JP2010128318A - 投影光学系及び画像投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高性能且つコンパクト、大口径比であっても明るい画像を広画角で投影面上に拡大投影できる投影光学系を提供する。
【解決手段】ＤＭＤ２によって形成された画像を投影面上に拡大投影する投影光学系１であって、投影面側から順に、全体として負の屈折力を有する第１のレンズ群３と、全体として正の屈折力を有する第２のレンズ群４とを備え、第２のレンズ群４が、少なくとも絞り５と、この絞り５からＤＭＤ２側に向かって、負の第１のレンズＬ７と、負の第２のレンズＬ８及び正の第３のレンズＬ９を貼り合わせた貼合せレンズと、正の第４のレンズＬ１０とを、この順で含み、第１のレンズＬ７の両面Ｓ１，Ｓ２が凹面とされ、第２のレンズＬ８の第１のレンズＬ７と対向する側の面Ｓ３が凹面とされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、反射型の空間光変調素子によって形成された画像を投影面上に拡大投影する投影光学系、並びにそのような投影光学系を備えた画像投影装置に関する。

画像投影装置であるプロジェクタには、液晶方式とＤＬＰ(デジタル・ライト・プロセッシング：登録商標)方式とがある。このうち、ＤＬＰ方式は、ＤＭＤ(デジタル・マイクロミラー・デバイス：登録商標)と呼ばれる反射型の空間光変調素子を使用している。

ＤＭＤは、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)技術を用いて、ねじれ軸周りに±１２゜の角度範囲で傾きを変えることができる微小な鏡（マイクロミラー）をＣＭＯＳ半導体デバイス上に多数並べて形成したものであり、各ミラーの傾きを画像信号に応じて切り換えながら、光源からの光の反射方向を制御し、各ミラーからの反射光の有無（ＯＮ／ＯＦＦ）によって画像を表示可能としている。

また、ＤＬＰ方式のプロジェクタは、このようなＤＭＤによって形成された画像をスクリーンなどの投影面上に拡大投影する投影光学系を備えている。この投影光学系は、プロジェクタの小型化及び薄型化を図るために、よりコンパクトでレンズ径が小さいものが求められている（例えば、特許文献１〜３を参照。）。

しかしながら、ＤＬＰ方式のプロジェクタにおいて、例えば投影光学系がテレセントリック光学系である場合には、ＤＭＤの前面にフィールドレンズなどを配置する必要があり、更に大口径となるために、コストアップの要因ともなっている。

一方、投影光学系が非テレセントリック光学系である場合には、フィールドレンズが不要となるものの、ＤＭＤに照明光を入射させる照明光学系の影響を受けないようにするためには、バックフォーカスをある程度長くする必要がある。しかしながら、バックフォーカスが長くするほど、良好な光学性能を得るためのレンズ設計が難しくなる。
特開２００３−１２１７３６号公報 特開２００３−３１５６７５号公報 特開２０００−２７５７２９号公報

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、高性能且つコンパクト、大口径比であっても明るい画像を広画角で投影面上に拡大投影できる投影光学系、並びに、そのような投影光学系を備えることによって、高解像度で明るい画像を投影できるコンパクトな画像投影装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る投影光学系は、反射型の空間光変調素子によって形成された画像を投影面上に拡大投影するものであって、投影面側から順に、全体として負の屈折力を有する第１のレンズ群と、全体として正の屈折力を有する第２のレンズ群とを備え、第２のレンズ群が、少なくとも絞りと、この絞りから空間光変調素子側に向かって、負の第１のレンズと、負の第２のレンズ及び正の第３のレンズを貼り合わせた貼合せレンズと、正の第４のレンズとを、この順で含み、第１のレンズの両面が凹面とされ、第２のレンズの第１のレンズと対向する側の面が凹面とされていることを特徴とする。

本発明に係る投影光学系では、第２のレンズ群が、少なくとも絞りと、この絞りから空間光変調素子側に向かって、負の第１のレンズと、負の第２のレンズ及び正の第３のレンズを貼り合わせた貼合せレンズと、正の第４のレンズとを、この順で含み、第１のレンズの両面が凹面とされ、第２のレンズの第１のレンズと対向する側の面が凹面とされていることによって、バックフォーカスが長くなる場合でも、収差を効果的に補正することができ、大口径比であっても光の利用効率が高い明るい画像を広画角で投影面上に拡大投影することができ、しかもレンズ径を小さくして全体をコンパクトに設計することができる。

以上のように、本発明よれば、高性能且つコンパクト、大口径比であっても明るい画像を広画角で投影面上に拡大投影できる投影光学系、並びにそのような投影光学系を備えることによって、高解像度で明るい画像を投影できるコンパクトな画像投影装置を提供することが可能である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示されるレンズデータ等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

（投影光学系）
先ず、本発明の実施形態として図１に示す投影光学系１について説明する。
この投影光学系１は、図１に示すように、反射型の空間光変調素子としてＤＭＤ２を用い、このＤＭＤ２によって形成された画像をスクリーンなどの投影面上に拡大投影するものである。

具体的に、この投影光学系１は、投影面側から順に、全体として負の屈折力を有する第１のレンズ群３と、全体として正の屈折力を有する第２のレンズ群４とを備え、これら第１及び第２のレンズ群３，４を構成する各レンズＬ１〜Ｌ１０が互いの光軸Ｐを一致させた状態で配置された構造を有している。また、第２のレンズ群４を構成するレンズＬ６とレンズＬ７との間には、絞り５が配置されており、ＤＭＤ２の前面には、カバーガラス６が設けられている。

なお、本実施形態では、投影面側から順に、負のレンズＬ１と、負のレンズＬ２と、正のレンズＬ３とを含む３枚のレンズＬ１〜Ｌ３から第１のレンズ群３が構成され、正のレンズＬ４と、正のレンズＬ５と、負のレンズＬ６と、負のレンズＬ７と、負のレンズＬ８と、正のレンズＬ９と、正のレンズＬ１０とを含む７枚のレンズＬ１〜Ｌ３から第２のレンズ群４が構成されている。また、レンズＬ５及びレンズＬ６と、レンズＬ８及びレンズＬ９とが、それぞれ貼合せレンズを構成している。

本発明を適用した投影光学系１は、第２のレンズ群４が、少なくとも絞り５と、この絞り５からＤＭＤ２側に向かって、負の第１のレンズＬ７と、負の第２のレンズＬ８及び正の第３のレンズＬ９を貼り合わせた貼合せレンズと、正の第４のレンズＬ１０とを、この順で含み、第１のレンズＬ７の両面Ｓ１，Ｓ２が凹面とされ、第２のレンズＬ８の第１のレンズＬ７と対向する側の面Ｓ３が凹面とされていることを特徴とする。

特に、本発明では、第１のレンズＬ７の両面Ｓ１，Ｓ２が凹面であることと、第１のレンズＬ７と第２のレンズＬ８との対向する面Ｓ２，Ｓ３が互いに凹面となることで、その間が空気レンズ（凸レンズ）のように作用することを特徴としている。

ここで、投影光学系１が非テレセントリック光学系である場合には、フィールドレンズを無くすことができる。この場合、ＤＭＤ２に照明光を入射させる照明光学系の影響を受けないようにするためには、バックフォーカスＢＦをある程度長くする必要があるものの、本発明を適用した投影光学系１では、このようなバックフォーカスＢＦが長くなる場合であっても、上記構成を採用することにより、収差を効果的に補正することができ、大口径比（具体的には、Ｆナンバーが１．８以上）であっても、光の利用効率が高い明るい画像を広画角で投影面上に拡大投影することができ、しかもレンズ径を小さくして全体をコンパクトに設計することができる。

また、本発明において、絞り５の直後に位置する第１のレンズＬ７は、投影面側の面Ｓ１における曲率半径をｒ_１［ｍｍ］とし、それとは反対側の面Ｓ２における曲率半径をｒ_２［ｍｍ］としたときに、下記式(１)の関係を満足することが好ましい。
（ｒ_２＋ｒ_１）／（ｒ_２−ｒ_１）＞−０．５ …(１)

上記式（１）で表される（ｒ_２＋ｒ_１）／（ｒ_２−ｒ_１）は、シェイプファクタと呼ばれるものであり、このシェイプファクタが上記式（１）の下限を下回ると、球面収差や、非点収差、コマフレアなどが増大するため好ましくない。

また、本発明は、全系の焦点距離をｆ_Ｗ［ｍｍ］とし、第１のレンズ群３の合成焦点距離をｆ_１［ｍｍ］とし、第２のレンズ群４の合成焦点距離をｆ_２としたときに、下記式(２)，(３)の関係を満足することが好ましい。
−２．０＞ｆ_１／ｆ_Ｗ＞−１６．７ …(２)
３．０＞ｆ_２／ｆ_Ｗ＞０．５ …(３)

本発明では、上記式(２)，(３)の範囲を外れた場合に、球面収差や、非点収差、コマフレアなどが増大するため好ましくない。

また、本発明は、全系の焦点距離をｆ_Ｗ［ｍｍ］とし、第１のレンズＬ７の焦点距離をｆ_ｇ［ｍｍ］としたときに、下記式(４)の関係を満足することが好ましい。
ｆ_ｇ／ｆ_Ｗ＞−２．２ …(４)

本発明では、上記式(４)の下限を下回った場合に、コマフレアなどが増大するため好ましくない。

また、本発明は、全系の焦点距離をｆ_Ｗ［ｍｍ］とし、全系のバックフォーカスＢＦを空気換算でＢＦ［ｍｍ］としたときに、下記式(５)の関係を満足することが好ましい。
ＢＦ＞０．９×ｆ_Ｗ …(５)

本発明では、上記式(５)の関係を満足することによって、上述した照明光学系からの照明光をＤＭＤ２に確実に入射させると共に、ＤＭＤ２で変調して反射された反射光を上記投影光学系１を構成する各レンズＬ１〜Ｌ１０に確実に入射させることができ、一方、不要な光は各レンズＬ１〜Ｌ１０に入射させることなく、光の利用効率が高い明るい画像を広画角で投影面上に拡大投影することができる。更に、上述した照明光学系との干渉も小さくすることができる。

以上のように、本発明によれば、高性能且つコンパクト、大口径比であっても明るい画像を広画角で投影面上に拡大投影できる投影光学系１を提供することが可能である。

なお、本発明は、上記投影光学系１の構成に必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記第１のレンズ群３については、全体として負の屈折力を有する構成であれば、レンズの形状やその組み合わせ及び枚数について適宜変更して実施することが可能である。

また、上記第２のレンズ群４については、絞り５からＤＭＤ２側に向かって、負の第１のレンズＬ７と、負の第２のレンズＬ８及び正の第３のレンズＬ９を貼り合わせた貼合せレンズ（全体として正）と、正の第４のレンズＬ１０とを、この順で含む構成となっているが、更に収差を効果的に補正するため、第４のレンズＬ１０の後に、正のレンズを追加することも可能である。

また、上記第２のレンズ群４は、第１のレンズ群３と絞り５との間に、投影面側から順に、正のレンズＬ４と、正のレンズＬ５及び負のレンズＬ６の貼合せレンズ（全体として正）とを含む構成となっているが、こちらのレンズの形状やその組み合わせ及び枚数についても、全体として正の屈折力を有する範囲で、適宜変更して実施することが可能である。

また、本発明では、上記第１のレンズＬ７に非球面レンズを採用することも可能であるが、非球面レンズを使用しない場合には、上記投影光学系１を安価な構成とすることが可能である。

（画像投影装置）
次に、本発明を適用した画像投影装置の一例として、図２に示すＤＬＰ方式のプロジェクタ５０について説明する。
このプロジェクタ５０は、図２に示すように、光源であるランプ５１と、ランプ５１から出射された光を集光して照明光を形成する照明光学系５２と、照明光を変調して反射することにより画像信号に応じた画像を形成する反射型の空間光変調素子であるＤＭＤ５３と、画像を投影面であるスクリーン５５上に拡大投影する投影光学系５４とを備えている。

また、ランプ５１と照明光学系５２との間には、ランプ５１から出射された光を波長の異なる複数の色光に分離するカラーフィルタを周方向に配置して回転駆動される回転フィルタであるカラーホイール５６と、カラーホイール５６の各フィルタを通過した色光を照明光学系５２へと導く導光部材であるロッドインテグレータ５７とが配置されている。

なお、このプロジェクタ５０は、照明光学系５２が非テレセントリック光学系、投影光学系５４が非テレセントリック光学系であり、フィールドレンズを使用しない構成となっている。

そして、本発明を適用したプロジェクタ５０では、投影光学系５４として、上記本発明を適用した投影光学系１を用いることによって、高解像度で明るい画像を投影することが可能であり、さらに装置全体の小型化及び薄型化を図ることが可能となっている。

以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。

（実施例１）
実施例１の設計データに基づく投影光学系の構成を図３に示す。また、実施例１に示す投影光学系の設計データについては、以下の表１に示すとおりである。

なお、表１中の「面番号ｉ（ｉは自然数を表す。）」は、投影光学系を構成する各レンズのうち、最も投影面側に位置するレンズのレンズ面を１番目として、ＤＭＤ側に向かうに従い順次増加するレンズ面の番号を示している。また、表１中において、「Ｒ」は、各面番号に対応したレンズ面の曲率半径［ｍｍ］（但し、Ｒの値が∞(INFINITY)となる面は、その面が平面であることを示す。）、「Ｄ」は、投影面側からｉ番目のレンズ面とｉ＋１番目のレンズ面との軸上面間隔［ｍｍ］、「Ｎｄ」は各レンズの屈折率、「Ｖｄ」は各レンズのアッベ数を示している。

また、表１中において、第１のレンズ群の合成焦点距離ｆ_１［ｍｍ］、第２のレンズ群の合成焦点距離ｆ_２［ｍｍ］、全系の焦点距離ｆ_Ｗ［ｍｍ］、全系のバックフォーカスＢＦ(空気換算)［ｍｍ］、第１のレンズの投影面側の面における曲率半径ｒ_１［ｍｍ］及びそれとは反対側の面における曲率半径ｒ_２［ｍｍ］、第１のレンズの焦点距離をｆ_ｇ［ｍｍ］の各値と、「ｆ_１／ｆ_Ｗ」、「ｆ_２／ｆ_Ｗ」、「シェイプファクタ［（ｒ_２＋ｒ_１）／（ｒ_２−ｒ_１）］」、「ｆ_ｇ／ｆ_Ｗ」、及び「ＢＦ／ｆ_Ｗ」の各条件とを示す。（なお、以下に示す表２，３，・・・，１４，１５についても同様である。）

以上のように構成される実施例１の投影光学系による球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を図３に示し、横収差図を図４に示す。

なお、球面収差図は、波長６３２ｎｍ（実線で示す。）、波長５１７ｎｍ（１点鎖線で示す。）、波長４５４ｎｍ（２点鎖線で示す。）の各波長における球面収差を示している。
非点収差図は、各波長におけるサジタル光線（符号Ｓ１〜Ｓ３を付す。）及びタンジェンシャル光線（符号Ｔ１〜３で付す。）に対する非点収差を示している。
歪曲収差図は、各波長における歪曲収差（ディストーション）を示している。
横収差図は、各波長の相対像高０．００／０．２５／０．５０／０．７５／１．００におけるコマ収差を示している。（なお、以下に示す図５，６，・・・，３１，３２についても同様である。）

実施例１の投影光学系は、表１に示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例１の投影光学系については、図３及び図４に示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。

（実施例２）
実施例２の設計データに基づく投影光学系の構成を図５に示す。また、実施例２に示す投影光学系の設計データについては、以下の表２に示すとおりである。

以上のように構成される実施例２の投影光学系による球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を図５に示し、横収差図を図６に示す。

実施例２の投影光学系は、表２に示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例２の投影光学系については、図５及び図６に示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。

（実施例３）
実施例３の設計データに基づく投影光学系の構成を図７に示す。また、実施例３に示す投影光学系の設計データについては、以下の表３に示すとおりである。

以上のように構成される実施例３の投影光学系による球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を図７に示し、横収差図を図８に示す。

実施例３の投影光学系は、表３に示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例３の投影光学系については、図７及び図８に示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。

（実施例４）
実施例４の設計データに基づく投影光学系の構成を図９に示す。また、実施例４に示す投影光学系の設計データについては、以下の表４に示すとおりである。

以上のように構成される実施例４の投影光学系による球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を図９に示し、横収差図を図１０に示す。

実施例４の投影光学系は、表４に示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例４の投影光学系については、図９及び図１０に示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。

（実施例５）
実施例５の設計データに基づく投影光学系の構成を図１１に示す。また、実施例５に示す投影光学系の設計データについては、以下の表５に示すとおりである。

以上のように構成される実施例５の投影光学系による球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を図１１に示し、横収差図を図１２に示す。

実施例５の投影光学系は、表５に示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例５の投影光学系については、図１１及び図１２に示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。

（実施例６）
実施例６の設計データに基づく投影光学系の構成を図１３に示す。また、実施例６に示す投影光学系の設計データについては、以下の表６に示すとおりである。

以上のように構成される実施例６の投影光学系による球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を図１３に示し、横収差図を図１４に示す。

実施例６の投影光学系は、表６に示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例６の投影光学系については、図１３及び図１４に示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。

（実施例７）
実施例７の設計データに基づく投影光学系の構成を図１５に示す。また、実施例７に示す投影光学系の設計データについては、以下の表７に示すとおりである。

以上のように構成される実施例７の投影光学系による球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を図１５に示し、横収差図を図１６に示す。

実施例７の投影光学系は、表７に示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例７の投影光学系については、図１５及び図１６に示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。

（実施例８）
実施例８の設計データに基づく投影光学系の構成を図１７に示す。また、実施例８に示す投影光学系の設計データについては、以下の表８に示すとおりである。

以上のように構成される実施例８の投影光学系による球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を図１７に示し、横収差図を図１８に示す。

実施例８の投影光学系は、表８に示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例８の投影光学系については、図１７及び図１８に示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。

（実施例９）
実施例９の設計データに基づく投影光学系の構成を図１９に示す。また、実施例９に示す投影光学系の設計データについては、以下の表９に示すとおりである。

以上のように構成される実施例９の投影光学系による球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を図１９に示し、横収差図を図２０に示す。

実施例９の投影光学系は、表９に示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例９の投影光学系については、図１９及び図２０に示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。

（実施例１０）
実施例１０の設計データに基づく投影光学系の構成を図２１に示す。また、実施例１０に示す投影光学系の設計データについては、以下の表１０に示すとおりである。

以上のように構成される実施例１０の投影光学系による球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を図２１に示し、横収差図を図２２に示す。

実施例１０の投影光学系は、表１０に示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例１０の投影光学系については、図２１及び図２２に示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。

（実施例１１）
実施例１１の設計データに基づく投影光学系の構成を図２３に示す。また、実施例１１に示す投影光学系の設計データについては、以下の表１１に示すとおりである。

以上のように構成される実施例１１の投影光学系による球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を図２３に示し、横収差図を図２４に示す。

実施例１１の投影光学系は、表１１に示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例１１の投影光学系については、図２３及び図２４に示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。

（実施例１２）
実施例１２の設計データに基づく投影光学系の構成を図２５に示す。また、実施例２に示す投影光学系の設計データについては、以下の表１２に示すとおりである。

以上のように構成される実施例１２の投影光学系による球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を図２５に示し、横収差図を図２６に示す。

実施例１２の投影光学系は、表１２に示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例２の投影光学系については、図２５及び図２６に示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。

（実施例１３）
実施例１３の設計データに基づく投影光学系の構成を図２７に示す。また、実施例１３に示す投影光学系の設計データについては、以下の表１３に示すとおりである。

以上のように構成される実施例１３の投影光学系による球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を図２７に示し、横収差図を図２８に示す。

実施例３の投影光学系は、表１３に示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例１３の投影光学系については、図２７及び図２８に示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。

（実施例１４）
実施例１４の設計データに基づく投影光学系の構成を図２９に示す。また、実施例１４に示す投影光学系の設計データについては、以下の表１４に示すとおりである。

以上のように構成される実施例１４の投影光学系による球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を図２９に示し、横収差図を図３０に示す。

実施例１４の投影光学系は、表１４に示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例１４の投影光学系については、図２９及び図３０に示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。

（実施例１５）
実施例１５の設計データに基づく投影光学系の構成を図３１に示す。また、実施例１５に示す投影光学系の設計データについては、以下の表１５に示すとおりである。

また、実施例１５の投影光学系では、非球面レンズ（面番号１３）を用いており、その非球面係数は以下のとおりである。
コーニック係数Ｋ：２．４６５５
Ａ：−４．８×１０^−５
Ｂ：−２．８×１０^−７
Ｃ：４．０×１０^−９
Ｄ：−４．０×１０^−１１

なお、非球面式Ｚは、以下のとおりである。

以上のように構成される実施例１５の投影光学系による球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を図３１に示し、横収差図を図３２に示す。

実施例１５の投影光学系は、表１５に示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例１５の投影光学系については、図３１及び図３２に示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。

本発明を適用した投影光学系の一例を示す構成図である。 本発明を適用した画像投影装置の一構成例を示す斜視図である。 実施例１に示す投影光学系の構成図、球面収差図、非点収差図、及び歪曲収差図である。 実施例１に示す投影光学系の横収差図である。 実施例２に示す投影光学系の構成図、球面収差図、非点収差図、及び歪曲収差図である。 実施例２に示す投影光学系の横収差図である。 実施例３に示す投影光学系の構成図、球面収差図、非点収差図、及び歪曲収差図である。 実施例３に示す投影光学系の横収差図である。 実施例４に示す投影光学系の構成図、球面収差図、非点収差図、及び歪曲収差図である。 実施例４に示す投影光学系の横収差図である。 実施例５に示す投影光学系の構成図、球面収差図、非点収差図、及び歪曲収差図である。 実施例５に示す投影光学系の横収差図である。 実施例６に示す投影光学系の構成図、球面収差図、非点収差図、及び歪曲収差図である。 実施例６に示す投影光学系の横収差図である。 実施例７に示す投影光学系の構成図、球面収差図、非点収差図、及び歪曲収差図である。 実施例７に示す投影光学系の横収差図である。 実施例８に示す投影光学系の構成図、球面収差図、非点収差図、及び歪曲収差図である。 実施例８に示す投影光学系の横収差図である。 実施例９に示す投影光学系の構成図、球面収差図、非点収差図、及び歪曲収差図である。 実施例９に示す投影光学系の横収差図である。 実施例１０に示す投影光学系の構成図、球面収差図、非点収差図、及び歪曲収差図である。 実施例１０に示す投影光学系の横収差図である。 実施例１１に示す投影光学系の構成図、球面収差図、非点収差図、及び歪曲収差図である。 実施例１１に示す投影光学系の横収差図である。 実施例１２に示す投影光学系の構成図、球面収差図、非点収差図、及び歪曲収差図である。 実施例１２に示す投影光学系の横収差図である。 実施例１３に示す投影光学系の構成図、球面収差図、非点収差図、及び歪曲収差図である。 実施例１３に示す投影光学系の横収差図である。 実施例１４に示す投影光学系の構成図、球面収差図、非点収差図、及び歪曲収差図である。 実施例１４に示す投影光学系の横収差図である。 実施例１５に示す投影光学系の構成図、球面収差図、非点収差図、及び歪曲収差図である。 実施例１５に示す投影光学系の横収差図である。

符号の説明

１…投影光学系 ２…ＤＭＤ（反射型の空間光変調素子） ３…第１のレンズ群 ４……第２のレンズ群 ５…絞り ６…カバーガラス ５０…プロジェクタ（画像投影装置） ５１…ランプ（光源） ５２…照明光学系 ５３…ＤＭＤ（反射型の空間光変調素子） ５４…投影光学系 ５５…スクリーン（投影面） ５６…カラーホイール（回転フィルタ） ５７…ロッドインテグレータ（導光部材）

Claims (6)

1. 反射型の空間光変調素子によって形成された画像を投影面上に拡大投影する投影光学系であって、
   前記投影面側から順に、全体として負の屈折力を有する第１のレンズ群と、全体として正の屈折力を有する第２のレンズ群とを備え、
   前記第２のレンズ群は、少なくとも絞りと、この絞りから前記空間光変調素子側に向かって、負の第１のレンズと、負の第２のレンズ及び正の第３のレンズを貼り合わせた貼合せレンズと、正の第４のレンズとを、この順で含み、
   前記第１のレンズは、両面が凹面とされ、
   前記第２のレンズは、前記第１のレンズと対向する側の面が凹面とされていることを特徴とする投影光学系。
2. 前記第１のレンズは、前記投影面側の面における曲率半径をｒ_１［ｍｍ］とし、それとは反対側の面における曲率半径をｒ_２［ｍｍ］としたときに、
   （ｒ_２＋ｒ_１）／（ｒ_２−ｒ_１）＞−０．５
   の関係を満足することを特徴とする請求項１に記載の投射光学系。
3. 全系の焦点距離をｆ_Ｗ［ｍｍ］とし、前記第１のレンズ群の合成焦点距離をｆ_１［ｍｍ］とし、前記第２のレンズ群の合成焦点距離をｆ_２としたときに、
   −２．０＞ｆ_１／ｆ_Ｗ＞−１６．７
   ３．０＞ｆ_２／ｆ_Ｗ＞０．５
   の関係を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の投射光学系。
4. 全系の焦点距離をｆ_Ｗ［ｍｍ］とし、前記第１のレンズの焦点距離をｆ_ｇ［ｍｍ］としたときに、
   ｆ_ｇ／ｆ_Ｗ＞−２．２
   の関係を満足することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の投射光学系。
5. 全系の焦点距離をｆ_Ｗ［ｍｍ］とし、全系のバックフォーカスを空気換算でＢＦ［ｍｍ］としたときに、
   ＢＦ＞０．９×ｆ_Ｗ
   の関係を満足することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の投射光学系。
6. 光源と、
   前記光源から出射された光を集光して照明光を形成する照明光学系と、
   前記照明光を変調して反射することにより画像信号に応じた画像を形成する反射型の空間光変調素子と、
   前記画像を投影面上に拡大投影する投影光学系とを備え、
   前記投影光学系として、請求項１〜５の何れか一項に記載の投影光学系を用いることを特徴とする画像投影装置。

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