35 球 無限 0.0000 屈折 68.6960
L17 36 非球面 31.5643 -1.2000 'Z-E48R' 屈折 27.1036
37 非球面 66.6691 0.0000 屈折 40.5464
38 球 無限 -439.3040 屈折 101.5136
39 球 無限 0.0000 屈折 1371.0322

各非球面の非球面係数は以下のとおりである。

面番号 S12 S13 S19 S20
Ｙ曲率半径 49.65582381 25.27621931 -318.9262388 26.32901912
コーニック定数(K) 1.568 -1.3 -1 -0.88
4次の係数(A) -1.90452E-04 -1.65330E-04 -7.75605E-05 -4.50156E-05
6次の係数(B) 1.41580E-06 1.44462E-06 9.01620E-09 7.03003E-08
8次の係数(C) -5.56606E-09 -6.76700E-09 -4.30650E-11 1.75774E-11
10次の係数(Ｄ) 1.12856E-11 1.47249E-11

面番号 S30 S31 S32 S33
Y曲率半径 334.1939158 38.66100388 -547.476701 70.0493315
コーニック定数(K) 80.93042591 0 -179329.1453 2.476873572
4次の係数(A) 1.56186E-05 -1.08312E-05 1.56783E-06 3.01840E-07
6次の係数(B) -1.62590E-08 1.52873E-08 -2.89746E-10 3.71758E-09
8次の係数(C) 1.79446E-11 -1.99997E-11 -9.51446E-14 -5.66030E-12
10次の係数(Ｄ) -1.92132E-14 4.71234E-15
12次の係数(E) 1.18169E-17 5.83566E-18
14次の係数(F) -2.76801E-21 -2.98566E-21

面番号 S34 S36 S37
Y曲率半径 -51.93079714 31.56428165 66.66912913
コーニック定数(K) -1.119965114 0.225510562 -3.294841957
4次の係数(A) 2.73444E-07 9.66883E-06 3.95104E-06
6次の係数(B) -3.94761E-10 -1.03190E-08 4.69353E-10
8次の係数(C) 1.46325E-13 2.50100E-11 -2.86696E-13
10次の係数(Ｄ) -4.37368E-17
12次の係数(E) 4.91882E-21

また、投写光学系３Ａの最大物体高、明るさ、ミラー半径、最終レンズ半径、レンズ全
長、ＴＲは、以下のとおりである。最大物体高は、液晶パネル１８面上において画像形成
領域の中で、投写光学系３Ａの光軸Ｎから最も離れた点までの寸法である。最大物体高の
単位はｍｍである。明るさはＮＡで示す。ミラー半径は、ミラーＭの半径であり、単位は
ｍｍである。最終レンズ半径は、第３光学系３３のレンズＬ１７の半径であり、単位はｍ
ｍである。投写光学系３Ａのレンズ全長は、第１光学系３１のＺ軸方向におけるレンズＬ
１からミラーＭまでの距離であり、単位はｍｍである。ＴＲは、スローレシオであり、ス
クリーンＳのＸ軸方向の寸法を投写距離で除算した値である。
最大物体高 11.7
ＮＡ 0.3125
ミラー半径 42.1
最終レンズ半径 40.5
レンズ全長 273
TR（0.59”WXGA) 0.29

（作用効果）
本例の投写光学系３Ａは、縮小側から拡大側に向かって順に、第１光学系３１、第２光
学系３２、および第３光学系３３からなる。第１光学系３１は、最も縮小側に配置された
レンズＬ１６を有し、第１光学系３１と第２光学系３２との間に縮小側結像面と共役な中
間像３５を形成する。第２光学系３２は、凹曲面からなるミラーＭを有する。第３光学系
３３は、最も縮小側に配置され、負のパワーを有するレンズＬ１７を有する。レンズＬ１
６の有効範囲は、第１光学系３１の光軸Ｎの下方Ｙ２に位置し、レンズＬ１７の有効範囲
は、光軸Ｎの上方Ｙ１に位置する。

すなわち、本例の投写光学系３Ａは、ミラーＭの拡大側に、負のパワーを備える第３光学系３３を有する。また、第３光学系３３のレンズＬ１７は、負のパワーを有する。従って、凹曲面を有するミラーＭから拡大側に放出される光線をレンズＬ１７によって、角度を付けてスクリーンＳに投写できる。よって、投写光学系３Ａの投写距離を短くすることができる。

また、本例によれば、スクリーンＳの側から光線を追った場合に、レンズＬ１７の効果によって、光線がミラーＭに向かう角度が緩くなる。ここで、スクリーンＳの側から追った光線がミラーＭに向かう角度が緩くなると、スクリーンＳ上部に到達する光線の中間像３５の形成位置と、スクリーンＳの下部に到達する光線の中間像３５の形成位置とが、第１光学系３１のＺ軸方向で接近する。これにより、中間像３５は、第１光学系３１の光軸Ｎと垂直な方向に向かって立ち上がり、Ｚ軸方向で小さくなる。よって、中間像３５が形成された位置から拡大側に向かって発散する光束をとらえるミラーＭを小型化することが可能となる。また、中間像３５がＺ軸方向で小さくなるので、第１光学系３１と第２光学系３２とをＺ軸方向で接近させることができる。よって、レンズ全長を小さくできる。

さらに、本例では、第１光学系３１の光軸Ｎ上において、中間像３５を間に挟んで第２光学系３２とは反対側に配置された光学素子Ｏを備える。第１光学系３１の最終レンズであるレンズＬ１６は、光学素子Ｏにおいて第１光学系３１の光軸Ｎの下方Ｙ２の第１光学素子部分Ｏ１であり、第３光学系３３を構成するレンズＬ１７は、光学素子Ｏにおいて第１光学系３１の光軸Ｎの上方Ｙ１の第２光学素子部分Ｏ２である。これにより、投写光学系３Ａを構成するレンズの枚数を抑制できる。

また、第３光学系３３のレンズＬ１７は、メニスカス形状を備える。すなわち、レンズＬ１７の縮小側の面は、拡大側に窪む凹曲面を備え、拡大側の面は、拡大側に突出する凸面を備える。また、レンズＬ１７は、第１光学系３１の光軸Ｎから上方Ｙ１に離間するのに伴って厚みが増加する。言い換えれば、ミラーＭによって反射されてレンズＬ１７を通過する光線は、レンズＬ１７内の光路長が、第１光学系３１の光軸Ｎから上方Ｙ１に離間するのに伴って長くなる。これにより、第３光学系３３の負のパワーを増大させることができるので、投写光学系３Ａの投写距離を短くすることが容易となる。

ここで、投写光学系３Ａにおいて、縮小側結像面から中間像３５と共役の拡大側結像面に至る光路において最も光密度が高い領域Ａは、第２光学系３２と第３光学系３３との間に位置する。すなわち、最も光密度が高い領域Ａは、投写光学系３Ａを構成するレンズなどの光学素子の外側に位置する。従って、投写光学系３Ａでは、光学素子が発熱して、光学特性が変化することを防止或いは抑制できる。

また、本例では、第３光学系３３のレンズＬ１７は、縮小側に、非球面を備える。さらに、本例では、レンズＬ１７は、拡大側にも、非球面を備える。従って、歪曲収差の発生を抑制しやすい。

さらに、第３光学系３３は、１枚のレンズからなるので、投写光学系３Ａを構成するレンズの枚数を抑制しやすい。なお、第３光学系３３は、レンズＬ１７の拡大側に、更に、レンズを備えてもよい。

図５は、投写光学系３Ａの拡大側のＭＴＦを示す図である。ＭＴＦを示す図５の横軸は
空間周波数である。縦軸はコントラスト再現比である。図中において、黒色のグラフは、
タンジェンシャル光線（T）を示し、灰色のグラフは、ラジアル光線（R）を示す。また、
タンジェンシャル光線（T）およびラジアル光線（R）のそれぞれにおいて、実線は、光束
Ｆ１であり、間隔の長い破線は、光束Ｆ２であり、破線は、光束Ｆ３である。図５に示す
ように、本例の投写光学系３Ａは、高い解像度を有する。

（実施例２）
図６は、実施例２の投写光学系の全体を模式的に表す光線図である。図６では、本例の投写光学系３ＢからスクリーンＳに到達する光束を、光束Ｆ１～Ｆ３により模式的に示す。図７は、実施例２の投写光学系の光線図である。図８は、第１光学系の最も拡大側に位置するレンズ、第２光学系、および第３光学系の光線図である。なお、実施例２の投写光学系３Ｂは、上記の投写光学系３Ａと対応する構成を備えるので、対応する構成には、同一の符号を付して、説明する。

本例の投写光学系３Ｂは、図７に示すように、縮小側から拡大側に向かって順に、第１光学系３１、第２光学系３２、および第３光学系３３からなる。第１光学系３１は、複数枚のレンズを備える屈折光学系である。第２光学系３２は凹曲面を備えるミラーＭを有する。第３光学系３３は負のパワーを有する。図８に示すように、第１光学系３１は、第１光学系３１と第２光学系３２との間に縮小側結像面と共役な中間像３５を形成する。第２光学系３２および第３光学系３３は、拡大側結像面に中間像３５と共役な最終像を形成する。図７に示すように、縮小側結像面に配置された液晶パネル１８は、光軸Ｎの上方Ｙ１に投写画像を形成する。中間像３５は、光軸Ｎの下方Ｙ２に形成される。拡大側結像面に配置されるスクリーンＳは、光軸Ｎの上方Ｙ１に位置する。スクリーンＳの横方向はＸ軸方向である。中間像３５はスクリーンＳに形成される拡大像に対してＹ軸方向の上下が反転した像である。図６、図７、図８は、ＹＺ平面上の光線図である。

図７に示すように、第１光学系３１は、クロスダイクロイックプリズム１９と、１６枚のレンズＬ１～Ｌ１６を有する。レンズＬ１～レンズＬ１６は縮小側から拡大側に向かってこの順に配置されている。本例では、レンズＬ２とレンズＬ３は接合された第１接合レンズＬ２１である。レンズＬ４とレンズＬ５は接合された第２接合レンズＬ２２である。レンズＬ１１とレンズＬ１２は接合された第３接合レンズＬ２３である。レンズＬ１３およびレンズＬ１４は接合された第４接合レンズＬ２４である。レンズＬ１６（第１レンズ）の光束通過領域は光軸Ｎの下方Ｙ２に位置する。

図８に示すように、第２光学系３２は、１枚のミラーＭからなる。ミラーＭは、第１光学系３１からの光線を上方Ｙ１に向かって反射する。

第３光学系３３は、メニスカス形状を備える１枚のレンズＬ１７（第２レンズ）からなる。レンズＬ１７は、第１光学系３１の光軸Ｎの上方Ｙ１に配置されている。レンズＬ１７の縮小側の面は、拡大側に向かって窪む凹曲面を備える。レンズＬ１７の縮小側の面は、負のパワーを備える。レンズＬ１７の縮小側の面は、非球面である。レンズＬ１７の拡大側の面は、拡大側に向かって突出する凸曲面を備える。レンズＬ１７の拡大側の面は、非球面である。レンズＬ１７は、第１光学系３１の光軸Ｎから上方Ｙ１に離間するのに伴って厚みが増加する。

ここで、投写光学系３Ｂにおいて、縮小側結像面から拡大側結像面に至る光路中で最も光密度が高い領域Ａは、第２光学系３２と第３光学系３３との間に位置する。

また、第１光学系３１のレンズＬ１６、および、第３光学系３３のレンズＬ１７は、第
１光学系３１の光軸Ｎ上において、中間像３５を間に挟んで第２光学系３２とは反対側に
配置された１枚の光学素子Ｏに設けられている。すなわち、第１光学系３１のレンズ第１
６は、光学素子Ｏにおいて第１光学系３１の光軸Ｎの下方Ｙ２の第１光学素子部分Ｏ１で
ある。第３光学系３３のレンズＬ１７は、光学素子Ｏにおいて第１光学系３１の光軸Ｎの
上方Ｙ１の第２光学素子部分Ｏ２である。

（レンズデータ）
投写光学系３Ｂのレンズデータは以下のとおりである。面番号は、縮小側から拡大側に
順番に付してある。符号は、レンズおよびミラーの符号である。Ｒは曲率半径である。Ｄ
は軸上面間隔である。Ｃは有効径である。Ｒ、Ｄ、Ｃの単位はｍｍである。

符号 面番号 形状 R D 硝材 屈折/反射 C
0 球 無限 0.0000 屈折 0.0000
1 球 無限 9.5000 屈折 11.7000
19 2 球 無限 25.9100 SBSL7 屈折 13.3182
3 球 無限 0.0000 屈折 16.2020
L1 4 球 30.3278 9.3259 SFPL51 屈折 17.1016
5 球 -71.8493 0.2021 屈折 16.8620
L2 6 球 39.9699 8.5691 SFSL5 屈折 15.1975
L3 7 球 -46.9494 2.2341 STIH6 屈折 14.0000
8 球 396.1335 0.2000 屈折 13.2961
L4 9 球 22.2287 11.5106 SBSL7 屈折 12.3480
L5 10 球 -21.5648 1.2000 TAFD25 屈折 10.4773
11 球 67.9160 0.2000 屈折 9.8627
L6 12 非球面 20.2614 1.1997 LBAL35 屈折 9.8479
13 非球面 13.0461 1.7539 屈折 9.7302
L7 14 球 21.8096 5.2270 SFSL5 屈折 9.8583
15 球 -811.2166 0.2000 屈折 9.5143
16 球 無限 0.4916 屈折 9.4658
L8 17 球 50.2350 7.7354 STIH53 屈折 9.9074
18 球 -35.2992 0.2182 屈折 10.2091
L9 19 非球面 -229.6415 1.2070 LLAM60 屈折 10.1014
20 非球面 23.3953 7.1747 屈折 10.4338
21 球 無限 23.1237 屈折 12.6074
L10 22 球 39.8368 5.3358 STIM22 屈折 27.0000
23 球 44.3376 16.8499 屈折 26.4932
L11 24 球 57.3488 27.9599 STIM2 屈折 31.3567
L12 25 球 -37.6257 6.8632 STIH6 屈折 31.1522
26 球 231.9361 0.4054 屈折 32.9394
L13 27 球 49.7771 13.9592 STIL25 屈折 36.4799
L14 28 球 159.8387 2.5053 STIH6 屈折 35.9645
29 球 176.9307 1.5704 屈折 35.4864
L15 30 非球面 387.5955 1.9078 'Z-E48R' 屈折 35.0667
31 非球面 41.7328 9.6693 屈折 34.4983
L16 32 非球面 176.3833 1.2000 'Z-E48R' 屈折 31.5775
33 非球面 48.6716 67.6000 屈折 28.5952
M 34 非球面 -52.0669 -67.6000 反射 46.2470
35 球 無限 0.0000 屈折 60.7706
L17 36 非球面 48.6716 -1.2000 'Z-E48R' 屈折 32.0583
37 非球面 176.3833 0.0000 屈折 43.8508
38 球 無限 -433.4000 屈折 81.8472
39 球 無限 0.0000 屈折 1382.1140

各非球面の非球面係数は以下のとおりである。

面番号 S12 S13 S19 S20
Ｙ曲率半径 20.26140547 13.0461295 -229.6414599 23.39527788
コーニック定数(K) 1.568 -1.3 -1 -0.88
4次の係数(A) -3.45427E-04 -2.79879E-04 -6.71631E-05 -4.16610E-05
6次の係数(B) 1.60875E-06 2.03668E-06 -1.00842E-07 -9.53264E-10
8次の係数(C) -5.30496E-09 -9.51880E-09 -7.34814E-11 3.07082E-10
10次の係数(Ｄ) -5.50717E-12 1.66637E-11

面番号 S30 S31 S32 S33
Ｙ曲率半径 387.5955126 41.73282202 176.3832591 48.67161757
コーニック定数(K) 90 0 11.80225283 1.094322819
4次の係数(A) 1.01203E-05 -1.17185E-05 2.87209E-06 1.36690E-06
6次の係数(B) -1.40448E-08 1.19637E-08 -1.14555E-09 3.14586E-09
8次の係数(C) 1.42478E-11 -1.66915E-11 1.98416E-13 -2.66990E-12
10次の係数(Ｄ) -1.86681E-14 5.93763E-15
12次の係数(E) 1.42953E-17 3.89540E-18

面番号 S34 S36 S37
Ｙ曲率半径 -52.06688058 48.67161757 176.3832591
コーニック定数(K) -1 1.094322819 11.80225283
4次の係数(A) 4.53933E-07 1.36690E-06 2.87209E-06
6次の係数(B) -3.53577E-10 3.14586E-09 -1.14555E-09
8次の係数(C) 1.14681E-13 -2.66990E-12 1.98416E-13
10次の係数(Ｄ) -2.76345E-17
12次の係数(E) 2.22920E-21

また、投写光学系３Ｂの最大物体高、明るさ、ミラー半径、最終レンズ半径、レンズ全長、ＴＲは、以下のとおりである。
最大物体高 11.7
ＮＡ 0.3125
ミラー半径 46.3
最終レンズ半径 43.9
レンズ全長 273
TR（0.59”WXGA) 0.29

（作用効果）
本例の投写光学系３Ｂは、上記の投写光学系３Ａと同様の作用、効果を得ることができる。

ここで、レンズデータに示すとおり、本例の投写光学系３Ｂでは、第１光学系３１のレンズＬ１６と、第３光学系３３のレンズＬ１７とが対応する形状を備える。すなわち、第１光学系３１のレンズＬ１６の縮小側のレンズ面である面番号３２と、第３光学系３３のレンズＬ１７の拡大側のレンズ面である面番号３７とは、対応する形状を備える。また、第１光学系３１のレンズＬ１６の拡大側のレンズ面である面番号３３と、第３光学系３３のレンズＬ１７の縮小側のレンズ面である面番号３６とは、対応する形状を備える。

従って、光学素子Ｏを１枚のメニスカスレンズとして、光軸Ｎよりも下方Ｙ２の第１光
学素子部分Ｏ１をレンズＬ１６とし、光軸Ｎよりも上方Ｙ１の第２光学素子部分Ｏ２をレ
ンズＬ１７とすることができる。言い換えれば、一枚のメニスカスレンズを配置すること
により、第１光学系３１のレンズＬ１６および第３光学系３３のレンズＬ１７を備えるこ
とができる。また、光学素子Ｏとして１枚のメニスカスレンズを製造する場合には、軸線
Ｎの上方Ｙ１と下方Ｙ２とで形状を異ならせた光学素子を製造する場合と比較して生産性
が良いので、歩留まりの低下を抑制できる。よって、投写光学系３Ｂの量産化が容易とな
る。

さらに、本例では、第１光学系３１のレンズＬ１６と、第３光学系３３のレンズＬ１７とが対応する形状を備えるので、レンズＬ１６がレンズＬ１７と同様に負のパワーを備える。ここで、第１光学系３１のレンズＬ１６が負のパワーを備えれば、凹曲面を備えるミラーＭのパワーをレンズＬ１６によって補助できる。これにより、ミラーＭを光軸Ｎ方向で小型化することが可能となる。

なお、第３光学系３３は、レンズＬ１７の拡大側に、更に、レンズを備えてもよい。

図９は投写光学系３Ｂの拡大側のＭＴＦを示す図である。図９に示すように、本例の投写光学系３Ｂは、高い解像度を有する。

（実施例３）
図１０は、実施例３の投写光学系の全体を模式的に表す光線図である。図１０では、本例の投写光学系３ＣからスクリーンＳに到達する光束を、光束Ｆ１～Ｆ３により模式的に示す。図１１は、実施例３の投写光学系の光線図である。図１２は、第２光学系および第３光学系の近傍の光線図である。なお、実施例３の投写光学系３Ｃは、上記の投写光学系３Ａと対応する構成を備えるので、対応する構成には、同一の符号を付して、説明する。

本例の投写光学系３Ｃは、図１１に示すように、縮小側から拡大側に向かって順に、第１光学系３１、第２光学系３２、および第３光学系３３からなる。第１光学系３１は、複数枚のレンズを備える屈折光学系である。第２光学系３２は凹曲面を備えるミラーＭを有する。第３光学系３３は負のパワーを有する。図１２に示すように、第１光学系３１は、第１光学系３１と第２光学系３２との間に縮小側結像面と共役な中間像３５を形成する。第２光学系３２および第３光学系３３は、拡大側結像面に中間像３５と共役な最終像を形成する。縮小側結像面に配置された液晶パネル１８は、光軸Ｎの上方Ｙ１に投写画像を形成する。中間像３５は、光軸Ｎの下方Ｙ２に形成される。拡大側結像面に配置されるスクリーンＳは、光軸Ｎの上方Ｙ１に位置する。スクリーンＳの横方向はＸ軸方向である。中間像３５はスクリーンＳに形成される拡大像に対してＹ軸方向の上下が反転した像である。図１０、図１１、図１２は、ＹＺ平面上の光線図である。

図１１に示すように、第１光学系３１は、クロスダイクロイックプリズム１９と、１５枚のレンズＬ１～Ｌ１５を有する。レンズＬ１～レンズＬ１５は縮小側から拡大側に向かってこの順に配置されている。本例では、レンズＬ２とレンズＬ３は接合された第１接合レンズＬ２１である。レンズＬ４とレンズＬ５は接合された第２接合レンズＬ２２である。レンズＬ１１とレンズＬ１２は接合された第３接合レンズＬ２３である。レンズＬ１３およびレンズＬ１４は接合された第４接合レンズＬ２４である。レンズＬ１５（第１レンズ）の光束通過領域は光軸Ｎの下方Ｙ２に位置する。

図１２に示すように、第２光学系３２は、１枚のミラーＭからなる。ミラーＭは、第１光学系３１からの光線を上方Ｙ１に向かって反射する。

第３光学系３３は、メニスカス形状を備える１枚のレンズＬ１６（第２レンズ）からなる。レンズＬ１６は、第１光学系３１の光軸Ｎの上方Ｙ１に配置されている。レンズＬ１６の縮小側の面は、拡大側に向かって窪む凹曲面を備える。レンズＬ１６の縮小側の面は、負のパワーを備える。レンズＬ１６の縮小側の面は、非球面である。レンズＬ１６の拡大側の面は、拡大側に向かって突出する凸曲面を備える。レンズＬ１６の拡大側の面は、非球面である。レンズＬ１６は、第１光学系３１の光軸Ｎから上方Ｙ１に離間するのに伴って厚みが増加する。

ここで、投写光学系３Ｃにおいて、縮小側結像面から拡大側結像面に至る光路中で最も光密度が高い領域Ａは、第２光学系３２と第３光学系３３との間に位置する。

また、第３光学系３３のレンズＬ１６は、第１光学系３１の光軸Ｎ上において、第１光学系３１の最も拡大側に位置するレンズＬ１５よりも、ミラーＭに近い位置に配置されている。

（レンズデータ）
投写光学系３Ｃのレンズデータは以下のとおりである。面番号は、縮小側から拡大側に順番に付してある。符号は、レンズおよびミラーの符号である。Ｒは曲率半径である。Ｄは軸上面間隔である。Ｃは有効径である。Ｒ、Ｄ、Ｃの単位はｍｍである。

符号 面番号 形状 R D 硝材 屈折/反射 C
0 球 無限 0.0000 屈折 0.0000
1 球 無限 9.5000 屈折 11.7000
19 2 球 無限 25.9100 SBSL7 屈折 13.3445
3 球 無限 0.0000 屈折 16.2743
L1 4 球 26.2870 9.8874 SFPL51 屈折 17.4163
5 球 -114.0876 0.2000 屈折 17.0589
L2 6 球 27.4668 8.3488 SFSL5 屈折 14.9069
L3 7 球 -51.3244 1.2000 STIH6 屈折 14.0000
8 球 54.6395 0.2098 屈折 12.8227
L4 9 球 18.5782 9.0874 SBSL7 屈折 12.0166
L5 10 球 -24.5458 1.2000 TAFD25 屈折 11.1356
11 球 109.7598 0.8616 屈折 10.2913
L6 12 非球面 53.3422 1.2000 LBAL35 屈折 10.1819
13 非球面 22.4913 0.2000 屈折 9.7741
L7 14 球 18.5235 4.4908 SFSL5 屈折 9.7606
15 球 53.5909 2.3051 屈折 9.2518
16 球 無限 0.2000 屈折 8.9283
L8 17 球 28.6412 4.3711 STIH53 屈折 9.7128
18 球 -71.1586 3.4903 屈折 9.7637
L9 19 非球面 -59.2915 1.6422 LLAM60 屈折 9.5779
20 非球面 19.8927 3.8576 屈折 10.5554
21 球 無限 0.2000 屈折 11.9089
L10 22 球 50.3317 4.5209 STIM22 屈折 13.8391
23 球 -178.2940 21.5104 屈折 14.3728
L11 24 球 68.4656 21.3878 STIM2 屈折 26.0000
L12 25 球 -31.1606 1.2000 STIH6 屈折 26.1591
26 球 -177.1291 2.5593 屈折 28.8624
L13 27 球 -126.3867 15.0000 STIL25 屈折 29.2250
L14 28 球 -35.1022 1.2000 STIH6 屈折 29.7095
29 球 -51.0664 0.2000 屈折 32.0278
L15 30 非球面-1865.5094 2.0076 'Z-E48R' 屈折 33.3264
31 非球面 42.5160 13.7457 屈折 32.8148
32 球 無限 0.0000 屈折 32.6126
33 球 無限 61.3064 屈折 32.6126
M 34 非球面 -44.3062 -61.3064 反射 38.8304
35 球 無限 0.0000 屈折 86.7508
L16 36 非球面 42.0853 -1.2000 'Z-E48R' 屈折 30.9008
37 非球面 118.6751 0.0000 屈折 43.9961
38 球 無限 -439.6936 屈折 117.1750
39 球 無限 0.0000 屈折 1469.8039

各非球面の非球面係数は以下のとおりである。

面番号 S12 S13 S19 S20
Ｙ曲率半径 53.34221761 22.49128344 -59.29150676 19.89273998
コーニック定数(K) 1.568 -1.3 -1 -0.88
4次の係数(A) -1.93783E-04 -1.35859E-04 -8.56185E-05 -4.35212E-05
6次の係数(B) 1.56223E-06 1.61810E-06 -6.83468E-08 5.26818E-08
8次の係数(C) -7.06670E-09 -8.84670E-09 -3.55359E-10 -5.98134E-13
10次の係数(Ｄ) 1.36669E-11 1.88865E-11

面番号 S30 S31
Ｙ曲率半径 1865.509356 42.51598454
コーニック定数(K) 90 0
4次の係数(A) 2.07327E-05 -1.60331E-06
6次の係数(B) -1.64003E-08 1.39989E-08
8次の係数(C) 1.19436E-11 -2.06433E-11
10次の係数(Ｄ) -1.12644E-14 4.23072E-15
12次の係数(E) 6.86665E-18 3.30023E-18
14次の係数(F) -2.02644E-21 -1.41483E-21

面番号 S34 S36 S37
Ｙ曲率半径 -44.30622587 42.08529774 118.6750917
コーニック定数(K) -1 0.838596842 5.9457377
4次の係数(A) 1.02038E-06 5.01374E-06 3.63707E-06
6次の係数(B) -6.59907E-10 -2.50762E-09 -8.15678E-10
8次の係数(C) 1.58870E-13 4.76676E-12 1.88373E-13
10次の係数(Ｄ) 5.15051E-17
12次の係数(E) -5.66805E-20
14次の係数(F) 1.33892E-23

また、投写光学系３Ｃの最大物体高、明るさ、ミラー半径、最終レンズ半径、レンズ全長、ＴＲは、以下のとおりである。
最大物体高 11.7
ＮＡ 0.3125
ミラー半径 38.8
最終レンズ半径 44.0
レンズ全長 233
TR（0.59”WXGA) 0.27

（作用効果）
本例の投写光学系３Ｃでは、第１光学系３１の最も拡大側に配置されたレンズＬ１６と、第３光学系３３を構成するレンズＬ１７とを、一つの光学素子に設けることはできない。しかし、かかる作用効果を除き、本例の投写光学系３Ｃは、上記の投写光学系３Ａと同様の作用、効果を得ることができる。

ここで、本例では、第１光学系３１において、最も拡大側に位置するレンズＬ１５が正のパワーを備える。これにより、第１光学系３１から第２光学系３２に入射する光束の拡散を抑制できるので、ミラーＭを小型化することが容易である。

なお、第３光学系３３は、レンズＬ１６の拡大側に、更に、レンズを備えてもよい。

図１３は、投写光学系３Ｃの拡大側のＭＴＦを示す図である。図１３に示すように、本例の投写光学系３Ｃは、高い解像度を有する。

（実施例４）
図１４は、実施例４の投写光学系の全体を模式的に表す光線図である。図１４では、本例の投写光学系３ＤからスクリーンＳに到達する光束を、光束Ｆ１～Ｆ３により模式的に示す。図１５は、実施例４の投写光学系の光線図である。図１６は、第２光学系および第３光学系の近傍の光線図である。なお、実施例４の投写光学系３Ｄは、上記の投写光学系３Ａと対応する構成を備えるので、対応する構成には、同一の符号を付して、説明する。

本例の投写光学系３Ｄは、図１５に示すように、縮小側から拡大側に向かって順に、第１光学系３１、第２光学系３２、および第３光学系３３からなる。第１光学系３１は、複数枚のレンズを備える屈折光学系である。第２光学系３２は凹曲面を備えるミラーＭを有する。第３光学系３３は負のパワーを有する。図１６に示すように、第１光学系３１は、第１光学系３１と第２光学系３２との間に縮小側結像面と共役な中間像３５を形成する。第２光学系３２および第３光学系３３は、拡大側結像面に中間像３５と共役な最終像を形成する。縮小側結像面に配置された液晶パネル１８は、光軸Ｎの上方Ｙ１に投写画像を形成する。中間像３５は、光軸Ｎの下方Ｙ２に形成される。拡大側結像面に配置されるスクリーンＳは、光軸Ｎの上方Ｙ１に位置する。スクリーンＳの横方向はＸ軸方向である。中間像３５はスクリーンＳに形成される拡大像に対してＹ軸方向の上下が反転した像である。図１４、図１５、図１６は、ＹＺ平面上の光線図である。

図１５に示すように、第１光学系３１は、クロスダイクロイックプリズム１９と、１５枚のレンズＬ１～Ｌ１５を有する。レンズＬ１～レンズＬ１５は縮小側から拡大側に向かってこの順に配置されている。本例では、レンズＬ２とレンズＬ３は接合された第１接合レンズＬ２１である。レンズＬ４とレンズＬ５は接合された第２接合レンズＬ２２である。レンズＬ１１とレンズＬ１２は接合された第３接合レンズＬ２３である。レンズＬ１３およびレンズＬ１４は接合された第４接合レンズＬ２４である。レンズＬ１５（第１レンズ）の光束通過領域は光軸Ｎの下方Ｙ２に位置する。

図１６に示すように、第２光学系３２は、第１光学系３１の光軸Ｎ上に配置されたメニスカスレンズＬ１６と、凹曲面を備えるミラーＭと、を有する。メニスカスレンズＬ１６における第１光学系３１の側の面は、第１光学系３１から離間する方向に窪む。メニスカスレンズＬ１６における第１光学系３１とは反対側の面には、反射コーティング層３６が設けられている。ミラーＭは、反射コーティング層３６である。ミラーＭは、第１光学系３１からメニスカスレンズＬ１６を介して入射する光線を上方Ｙ１に向かって反射する。ここで、メニスカスレンズＬ１６は、光軸ＮからＹ軸方向に離間するのに伴って厚みが減少する。言い換えれば、第１光学系３１から射出されてメニスカスレンズＬ１６を通過する光線は、メニスカスレンズＬ１６内の光路長が、第１光学系３１の光軸Ｎから下方Ｙ２に離間するのに伴って短くなる。

第３光学系３３は、メニスカス形状を備える１枚のレンズＬ１７（第２レンズ）からなる。レンズＬ１７は、第１光学系３１の光軸Ｎの上方Ｙ１に配置されている。レンズＬ１７の縮小側の面は、拡大側に向かって窪む凹曲面を備える。レンズＬ１７の縮小側の面は、負のパワーを備える。レンズＬ１７の縮小側の面は、非球面である。レンズＬ１７の拡大側の面は、拡大側に向かって突出する凸曲面を備える。レンズＬ１７の拡大側の面は、非球面である。レンズＬ１７は、第１光学系３１の光軸Ｎから上方Ｙ１に離間するのに伴って厚みが増加する。

ここで、投写光学系３Ｄにおいて、縮小側結像面から拡大側結像面に至る光路中で最も光密度が高い領域Ａは、第２光学系３２と第３光学系３３との間に位置する。

（レンズデータ）
投写光学系３Ｄのレンズデータは以下のとおりである。面番号は、縮小側から拡大側に順番に付してある。符号は、レンズおよびミラーの符号である。Ｒは曲率半径である。Ｄは軸上面間隔である。Ｃは有効径である。Ｒ、Ｄ、Ｃの単位はｍｍである。

符号 面番号 形状 R D 硝材 屈折/反射 C
0 球 無限 0.0000 屈折 0.0000
1 球 無限 9.5000 屈折 11.7000
19 2 球 無限 25.9100 SBSL7 屈折 13.3183
3 球 無限 0.0000 屈折 16.2023
L1 4 球 27.0317 9.8078 SFPL51 屈折 17.2638
5 球 -91.7473 0.2000 屈折 16.9375
L2 6 球 30.0494 7.6112 SFSL5 屈折 14.8572
L3 7 球 -59.1281 1.2000 STIH6 屈折 14.0000
8 球 48.0144 0.2000 屈折 12.8663
L4 9 球 20.3285 9.4745 SBSL7 屈折 12.3080
L5 10 球 -21.8619 1.2000 TAFD25 屈折 11.5903
11 球 149.6514 0.5716 屈折 11.0183
L6 12 非球面 42.1234 1.2000 LBAL35 屈折 10.9502
13 非球面 20.5883 0.2000 屈折 10.6377
L7 14 球 19.5968 4.7218 SFSL5 屈折 10.7462
15 球 111.9897 4.5451 屈折 10.4362
16 球 無限 0.3081 屈折 9.6833
L8 17 球 32.4053 4.4372 STIH53 屈折 10.2937
18 球 -70.0786 3.4909 屈折 10.3063
L9 19 非球面 -113.8987 4.9584 LLAM60 屈折 10.0091
20 非球面 19.6728 5.4182 屈折 11.0032
21 球 無限 3.0514 屈折 12.8961
L10 22 球 49.7233 5.3687 STIM22 屈折 16.9655
23 球 -389.0832 28.2696 屈折 17.2950
L11 24 球 53.8480 20.5720 STIM2 屈折 26.0000
L12 25 球 -34.3085 1.2000 STIH6 屈折 25.9611
26 球 96.6824 3.7817 屈折 27.6369
L13 27 球 94.9435 11.3569 STIL25 屈折 29.9356
L14 28 球 -103.4216 1.2000 STIH6 屈折 30.2208
29 球 -117.6885 0.2000 屈折 30.4963
L15 30 非球面 -336.4398 3.3131 'Z-E48R' 屈折 31.3723
31 非球面 75.2700 7.0933 屈折 31.0996
32 球 無限 0.0000 屈折 30.8623
33 球 無限 56.5805 屈折 30.8623
L16 34 非球面 -60.2160 3.0582 'Z-E48R' 屈折 30.7960
M 35 非球面 -47.7619 -3.0582 'Z-E48R' 反射 31.5806
L16 36 非球面 -60.2160 0.0000 屈折 29.9102
37 球 無限 -56.5805 屈折 44.1961
L17 38 非球面 40.0796 -1.2000 'Z-E48R' 屈折 34.6026
39 非球面 197.8101 0.0000 屈折 49.5049
40 球 無限 -444.4195 屈折 107.2002
41 球 無限 0.0000 屈折 1434.1834

各非球面の非球面係数は以下のとおりである。

面番号 S12 S13 S19 S20
Ｙ曲率半径 53.34221761 22.49128344 -59.29150676 19.89273998
コーニック定数(K) 1.568 -1.3 -1 -0.88
4次の係数(A) -1.93783E-04 -1.35859E-04 -8.56185E-05 -4.35212E-05
6次の係数(B) 1.56223E-06 1.61810E-06 -6.83468E-08 5.26818E-08
8次の係数(C) -7.06670E-09 -8.84670E-09 -3.55359E-10 -5.98134E-13
10次の係数(Ｄ) 1.36669E-11 1.88865E-11

面番号 S12 S13 S19 S20
Ｙ曲率半径 42.12342595 20.58825946 -113.8986936 19.67276682
コーニック定数(K) 1.568 -1.3 -1 -0.88
4次の係数(A) -1.99183E-04 -1.55136E-04 -6.79362E-05 -3.70298E-05
6次の係数(B) 1.54723E-06 1.63860E-06 -3.30297E-08 2.43777E-08
8次の係数(C) -6.53371E-09 -7.91622E-09 -2.02085E-10 1.85084E-11
10次の係数(Ｄ) 1.33431E-11 1.75764E-11

面番号 S30 S31 S34 S35
Ｙ曲率半径 -336.4398379 75.27004202 -60.21601377 -47.76186481
コーニック定数(K) 90 0 -0.008892814 -1
4次の係数(A) 1.86571E-05 -2.85543E-06 -1.61721E-06 2.65449E-07
6次の係数(B) -1.53565E-08 1.55346E-08 5.23742E-10 -3.00277E-10
8次の係数(C) 1.28759E-11 -2.24983E-11 -1.46010E-12 -1.61591E-12
10次の係数(Ｄ) -1.25944E-14 5.64421E-15 3.68162E-15 3.44041E-15
12次の係数(E) 6.41997E-18 5.23789E-18 -2.59410E-18 -2.53950E-18
14次の係数(F) -8.98575E-22 -2.39098E-21 1.53594E-22 5.89213E-22

面番号 S36 S38 S39
Ｙ曲率半径 -60.21601377 40.0795943 197.8101186
コーニック定数(K) -0.008892814 0.115487402 12.22664516
4次の係数(A) -1.61721E-06 9.08015E-07 2.46996E-06
6次の係数(B) 5.23742E-10 4.77696E-10 -5.58940E-10
8次の係数(C) -1.46010E-12 7.45508E-13 1.09826E-13
10次の係数(Ｄ) 3.68162E-15
12次の係数(E) -2.59410E-18
14次の係数(F) 1.53594E-22

また、投写光学系３Ｄの最大物体高、明るさ、ミラー半径、最終レンズ半径、レンズ全長、ＴＲは、以下のとおりである。
最大物体高 11.7
ＮＡ 0.3125
ミラー半径 31.6
最終レンズ半径 49.5
レンズ全長 240
TR（0.59”WXGA) 0.277

（作用効果）
本例の投写光学系３Ｄでは、第１光学系３１の最も拡大側に配置されたレンズＬ１６と、第３光学系３３を構成するレンズＬ１７とを、一つの光学素子に設けることはできない。しかし、かかる作用効果を除き、本例の投写光学系３Ｄは、上記の投写光学系３Ａと同様の作用、効果を得ることができる。

また、本例では、第２光学系３２に、メニスカスレンズＬ１６と、メニスカスレンズＬ
１６に設けた反射コーティング層３６からなるミラーＭを備える。従って、第１光学系３
１から第２光学系３２に入射する光束をメニスカスレンズＬ１６によって屈折させたのち
に、ミラーＭに到達させることができる。また、ミラーＭにより反射した光線は、メニス
カスレンズＬ１６によって屈折させられた後に、第３光学系３３に向かって射出される。
従って、本例では、ミラーＭにより光線を反射させるのに加えて、メニスカスレンズＬ１
６によって光線を２回屈折させる。このように、本例では、メニスカスレンズＬ１６によ
って、反射角度を稼ぐことができるので、ミラーＭを小型化することが容易である。

さらに、メニスカスレンズＬ１６は、光軸ＮからＹ軸方向に離間するのに伴って厚みが減少する。これにより、第２光学系３２に、中間像３５をスクリーンＳに結像させるパワーを持たせることが可能となる。さらに、メニスカスレンズＬ１６が屈折のパワーを備えるので、ミラーＭのパワーを弱くすることが可能となる。これにより、ミラーＭの湾曲形状を緩やかにすることが可能となるので、ミラーＭを小型化することが、容易である。

ここで、本例では、第１光学系３１において、最も拡大側に位置するレンズＬ１５が正のパワーを備える。これにより、第１光学系３１から第２光学系３２に入射する光束の拡散を抑制できるので、ミラーＭを小型化することが容易である。

なお、第３光学系３３は、レンズＬ１７の拡大側に、更に、レンズを備えてもよい。

図１７は、投写光学系３Ｄの拡大側のＭＴＦを示す図である。図１７に示すように、本例の投写光学系３Ｄは、高い解像度を有する。

（実施例５）
図１８は、実施例５の投写光学系の全体を模式的に表す光線図である。図１８では、本例の投写光学系３ＥからスクリーンＳに到達する光束を、光束Ｆ１～Ｆ３により模式的に示す。図１９は、実施例５の投写光学系の光線図である。図２０は、第２光学系および第３光学系の近傍の光線図である。なお、実施例５の投写光学系３Ｅは、上記の投写光学系３Ｄと対応する構成を備えるので、対応する構成には、同一の符号を付して、説明する。

本例の投写光学系３Ｅは、図１９に示すように、縮小側から拡大側に向かって順に、第１光学系３１、第２光学系３２、および第３光学系３３からなる。第１光学系３１は、複数枚のレンズを備える屈折光学系である。第２光学系３２は凹曲面を備えるミラーＭを有する。第３光学系３３は負のパワーを有する。図２０に示すように、第１光学系３１は、第１光学系３１と第２光学系３２との間に縮小側結像面と共役な中間像３５を形成する。第２光学系３２および第３光学系３３は、拡大側結像面に中間像３５と共役な最終像を形成する。縮小側結像面に配置された液晶パネル１８は、光軸Ｎの上方Ｙ１に投写画像を形成する。中間像３５は、光軸Ｎの下方Ｙ２に形成される。拡大側結像面に配置されるスクリーンＳは、光軸Ｎの上方Ｙ１に位置する。スクリーンＳの横方向はＸ軸方向である。中間像３５はスクリーンＳに形成される拡大像に対してＹ軸方向の上下が反転した像である。図１８、図１９、図２０は、ＹＺ平面上の光線図である。

図１９に示すように、第１光学系３１は、クロスダイクロイックプリズム１９と、１５枚のレンズＬ１～Ｌ１５を有する。レンズＬ１～レンズＬ１５は縮小側から拡大側に向かってこの順に配置されている。本例では、レンズＬ２とレンズＬ３は接合された第１接合レンズＬ２１である。レンズＬ４とレンズＬ５は接合された第２接合レンズＬ２２である。レンズＬ１１とレンズＬ１２は接合された第３接合レンズＬ２３である。レンズＬ１３およびレンズＬ１４は接合された第４接合レンズＬ２４である。レンズＬ１５（第１レンズ）の光束通過領域は光軸Ｎの下方Ｙ２に位置する。

図２０に示すように、第２光学系３２は、第１光学系３１の光軸Ｎ上に配置されたメニスカスレンズＬ１６と、凹曲面を備えるミラーＭと、を有する。メニスカスレンズＬ１６における第１光学系３１の側の面は、第１光学系３１から離間する方向に窪む。メニスカスレンズＬ１６における第１光学系３１とは反対側の面には、反射コーティング層３６が設けられている。ミラーＭは、反射コーティング層３６である。ミラーＭは、第１光学系３１からメニスカスレンズＬ１６を介して入射する光線を上方Ｙ１に向かって反射する。

第３光学系３３は、メニスカス形状を備える１枚のレンズＬ１７（第２レンズ）からなる。レンズＬ１７は、第１光学系３１の光軸Ｎの上方Ｙ１に配置されている。レンズＬ１７の縮小側の面は、拡大側に向かって窪む凹曲面を備える。レンズＬ１７の縮小側の面は、負のパワーを備える。レンズＬ１７の縮小側の面は、非球面である。レンズＬ１７の拡大側の面は、拡大側に向かって突出する凸曲面を備える。レンズＬ１７の拡大側の面は、非球面である。レンズＬ１７は、第１光学系３１の光軸Ｎから上方Ｙ１に離間するのに伴って厚みが増加する。

ここで、投写光学系３Ｅにおいて、縮小側結像面から拡大側結像面に至る光路中で最も光密度が高い領域Ａは、第２光学系３２と第３光学系３３との間に位置する。

（レンズデータ）
投写光学系３Ｅのレンズデータは以下のとおりである。面番号は、縮小側から拡大側に順番に付してある。符号は、レンズおよびミラーの符号である。Ｒは曲率半径である。Ｄは軸上面間隔である。Ｃは有効径である。Ｒ、Ｄ、Ｃの単位はｍｍである。

符号 面番号 形状 R D 硝材 屈折/反射 C
0 球 無限 0.0000 屈折 0.0000
1 球 無限 9.5000 屈折 11.7000
19 2 球 無限 25.9100 SBSL7 屈折 13.4739
3 球 無限 0.0000 屈折 16.6300
L1 4 球 29.8694 10.1212 507907.7482 屈折 17.7171
5 球 -67.4125 0.2000 屈折 17.4566
L2 6 球 27.2314 8.9026 480546.8087 屈折 14.9087
L3 7 球 -41.0845 1.2000 841641.2724 屈折 14.0000
8 球 34.9494 0.2000 屈折 12.7097
L4 9 球 20.3128 9.7814 512784.739 屈折 12.5602
L5 10 球 -22.5939 1.2000 836218.3898 屈折 11.9719
11 球 -445.9411 0.2000 屈折 11.5039
L6 12 非球面 43.2803 1.2664 680891.3828 屈折 11.3626
13 非球面 20.5080 0.2000 屈折 10.9467
L7 14 球 20.3468 5.4927 457217.8557 屈折 11.0447
15 球 51.1219 3.7826 屈折 10.5735
16 球 無限 0.7848 屈折 10.3442
L8 17 球 32.8048 5.5105 846613.2379 屈折 11.6466
18 球 -50.5221 1.2407 屈折 11.7007
L9 19 非球面 86.0385 1.2128 793362.4698 屈折 11.3524
20 非球面 21.2155 18.1704 屈折 11.5237
21 球 無限 13.4313 屈折 17.0204
L10 22 球 -1615.9383 4.8741 609228.3456 屈折 21.6521
23 球 -82.2654 10.9859 屈折 22.0804
L11 24 球 54.4549 18.2441 614134.343 屈折 26.6000
L12 25 球 -42.3381 1.2007 846663.2378 屈折 26.4607
26 球 343.3072 10.3212 屈折 26.9555
L13 27 球 -51.5322 10.9749 632600.3261 屈折 27.1806
L14 28 球 -31.5200 1.2716 846663.2378 屈折 27.8268
29 球 -42.0428 0.2009 屈折 30.1604
L15 30 非球面 -316.6043 7.3099 'Z-E48R' 屈折 30.8006
31 非球面 41.0756 8.8391 屈折 30.9558
32 球 無限 0.0000 屈折 30.4576
33 球 無限 61.6812 屈折 30.4576
L16 34 非球面 -44.4514 2.7888 'Z-E48R' 屈折 33.6082
M 35 非球面 -36.0879 -2.7888 'Z-E48R' 反射 36.5870
L16 36 非球面 -44.4514 0.0000 屈折 32.7646
37 球 無限 -61.6812 屈折 67.4665
L17 38 非球面 35.2091 -1.2025 'Z-E48R' 屈折 35.7627
39 非球面 184.3284 0.0000 屈折 59.9902
40 球 無限 -224.4195 屈折 218.5843
41 球 無限 0.0000 屈折 1488.5872

各非球面の非球面係数は以下のとおりである。

面番号 S12 S13 S19 S20
Ｙ曲率半径 43.28029149 20.50803314 86.03847258 21.21553721
コーニック定数(K) 1.568 -1.3 -1 -0.88
4次の係数(A) -1.58537E-04 -1.17452E-04 -7.01987E-05 -4.77470E-05
6次の係数(B) 9.55101E-07 1.02304E-06 3.87255E-08 5.99956E-08
8次の係数(C) -3.05979E-09 -3.81639E-09 -2.71036E-10 -1.71069E-10
10次の係数(Ｄ) 4.81421E-12 6.84466E-12

面番号 S30 S31 S34 S35
Ｙ曲率半径 -316.6043306 41.07563553 -44.45142177 -36.08791139
コーニック定数(K) 90 0 0.582889825 -1
4次の係数(A) 1.51233E-05 -1.22055E-05 -3.29891E-06 1.11825E-06
6次の係数(B) -1.67413E-08 1.54800E-08 4.58126E-09 -1.21257E-09
8次の係数(C) 1.48808E-11 -2.22732E-11 -5.29526E-12 -1.25146E-12
10次の係数(Ｄ) -1.25723E-14 6.54334E-15 5.28622E-15 3.40742E-15
12次の係数(E) 5.84164E-18 5.29981E-18 -1.32591E-18 -2.54861E-18
14次の係数(F) -1.11131E-21 -3.14911E-21 -5.28881E-22 6.04186E-22

面番号 S36 S38 S39
Ｙ曲率半径 -44.45142177 35.20906928 184.3283787
コーニック定数(K) 0.582889825 -0.064848482 7.605219081
4次の係数(A) -3.29891E-06 -6.47726E-07 1.50866E-06
6次の係数(B) 4.58126E-09 1.15778E-09 -2.51376E-10
8次の係数(C) -5.29526E-12 7.21849E-13 3.07333E-14

また、投写光学系３Ｅの最大物体高、明るさ、ミラー半径、最終レンズ半径、レンズ全長、ＴＲは、以下のとおりである。
最大物体高 11.7
ＮＡ 0.3125
ミラー半径 36.6
最終レンズ半径 60.0
レンズ全長 257
TR（0.59”WXGA) 0.138

（作用効果）
本例の投写光学系３Ｅは、上記の投写光学系３Ｄと同様の作用、効果を得ることができる。なお、本例では、第２光学系３２のメニスカスレンズＬ１６は、光軸ＮからＹ軸方向に離間するのに伴って厚みが減少していない。従って、第２光学系３２が備える屈折のパワーは、投写光学系３Ｄと比較して小さくなる。このため、投写光学系３Ｄと比較して、ミラーＭは、大きくなっている。

ここで、第３光学系３３は、レンズＬ１７の拡大側に、更に、レンズを備えてもよい。

図２１は、投写光学系３Ｅの拡大側のＭＴＦを示す図である。図２１に示すように、本例の投写光学系３Ｅは、高い解像度を有する。

なお、上記の実施例は、いずれも第１光学系３１で１回中間像を形成するものであるが、第１光学系３１内で、複数回中間像を形成するものにおいても、本発明を適用できる。また、上記の実施例では、第１光学系３１において最も拡大側に配置されたレンズ、および第３光学系３３に最も縮小側に配置されたレンズが非球面を備えるが、これらを球面で構成することも可能である。

１…プロジェクター、２…画像形成部、３,３Ａ,３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ…投写光学系、４…制御部、６…画像処理部、７…表示駆動部、１０…光源、１１…第１インテグレーターレンズ、１２…第２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…第１ダイクロイックミラー、１６…反射ミラー、１７…レンズ、１８…液晶パネル（光変調素子）、１９…クロスダイクロイックプリズム、２１…第２ダイクロイックミラー、２２…リレーレンズ、２３…反射ミラー、２４…リレーレンズ、２５…反射ミラー、３１…第１光学系、３２…第２光学系、３３…第３光学系、３５…中間像、３６…反射コーティング層、Ｏ…光学素子、Ｏ１…第１光学素子部分、Ｏ２…第２光学素子部分、Ｎ…第１光学系の光軸。

Claims (6)

1. 縮小側から拡大側に向かって順に、第１光学系、第２光学系、および第３光学系からなり、
   前記第１光学系は、最も拡大側に配置された第１レンズを有し、前記第１光学系と前記第２光学系との間に縮小側結像面と共役な中間像を形成し、
   前記第２光学系は、凹曲面からなるミラーと、前記第１光学系の光軸上に配置されたメニスカスレンズから構成され、
   前記第３光学系は、負のパワーを有する第２レンズを有し、
   前記第１レンズの有効範囲は、前記第１光学系の光軸の一方側に位置し、
   前記第２レンズの有効範囲は、前記光軸の他方側に位置し、
   前記メニスカスレンズの前記第１光学系の側の面は、前記第１光学系から離間する方向に窪み、
   前記メニスカスレンズの前記第１光学系とは反対側の面には、反射コーティング層が設けられ、
   前記ミラーは、前記反射コーティング層であることを特徴とする投写光学系。
2. 前記第２レンズは、前記縮小側の面が前記拡大側に窪む凹曲面を備えることを特徴とする請求項１に記載の投写光学系。
3. 前記投写光学系は、前記第１光学系の光軸上において、前記中間像を間に挟んで前記第２光学系とは反対側に配置された光学素子を備え、
   前記第１レンズは、前記光学素子において前記第１光学系の光軸の前記一方側に位置する第１光学素子部分であり、
   前記第２レンズは、前記光学素子において前記第１光学系の光軸の前記他方側に位置する第２光学素子部分であることを特徴とする請求項２に記載の投写光学系。
4. 前記第２レンズは、前記拡大側の面が前記拡大側に突出する凸面を備え、
   前記第１レンズは、前記拡大側の面が前記縮小側に窪む凹曲面を備え、前記縮小側の面が前記縮小側に突出する凸面を備え、
   前記光学素子は、メニスカスレンズであることを特徴とする請求項３に記載の投写光学系。
5. 前記投写光学系の光路において最も光密度が高い領域は、前記第２光学系と前記第３光学系との間に位置することを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の投写光学系。
6. 請求項１から請求項５のうちのいずれか一項に記載の投写光学系と、
   光源と、
   前記光源からの光を変調した投写画像を前記縮小側結像面に形成する光変調素子と、
   を有するプロジェクター。

Images