JP2018138944A

JP2018138944A - 投写光学系および投写型画像表示装置

Info

Publication number: JP2018138944A
Application number: JP2017033039A
Authority: JP
Inventors: 峯藤　延孝; Nobutaka Minefuji; 延孝峯藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2017-02-24
Filing date: 2017-02-24
Publication date: 2018-09-06

Abstract

【課題】画角を大きくしたときに、レンズの枚数の増加を抑制しながら投写像面に歪が発生することを抑制できる投写光学系を提供すること。【解決手段】投写光学系３Ａは、縮小側に位置する縮小側共役面（液晶パネル１８）と中間像３０を共役にする第１レンズ群ＬＵ１と、中間像３０と拡大側に位置する拡大側共役面（スクリーンＳ）を共役にする第２レンズ群ＬＵ２からなる。第２レンズ群ＬＵ２は半画角が６０°以上であり、レンズ全系の焦点距離をｆ、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、第１レンズ群の最も縮小側の面から第２レンズ群の最も拡大側の面までの距離をＴＬ、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔をＤとするとき次の条件式（１）、（２）を満足する。１．０＜ｆ２／｜ｆ｜＜２．２・・・（１）０．２７＜Ｄ／ＴＬ＜０．４５・・・（２）【選択図】図２

Description

本発明は、画像表示素子の画像を拡大して投影する投写型画像表示装置に組み込むのに適した投写光学系、および、投写光学系を備える投写型画像表示装置に関する。

比較的狭いスペースや、スクリーンに近い距離から大画面投写が可能な超短焦点プロジェクター用の投写光学系では、従来のレンズのみで構成された超広角レンズや、曲面反射ミラーを用いたものが使われている。

しかしながら、従来の超広角レンズでは半画角６０゜程度までが限界であり、ミラーを用いた光学系は半画角７０゜以上でも対応可能であるが、ミラーで折り返される関係上、表示画像の位置を光軸から大きく離して設置しなくてはならないという欠点がある。それに代わる半画角７０゜以上まで対応可能な光学系として、リレー光学系で中間像を作り、中間像をさらにスクリーン上に拡大投写する光学系が提案されている。

ここで、プロジェクターなどの投写型画像表示装置に組み込むことが可能な光学系は特許文献１に記載されている。同文献の光学系は、投写型画像表示装置に組み込んだときに、画像表示素子の画像の中間像を光学系の内部で形成して、スクリーンに再結像させる。すなわち、同文献の光学系は、縮小側に位置する画像表示素子の画像（縮小側共役面）と中間像を共役にする第１レンズ群と、中間像と拡大側に位置するスクリーン（拡大側共役面）を共役にする第２レンズ群とを備える。第１レンズ群は縮小側共役位置に配置された画像から中間像を形成するリレー光学系の役割をなし、第２レンズ群はリレー光学系で形成された中間像を拡大投写する拡大光学系の役割をする。同文献では、第１レンズ群の途中に光路を折り曲げるための光路偏向手段を備える。

米国特許第７００９７６５号明細書

近年のプロジェクターでは、明るい場所でも十分コントラストが高くできるように投影画面の十分な明るさが求められるとともに、画像表示素子にも高精細化が進んできている。それに伴い、投写光学系にも、十分な明るさを持ちながら、高解像度化が求められるようになってきている。

このような光学系では、画像表示素子の画像を拡大して投写するので、投写光学系において収差を抑制することが求められている。また、レンズ系の途中に中間像を形成する投写光学系ではレンズ全長が長くなりやすいので、特許文献１のように光学系の途中に光路偏向手段を配置して、全体をコンパクトに構成することが求められている。

本発明の課題は、このような点に鑑みて、光路偏向手段の配置精度など、性能への影響を与える収差の発生を抑制するとともに、光路偏向手段の配置を容易とする投写光学系を提供することにある。また、このような投写光学系を組み込んだ投写型画像表示装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の投写光学系は、縮小側に位置する縮小側共役面と中間像を共役にする第１レンズ群と、前記中間像と拡大側に位置する拡大側共役面を共役にする第２レンズ群と、からなり、前記第２レンズ群は、半画角６０°が以上であり、レンズ全系の焦点距離をｆ、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第１レンズ群の最も縮小側の面から前記第２レンズ群の最も拡大側の面までの距離をＴＬ、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔をＤとするとき、次の条件式（１）、（２）を満足することを特徴とする。
１．０＜ｆ２／｜ｆ｜＜２．２・・・（１）
０．２７＜Ｄ／ＴＬ＜０．４５・・・（２）

本発明は条件式（１）を満たすので各種の収差の補正が容易となる。すなわち、第１レンズ群は、縮小側共役面からの光束を効率よく取り込み、第２レンズ群に入射させる必要がある。従って、第１レンズ群の縮小側のＦナンバーは明るいことが望ましい。ここで、条件式（１）の値が下限を超えると、レンズ全系の焦点距離に対して第２レンズ群の焦点距離が近づきすぎる。これにより、第１レンズ群のＦナンバーを第２レンズ群のＦナンバーとほぼ同等にする必要が生じるので、収差の補正が困難となる。一方、条件式（１）の値が上限を超えて第２レンズ群の焦点距離が長くなると、中間像の倍率は大きくなる。これにより、第２レンズ群のＦナンバーを暗くすることができるので、収差の補正が容易となるが、中間像が大きくなり過ぎると、第２レンズ群のイメージサークルも大きくなりそれに伴いレンズサイズも増大し好ましくない。

また、本発明は条件式（２）を満たすので、各種の収差をバランスよく補正することができるとともに、第１レンズ群と第２レンズ群との間に間隔を確保できる。従って、例えば、第１レンズ群と第２レンズ群との間に光路偏向手段を配置して、投写光学系を、より、コンパクトに構成することが可能となる。すなわち、条件式（２）の値が上限を超えると、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が広くなり過ぎる。この結果、レンズ全長に対して第１レンズ群の全長および第２レンズ群の全長が圧迫されるので、各種の収差をバランスよく補正することが困難となる。一方、条件式（２）の値が下限を超えると、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が狭くなり、これらの間に光路偏向手段を配置することが困難となる。なお、２つのレンズ群の間隔は２つのレンズ群の光軸上の距離であり、２つのレンズの間隔は、２つのレンズの光軸上の距離である。

本発明において、前記第１レンズ群の最も縮小側の面から最も拡大側の面までの距離をＴＬ１、前記第２レンズ群の最も拡大側の面から最も縮小側の面までの距離をＴＬ２とするとき、次の条件式（３）を満足することが望ましい。
０．３＜ＴＬ１＊ＴＬ２／Ｄ^２＜１．７・・・（３）

条件式（３）は第１レンズ群の全長と、第２レンズ群の全長と、第１レンズ群および第２レンズ群の間隔に関する。条件式（２）を満たせば、各種の収差の発生を小さく抑えることができる。また、条件式（３）を満たせば、第１レンズ群と第２レンズ群に間隔を確保できる。すなわち、条件式（３）の値が下限を超えると、第１レンズ群または第２レンズ群の全長が短くなりすぎるので、レンズ系全体の全長を抑えながら第１レンズ群または第２レンズ群で発生する各種の収差を小さく抑えることが困難となる。一方、条件式（３）の値が上限を超えると、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が狭くなるので、これらの間に光路偏向手段を配置することが困難となる。

本発明において、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間に、光路を折り曲げるための２つの光路偏向手段を有することが望ましい。２枚の光路偏向手段を配置すれば、例えば、光路を１８０°偏向することが可能となるので、投写光学系をコンパクトに構成し易い。ここで、光路偏向手段を、例えば、第１レンズ群の途中、或いは、第２レンズ群の途中に配置する場合には、各レンズ群を構成する複数のレンズと光路偏向手段とを位置精度良く配置しなければ、光学性能の劣化が生じやすい。すなわち、各レンズ群は、それぞれが単体で結像光学系を構成しているので、各レンズ群の途中に光路偏向手段を配置した場合には、光路偏向手段の前後に光軸のシフトや光軸の倒れ（傾斜）などが生じ易く、光学性能の劣化を招きやすい。これに対して、第１レンズ群と第２レンズ群との間に光路偏向手段を配置すれば、光路偏向手段の配置によって各レンズ群を構成する複数のレンズの位置精度が低下することを回避できる。よって、各レンズ群の内部において光軸のシフトや光軸の倒れなどが発生することを回避でき、各レンズ群の光学性能の劣化を回避できる。また、レンズ群内に光路偏向手段を設けた場合、性能劣化は画角に比例しないので、一方の光路偏向手段で発生した性能劣化をもう一方の光路偏向手段で単純に補正することが難しい。これに対して、レンズ群の間に光路偏向手段を設けた場合、片方の光路偏向手段で発生する性能劣化の原因は、中間像面の画角に比例した倒れだけなので、もう一方の光路偏向手段の調整で第１レンズ群と第２レンズ群の光軸を合わせることにより容易に調整可能である。

本発明において、前記２つの光路偏向手段は、前記第１レンズ群と前記中間像の間に配置された第１光路偏向手段と、前記第１光路偏向手段と前記第２レンズ群との間に配置された第２偏向手段とからなり、前記第１レンズ群の最も拡大側の面から中間像の近軸焦点位置までの距離をｄ１、前記第２レンズ群の最も縮小側の面から中間像の近軸焦点位置までの距離をｄ２、とするとき、次の条件式（４）、（５）を満足することが望ましい。
０．２＜ｆ２／ｄ２＜０．７・・・（４）
０．１＜ｄ２／ｄ１＜０．３５・・・（５）

条件式（４）は第２レンズ群の焦点距離と、第２レンズ群の縮小側の面から中間像の近軸焦点位置までの距離の比に関する。条件式（４）を満たせば、第２レンズ群の全長を抑制しながら、第２レンズ群のバックフォーカスを確保できる。また、条件式（４）を満たせば、光路偏向素子に付着した塵などの影響を抑制できる。すなわち、条件式（４）の値が下限を超えると、第２レンズ群のバックフォーカスが長くなり過ぎるので、第２レンズ群の全長を抑制しながら、十分な性能を確保することが困難となる。一方、条件式（４）の値が上限を超えると、第２レンズ群のバックフォーカスが短くなり過ぎる。これにより、第１レンズ群と第２レンズ群との間に２つの光路偏向手段を配置した場合には、第２レンズ群に近い位置に配置される光路偏向手段を中間像の近傍に位置させることになる。この結果、光路偏向手段に付着した塵などを拡大側共役面に投影しやすくなるので、光路偏向手段に付着した塵などの影響を受けやすくなる。ここで、第１レンズ群で形成される中間像は、光軸近傍から像高が高くなるに従って縮小側に湾曲する傾向を持つ。従って、第２光路偏向手段は中間像と第２レンズ群との間に配置することが好ましいが、条件式（４）の値が下限を超えると、中間像と第２レンズ群との間隔が狭くなる。従って、中間像と第２レンズ群との間に第２光路偏向手段を配置することが困難となる。

条件式（５）は第１レンズ群から中間像までの距離と、第２レンズ群から中間像までの距離との比に関する。条件式（５）を満たせば、２つの光路偏向手段を効率よく配置できる。すなわち、条件式（５）の値が下限を超えると、中間像と第２レンズ群との間隔が短くなり過ぎるので、第２偏向手段を中間像と第１光路偏向手段の間に配置する必要が生じる。ここで、第２偏向手段を中間像と第１光路偏向手段の間に配置すると、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔をあける必要が生じるので、レンズ全長が長くなる。一方、条件式（５）の値が上限を超えると、第１レンズ群と中間像の距離が短くなり過ぎる。従って、第１レンズ群と中間像との間に光路偏向手段を配置するための空間を確保することが困難となる。

本発明において、前記第２レンズ群は、拡大側から順に、３枚以下の負レンズと１枚の正レンズから構成される第２２レンズ群と、それらのレンズよりも縮小側に位置する第２１レンズ群と、からなり、前記第２１レンズ群は、縮小側に正のパワーを有し、前記第２２レンズ群は、拡大側に負のパワーを有し、前記第２１レンズ群の焦点距離をｆ２１とするとき、次の条件式（６）を満足することが望ましい。
０．２＜ｆ２／ｆ２１＜０．５・・・（６）

条件式（６）は第２レンズ群中の正のパワーを有する第２１レンズ群の焦点距離に関する。条件式（６）を満たせば、第２レンズ群のバックフォーカスを確保しながら、第２レンズ群の全長を抑制して、各種の収差を良好に補正できる。すなわち、条件式（６）の値が下限を超えると、第２１レンズ群の焦点距離が長くなり過ぎる。この結果、第２レンズ群のバックフォーカスを確保することは容易となるが、第２レンズ群の全長を小さく抑えることが困難となる。一方、条件式（６）の値が上限を超えると、第２１レンズ群の焦点距離が短くなり過ぎる。この結果、第２レンズ群のバックフォーカスを長くすることが困難となるとともに、第２レンズ群内の正のパワーが強くなり過ぎ、球面収差、像面湾曲をバランスよく補正することが困難となる。

本発明において、前記第２２レンズ群は、縮小側から順に、縮小側に凸面を向けた１枚の正のレンズと、拡大側に凸面を向けた２枚以下のメニスカス形状の負のレンズと、両面に非球面が施された非球面形状の負のレンズと、からなり、全体として４枚以下のレンズで構成されるものとすることができる。このようにすれば、第２レンズ群の半画角を６０°以上とすることが容易となる。

また、本発明において、前記第１レンズ群は、縮小側から順に、正のパワーを有する第１１レンズ群と、正のレンズのみからなる第１２レンズ群と、からなり、前記第１２レンズ群は、縮小側から順に、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状の正のレンズ、拡大側に凸面を向けた正のレンズ、および、縮小側に凸面を向けた正のレンズ、の３枚のレンズからなるものとすることができる。このようにすれば、中間像を形成することが容易となる。なお、縮小側に凸面を向けた正のレンズの拡大側は、凸面でも凹面でもよい。

また、本発明において、前記第１レンズ群は、縮小側から順に配置された、正のパワーを有する第１１レンズ群と、正のレンズのみからなる第１２レンズ群と、からなり、前記第１２レンズ群は、縮小側から順に配置された、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状の正のレンズと、両凸の正のレンズと、の２枚のレンズからなるものとすることができる。このようにしても、中間像を形成することが容易となる。

本発明において、前記第１２レンズ群の焦点距離をｆ１２とするとき、次の条件式（７）、（８）を満足することが望ましい。
５＜ｆ１２／｜ｆ｜＜１６・・・（７）
０．２＜ｆ１２／ｄ１＜０．８・・・（８）

条件式（７）はレンズ全系の焦点距離と、第１２レンズ群の焦点距離の比に関する。条件式（７）を満たせば、第１２レンズ群で発生する収差を小さく抑えるとともに、第１２レンズ群の大型化を抑制できる。すなわち、条件式（７）の値が下限を超えると、第１２レンズ群の正のパワーが強くなり過ぎる。この結果、第１２レンズ群で発生する収差を小さく抑えることが困難になる。また、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔を広くとることが困難となる。従って、これらの間に２つの光路偏向手段を配置する場合には、その配置が困難となる。一方、条件式（７）の値が上限を超えると、第１２レンズ群のパワーが弱くなり過ぎるので、第１２レンズ群を出射した光束の角度が緩くなり過ぎる。これにより、第１２レンズ群の拡大側に配置されるレンズの径が大きくなるので、レンズ系が大型化する。

条件式（８）は第１レンズ群から中間像の位置までの距離と、第１レンズ群の拡大側に配置される第１１レンズ群の焦点距離の比に関する。条件式（８）を満たせば、第１レンズ群から射出する光束を第２レンズ群に入射する前に効率よく補正できるとともに、第１レンズ群と第２レンズ群との間に光路偏向手段などを配置可能な空間を設けることができる。また、条件式（８）を満たせば、第２レンズ群の大型化を抑制できる。すなわち、条件式（８）の値が下限を超えて、第１２レンズ群と中間像の距離が短くなり過ぎると、像面湾曲などの補正効果が小さくなる。また、条件式（８）の値が上限を超えて、第１２レンズ群の正のパワーが弱くなり過ぎると、第１レンズ群全体の正のパワーが弱くなる。この結果、第１レンズ群のリレー倍率が大きくなるので、第２レンズ群の径を大きくする必要があり、第２レンズ群の大型化を招く。一方、条件式（８）の値が下限を超えて、第１２レンズ群の正のパワーが強くなり過ぎると、第１レンズ群と中間像との距離が狭くなる。従って、第１レンズ群と第２レンズ群との間に光路偏向手段を配置することが困難となる。

本発明において、前記第１レンズ群と第２レンズ群の間に配置された２つの前記光路偏向手段は、単一の支持部材によって支持されているものとすることができる。このようにすれば、２つの光路偏向手段を位置精度よく支持できる。

次に、本発明の投写型画像表示装置は、上記の投写光学系と、前記縮小側共役面に画像を表示する画像表示素子と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、収差が抑制された画像をスクリーン（拡大側共役面）に投影できる。また、投写光学系を構成する第１レンズ群と第２レンズ群との間に光路偏向素子を配置しやすいので、投写光学系の光路を屈折せることにより投写光学系をコンパクトなものとすることができる。よって、投写型画像表示装置を小型化しやすい。

本発明の投写光学系を備える投写型画像表示装置の概略構成を示す図である。実施例１の投写光学系の構成図である。実施例１の投写光学系の光路を折り曲げた場合の構成図である。各レンズがポジション１にある場合の投写光学系の収差図である。各レンズがポジション２にある場合の投写光学系の収差図である。各レンズがポジション３にある場合の投写光学系の収差図である。２つの光路偏向手段を支持する支持部材の説明図である。実施例２の投写光学系の構成図である。実施例２の投写光学系の光路を折り曲げた場合の構成図である。各レンズがポジション１にある場合の投写光学系の収差図である。各レンズがポジション２にある場合の投写光学系の収差図である。各レンズがポジション３にある場合の投写光学系の収差図である。実施例３の投写光学系の構成図である。実施例３の投写光学系の光路を折り曲げた場合の構成図である。各レンズがポジション１にある場合の投写光学系の収差図である。各レンズがポジション２にある場合の投写光学系の収差図である。各レンズがポジション３にある場合の投写光学系の収差図である。実施例４の投写光学系の構成図である。実施例４の投写光学系の光路を折り曲げた場合の構成図である。各レンズがポジション１にある場合の投写光学系の収差図である。各レンズがポジション２にある場合の投写光学系の収差図である。各レンズがポジション３にある場合の投写光学系の収差図である。

以下に図面を参照して、本発明の実施形態に係る投写光学系およびこれを備える投写型画像表示装置について詳細に説明する。

（投写型画像表示装置）
図１は本発明の投写光学系を備えるプロジェクターの概略構成図である。図１に示すように、プロジェクター（投写型画像表示装置）１は、スクリーンＳに投写する画像光を生成する画像光生成光学系２と、画像光を拡大して投写する投写光学系３と、画像光生成光学系２の動作を制御する制御部４とを備える。

（画像光生成光学系および制御部）
画像光生成光学系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、画像光生成光学系２は、第１ダイクロイックミラー１５、反射ミラー１６およびフィールドレンズ１７Ｒ、および、液晶パネル１８Ｒを備える。第１ダイクロイックミラー１５は、重畳レンズ１４から入射した光線の一部であるＲ光を反射させ、重畳レンズ１４から入射した光線の一部であるＧ光およびＢ光を透過させる。第１ダイクロイックミラー１５で反射されたＲ光は、反射ミラー１６およびフィールドレンズ１７Ｒを経て、液晶パネル１８Ｒへ入射する。液晶パネル１８Ｒは画像表示素子である。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、赤色の画像を形成する。

さらに、画像光生成光学系２は、第２ダイクロイックミラー２１、フィールドレンズ１７Ｇ、および、液晶パネル１８Ｇを備える。第２ダイクロイックミラー２１は、第１ダイクロイックミラー１５からの光線の一部であるＧ光を反射させ、第１ダイクロイックミラー１５からの光線の一部であるＢ光を透過させる。第２ダイクロイックミラー２１で反射されたＧ光は、フィールドレンズ１７Ｇを経て、液晶パネル１８Ｇへ入射する。液晶パネル１８Ｇは画像表示素子である。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、緑色の画像を形成する。

また、画像光生成光学系２は、リレーレンズ２２、反射ミラー２３、リレーレンズ２４、反射ミラー２５、およびフィールドレンズ１７Ｂ、および、液晶パネル１８Ｇ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は画像表示素子である。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て画像光を生成する。

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

制御部４は、ビデオ信号等の外部画像信号が入力される画像処理部６と、画像処理部６から出力される画像信号に基づいて液晶パネル１８Ｒ、液晶パネル１８Ｇおよび液晶パネル１８Ｂを駆動する表示駆動部７とを備える。

画像処理部６は、外部の機器から入力された画像信号を各色の諧調等を含む画像信号に変換する。表示駆動部７は、画像処理部６から出力された各色の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１８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画像を液晶パネル１８Ｒ、液晶パネル１８Ｇおよび液晶パネル１８Ｇに表示する。

（投写光学系）
次に、投写光学系３を説明する。以下では、プロジェクター１に搭載される投写光学系３の構成例として実施例１〜４を説明する。

（実施例１）
図２は実施例１の投写光学系の構成図（光線図）である。図３は２つの光路偏向手段を配置した場合の投写光学系の構成図（光線図）である。図２に示すように、本例の投写光学系３Ａは、縮小側共役面である液晶パネル１８（１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂ）と中間像３０とを共役にする第１レンズ群ＬＵ１と、中間像３０と拡大側共役面であるスクリーンＳとを共役とする第２レンズ群ＬＵ２とからなる。第１レンズ群ＬＵ１は、縮小側共役位置に配置された液晶パネル１８の画像から中間像３０を形成するリレー光学系の役割をなし、第２レンズ群ＬＵ２はリレー光学系で形成された中間像３０を拡大投写する拡大光学系の役割をする。投写光学系３Ａは全体として２１枚のレンズで構成される。

第１レンズ群ＬＵ１は１１枚のレンズで構成される。すなわち、第１レンズ群ＬＵ１は、縮小側から順に、両凸形状で正の第１レンズＬ１、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で負の第２レンズＬ２、両凸形状で正の第３レンズＬ３、両凸形状で正の第４レンズＬ４と両凹形状の負の第５レンズＬ５、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第６レンズＬ６、両凸形状で正の第７レンズＬ７、両凹形状で負の第８レンズＬ８、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第９レンズＬ９、両凸形状の正の第１０レンズＬ１０、縮小側に凸面を向けた正の第１１レンズＬ１１からなる。第２レンズＬ２と第３レンズＬ３とは接合されて第１接合レンズＬＣ１を構成する。第４レンズＬ４〜第６レンズＬ６は接合されて第２接合レンズＬＣ２を構成する。第７レンズと第８レンズとは接合されて第３接合レンズＬＣ３を構成する。

第１レンズ群ＬＵ１は、縮小側から順に、正のパワーを有する第１１レンズ群ＬＵ１１と、正のレンズのみからなる第１２レンズ群ＬＵ１２とからなる。第１１レンズ群ＬＵ１１は第１レンズＬ１〜第８レンズＬ８から構成される。第１２レンズ群ＬＵ１２は第９レンズＬ９〜第１１レンズＬ１１の３枚の正の単レンズから構成される。第１１レンズ群ＬＵ１１と第１２レンズ群ＬＵ１２との間には絞りＳＴＯ（不図示）が配置されている。

第２レンズ群ＬＵ２は１０枚のレンズで構成される。すなわち、第２レンズ群ＬＵ２は、縮小側から順に、両面に非球面が施された正の第１２レンズＬ１２、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状の負の第１３レンズＬ１３、両凸形状で正の第１４レンズＬ１４、両凸形状で正の第１５レンズＬ１５、両凸形状で正の第１６レンズＬ１６、両凹形状で負の第１７レンズＬ１７、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状の正の第１８レンズＬ１８、両面に非球面が施され拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で負の第１９レンズＬ１９、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で負の第２０レンズＬ２０、両面に非球面が施された負の第２１レンズＬ２１からなる。第１６レンズＬ１６と第１７レンズＬ１７とは接合されて第４接合レンズＬＣ４を構成する。

第２レンズ群ＬＵ２は、縮小側から順に、第２１レンズ群ＬＵ２１と第２２レンズ群ＬＵ２２とからなる。第２２レンズ群ＬＵ２２は、拡大側から順に、３枚以下の負レンズと１枚の正レンズから構成される。第２１レンズ群ＬＵ２１は第２２レンズ群ＬＵ２２よりも中間像３０の側のレンズから構成される。本例では、第２１レンズ群ＬＵ２１は第１２レンズＬ１２〜第１７レンズＬ１７により構成される。第２２レンズ群ＬＵ２２は第１８レンズＬ１８〜第２１レンズＬ２１により構成される。第２１レンズ群ＬＵ２１は正のパワーを有する。第２２レンズ群ＬＵ２２は負のパワーを有する。

ここで、図３に示すように、投写光学系３Ａをコンパクトに構成する際には、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２との間に第１光路偏向手段３１と第２光路偏向手段３２が配置される。第１光路偏向手段３１は第２光路偏向手段３２よりも第１レンズ群ＬＵ１に近い位置にある。本例では、第１光路偏向手段３１は中間像３０よりも第１レンズ群ＬＵ１の側に位置し、第２光路偏向手段３２は中間像３０よりも第２レンズ群ＬＵ２の側に位置する。また、本例では、第１光路偏向手段３１および第２光路偏向手段３２により、２度の垂直方向への光軸Ｌの偏向を行い、光路を１８０°反転させている。各光路偏向手段３１、３２は表面にアルミなどの反射素材をコートしたミラーである。

投写光学系３ＡでスクリーンＳへの投写サイズを変える場合には、第２１レンズＬ２１を固定した状態で、第１３レンズＬ１３〜第１７レンズＬ１７からなる第１フォーカス用レンズ群ＬＦ１と、第１８レンズＬ１８〜第２０レンズＬ２０の３枚のレンズからなる第２フォーカス用レンズ群ＬＦ２とを光軸Ｌ方向に移動させて、フォーカシングを行う。

次に、焦点距離をf、ＦナンバーをFNo.、最大画角（半画角）をωとしたときに、
投写光学系３Ａのデータは以下のとおりである。
f -3.969
FNo. 1.606
ω 70.9゜

また、投写光学系３Ａのレンズデータは以下のとおりである。レンズの列は、図２、図３において各レンズに付された符号である。面番に＊を付した面は非球面である。Ｒは曲率半径である。ｄは軸上面間隔（ｍｍ）（レンズ厚又はレンズ間隔）である。ｎｄは屈折率である。νｄはアッベ数である。なお、軸上面間隔Ｍ１は、スクリーンＳと第２１レンズＬ２１との距離である。軸上面間隔Ｍ２は、第２１レンズＬ２１と第２フォーカス用レンズ群ＬＦ２（第１８レンズＬ１８〜第２０レンズＬ２０）との間の距離である。軸上面間隔Ｍ３は第２フォーカス用レンズ群ＬＦ２（第１８レンズＬ１８〜第２０レンズＬ２０）と第１フォーカス用レンズ群ＬＦ１（第１３レンズＬ１３〜第１７レンズＬ１７）との間の距離である。軸上面間隔Ｍ４は第１フォーカス用レンズ群ＬＦ１（第１３レンズＬ１３〜第１７レンズＬ１７）と第１２レンズＬ１２との間の距離である。軸上面間隔Ｍ１は投写サイズにより変化し、軸上面間隔Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４は投写サイズを変えた場合のフォーカシングにより変化する。

レンズ面番 R d nd νd
S Infinity M1
L21 *1 -59.717 5.000 1.53116 56.04
*2 32.050 M2
L20 3 40.042 2.000 1.72000 50.23
4 18.211 4.814
L19 *5 32.114 2.000 1.83220 40.10
*6 14.307 6.839
L18 7 -183.979 16.293 1.72000 50.23
8 -34.931 M3
L17 9 -14.328 1.200 1.78472 25.68
L16 10 277.599 6.040 1.49700 81.54
11 -15.377 0.200
L15 12 915.154 6.786 1.49700 81.54
13 -24.105 0.100
L14 14 35.615 7.560 1.48749 70.24
15 -120.313 0.200
L13 16 49.901 1.500 1.51633 64.14
17 27.593 M4
L12 *18 -172.433 8.000 1.53116 56.04
*19 -16.959 101.500
L11 20 -131.016 6.500 2.00069 25.46
21 -75.606 27.695
L10 22 103.287 9.500 1.61800 63.33
23 -231.586 2.805
L9 24 53.102 6.000 1.85150 40.78
25 90.802 42.304
STO Infinity 0.600
L8 27 -142.212 1.200 1.84666 23.78
L7 28 15.667 6.500 1.61800 63.33
29 -30.027 0.800
L6 30 -22.623 4.500 1.85150 40.78
L5 31 -12.593 1.500 1.78472 25.68
L4 32 24.490 5.000 1.58913 61.15
33 -62.257 9.091
L3 34 101.166 9.500 1.85896 22.73
L2 35 -22.299 1.500 1.74077 27.79
36 -101.370 0.100
L1 37 52.948 4.500 1.78590 44.20
38 -1243.548 1.594
39 Infinity 25.910 1.51680 64.17
40 Infinity 9.477
OBJ Infinity

投写サイズを変えてフォーカシングを行った場合の軸上面間隔Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４は以下のとおりである。第２１レンズＬ２１とスクリーンＳとの距離である軸上面間隔Ｍ１を基準投影距離である５００ｍｍとしたときのフォーカシング後の各レンズの位置をポジション１とし、軸上面間隔Ｍ１を基準投影距離よりも近い４１１ｍｍとしたときの各レンズの位置をポジション２とし、軸上面間隔Ｍ１を基準投影距離よりも遠い６６２ｍｍとしたときの各レンズの位置をポジション３とする。
ポジション１ポジション２ポジション３
M1 500.000 411.800 662.000
M2 14.624 14.473 14.723
M3 3.956 3.807 4.178
M4 14.888 15.188 14.568

ここで、第１面および第２面は奇数次の非球面係数を含む奇数次非球面式で表される高次非球面である。以下の式１は奇数次非球面式である。式１の下の値は、非球面とされた面番１、２の非球面形状を規定するための奇数次非球面式の各係数である

面番 1 2
K -0.36929 -10.08221
A03 4.98489E-04 6.46830E-04
A04 -3.48681E-06 -1.25365E-05
A05 -8.32539E-08 -1.14688E-08
A06 5.98523E-10 1.13607E-09
A07 5.73235E-11 -2.52465E-12
A08 -3.55076E-13 6.85359E-14
A09 -2.02500E-14 0.00000E+00
A10 2.72411E-16 0.00000E+00

次に、第５面、第６面、第１８面および第１９面は偶数次のみの非球面係数を含む偶数次非球面式で表される高次非球面である。以下の式２は偶数次非球面式である。式２の下の値は、非球面とされた面番５、６、１８、１９の非球面形状を規定するための偶数次非球面式の各係数である

面番 5 6 18 19
K -0.39406 -0.56862 0.00000 -0.63456
A04 2.18790E-06 7.27930E-05 1.93530E-06 3.66910E-05
A06 -2.33480E-08 4.81640E-07 -5.35940E-08 -1.78550E-08
A08 8.05160E-11 -4.20260E-09 3.17260E-12 -1.72810E-10
A10 -1.69080E-13 3.67280E-11 3.26170E-13 8.04100E-13
A12 0.00000E+00 2.55140E-30 -2.83270E-16 -5.24770E-16

本例では、最もスクリーンＳの側に位置する第２２レンズ群ＬＵ２２は、縮小側から順に、縮小側に凸面を向けた正のレンズ（第１８レンズＬ１８）と、拡大側に凸面を向けた２枚以下のメニスカス形状の負のレンズ（第１９レンズＬ１９および第２０レンズＬ２０）と、両面に非球面が施された非球面形状の負のレンズ（第２１レンズＬ２１）とを備える。従って、第２レンズ群ＬＵ２の半画角を６０°以上とすることが容易である。

また、第１レンズ群ＬＵ１は、縮小側から順に配置された、正のパワーを有する第１１レンズ群ＬＵ１１と、正のレンズのみからなる第１２レンズ群ＬＵ１２と、からなり、第１２レンズ群ＬＵ１２は、縮小側から順に配置された、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状の正のレンズ（第９レンズＬ９）、少なくとも拡大側に凸面を向けた正のレンズ（第１０レンズＬ１０）、および、縮小側に凸面を向けた正のレンズ（第１１レンズＬ１１）の３枚のレンズからなる。従って、中間像３０を形成することが容易である。

さらに、投写光学系３Ａは、レンズ全系の焦点距離をｆ、第２レンズ群ＬＵ２の焦点距離をｆ２とするとき、次の条件式（１）を満足する。
１．０＜ｆ２／｜ｆ｜＜２．２・・・（１）
すなわち、本例では、ｆ２／｜ｆ｜＝１．４８９である。

条件式（１）はレンズ全系の焦点距離ｆと、第２レンズ群ＬＵ２の焦点距離ｆ２の比に関する。投写光学系３Ａは条件式（１）を満たすので各種の収差の補正が容易となる。すなわち、第１レンズ群ＬＵ１は、液晶パネル１８からの光束を効率よく取り込み、第２レンズ群ＬＵ２に入射させる必要がある。従って、第１レンズ群ＬＵ１の縮小側のＦナンバーは明るいことが望ましい。ここで、条件式（１）の値が下限を超えて、レンズ全系の焦点距離に対して第２レンズ群ＬＵ２の焦点距離が近づきすぎると、第１レンズ群ＬＵ１のＦナンバーを第２レンズ群ＬＵ２のＦナンバーとをほぼ同等にする必要があるので、収差の補正が困難となる。一方、条件式（１）の値が上限を超えて第２レンズ群ＬＵ２の焦点距離が長くなると、中間像３０の倍率は大きくなるので、第２レンズ群ＬＵ２のＦナンバーを暗くすることができる。従って、収差の補正が容易となる。

また、投写光学系３Ａは、第１レンズ群ＬＵ１の最も縮小側の面から第２レンズ群ＬＵ２の最も拡大側の面までの光軸Ｌ上の距離をＴＬ、第１レンズ群ＬＵ１と前記第２レンズ群ＬＵ２の光軸Ｌ上の間隔をＤとしたときに、以下の条件式（２）を満足する。
０．２７＜Ｄ／ＴＬ＜０．４５・・・（２）
すなわち、本例では、Ｄ／ＴＬ＝０．２９６である。

投写光学系３Ａは条件式（２）を満たすので、各種の収差の補正が容易であり、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２との間に第１光路偏向手段３１および第２光路偏向手段３２を配置するための空間を確報できる。すなわち、条件式（２）の値が上限を超えて、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２の間隔が広くなり過ぎると、レンズ全長に対して第１レンズ群ＬＵ１の全長および第２レンズ群ＬＵ２の全長が圧迫される。従って、各種の収差をバランスよく補正することが困難となる。一方、条件式（２）の値が下限を超えると、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２の間隔が狭くなり、これらの間に光路偏向手段を配置することが困難となる。

さらに、投写光学系３Ａは第１レンズ群ＬＵ１の最も縮小側の面から最も拡大側の面までの光軸Ｌ上の距離をＴＬ１、第２レンズ群ＬＵ２の最も縮小側の面から最も拡大側の面までの距離をＴＬ２とするとき、次の条件式（３）を満足する。
０．３＜ＴＬ１＊ＴＬ２／Ｄ^２＜１．７・・・（３）
すなわち、本例では、ＴＬ１＊ＴＬ２／Ｄ^２＝１．３８２である。

条件式（３）は第１レンズ群ＬＵ１の全長と第２レンズ群ＬＵ２の全長と、第１レンズ群ＬＵ１および第２レンズ群ＬＵ２の間隔に関する。投写光学系３Ａは条件式（２）を満たすので、各種の収差の発生を小さく抑えることができる。また、投写光学系３Ａは条件式（３）を満たすので、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２との間に、第１光路偏向手段３１および第２光路偏向手段３２を配置するための空間を確報できる。すなわち、条件式（３）の値が下限を超えると、第１レンズ群ＬＵ１または第２レンズ群ＬＵ２の全長が短くなりすぎるので、レンズ系全体の全長を抑えながら、第１レンズ群ＬＵ１または第２レンズ群ＬＵ２で発生する各種の収差を小さく抑えることが困難となる。一方、条件式（３）の値が上限を超えると、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２の間隔が狭くなるので、これらの間に光路偏向手段を配置することが困難となる。

また、投写光学系３Ａは、第２レンズ群ＬＵ２の焦点距離ｆ２、第２レンズ群ＬＵ２の最も縮小側の面から中間像３０の近軸焦点位置までの距離をｄ２とするとき、次の条件式（４）を満足する。
０．２＜ｆ２／ｄ２＜０．７・・・（４）
すなわち、本例では、ｆ２／ｄ２＝０．２９５である。

条件式（４）は第２レンズ群ＬＵ２の焦点距離と、第２レンズ群ＬＵ２の縮小側の面から中間像３０の近軸焦点位置までの距離の比に関する。投写光学系３Ａは条件式（４）を満たすので、第２レンズ群ＬＵ２の全長を抑制しながら、第２レンズ群ＬＵ２のバックフォーカスを確保できる。また、投写光学系３Ａは条件式（４）を満たすので、光路偏向素子に付着した塵などの影響を抑制できる。すなわち、条件式（４）の値が下限を超えると、第２レンズ群ＬＵ２のバックフォーカスが長くなり過ぎるので、第２レンズ群ＬＵ２の全長を抑制しながら、十分な性能を確保することが困難となる。一方、条件式（４）の値が上限を超えると、第２レンズ群ＬＵ２のバックフォーカスが短くなり過ぎる。これにより、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２との間に２つの光路偏向手段を配置した場合には、第２レンズ群ＬＵ２に近い位置に配置される光路偏向手段が中間像３０の近傍に位置させることになる。この結果、光路偏向手段に付着した塵などを拡大側共役面に投影しやすくなるので、光路偏向手段に付着した塵などの影響を受けやすくなる。

ここで、第１レンズ群ＬＵ１で形成される中間像３０は、光軸Ｌ近傍から像高が高くなるに従って縮小側に湾曲する傾向を持つ。従って、第２光路偏向手段３２は、図３に示すように、中間像３０と第２レンズ群ＬＵ２との間に配置することが好ましいが、条件式（４）の値が下限を超えると、中間像３０と第２レンズ群ＬＵ２との間隔が狭くなる。従って、中間像３０と第２レンズ群ＬＵ２との間に第２光路偏向手段３２を配置することが困難となる。

さらに、投写光学系３Ａは、第１レンズ群ＬＵ１の最も拡大側の面から中間像３０の近軸焦点位置までの距離（光軸Ｌ上における第１レンズ群ＬＵ１の最も拡大側の面から中間像３０までの距離）をｄ１、第２レンズ群ＬＵ２の最も縮小側の面から中間像３０の近軸焦点位置までの距離（光軸Ｌ上における第２レンズ群ＬＵ２の最も縮小側の面から中間像３０までの距離）をｄ２とするとき、以下の条件式（５）を満たす。
０．１＜ｄ２／ｄ１＜０．３５・・・（５）
すなわち、本例では、ｄ２／ｄ１＝０．２４６である。

条件式（５）は第１レンズ群ＬＵ１から中間像３０までの距離と、第２レンズ群ＬＵ２から中間像３０までの距離との比に関する。投写光学系３Ａは条件式（５）を満たすので、２つの光路偏向手段を効率よく配置できる。すなわち、条件式（５）の値が下限を超えると、中間像３０と第２レンズ群ＬＵ２との間隔が短くなり過ぎるので、第２偏向手段を中間像３０と第１光路偏向手段３１の間に配置する必要が生じる。ここで、第２偏向手段を中間像３０と第１光路偏向手段３１の間に配置すると、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２との間隔をあける必要が生じるので、レンズ全長が長くなる。一方、条件式（５）の値が上限を超えると、第１レンズ群ＬＵ１と中間像３０の距離が短くなり過ぎる。従って、第１レンズ群ＬＵ１と中間像３０との間に光路偏向手段を配置するための空間を確保することが困難となる。

また、投写光学系３Ａは、第２レンズ群ＬＵ２の焦点距離をｆ２、第２１レンズ群ＬＵ２１の焦点距離をｆ２１とするとき、次の条件式（６）を満足する。
０．２＜ｆ２／ｆ２１＜０．５・・・（６）
すなわち、本例では、ｆ２／ｆ２１＝０．２５６である。

条件式（６）は第２レンズ群ＬＵ２中の正のパワーを有する第２１レンズ群ＬＵ２１の焦点距離に関する。投写光学系３Ａは条件式（６）を満たすので、第２レンズ群ＬＵ２のバックフォーカスを確保しながら、第２レンズ群ＬＵ２の全長を抑制して、各種の収差を良好に補正できる。すなわち、条件式（６）の値が下限を超えると、第２１レンズ群ＬＵ２１の焦点距離が長くなり過ぎる。この結果、第２レンズ群ＬＵ２のバックフォーカスを確保することは容易となるが、第２レンズ群ＬＵ２の全長を小さく抑えることが困難となる。一方、条件式（６）の値が上限を超えると、第２１レンズ群ＬＵ２１の焦点距離が短くなり過ぎる。この結果、第２レンズ群ＬＵ２のバックフォーカスを長くすることが困難となるとともに、第２レンズ群ＬＵ２内の正のパワーが強くなり過ぎ、球面収差、像面湾曲をバランスよく補正することが困難となる。

また、投写光学系３Ａは、レンズ全系の焦点距離をｆ、第１２レンズ群ＬＵ１２の焦点距離をｆ１２とするとき、次の条件式（７）を満足する。
５＜ｆ１２／｜ｆ｜＜１６・・・（７）
すなわち、本例では、ｆ２／ｆ２１＝１３．１８７である。

条件式（７）はレンズ全系の焦点距離と、第１２レンズ群ＬＵ１２の焦点距離の比に関する。投写光学系３Ａは条件式（７）を満たすので、第１２レンズ群ＬＵ１２で発生する収差を小さく抑えるとともに、第１２レンズ群ＬＵ１２の大型化を抑制できる。すなわち、条件式（７）の値が下限を超えると、第１２レンズ群ＬＵ１２の正のパワーが強くなり過ぎる。この結果、第１２レンズ群ＬＵ１２で発生する収差を小さく抑えることが困難になる。一方、条件式（７）の値が上限を超えると、第１２レンズ群ＬＵ１２のパワーが弱くなり過ぎるので、第１２レンズ群ＬＵ１２を出射した光束の角度が緩くなり過ぎる。これにより、第１２レンズ群ＬＵ１２の拡大側に配置されるレンズの径が大きくなるので、レンズ系が大型化する。ここで、条件式（７）の値が下限を超えると、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２との間隔を広くとることが困難となる。従って、これらの間に２つの光路偏向手段を配置することが困難となる。

さらに、投写光学系３Ａは、第１２レンズ群ＬＵ１２の焦点距離をｆ１２、第１レンズ群ＬＵ１の最も拡大側の面から中間像３０の近軸焦点位置までの距離（光軸Ｌ上における第１レンズ群ＬＵ１の最も拡大側の面から中間像３０までの距離）をｄ１とするとき、次の条件式（８）を満足する。
０．２＜ｆ１２／ｄ１＜０．８・・・（８）
すなわち、本例では、ｆ１２／ｄ１＝０．６４２である。

条件式（８）は第１レンズ群ＬＵ１から中間像３０の位置までの距離と、第１レンズ群ＬＵ１の拡大側に配置される第１１レンズ群ＬＵ１１の焦点距離の比に関する。投写光学系３Ａは、条件式（８）を満たすので、第１レンズ群ＬＵ１から射出する光束を第２レンズ群ＬＵ２に入射する前に効率よく補正できるとともに、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２との間に光路偏向手段などを配置可能な空間を設けることができる。また、投写光学系３Ａは条件式（８）を満たすので、第２レンズ群ＬＵ２の大型化を抑制できる。すなわち、条件式（８）の値が上限を超えて、第１２レンズ群ＬＵ１２と中間像３０の距離が短くなり過ぎると、像面湾曲などの補正効果が小さくなる。また、条件式（８）の値が下限を超えて、第１２レンズ群ＬＵ１２の正のパワーが弱くなり過ぎると、第１レンズ群ＬＵ１全体の正のパワーが弱くなる。この結果、第１レンズ群ＬＵ１によるリレー倍率が大きくなるので、第２レンズ群ＬＵ２の径を大きくする必要があり、レンズ系の大型化を招く。一方、条件式（８）の値が下限を超えて、第１２レンズ群ＬＵ１２の正のパワーが強くなり過ぎると、第１レンズ群ＬＵ１と中間像３０との距離が狭くなる。従って、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２との間に光路偏向手段を配置することが困難となる。

図４は投写光学系３Ａの各レンズがポジション１にある場合の収差図（球面収差、非点収差および歪曲収差）である。図５は投写光学系３Ａの各レンズがポジション２にある場合の収差図（球面収差、非点収差および歪曲収差）である。図６は投写光学系３Ａの各レンズがポジション３にある場合の収差図（球面収差、非点収差および歪曲収差）である。図４から図６に示すように、投写光学系３Ａでは、球面収差、非点収差および歪曲収差が良好に補正されている。

さらに、本例では、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２の間に、光路を折り曲げるための第１光路偏向手段３１および第２光路偏向手段３２を有する。これにより、光路を１８０°偏向できるので、投写光学系３Ａおよびプロジェクター１をコンパクトに構成できる。

ここで、第１光路偏向手段３１および第２光路偏向手段３２を、例えば、第１レンズ群ＬＵ１の途中、或いは、第２レンズ群ＬＵ２の途中に配置する場合には、各レンズ群ＬＵ１、ＬＵ２を構成する複数のレンズと各光路偏向手段３１、３２とを位置精度良く配置しなければ、光学性能の劣化が生じやすい。すなわち、各レンズ群ＬＵ１、ＬＵ２は、それぞれが単体で結像光学系を構成しているので、複数のレンズの途中に光路偏向手段３１、３２を配置した場合には、光路偏向手段３１、３２の前後に光軸Ｌのシフトや光軸Ｌの倒れ（傾斜）などが生じ易く、光学性能の劣化を招きやすい。これに対して、本例では、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２との間に２つの光路偏向手段３１、３２を配置する。従って、各光路偏向手段３１、３２の配置によって各レンズ群ＬＵ１、ＬＵ２を構成する複数のレンズの位置精度が低下することを回避できる。よって、各レンズ群ＬＵ１、ＬＵ２の内部において光軸Ｌのシフトや光軸Ｌの倒れなどが発生することを回避でき、各レンズ群ＬＵ１、ＬＵ２の光学性能の劣化を回避できる。

なお、本例では、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２の間に配置された第１光路偏向手段３１および第２光路偏向手段３２は、単一の支持部材によって支持されている。図７は第１レンズ群ＬＵ１、第２レンズ群ＬＵ２、第１光路偏向手段３１および第２光路偏向手段３２を支持する支持構造の説明図である。

図７に示すように、本例では、第１レンズ群ＬＵ１を構成する各レンズＬ１〜Ｌ１１は第１鏡筒３５に保持される。第２レンズ群ＬＵ２を構成する各レンズＬ１２〜Ｌ２１は第２鏡筒３６に保持される。第１光路偏向手段３１および第２光路偏向手段３２は、側方から見た場合に直角二等辺三角形形状を備える中空の支持部材３７により支持される。支持部材３７において直角を挟んだ２辺に対応する部分には、各辺に沿って第１光路偏向手段３１を支持する第１支持部３７ａと、第２光路偏向手段３２を支持する第２支持部３７ｂとが設けられている。また、支持部材３７において直角二等辺三角形形状の直角と対向する１辺には第１鏡筒３５が当接する第１当接部３７ｃおよび第２鏡筒３６が当接する第２当接部３７ｄが設けられている。

ここで、第１支持部３７ａおよび第２支持部３７ｂは単一の支持部材３７に設けられている。従って、第１光路偏向手段３１が第１支持部３７ａに支持され第２光路偏向手段３２が第２支持部３７ｂに支持されることにより、第１光路偏向手段３１および第２光路偏向手段３２は支持部材３７に位置精度よく支持される。また、第１当接部３７ｃおよび第２当接部３７ｄは単一の支持部材３７に設けられているので、これらの当接部にそれぞれ第１鏡筒３５および第２鏡筒３６を当接させることにより、第１レンズ群の光軸と第２レンズ群の光軸とを平行とすることが容易である。さらに、第１支持部３７ａ、第２支持部３７ｂ、第１当接部３７ｃおよび第２当接部３７ｄが単一の支持部材３７に設けられているので、第１レンズ群ＬＵ１、第２レンズ群ＬＵ２、第１光路偏向手段３１、および、第２光路偏向手段３２を、位置精度よく配置できる。

また、本例では、第１光路偏向手段３１および第２光路偏向手段３２がミラーであり、ミラー間の距離も短い。従って、コリメータで直角度などの測定が可能なり、容易に各光路偏向手段３１、３２の位置精度を確保できる。

ここで、各光路偏向手段３１、３２上に中間像３０の焦点位置が一致した場合には、各光路偏向手段３１、３２の反射面上の傷や、反射面に付着した塵などがそのまま拡大投写されてしまう危険性がある。これに対して、本例では、図３に示すように、中間像３０における軸上から最大像高までの焦点位置と各光路偏向手段３１、３２の反射面が重ならないように、各光路偏向手段３１、３２を配置している。従って、反射面に付着した塵などがそのまま拡大投写されることを回避できる。

なお、第１光路偏向手段３１および第２光路偏向手段３２としては、プリズムなどを用いることができる。また、本例では、垂直方向への光軸Ｌの偏向を２回行っているが、任意の方向に光軸Ｌを偏向しても良い。

（実施例２）
図８は実施例２の投写光学系の構成図（光線図）である。図９は２つの光路偏向手段を配置した場合の投写光学系の構成図（光線図）である。図８に示すように、本例の投写光学系３Ｂは、縮小側共役面である液晶パネル１８（１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂ）と中間像３０とを共役にする第１レンズ群ＬＵ１と、中間像３０と拡大側共役面であるスクリーンＳとを共役とする第２レンズ群ＬＵ２とからなる。第１レンズ群ＬＵ１は、縮小側共役位置に配置された液晶パネル１８の画像から中間像３０を形成するリレー光学系の役割をなし、第２レンズ群ＬＵ２はリレー光学系で形成された中間像３０を拡大投写する拡大光学系の役割をする。投写光学系３Ｂは全体として２０枚のレンズで構成される。

第１レンズ群ＬＵ１は１１枚のレンズで構成される。すなわち、第１レンズ群ＬＵ１は、縮小側から順に、両凸形状で正の第１レンズＬ１、両凸面形状で正の第２レンズＬ２、と物体側に凸面を向けたメニスカス形状で負の第３レンズＬ３、両凸形状で正の第４レンズＬ４、両凹形状の負の第５レンズＬ５、開口絞りＳＴＯ、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第６レンズＬ６、両凹形状で負の第７レンズＬ７と両凸形状で正の第８レンズＬ８、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第９レンズＬ９、両凸形状の正の第１０レンズＬ１０、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第１１レンズＬ１１からなる。第２レンズＬ２と第３レンズＬ３とは接合されて第１接合レンズＬＣ１を構成する。第４レンズＬ４と第５レンズＬ５とは接合されて第２接合レンズＬＣ２を構成する。第７レンズと第８レンズとは接合されて第３接合レンズＬＣ３を構成する。

第１レンズ群ＬＵ１は、縮小側から順に、正のパワーを有する第１１レンズ群ＬＵ１１と、正のレンズのみからなる第１２レンズ群ＬＵ１２とからなる。第１１レンズ群ＬＵ１１は第１レンズＬ１〜第８レンズＬ８から構成される。第１２レンズ群ＬＵ１２は第９レンズＬ９〜第１１レンズＬ１１の３枚の正の単レンズから構成される。

第２レンズ群ＬＵ２は９枚のレンズで構成される。すなわち、第２レンズ群ＬＵ２は、縮小側から順に、両面に非球面が施された正の第１２レンズＬ１２、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第１３レンズＬ１３、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第１４レンズＬ１４、両凸形状で正の第１５レンズＬ１５、両凹形状で負の第１６レンズＬ１６、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第１７レンズＬ１７、両面に非球面が施され拡大側に凸面を向けたメニスカス形状の負の第１８レンズＬ１８、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で負の第１９レンズＬ１９、両面に非球面が施された負の第２０レンズＬ２０からなる。第１５レンズＬ１５と第１６レンズＬ１６とは接合されて第４接合レンズＬＣ４を構成する。

第２レンズ群ＬＵ２は、縮小側から順に、第２１レンズ群ＬＵ２１と第２２レンズ群ＬＵ２２とからなる。第２２レンズ群ＬＵ２２は、拡大側から順に、３枚以下の負レンズと１枚の正レンズから構成される。第２１レンズ群ＬＵ２１は第２２レンズ群ＬＵ２２よりも中間像３０の側のレンズから構成される。本例では、第２１レンズ群ＬＵ２１は第１２レンズＬ１２〜第１６レンズＬ１６により構成される。第２２レンズ群ＬＵ２２は第１７レンズ１７〜第２０レンズＬ２０の４枚のレンズにより構成される。第２１レンズ群ＬＵ２１は正のパワーを有する。第２２レンズ群ＬＵ２２は負のパワーを有する。

ここで、図９に示すように、投写光学系３Ｂをコンパクトに構成する際には、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２との間に第１光路偏向手段３１と第２光路偏向手段３２が配置される。第１光路偏向手段３１は第２光路偏向手段３２よりも第１レンズ群ＬＵ１に近い位置にある。本例では、第１光路偏向手段３１および第２光路偏向手段３２は中間像３０よりも第１レンズ群ＬＵ１の側に位置する。また、本例では、第１光路偏向手段３１および第２光路偏向手段３２により、２度の垂直方向への光軸Ｌの偏向を行い、光路を１８０°反転させている。各光路偏向手段３１、３２は表面にアルミなどの反射素材をコートしたミラーである。

投写光学系３ＢでスクリーンＳへの投写サイズを変える場合には、第２０レンズＬ２０を固定した状態で、第１３レンズＬ１３〜第１６レンズＬ１６からなる第１フォーカス用レンズ群ＬＦ１と、第１７レンズ１７〜第１９レンズＬ１９の３枚のレンズからなる第２フォーカス用レンズ群ＬＦ２とを光軸Ｌ方向に移動させて、フォーカシングを行う。

次に、焦点距離をf、ＦナンバーをFNo.、最大画角（半画角）をωとしたときに、投写光学系３Ｂのデータは以下のとおりである。
f -3.960
FNo. 1.606
ω 70.8゜

また、投写光学系３Ｂのレンズデータは以下のとおりである。レンズの列は、図８、図９において各レンズに付された符号である。面番に＊を付した面は非球面である。Ｒは曲率半径である。ｄは軸上面間隔（ｍｍ）（レンズ厚又はレンズ間隔）である。ｎｄは屈折率である。νｄはアッベ数である。なお、軸上面間隔Ｍ１は、スクリーンＳと第２０レンズＬ２０との距離である。軸上面間隔Ｍ２は、第２０レンズＬ２０と第２フォーカス用レンズ群ＬＦ２（第１７レンズ１７〜第１９レンズＬ１９）との間の距離である。軸上面間隔Ｍ３は第２フォーカス用レンズ群ＬＦ２（第１７レンズ１７〜第１９レンズＬ１９）と第１フォーカス用レンズ群ＬＦ１（第１３レンズＬ１３〜第１６レンズＬ１６）との間の距離である。軸上面間隔Ｍ４は第１フォーカス用レンズ群ＬＦ１（第１３レンズＬ１３〜第１６レンズＬ１６）と第１２レンズＬ１２との間の距離である。軸上面間隔Ｍ１は投写サイズにより変化し、軸上面間隔Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４は投写サイズを変えた場合のフォーカシングにより変化する。

レンズ面番 R d nd νd
S Infinity M1
L20 *1 -59.081 5.000 1.53116 56.04
*2 30.201 M2
L19 3 45.793 2.000 1.59522 67.73
4 17.877 4.756
L18 *5 27.133 2.000 1.74320 49.29
*6 12.95 11.717
L17 7 -90.519 9.548 1.75700 47.82
8 -31.880 M3
L16 9 -18.458 1.200 1.85896 22.73
L15 10 255.728 5.207 1.49700 81.54
11 -18.527 0.200
L14 12 -304.149 6.645 1.49700 81.54
13 -20.939 0.100
L13 14 25.657 7.000 1.48749 70.24
15 57.792 M4
L12 *16 86.250 8.000 1.53116 56.04
*17 -19.193 108.000
L11 18 -509.113 6.500 2.00069 25.46
19 -108.772 0.100
L10 20 108.064 8.000 1.61800 63.33
21 -542.567 16.224
L9 22 69.520 5.400 1.88300 40.80
23 107.816 39.326
L8 24 31.403 7.000 1.85150 40.78
L7 25 -30.376 1.200 1.84666 23.78
26 17.249 1.273
L6 27 29.919 2.000 1.83400 37.16
28 37.562 1.500
STO 29 Infinity 2.500
L5 30 -20.936 2.703 1.85896 22.73
L4 31 62.369 5.500 1.48749 70.24
32 -23.302 0.100
L3 33 168.498 2.429 1.62588 35.70
L2 34 19.889 9.000 1.61800 63.33
35 -51.213 12.934
L1 36 70.253 6.500 1.85896 22.73
37 -67.231 5.225
38 Infinity 25.910 1.51680 64.17
39 Infinity 9.512
OBJ Infinity

投写サイズを変えてフォーカシングを行った場合の軸上面間隔Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４は以下のとおりである。第２０レンズＬ２０とスクリーンＳとの距離である軸上面間隔Ｍ１を基準投影距離である５００ｍｍとしたときのフォーカシング後の各レンズの位置をポジション１とし、軸上面間隔Ｍ１を基準投影距離よりも近い４１１ｍｍとしたときの各レンズの位置をポジション２とし、軸上面間隔Ｍ１を基準投影距離よりも遠い６６２ｍｍとしたときの各レンズの位置をポジション３とする。
ポジション１ポジション２ポジション３
M1 500.000 411.800 662.000
M2 15.765 15.813 15.701
M3 4.163 4.025 4.324
M4 17.874 17.965 17.777

ここで、第１面および第２面は式１の奇数次非球面式で表される高次非球面である。以下の値は、非球面とされた面番１、２の非球面形状を規定するための奇数次非球面式の各係数である

面番 1 2
K -0.27775 -7.47508
A03 4.87868E-04 6.20806E-04
A04 -3.34599E-06 -1.22477E-05
A05 -8.35091E-08 -8.86070E-09
A06 4.94577E-10 1.22594E-09
A07 5.64356E-11 -6.18537E-12
A08 -2.91969E-13 6.76329E-14
A09 -1.92313E-14 0.00000E+00
A10 2.36856E-16 0.00000E+00

次に、第５面、第６面、第１６面および第１７面は式２の偶数次非球面式で表される高次非球面である。以下の値は、非球面とされた面番５、６、１６、１７の非球面形状を規定するための偶数次非球面式の各係数である

面番 5 6 16 17
K -1.07910 -0.02236 0.00000 -0.62090
A04 -4.19870E-06 4.41410E-05 8.89980E-07 5.28500E-05
A06 -3.89030E-08 3.26890E-07 -4.56800E-08 -2.69000E-08
A08 7.73470E-11 -3.32120E-09 -5.55130E-11 -1.42540E-10
A10 -5.79970E-14 2.28460E-11 4.23780E-13 8.74340E-13
A12 0.00000E+00 0.00000E+00 -6.23540E-16 -4.09370E-16

本例では、最もスクリーンＳの側に位置する第２２レンズ群ＬＵ２２は、縮小側から順に、縮小側に凸面を向けた正のレンズ（第１７レンズＬ１７）と、拡大側に凸面を向けた２枚以下のメニスカス形状の負のレンズ（第１８レンズＬ１８および第１９レンズＬ１９）と、両面に非球面が施された非球面形状の負のレンズ（第２０レンズＬ２０）とを備える。従って、第２レンズ群ＬＵ２の半画角を６０°以上とすることが容易である。

さらに、投写光学系３Ｂは、レンズ全系の焦点距離をｆ、第２レンズ群ＬＵ２の焦点距離をｆ２とするとき、次の条件式（１）を満足する。
１．０＜ｆ２／｜ｆ｜＜２．２・・・（１）
すなわち、本例では、ｆ２／｜ｆ｜＝１．３８０である。投写光学系３Ｂは条件式（１）を満たすので各種の収差の補正が容易となる。

また、投写光学系３Ｂは、第１レンズ群ＬＵ１の最も縮小側の面から第２レンズ群ＬＵ２の最も拡大側の面までの光軸Ｌ上の距離をＴＬ、第１レンズ群ＬＵ１と前記第２レンズ群ＬＵ２の光軸Ｌ上の間隔をＤとしたときに、以下の条件式（２）を満足する。
０．２７＜Ｄ／ＴＬ＜０．４５・・・（２）
すなわち、本例では、Ｄ／ＴＬ＝０．３１８である。投写光学系３Ｂは条件式（２）を満たすので、各種の収差の補正が容易であり、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２との間に第１光路偏向手段３１および第２光路偏向手段３２を配置するための空間を確報できる。

さらに、投写光学系３Ｂは第１レンズ群ＬＵ１の最も縮小側の面から最も拡大側の面までの光軸Ｌ上の距離をＴＬ１、第２レンズ群ＬＵ２の最も縮小側の面から最も拡大側の面までの距離をＴＬ２とするとき、次の条件式（３）を満足する。
０．３＜ＴＬ１＊ＴＬ２／Ｄ^２＜１．７・・・（３）
すなわち、本例では、ＴＬ１＊ＴＬ２／Ｄ^２＝１．１２９である。投写光学系３Ｂは条件式（２）を満たすので、各種の収差の発生を小さく抑えることができる。また、投写光学系３Ｂは条件式（３）を満たすので、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２との間に、第１光路偏向手段３１および第２光路偏向手段３２を配置するための空間を確報できる。

また、投写光学系３Ｂは、第２レンズ群ＬＵ２の焦点距離ｆ２、第２レンズ群ＬＵ２の最も縮小側の面から中間像３０の近軸焦点位置までの距離をｄ２とするとき、次の条件式（４）を満足する。
０．２＜ｆ２／ｄ２＜０．７・・・（４）
すなわち、本例では、ｆ２／ｄ２＝０．３３９である。投写光学系３Ｂは条件式（４）を満たすので、第２レンズ群ＬＵ２の全長を抑制しながら、第２レンズ群ＬＵ２のバックフォーカスを確保できる。また、投写光学系３Ｂは条件式（４）を満たすので、光路偏向素子に付着した塵などの影響を抑制できる。

さらに、投写光学系３Ｂは、第１レンズ群ＬＵ１の最も拡大側の面から中間像３０の近軸焦点位置までの距離（光軸Ｌ上における第１レンズ群ＬＵ１の最も拡大側の面から中間像３０までの距離）をｄ１、第２レンズ群ＬＵ２の最も縮小側の面から中間像３０の近軸焦点位置までの距離（光軸Ｌ上における第２レンズ群ＬＵ２の最も縮小側の面から中間像３０までの距離）をｄ２とするとき、以下の条件式（５）を満たす。
０．１＜ｄ２／ｄ１＜０．３５・・・（５）
すなわち、本例では、ｄ２／ｄ１＝０．１７６である。投写光学系３Ｂは条件式（５）を満たすので、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２との間に、第１光路偏向手段３１および第２光路偏向手段３２を配置するための空間を確報できる。

また、投写光学系３Ｂは、第２レンズ群ＬＵ２の焦点距離をｆ２、第２１レンズ群ＬＵ２１の焦点距離をｆ２１とするとき、次の条件式（６）を満足する。
０．２＜ｆ２／ｆ２１＜０．５・・・（６）
すなわち、本例では、ｆ２／ｆ２１＝０．２４０である。投写光学系３Ｂは条件式（６）を満たすので、第２レンズ群ＬＵ２のバックフォーカスを確保しながら、第２レンズ群ＬＵ２の全長を抑制して、各種の収差を良好に補正できる。

また、投写光学系３Ｂは、レンズ全系の焦点距離をｆ、第１２レンズ群ＬＵ１２の焦点距離をｆ１２とするとき、次の条件式（７）を満足する。
５＜ｆ１２／｜ｆ｜＜１６・・・（７）
すなわち、本例では、ｆ２／ｆ２１＝１４．０５３である。投写光学系３Ｂは条件式（７）を満たすので、第１２レンズ群ＬＵ１２で発生する収差を小さく抑えるとともに、第１２レンズ群ＬＵ１２の大型化を抑制できる。

さらに、投写光学系３Ｂは、第１２レンズ群ＬＵ１２の焦点距離をｆ１２、第１レンズ群ＬＵ１の最も拡大側の面から中間像３０の近軸焦点位置までの距離（光軸Ｌ上における第１レンズ群ＬＵ１の最も拡大側の面から中間像３０までの距離）をｄ１とするとき、次の条件式（８）を満足する。
０．２＜ｆ１２／ｄ１＜０．８・・・（８）
すなわち、本例では、ｆ１２／ｄ１＝０．６０６である。投写光学系３Ｂは、条件式（８）を満たすので、第１レンズ群ＬＵ１から射出する光束を第２レンズ群ＬＵ２に入射する前に効率よく補正できるとともに、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２との間に光路偏向手段などを配置可能な空間を設けることができる。また、投写光学系３Ｂは条件式（８）を満たすので、第２レンズ群ＬＵ２の大型化を抑制できる。

図１０は投写光学系３Ｂの各レンズがポジション１にある場合の収差図（球面収差、非点収差および歪曲収差）である。図１１は投写光学系３Ｂの各レンズがポジション２にある場合の収差図（球面収差、非点収差および歪曲収差）である。図１２は投写光学系３Ｂの各レンズがポジション３にある場合の収差図（球面収差、非点収差および歪曲収差）である。図１０から図１２に示すように、投写光学系３Ｂでは、球面収差、非点収差および歪曲収差が良好に補正されている。

さらに、本例では、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２の間に、光路を折り曲げるための第１光路偏向手段３１および第２光路偏向手段３２を有する。これにより、光路を１８０°偏向できるので、投写光学系３Ｂおよびプロジェクター１をコンパクトに構成できる。

ここで、第１光路偏向手段３１および第２光路偏向手段３２を、例えば、第１レンズ群ＬＵ１の途中、或いは、第２レンズ群ＬＵ２の途中に配置する場合には、光学性能の劣化が生じやすいが、本例では、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２との間に２つの光路偏向手段３１、３２を配置する。従って、各光路偏向手段３１、３２の配置によって各レンズ群ＬＵ１、ＬＵ２を構成する複数のレンズの位置精度が低下することを回避できる。よって、各レンズ群ＬＵ１、ＬＵ２の内部において光軸Ｌのシフトや光軸Ｌの倒れなどが発生することを回避でき、各レンズ群ＬＵ１、ＬＵ２の光学性能の劣化を回避できる。

なお、本例においても、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２の間に配置された第１光路偏向手段３１および第２光路偏向手段３２は、図７に示す単一の支持部材によって支持される。従って、第１レンズ群ＬＵ１、第２レンズ群ＬＵ２、第１光路偏向手段３１、および、第２光路偏向手段３２を、位置精度よく配置できる。

ここで、各光路偏向手段３１、３２上に中間像３０の焦点位置が一致した場合には、各光路偏向手段３１、３２の反射面上の傷や、反射面に付着した塵などがそのまま拡大投写されてしまう危険性がある。これに対して、本例では、図９に示すように、中間像３０における軸上から最大像高までの焦点位置と各光路偏向手段３１、３２の反射面が重ならないように、各光路偏向手段３１、３２を配置している。従って、反射面に付着した塵などがそのまま拡大投写されることを回避できる。

（実施例３）
図１３は実施例３の投写光学系の構成図（光線図）である。図１４は２つの光路偏向手段を配置した場合の投写光学系の構成図（光線図）である。図１３に示すように、本例の投写光学系３Ｃは、縮小側共役面である液晶パネル１８（１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂ）と中間像３０とを共役にする第１レンズ群ＬＵ１と、中間像３０と拡大側共役面であるスクリーンＳとを共役とする第２レンズ群ＬＵ２とからなる。第１レンズ群ＬＵ１は、縮小側共役位置に配置された液晶パネル１８の画像から中間像３０を形成するリレー光学系の役割をなし、第２レンズ群ＬＵ２はリレー光学系で形成された中間像３０を拡大投写する拡大光学系の役割をする。投写光学系３Ｃは全体として１９枚のレンズで構成される。

第１レンズ群ＬＵ１は１０枚のレンズで構成される。すなわち、第１レンズ群ＬＵ１は、縮小側から順に、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第１レンズＬ１、両凸形状で正の第２レンズＬ２、両凸形状で正の第３レンズＬ３、両凹形状で負の第４レンズＬ４、両凸面形状で正の第５レンズＬ５、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第６レンズＬ６、両凸形状で正の第７レンズＬ７、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で負の第８レンズＬ８、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状の正の第９レンズＬ９、両凸面形状で正の第１０レンズの１０枚のレンズＬ１０からなる。第３レンズＬ３、第４レンズＬ４および第５レンズＬ５とは接合されて第１接合レンズＬＣ１を構成する。

第１レンズ群ＬＵ１は、縮小側から順に、正のパワーを有する第１１レンズ群ＬＵ１１と、正のレンズのみからなる第１２レンズ群ＬＵ１２とからなる。第１１レンズ群ＬＵ１１は第１レンズＬ１〜第８レンズＬ８から構成される。第１２レンズ群ＬＵ１２は第９レンズＬ９および第１０レンズＬ１１０の２枚の正の単レンズから構成される。

第２レンズ群ＬＵ２は９枚のレンズで構成される。すなわち、第２レンズ群ＬＵ２は、縮小側から順に、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状の正の第１１レンズ、両面に非球面が施された正の第１２レンズＬ１２、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第１３レンズＬ１３、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第１４レンズＬ１４、両凸形状で正の第１５レンズＬ１５、両凹形状で負の第１６レンズＬ１６、両凸形状で正の第１７レンズＬ１７、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で負の第１８レンズＬ１８、両面に非球面が施された負の第１９レンズＬ１９からなる。第１５レンズＬ１５と第１６レンズＬ１６とは接合されて第２接合レンズＬＣ２を構成する。

第２レンズ群ＬＵ２は、縮小側から順に、第２１レンズ群ＬＵ２１と第２２レンズ群ＬＵ２２とからなる。第２２レンズ群ＬＵ２２は、拡大側から順に、３枚以下の負レンズと１枚の正レンズから構成される。第２１レンズ群ＬＵ２１は第２２レンズ群ＬＵ２２よりも中間像３０の側のレンズから構成される。本例では、第２１レンズ群ＬＵ２１は第１１レンズＬ１１〜第１６レンズＬ１６により構成される。第２２レンズ群ＬＵ２２は第１７レンズ１７〜第１９レンズＬ１９の３枚のレンズにより構成される。第２１レンズ群ＬＵ２１は正のパワーを有する。第２２レンズ群ＬＵ２２は負のパワーを有する。

ここで、図１４に示すように、投写光学系３Ｃをコンパクトに構成する際には、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２との間に第１光路偏向手段３１と第２光路偏向手段３２が配置される。第１光路偏向手段３１は第２光路偏向手段３２よりも第１レンズ群ＬＵ１に近い位置にある。本例では、第１光路偏向手段３１および第２光路偏向手段３２は中間像３０よりも第１レンズ群ＬＵ１の側に位置する。また、本例では、第１光路偏向手段３１および第２光路偏向手段３２により、２度の垂直方向への光軸Ｌの偏向を行い、光路を１８０°反転させている。各光路偏向手段３１、３２は表面にアルミなどの反射素材をコートしたミラーである。

投写光学系３ＣでスクリーンＳへの投写サイズを変える場合には、第１９レンズＬ１９を固定した状態で、第１２レンズＬ１２〜第１６レンズＬ１６からなる第１フォーカス用レンズ群ＬＦ１と、第１７レンズ１７〜第１８レンズＬ１８の２枚のレンズからなる第２フォーカス用レンズ群ＬＦ２とを光軸Ｌ方向に移動させて、フォーカシングを行う。

次に、焦点距離をf、ＦナンバーをFNo.、最大画角（半画角）をωとしたときに、投写光学系３Ｃのデータは以下のとおりである。
f -3.960
FNo. 1.896
ω 71.2゜

また、投写光学系３Ｃのレンズデータは以下のとおりである。レンズの列は、図１３、図１４において各レンズに付された符号である。面番に＊を付した面は非球面である。Ｒは曲率半径である。ｄは軸上面間隔（ｍｍ）（レンズ厚又はレンズ間隔）である。ｎｄは屈折率である。νｄはアッベ数である。なお、軸上面間隔Ｍ１は、スクリーンＳと第１９レンズＬ１９との距離である。軸上面間隔Ｍ２は、第１９レンズＬ１９と第２フォーカス用レンズ群ＬＦ２（第１７レンズ１７、第１８レンズＬ１８）との間の距離である。軸上面間隔Ｍ３は第２フォーカス用レンズ群ＬＦ２（第１７レンズ１７、第１８レンズＬ１８）と第１フォーカス用レンズ群ＬＦ１（第１２レンズＬ１２〜第１６レンズＬ１６）との間の距離である。軸上面間隔Ｍ４は第１フォーカス用レンズ群ＬＦ１（第１２レンズＬ１２〜第１６レンズＬ１６）と第１１レンズＬ１１との間の距離である。軸上面間隔Ｍ１は投写サイズにより変化し、軸上面間隔Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４は投写サイズを変えた場合のフォーカシングにより変化する。

レンズ面番 R d nd νd
S Infinity M1
L19 *1 -101.450 2.771 1.50941 55.87
*2 22.745 M2
L18 3 25.280 2.000 1.72000 50.23
4 12.132 7.310
L17 5 684.622 2.174 1.65412 39.68
6 -134.912 M3
L16 7 -20.923 1.200 1.84666 23.78
L15 8 91.218 10.500 1.61800 63.33
9 -16.920 0.100
L14 10 -741.007 12.842 1.49700 81.54
11 -26.885 0.100
L13 12 56.061 7.326 1.49700 81.54
13 1728.755 3.528
L12 *14 -33.942 5.000 1.83220 40.10
*15 -20.168 M4
L11 16 69.183 5.000 1.84666 23.78
17 108.041 117.000
L10 18 140.761 7.500 1.88300 40.80
19 -118.493 0.100
L9 20 29.650 7.500 1.83400 37.34
21 58.061 13.534
L8 22 1237.809 1.500 1.72825 28.46
23 14.726 7.867
L7 *24 191.581 3.000 1.69680 55.46
*25 -54.734 10.900
STO Infinity 15.000
L6 27 -56.004 3.400 1.48749 70.24
28 -22.114 0.100
L5 29 85.481 7.000 1.49700 81.54
L4 30 -16.734 1.200 1.80000 29.84
L3 31 25.268 7.000 1.49700 81.54
32 -48.971 0.100
L2 33 56.168 4.997 1.43875 94.94
34 -120.125 3.991
L1 35 -79.159 5.531 1.85896 22.73
36 -29.202 0.000
37 Infinity 25.910 1.51680 64.17
38 Infinity 9.490
OBJ Infinity

投写サイズを変えてフォーカシングを行った場合の軸上面間隔Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４は以下のとおりである。第１９レンズＬ１９とスクリーンＳとの距離である軸上面間隔Ｍ１を基準投影距離である５００ｍｍとしたときのフォーカシング後の各レンズの位置をポジション１とし、軸上面間隔Ｍ１を基準投影距離よりも近い４１１ｍｍとしたときの各レンズの位置をポジション２とし、軸上面間隔Ｍ１を基準投影距離よりも遠い６６２ｍｍとしたときの各レンズの位置をポジション３とする。
ポジション１ポジション２ポジション３
M1 500.000 411.800 662.000
M2 14.775 14.569 14.921
M3 4.629 4.713 4.498
M4 8.115 8.237 8.101
ここで、第１面および第２面は式１の奇数次非球面式で表される高次非球面である。以下の値は、非球面とされた面番１、２の非球面形状を規定するための奇数次非球面式の各係数である

面番 1 2
K 0.00000 -6.77704
A03 3.42334E-04 7.39447E-04
A04 2.27608E-06 -2.32226E-05
A05 -1.41805E-07 9.48097E-07
A06 1.63897E-09 -2.71785E-09
A07 -2.13699E-11 -4.65611E-10
A08 7.79533E-13 1.51382E-13
A09 0.00000E+00 0.00000E+00
A10 0.00000E+00 0.00000E+00

次に、第１４面、第１５面、第２４面および第２５面は式２の偶数次非球面式で表される高次非球面である。以下の値は、非球面とされた面番１４、１５、２４、２５の非球面形状を規定するための偶数次非球面式の各係数である

面番 14 15 24 25
K 0.00000 -0.89461 26.01542 0.81084
A04 2.42000E-05 3.68200E-05 5.33790E-06 -2.36060E-07
A06 2.89930E-10 -5.20250E-09 3.92960E-08 -1.99380E-08
A08 -9.70380E-12 -1.08380E-11 -1.66870E-12 1.85220E-10
A10 0.00000E+00 0.00000E+00 2.01090E-12 0.00000E+00
A12 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00

本例では、最もスクリーンＳの側に位置する第２２レンズ群ＬＵ２２は、縮小側から順に、縮小側に凸面を向けた正のレンズ（第１７レンズＬ１７）と、拡大側に凸面を向けた２枚以下のメニスカス形状の負のレンズ（第１８レンズＬ１８）と、両面に非球面が施された非球面形状の負のレンズ（第１９レンズＬ１９）とを備える。従って、第２レンズ群ＬＵ２の半画角を６０°以上とすることが容易である。

また、第１レンズ群ＬＵ１は、縮小側から順に配置された、正のパワーを有する第１１レンズ群ＬＵ１１と、正のレンズのみからなる第１２レンズ群ＬＵ１２と、からなり、第１２レンズ群ＬＵ１２は、縮小側から順に配置された、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状の正のレンズ（第９レンズＬ９）と、両凸の正のレンズ（第１０レンズＬ１０）と、の２枚のレンズからなる。従って、中間像３０を形成することが容易である。

さらに、投写光学系３Ｃは、レンズ全系の焦点距離をｆ、第２レンズ群ＬＵ２の焦点距離をｆ２とするとき、次の条件式（１）を満足する。
１．０＜ｆ２／｜ｆ｜＜２．２・・・（１）
すなわち、本例では、ｆ２／｜ｆ｜＝１．８９８である。投写光学系３Ｃは条件式（１）を満たすので各種の収差の補正が容易となる。

また、投写光学系３Ｃは、第１レンズ群ＬＵ１の最も縮小側の面から第２レンズ群ＬＵ２の最も拡大側の面までの光軸Ｌ上の距離をＴＬ、第１レンズ群ＬＵ１と前記第２レンズ群ＬＵ２の光軸Ｌ上の間隔をＤとしたときに、以下の条件式（２）を満足する。
０．２７＜Ｄ／ＴＬ＜０．４５・・・（２）
すなわち、本例では、Ｄ／ＴＬ＝０．３８４である。投写光学系３Ｃは条件式（２）を満たすので、各種の収差の補正が容易であり、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２との間に第１光路偏向手段３１および第２光路偏向手段３２を配置するための空間を確報できる。

さらに、投写光学系３Ｃは第１レンズ群ＬＵ１の最も縮小側の面から最も拡大側の面までの光軸Ｌ上の距離をＴＬ１、第２レンズ群ＬＵ２の最も縮小側の面から最も拡大側の面までの距離をＴＬ２とするとき、次の条件式（３）を満足する。
０．３＜ＴＬ１＊ＴＬ２／Ｄ^２＜１．７・・・（３）
すなわち、本例では、ＴＬ１＊ＴＬ２／Ｄ^２＝０．８６６である。投写光学系３Ｃは条件式（２）を満たすので、各種の収差の発生を小さく抑えることができる。また、投写光学系３Ｃは条件式（３）を満たすので、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２との間に、第１光路偏向手段３１および第２光路偏向手段３２を配置するための空間を確報できる。

また、投写光学系３Ｃは、第２レンズ群ＬＵ２の焦点距離ｆ２、第２レンズ群ＬＵ２の最も縮小側の面から中間像３０の近軸焦点位置までの距離をｄ２とするとき、次の条件式（４）を満足する。
０．２＜ｆ２／ｄ２＜０．７・・・（４）
すなわち、本例では、ｆ２／ｄ２＝０．５４２である。投写光学系３Ｃは条件式（４）を満たすので、第２レンズ群ＬＵ２の全長を抑制しながら、第２レンズ群ＬＵ２のバックフォーカスを確保できる。また、投写光学系３Ｃは条件式（４）を満たすので、光路偏向素子に付着した塵などの影響を抑制できる。

さらに、投写光学系３Ｃは、第１レンズ群ＬＵ１の最も拡大側の面から中間像３０の近軸焦点位置までの距離（光軸Ｌ上における第１レンズ群ＬＵ１の最も拡大側の面から中間像３０までの距離）をｄ１、第２レンズ群ＬＵ２の最も縮小側の面から中間像３０の近軸焦点位置までの距離（光軸Ｌ上における第２レンズ群ＬＵ２の最も縮小側の面から中間像３０までの距離）をｄ２とするとき、以下の条件式（５）を満たす。
０．１＜ｄ２／ｄ１＜０．３５・・・（５）
すなわち、本例では、ｄ２／ｄ１＝０．１３４である。投写光学系３Ｃは条件式（５）を満たすので、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２との間に、第１光路偏向手段３１および第２光路偏向手段３２を配置するための空間を確報できる。

また、投写光学系３Ｃは、第２レンズ群ＬＵ２の焦点距離をｆ２、第２１レンズ群ＬＵ２１の焦点距離をｆ２１とするとき、次の条件式（６）を満足する。
０．２＜ｆ２／ｆ２１＜０．５・・・（６）
すなわち、本例では、ｆ２／ｆ２１＝０．４２１である。投写光学系３Ｃは条件式（６）を満たすので、第２レンズ群ＬＵ２のバックフォーカスを確保しながら、第２レンズ群ＬＵ２の全長を抑制して、各種の収差を良好に補正できる。

また、投写光学系３Ｃは、レンズ全系の焦点距離をｆ、第１２レンズ群ＬＵ１２の焦点距離をｆ１２とするとき、次の条件式（７）を満足する。
５＜ｆ１２／｜ｆ｜＜１６・・・（７）
すなわち、本例では、ｆ２／ｆ２１＝８．５５７である。投写光学系３Ｃは条件式（７）を満たすので、第１２レンズ群ＬＵ１２で発生する収差を小さく抑えるとともに、第１２レンズ群ＬＵ１２の大型化を抑制できる。

さらに、投写光学系３Ｃは、第１２レンズ群ＬＵ１２の焦点距離をｆ１２、第１レンズ群ＬＵ１の最も拡大側の面から中間像３０の近軸焦点位置までの距離（光軸Ｌ上における第１レンズ群ＬＵ１の最も拡大側の面から中間像３０までの距離）をｄ１とするとき、次の条件式（８）を満足する。
０．２＜ｆ１２／ｄ１＜０．８・・・（８）
すなわち、本例では、ｆ１２／ｄ１＝０．３２９である。投写光学系３Ｃは、条件式（８）を満たすので、第１レンズ群ＬＵ１から射出する光束を第２レンズ群ＬＵ２に入射する前に効率よく補正できるとともに、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２との間に光路偏向手段などを配置可能な空間を設けることができる。また、投写光学系３Ｃは条件式（８）を満たすので、第２レンズ群ＬＵ２の大型化を抑制できる。

図１５は投写光学系３Ｃの各レンズがポジション１にある場合の収差図（球面収差、非点収差および歪曲収差）である。図１６は投写光学系３Ｃの各レンズがポジション２にある場合の収差図（球面収差、非点収差および歪曲収差）である。図１７は投写光学系３Ｃの各レンズがポジション３にある場合の収差図（球面収差、非点収差および歪曲収差）である。図１５から図１７に示すように、投写光学系３Ｃでは、球面収差、非点収差および歪曲収差が良好に補正されている。

さらに、本例では、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２の間に、光路を折り曲げるための第１光路偏向手段３１および第２光路偏向手段３２を有する。これにより、光路を１８０°偏向できるので、投写光学系３Ｃおよびプロジェクター１をコンパクトに構成できる。

ここで、各光路偏向手段３１、３２上に中間像３０の焦点位置が一致した場合には、各光路偏向手段３１、３２の反射面上の傷や、反射面に付着した塵などがそのまま拡大投写されてしまう危険性がある。これに対して、本例では、図１４に示すように、中間像３０における軸上から最大像高までの焦点位置と各光路偏向手段３１、３２の反射面が重ならないように、各光路偏向手段３１、３２を配置している。従って、反射面に付着した塵などがそのまま拡大投写されることを回避できる。

（実施例４）
図１８は実施例４の投写光学系の構成図（光線図）である。図１９は２つの光路偏向手段を配置した場合の投写光学系の構成図（光線図）である。図１８に示すように、本例の投写光学系３Ｄは、縮小側共役面である液晶パネル１８（１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂ）と中間像３０とを共役にする第１レンズ群ＬＵ１と、中間像３０と拡大側共役面であるスクリーンＳとを共役とする第２レンズ群ＬＵ２とからなる。第１レンズ群ＬＵ１は、縮小側共役位置に配置された液晶パネル１８の画像から中間像３０を形成するリレー光学系の役割をなし、第２レンズ群ＬＵ２はリレー光学系で形成された中間像３０を拡大投写する拡大光学系の役割をする。投写光学系３Ｄは全体として１７枚のレンズで構成される。

第１レンズ群ＬＵ１は９枚のレンズで構成される。すなわち、第１レンズ群ＬＵ１は、縮小側から順に、両凸形状で正の第１レンズＬ１、両凸形状で正の第２レンズＬ２、両凹形状で負の第３レンズＬ３、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第４レンズＬ４、縮小側に凸面をむけたメニスカス形状で正の第５レンズＬ５、両凸形状で正の第６レンズＬ６、両凹形状で負の第７レンズＬ７、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第８レンズＬ８、両凸形状で正の第９レンズＬ９からなる。第２レンズＬ２、第３レンズＬ３および第４レンズＬ４は接合されて第１接合レンズＬＣ１を構成する。

第１レンズ群ＬＵ１は、縮小側から順に、正のパワーを有する第１１レンズ群ＬＵ１１と、正のレンズのみからなる第１２レンズ群ＬＵ１２とからなる。第１１レンズ群ＬＵ１１は第１レンズＬ１〜第７レンズＬ７から構成される。第１２レンズ群ＬＵ１２は第８レンズＬ８および第９レンズＬ９から構成される。

第２レンズ群ＬＵ２は８枚のレンズで構成される。すなわち、第２レンズ群ＬＵ２は、縮小側から順に、両面に非球面が施された正の第１０レンズＬ１０、両凸形状で正の第１１レンズＬ１１、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状の正の第１２レンズＬ１２、両凸形状で正の第１３レンズＬ１３、両凹形状で負の第１４レンズＬ１４、両凸形状で正の第１５レンズＬ１５、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で負の第１６レンズＬ１６、両面に非球面が施された負の第１７レンズＬ１７からなる。第１３レンズＬ１３と第１４レンズＬ１４とは接合されて第２接合レンズＬＣ２を構成する。

第２レンズ群ＬＵ２は、第２レンズ群ＬＵ２は、縮小側から順に、第２１レンズ群ＬＵ２１と第２２レンズ群ＬＵ２２とからなる。第２２レンズ群ＬＵ２２は、拡大側から順に、３枚以下の負レンズと１枚の正レンズから構成される。第２１レンズ群ＬＵ２１は第２２レンズ群ＬＵ２２よりも中間像３０の側のレンズから構成される。本例では、第２１レンズ群ＬＵ２１は第１０レンズＬ１０〜第１４レンズＬ１４により構成される。第２２レンズ群ＬＵ２２は第１５レンズ１５〜第１７レンズＬ１７の３枚のレンズにより構成される。第２１レンズ群ＬＵ２１は正のパワーを有する。第２２レンズ群ＬＵ２２は負のパワーを有する。

ここで、図１９に示すように、投写光学系３Ｄをコンパクトに構成する際には、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２との間に第１光路偏向手段３１と第２光路偏向手段３２が配置される。第１光路偏向手段３１は第２光路偏向手段３２よりも第１レンズ群ＬＵ１に近い位置にある。本例では、第１光路偏向手段３１は中間像３０よりも第１レンズ群ＬＵ１の側に位置し、第２光路偏向手段３２は中間像３０よりも第２レンズ群ＬＵ２の側に位置する。また、本例では、第１光路偏向手段３１および第２光路偏向手段３２により、２度の垂直方向への光軸Ｌの偏向を行い、光路を１８０°反転させている。各光路偏向手段３１、３２は表面にアルミなどの反射素材をコートしたミラーである。

投写光学系３ＤでスクリーンＳへの投写サイズを変える場合には、第１７レンズＬ１７を固定した状態で、第１１レンズＬ１１〜１４レンズＬ１４からなる第１フォーカス用レンズ群ＬＦ１と、第１５レンズ１５および第１６レンズＬ１６の２枚のレンズからなる第２フォーカス用レンズ群ＬＦ２とを光軸Ｌ方向に移動させて、フォーカシングを行う。

次に、焦点距離をf、ＦナンバーをFNo.、最大画角（半画角）をωとしたときに、投写光学系３Ｄのデータは以下のとおりである。
f -3.960
FNo. 1.904
ω 71.3゜

また、投写光学系３Ｄのレンズデータは以下のとおりである。レンズの列は、図１８、図１９において各レンズに付された符号である。面番に＊を付した面は非球面である。Ｒは曲率半径である。ｄは軸上面間隔（ｍｍ）（レンズ厚又はレンズ間隔）である。ｎｄは屈折率である。νｄはアッベ数である。なお、軸上面間隔Ｍ１は、スクリーンＳと第１７レンズＬ１７との距離である。軸上面間隔Ｍ２は、第１７レンズＬ１７と第２フォーカス用レンズ群ＬＦ２（第１５レンズＬ１５および第１６レンズＬ１６）との間の距離である。軸上面間隔Ｍ３は第２フォーカス用レンズ群ＬＦ２（第１５レンズＬ１５および第１６レンズＬ１６）と第１フォーカス用レンズ群ＬＦ１（第１１レンズＬ１１〜第１４レンズＬ１４）との間の距離である。軸上面間隔Ｍ４は第１フォーカス用レンズ群ＬＦ１（第１１レンズＬ１１〜第１４レンズＬ１４）と第１０レンズＬ１０との間の距離である。軸上面間隔Ｍ１は投写サイズにより変化し、軸上面間隔Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４は投写サイズを変えた場合のフォーカシングにより変化する。

レンズ面番 R d nd νd
S Infinity M1
L17 *1 -80.885 2.771 1.53116 56.04
*2 29.891 M2
L16 3 30.101 2.000 1.72916 54.68
4 11.236 5.537
L15 5 177.463 6.173 1.48749 70.24
6 -71.405 M3
L14 7 -18.139 1.200 1.84666 23.78
L13 8 116.404 10.993 1.61800 63.33
9 -18.319 0.555
L12 10 -235.185 12.217 1.49700 81.54
11 -27.471 0.100
L11 12 149.282 10.997 1.49700 81.54
13 -52.152 M4
L10 *14 -31.652 7.500 1.53116 56.04
*15 -14.488 126.753
L9 16 93.200 8.500 1.88300 40.76
17 -234.661 5.025
L8 18 32.957 8.000 1.83400 37.16
19 87.206 14.862
L7 20 -147.540 1.500 1.84666 23.78
21 15.216 4.159
L6 *22 66.248 3.000 1.74320 49.29
23 -60.725 11.739
STO 24 Infinity 13.000
L5 25 -255.530 3.400 1.49700 81.54
26 -22.520 0.100
L4 27 -845.204 5.065 1.48749 70.24
L3 28 -17.667 1.200 1.70154 41.24
L2 29 33.108 4.636 1.48749 70.24
30 -105.822 0.100
L1 31 26.322 7.648 1.43875 94.94
32 -50.949 0.200
33 Infinity 25.910 1.51680 64.17
34 Infinity 9.534
OBJ Infinity

投写サイズを変えてフォーカシングを行った場合の軸上面間隔Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４は以下のとおりである。第１７レンズＬ１７とスクリーンＳとの距離である軸上面間隔Ｍ１を基準投影距離である５００ｍｍとしたときのフォーカシング後の各レンズの位置をポジション１とし、軸上面間隔Ｍ１を基準投影距離よりも近い４１１ｍｍとしたときの各レンズの位置をポジション２とし、軸上面間隔Ｍ１を基準投影距離よりも遠い６６２ｍｍとしたときの各レンズの位置をポジション３とする。
ポジション１ポジション２ポジション３
M1 500.000 411.800 662.000
M2 15.753 15.626 15.887
M3 4.201 4.154 4.169
M4 5.704 5.879 5.603

面番 1 2
K 0.00000 -8.84026
A03 3.35430E-04 5.06641E-04
A04 3.02612E-06 -1.63863E-05
A05 -9.68838E-08 8.89507E-07
A06 -3.01364E-10 -4.46611E-09
A07 -1.85324E-13 -3.26469E-10
A08 6.91803E-13 1.75653E-14
A09 0.00000E+00 0.00000E+00
A10 0.00000E+00 0.00000E+00

次に、第１４面、第１５面および第２２面は式２の偶数次非球面式で表される高次非球面である。以下の値は、非球面とされた面番１４、１５、２２の非球面形状を規定するための偶数次非球面式の各係数である

面番 14 15 22
K 0.00000 -0.92625 -1.00000
A04 1.78510E-05 4.02710E-05 1.20580E-05
A06 3.64870E-09 -8.42190E-09 6.61800E-08
A08 -7.66100E-12 -5.07790E-12 -1.13150E-11
A10 0.00000E+00 0.00000E+00 2.64720E-12
A12 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00

本例では、最もスクリーンＳの側に位置する第２２レンズ群ＬＵ２２は、縮小側から順に、縮小側に凸面を向けた正のレンズ（第１５レンズＬ１５）と、拡大側に凸面を向けた２枚以下のメニスカス形状の負のレンズ（第１６レンズＬ１６）と、両面に非球面が施された非球面形状の負のレンズ（第１７レンズＬ１７）とを備える。従って、第２レンズ群ＬＵ２の半画角を６０°以上とすることが容易である。

また、第１レンズ群ＬＵ１は、縮小側から順に配置された、正のパワーを有する第１１レンズ群ＬＵ１１と、正のレンズのみからなる第１２レンズ群ＬＵ１２と、からなり、第１２レンズ群ＬＵ１２は、縮小側から順に配置された、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状の正のレンズ（第８レンズＬ８）と、両凸の正のレンズ（第９レンズＬ９）と、の２枚のレンズからなる。従って、中間像３０を形成することが容易である。

さらに、投写光学系３Ｄは、レンズ全系の焦点距離をｆ、第２レンズ群ＬＵ２の焦点距離をｆ２とするとき、次の条件式（１）を満足する。
１．０＜ｆ２／｜ｆ｜＜２．２・・・（１）
すなわち、本例では、ｆ２／｜ｆ｜＝１．７９４である。投写光学系３Ｄは条件式（１）を満たすので各種の収差の補正が容易となる。

また、投写光学系３Ｄは、第１レンズ群ＬＵ１の最も縮小側の面から第２レンズ群ＬＵ２の最も拡大側の面までの光軸Ｌ上の距離をＴＬ、第１レンズ群ＬＵ１と前記第２レンズ群ＬＵ２の光軸Ｌ上の間隔をＤとしたときに、以下の条件式（２）を満足する。
０．２７＜Ｄ／ＴＬ＜０．４５・・・（２）
すなわち、本例では、Ｄ／ＴＬ＝０．４１６である。投写光学系３Ｄは条件式（２）を満たすので、各種の収差の補正が容易であり、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２との間に第１光路偏向手段３１および第２光路偏向手段３２を配置するための空間を確報できる。

さらに、投写光学系３Ｄは第１レンズ群ＬＵ１の最も縮小側の面から最も拡大側の面までの光軸Ｌ上の距離をＴＬ１、第２レンズ群ＬＵ２の最も縮小側の面から最も拡大側の面までの距離をＴＬ２とするとき、次の条件式（３）を満足する。
０．３＜ＴＬ１＊ＴＬ２／Ｄ^２＜１．７・・・（３）
すなわち、本例では、ＴＬ１＊ＴＬ２／Ｄ^２＝０．４９０である。投写光学系３Ｄは条件式（２）を満たすので、各種の収差の発生を小さく抑えることができる。また、投写光学系３Ｄは条件式（３）を満たすので、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２との間に、第１光路偏向手段３１および第２光路偏向手段３２を配置するための空間を確報できる。

また、投写光学系３Ｄは、第２レンズ群ＬＵ２の焦点距離ｆ２、第２レンズ群ＬＵ２の最も縮小側の面から中間像３０の近軸焦点位置までの距離をｄ２とするとき、次の条件式（４）を満足する。
０．２＜ｆ２／ｄ２＜０．７・・・（４）
すなわち、本例では、ｆ２／ｄ２＝０．２７６である。投写光学系３Ｄは条件式（４）を満たすので、第２レンズ群ＬＵ２の全長を抑制しながら、第２レンズ群ＬＵ２のバックフォーカスを確保できる。また、投写光学系３Ｄは条件式（４）を満たすので、光路偏向素子に付着した塵などの影響を抑制できる。

さらに、投写光学系３Ｄは、第１レンズ群ＬＵ１の最も拡大側の面から中間像３０の近軸焦点位置までの距離（光軸Ｌ上における第１レンズ群ＬＵ１の最も拡大側の面から中間像３０までの距離）をｄ１、第２レンズ群ＬＵ２の最も縮小側の面から中間像３０の近軸焦点位置までの距離（光軸Ｌ上における第２レンズ群ＬＵ２の最も縮小側の面から中間像３０までの距離）をｄ２とするとき、以下の条件式（５）を満たす。
０．１＜ｄ２／ｄ１＜０．３５・・・（５）
すなわち、本例では、ｄ２／ｄ１＝０．２５５である。投写光学系３Ｄは条件式（５）を満たすので、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２との間に、第１光路偏向手段３１および第２光路偏向手段３２を配置するための空間を確報できる。

また、投写光学系３Ｄは、第２レンズ群ＬＵ２の焦点距離をｆ２、第２１レンズ群ＬＵ２１の焦点距離をｆ２１とするとき、次の条件式（６）を満足する。
０．２＜ｆ２／ｆ２１＜０．５・・・（６）
すなわち、本例では、ｆ２／ｆ２１＝０．３７９である。投写光学系３Ｄは条件式（６）を満たすので、第２レンズ群ＬＵ２のバックフォーカスを確保しながら、第２レンズ群ＬＵ２の全長を抑制して、各種の収差を良好に補正できる。

また、投写光学系３Ｄは、レンズ全系の焦点距離をｆ、第１２レンズ群ＬＵ１２の焦点距離をｆ１２とするとき、次の条件式（７）を満足する。
５＜ｆ１２／｜ｆ｜＜１６・・・（７）
すなわち、本例では、ｆ２／ｆ２１＝８．７８４である。投写光学系３Ｄは条件式（７）を満たすので、第１２レンズ群ＬＵ１２で発生する収差を小さく抑えるとともに、第１２レンズ群ＬＵ１２の大型化を抑制できる。

さらに、投写光学系３Ｄは、第１２レンズ群ＬＵ１２の焦点距離をｆ１２、第１レンズ群ＬＵ１の最も拡大側の面から中間像３０の近軸焦点位置までの距離（光軸Ｌ上における第１レンズ群ＬＵ１の最も拡大側の面から中間像３０までの距離）をｄ１とするとき、次の条件式（８）を満足する。
０．２＜ｆ１２／ｄ１＜０．８・・・（８）
すなわち、本例では、ｆ１２／ｄ１＝０．３４４である。投写光学系３Ｄは、条件式（８）を満たすので、第１レンズ群ＬＵ１から射出する光束を第２レンズ群ＬＵ２に入射する前に効率よく補正できるとともに、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２との間に光路偏向手段などを配置可能な空間を設けることができる。また、投写光学系３Ｄは条件式（８）を満たすので、第２レンズ群ＬＵ２の大型化を抑制できる。

図２０は投写光学系３Ｄの各レンズがポジション１にある場合の収差図（球面収差、非点収差および歪曲収差）である。図２１は投写光学系３Ｄの各レンズがポジション２にある場合の収差図（球面収差、非点収差および歪曲収差）である。図２２は投写光学系３Ｄの各レンズがポジション３にある場合の収差図（球面収差、非点収差および歪曲収差）である。図２０から図２２に示すように、投写光学系３Ｄでは、球面収差、非点収差および歪曲収差が良好に補正されている。

さらに、本例では、第１レンズ群ＬＵ１と第２レンズ群ＬＵ２の間に、光路を折り曲げるための第１光路偏向手段３１および第２光路偏向手段３２を有する。これにより、光路を１８０°偏向できるので、投写光学系３Ｄおよびプロジェクター１をコンパクトに構成できる。

ここで、各光路偏向手段３１、３２上に中間像３０の焦点位置が一致した場合には、各光路偏向手段３１、３２の反射面上の傷や、反射面に付着した塵などがそのまま拡大投写されてしまう危険性がある。これに対して、本例では、図１９に示すように、中間像３０における軸上から最大像高までの焦点位置と各光路偏向手段３１、３２の反射面が重ならないように、各光路偏向手段３１、３２を配置している。従って、反射面に付着した塵などがそのまま拡大投写されることを回避できる。

１…プロジェクター（投写型画像表示装置）、２…画像光生成光学系、３・３Ａ〜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…第１インテグレーターレンズ、１２…第２インテグレーターレンズ、１３…偏光変換素子、１４…重畳レンズ、１５…ダイクロイックミラー、１６…反射ミラー、１７Ｒ・１７Ｇ・１７Ｂ…フィールドレンズ、１８Ｒ・１８Ｇ・１８Ｂ…液晶パネル（縮小側共役面）、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光路偏向手段、３２…第２光路偏向手段、３７…支持部材、３７ａ…第１支持部、３７ｂ…第２支持部、３７ｃ…第１当接部、３７ｄ…第２当接部、Ｌ…光軸、Ｌ１〜Ｌ２１…レンズ、ＬＵ１…第１レンズ群、ＬＵ１１…第１１レンズ群、ＬＵ１２…第１２レンズ群、ＬＵ２…第２レンズ群、ＬＵ２１…第２１レンズ群、ＬＵ２２…第２２レンズ群、ＬＦ１…第１フォーカス用レンズ群、ＬＦ２…第２フォーカス用レンズ群、ＬＣ１〜ＬＣ４…接合レンズ、M1〜M4…軸上面間隔、Ｓ…スクリーン（拡大側共役面）。

Claims

縮小側に位置する縮小側共役面と中間像を共役にする第１レンズ群と、前記中間像と拡大側に位置する拡大側共役面を共役にする第２レンズ群と、からなり、
前記第２レンズ群は、半画角が６０°以上であり、
レンズ全系の焦点距離をｆ、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第１レンズ群の最も縮小側の面から前記第２レンズ群の最も拡大側の面までの距離をＴＬ、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔をＤとするとき、次の条件式（１）、（２）を満足することを特徴とする投写光学系。
１．０＜ｆ２／｜ｆ｜＜２．２・・・（１）
０．２７＜Ｄ／ＴＬ＜０．４５・・・（２）
前記第１レンズ群の最も縮小側の面から最も拡大側の面までの距離をＴＬ１、前記第２レンズ群の最も縮小側の面から最も拡大側の面までの距離をＴＬ２とするとき、次の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１に記載の投写光学系。
０．３＜ＴＬ１＊ＴＬ２／Ｄ^２＜１．７・・・（３）
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間に、光路を折り曲げるための２つの光路偏向手段を有する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。
前記２つの光路偏向手段は、前記第１レンズ群と前記中間像の間に配置された第１光路偏向手段と、前記第１光路偏向手段と前記第２レンズ群との間に配置された第２偏向手段とからなり、
前記第１レンズ群の最も拡大側の面から中間像の近軸焦点位置までの距離をｄ１、前記第２レンズ群の最も縮小側の面から中間像の近軸焦点位置までの距離をｄ２、とするとき、次の条件式（４）、（５）を満足することを特徴とする請求項３に記載の投写光学系。
０．２＜ｆ２／ｄ２＜０．７・・・（４）
０．１＜ｄ２／ｄ１＜０．３５・・・（５）
前記第２レンズ群は、拡大側から順に、３枚以下の負レンズと１枚の正レンズから構成される第２２レンズ群と、それらのレンズよりも縮小側に位置する第２１レンズ群と、からなり、
前記第２１レンズ群は、正のパワーを有し、
前記第２２レンズ群は、負のパワーを有し、
前記第２１レンズ群の焦点距離をｆ２１とするとき、次の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の投写光学系。
０．２＜ｆ２／ｆ２１＜０．５・・・（６）
前記第２２レンズ群は、縮小側から順に、縮小側に凸面を向けた１枚の正のレンズと、拡大側に凸面を向けた２枚以下のメニスカス形状の負のレンズと、両面に非球面が施された非球面形状の負のレンズと、からなり、全体として４枚以下のレンズで構成されることを特徴とする請求項５に記載の投写光学系。
前記第１レンズ群は、縮小側から順に、正のパワーを有する第１１レンズ群と、正のレンズのみからなる第１２レンズ群と、からなり、
前記第１２レンズ群は、縮小側から順に、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状の正のレンズ、拡大側に凸面を向けた正のレンズ、および、縮小側に凸面を向けた正のレンズ、の３枚のレンズからなることを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか一項に記載の投写光学系。
前記第１レンズ群は、縮小側から順に、正のパワーを有する第１１レンズ群と、正のレンズのみからなる第１２レンズ群と、からなり、
前記第１２レンズ群は、縮小側から順に配置された、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状の正のレンズと、両凸の正のレンズと、の２枚のレンズからなることを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか一項に記載の投写光学系。
前記第１２レンズ群の焦点距離をｆ１２とするとき、次の条件式（７）、（８）を満足することを特徴とする、請求項７または８に記載の投写光学系。
５＜ｆ１２／｜ｆ｜＜１６・・・（７）
０．２＜ｆ１２／ｄ１＜０．８・・・（８）
前記第１レンズ群と第２レンズ群の間に配置された２つの前記光路偏向手段は、一つの支持部材に位置決めされて保持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。
請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の投写光学系と、
前記縮小側共役面に画像を表示する画像表示素子と、
を備えることを特徴とする投写型画像表示装置。