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WO2017195561A1 - 投影光学系及びプロジェクター - Google Patents

投影光学系及びプロジェクター Download PDF

Info

Publication number
WO2017195561A1
WO2017195561A1 PCT/JP2017/015916 JP2017015916W WO2017195561A1 WO 2017195561 A1 WO2017195561 A1 WO 2017195561A1 JP 2017015916 W JP2017015916 W JP 2017015916W WO 2017195561 A1 WO2017195561 A1 WO 2017195561A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical system
lens
intermediate image
image
projection optical
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/015916
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
淳雄 増井
井上　和彦
祐介 今井
Original Assignee
コニカミノルタ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by コニカミノルタ株式会社 filed Critical コニカミノルタ株式会社
Priority to US16/099,602 priority Critical patent/US10908484B2/en
Priority to EP17795922.8A priority patent/EP3457191B1/en
Priority to CN201780027795.7A priority patent/CN109073869B/zh
Priority to JP2018516920A priority patent/JP6922900B2/ja
Publication of WO2017195561A1 publication Critical patent/WO2017195561A1/ja

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    • G—PHYSICS
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    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/142—Adjusting of projection optics
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/142—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having two groups only
    • G02B15/1421—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having two groups only the first group being positive
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    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
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    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/16—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use in conjunction with image converters or intensifiers, or for use with projectors, e.g. objectives for projection TV
    • G—PHYSICS
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    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
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    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/28—Reflectors in projection beam

Definitions

  • the present invention relates to a projection optical system and a projector.
  • the display image of an image display element such as a digital micromirror device (LCD) or a liquid crystal display (LCD) is enlarged and projected on a screen with a wide angle of view.
  • the present invention relates to a projection optical system suitable for the above and a projector including the same.
  • JP2015-152890A International Publication No. 2004/010199
  • the present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a high-performance, compact, and low-cost projection optical system in which off-axis aberrations are well corrected while having a wide angle of view. It is to provide a projector equipped with a projector.
  • a projection optical system is a projection optical system that enlarges and projects an image displayed on an image display surface to an angle of view of 70 ° or more.
  • a single focus lens or a zoom lens having a first optical system and a second optical system on the same optical axis in order from the magnification side;
  • the second optical system forms an intermediate image of the image;
  • the first optical system magnifies and projects the intermediate image;
  • a positive lens is located next to each other on the enlargement side and the reduction side of the intermediate image,
  • the following conditional expressions (1) and (2) are satisfied:
  • the following conditional expressions (1) and (2) are satisfied at the wide-angle end.
  • Tm1 an axial distance from the most magnified lens surface to the most intermediate image side lens surface in the first optical system
  • Tw the axial distance from the most magnified lens surface in the first optical system to the most demagnified lens surface in the second optical system
  • T12w the axial air space between the positive lenses located adjacent to the enlargement side and the reduction side of the intermediate image
  • the projection optical system according to a second aspect of the present invention is the projection optical system according to the first aspect, wherein the positive lenses located adjacent to the enlargement side and the reduction side of the intermediate image are both concave positive meniscus lenses on the intermediate image side. It is characterized by.
  • the projection optical system according to a third aspect of the present invention is the above first or second aspect, wherein the following conditional expression (3) is satisfied in the case of the single focus lens, and the following is satisfied at the wide angle end in the case of the zoom lens.
  • Conditional expression (3) is satisfied. 1>
  • a projection optical system according to a fourth aspect of the present invention is the projection optical system according to the first or second aspect, wherein the following conditional expression (3) is satisfied in the case of the single focus lens, and the entire zoom range in the case of the zoom lens.
  • the following conditional expression (3) is satisfied. 1>
  • a projection optical system is characterized in that, in any one of the first to fourth inventions, the following conditional expression (4) is satisfied. 0.3 ⁇ f1 / f2 ⁇ 3 (4) However, f1: the focal length of a positive lens located adjacent to the magnification side of the intermediate image, f2: focal length of a positive lens located adjacent to the reduction side of the intermediate image, It is.
  • a projection optical system according to a sixth aspect of the present invention is the projection optical system according to any one of the first to fifth aspects, wherein the second optical system is positioned adjacent to the reduction side of the positive lens closest to the intermediate image. And a negative lens.
  • a projection optical system according to a seventh invention is the projection optical system according to any one of the first to sixth inventions, wherein a lens group consisting of at least one part of the first and second optical systems is arranged along the optical axis. It is a zoom lens that performs zooming by moving it.
  • the projection optical system according to an eighth aspect is characterized in that, in the seventh aspect, only the second optical system has a lens group that moves for the zooming.
  • a projection optical system according to a ninth invention is the projection optical system according to the seventh or eighth invention, wherein the second optical system has a second lens group that is movable at the time of zooming and has a positive power on the most intermediate image side. It is characterized by that.
  • the projection optical system according to a tenth aspect of the invention is characterized in that, in the ninth aspect of the invention, the following conditional expression (5) is satisfied.
  • T2 the amount of movement from the most demagnifying side position to the most enlarging side position during zooming of the 2a lens group
  • Tw the axial distance from the most magnified lens surface in the first optical system to the most demagnified lens surface in the second optical system, It is.
  • a projection optical system according to an eleventh aspect of the present invention is the projection optical system according to the ninth or tenth aspect, wherein the second optical system has at least one lens group movable on the reduction side of the second a lens group at the time of zooming. It is characterized by that.
  • the projection optical system according to a twelfth aspect of the present invention is the projection optical system according to any one of the ninth to eleventh aspects, wherein the second optical system is movable positively with the second lens group in order from the magnification side. It is characterized by comprising a second b lens group having power, a second c lens group movable and having positive power at the time of zooming, and a second d lens group having fixed and positive power at the time of zooming.
  • a projector is an image display element having the image display surface, and a projection according to any one of the first to twelfth aspects of the invention that enlarges and projects an image displayed on the image display surface onto a screen surface. And an optical system.
  • the lens configuration before and after the intermediate image formed by the second optical system is set appropriately, even at wide angles of view, distortion is first introduced without using many aspheric surfaces.
  • the off-axis aberration can be corrected satisfactorily. Therefore, it is possible to realize a high-performance, compact, and low-cost projection optical system in which off-axis aberrations are well corrected while having a wide angle of view, and a projector including the same.
  • FIG. 6 is an aberration diagram of Example 1.
  • FIG. 6 is an aberration diagram of Example 2.
  • FIG. 6 is an aberration diagram of Example 3.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an embodiment of a projector.
  • a projection optical system is a projection optical system that enlarges and projects an image displayed on an image display surface to an angle of view of 70 ° or more, and sequentially includes a first optical system and a second optical system from the enlargement side.
  • a positive lens is located adjacent to each other on the enlargement side and the reduction side. In the case of the single focus lens, the following conditional expressions (1) and (2) are satisfied.
  • Tm1 an axial distance from the most magnified lens surface to the most intermediate image side lens surface in the first optical system
  • Tw the axial distance from the most magnified lens surface in the first optical system to the most demagnified lens surface in the second optical system
  • T12w the axial air space between the positive lenses located adjacent to the enlargement side and the reduction side of the intermediate image
  • the “enlarged side” is the direction (so-called front side) of the screen surface (enlarged side image surface) on which the enlarged optical image is projected, and the opposite direction is the “reduced side”, that is, the original optical image is displayed as an image.
  • This is a direction (so-called rear side) in which an image display element (for example, a digital micromirror device) to be displayed on a plane (reduction side image plane) is arranged.
  • Conditional expression (1) is the position of the positive lens on the enlargement side of the intermediate image among the positive lenses adjacent to each other before and after the intermediate image in the wide-angle projection optical system having the second optical system that is a relay lens. Is stipulated. If the upper limit of conditional expression (1) is exceeded, the position of the intermediate image is too close to the reduction side, and the second optical system becomes too small. For this reason, a large amount of aberration (mainly distortion) is generated in the intermediate image, and it is difficult to suppress the aberration in an image obtained by enlarging and projecting the aberration.
  • aberration mainly distortion
  • conditional expression (1) If the lower limit of conditional expression (1) is not reached, the positive lens located adjacent to the magnification side of the intermediate image is too close to the magnification side, so the off-axis ray passing position of the positive lens on the intermediate image magnification side is low, This also makes it difficult to correct off-axis aberrations (mainly distortion). Therefore, satisfying conditional expression (1) makes it possible to effectively suppress off-axis aberrations such as distortion.
  • Conditional expression (2) defines the on-axis air interval of the positive lens located adjacent to the enlargement side and the reduction side of the intermediate image in the wide-angle projection optical system having the second optical system that is a relay lens. . If the upper limit of conditional expression (2) is exceeded, the positive lens before and after the intermediate image is too far away, so even if conditional expression (1) is satisfied, the off-axis ray passing position of the lens on the reduction side of the intermediate image Becomes too low. This makes it difficult to correct off-axis aberrations (mainly distortion). Therefore, satisfying conditional expression (2) makes it possible to effectively suppress off-axis aberrations such as distortion.
  • the projection optical system having the above-described characteristic configuration since the lens configuration before and after the intermediate image formed by the second optical system is appropriately set, an aspheric surface is not frequently used even at a wide angle of view. It is possible to satisfactorily correct off-axis aberrations including distortion. Therefore, it is possible to realize a high-performance, compact, and low-cost projection optical system in which off-axis aberrations are well corrected while having a wide angle of view. If the projection optical system is used in a projector, the projector can contribute to high performance, high functionality, compactness, and the like. The conditions for achieving such effects in a well-balanced manner and achieving higher optical performance, downsizing, etc. will be described below.
  • conditional expression (1a) defines a more preferable condition range based on the above viewpoints, etc., among the condition ranges defined by the conditional expression (1). Therefore, the above effect can be further enhanced preferably by satisfying conditional expression (1a).
  • conditional expression (2a) T12w / Tw ⁇ 0.15 (2a)
  • This conditional expression (2a) defines a more preferable condition range based on the above viewpoints, etc., among the condition ranges defined by the conditional expression (2). Therefore, the above effect can be further increased preferably by satisfying conditional expression (2a).
  • the positive lenses located adjacent to the enlargement side and the reduction side of the intermediate image are both positive meniscus lenses that are concave on the intermediate image side. According to this configuration, since the lenses before and after the intermediate image are symmetric with respect to the intermediate image, aberration can be generated in the opposite direction by the lenses before and after the intermediate image, so that the entire aberration can be canceled. In addition, by making the lens shape a meniscus shape, it is possible to reduce the distortion generated in each lens in particular, so that the off-axis aberration performance can be further improved.
  • Conditional expression (3) defines the paraxial magnification of the second optical system. If the upper limit of conditional expression (3) is exceeded, the image on the image display surface is reduced in the intermediate image, so the off-axis ray passing position in the vicinity of the intermediate image is reduced, and it is difficult to correct off-axis aberrations. It becomes a trend. If the lower limit of the conditional expression (3) is not reached, the intermediate image becomes too large and a large aberration occurs in the intermediate image, so that it becomes difficult to reduce the aberration in the projected image. Therefore, the range of the conditional expression (3) is desirable. By satisfying the conditional expression (3), it is possible to further improve off-axis aberration at the wide angle end.
  • conditional expression (3) In the case of the single focus lens, it is preferable that the conditional expression (3) is satisfied, and in the case of the zoom lens, it is preferable that the conditional expression (3) is satisfied in the entire zoom range.
  • conditional expression (3) in the entire zoom range it is possible to obtain a good off-axis aberration not only at the wide angle end but also in the full zoom range.
  • f1 the focal length of a positive lens located adjacent to the magnification side of the intermediate image
  • f2 focal length of a positive lens located adjacent to the reduction side of the intermediate image
  • Conditional expression (4) defines the ratio of the focal lengths of the lenses before and after the intermediate image. If the upper limit of conditional expression (4) is exceeded, the lens on the intermediate image enlargement side tends not to have enough power to correct the off-axis aberration generated on the intermediate image reduction lens. This causes off-axis aberrations to remain. The same applies to the case where the lower limit of conditional expression (4) is not reached. Since off-axis aberrations generated in the intermediate image magnification side lens tend not to be corrected by the intermediate image reduction side lens, this also causes off-axis aberrations. It becomes easy to remain. Therefore, the range of the conditional expression (4) is desirable. By satisfying the conditional expression (4), if the focal length difference between the lenses before and after the intermediate image is reduced, the aberration before and after the intermediate image is canceled and off-axis Aberration can be further improved.
  • conditional expression (4a) defines a more preferable condition range based on the above viewpoints, etc., among the condition ranges defined by the conditional expression (4). Therefore, the above effect can be further increased preferably by satisfying conditional expression (4a).
  • the second optical system has a negative lens as a lens positioned adjacent to the reduction side of the positive lens closest to the intermediate image. According to this configuration, the off-axis ray passing position of the positive lens on the intermediate image reduction side can be further increased, and the off-axis aberration can be further improved.
  • the zoom lens performs zooming by moving a lens group including a part of at least one of the first and second optical systems along the optical axis. According to this configuration, it is possible to project a large screen with good performance even when there are restrictions on the size and the installation location.
  • the second optical system has a lens group that moves for zooming. According to this configuration, the first optical system that easily generates off-axis aberrations can be fixed during zooming, and the occurrence of off-axis aberrations during zooming can be further reduced.
  • the second optical system has a 2a lens group that is movable at the time of zooming and has positive power on the most intermediate image side. According to this configuration, it is possible to further reduce the off-axis aberration fluctuation at the time of zooming by moving the 2a lens group at the time of zooming while increasing the light beam passing position at the 2a lens group.
  • T2 / Tw 0.1 (5)
  • T2 the amount of movement from the most demagnifying side position to the most enlarging side position during zooming of the 2a lens group
  • Tw the axial distance from the most magnified lens surface in the first optical system to the most demagnified lens surface in the second optical system
  • Conditional expression (5) defines the amount of movement of the 2a lens group.
  • the conditional expression (5) is satisfied, the amount of movement of the 2a lens group becomes small. Therefore, the off-axis ray passing position in the 2a lens group at the time of zooming is kept high, and the fluctuation of off-axis aberration at the time of zooming is reduced. Furthermore, it can suppress effectively.
  • conditional expression (5a) T2 / Tw ⁇ 0.01
  • This conditional expression (5a) defines a more preferable condition range based on the above viewpoints, etc., among the condition ranges defined by the conditional expression (5). Therefore, the above effect can be further increased preferably by satisfying conditional expression (5a).
  • the second optical system has at least one lens group movable at the time of zooming on the reduction side of the second a lens group.
  • the back fluctuation and aberration fluctuation during zooming are effective. It becomes possible to suppress to.
  • the second optical system includes, in order from the magnification side, the second a lens group, a second b lens group that is movable at the time of zooming and having positive power, and a second c lens group that is movable at the time of zooming and has positive power. And a second d lens unit that has a fixed positive power during zooming.
  • off-axis light beam bounced is bent by the positive power second c lens group and the second d lens group, off-axis light parallel to the optical axis can be obtained. Further, by moving the second b lens group and the second c lens group during zooming, it is possible to further suppress aberration fluctuations during zooming.
  • FIG. 1 is an optical configuration diagram corresponding to the projection optical system LN constituting the first embodiment.
  • the lens cross-sectional shape, lens arrangement, and the like of the projection optical system LN, which is a zoom lens, are shown as a wide-angle end (W).
  • Each of the telephoto ends (T) is shown by an optical cross section.
  • 2 and 3 are optical configuration diagrams corresponding to the projection optical systems LN constituting the second and third embodiments, respectively, such as a lens cross-sectional shape and lens arrangement of the projection optical system LN which is a single focus lens. Is shown by an optical cross section.
  • a prism PR for example, a TIR (Total Internal Reflection) prism, a color separation / synthesis prism, etc.
  • a cover glass CG of the image display element are positioned on the reduction side of the projection optical system LN.
  • the projection optical system LN of the first to third embodiments includes, in order from the enlargement side, a first optical system LN1 (from the first surface to the front of the intermediate image surface IM1) and a second optical system LN2 (intermediate image surface).
  • the second optical system LN2 forms an intermediate image IM1 of an image (reduction side image surface) displayed on the image display surface IM2 of the image display element, and the intermediate image IM1. Is enlarged and projected by the first optical system LN1.
  • the aperture stop ST is located near the center of the second optical system LN2 (for example, in the first embodiment, the most enlarged side in the second c lens group Gr2c).
  • the first embodiment is a spherical lens system that includes a total of 30 lens components and does not include an aspherical surface, and the first optical element on which the enlargement side 17 pieces carries out enlargement projection of the intermediate image IM1.
  • This is a system LN1
  • 13 sheets on the reduction side are the second optical system LN2 that forms the intermediate image IM1.
  • the first optical system LN1 as a whole is composed of a positive first lens group Gr1
  • the second optical system LN2 is a positive second lens group Gr2a, a second b lens group Gr2b, and a second c lens group Gr2c in order from the magnification side.
  • the second d lens group Gr2d, and the zooming is performed only by the second optical system LN2 with the position of the intermediate image IM1 in zooming being fixed (positive, positive, positive, positive five group zoom configuration).
  • Each of the fixations is schematically shown. That is, the first lens group Gr1 and the second d lens group Gr2d are a fixed group, the second a to second c lens groups Gr2a to Gr2c are moving groups, and the second a to second c lens groups Gr2a to Gr2c are set to the optical axis AX, respectively. It is configured to perform zooming by moving along.
  • the 2a lens group Gr2a moves on the enlargement side convex locus (U-turn movement), and the 2b lens group Gr2b and the 2c lens group Gr2c Each moves monotonically to the enlargement side.
  • the projection optical system LN moves the moving group relative to the image display surface IM2 to change the group interval on the axis, thereby changing the wide angle end (W )
  • To the telephoto end (T) is configured to perform zooming (that is, zooming). Since the zoom positions of the first lens group Gr1 and the second d lens group Gr2d are fixed, there is no change in the overall length of the optical system due to zooming, and moving parts are reduced, so that the zooming mechanism can be simplified. .
  • the zoom positions of the prism PR and the cover glass CG located on the reduction side of the second d lens group Gr2d are also fixed.
  • the intermediate image IM1 formed by the second optical system LN2 is in the vicinity of the center of the entire projection optical system LN, and is an enlarged image of the image display surface IM2. This makes it possible to increase the off-axis ray passing position of the lens in the vicinity of the intermediate image IM1, and achieve high optical performance without using an aspheric surface.
  • a positive lens Mp1 having a concave meniscus shape is disposed on the intermediate image IM1 side on the enlargement side of the intermediate image IM1, and on the reduction side of the intermediate image IM1, the intermediate image IM1 side sequentially from the intermediate image IM1 side.
  • a positive lens Mp2 having a concave meniscus shape and a negative lens Mn2 having a concave meniscus shape are disposed on the intermediate image IM1 side.
  • the second embodiment (FIG. 2), a total of 32 lens components are used, and 20 on the enlargement side are the first optical system LN1 that performs enlargement projection of the intermediate image IM1, and 12 on the reduction side. Is the second optical system LN2 that forms the intermediate image IM1.
  • the enlarged side surface of the fourth lens from the magnification side and the intermediate image IM1 side surface of the third lens from the intermediate image IM1 side are aspherical surfaces.
  • Both the first and second optical systems LN1 and LN2 are positive single-focus lenses as a whole, and a reflecting surface is disposed between the 18th surface and the 19th surface inside the first optical system LN1 to change the projection direction. It can be changed.
  • the intermediate image IM1 formed by the second optical system LN2 is in the vicinity of the center of the entire projection optical system LN, and is an enlarged image of the image display surface IM2. This makes it possible to increase the off-axis ray passing position of the lens near the intermediate image IM1, and achieve high optical performance without using many aspheric surfaces.
  • a positive lens Mp1 having a concave meniscus shape is disposed adjacent to the intermediate image IM1, and on the reduction side of the intermediate image IM1, in order from the intermediate image IM1 side, A positive lens Mp2 having a concave meniscus shape and a negative lens Mn2 having a biconcave shape are disposed on the image IM1 side.
  • distortion can be effectively suppressed. Therefore, a high-performance wide-angle projection zoom lens can be realized at low cost.
  • the 19th enlargement side is the first optical system LN1 that enlarges and projects the intermediate image IM1, and the 12th reduction side.
  • the second optical system LN2 that forms the intermediate image IM1.
  • the magnifying side surface of the third lens from the magnifying side and the side surface of the intermediate image IM1 of the second lens from the intermediate image IM1 side are aspherical surfaces.
  • Both the first and second optical systems LN1 and LN2 are positive single focal lenses as a whole, and a reflecting surface is arranged between the 16th surface and the 17th surface inside the first optical system LN1 to change the projection direction. It can be changed.
  • the intermediate image IM1 formed by the second optical system LN2 is in the vicinity of the center of the entire projection optical system LN, and is an enlarged image of the image display surface IM2. This makes it possible to increase the off-axis ray passing position of the lens near the intermediate image IM1, and achieve high optical performance without using many aspheric surfaces.
  • a positive lens Mp1 having a biconvex shape is arranged adjacent to the enlargement side of the intermediate image IM1, and is concave on the intermediate image IM1 side sequentially from the intermediate image IM1 side on the reduction side of the intermediate image IM1.
  • a positive lens Mp2 having a meniscus shape and a negative lens Mn2 having a biconcave shape are arranged. As described above, by appropriately setting the lens configurations before and after the intermediate image IM1, distortion can be effectively suppressed. Therefore, a high-performance wide-angle projection zoom lens can be realized at low cost.
  • the lens system tends to be long. Therefore, as in the second and third embodiments, a reflecting surface is arranged in the first optical system LN1 with an air gap.
  • the projection optical system LN it is preferable to make the projection optical system LN an L-shaped bending optical system in order to reduce the overall size of the projection optical system LN. If the reflecting surface is arranged around the center of the first optical system LN1, the size of the reflecting surface can be reduced, so that further downsizing can be achieved.
  • FIG. 7 shows a schematic configuration example of the projector PJ.
  • the projector PJ includes a light source 1, an illumination optical system 2, a reflection mirror 3, a prism PR, an image display element (image forming element) 4, a control unit 5, an actuator 6, a projection optical system LN, and the like.
  • the control unit 5 is a part that controls the entire projector PJ.
  • the image display element 4 is an image modulation element (for example, a digital micromirror device) that modulates light to generate an image, and has an image display surface IM2 for displaying an image.
  • the image display surface IM2 A cover glass CG is provided on the top.
  • the prism PR is composed of, for example, a TIR prism (other color separation / combination prism or the like), and performs separation of illumination light and projection light.
  • the image light formed by the image display element 4 is enlarged and projected toward the screen surface SC by the projection optical system LN. That is, the image IM2 displayed on the image display element 4 becomes the intermediate image IM1 by the second optical system LN2, and then is enlarged and projected on the screen surface SC by the first optical system LN1.
  • the projector PJ is displayed on the image display element 4 that displays the image, the light source 1, the illumination optical system 2 that guides the light from the light source 1 to the image display element 4, and the image display element 4 as described above.
  • a projection optical system LN that enlarges and projects an image onto the screen surface SC, but the projector to which the projection optical system LN is applicable is not limited to this.
  • the projector is configured without using the light source 1 and the illumination optical system 2. It is possible.
  • An actuator 6 that moves to the enlargement side or the reduction side along the optical axis AX is connected to each lens group that moves for zooming or focusing in the projection optical system LN.
  • the actuator 6 is connected to a control unit 5 for performing movement control of the moving group.
  • the control unit 5 and the actuator 6 may be moved manually without using them.
  • Examples 1 to 3 (EX1 to 3) listed here are numerical examples corresponding to the first to third embodiments, respectively, and are optical configuration diagrams showing the first to third embodiments.
  • FIGGS. 1 to 3) show the lens cross-sectional shape, lens arrangement, and the like of the corresponding Examples 1 to 3, respectively.
  • SC represents a screen surface
  • ST represents an aperture stop
  • IM1 represents an intermediate image surface
  • IM2 represents an image display surface.
  • the surface with * in the surface number i is an aspheric surface, and the surface shape is defined by the following formula (AS) using a local orthogonal coordinate system (x, y, z) with the surface vertex as the origin.
  • z (c ⁇ h 2 ) / [1 + ⁇ ⁇ 1 ⁇ (1 + K) ⁇ c 2 ⁇ h 2 ⁇ ] + ⁇ (Aj ⁇ h j ) (AS)
  • z the amount of sag in the direction of the optical axis AX at the position of the height h (based on the surface vertex)
  • c curvature at the surface vertex (the reciprocal of the radius of curvature r)
  • K conic constant
  • Aj j-order aspheric coefficient, It is.
  • zoom ratio zoom ratio
  • zoom ratio zoom ratio
  • W Wide
  • M Motion
  • T Tele
  • F1 focal length
  • Fno. half angle of view
  • ⁇ image height
  • ymax total lens length
  • BF back focus
  • di variable surface distance
  • di: surface number, mm variable surface distance
  • the focal length (Fl, mm), F number (Fno.), Half angle of view ( ⁇ , °), image height (ymax, mm), lens total length ( TL, mm) and back focus (BF, mm) are shown.
  • the distance from the lens final surface to the paraxial image surface is expressed in terms of air length
  • the total lens length TL is obtained by adding the back focus BF to the distance from the lens front surface to the lens final surface.
  • the image height ymax corresponds to half the diagonal length of the image display surface IM2.
  • TL-BF at the wide-angle end (W) corresponds to the axial distance Tw.
  • Table 1 shows the values corresponding to conditional expressions and related data for each example.
  • the conditional expression related data includes, for example, the maximum field angle (2 ⁇ , °), the focal length (fLN1, mm) of the first optical system LN1, the focal length (fLN2, mm) of the second optical system LN2, and the first optical system.
  • On-axis distance (Tm1, mm) from the most magnified lens surface to the most intermediate image IM1 side lens surface, the most demagnifying lens in the second optical system LN2 from the most magnified lens surface in the first optical system LN1 The axial distance to the surface (Tw, mm), the axial air spacing (T12w, mm) of the positive lenses Mp1, Mp2 positioned adjacent to the enlargement side and the reduction side of the intermediate image IM1, respectively, and the positive lenses Mp1, Mp2.
  • FIG. 4 is an aberration diagram corresponding to Example 1 (EX1) (longitudinal aberration diagram in the infinite focus state), (A) to (C) are the wide-angle end W, and (D) to (F) are Intermediate focal length states M and (G) to (I) show various aberrations at the telephoto end T, respectively.
  • EX1 longitudinal aberration diagram in the infinite focus state
  • A) to (C) are the wide-angle end W
  • (D) to (F) are Intermediate focal length states M and (G) to (I) show various aberrations at the telephoto end T, respectively.
  • (A), (D), (G) are spherical aberration diagrams
  • (B) are spherical aberration diagrams
  • (E), (H) are astigmatism diagrams
  • C C
  • 5 and 6 are aberration diagrams corresponding to Examples 2 and 3 (EX2, 3) (longitudinal aberration diagrams in the infinite focus state), (A) is a spherical aberration diagram, and (B) is astigmatism.
  • Aberration diagram, (C) is a distortion diagram.
  • the spherical aberration diagram shows the amount of spherical aberration with respect to the d-line (wavelength 587.56 nm) indicated by the solid line, the amount of spherical aberration with respect to the C-line (wavelength 656.28 nm) indicated by the alternate long and short dash line, and the g-line (wavelength 435.84 nm) indicated by the broken line.
  • the amount of spherical aberration is represented by the amount of deviation (unit: mm) in the optical axis AX direction from the paraxial image plane, and the vertical axis is a value obtained by normalizing the height of incidence on the pupil by its maximum height (ie, (Relative pupil height).
  • the broken line T represents the tangential image surface with respect to the d line
  • the solid line S represents the sagittal image surface with respect to the d line, expressed as a deviation amount (unit: mm) in the optical axis AX direction from the paraxial image surface.
  • the vertical axis represents the image height (IMG HT, unit: mm).
  • the horizontal axis represents distortion (unit:%) with respect to the d-line
  • the vertical axis represents image height (IMG HT, unit: mm).
  • each embodiment is used as a projection optical system LN in a projector (for example, a liquid crystal projector) PJ (FIG. 7), the screen surface (projected surface) SC is originally an image surface and the image display surface IM2 (for example, a liquid crystal panel surface).
  • the screen surface SC is regarded as an object plane (object), and an image display plane (reduction side image plane) IM2 corresponding to an image plane (image).
  • the projection optical system LN of each embodiment is suitably used not only as a projection lens for a projector but also as an imaging lens for an imaging device (for example, a video camera or a digital camera). Is possible.
  • Example 1 Unit mm Surface data i r d nd vd object (SC) infinity 2800.000 1 107.629 7.400 1.69680 55.46 2 80.287 15.542 3 116.752 6.100 1.80518 25.46 4 74.212 13.796 5 74.044 17.700 1.83400 37.34 6 230.596 0.300 7 45.596 3.100 1.80518 25.46 8 25.707 10.230 9 41.726 2.641 1.90366 31.31 10 20.040 14.706 11 -33.017 2.200 1.77250 49.62 12 227.245 9.870 13 -148.578 7.217 1.80420 46.50 14 -40.706 25.248 15 67.692 5.586 1.75520 27.53 16 -99.528 24.728 17 -34.147 2.000 1.90366 31.31 18 103.553 2.576 19 123.303 10.351 1.43700 95.10 20 -31.660 0.300 21 52.497 11.574 1.43700 95.10 22 -
  • Example 2 Unit mm Surface data i r d nd vd object (SC) infinity 1636.990 1 126.773 8.600 1.70154 41.15 2 80.436 9.772 3 87.744 6.667 1.83400 37.34 4 56.231 18.003 5 91.681 5.712 1.91082 35.25 6 50.966 14.753 7 * 137.901 9.007 1.80610 40.93 8 40.972 16.323 9 16368.255 3.386 1.90366 31.31 10 51.089 21.670 11 -34.460 3.302 1.84666 23.78 12 -256.185 8.607 13 -83.789 9.702 1.91082 35.25 14 -54.085 0.395 15 -403.573 16.981 1.69895 30.05 16 -63.337 0.300 17 184.553 8.122 1.91082 35.25 18 -975.628 88.599 19 72.852 2.307 1.83400 37.34 20 38.568 5.588 21 63.386 9.977
  • Example 3 Unit mm Surface data i r d nd vd object (SC) infinity 1663.264 1 66.150 3.900 1.70154 41.15 2 35.170 9.660 3 51.967 2.700 1.91082 35.25 4 25.120 6.186 5 * 51.907 4.995 1.80610 40.93 6 20.555 11.758 7 98.085 1.911 1.91082 35.25 8 22.896 12.449 9 -19.225 1.543 1.84666 23.78 10 -169.586 7.815 11 -42.759 6.424 1.91082 35.25 12 -31.993 0.306 13 -220.507 9.357 1.68893 31.16 14 -38.368 0.314 15 102.961 5.660 1.91082 35.25 16 -868.348 48.673 17 46.990 1.105 1.80610 40.73 18 23.679 2.851 19 31.136 5.883 1.43700 95.10 20 -72.722 0.371 21 36.206 5.379 1.43700 95.
  • LN projection optical system LN1 first optical system LN2 second optical system Gr1 first lens group Gr2a second a lens group Gr2b second b lens group Gr2c second c lens group Gr2d second d lens group ST aperture stop IM1 intermediate image (intermediate image plane) IM2 Image display surface (reduction side image surface) Mp1 positive lens Mp2 positive lens Mn2 negative lens PJ projector PR prism SC screen surface (enlarged side image surface) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Illumination optical system 3 Reflection mirror 4 Image display element 5 Control part 6 Actuator AX Optical axis

Landscapes

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Abstract

投影光学系は、画像表示面に表示される画像を画角７０°以上に拡大投影し、拡大側から順に第１，第２光学系を同一の光軸上に有する単焦点レンズ又はズームレンズである。第２光学系が画像の中間像を形成し、第１光学系が中間像を拡大投影し、中間像の拡大側と縮小側にそれぞれ正レンズが隣り合って位置する。単焦点レンズ又は広角端でのズームレンズは、条件式：０．４＜Ｔｍ１／Ｔｗ＜０．７，Ｔ１２ｗ／Ｔｗ＜０．２（Ｔｍ１：第１光学系において最も拡大側のレンズ面から最も中間像側のレンズ面までの軸上距離、Ｔｗ：第１光学系において最も拡大側のレンズ面から第２光学系において最も縮小側のレンズ面までの軸上距離、Ｔ１２ｗ：中間像の拡大側と縮小側にそれぞれ隣り合って位置する正レンズの軸上空気間隔）を満足する。

Description

投影光学系及びプロジェクター
　本発明は投影光学系及びプロジェクターに関するものであり、例えば、デジタル・マイクロミラー・デバイス(digital micromirror device)やＬＣＤ(liquid crystal display)等の画像表示素子の表示画像を広い画角でスクリーンに拡大投影するのに適した投影光学系と、それを備えたプロジェクターに関するものである。
　近年、狭い場所でも大画面投影を可能にする広画角の投影光学系が求められるようになってきている。広い画角と優れた収差性能とを両立させるためには、リレーレンズを用いることが有効であり、その広画角投影のためにリレーレンズを用いた投影光学系が特許文献１，２で提案されている。
特開２０１５－１５２８９０号公報 国際公開第２００４／０１０１９９号
　しかし、リレーレンズを用いた場合でも、軸外収差、特に歪曲収差を補正することは困難である。そのため、拡大側のレンズ径を大きくしたり非球面を多用したりする必要が生じるが、それがコスト高の原因となる。例えば、特許文献１記載のズームレンズは、中間像の位置が拡大側寄りにあるため、中間像付近の光線通過位置が低くなる。したがって、軸外収差を補正するには非球面を多用することが必要となるため、コスト高となる。特許文献２記載のズームレンズは、中間像前後のレンズが離れすぎているため、これも中間像前後のレンズのどちらかの光線通過位置が低くなる。したがって、軸外収差を十分に抑えることが困難であるため、十分に広い画角は得られていない。
　本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、広画角でありながら軸外収差が良好に補正された高性能で小型・低コストな投影光学系と、それを備えたプロジェクターを提供することにある。
　上記目的を達成するために、第１の発明の投影光学系は、画像表示面に表示される画像を画角７０°以上に拡大投影する投影光学系であって、
　拡大側から順に第１光学系と第２光学系を同一の光軸上に有する単焦点レンズ又はズームレンズであり、
　前記第２光学系が前記画像の中間像を形成し、
　前記第１光学系が前記中間像を拡大投影し、
　前記中間像の拡大側と縮小側にそれぞれ正レンズが隣り合って位置し、
　前記単焦点レンズの場合には以下の条件式（１）及び（２）を満足し、
　前記ズームレンズの場合には広角端において以下の条件式（１）及び（２）を満足することを特徴とする。
０．４＜Ｔｍ１／Ｔｗ＜０．７　…（１）
Ｔ１２ｗ／Ｔｗ＜０．２　…（２）
　ただし、
Ｔｍ１：第１光学系において最も拡大側のレンズ面から最も中間像側のレンズ面までの軸上距離、
Ｔｗ：第１光学系において最も拡大側のレンズ面から第２光学系において最も縮小側のレンズ面までの軸上距離、
Ｔ１２ｗ：中間像の拡大側と縮小側にそれぞれ隣り合って位置する正レンズの軸上空気間隔、
である。
　第２の発明の投影光学系は、上記第１の発明において、前記中間像の拡大側と縮小側にそれぞれ隣り合って位置する正レンズが、ともに中間像側に凹の正メニスカスレンズであることを特徴とする。
　第３の発明の投影光学系は、上記第１又は第２の発明において、前記単焦点レンズの場合には以下の条件式（３）を満足し、前記ズームレンズの場合には広角端において以下の条件式（３）を満足することを特徴とする。
１＞｜β２｜＞０．５　…（３）
　ただし、
β２：第２光学系の近軸倍率（ここで、近軸倍率を［画像表示面での画像サイズ］／［中間像サイズ］とする。）、
である。
　第４の発明の投影光学系は、上記第１又は第２の発明において、前記単焦点レンズの場合には以下の条件式（３）を満足し、前記ズームレンズの場合には全変倍域において以下の条件式（３）を満足することを特徴とする。
１＞｜β２｜＞０．５　…（３）
　ただし、
β２：第２光学系の近軸倍率（ここで、近軸倍率を［画像表示面での画像サイズ］／［中間像サイズ］とする。）、
である。
　第５の発明の投影光学系は、上記第１～第４のいずれか１つの発明において、以下の条件式（４）を満足することを特徴とする。
０．３＜ｆ１／ｆ２＜３　…（４）
　ただし、
ｆ１：中間像の拡大側に隣り合って位置する正レンズの焦点距離、
ｆ２：中間像の縮小側に隣り合って位置する正レンズの焦点距離、
である。
　第６の発明の投影光学系は、上記第１～第５のいずれか１つの発明において、前記第２光学系が、最も中間像側の前記正レンズの縮小側に隣り合って位置するレンズとして、負レンズを有することを特徴とする。
　第７の発明の投影光学系は、上記第１～第６のいずれか１つの発明において、前記第１，第２光学系のうちの少なくとも一方の一部からなるレンズ群を光軸に沿って移動させることにより変倍を行うズームレンズであることを特徴とする。
　第８の発明の投影光学系は、上記第７の発明において、前記変倍のために移動するレンズ群が前記第２光学系にのみあることを特徴とする。
　第９の発明の投影光学系は、上記第７又は第８の発明において、前記第２光学系が、前記変倍時に可動で正のパワーを有する第２ａレンズ群を、最も中間像側に有することを特徴とする。
　第１０の発明の投影光学系は、上記第９の発明において、以下の条件式（５）を満足することを特徴とする。
Ｔ２／Ｔｗ＜０．１　…（５）
　ただし、
Ｔ２：第２ａレンズ群のズーミングにおける最も縮小側位置から最も拡大側位置までの移動量、
Ｔｗ：第１光学系において最も拡大側のレンズ面から第２光学系において最も縮小側のレンズ面までの軸上距離、
である。
　第１１の発明の投影光学系は、上記第９又は第１０の発明において、前記第２光学系が、前記変倍時に可動のレンズ群を、前記第２ａレンズ群の縮小側に少なくとも１つ有することを特徴とする。
　第１２の発明の投影光学系は、上記第９～第１１のいずれか１つの発明において、前記第２光学系が、拡大側から順に、前記第２ａレンズ群と、変倍時に可動で正のパワーを有する第２ｂレンズ群と、変倍時に可動で正のパワーを有する第２ｃレンズ群と、変倍時に固定で正のパワーを有する第２ｄレンズ群と、からなることを特徴とする。
　第１３の発明のプロジェクターは、前記画像表示面を有する画像表示素子と、前記画像表示面に表示される画像をスクリーン面に拡大投影する上記第１～第１２のいずれか１つの発明に係る投影光学系と、を備えたことを特徴とする。
　本発明によれば、第２光学系で形成される中間像の前後のレンズ構成が適正に設定されているため、広画角であっても非球面を多用することなく歪曲収差を初めとする軸外収差を良好に補正することができる。したがって、広画角でありながら軸外収差が良好に補正された高性能で小型・低コストな投影光学系と、それを備えたプロジェクターを実現することが可能である。
第１の実施の形態（実施例１）の光学構成図。 第２の実施の形態（実施例２）の光学構成図。 第３の実施の形態（実施例３）の光学構成図。 実施例１の収差図。 実施例２の収差図。 実施例３の収差図。 プロジェクターの一実施の形態を示す模式図。
　以下、本発明の実施の形態に係る投影光学系，プロジェクター等を説明する。本発明の実施の形態に係る投影光学系は、画像表示面に表示される画像を画角７０°以上に拡大投影する投影光学系であって、拡大側から順に第１光学系と第２光学系を同一の光軸上に有する単焦点レンズ又はズームレンズであり、前記第２光学系が前記画像の中間像を形成し、前記第１光学系が前記中間像を拡大投影し、前記中間像の拡大側と縮小側にそれぞれ正レンズが隣り合って位置している。そして、前記単焦点レンズの場合には以下の条件式（１）及び（２）を満足し、前記ズームレンズの場合には広角端において以下の条件式（１）及び（２）を満足する構成になっている。
０．４＜Ｔｍ１／Ｔｗ＜０．７　…（１）
Ｔ１２ｗ／Ｔｗ＜０．２　…（２）
　ただし、
Ｔｍ１：第１光学系において最も拡大側のレンズ面から最も中間像側のレンズ面までの軸上距離、
Ｔｗ：第１光学系において最も拡大側のレンズ面から第２光学系において最も縮小側のレンズ面までの軸上距離、
Ｔ１２ｗ：中間像の拡大側と縮小側にそれぞれ隣り合って位置する正レンズの軸上空気間隔、
である。
　なお、「拡大側」は拡大された光学像が投影されるスクリーン面（拡大側像面）の方向（いわゆる前側）であり、その逆方向は「縮小側」、つまり元の光学像を画像表示面（縮小側像面）に表示する画像表示素子（例えば、デジタル・マイクロミラー・デバイス）が配置される方向（いわゆる後側）である。
　条件式（１）は、リレーレンズである第２光学系を有する広角投影光学系において、中間像の前後にそれぞれ隣り合って位置する正レンズのうち、中間像の拡大側にある正レンズの位置を規定している。条件式（１）の上限を上回ると、中間像の位置が縮小側に寄りすぎるため、第２光学系が小さくなりすぎてしまう。そのため、中間像で収差（主に歪曲収差）が大きく発生してしまい、それを拡大投影した像での収差を抑えることが難しくなる。条件式（１）の下限を下回ると、中間像の拡大側に隣り合って位置する正レンズが拡大側に寄りすぎるため、その中間像拡大側の正レンズにおける軸外光線通過位置が低くなり、これも軸外収差（主に歪曲収差）の補正が難しくなる。したがって、条件式（１）を満たすことにより、歪曲等の軸外収差を効果的に抑えることが可能になる。
　条件式（２）は、リレーレンズである第２光学系を有する広角投影光学系において、中間像の拡大側と縮小側にそれぞれ隣り合って位置する正レンズの軸上空気間隔を規定している。条件式（２）の上限を上回ると、中間像の前後の正レンズが離れすぎているため、条件式（１）を満たしていたとしても、中間像の縮小側のレンズの軸外光線通過位置が低くなりすぎてしまう。そのため、軸外収差（主に歪曲収差）の補正が難しくなる。したがって、条件式（２）を満たすことにより、歪曲等の軸外収差を効果的に抑えることが可能になる。
　上述した特徴的構成を有する投影光学系では、第２光学系で形成される中間像の前後のレンズ構成が適正に設定されているため、広画角であっても非球面を多用することなく歪曲収差を初めとする軸外収差を良好に補正することができる。したがって、広画角でありながら軸外収差が良好に補正された高性能で小型・低コストな投影光学系を実現することが可能である。そして、その投影光学系をプロジェクターに用いれば、プロジェクターの高性能化，高機能化，コンパクト化等に寄与することができる。こういった効果をバランス良く得るとともに、更に高い光学性能，小型化等を達成するための条件等を以下に説明する。
　以下の条件式（１ａ）を満足することが望ましい。
０．５＜Ｔｍ１／Ｔｗ＜０．６５　…（１ａ）
　この条件式（１ａ）は、前記条件式（１）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（１ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
　以下の条件式（２ａ）を満足することが望ましい。
Ｔ１２ｗ／Ｔｗ＜０．１５　…（２ａ）
　この条件式（２ａ）は、前記条件式（２）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（２ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
　前記中間像の拡大側と縮小側にそれぞれ隣り合って位置する正レンズが、ともに中間像側に凹の正メニスカスレンズであることが望ましい。この構成によると、中間像前後のレンズが中間像に対して対称系になるので、中間像前後のレンズで収差を逆方向に発生させて、全体の収差をキャンセルさせることができる。また、レンズ形状をメニスカス形状とすることで、特にそれぞれのレンズで発生する歪曲を小さくすることが可能になるため、軸外収差性能を更に良くすることができる。
　前記単焦点レンズの場合には以下の条件式（３）を満足し、前記ズームレンズの場合には広角端において以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
１＞｜β２｜＞０．５　…（３）
　ただし、
β２：第２光学系の近軸倍率（ここで、近軸倍率を［画像表示面での画像サイズ］／［中間像サイズ］とする。）、
である。
　条件式（３）は、第２光学系の近軸倍率を規定している。条件式（３）の上限を上回ると、画像表示面の画像を中間像において小さくすることになるので、中間像付近での軸外光線通過位置が小さくなり、軸外収差を補正することが難しい傾向となる。条件式（３）の下限を下回ると、中間像が大きくなりすぎて、中間像での収差も大きく発生してしまうので、投影像での収差を小さくすることが難しい傾向となる。したがって、この条件式（３）の範囲内が望ましく、条件式（３）を満たすことにより、広角端において更に軸外収差を改善することが可能となる。
　前記単焦点レンズの場合には前記条件式（３）を満足し、前記ズームレンズの場合には全変倍域において前記条件式（３）を満足することが望ましい。全変倍域で条件式（３）を満たすことで、広角端だけでなく全変倍域においても良好な軸外収差を得ることが可能となる。
　以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
０．３＜ｆ１／ｆ２＜３　…（４）
　ただし、
ｆ１：中間像の拡大側に隣り合って位置する正レンズの焦点距離、
ｆ２：中間像の縮小側に隣り合って位置する正レンズの焦点距離、
である。
　条件式（４）は、中間像前後のレンズの焦点距離の比を規定している。条件式（４）の上限を上回ると、中間像縮小側のレンズで発生した軸外収差を補正できるだけのパワーを中間像拡大側のレンズが持たない傾向となるため、中間像前後のレンズで発生する軸外収差が残りやすくなる。条件式（４）の下限を下回った場合も同様であり、中間像拡大側のレンズで発生した軸外収差を中間像縮小側のレンズで補正できなくなる傾向となるため、これも軸外収差が残りやすくなる。したがって、この条件式（４）の範囲内が望ましく、条件式（４）を満たすことにより、中間像前後のレンズの焦点距離差を少なくすれば、中間像前後での収差をキャンセルして軸外収差を更に改善することができる。
　以下の条件式（４ａ）を満足することが望ましい。
０．３＜ｆ１／ｆ２＜２　…（４ａ）
　この条件式（４ａ）は、前記条件式（４）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（４ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
　前記第２光学系が、最も中間像側の前記正レンズの縮小側に隣り合って位置するレンズとして、負レンズを有することが望ましい。この構成によると、中間像縮小側の正レンズにおける軸外光線通過位置を更に上げることができ、軸外収差を更に改善することが可能となる。
　前記第１，第２光学系のうちの少なくとも一方の一部からなるレンズ群を光軸に沿って移動させることにより変倍を行うズームレンズであることが望ましい。この構成によると、広さや設置場所の制約がある場合でも良好な性能で大画面投影することが可能となる。
　前記変倍のために移動するレンズ群が前記第２光学系にのみあることが望ましい。この構成によると、軸外収差の発生しやすい第１光学系を変倍時に固定とすることができ、変倍時の軸外収差の発生を更に小さくすることができる。
　前記第２光学系が、前記変倍時に可動で正のパワーを有する第２ａレンズ群を、最も中間像側に有することが望ましい。この構成によると、第２ａレンズ群での光線通過位置を高くしつつ、第２ａレンズ群を変倍時に移動させることにより、変倍時の軸外収差変動を更に小さくすることができる。
　以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
Ｔ２／Ｔｗ＜０．１　…（５）
　ただし、
Ｔ２：第２ａレンズ群のズーミングにおける最も縮小側位置から最も拡大側位置までの移動量、
Ｔｗ：第１光学系において最も拡大側のレンズ面から第２光学系において最も縮小側のレンズ面までの軸上距離、
である。
　条件式（５）は、第２ａレンズ群の移動量を規定している。条件式（５）を満足すると、第２ａレンズ群の移動量が小さくなるため、変倍時の第２ａレンズ群における軸外光線通過位置を高く維持して、変倍時の軸外収差変動を更に効果的に抑えることができる。
　以下の条件式（５ａ）を満足することが望ましい。
Ｔ２／Ｔｗ＜０．０１　…（５ａ）
　この条件式（５ａ）は、前記条件式（５）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（５ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
　前記第２光学系が、前記変倍時に可動のレンズ群を、前記第２ａレンズ群の縮小側に少なくとも１つ有することが望ましい。１つのレンズ群のみで変倍を行う場合、変倍時のバック変動が発生するが、変倍時に可動のレンズ群を少なくとも１つ追加すれば、変倍時のバック変動及び収差変動を効果的に抑えることが可能となる。
　前記第２光学系が、拡大側から順に、前記第２ａレンズ群と、変倍時に可動で正のパワーを有する第２ｂレンズ群と、変倍時に可動で正のパワーを有する第２ｃレンズ群と、変倍時に固定で正のパワーを有する第２ｄレンズ群と、からなることが望ましい。変倍時に移動する正パワーのレンズ群を３つ持つことにより、変倍時におけるテレセントリック性の変動を抑えることができる。前述した特徴的構成を有する投影光学系の効果を発揮するためには、中間像を大きくする必要があるが、正パワーの第２ｂレンズ群によって軸外光線を光軸の反対側に大きく跳ねあげ、そしてその跳ねあげた軸外光線を正パワーの第２ｃレンズ群と第２ｄレンズ群で曲げれば、光軸に平行な軸外光を得ることができる。また、第２ｂレンズ群と第２ｃレンズ群を変倍時に移動させることにより、変倍時の収差変動を更に抑えることができる。
　次に、第１～第３の実施の形態を挙げて、投影光学系ＬＮの具体的な光学構成を説明する。図１は、第１の実施の形態を構成する投影光学系ＬＮに対応する光学構成図であり、ズームレンズである投影光学系ＬＮのレンズ断面形状，レンズ配置等を、広角端（Ｗ）と望遠端（Ｔ）のそれぞれについて光学断面で示している。図２，図３は、第２，第３の実施の形態を構成する投影光学系ＬＮにそれぞれ対応する光学構成図であり、単焦点レンズである投影光学系ＬＮのレンズ断面形状，レンズ配置等を光学断面で示している。なお、投影光学系ＬＮの縮小側には、プリズムＰＲ（例えば、ＴＩＲ(Total Internal Reflection)プリズム，色分解合成プリズム等）、及び画像表示素子のカバーガラスＣＧが位置している。
　第１～第３の実施の形態の投影光学系ＬＮは、拡大側から順に、第１光学系ＬＮ１（第１面から中間像面ＩＭ１の前まで）と、第２光学系ＬＮ２（中間像面ＩＭ１の後から最終レンズ面まで）とからなり、画像表示素子の画像表示面ＩＭ２に表示される画像（縮小側像面）の中間像ＩＭ１を第２光学系ＬＮ２が形成し、その中間像ＩＭ１を第１光学系ＬＮ１が拡大投影する構成になっている。なお、開口絞りＳＴは第２光学系ＬＮ２の中央付近（例えば第１の実施の形態では、第２ｃレンズ群Ｇｒ２ｃにおける最も拡大側）に位置している。
　第１の実施の形態（図１）は、全体で３０枚のレンズ成分で構成された非球面を含まない球面レンズ系であり、拡大側１７枚が中間像ＩＭ１の拡大投影を行う第１光学系ＬＮ１であり、縮小側１３枚が中間像ＩＭ１を形成する第２光学系ＬＮ２である。第１光学系ＬＮ１は全体として正の第１レンズ群Ｇｒ１からなり、第２光学系ＬＮ２は拡大側から順に正正正正の第２ａレンズ群Ｇｒ２ａ，第２ｂレンズ群Ｇｒ２ｂ，第２ｃレンズ群Ｇｒ２ｃ及び第２ｄレンズ群Ｇｒ２ｄからなり、ズーミングにおける中間像ＩＭ１の位置を固定として第２光学系ＬＮ２のみで変倍が行われる（正正正正正の５群ズーム構成）。
　図１中の矢印ｍ１，ｍ２ａ，ｍ２ｂ，ｍ２ｃ，ｍ２ｄは、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）へのズーミングにおける第１レンズ群Ｇｒ１，第２ａ～第２ｄレンズ群Ｇｒ２ａ～Ｇｒ２ｄの移動又は固定をそれぞれ模式的に示している。つまり、第１レンズ群Ｇｒ１及び第２ｄレンズ群Ｇｒ２ｄが固定群、第２ａ～第２ｃレンズ群Ｇｒ２ａ～Ｇｒ２ｃが移動群となっており、第２ａ～第２ｃレンズ群Ｇｒ２ａ～Ｇｒ２ｃをそれぞれ光軸ＡＸに沿って移動させることによりズーミングを行う構成になっている。その広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍において、第２ａレンズ群Ｇｒ２ａは拡大側凸の軌跡で移動し（Ｕターン移動）、第２ｂレンズ群Ｇｒ２ｂと第２ｃレンズ群Ｇｒ２ｃがそれぞれ拡大側へ単調に移動する。
　上記のように第１の実施の形態では、投影光学系ＬＮが移動群を画像表示面ＩＭ２に対して相対的に移動させて軸上での各群間隔を変化させることにより、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）までの変倍（すなわちズーミング）を行う構成になっている。第１レンズ群Ｇｒ１及び第２ｄレンズ群Ｇｒ２ｄのズーム位置が固定になっているので、変倍による光学系全長の変化がなく、移動部品が減少するため、変倍機構を簡素化することができる。なお、第２ｄレンズ群Ｇｒ２ｄの縮小側に位置するプリズムＰＲ及びカバーガラスＣＧのズーム位置も固定である。
　第２光学系ＬＮ２が形成する中間像ＩＭ１は、投影光学系ＬＮ全体の中央付近にあり、画像表示面ＩＭ２を拡大した像となる。このことにより、中間像ＩＭ１付近のレンズにおける軸外光線通過位置を高くすることを可能とし、非球面を用いずに高い光学性能を実現している。中間像ＩＭ１の拡大側には、中間像ＩＭ１側に凹のメニスカス形状を有する正レンズＭｐ１が配置されており、中間像ＩＭ１の縮小側には、中間像ＩＭ１側から順に、中間像ＩＭ１側に凹のメニスカス形状を有する正レンズＭｐ２と、中間像ＩＭ１側に凹のメニスカス形状を有する負レンズＭｎ２が配置されている。このように中間像ＩＭ１の前後のレンズ構成を適正に設定することにより、非球面抜きでも効果的に歪曲収差を抑えることを可能としている。したがって、低コストで高性能な広角投影ズームレンズを実現することができる。
　第２の実施の形態（図２）は、全体で３２枚のレンズ成分で構成されており、拡大側２０枚が中間像ＩＭ１の拡大投影を行う第１光学系ＬＮ１であり、縮小側１２枚が中間像ＩＭ１を形成する第２光学系ＬＮ２である。第１光学系ＬＮ１において、拡大側から４枚目のレンズの拡大側面と、中間像ＩＭ１側から３枚目のレンズの中間像ＩＭ１側面と、が非球面である。第１，第２光学系ＬＮ１，ＬＮ２ともに全体として正の単焦点レンズになっており、第１光学系ＬＮ１内部の第１８面と第１９面との間に反射面を配置して投影方向を変えることが可能な構成となっている。
　第２光学系ＬＮ２が形成する中間像ＩＭ１は、投影光学系ＬＮ全体の中央付近にあり、画像表示面ＩＭ２を拡大した像となる。このことにより、中間像ＩＭ１付近のレンズにおける軸外光線通過位置を高くすることを可能とし、非球面を多用することなく高い光学性能を実現している。中間像ＩＭ１の拡大側には、中間像ＩＭ１側に凹のメニスカス形状を有する正レンズＭｐ１が隣り合うように配置されており、中間像ＩＭ１の縮小側には、中間像ＩＭ１側から順に、中間像ＩＭ１側に凹のメニスカス形状を有する正レンズＭｐ２と、両凹形状を有する負レンズＭｎ２と、が配置されている。このように中間像ＩＭ１の前後のレンズ構成を適正に設定することにより、効果的に歪曲収差を抑えることを可能としている。したがって、低コストで高性能な広角投影ズームレンズを実現することができる。
　第３の実施の形態（図３）は、全体で３１枚のレンズ成分で構成されており、拡大側１９枚が中間像ＩＭ１の拡大投影を行う第１光学系ＬＮ１であり、縮小側１２枚が中間像ＩＭ１を形成する第２光学系ＬＮ２である。第１光学系ＬＮ１において、拡大側から３枚目のレンズの拡大側面と、中間像ＩＭ１側から２枚目のレンズの中間像ＩＭ１側面と、が非球面である。第１，第２光学系ＬＮ１，ＬＮ２ともに全体として正の単焦点レンズになっており、第１光学系ＬＮ１内部の第１６面と第１７面との間に反射面を配置して投影方向を変えることが可能な構成となっている。
　第２光学系ＬＮ２が形成する中間像ＩＭ１は、投影光学系ＬＮ全体の中央付近にあり、画像表示面ＩＭ２を拡大した像となる。このことにより、中間像ＩＭ１付近のレンズにおける軸外光線通過位置を高くすることを可能とし、非球面を多用することなく高い光学性能を実現している。中間像ＩＭ１の拡大側には、両凸形状を有する正レンズＭｐ１が隣り合うように配置されており、中間像ＩＭ１の縮小側には、中間像ＩＭ１側から順に、中間像ＩＭ１側に凹のメニスカス形状を有する正レンズＭｐ２と、両凹形状を有する負レンズＭｎ２と、が配置されている。このように中間像ＩＭ１の前後のレンズ構成を適正に設定することにより、効果的に歪曲収差を抑えることを可能としている。したがって、低コストで高性能な広角投影ズームレンズを実現することができる。
　中間像ＩＭ１を形成するタイプの投影光学系では、レンズ系が長くなりやすいので、第２，第３の実施の形態のように、第１光学系ＬＮ１中に空気間隔をあけて反射面を配置することにより、投影光学系ＬＮをＬ字型の屈曲光学系にすることが、投影光学系ＬＮ全体のコンパクト化を図るうえで好ましい。第１光学系ＬＮ１の真ん中あたりに反射面を配置すると、反射面サイズを小さくできるので、より一層のコンパクト化が可能となる。
　次に、上記投影光学系ＬＮを備えたプロジェクターの一実施の形態を説明する。図７に、プロジェクターＰＪの概略構成例を示す。このプロジェクターＰＪは、光源１，照明光学系２，反射ミラー３，プリズムＰＲ，画像表示素子（画像形成素子）４，制御部５，アクチュエーター６，投影光学系ＬＮ等を備えている。制御部５は、プロジェクターＰＪの全体制御を司る部分である。画像表示素子４は、光を変調して画像を生成する画像変調素子（例えば、デジタル・マイクロミラー・デバイス）であり、画像を表示する画像表示面ＩＭ２を有しており、その画像表示面ＩＭ２上にはカバーガラスＣＧが設けられている。
　光源１（例えば、キセノンランプ等の白色光源，レーザー光源）から出射した光は、照明光学系２，反射ミラー３及びプリズムＰＲで画像表示素子４に導かれて、画像表示素子４では画像光が形成される。プリズムＰＲは、例えばＴＩＲプリズム（他に色分離合成プリズム等）からなり、照明光と投影光との分離等を行う。画像表示素子４で形成された画像光は、投影光学系ＬＮでスクリーン面ＳＣに向けて拡大投射される。つまり、画像表示素子４に表示された画像ＩＭ２は、第２光学系ＬＮ２で中間像ＩＭ１となった後、第１光学系ＬＮ１でスクリーン面ＳＣに拡大投影される。
　プロジェクターＰＪは、上記のように、画像を表示する画像表示素子４と、光源１と、その光源１からの光を画像表示素子４に導く照明光学系２と、画像表示素子４に表示された画像をスクリーン面ＳＣに拡大投影する投影光学系ＬＮと、を備えているが、投影光学系ＬＮが適用可能なプロジェクターはこれに限らない。例えば、画像表示面ＩＭ２自身の発光により画像を表示する画像表示素子を用いれば、照明を不要にすることも可能であり、その場合、光源１や照明光学系２を用いずにプロジェクターを構成することが可能である。
　投影光学系ＬＮにおいてズーミングやフォーカシングのために移動するレンズ群には、それぞれ光軸ＡＸに沿って拡大側又は縮小側に移動させるアクチュエーター６が接続されている。そしてアクチュエーター６には、移動群の移動制御を行うための制御部５が接続されている。なお、制御部５及びアクチュエーター６については、これを使わず手動でレンズ群を移動させてもよい。
　以下、本発明を実施した投影光学系の構成等を、実施例のコンストラクションデータ等を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例１～３（ＥＸ１～３）は、前述した第１～第３の実施の形態にそれぞれ対応する数値実施例であり、第１～第３の実施の形態を表す光学構成図（図１～図３）は、対応する実施例１～３のレンズ断面形状，レンズ配置等をそれぞれ示している。
　各実施例のコンストラクションデータでは、面データとして、左側の欄から順に、面番号ｉ，近軸における曲率半径ｒ（ｍｍ），軸上面間隔ｄ（ｍｍ），ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に関する屈折率ｎｄ，及びｄ線に関するアッベ数ｖｄを示す。なお、ＳＣはスクリーン面、ＳＴは開口絞り、ＩＭ１は中間像面、ＩＭ２は画像表示面をそれぞれ示している。
　面番号ｉに＊が付された面は非球面であり、その面形状は面頂点を原点とするローカルな直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を用いた以下の式（ＡＳ）で定義される。非球面データとして、非球面係数等を示す。なお、各実施例の非球面データにおいて表記の無い項の係数は０であり、すべてのデータに関してｅ－ｎ＝×１０-nである。
ｚ＝（ｃ・ｈ2）／［１＋√｛１－（１＋Ｋ）・ｃ2・ｈ2｝］＋Σ（Ａｊ・ｈj）　…（ＡＳ）
　ただし、
ｈ：ｚ軸（光軸ＡＸ）に対して垂直な方向の高さ（ｈ2＝ｘ2＋ｙ2）、
ｚ：高さｈの位置での光軸ＡＸ方向のサグ量（面頂点基準）、
ｃ：面頂点での曲率（曲率半径ｒの逆数）、
Ｋ：円錐定数、
Ａｊ：ｊ次の非球面係数、
である。
　実施例１の各種データとして、ズーム比（ｚｏｏｍ　ｒａｔｉｏ，変倍比）を示し、さらに各焦点距離状態Ｗ（Ｗｉｄｅ），Ｍ（Ｍｉｄｄｌｅ），Ｔ（Ｔｅｌｅ）について、全系の焦点距離（Ｆｌ，ｍｍ），Ｆナンバー（Ｆｎｏ．），半画角（ω，°），像高（ｙｍａｘ，ｍｍ），レンズ全長（ＴＬ，ｍｍ），バックフォーカス（ＢＦ，ｍｍ），及び可変面間隔（ｄｉ，ｉ：面番号，ｍｍ）を示し、ズームレンズ群データとして、各レンズ群の焦点距離（ｍｍ）を示す。また、実施例２，３の各種データとして、全系の焦点距離（Ｆｌ，ｍｍ），Ｆナンバー（Ｆｎｏ．），半画角（ω，°），像高（ｙｍａｘ，ｍｍ），レンズ全長（ＴＬ，ｍｍ），及びバックフォーカス（ＢＦ，ｍｍ）を示す。ただし、バックフォーカスＢＦは、レンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算長により表記しており、レンズ全長ＴＬは、レンズ最前面からレンズ最終面までの距離にバックフォーカスＢＦを加えたものである。また、像高ｙｍａｘは画像表示面ＩＭ２の対角長の半分に相当する。なお、広角端（Ｗ）でのＴＬ－ＢＦは軸上距離Ｔｗに相当する。
　表１に、条件式対応値とその関連データを各実施例について示す。条件式関連データは、例えば、最大画角（２ω，°），第１光学系ＬＮ１の焦点距離（ｆＬＮ１，ｍｍ），第２光学系ＬＮ２の焦点距離（ｆＬＮ２，ｍｍ），第１光学系において最も拡大側のレンズ面から最も中間像ＩＭ１側のレンズ面までの軸上距離（Ｔｍ１，ｍｍ），第１光学系ＬＮ１において最も拡大側のレンズ面から第２光学系ＬＮ２において最も縮小側のレンズ面までの軸上距離（Ｔｗ，ｍｍ），中間像ＩＭ１の拡大側と縮小側にそれぞれ隣り合って位置する正レンズＭｐ１，Ｍｐ２の軸上空気間隔（Ｔ１２ｗ，ｍｍ），正レンズＭｐ１，Ｍｐ２の焦点距離（ｆ１，ｆ２；ｍｍ），第２ａレンズ群Ｇｒ２ａの変倍域における最も縮小側位置から最も拡大側位置までの移動量（Ｔ２，ｍｍ）である。
　図４は、実施例１（ＥＸ１）に対応する収差図（無限遠合焦状態での縦収差図）であり、（Ａ）～（Ｃ）は広角端Ｗ、（Ｄ）～（Ｆ）は中間焦点距離状態Ｍ、（Ｇ）～（Ｉ）は望遠端Ｔにおける諸収差をそれぞれ示している。また、図４において、（Ａ），（Ｄ），（Ｇ）は球面収差図、（Ｂ），（Ｅ），（Ｈ）は非点収差図、（Ｃ），（Ｆ），（Ｉ）は歪曲収差図である。図５，６は、実施例２，３（ＥＸ２，３）に対応する収差図（無限遠合焦状態での縦収差図）であり、（Ａ）は球面収差図、（Ｂ）は非点収差図、（Ｃ）は歪曲収差図である。
　球面収差図は、実線で示すｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対する球面収差量、一点鎖線で示すＣ線（波長６５６．２８ｎｍ）に対する球面収差量、破線で示すｇ線（波長４３５．８４ｎｍ）に対する球面収差量を、それぞれ近軸像面からの光軸ＡＸ方向のズレ量（単位：ｍｍ）で表しており、縦軸は瞳への入射高さをその最大高さで規格化した値（すなわち相対瞳高さ）を表している。非点収差図において、破線Ｔはｄ線に対するタンジェンシャル像面、実線Ｓはｄ線に対するサジタル像面を、近軸像面からの光軸ＡＸ方向のズレ量（単位：ｍｍ）で表しており、縦軸は像高（ＩＭＧ　ＨＴ，単位：ｍｍ）を表している。歪曲収差図において、横軸はｄ線に対する歪曲（単位：％）を表しており、縦軸は像高（ＩＭＧ　ＨＴ，単位：ｍｍ）を表している。
　なお、各実施例を投影光学系ＬＮとしてプロジェクター（例えば液晶プロジェクター）ＰＪに用いる場合（図７）、本来はスクリーン面（被投影面）ＳＣが像面であり画像表示面ＩＭ２（例えば液晶パネル面）が物体面であるが、各実施例では光学設計上それぞれ縮小系とし、スクリーン面ＳＣを物体面（ｏｂｊｅｃｔ）とみなして像面（ｉｍａｇｅ）に相当する画像表示面（縮小側像面）ＩＭ２で光学性能を評価している。そして、得られた光学性能から分かるように、各実施例の投影光学系ＬＮはプロジェクター用の投影レンズとしてだけでなく、撮像装置（例えばビデオカメラ，デジタルカメラ）用の撮像レンズとしても好適に使用可能である。
　実施例１
単位：mm
面データ
    i              r          d       nd         vd
object(SC)     infinity   2800.000
    1           107.629      7.400   1.69680   55.46
    2            80.287     15.542
    3           116.752      6.100   1.80518   25.46
    4            74.212     13.796
    5            74.044     17.700   1.83400   37.34
    6           230.596      0.300
    7            45.596      3.100   1.80518   25.46
    8            25.707     10.230
    9            41.726      2.641   1.90366   31.31
   10            20.040     14.706
   11           -33.017      2.200   1.77250   49.62
   12           227.245      9.870
   13          -148.578      7.217   1.80420   46.50
   14           -40.706     25.248
   15            67.692      5.586   1.75520   27.53
   16           -99.528     24.728
   17           -34.147      2.000   1.90366   31.31
   18           103.553      2.576
   19           123.303     10.351   1.43700   95.10
   20           -31.660      0.300
   21            52.497     11.574   1.43700   95.10
   22           -77.898      0.860
   23           266.100      2.273   1.90366   31.31
   24            43.778      1.969
   25            41.219     13.469   1.43700   95.10
   26           -78.887      0.300
   27            60.094      8.235   1.49700   81.61
   28          -179.323      5.956
   29           -42.514      2.700   1.60342   38.01
   30            53.664     11.800
   31           108.515      9.547   1.80518   25.46
   32          -140.647     41.738
   33            62.172      6.599   1.80809   22.76
   34           104.604      7.213
   35(IM1)     infinity   variable
   36          -117.357      7.672   1.90366   31.31
   37           -59.168     26.093
   38           -43.827      2.600   1.65844   50.85
   39          -216.295      5.981
   40           -46.895      6.328   1.69680   55.46
   41           -35.306   variable
   42           356.421      5.009   1.91082   35.25
   43           -97.422     10.556
   44           -44.067      1.900   1.80518   25.46
   45           -84.634      1.306
   46          -201.500      4.841   1.48749   70.44
   47           -43.528   variable
   48(ST)      infinity      8.432
   49           -37.436      1.300   1.72916   54.67
   50            69.947     14.023
   51            73.893      9.276   1.43700   95.10
   52           -41.455      2.380
   53           408.915      6.325   1.49700   81.61
   54           -61.536      6.955
   55           -38.383      2.200   1.69680   55.46
   56           103.893      3.087
   57           242.956      8.595   1.49700   81.61
   58           -59.397      0.300
   59           285.594      9.779   1.49700   81.61
   60           -58.392   variable
   61           109.102      6.212   1.49700   81.61
   62         -1470.164     15.300
   63          infinity     85.000   1.51680   64.20
   64          infinity      5.000
   65          infinity      3.000   1.48749   70.44
   66          infinity      0.000
   67          infinity      1.000
   68          infinity      0.500
 image(IM2)    infinity
各種データ
zoom ratio    1.31
            Wide(W)  Middle(M)  Tele(T)
   Fl        13.832    15.675    18.087
   Fno.       2.444     2.500     2.573
   ω        50.336    46.864    42.840
  ymax       16.700    16.700    16.700
   TL       626.092   626.100   626.095
   BF        79.892    79.900    79.895
  d35        46.316    43.771    43.987
  d41        28.940    18.091     2.000
  d47         7.759    13.015    16.043
  d60         6.212    14.351    27.197
ズームレンズ群データ
 群  (面 i)     焦点距離
Gr1  (  1- 35)    24.897
Gr2a ( 36- 41)   296.957
Gr2b ( 42- 47)    84.673
Gr2c ( 48- 60)   115.132
Gr2d ( 61- 68)   204.624
　実施例２
単位：mm
面データ
    i              r          d       nd         vd
object(SC)     infinity   1636.990
    1           126.773      8.600   1.70154   41.15
    2            80.436      9.772
    3            87.744      6.667   1.83400   37.34
    4            56.231     18.003
    5            91.681      5.712   1.91082   35.25
    6            50.966     14.753
    7*          137.901      9.007   1.80610   40.93
    8            40.972     16.323
    9         16368.255      3.386   1.90366   31.31
   10            51.089     21.670
   11           -34.460      3.302   1.84666   23.78
   12          -256.185      8.607
   13           -83.789      9.702   1.91082   35.25
   14           -54.085      0.395
   15          -403.573     16.981   1.69895   30.05
   16           -63.337      0.300
   17           184.553      8.122   1.91082   35.25
   18          -975.628     88.599
   19            72.852      2.307   1.83400   37.34
   20            38.568      5.588
   21            63.386      9.977   1.43700   95.10
   22           -95.768      0.823
   23            64.763      9.366   1.43700   95.10
   24          -145.831      0.441
   25           103.908      2.488   1.80610   40.73
   26            43.974      3.770
   27            55.102     15.995   1.43700   95.10
   28           -41.157      0.319
   29           -66.000      3.500   1.90366   31.31
   30          -217.687      0.573
   31            39.624     11.772   1.43700   95.10
   32          -128.343      0.890
   33          -535.421      3.278   1.90366   31.31
   34            29.443     14.604
   35          -239.851      7.091   1.80860   40.42
   36*          -45.855     12.638
   37           249.623      7.213   1.80809   22.76
   38          -136.009      0.300
   39            50.847      8.046   1.59282   68.62
   40           127.865      8.000
   41(IM1)     infinity     30.048
   42           -47.686      5.931   1.59270   35.45
   43           -36.057      0.481
   44           -42.381      3.999   1.70154   41.15
   45            90.657     12.716
   46           -72.485     10.457   1.91082   35.25
   47           -39.244     37.864
   48          -183.256      9.970   1.48749   70.44
   49           -51.461     58.594
   50           -31.476      2.188   1.80518   25.46
   51           -43.961      0.497
   52          -155.226      5.272   1.53775   74.70
   53           -38.438      9.438
   54(ST)      infinity     26.240
   55           -30.565      2.285   1.67270   32.17
   56           288.795      0.350
   57            62.902      9.779   1.43700   95.10
   58           -47.195      0.724
   59           113.167      8.323   1.59522   67.73
   60           -57.715      5.329
   61           -40.187      3.400   1.78590   43.93
   62            95.416      5.957
   63         -1140.356      9.434   1.53775   74.70
   64           -50.897      1.643
   65           252.051      9.639   1.80518   25.46
   66           -82.630     17.047
   67          infinity     85.000   1.51680   64.20
   68          infinity      4.000
   69          infinity      3.000   1.48749   70.44
   70          infinity      1.500
 image(IM2)    infinity
非球面データ
  i             K            A4            A6            A8
  7   2.6571e+000   2.9115e-006  -8.7189e-010   3.9271e-013
 36   0.0000e+000   1.0424e-005  -8.5574e-009   5.6578e-012
非球面データ
  i           A10           A12           A14           A16
  7   2.2225e-017   0.0000e+000   0.0000e+000   0.0000e+000
 36   4.2587e-016  -6.1509e-018   0.0000e+000   0.0000e+000
各種データ
   Fl         7.640
   Fno.       3.016
   ω      　70.154
  ymax       20.250
   TL       730.057
   BF        80.619
　実施例３
単位：mm
面データ
    i              r          d       nd         vd
object(SC)     infinity   1663.264
    1            66.150      3.900   1.70154   41.15
    2            35.170      9.660
    3            51.967      2.700   1.91082   35.25
    4            25.120      6.186
    5*           51.907      4.995   1.80610   40.93
    6            20.555     11.758
    7            98.085      1.911   1.91082   35.25
    8            22.896     12.449
    9           -19.225      1.543   1.84666   23.78
   10          -169.586      7.815
   11           -42.759      6.424   1.91082   35.25
   12           -31.993      0.306
   13          -220.507      9.357   1.68893   31.16
   14           -38.368      0.314
   15           102.961      5.660   1.91082   35.25
   16          -868.348     48.673
   17            46.990      1.105   1.80610   40.73
   18            23.679      2.851
   19            31.136      5.883   1.43700   95.10
   20           -72.722      0.371
   21            36.206      5.379   1.43700   95.10
   22          -129.617      1.428
   23           153.818      1.202   1.83400   37.34
   24            23.660      4.186
   25            44.586      6.304   1.43700   95.10
   26           -47.447      0.316
   27            68.826      7.587   1.43700   95.10
   28           -25.116      0.637
   29           -37.216      1.329   1.80610   40.73
   30          -436.573      0.304
   31            24.800      7.541   1.43700   95.10
   32           -59.815      0.988
   33          -595.178      1.544   1.90366   31.31
   34            18.585     12.270
   35          -113.222      5.232   1.80860   40.42
   36*          -26.716      7.316
   37           131.699      5.594   1.80809   22.76
   38           -64.130      8.000
   39(IM1)     infinity     19.818
   40           -32.209      5.126   1.51680   64.20
   41           -21.987      0.300
   42          -123.910      1.400   1.65844   50.85
   43            32.557      7.348
   44          -149.700      7.035   1.91082   35.25
   45           -28.873     22.495
   46           -52.098      3.954   1.48749   70.44
   47           -22.931     12.425
   48           -16.171      1.333   1.80518   25.46
   49           -27.620      0.992
   50          -261.933      4.657   1.53775   74.70
   51           -20.269      2.000
   52(ST)      infinity      3.477
   53           -20.575      1.153   1.67270   32.17
   54            76.371      1.556
   55            42.084      5.467   1.43700   95.10
   56           -25.774      0.300
   57            88.941      4.475   1.59522   67.73
   58           -51.212      6.928
   59           -22.525      1.237   1.74330   49.22
   60            86.445      3.365
   61          -521.950      6.792   1.53775   74.70
   62           -26.875      0.300
   63            95.796      6.249   1.80518   25.46
   64           -63.072     11.500
   65          infinity      2.000   1.51680   64.20
   66          infinity      7.500
   67          infinity     23.000   1.51680   64.20
   68          infinity      3.000
   69          infinity      1.100   1.48749   70.44
   70          infinity      0.700
 image(IM2)    infinity
非球面データ
  i             K            A4            A6            A8
  5   4.0000e+000   1.4190e-005  -1.3380e-008   1.4419e-011
 36   0.0000e+000   3.6862e-005  -7.3855e-008   1.9915e-010
非球面データ
  i           A10           A12           A14           A16
  5   1.0192e-014   0.0000e+000   0.0000e+000   0.0000e+000
 36  -4.0464e-013   2.7756e-016   0.0000e+000   0.0000e+000
各種データ
   Fl         5.671
   Fno.       2.500
   ω      　64.899
  ymax       11.982
   TL       391.124
   BF        39.924
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　ＬＮ　　投影光学系
　ＬＮ１　　第１光学系
　ＬＮ２　　第２光学系
　Ｇｒ１　　第１レンズ群
　Ｇｒ２ａ　　第２ａレンズ群
　Ｇｒ２ｂ　　第２ｂレンズ群
　Ｇｒ２ｃ　　第２ｃレンズ群
　Ｇｒ２ｄ　　第２ｄレンズ群
　ＳＴ　　開口絞り
　ＩＭ１　　中間像（中間像面）
　ＩＭ２　　画像表示面（縮小側像面）
　Ｍｐ１　　正レンズ
　Ｍｐ２　　正レンズ
　Ｍｎ２　　負レンズ
　ＰＪ　　プロジェクター
　ＰＲ　　プリズム
　ＳＣ　　スクリーン面（拡大側像面）
　１　　光源
　２　　照明光学系
　３　　反射ミラー
　４　　画像表示素子
　５　　制御部
　６　　アクチュエーター
　ＡＸ　　光軸

Claims (13)

  1. 　画像表示面に表示される画像を画角７０°以上に拡大投影する投影光学系であって、
    　拡大側から順に第１光学系と第２光学系を同一の光軸上に有する単焦点レンズ又はズームレンズであり、
    　前記第２光学系が前記画像の中間像を形成し、
    　前記第１光学系が前記中間像を拡大投影し、
    　前記中間像の拡大側と縮小側にそれぞれ正レンズが隣り合って位置し、
    　前記単焦点レンズの場合には以下の条件式（１）及び（２）を満足し、
    　前記ズームレンズの場合には広角端において以下の条件式（１）及び（２）を満足することを特徴とする投影光学系；
    ０．４＜Ｔｍ１／Ｔｗ＜０．７　…（１）
    Ｔ１２ｗ／Ｔｗ＜０．２　…（２）
    　ただし、
    Ｔｍ１：第１光学系において最も拡大側のレンズ面から最も中間像側のレンズ面までの軸上距離、
    Ｔｗ：第１光学系において最も拡大側のレンズ面から第２光学系において最も縮小側のレンズ面までの軸上距離、
    Ｔ１２ｗ：中間像の拡大側と縮小側にそれぞれ隣り合って位置する正レンズの軸上空気間隔、
    である。
  2. 　前記中間像の拡大側と縮小側にそれぞれ隣り合って位置する正レンズが、ともに中間像側に凹の正メニスカスレンズであることを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
  3. 　前記単焦点レンズの場合には以下の条件式（３）を満足し、前記ズームレンズの場合には広角端において以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１又は２記載の投影光学系；
    １＞｜β２｜＞０．５　…（３）
    　ただし、
    β２：第２光学系の近軸倍率（ここで、近軸倍率を［画像表示面での画像サイズ］／［中間像サイズ］とする。）、
    である。
  4. 　前記単焦点レンズの場合には以下の条件式（３）を満足し、前記ズームレンズの場合には全変倍域において以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１又は２記載の投影光学系；
    １＞｜β２｜＞０．５　…（３）
    　ただし、
    β２：第２光学系の近軸倍率（ここで、近軸倍率を［画像表示面での画像サイズ］／［中間像サイズ］とする。）、
    である。
  5. 　以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の投影光学系；
    ０．３＜ｆ１／ｆ２＜３　…（４）
    　ただし、
    ｆ１：中間像の拡大側に隣り合って位置する正レンズの焦点距離、
    ｆ２：中間像の縮小側に隣り合って位置する正レンズの焦点距離、
    である。
  6. 　前記第２光学系が、最も中間像側の前記正レンズの縮小側に隣り合って位置するレンズとして、負レンズを有することを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の投影光学系。
  7. 　前記第１，第２光学系のうちの少なくとも一方の一部からなるレンズ群を光軸に沿って移動させることにより変倍を行うズームレンズであることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の投影光学系。
  8. 　前記変倍のために移動するレンズ群が前記第２光学系にのみあることを特徴とする請求項７記載の投影光学系。
  9. 　前記第２光学系が、前記変倍時に可動で正のパワーを有する第２ａレンズ群を、最も中間像側に有することを特徴とする請求項７又は８記載の投影光学系。
  10. 　以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項９記載の投影光学系；
    Ｔ２／Ｔｗ＜０．１　…（５）
    　ただし、
    Ｔ２：第２ａレンズ群のズーミングにおける最も縮小側位置から最も拡大側位置までの移動量、
    Ｔｗ：第１光学系において最も拡大側のレンズ面から第２光学系において最も縮小側のレンズ面までの軸上距離、
    である。
  11. 　前記第２光学系が、前記変倍時に可動のレンズ群を、前記第２ａレンズ群の縮小側に少なくとも１つ有することを特徴とする請求項９又は１０記載の投影光学系。
  12. 　前記第２光学系が、拡大側から順に、前記第２ａレンズ群と、変倍時に可動で正のパワーを有する第２ｂレンズ群と、変倍時に可動で正のパワーを有する第２ｃレンズ群と、変倍時に固定で正のパワーを有する第２ｄレンズ群と、からなることを特徴とする請求項９～１１のいずれか１項に記載の投影光学系。
  13. 　前記画像表示面を有する画像表示素子と、前記画像表示面に表示される画像をスクリーン面に拡大投影する請求項１～１２のいずれか１項に記載の投影光学系と、を備えたことを特徴とするプロジェクター。
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