JP7735872B2 - 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、およびプロジェクターに関する。

画像表示素子に表示された投写画像を、投写光学系により拡大して、スクリーンに投写するプロジェクターは、特許文献１に記載されている。投写光学系は、縮小側から拡大側に向かって順に、第１屈折光学系、反射光学系、および第２屈折光学系を備える。第１屈折光学系は、複数の屈折レンズを備える。反射光学系は、凹面鏡を有し、第１屈折光学系からの光線を、画像表示素子の側に向かって第１屈折光学系の光軸と交差する方向に反射する。第２屈折光学系は、１枚の屈折レンズからなる。屈折レンズは、投写光学系において最も拡大側に位置する拡大側レンズである。拡大側レンズには、凹面鏡からの光線が、拡大側レンズの光軸と交差する方向から入射する。

特許文献１に開示された投写光学系の実施例のうち、最も投写距離が短い投写光学系の投写距離は、２５７．６ｍｍである。かかる投写光学系の拡大側レンズの有効半径は、７９．７ｍｍである。また、かかる投写光学系のスローレシオは、０．１５４である。

特開２０２０－３４６９０号公報

プロジェクターは、投写光学系のスローレシオが小さいほど、所定の大きさの拡大像を投写する際の投写距離が短くなる。したがって、屋内などで使用するプロジェクターに搭載される投写光学系には、スローレシオが０．３以下となる短焦点の投写光学系が求められている。

ここで、投写光学系を短焦点化すると、拡大側で発生する収差が大きくなりやすい。したがって、凹面鏡からの光線が斜めに通過する拡大側レンズの有効半径を大きくして、拡大側レンズにおいて像高毎の光線の補正を行う必要がある。しかし、有効半径を確保するために拡大側レンズが大型化すると、拡大側レンズが、第１屈折光学系の第１光軸から径方向に飛び出す突出量が大きくなり、投写光学系全体が太くなる。したがって、投写光学系を搭載するプロジェクターの小型化が阻害される。

上記の課題を解決するために、本発明の投写光学系は、縮小側共役面に配置された画像
形成素子が形成した投写画像を拡大して拡大側共役面に拡大像を投写するための投写光学
系において、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、を備え、
前記第１光学系は、絞りを備え、前記第２光学系は、縮小側から拡大側に向かって順に、
凹形状の反射面を有する光学素子と、負のパワーを有する第１レンズとを備え、前記第１
光学系と前記第２光学系との間に、前記縮小側共役面および前記拡大側共役面と共役な中
間像が形成され、前記第１光学系より縮小側は、テレセントリックであり、前記画像形成
素子から前記反射面までの軸上面間隔をＯＡＬとし、光軸から前記画像形成素子の最大像
高までの第１距離をｉｍｙとし、前記第１レンズの最大半径をＬＬとし、投写距離を前記
光軸から前記拡大像の最大像高までの第２距離で除したスローレシオをＴＲとし、前記画
像形成素子の開口数をＮＡとすると、以下の条件式（１）および（２）を全て満たすこと
を特徴とする。
ＴＲ≦０．３ （１）
３５≦（ＯＡＬ／ｉｍｙ）×（ＬＬ／ｉｍｙ）×ＴＲ×（１／ＮＡ）≦６０ （２）
また、本発明の投写光学系は、縮小側共役面に配置された画像形成素子が形成した投写
画像を拡大して拡大側共役面に拡大像を投写するための投写光学系において、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、を備え、前記第１光学系は、絞り
を備え、前記第２光学系は、縮小側から拡大側に向かって順に、凹形状の反射面を有する
光学素子と、負のパワーを有する第１レンズとを備え、前記第１光学系と前記第２光学系
との間に、前記縮小側共役面および前記拡大側共役面と共役な中間像が形成され、前記第
１光学系より縮小側は、テレセントリックであり、前記画像形成素子から前記反射面まで
の軸上面間隔をＯＡＬとし、光軸から前記画像形成素子の最大像高までの第１距離をｉｍ
ｙとし、前記第１レンズの最大半径をＬＬとし、投写距離を前記光軸から前記拡大像の最
大像高までの第２距離で除したスローレシオをＴＲとし、前記画像形成素子の開口数をＮ
Ａとすると、以下の条件式（１）および（２）を全て満たし、
ＴＲ≦０．３ （１）
３５≦（ＯＡＬ／ｉｍｙ）×（ＬＬ／ｉｍｙ）×ＴＲ×（１／ＮＡ）≦６０ （２）
前記第１光学系における最も拡大側に配置された第２レンズは、前記第１レンズとは別
体に形成され、前記第２レンズは、前記光軸方向において、前記反射面と前記第１レンズ
との間に配置されることを特徴とする。
また、本発明の投写光学系は、縮小側共役面に配置された画像形成素子が形成した投写
画像を拡大して拡大側共役面に拡大像を投写するための投写光学系において、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、を備え、前記第１光学系は、絞り
を備え、前記第２光学系は、縮小側から拡大側に向かって順に、凹形状の反射面を有する
光学素子と、負のパワーを有する第１レンズとを備え、前記第１光学系と前記第２光学系
との間に、前記縮小側共役面および前記拡大側共役面と共役な中間像が形成され、前記第
１光学系より縮小側は、テレセントリックであり、前記画像形成素子から前記反射面まで
の軸上面間隔をＯＡＬとし、光軸から前記画像形成素子の最大像高までの第１距離をｉｍ
ｙとし、前記第１レンズの最大半径をＬＬとし、投写距離を前記光軸から前記拡大像の最
大像高までの第２距離で除したスローレシオをＴＲとし、前記画像形成素子の開口数をＮ
Ａとすると、以下の条件式（１）および（２）を全て満たし、
ＴＲ≦０．３ （１）
３５≦（ＯＡＬ／ｉｍｙ）×（ＬＬ／ｉｍｙ）×ＴＲ×（１／ＮＡ）≦６０ （２）
前記第１光学系は、前記絞りより拡大側に接合レンズを備えることを特徴とする投写光
学系。

次に、本発明のプロジェクターは、上記の投写光学系と、前記投写光学系の前記縮小側共役面に投写画像を形成する前記画像形成素子と、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を示す図である。 実施例１の投写光学系の光線図である。 実施例１の投写光学系の基準距離における横収差を示す図である。 実施例１の投写光学系の基準距離における球面収差、非点収差、ディストーションを示す図である。 実施例１の投写光学系の近距離における球面収差、非点収差、ディストーションを示す図である。 実施例１の投写光学系の遠距離における球面収差、非点収差、ディストーションを示す図である。 実施例２の投写光学系の光線図である。 実施例２の投写光学系の基準距離における横収差を示す図である。 実施例２の投写光学系の基準距離における球面収差、非点収差、ディストーションを示す図である。 実施例２の投写光学系の近距離における球面収差、非点収差、ディストーションを示す図である。 実施例２の投写光学系の遠距離における球面収差、非点収差、ディストーションを示す図である。 実施例３の投写光学系の光線図である。 実施例３の投写光学系の基準距離における横収差を示す図である。 実施例３の投写光学系の基準距離における球面収差、非点収差、ディストーションを示す図である。 実施例３の投写光学系の近距離における球面収差、非点収差、ディストーションを示す図である。 実施例３の投写光学系の遠距離における球面収差、非点収差、ディストーションを示す図である。 実施例４の投写光学系の光線図である。 実施例４の投写光学系の基準距離における横収差を示す図である。 実施例４の投写光学系の基準距離における球面収差、非点収差、ディストーションを示す図である。 実施例４の投写光学系の近距離における球面収差、非点収差、ディストーションを示す図である。 実施例４の投写光学系の遠距離における球面収差、非点収差、ディストーションを示す図である。

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を示す図である。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。

（画像形成部および制御部）
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、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１８
Ｒへ入射する。液晶パネル１８Ｒは画像形成素子である。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、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は画像形成素子である。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、フィールドレンズ１７Ｂ、液晶パネル１８Ｂおよびクロスダイクロイックプリ
ズム１９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は画像形成素子である。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。

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をスクリーンＳに拡大して投写する。

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階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。図１に示すように、投写光学系３の拡大側共役面には、スクリーンＳが配置されている。投写光学系３の縮小側共役面には、液晶パネル１８Ｒ、液晶パネル１８Ｇおよび液晶パネル１８Ｂが配置されている。

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１～４を説明する。

（実施例１）
図２は、実施例１の投写光学系３Ａの光線図である。なお、実施例１～４の投写光学系３の光線図において、液晶パネル１８Ｒ、液晶パネル１８Ｇ、液晶パネル１８Ｂを、液晶パネル１８として表す。本例の投写光学系３Ａは、図２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、および第２光学系３２からなる。第２光学系３２は、第１光学系３１の光軸Ｎ上に配置されている。

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。Ｚ軸は、第１光学系３１の光軸Ｎと一致する。Ｚ軸方向は、光軸Ｎに沿った方向である。Ｚ軸方向において、第１光学系３１が位置する側を第１方向Ｚ１、第２光学系３２が位置する側を第２方向Ｚ２とする。Ｙ軸は、スクリーンＳに沿って延びる。Ｙ軸方向は、上下方向であり、Ｙ軸方向の一方側を上方Ｙ１、他方側を下方Ｙ２とする。Ｘ軸は、スクリーンの幅方向に延びる。

第１光学系３１は、屈折光学系である。第１光学系３１は、１７枚のレンズＬ１～Ｌ１７からなる。レンズＬ１～Ｌ１７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。レンズＬ７とレンズＬ８との間には、絞り５１が配置されている。

レンズＬ６は、両面に非球面形状を備える。レンズＬ９は、両面に非球面形状を備える。レンズＬ１６（第３レンズ）は、両面に非球面形状を備える。レンズＬ１７（第２レンズ）は、両面に非球面形状を備える。レンズＬ２およびレンズＬ３は、接合された接合レンズＬ２１である。レンズＬ４およびレンズＬ５は、接合された接合レンズＬ２２である。レンズＬ１１およびレンズＬ１２は、接合された接合レンズＬ２３である。レンズＬ１４およびレンズＬ１５は、接合された接合レンズＬ２４である。

第２光学系３２は、光学素子３３と、第１レンズ３４とを備える。光学素子３３と第１レンズ３４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。光学素子３３は、縮小側を向く反射面４０を備える。反射面４０は、第２方向Ｚ２に窪む凹形状を備える。反射面４０は、非球面形状を備える。図２に示すように、反射面４０は、光軸Ｎの下方Ｙ２に位置する。反射面４０は、光学素子３３の第１方向Ｚ１の外側面に反射コーティング層（反射層）を設けることにより形成される。反射面４０は、光学素子３３のＺ１方向の表面において、光を反射する。

第１レンズ３４は、光学素子３３より第１方向Ｚ１に位置して、光軸Ｎより上方Ｙ１に配置されている。第１レンズ３４は、負のパワーを有する。第１レンズ３４は、拡大側の面に凸形状を備え、縮小側の面に凹形状を備える。第１レンズ３４は、両面に非球面形状を備える。

ここで、投写光学系３Ａの縮小側共役面には、画像形成部２の液晶パネル１８が配置されている。投写光学系３Ａの拡大側共役面には、スクリーンＳ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に垂直な画像形成面内に投写画像を形成する。液晶パネル１８は、第１光学系３１の光軸Ｎに対して上方Ｙ１にオフセットされた位置に配置されている。したがって、投写画像は、光軸Ｎに対して上方Ｙ１にオフセットされた位置に形成される。

液晶パネル１８からの光線は、第１光学系３１、および第２光学系３２を、この順に通過する。第１光学系３１と第２光学系３２との間において、光線は、光軸Ｎの下方Ｙ２を通過する。これにより、光線は、第２光学系３２を反射面４０に向かう。反射面４０に到達した光線は、第１方向Ｚ１および上方Ｙ１に向かって折り返される。反射面４０により折り返された光線は、光軸Ｎを上方Ｙ１に横切って、第１レンズ３４に向かう。第１レンズ３４を透過した光線は、第１レンズ３４によって広げられて、スクリーンＳに到達する。

ここで、第１光学系３１のレンズＬ１７は、光軸Ｎ方向において、反射面４０と第１レンズ３４との間に配置されている。中間像３０は、レンズＬ１７と反射面４０との間に形成される。

投写光学系３Ａにおいて、第１光学系３１より縮小側は、テレセントリックである。テレセントリックとは、第１光学系３１と縮小側共役面に配置された液晶パネル１８との間を通過する各光束の中心光線が、光軸と平行または光軸と略平行となっていることをいう。

ここで、投写光学系３Ａは、投写距離を変更できる。投写距離を変更した場合には、第１光学系３１の８枚のレンズＬ１０～Ｌ１７を光軸Ｎに沿って移動させてフォーカシングを行う。フォーカシングでは、レンズＬ１０、レンズＬ１１およびレンズＬ１２は、一体に移動させる。また、フォーカシングでは、レンズＬ１３、レンズＬ１４およびレンズＬ１５は、一体に移動させる。

液晶パネル１８の開口数をＮＡとし、光軸Ｎから液晶パネル１８の最大像高までの第１距離をｉｍｙとし、光軸ＮからスクリーンＳに投写された拡大像の最大像高までの第２距離をｓｃｙとし、第１レンズ３４からスクリーンＳまでの距離である投写距離をＰＤとし、第２距離を第１距離で除した投写倍率をＭとし、投写距離を第２距離で除したスローレシオをＴＲとし、液晶パネル１８から反射面４０までの軸上面間隔をＯＡＬとし、第１レンズ３４の最大半径をＬＬとと、投写光学系３Ａのデータは以下のとおりである。

ＮＡ ０．３１２５
ｉｍｙ １１．７ｍｍ
ｓｃｙ １４６３ｍｍ
ＰＤ ２８３．１ｍｍ
Ｍ １２５
ＴＲ ０．１９４
ＯＡＬ ２０３ｍｍ
ＬＬ ４７．８ｍｍ

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、液晶パネル、ダイクロイックプリズム、レンズ、光学素子、第１レンズおよびスクリーンの符号である。液晶パネル、ダイクロイックプリズム、レンズ、光学素子、第１レンズおよびスクリーン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はアパーチャー半径であり、アパーチャー半径の２倍がレンズの面の直径となる。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
18 0 球 無限 9.5000 屈折 0.0000
19 1 球 無限 25.9100 SBSL7_OHARA 屈折 13.0371
2 球 無限 0.0000 屈折 15.4259
L1 3 球 23.6460 8.4106 SFPL51_OHARA 屈折 16.3497
4 球 -163.6273 0.1000 屈折 16.1238
L2 5 球 24.1479 5.7206 SFSL5_OHARA 屈折 14.0000
L3 6 球 113.0998 1.0000 STIH6_OHARA 屈折 13.1404
7 球 34.7820 0.1000 屈折 12.2395
L4 8 球 19.4148 7.7264 SBSL7_OHARA 屈折 11.6173
L5 9 球 -25.1932 0.9500 TAFD25_HOYA 屈折 10.9949
10 球 25.2418 0.2000 屈折 10.0083
L6 11 非球面 16.8372 4.4033 LBAL35_OHARA 屈折 10.1020
12 非球面 40.5023 1.0000 屈折 9.1836
L7 13 球 19.4289 2.3917 SFSL5_OHARA 屈折 9.1301
14 球 32.7745 4.0203 屈折 8.8594
51 15 球 無限 0.1043 屈折 8.3951
L8 16 球 101.2882 3.7504 STIH53_OHARA 屈折 8.5137
17 球 -22.7544 0.1000 屈折 8.6718
L9 18 非球面 -21.2771 6.0000 LLAM60_OHARA 屈折 8.6423
19 非球面 103.2802 可変間隔1 屈折 9.5014
L10 20 球 22.9132 2.0346 STIM22_OHARA 屈折 10.9384
21 球 26.8895 14.2089 屈折 10.9386
L11 22 球 57.1566 5.3002 STIM2_OHARA 屈折 16.5000
L12 23 球 -129.3659 1.0000 STIH6_OHARA 屈折 16.7439
24 球 677.5558 可変間隔2 屈折 17.0582
L13 25 球 47.4289 9.6511 STIM22_OHARA 屈折 18.3999
26 球 -46.5818 0.1000 屈折 18.3651
L14 27 球 -67.5767 8.1053 STIL25_OHARA 屈折 17.8500
L15 28 球 -21.6948 1.0000 STIH6_OHARA 屈折 17.7177
29 球 170.7327 可変間隔3 屈折 18.7445
L16 30 非球面 -24.7550 3.0000 'Z-E48R' 屈折 18.8159
31 非球面 101.4895 可変間隔4 屈折 21.3950
L17 32 非球面 257.2804 8.0000 'Z-E48R' 屈折 25.6568
33 非球面 63.8637 可変間隔5 屈折 28.1976
40 34 非球面 -28.5800 -50.8918 反射 41.2214
34 35 非球面 59.7480 -7.0000 'Z-E48R' 屈折 37.2465
36 非球面 67.7207 可変間隔6 屈折 47.7801
S 37 球 無限 0.0000 屈折 1985.1150

ここで、本例の投写光学系３Ａは、投写距離を、基準距離、基準距離よりも短い近距離、基準距離よりも遠い遠距離の間で変化させることができる。投写距離を変化させた場合には、第１光学系３１の８枚のレンズＬ１０～Ｌ１７を光軸Ｎに沿って移動させてフォーカシングを行う。なお、投写距離を近距離から遠距離となるようにフォーカシングを行うと、レンズＬ１０、レンズＬ１１およびレンズＬ１２は、光軸Ｎに沿って拡大側に移動する。同様にフォーカシングを行うと、レンズＬ１３、レンズＬ１４およびレンズＬ１５は、光軸Ｎに沿って拡大側に移動する。同様にフォーカシングを行うと、レンズＬ１６は、光軸Ｎに沿って拡大側に移動する。同様にフォーカシングを行うと、レンズＬ１７は、光軸Ｎに沿って縮小側に移動する。

フォーカシングを行った際の各投写距離における可変間隔１、可変間隔２、可変間隔３、可変間隔４、可変間隔５、可変間隔６を以下に示す。可変間隔１は、レンズＬ９とレンズＬ１０との軸上面間隔である。可変間隔２は、レンズＬ１２とレンズＬ１３との軸上面間隔である。可変間隔３は、レンズＬ１５とレンズＬ１６との軸上面間距離である。可変間隔４は、レンズＬ１６とレンズＬ１７との軸上面間距離である。可変間隔５は、レンズＬ１７と反射面４０との軸上面間距離である。可変間隔６は、投写距離である。

基準距離 近距離 遠距離
可変間隔１ 1.1069 0.8768 1.2979
可変間隔２ 0.8042 0.1000 1.4634
可変間隔３ 6.2530 6.4325 6.0906
可変間隔４ 20.9176 21.6588 20.1541
可変間隔５ 39.8875 39.8713 39.9334
可変間隔６ -283.0000 -217.0000 -401.0000

各非球面係数は以下のとおりである。

面番号 S11 S12 S18 S19
曲率半径(Ｒ) 16.8372 40.5023 -21.2771 103.2802
コーニック定数(K) 8.76367E-01 1.40552E+01 -1 -90
4次 -2.95336E-06 8.91728E-05 4.09548E-05 7.14087E-05
6次 5.97014E-08 2.72315E-07 -4.12331E-07 -3.41490E-07
8次 7.38171E-11 -7.34670E-10 1.32697E-09 1.10129E-09
10次 1.42398E-11

面番号 S30 S31 S32 S33
曲率半径(Ｒ) -24.7550 101.4895 257.2804 63.8637
コーニック定数(K) 0 0 90 0.00000E+00
4次 9.42799E-05 1.68772E-05 -4.34174E-05 -6.79148E-05
6次 -3.84902E-07 -1.78130E-07 1.23752E-07 1.63921E-07
8次 8.80106E-10 3.67946E-10 -2.74764E-10 -2.83439E-10
10次 -8.42504E-13 -3.17825E-13 3.77647E-13 2.91903E-13
12次 -2.03100E-16 -1.17046E-16
14次 6.56482E-22

面番号 S34 S35 S36
曲率半径(Ｒ) -28.5800 59.7480 67.72067982
コーニック定数(K) -1.00000E+00 2.18390E-01 -0.004229729
4次 3.62586E-06 2.99552E-05 1.47026E-05
6次 -6.05961E-09 -9.57606E-08 -3.80264E-08
8次 7.45065E-12 1.64656E-10 4.62847E-11
10次 -5.45419E-15 -1.61839E-13 -3.18524E-14
12次 2.08318E-18 9.28635E-17 1.29283E-17
14次 -3.40484E-22 -2.85578E-20 -2.89715E-21
16次 3.61610E-24 2.80551E-25

ここで、本例の投写光学系３Ａは、液晶パネル１８から反射面４０までの軸上面間隔をＯＡＬとし、光軸Ｎから液晶パネル１８の最大像高までの第１距離をｉｍｙとし、第１レンズ３４の最大半径をＬＬと、投写距離を光軸ＮからスクリーンＳに投写された拡大像の最大像高までの第２距離で除したスローレシオをＴＲとし、液晶パネル１８の開口数をＮＡとし、以下の条件式（１）および（２）を全て満たす。
ＴＲ≦０．３ （１）
３５≦（ＯＡＬ／ｉｍｙ）×（ＬＬ／ｉｍｙ）×ＴＲ×（１／ＮＡ）≦６０ （２）

さらに、より好ましくは、以下の条件式（１）および（２’）を全て満たす。
ＴＲ≦０．３ （１）
３５≦（ＯＡＬ／ｉｍｙ）×（ＬＬ／ｉｍｙ）×ＴＲ×（１／ＮＡ）≦５３ （２’）

本例では、
ＯＡＬ ２０３ｍｍ
ｉｍｙ １１．７ｍｍ
ＬＬ ４７．８ｍｍ
ＴＲ ０．１９４
ＮＡ ０．３１２５
である。よって、ＴＲ＝０．１９４であり、条件式（１）を満たす。（ＯＡＬ／ｉｍｙ）×（ＬＬ／ｉｍｙ）×ＴＲ×（１／ＮＡ）＝４４であり、条件式（２）を満たす。

（作用効果）
本例の投写光学系３Ａは、縮小側共役面に配置された液晶パネル１８が形成した投写画像を拡大して拡大側共役面に拡大像を投写する。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と、第２光学系３２と、を備える。第１光学系３１は、絞り５１を備える。第２光学系３２は、縮小側から拡大側に向かって順に、凹形状の反射面４０を有する光学素子３３と、負のパワーを有する第１レンズ３４とを備える。第１光学系３１と第２光学系３２との間に、縮小側共役面および拡大側共役面と共役な中間像３０が形成される。第１光学系３１より縮小側は、テレセントリックである。

また、本例の投写光学系３Ａは、液晶パネル１８から反射面４０までの軸上面間隔をＯＡＬとし、光軸Ｎから液晶パネル１８の最大像高までの第１距離をｉｍｙとし、第１レンズ３４の最大半径をＬＬと、投写距離を光軸ＮからスクリーンＳに投写された拡大像の最大像高までの第２距離で除したスローレシオをＴＲとし、液晶パネル１８の開口数をＮＡとし、以下の条件式（１）および（２）を全て満たす。
ＴＲ≦０．３ （１）
３５≦（ＯＡＬ／ｉｍｙ）×（ＬＬ／ｉｍｙ）×ＴＲ×（１／ＮＡ）≦６０ （２）

本例の投写光学系３Ａは、条件式（１）を満たす。したがって、投写光学系３は、短焦点化される。ここで、投写光学系を短焦点化すると、拡大側で発生する収差が大きくなりやすい。したがって、凹面鏡からの光線が斜めに通過する拡大側レンズの有効半径を大きくして、拡大側レンズにおいて像高毎の光線の補正を行う必要がある。しかし、有効半径を確保するために拡大側レンズが大型化すると、拡大側レンズが、第１屈折光学系の第１光軸から径方向に飛び出す突出量が大きくなり、投写光学系全体が太くなる。

かかる問題に対して、本例の投写光学系３Ａは、条件式（２）を満たす。したがって、
第１レンズ３４が光軸Ｎから径方向に飛び出す突出量を抑制することによって投写光学系
全体が太くなることを抑制できるので、投写光学系３Ａを搭載するプロジェクターを小型
化することができる。また、第１レンズ３４が光軸Ｎから径方向に飛び出す突出量を抑制
しつつ、第１レンズ３４において像高毎の光線を補正可能な有効径を確保できる。すなわ
ち、条件式（２）が下限を下回ると、ＴＲおよび１／ＮＡに対して、液晶パネル１８から
反射面４０までの軸上面間隔および第１レンズ３４のレンズ径が小さくなりすぎるので、
像高毎の光線を補正することが困難となり、投写光学系３Ａの解像性能を確保しにくくな
る。また、設計的に、解像性能が得られるレンズができたとしても、このレンズは、製造
時の成形精度が求められるので、量産性が高くないという問題がある。条件式（２）が上
限を超えると、液晶パネル１８から反射面４０までの軸上面間隔および第１レンズ３４の
レンズ径が過度に大きくなる。すなわち、第１レンズ３４が光軸Ｎから径方向に飛び出す
突出量が大きくなるので、投写光学系全体が太くなる。このため、投写光学系を搭載する
プロジェクターが大型化する。

ここで、比較例として、先行技術文献である、特開２０２０－３４６９０号公報の実施例３について検討する。比較例の投写光学系は、縮小側から拡大側に向かって順に、第１屈折光学系、反射光学系、および第２屈折光学系を備える。第１屈折光学系は、複数の屈折レンズを備える。反射光学系は、凹面鏡を有し、第１屈折光学系からの光線を、画像表示素子の側に向かって第１屈折光学系の光軸と交差する方向に反射する。第２屈折光学系は、１枚の屈折レンズからなる。屈折レンズは、投写光学系において最も拡大側に位置する拡大側レンズである。拡大側レンズには、凹面鏡からの光線が、拡大側レンズの光軸と交差する方向から入射する。比較例のデータは以下のとおりである。

ＯＡＬ ２５６ｍｍ
ｉｍｙ １３．２ｍｍ
ＬＬ ７９．７ｍｍ
ＴＲ ０．１５４
ＮＡ ０．２５

比較例では、ＴＲ＝０．１５４である。したがって、比較例の投写光学系は、条件式（１）を満たす。しかし、比較例では、（ＯＡＬ／ｉｍｙ）×（ＬＬ／ｉｍｙ）×ＴＲ×（１／ＮＡ）＝７２となる。したがって、比較例の投写光学系は、条件式（２）を満たさない。よって、スローレシオが同等の場合に、比較例の投写光学系の拡大側レンズのレンズ径は、本例の投写光学系３Ａの第１レンズの有効半径と比較して、大きい。すなわち、比較例の投写光学系全体は、本例の投写光学系３Ａ全体と比較して、太い。

本例の投写光学系３Ａにおいて、反射面４０は、表面に反射コーティング層（反射層）を備える。ここで、反射面が光学素子３３の内部に設けられる構成では、反射面が設けられる拡大側レンズ面の形状精度は、光学素子３３の形状精度に依存する。つまり、拡大側レンズ面の形状精度を向上させるためには、縮小側レンズ面の形状精度も向上させる必要がある。これに対して、本例の投写光学系３Ａの反射面４０は、光学素子３３の外側面に設けられているので、光学素子３３の外側面の形状精度のみを向上させればよい。よって、本例の反射面４０は、反射面が光学素子３３の内部に設けられる構成と比較して、反射面の形状精度を向上させやすい。

また、反射面が光学素子３３の内部に設けられる構成では、光学素子３３を成形後に、反射コーティング層を光学素子３３の拡大側レンズ面に形成することによって、反射面を形成するが、この際、反射コーティング層と拡大側レンズ面との間に、支持膜層を設ける必要がある。支持膜層を設けることによって反射コーティング層が拡大側レンズ面から剥がれにくくなるが、支持膜層が介在することによって、反射面の光学性能が低下しやすくなり、製造時における反射面の光学性能がばらつき易い。これに対して、本例の投写光学系３Ａでは、支持膜層は、反射コーティング層の反射面側とは反対側に設けられるので、反射面４０の光学性能が低下しにくい。このため、製造時における反射面４０の光学性能が安定しやすい。

本例の投写光学系３Ａにおいて、第１光学系３１における最も拡大側に配置されたレンズＬ１７（第２レンズ）は、第１レンズ３４とは別体に形成されている。レンズＬ１７は、光軸Ｎ方向において、反射面４０と第１レンズ３４との間に配置されている。すなわち、第１光学系３１における最も拡大側に配置されたレンズＬ１７は、光軸Ｎ方向において、第２光学系３２の内部に配置されるので、レンズＬ１７と反射面４０との距離は近くなる。これにより、液晶パネル１８から反射面４０までの軸上面間隔を短くすることができるので、投写光学系３Ａを小型化することができる。また、中間像３０は、第１光学系３１のレンズＬ１７と第２光学系３２の反射面４０との間に形成される。このため、レンズＬ１７と反射面４０との距離が近くなれば、中間像３０の各像高毎の諸収差を補正しやすい。

また、第１光学系３１は、レンズＬ１７（第２レンズ）と、レンズＬ１７の縮小側の隣に配置されたレンズＬ１６（第３レンズ）とを備える。レンズＬ１６およびレンズＬ１７は、非球面形状を備える。本例の投写光学系３Ａは、レンズＬ１６およびレンズＬ１７を光軸Ｎ方向において拡大側に移動させることによって、投写距離が近距離から遠距離となるようにフォーカシングを行う。したがって、投写光学系３Ａは、像高毎の諸収差を補正するレンズＬ１６およびレンズＬ１７を、光軸Ｎ方向に移動させるので、フォーカシング時の諸収差の発生を抑制できる。また、非球面形状を備えないレンズを光軸Ｎ方向に移動させてフォーカシングを行う構成の場合、諸収差を補正する非球面レンズを別に備える必要があるが、本例では、フォーカシング時に移動するレンズＬ１６およびレンズＬ１７が非球面形状を備えるので、投写光学系全体を小型化することができる。

さらに、第１光学系３１は、絞り５１より拡大側に、接合レンズＬ２３および接合レンズＬ２４を備える。よって、色収差を良好に補正することができる。

図３は、投写光学系３Ａの基準距離における横収差を示す図である。図４は、投写光学系３Ａの基準距離における球面収差、非点収差、ディストーションを示す図である。図５は、投写光学系３Ａの近距離における球面収差、非点収差、ディストーションを示す図である。図６は、投写光学系３Ａの遠距離における球面収差、非点収差、ディストーションを示す図である。図３～図６に示すように、本例の投写光学系３Ａは、拡大像における諸収差が抑制されている。

（実施例２）
図７は、実施例２の投写光学系３Ｂの光線図である。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、および第２光学系３２からなる。第２光学系３２は、第１光学系３１の光軸Ｎ上に配置されている。

第１光学系３１は、屈折光学系である。第１光学系３１は、１６枚のレンズＬ１～Ｌ１６からなる。レンズＬ１～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。レンズＬ７とレンズＬ８との間には、絞り５１が配置されている。

レンズＬ６は、両面に非球面形状を備える。レンズＬ９は、両面に非球面形状を備える。レンズＬ１５（第３レンズ）は、両面に非球面形状を備える。レンズＬ１６（第２レンズ）は、両面に非球面形状を備える。レンズＬ２およびレンズＬ３は、接合された接合レンズＬ２１である。レンズＬ４およびレンズＬ５は、接合された接合レンズＬ２２である。レンズＬ１０およびレンズＬ１１は、接合された接合レンズＬ２３である。レンズＬ１３およびレンズＬ１４は、接合された接合レンズＬ２４である。

第２光学系３２は、光学素子３３と、第１レンズ３４とを備える。光学素子３３と第１レンズ３４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。光学素子３３は、縮小側を向く反射面４０を備える。反射面４０は、第２方向Ｚ２に窪む凹形状を備える。反射面４０は、非球面形状を備える。図７に示すように、反射面４０は、光軸Ｎの下方Ｙ２に位置する。反射面４０は、光学素子３３の第１方向Ｚ１の外側面に反射コーティング層（反射層）を設けることにより形成される。反射面４０は、光学素子３３のＺ１方向の表面において、光を反射する。

第１レンズ３４は、光学素子３３より第１方向Ｚ１に位置して、光軸Ｎより上方Ｙ１に配置されている。第１レンズ３４は、負のパワーを有する。第１レンズ３４は、拡大側の面に凸形状を備え、縮小側の面に凹形状を備える。第１レンズ３４は、両面に非球面形状を備える。

ここで、投写光学系３Ｂの縮小側共役面には、画像形成部２の液晶パネル１８が配置されている。投写光学系３Ｂの拡大側共役面には、スクリーンＳ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に垂直な画像形成面内に投写画像を形成する。液晶パネル１８は、第１光学系３１の光軸Ｎに対して上方Ｙ１にオフセットされた位置に配置されている。したがって、投写画像は、光軸Ｎに対して上方Ｙ１にオフセットされた位置に形成される。

液晶パネル１８からの光線は、第１光学系３１、および第２光学系３２を、この順に通過する。第１光学系３１と第２光学系３２との間において、光線は、光軸Ｎの下方Ｙ２を通過する。これにより、光線は、第２光学系３２を反射面４０に向かう。反射面４０に到達した光線は、第１方向Ｚ１および上方Ｙ１に向かって折り返される。反射面４０により折り返された光線は、光軸Ｎを上方Ｙ１に横切って、第１レンズ３４に向かう。第１レンズ３４を透過した光線は、第１レンズ３４によって広げられて、スクリーンＳに到達する。

ここで、第１光学系３１のレンズＬ１６は、光軸Ｎ方向において、反射面４０と第１レンズ３４との間に配置されている。中間像３０は、レンズＬ１６と反射面４０との間に形成される。

投写光学系３Ｂにおいて、第１光学系３１より縮小側は、テレセントリックである。

ここで、投写光学系３Ｂは、投写距離を変更できる。投写距離を変更した場合には、第
１光学系３１の７枚のレンズＬ１０～Ｌ１６を光軸Ｎに沿って移動させてフォーカシング
を行う。フォーカシングでは、レンズＬ１２、レンズＬ１３およびレンズＬ１４は、一体
に移動させる。

液晶パネル１８の開口数をＮＡとし、光軸Ｎから液晶パネル１８の最大像高までの第１距離をｉｍｙとし、光軸ＮからスクリーンＳに投写された拡大像の最大像高までの第２距離をｓｃｙとし、第１レンズ３４からスクリーンＳまでの距離である投写距離をＰＤとし、第２距離を第１距離で除した投写倍率をＭとし、投写距離を第２距離で除したスローレシオをＴＲとし、液晶パネル１８から反射面４０までの軸上面間隔をＯＡＬとし、第１レンズ３４の最大半径をＬＬとと、投写光学系３Ｂのデータは以下のとおりである。

ＮＡ ０．２７７８
ｉｍｙ １１．８ｍｍ
ｓｃｙ １４６２ｍｍ
ＰＤ ２８８．６ｍｍ
Ｍ １２４
ＴＲ ０．１９７
ＯＡＬ １８９ｍｍ
ＬＬ ３６．５ｍｍ

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、液晶パネル、ダイクロイックプリズム、レンズ、光学素子、第１レンズおよびスクリーンの符号である。液晶パネル、ダイクロイックプリズム、レンズ、光学素子、第１レンズおよびスクリーン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はアパーチャー半径であり、アパーチャー半径の２倍がレンズの面の直径となる。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
18 0 球 無限 9.5000 屈折 0.0000
19 1 球 無限 25.9100 SBSL7_OHARA 屈折 12.8706
2 球 無限 0.0000 屈折 14.7871
L1 3 球 23.3077 7.9094 SFPL51_OHARA 屈折 15.4467
4 球 -127.0559 0.1000 屈折 15.2079
L2 5 球 21.0056 5.4283 SFPL51_OHARA 屈折 13.0000
L3 6 球 44.2633 1.2142 STIH6_OHARA 屈折 11.8639
7 球 26.7444 0.1000 屈折 11.0399
L4 8 球 17.2046 7.4036 SFPL51_OHARA 屈折 10.5313
L5 9 球 -23.7897 0.7500 TAFD25_HOYA 屈折 9.6431
10 球 20.7471 0.2000 屈折 8.5696
L6 11 非球面 14.2713 4.2460 LBAL35_OHARA 屈折 8.6504
12 非球面 32.7925 1.0000 屈折 7.7784
L7 13 球 16.4731 2.7568 SFSL5_OHARA 屈折 7.6827
14 球 23.3002 2.7433 屈折 7.2371
51 15 球 無限 0.1000 屈折 6.9632
L8 16 球 55.5146 3.5141 STIH53_OHARA 屈折 7.2124
17 球 -20.4634 0.1000 屈折 7.4622
L9 18 非球面 -18.8417 4.8490 LLAM60_OHARA 屈折 7.4571
19 非球面 138.4003 可変間隔1 屈折 8.3506
L10 20 球 77.9934 3.2176 STIL25_OHARA 屈折 13.5492
L11 21 球 -238.3916 1.0000 STIH6_OHARA 屈折 13.7984
22 球 422.0121 可変間隔2 屈折 14.0280
L12 23 球 35.5651 10.2093 STIM22_OHARA 屈折 15.5000
24 球 -34.9646 0.7658 屈折 15.5950
L13 25 球 -38.6490 5.7518 STIL25_OHARA 屈折 15.1870
L14 26 球 -19.2778 1.0000 STIH6_OHARA 屈折 15.1633
27 球 431.4628 可変間隔3 屈折 16.3418
L15 28 非球面 -22.5593 3.0000 'Z-E48R' 屈折 16.5057
29 非球面 111.9646 可変間隔4 屈折 18.7911
L16 30 非球面 245.8978 8.0000 'Z-E48R' 屈折 24.6934
31 非球面 58.0779 可変間隔5 屈折 26.5408
40 32 非球面 -28.3812 -46.6942 反射 39.1428
34 33 非球面 33.3357 -7.0000 'Z-E48R' 屈折 27.0468
34 非球面 30.6616 可変間隔6 屈折 36.2389
S 35 球 無限 0.0000 屈折 2001.4151

ここで、本例の投写光学系３Ｂは、投写距離を、基準距離、基準距離よりも短い近距離、基準距離よりも遠い遠距離の間で変化させることができる。投写距離を変化させた場合には、第１光学系３１の７枚のレンズＬ１０～Ｌ１６を光軸Ｎに沿って移動させてフォーカシングを行う。なお、投写距離を近距離から遠距離となるようにフォーカシングを行うと、レンズＬ１０およびレンズＬ１１は、光軸Ｎに沿って縮小側に移動する。同様にフォーカシングを行うと、レンズＬ１２、レンズＬ１３およびレンズＬ１４は、光軸Ｎに沿って拡大側に移動する。同様にフォーカシングを行うと、レンズＬ１５は、光軸Ｎに沿って拡大側に移動する。同様にフォーカシングを行うと、レンズＬ１６は、光軸Ｎに沿って拡大側に移動する。

フォーカシングを行った際の各投写距離における可変間隔１、可変間隔２、可変間隔３、可変間隔４、可変間隔５、可変間隔６を以下に示す。可変間隔１は、レンズＬ９とレンズＬ１０との軸上面間隔である。可変間隔２は、レンズＬ１１とレンズＬ１２との軸上面間隔である。可変間隔３は、レンズＬ１４とレンズＬ１５との軸上面間距離である。可変間隔４は、レンズＬ１５とレンズＬ１６との軸上面間距離である。可変間隔５は、レンズＬ１６と反射面４０との軸上面間距離である。可変間隔６は、投写距離である。

基準距離 近距離 遠距離
可変間隔１ 12.1167 13.2136 11.8202
可変間隔２ 1.8056 0.1000 2.7521
可変間隔３ 5.1195 5.3664 4.9687
可変間隔４ 20.8516 21.2210 20.3846
可変間隔５ 38.8253 38.8412 38.8165
可変間隔６ -287.0000 -224.0000 -403.0000

各非球面係数は以下のとおりである。

面番号 S11 S12 S18 S19
曲率半径(Ｒ) 14.2713 32.7925 -18.8417 138.4003
コーニック定数(K) 8.61373E-01 1.26960E+01 -1 -90
4次 -1.78411E-05 1.08502E-04 6.36736E-05 9.09981E-05
6次 1.92270E-08 3.62039E-07 -9.07712E-07 -7.42228E-07
8次 8.84500E-11 -2.22710E-09 3.81595E-09 3.02545E-09
10次 4.90294E-11

面番号 S28 S29 S30 S31
曲率半径(Ｒ) -22.5593 111.9646 245.8978 58.0779
コーニック定数(K) 0 0 90 0.00000E+00
4次 1.20307E-04 1.83761E-05 -5.27611E-05 -8.10795E-05
6次 -6.19796E-07 -2.79021E-07 1.51125E-07 2.09269E-07
8次 1.66495E-09 6.93645E-10 -3.07259E-10 -3.89250E-10
10次 -1.73986E-12 -6.65573E-13 4.39273E-13 4.46405E-13
12次 -2.61547E-16 -1.98979E-16
14次 6.56482E-22

面番号 S32 S33 S34
曲率半径(Ｒ) -28.3812 33.3357 30.66161366
コーニック定数(K) -1.00000E+00 -5.39402E-01 -0.60807081
4次 3.57234E-06 1.50335E-04 4.29399E-05
6次 -6.79154E-09 -9.61493E-07 -2.02768E-07
8次 9.60704E-12 3.12494E-09 3.95931E-10
10次 -7.92734E-15 -5.89295E-12 -4.31475E-13
12次 3.36716E-18 6.57780E-15 2.74639E-16
14次 -6.07598E-22 -4.02279E-18 -9.56386E-20
16次 1.04005E-21 1.41923E-23

ここで、本例の投写光学系３Ｂは、液晶パネル１８から反射面４０までの軸上面間隔をＯＡＬとし、光軸Ｎから液晶パネル１８の最大像高までの第１距離をｉｍｙとし、第１レンズ３４の最大半径をＬＬと、投写距離を光軸ＮからスクリーンＳに投写された拡大像の最大像高までの第２距離で除したスローレシオをＴＲとし、液晶パネル１８の開口数をＮＡとし、以下の条件式（１）および（２）を全て満たす。
ＴＲ≦０．３ （１）
３５≦（ＯＡＬ／ｉｍｙ）×（ＬＬ／ｉｍｙ）×ＴＲ×（１／ＮＡ）≦６０ （２）

さらに、より好ましくは、以下の条件式（１）および（２’）を全て満たす。
ＴＲ≦０．３ （１）
３５≦（ＯＡＬ／ｉｍｙ）×（ＬＬ／ｉｍｙ）×ＴＲ×（１／ＮＡ）≦５３ （２’）

本例では、
ＯＡＬ １８９ｍｍ
ｉｍｙ １１．８ｍｍ
ＬＬ ３６．５ｍｍ
ＴＲ ０．１９７
ＮＡ ０．２７７８
である。よって、ＴＲ＝０．１９７であり、条件式（１）を満たす。（ＯＡＬ／ｉｍｙ）×（ＬＬ／ｉｍｙ）×ＴＲ×（１／ＮＡ）＝３５であり、条件式（２）を満たす。

（作用効果）

本例の投写光学系３Ｂにおいて、反射面４０は、表面に反射コーティング層（反射層）を備える。よって、本例の投写光学系３Ｂは、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

本例の投写光学系３Ｂにおいて、第１光学系３１における最も拡大側に配置されたレンズＬ１６（第２レンズ）は、第１レンズ３４とは別体に形成されている。レンズＬ１６は、光軸Ｎ方向において、反射面４０と第１レンズ３４との間に配置されている。すなわち、第１光学系３１における最も拡大側に配置されたレンズＬ１６は、光軸Ｎ方向において、第２光学系３２の内部に配置されるので、レンズＬ１６と反射面４０との距離は近くなる。よって、本例の投写光学系３Ｂは、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

また、第１光学系３１は、レンズＬ１６（第２レンズ）と、レンズＬ１６の縮小側の隣に配置されたレンズＬ１５（第３レンズ）とを備える。レンズＬ１５およびレンズＬ１６は、非球面形状を備える。本例の投写光学系３Ｂは、レンズＬ１５およびレンズＬ１６を光軸Ｎ方向において拡大側に移動させることによって、投写距離が近距離から遠距離となるようにフォーカシングを行う。したがって、投写光学系３Ｂは、像高毎の諸収差を補正するレンズＬ１５およびレンズＬ１６を、光軸Ｎ方向に移動させるので、フォーカシング時の諸収差の発生を抑制できる。また、非球面形状を備えないレンズを光軸Ｎ方向に移動させてフォーカシングを行う構成の場合、諸収差を補正する非球面レンズを別に備える必要があるが、本例では、フォーカシング時に移動するレンズＬ１５およびレンズＬ１６が非球面形状を備えるので、投写光学系全体を小型化することができる。

さらに、第１光学系３１は、絞り５１より拡大側に、接合レンズＬ２３および接合レンズＬ２４を備える。よって、色収差を良好に補正することができる。

ここで、本例の投写光学系３Ｂは、条件式（１）（２）を満たすので、実施例１の投写
光学系３Ａと同様の作用効果を得ることができる。図８は、投写光学系３Ｂの基準距離に
おける横収差を示す図である。図９は、投写光学系３Ｂの基準距離における球面収差、非
点収差、ディストーションを示す図である。図１０は、投写光学系３Ｂの近距離における
球面収差、非点収差、ディストーションを示す図である。図１１は、投写光学系３Ｂの遠
距離における球面収差、非点収差、ディストーションを示す図である。図８～図１１に示
すように、本例の投写光学系３Ｂは、拡大像における諸収差が抑制されている。

（実施例３）
図１２は、実施例３の投写光学系３Ｃの光線図である。本例の投写光学系３Ｃは、図１２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、および第２光学系３２からなる。第２光学系３２は、第１光学系３１の光軸Ｎ上に配置されている。

第１光学系３１は、屈折光学系である。第１光学系３１は、１３枚のレンズＬ１～Ｌ１３からなる。レンズＬ１～Ｌ１３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。レンズＬ６とレンズＬ７との間には、絞り５１が配置されている。

レンズＬ５は、両面に非球面形状を備える。レンズＬ８は、両面に非球面形状を備える。レンズＬ１２（第３レンズ）は、両面に非球面形状を備える。レンズＬ１３（第２レンズ）は、両面に非球面形状を備える。レンズＬ３およびレンズＬ４は、接合された接合レンズＬ２１である。レンズＬ１０およびレンズＬ１１は、接合された接合レンズＬ２２である。

第２光学系３２は、光学素子３３と、第１レンズ３４とを備える。光学素子３３と第１レンズ３４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。光学素子３３は、縮小側を向く反射面４０を備える。反射面４０は、第２方向Ｚ２に窪む凹形状を備える。反射面４０は、非球面形状を備える。図１２に示すように、反射面４０は、光軸Ｎの下方Ｙ２に位置する。反射面４０は、光学素子３３の第１方向Ｚ１の外側面に反射コーティング層（反射層）を設けることにより形成される。反射面４０は、光学素子３３のＺ１方向の表面において、光を反射する。

第１レンズ３４は、光学素子３３より第１方向Ｚ１に位置して、光軸Ｎより上方Ｙ１に配置されている。第１レンズ３４は、負のパワーを有する。第１レンズ３４は、拡大側の面に凸形状を備え、縮小側の面に凹形状を備える。第１レンズ３４は、両面に非球面形状を備える。

ここで、投写光学系３Ｃの縮小側共役面には、画像形成部２の液晶パネル１８が配置されている。投写光学系３Ｃの拡大側共役面には、スクリーンＳ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に垂直な画像形成面内に投写画像を形成する。液晶パネル１８は、第１光学系３１の光軸Ｎに対して上方Ｙ１にオフセットされた位置に配置されている。したがって、投写画像は、光軸Ｎに対して上方Ｙ１にオフセットされた位置に形成される。

液晶パネル１８からの光線は、第１光学系３１、および第２光学系３２を、この順に通過する。第１光学系３１と第２光学系３２との間において、光線は、光軸Ｎの下方Ｙ２を通過する。これにより、光線は、第２光学系３２を反射面４０に向かう。反射面４０に到達した光線は、第１方向Ｚ１および上方Ｙ１に向かって折り返される。反射面４０により折り返された光線は、光軸Ｎを上方Ｙ１に横切って、第１レンズ３４に向かう。第１レンズ３４を透過した光線は、第１レンズ３４によって広げられて、スクリーンＳに到達する。

ここで、第１光学系３１のレンズＬ１３は、光軸Ｎ方向において、反射面４０と第１レンズ３４との間に配置されている。中間像３０は、レンズＬ１３と反射面４０との間に形成される。

投写光学系３Ｃにおいて、第１光学系３１より縮小側は、テレセントリックである。

ここで、投写光学系３Ｃは、投写距離を変更できる。投写距離を変更した場合には、第１光学系３１の４枚のレンズＬ９～Ｌ１２を光軸Ｎに沿って移動させてフォーカシングを行う。フォーカシングでは、レンズＬ１０およびレンズＬ１１は、一体に移動させる。

液晶パネル１８の開口数をＮＡとし、光軸Ｎから液晶パネル１８の最大像高までの第１距離をｉｍｙとし、光軸ＮからスクリーンＳに投写された拡大像の最大像高までの第２距離をｓｃｙとし、第１レンズ３４からスクリーンＳまでの距離である投写距離をＰＤとし、第２距離を第１距離で除した投写倍率をＭとし、投写距離を第２距離で除したスローレシオをＴＲとし、液晶パネル１８から反射面４０までの軸上面間隔をＯＡＬとし、第１レンズ３４の最大半径をＬＬとと、投写光学系３Ｃのデータは以下のとおりである。

ＮＡ ０．２０８４
ｉｍｙ １１．７ｍｍ
ｓｃｙ １４６２ｍｍ
ＰＤ ３７８．０ｍｍ
Ｍ １２５
ＴＲ ０．２５９
ＯＡＬ １７２ｍｍ
ＬＬ ３７．８ｍｍ

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、液晶パネル、ダイクロイックプリズム、レンズ、光学素子、第１レンズおよびスクリーンの符号である。液晶パネル、ダイクロイックプリズム、レンズ、光学素子、第１レンズおよびスクリーン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はアパーチャー半径であり、アパーチャー半径の２倍がレンズの面の直径となる。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
18 0 球 無限 5.1000 屈折 0.0000
19 1 球 無限 23.9250 SBSL7_OHARA 屈折 12.0558
2 球 無限 0.0000 屈折 13.1538
L1 3 球 25.3616 5.2165 SFPL51_OHARA 屈折 13.4219
4 球 -160.4483 0.1000 屈折 13.2933
L2 5 球 20.5113 4.3359 SFSL5_OHARA 屈折 12.0000
6 球 132.0437 0.0000 屈折 11.5962
7 球 無限 0.1000 屈折 11.9120
L3 8 球 20.3053 7.3344 SBSL7_OHARA 屈折 10.1626
L4 9 球 -23.1488 0.6000 TAFD25_HOYA 屈折 8.3549
10 球 13.5441 0.2000 屈折 7.2414
L5 11 非球面 10.7115 2.4947 LBAL35_OHARA 屈折 7.2839
12 非球面 21.0609 8.3786 屈折 6.9453
L6 13 球 34.9176 3.6553 SFSL5_OHARA 屈折 6.3040
14 球 -16.1488 0.0364 屈折 6.0810
51 15 球 無限 0.1000 屈折 5.5409
L7 16 球 -371.7544 2.2081 STIH53_OHARA 屈折 5.5362
17 球 -27.0329 0.1512 屈折 5.4751
L8 18 非球面 -23.1991 2.3150 LLAM60_OHARA 屈折 5.4355
19 非球面 89.7692 可変間隔1 屈折 5.5698
L9 20 球 -64.9866 5.7941 STIM22_OHARA 屈折 15.7747
21 球 -27.0076 可変間隔2 屈折 16.5319
L10 22 球 43.6185 10.6351 STIL25_OHARA 屈折 17.8154
L11 23 球 -30.6037 1.0000 STIH6_OHARA 屈折 17.7153
24 球 66.9444 可変間隔3 屈折 17.8736
L12 25 非球面 -49.3948 6.5927 'Z-E48R' 屈折 19.0969
26 非球面 33.1964 可変間隔4 屈折 18.5842
L13 27 非球面 198.8399 5.0000 'Z-E48R' 屈折 18.7753
28 非球面 41.3371 35.9841 屈折 19.8477
40 29 非球面 -28.5883 -41.4150 反射 29.2645
34 30 非球面 38.8043 -5.0000 'Z-E48R' 屈折 27.5293
31 非球面 39.6045 可変間隔5 屈折 36.7982
S 32 球 無限 0.0000 屈折 1983.0341

ここで、本例の投写光学系３Ｃは、投写距離を、基準距離、基準距離よりも短い近距離、基準距離よりも遠い遠距離の間で変化させることができる。投写距離を変化させた場合には、第１光学系３１の４枚のレンズＬ９～Ｌ１２を光軸Ｎに沿って移動させてフォーカシングを行う。なお、投写距離を近距離から遠距離となるようにフォーカシングを行うと、レンズＬ９は、光軸Ｎに沿って拡大側に移動する。同様にフォーカシングを行うと、レンズＬ１０およびレンズＬ１１は、光軸Ｎに沿って拡大側に移動する。同様にフォーカシングを行うと、レンズＬ１２は、光軸Ｎに沿って拡大側に移動する。なお、本例の投写光学系３Ｃでは、レンズＬ１３は、固定されている。

フォーカシングを行った際の各投写距離における可変間隔１、可変間隔２、可変間隔３、可変間隔４、可変間隔５を以下に示す。可変間隔１は、レンズＬ８とレンズＬ９との軸上面間隔である。可変間隔２は、レンズＬ９とレンズＬ１０との軸上面間隔である。可変間隔３は、レンズＬ１１とレンズＬ１２との軸上面間距離である。可変間隔４は、レンズＬ１２とレンズＬ１３との軸上面間距離である。可変間隔５は、投写距離である。

基準距離 近距離 遠距離
可変間隔１ 27.7058 27.3443 27.9475
可変間隔２ 0.2085 0.0000 0.4035
可変間隔３ 5.0259 5.2821 4.8227
可変間隔４ 8.2762 8.5655 8.0181
可変間隔５ -379.0000 -297.0000 -524.0000

各非球面係数は以下のとおりである。

面番号 S11 S12 S18 S19
曲率半径(Ｒ) 10.7115 21.0609 -23.1991 89.7692
コーニック定数(K) 2.69624E-01 4.78408E+00 -1 -90
4次 -7.67687E-05 5.05163E-05 1.47441E-04 2.11126E-04
6次 -5.77986E-07 -3.02482E-07 -2.37490E-06 -2.24828E-06
8次 -4.01080E-09 -4.23268E-09 1.45245E-08 1.46576E-08
10次 5.29887E-11

面番号 S25 S26 S27 S28
曲率半径(Ｒ) -49.3948 33.1964 198.8399 41.3371
コーニック定数(K) 0 0 90 0.00000E+00
4次 6.80021E-05 -4.70087E-05 -6.65376E-05 -1.21300E-04
6次 -9.65755E-08 1.44566E-07 -7.25627E-09 4.65229E-07
8次 7.76122E-11 -3.72543E-10 6.19846E-10 -1.09606E-09
10次 2.18093E-14 4.76925E-13 -1.08500E-12 1.26985E-12
12次 3.76822E-16 2.28175E-16
14次 -1.41383E-18

面番号 S29 S30 S31
曲率半径(Ｒ) -28.5883 38.8043 39.60445722
コーニック定数(K) -1.00000E+00 4.72790E-01 -0.611371609
4次 3.91548E-06 -1.70359E-05 -2.40495E-05
6次 -1.20322E-08 8.73558E-08 5.12452E-08
8次 2.02386E-11 -2.61450E-10 -6.11798E-11
10次 -2.19615E-14 5.37788E-13 4.72800E-14
12次 1.28670E-17 -6.50975E-16 -2.21909E-17
14次 -3.20304E-21 4.05800E-19 5.45183E-21
16次 -9.14385E-23 -3.94213E-25

ここで、本例の投写光学系３Ｃは、液晶パネル１８から反射面４０までの軸上面間隔をＯＡＬとし、光軸Ｎから液晶パネル１８の最大像高までの第１距離をｉｍｙとし、第１レンズ３４の最大半径をＬＬと、投写距離を光軸ＮからスクリーンＳに投写された拡大像の最大像高までの第２距離で除したスローレシオをＴＲとし、液晶パネル１８の開口数をＮＡとし、以下の条件式（１）および（２）を全て満たす。
ＴＲ≦０．３ （１）
３５≦（ＯＡＬ／ｉｍｙ）×（ＬＬ／ｉｍｙ）×ＴＲ×（１／ＮＡ）≦６０ （２）

本例では、
ＯＡＬ １７２ｍｍ
ｉｍｙ １１．７ｍｍ
ＬＬ ３７．８ｍｍ
ＴＲ ０．２５９
ＮＡ ０．２０８４
である。よって、ＴＲ＝０．２５９であり、条件式（１）を満たす。（ＯＡＬ／ｉｍｙ）×（ＬＬ／ｉｍｙ）×ＴＲ×（１／ＮＡ）＝５９であり、条件式（２）を満たす。

（作用効果）

本例の投写光学系３Ｃにおいて、反射面４０は、表面に反射コーティング層（反射層）を備える。よって、本例の投写光学系３Ｃは、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

本例の投写光学系３Ｃにおいて、第１光学系３１における最も拡大側に配置されたレンズＬ１３（第２レンズ）は、第１レンズ３４とは別体に形成されている。レンズＬ１３は、光軸Ｎ方向において、反射面４０と第１レンズ３４との間に配置されている。すなわち、第１光学系３１における最も拡大側に配置されたレンズＬ１３は、光軸Ｎ方向において、第２光学系３２の内部に配置されるので、レンズＬ１３と反射面４０との距離は近くなる。よって、本例の投写光学系３Ｃは、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

本例の投写光学系３Ｃにおいて、第１光学系３１は、レンズＬ１３（第２レンズ）と、レンズＬ１３の縮小側の隣に配置されたレンズＬ１２（第３レンズ）とを備える。レンズＬ１２およびレンズＬ１３は、非球面形状を備える。本例の投写光学系３Ｃは、レンズＬ１２を光軸Ｎ方向において拡大側に移動させることによって、投写距離が近距離から遠距離となるようにフォーカシングを行う。したがって、投写光学系３Ｃは、像高毎の諸収差を補正するレンズＬ１２を、光軸Ｎ方向に移動させるので、フォーカシング時の諸収差の発生を抑制できる。また、非球面形状を備えないレンズを光軸Ｎ方向に移動させてフォーカシングを行う構成の場合、諸収差を補正する非球面レンズを別に備える必要があるが、本例では、フォーカシング時に移動するレンズＬ１２が非球面形状を備えるので、投写光学系全体を小型化することができる。

また、レンズＬ１３は、光軸Ｎ方向において固定されている。ここで、第２レンズであるレンズＬ１３は、反射面４０と第１レンズ３４との間に配置されているので、レンズＬ１３を光軸Ｎ方向に移動させてフォーカシングを行う場合には、レンズＬ１３を移動させる機構が複雑になり、製造コストが増大する。よって、第２レンズであるレンズＬ１７が光軸Ｎ方向に移動する実施例１の投写光学系３Ａと比較した場合、本例の投写光学系３Ｃは製造コストを抑制することができる。

さらに、第１光学系３１は、絞り５１より拡大側に、接合レンズＬ２２を備える。よって、色収差を良好に補正することができる。

ここで、本例の投写光学系３Ｃは、条件式（１）（２）を満たすので、実施例１の投写
光学系３Ａと同様の作用効果を得ることができる。図１３は、投写光学系３Ｃの基準距離
における横収差を示す図である。図１４は、投写光学系３Ｃの基準距離における球面収差
、非点収差、ディストーションを示す図である。図１５は、投写光学系３Ｃの近距離にお
ける球面収差、非点収差、ディストーションを示す図である。図１６は、投写光学系３Ｃ
の遠距離における球面収差、非点収差、ディストーションを示す図である。図１３～図１
６に示すように、本例の投写光学系３Ｃは、拡大像における諸収差が抑制されている。

（実施例４）
図１７は、実施例４の投写光学系３Ｄの光線図である。本例の投写光学系３Ｄは、図１７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、および第２光学系３２からなる。第２光学系３２は、第１光学系３１の光軸Ｎ上に配置されている。

第１光学系３１は、屈折光学系である。第１光学系３１は、１３枚のレンズＬ１～Ｌ１３からなる。レンズＬ１～Ｌ１３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。レンズＬ６とレンズＬ７との間には、絞り５１が配置されている。

レンズＬ５は、両面に非球面形状を備える。レンズＬ８は、両面に非球面形状を備える。レンズＬ１２（第３レンズ）は、両面に非球面形状を備える。レンズＬ１３（第２レンズ）は、両面に非球面形状を備える。レンズＬ３およびレンズＬ４は、接合された接合レンズＬ２１である。レンズＬ１０およびレンズＬ１１は、接合された接合レンズＬ２２である。

第２光学系３２は、光学素子３３と、第１レンズ３４とを備える。光学素子３３と第１レンズ３４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。光学素子３３は、縮小側を向く第１面３６と、第１面３６とは反対側を向く第２面３７とを備える。また、光学素子３３は、第２面３７に反射コーティング層を備える。第１面３６は、凹形状を備える。第２面３７は、凸形状を備える。ここで、光学素子３３は、縮小側から拡大側に向かって順に、第１透過面４１、および反射面４２、および第２透過面４３を有する。第１透過面４１は、第１面３６に設けられている。第１透過面４１は凹形状を備える。反射面４２は、反射コーティング層であり、第２面３７の表面形状が転写された凹形状を備える。反射面４２は、光学素子３３の内部において、光を反射する。第２透過面４３は、第１面３６に設けられている。第２透過面４３は凹形状を備える。第１透過面４１、反射面４２、および第２透過面４３は、非球面形状を備える。図１７に示すように、第１透過面４１、反射面４２、および第２透過面４３は、光軸Ｎの下方Ｙ２に位置する。

第１レンズ３４は、光学素子３３より第１方向Ｚ１に位置して、光軸Ｎより上方Ｙ１に配置されている。第１レンズ３４は、負のパワーを有する。第１レンズ３４は、拡大側の面に凸形状を備え、縮小側の面に凹形状を備える。第１レンズ３４は、両面に非球面形状を備える。

ここで、投写光学系３Ｄの縮小側共役面には、画像形成部２の液晶パネル１８が配置されている。投写光学系３Ｄの拡大側共役面には、スクリーンＳ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に垂直な画像形成面内に投写画像を形成する。液晶パネル１８は、第１光学系３１の光軸Ｎに対して上方Ｙ１にオフセットされた位置に配置されている。したがって、投写画像は、光軸Ｎに対して上方Ｙ１にオフセットされた位置に形成される。

液晶パネル１８は、第１光学系３１の光軸Ｎに垂直な画像形成面内に投写画像を形成する。液晶パネル１８は、第１光学系３１の光軸Ｎに対して上方Ｙ１にオフセットされた位置に配置されている。したがって、投写画像は、光軸Ｎに対して上方Ｙ１にオフセットされた位置に形成される。

液晶パネル１８からの光線は、第１光学系３１、および第２光学系３２を、この順に通過する。第１光学系３１と第２光学系３２との間において、光線は、光軸Ｎの下方Ｙ２を通過する。これにより、光線は、第２光学系３２を構成する光学素子３３の第１透過面４１に入射する。

第１透過面４１を介して光学素子３３に入射した光線は、反射面４２に向かう。反射面４２に到達した光線は、第１方向Ｚ１および上方Ｙ１に向かって折り返される。反射面４２により折り返された光線は、第２透過面４３に向かう。第２透過面４３を出射した光線は、光軸Ｎを上方Ｙ１に横切って、第１レンズ３４に向かう。第１レンズ３４を透過した光線は、第１レンズ３４によって広げられて、スクリーンＳに到達する。

ここで、第１光学系３１のレンズＬ１３は、光軸Ｎ方向において、反射面４２と第１レ
ンズ３４との間に配置されている。中間像３０は、レンズＬ１３と反射面４２との間に形
成される。

投写光学系３Ｄにおいて、第１光学系３１より縮小側は、テレセントリックである。

ここで、投写光学系３Ｄは、投写距離を変更できる。投写距離を変更した場合には、第１光学系３１の４枚のレンズＬ９～Ｌ１２を光軸Ｎに沿って移動させてフォーカシングを行う。

液晶パネル１８の開口数をＮＡとし、光軸Ｎから液晶パネル１８の最大像高までの第１
距離をｉｍｙとし、光軸ＮからスクリーンＳに投写された拡大像の最大像高までの第２距
離をｓｃｙとし、第１レンズ３４からスクリーンＳまでの距離である投写距離をＰＤとし
、第２距離を第１距離で除した投写倍率をＭとし、投写距離を第２距離で除したスローレ
シオをＴＲとし、液晶パネル１８から反射面４２までの軸上面間隔をＯＡＬとし、第１レ
ンズ３４の最大半径をＬＬとと、投写光学系３Ｄのデータは以下のとおりである。

ＮＡ ０．２５
ｉｍｙ １１．７ｍｍ
ｓｃｙ １４６３ｍｍ
ＰＤ ３７６．０ｍｍ
Ｍ １２５
ＴＲ ０．２５７
ＯＡＬ １７５ｍｍ
ＬＬ ４０．０ｍｍ

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、液晶パネル、ダイクロイックプリズム、レンズ、光学素子、第１レンズおよびスクリーンの符号である。液晶パネル、ダイクロイックプリズム、レンズ、光学素子、第１レンズおよびスクリーン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はアパーチャー半径であり、アパーチャー半径の２倍がレンズの面の直径となる。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
18 0 球 無限 5.1000 屈折 0.0000
19 1 球 無限 23.9250 SBSL7_OHARA 屈折 12.2082
2 球 無限 0.0000 屈折 13.7743
L1 3 球 20.7308 7.6535 SFPL51_OHARA 屈折 14.3491
4 球 -160.5725 0.1403 屈折 14.0489
L2 5 球 19.8009 3.4530 SFSL5_OHARA 屈折 12.0000
6 球 42.1883 0.0000 屈折 11.4760
7 球 無限 0.1846 屈折 12.5433
L3 8 球 26.7793 5.8661 SBSL7_OHARA 屈折 10.8722
L4 9 球 -23.4816 0.7000 TAFD25_HOYA 屈折 10.1298
10 球 23.8348 0.2000 屈折 8.9729
L5 11 非球面 14.1866 3.5452 LBAL35_OHARA 屈折 8.8797
12 非球面 23.2921 8.5134 屈折 8.1796
L6 13 球 33.2276 4.4787 SFSL5_OHARA 屈折 7.8479
14 球 -16.5041 0.0000 屈折 7.6677
51 15 球 無限 0.1000 屈折 6.6414
L7 16 球 846.5448 2.2054 STIH53_OHARA 屈折 6.6229
17 球 -40.4470 0.2313 屈折 6.4863
L8 18 非球面 -25.5044 3.6042 LLAM60_OHARA 屈折 6.4792
19 非球面 59.3482 可変間隔1 屈折 6.1272
L9 20 球 -437.3885 6.0000 STIM22_OHARA 屈折 17.0050
21 球 -37.6532 可変間隔2 屈折 17.5773
L10 22 球 31.8187 11.5532 STIL25_OHARA 屈折 19.3821
L11 23 球 -47.9275 1.3832 STIH6_OHARA 屈折 19.2050
24 球 49.3856 可変間隔3 屈折 18.3019
L12 25 非球面 -177.2317 2.0000 'Z-E48R' 屈折 18.4483
26 非球面 22.7112 可変間隔4 屈折 17.9293
L13 27 非球面 179.6432 5.0000 'Z-E48R' 屈折 19.9221
28 非球面 27.1594 35.4677 屈折 19.7715
41 29 非球面 -32.3930 3.0000 'Z-E48R' 屈折 30.0301
42 30 非球面 -30.4878 -3.0000 'Z-E48R' 反射 30.7470
43 31 非球面 -32.3930 -41.1512 屈折 29.6535
34 32 非球面 39.4467 -5.0000 'Z-E48R' 屈折 35.7473
33 非球面 38.8749 可変間隔5 屈折 39.9951
S 34 球 無限 0.0000 屈折 1984.0193

ここで、本例の投写光学系３Ｄは、投写距離を、基準距離、基準距離よりも短い近距離、基準距離よりも遠い遠距離の間で変化させることができる。投写距離を変化させた場合には、第１光学系３１の４枚のレンズＬ９～Ｌ１２を光軸Ｎに沿って移動させてフォーカシングを行う。なお、投写距離を近距離から遠距離となるようにフォーカシングを行うと、レンズＬ９は、光軸Ｎに沿って縮小側に移動する。同様にフォーカシングを行うと、レンズＬ１０およびレンズＬ１１は、光軸Ｎに沿って拡大側に移動する。同様にフォーカシングを行うと、レンズＬ１２は、光軸Ｎに沿って拡大側に移動する。なお、本例の投写光学系３Ｄでは、レンズＬ１３は、固定されている。

フォーカシングを行った際の各投写距離における可変間隔１、可変間隔２、可変間隔３、可変間隔４、可変間隔５を以下に示す。可変間隔１は、レンズＬ８とレンズＬ９との軸上面間隔である。可変間隔２は、レンズＬ９とレンズＬ１０との軸上面間隔である。可変間隔３は、レンズＬ１１とレンズＬ１２との軸上面間距離である。可変間隔４は、レンズＬ１２とレンズＬ１３との軸上面間距離である。可変間隔５は、投写距離である。

基準距離 近距離 遠距離
可変間隔１ 26.8792 27.0101 26.6608
可変間隔２ 1.4097 0.7506 2.2492
可変間隔３ 2.1500 2.6303 1.5624
可変間隔４ 10.4814 10.5279 10.4465
可変間隔５ -376.0000 -295.0000 -519.0000

各非球面係数は以下のとおりである。

面番号 S11 S12 S18 S19
曲率半径(Ｒ) 14.1866 23.2921 -25.5044 59.3482
コーニック定数(K) 0.52162588 4.313809097 -1 -90
4次 -2.90353E-05 1.01864E-04 9.38265E-05 1.86743E-04
6次 -2.33563E-07 -3.97479E-08 -1.24711E-06 -1.68413E-06
8次 -7.08031E-09 -1.14146E-08 5.72359E-09 9.15280E-09
10次 2.69207E-11

面番号 S25 S26 S27 S28
曲率半径(Ｒ) -177.2317 22.7112 179.6432 27.1594
コーニック定数(K) 0 0 89.447202 0.000000
4次 7.96862E-05 -2.58626E-08 -6.20694E-05 -1.51197E-04
6次 -3.07379E-07 -1.92895E-07 4.44832E-07 9.77046E-07
8次 6.58543E-10 2.75182E-10 -2.36330E-09 -4.47460E-09
10次 -4.83689E-13 -1.73130E-15 5.49541E-12 1.16337E-11
12次 -4.88375E-15 -1.62518E-14
14次 9.38335E-18

面番号 S29,S31 S30 S32 S33
曲率半径(Ｒ) -32.3930 -30.4878 39.4467 38.8749
コーニック定数(K) -1.026766 -1.000000 -0.081546 -0.618360
4次 9.61441E-06 5.12974E-06 -1.83922E-05 -1.83960E-05
6次 -4.77776E-08 -1.81978E-08 8.40433E-08 3.72462E-08
8次 1.03751E-10 2.96797E-11 -1.91747E-10 -5.13686E-11
10次 -1.17673E-13 -2.63402E-14 2.17884E-13 5.06109E-14
12次 6.81981E-17 1.12362E-17 -5.07382E-17 -3.06209E-17
14次 -1.55320E-20 -1.48819E-21 -7.93912E-20 1.04462E-20
16次 4.02973E-23 -1.62167E-24

ここで、本例の投写光学系３Ｄは、液晶パネル１８から反射面４２までの軸上面間隔を
ＯＡＬとし、光軸Ｎから液晶パネル１８の最大像高までの第１距離をｉｍｙとし、第１レ
ンズ３４の最大半径をＬＬと、投写距離を光軸ＮからスクリーンＳに投写された拡大像の
最大像高までの第２距離で除したスローレシオをＴＲとし、液晶パネル１８の開口数をＮ
Ａとし、以下の条件式（１）および（２）を全て満たす。
ＴＲ≦０．３ （１）
３５≦（ＯＡＬ／ｉｍｙ）×（ＬＬ／ｉｍｙ）×ＴＲ×（１／ＮＡ）≦６０ （２）

さらに、より好ましくは、以下の条件式（１）および（２’）を全て満たす。
ＴＲ≦０．３ （１）
３５≦（ＯＡＬ／ｉｍｙ）×（ＬＬ／ｉｍｙ）×ＴＲ×（１／ＮＡ）≦５３ （２’）

本例では、
ＯＡＬ １７５ｍｍ
ｉｍｙ １１．７ｍｍ
ＬＬ ４０．０ｍｍ
ＴＲ ０．２５７
ＮＡ ０．２５
である。よって、ＴＲ＝０．２５７であり、条件式（１）を満たす。（ＯＡＬ／ｉｍｙ）×（ＬＬ／ｉｍｙ）×ＴＲ×（１／ＮＡ）＝５３であり、条件式（２）を満たす。

（作用効果）

本例の投写光学系３Ｄにおいて、第１光学系３１における最も拡大側に配置されたレン
ズＬ１３（第２レンズ）は、第１レンズ３４とは別体に形成されている。レンズＬ１３は
、光軸Ｎ方向において、反射面４２と第１レンズ３４との間に配置されている。すなわち
、第１光学系３１における最も拡大側に配置されたレンズＬ１３は、光軸Ｎ方向において
、第２光学系３２の内部に配置されるので、レンズＬ１３と反射面４０との距離は近くな
る。よって、本例の投写光学系３Ｄは、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

本例の投写光学系３Ｄにおいて、第１光学系３１は、レンズＬ１３（第２レンズ）と、レンズＬ１３の縮小側の隣に配置されたレンズＬ１２（第３レンズ）とを備える。レンズＬ１２およびレンズＬ１３は、非球面形状を備える。本例の投写光学系３Ｄは、レンズＬ１２を光軸Ｎ方向において拡大側に移動させることによって、投写距離が近距離から遠距離となるようにフォーカシングを行う。したがって、投写光学系３Ｄは、像高毎の諸収差を補正するレンズＬ１２を、光軸Ｎ方向に移動させるので、フォーカシング時の諸収差の発生を抑制できる。また、非球面形状を備えないレンズを光軸Ｎ方向に移動させてフォーカシングを行う構成の場合、諸収差を補正する非球面レンズを別に備える必要があるが、本例では、フォーカシング時に移動するレンズＬ１２が非球面形状を備えるので、投写光学系全体を小型化することができる。

また、レンズＬ１３は、光軸Ｎ方向において固定されている。ここで、第２レンズであ
るレンズＬ１３は、反射面４２と第１レンズ３４との間に配置されているので、レンズＬ
１３を光軸Ｎ方向に移動させてフォーカシングを行う場合には、レンズＬ１３を移動させ
る機構が複雑になり、製造コストが増大する。よって、第２レンズであるレンズＬ１７が
光軸Ｎ方向に移動する実施例１の投写光学系３Ａと比較した場合、本例の投写光学系３Ｄ
は製造コストを抑制することができる。

さらに、第１光学系３１は、絞り５１より拡大側に、接合レンズＬ２２を備える。よって、色収差を良好に補正することができる。

ここで、本例の投写光学系３Ｄは、条件式（１）（２）を満たすので、実施例１の投写
光学系３Ａと同様の作用効果を得ることができる。図１８は、投写光学系３Ｄの基準距離
における横収差を示す図である。図１９は、投写光学系３Ｄの基準距離における球面収差
、非点収差、ディストーションを示す図である。図２０は、投写光学系３Ｄの近距離にお
ける球面収差、非点収差、ディストーションを示す図である。図２１は、投写光学系３Ｄ
の遠距離における球面収差、非点収差、ディストーションを示す図である。図１８～図２
１に示すように、本例の投写光学系３Ｄは、拡大像における諸収差が抑制されている。

１…プロジェクター、２…画像形成部、３・３Ａ・３Ｂ・３Ｃ・３Ｄ…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…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、１７Ｒ…フィールドレンズ、１７Ｇ…フィールドレンズ、１７Ｂ…フィールドレンズ、１８（１８Ｂ・１８Ｒ・１８Ｇ）…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、２４…リレーレンズ、２５…反射ミラー、３０…中間像、３１…第１光学系、３２…第２光学系、３３…光学素子、３４…第１レンズ、３６…第１面、３７…第２面、４０…反射面、４１…第１透過面、４２…反射面、４３…第２透過面５１…絞り、Ｌ１～Ｌ１７…レンズ、Ｌ２１～Ｌ２４…接合レンズ、Ｎ…光軸、Ｓ…スクリーン。

Claims (7)

1. 縮小側共役面に配置された画像形成素子が形成した投写画像を拡大して拡大側共役面に
   拡大像を投写するための投写光学系において、
   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、を備え、
   前記第１光学系は、絞りを備え、
   前記第２光学系は、縮小側から拡大側に向かって順に、凹形状の反射面を有する光学素
   子と、負のパワーを有する第１レンズとを備え、
   前記第１光学系と前記第２光学系との間に、前記縮小側共役面および前記拡大側共役面
   と共役な中間像が形成され、
   前記第１光学系より縮小側は、テレセントリックであり、
   前記画像形成素子から前記反射面までの軸上面間隔をＯＡＬとし、光軸から前記画像形
   成素子の最大像高までの第１距離をｉｍｙとし、前記第１レンズの最大半径をＬＬとし、
   投写距離を前記光軸から前記拡大像の最大像高までの第２距離で除したスローレシオをＴ
   Ｒとし、前記画像形成素子の開口数をＮＡとすると、以下の条件式（１）および（２）を
   全て満たし、
   ＴＲ≦０．３ （１）
   ３５≦（ＯＡＬ／ｉｍｙ）×（ＬＬ／ｉｍｙ）×ＴＲ×（１／ＮＡ）≦６０ （２）
   前記第１光学系における最も拡大側に配置された第２レンズは、前記第１レンズとは別
   体に形成され、
   前記第２レンズは、前記光軸方向において、前記反射面と前記第１レンズとの間に配置
   されることを特徴とする投写光学系。
2. 前記反射面は、表面に反射層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. 前記第１光学系は、前記第２レンズと、前記第２レンズの縮小側の隣に配置された第３
   レンズとを備え、
   前記第２レンズおよび前記第３レンズは、非球面形状を備え、
   前記第３レンズを前記光軸方向において拡大側に移動させることによって、投写距離が
   近距離から遠距離となるようにフォーカシングを行うことを特徴とする請求項１または２
   に記載の投写光学系。
4. 前記第２レンズは、前記光軸方向において固定されていることを特徴とする請求項３に
   記載の投写光学系。
5. 前記第１光学系は、前記絞りより拡大側に接合レンズを備えることを特徴とする請求項
   １から４のうち何れか一項に記載の投写光学系。
6. 縮小側共役面に配置された画像形成素子が形成した投写画像を拡大して拡大側共役面に
   拡大像を投写するための投写光学系において、
   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、を備え、
   前記第１光学系は、絞りを備え、
   前記第２光学系は、縮小側から拡大側に向かって順に、凹形状の反射面を有する光学素
   子と、負のパワーを有する第１レンズとを備え、
   前記第１光学系と前記第２光学系との間に、前記縮小側共役面および前記拡大側共役面
   と共役な中間像が形成され、
   前記第１光学系より縮小側は、テレセントリックであり、
   前記画像形成素子から前記反射面までの軸上面間隔をＯＡＬとし、光軸から前記画像形
   成素子の最大像高までの第１距離をｉｍｙとし、前記第１レンズの最大半径をＬＬとし、
   投写距離を前記光軸から前記拡大像の最大像高までの第２距離で除したスローレシオをＴ
   Ｒとし、前記画像形成素子の開口数をＮＡとすると、以下の条件式（１）および（２）を
   全て満たし、
   ＴＲ≦０．３ （１）
   ３５≦（ＯＡＬ／ｉｍｙ）×（ＬＬ／ｉｍｙ）×ＴＲ×（１／ＮＡ）≦６０ （２）
   前記第１光学系は、前記絞りより拡大側に接合レンズを備えることを特徴とする投写光
   学系。
7. 請求項１から６のうちのいずれか一項に記載の投写光学系と、
   前記投写光学系の前記縮小側共役面に投写画像を形成する前記画像形成素子と、
   を有することを特徴とするプロジェクター。