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WO2020110380A1 - 投影光学系及び投影装置 - Google Patents

投影光学系及び投影装置 Download PDF

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WO2020110380A1
WO2020110380A1 PCT/JP2019/032307 JP2019032307W WO2020110380A1 WO 2020110380 A1 WO2020110380 A1 WO 2020110380A1 JP 2019032307 W JP2019032307 W JP 2019032307W WO 2020110380 A1 WO2020110380 A1 WO 2020110380A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical system
group
lens
projection optical
projection
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2019/032307
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
淳雄 増井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
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 Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
Priority to JP2020558093A priority Critical patent/JP7168000B2/ja
Publication of WO2020110380A1 publication Critical patent/WO2020110380A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • 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
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
    • 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
    • G02B15/16—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 with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group
    • G02B15/163—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 with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having a first movable lens or lens group and a second movable lens or lens group, both in front of a fixed lens or lens group
    • G02B15/167—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 with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having a first movable lens or lens group and a second movable lens or lens group, both in front of a fixed lens or lens group having an additional fixed front lens or group of lenses
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    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
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    • G02B15/16—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 with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group
    • G02B15/20—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 with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having an additional movable lens or lens group for varying the objective focal length
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a projection optical system and a projection device that magnify and project an image displayed on an image display surface, and for example, to a projection device that performs large-screen projection at a short distance, and a projection optical system optimal for the projection device. ..
  • Patent Documents 1 and 2 propose a projection optical system suitable for a projection device that performs large-screen projection at a short distance, but this problem has not been solved.
  • the power arrangement of the second optical system that performs zooming is not appropriate, so the magnifying lens and the intermediate image are large, and the lens is large.
  • the power arrangement of the second optical system that performs zooming is not appropriate, the lens diameters of the magnifying lens and the second optical system are large, and the lens is large.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a compact and high-performance projection optical system with a wide angle of view that enables large-screen projection in a short distance, and a projection optical system including the same. To provide a projection device.
  • the projection optical system of the present invention is a projection optical system for enlarging and projecting an image displayed on an image display surface, Having the first optical system and the second optical system on the same optical axis in order from the enlargement side,
  • the second optical system forms an intermediate image
  • the first optical system magnifies and projects the intermediate image at an angle of view of 70° or more
  • Only the second optical system has a moving group that moves for zooming,
  • the position PA When the position where the axial principal ray and the off-axis principal ray intersect in the second optical system is the position PA, the plurality of moving groups are located on the enlargement side of the position PA, and the plurality of moving groups are located in the entire zoom range.
  • None of the moving groups includes the position PA, Of the plurality of moving groups, if the moving group on the most expanding side is the 2-2nd group and the moving group located adjacent to the reducing side of the 2-2nd group is the 2-3 group, It is characterized in that both the group 2-2 and the group 2-3 have a positive refractive power and satisfy the following conditional expression (1). 0.1 ⁇ f2/f3 ⁇ 1.3 (1) However, f2: focal length of the second-second lens group, f3: focal length of the second-third group, Is.
  • a projection device of the present invention comprises an image display element having the image display surface, and the projection optical system of the present invention for enlarging and projecting an image displayed on the image display surface onto a screen surface. ..
  • the second optical system that forms the intermediate image has the characteristic moving group, it is possible to achieve both a wide angle of view and a small size while maintaining the projection performance. .. Therefore, it is possible to realize a compact and high-performance projection optical system having a wide angle of view, which enables large-screen projection at a short distance, and a projection apparatus including the projection optical system.
  • FIG. 3 is an optical configuration diagram of the first embodiment (Example 1).
  • FIG. 6 is a bending configuration diagram showing bending of an optical path in the first embodiment (Example 1).
  • FIG. 6 is a bending configuration diagram showing bending of an optical path in the second mode for embodying the present invention (embodiment 2).
  • flexion block diagram which shows bending of the optical path in 3rd Embodiment (Example 3).
  • FIG. 9 is a bending configuration diagram showing bending of an optical path in a fourth embodiment (Example 4).
  • 6 is an aberration diagram of Example 1.
  • FIG. FIG. 6 is an aberration diagram of Example 2.
  • FIG. 9 is an aberration diagram of Example 3.
  • 16 is an aberration diagram of Example 4.
  • a projection optical system magnifies an image displayed on an image display surface of an image display device (for example, a digital micromirror device, an LCD (liquid crystal display), etc.).
  • a projection optical system for projecting having a first optical system and a second optical system on the same optical axis in order from the enlargement side, the second optical system forms an intermediate image, and the first optical system The intermediate image is magnified and projected at an angle of view of 70° or more, and only the second optical system has a moving group that moves for zooming.
  • the plurality of moving groups are located on the enlargement side with respect to the position PA, and in the entire zooming range. None of the plurality of moving groups includes the position PA, the moving group on the most enlarged side of the plurality of moving groups is the 2-2nd group, and the moving group is adjacent to the reducing side of the 2-2nd group. If the moving group to be moved is the 2-3 group, both the 2-2 group and the 2-3 group have a positive refractive power, and the following conditional expression (1) is satisfied. .. 0.1 ⁇ f2/f3 ⁇ 1.3 (1) However, f2: focal length of the second-second lens group, f3: focal length of the second-third group, Is.
  • the "magnification side” is the direction of the screen surface (magnification side image plane) on which the magnified optical image is projected (so-called front side), and the opposite direction is the "reduction side", that is, the original optical image is displayed as an image. This is the direction (so-called rear side) in which an image display element (for example, a digital micromirror device) to be displayed on the surface (reduction side image surface) is arranged.
  • an image display element for example, a digital micromirror device
  • the magnification is changed only by the second optical system having a small lens diameter on the image display element side, and the position is closer to the enlargement side than the position PA which has little influence on the telecentricity.
  • the off-axis ray passage in the 2-2nd group and the 2-3rd group can be increased, and off-axis aberrations, especially field curvature, can be corrected more efficiently.
  • Conditional expression (1) defines a suitable condition range for correcting off-axis aberrations, particularly field curvature, on the magnification side of the position PA in the second optical system. If the upper limit of conditional expression (1) is exceeded, the refracting power of the second-third lens group becomes too large with respect to the second-second lens group, and the off-axis ray passage position in the second lens group becomes low. It becomes difficult to correct aberrations, especially field curvature. When the value goes below the lower limit of the conditional expression (1), the refractive power of the second-second lens unit, which is a moving lens group, becomes too large, so that off-axis aberrations due to zooming, especially fluctuations in field curvature, become large. Therefore, if the conditional expression (1) is satisfied, it is possible to achieve a wide angle of view while maintaining good off-axis performance.
  • the second optical system that forms the intermediate image has a configuration that has a characteristic moving group, so that a wide angle of view and a small size can be achieved while maintaining the projection performance. Can be compatible. Therefore, it is possible to realize a compact and high-performance projection optical system with a wide angle of view that enables large-screen projection in a short distance. If the projection optical system is used in a projection device, it can contribute to high performance, high functionality, compact size, etc. of the projection device. The conditions for achieving such effects in a well-balanced manner and achieving higher optical performance and size reduction will be described below.
  • conditional expression (1a) defines a preferable conditional range based on the above viewpoints among the conditional range defined by the conditional expression (1). Therefore, preferably, by satisfying conditional expression (1a), it is possible to further enhance the effect.
  • the 2-4th group having a positive refractive power as the moving group on the reduction side of the position PA. If the zooming effect is shared by using the second-fourth lens group, the moving amount of the second-second lens group can be reduced. As a result, it is possible to further reduce off-axis aberrations due to zooming, especially fluctuations in field curvature. Further, since the second-fourth lens group has a positive refractive power, it becomes easy to maintain the telecentricity.
  • Conditional expression (2) defines a preferable focal length of the second to fourth lens groups. If the upper limit of conditional expression (2) is exceeded, the refracting power of the second-fourth lens unit will become too small, which tends to make it difficult to ensure telecentricity. That is, by ensuring the refractive power of the second-fourth lens group so as not to exceed the upper limit of the conditional expression (2), it becomes possible to advantageously ensure the telecentricity. When the value goes below the lower limit of the conditional expression (2), the refractive power of the second-fourth lens unit becomes excessively large, which tends to cause off-axis aberrations due to zooming, particularly fluctuations in field curvature.
  • conditional expression (2) by suppressing the refracting power of the second-fourth lens unit so as not to fall below the lower limit of the conditional expression (2), it is possible to advantageously reduce off-axis aberrations due to zooming, especially fluctuations in field curvature. Become. Therefore, by satisfying the conditional expression (2), it becomes possible to satisfactorily balance the assurance of telecentricity and the correction of off-axis aberrations.
  • conditional expression (2a) defines a more preferable conditional range based on the above viewpoints and the like among the conditional ranges defined by the conditional expression (2). Therefore, preferably, by satisfying conditional expression (2a), it is possible to further enhance the effect.
  • a 2-1st group whose position is fixed at the time of zooming, on the most magnifying side in the second optical system.
  • the off-axis aberrations, especially the field curvature, of the 2-1st group in addition to the 2-2nd group and the 2-3rd group. Can be corrected, and a better projection performance can be obtained. Further, by fixing the position at the time of zooming, it is possible to suppress the variation of off-axis aberration due to zooming, in particular, the curvature of field.
  • the 2-1st group has a negative refractive power. Since the 2-1st lens unit has a negative refracting power, it is possible to increase the off-axis ray passing position in the 2-2nd lens unit, and more efficiently correct the off-axis aberration, especially the field curvature. It becomes possible.
  • Conditional expression (3) defines the preferable refractive power of the 2-1st lens group. If the upper limit of conditional expression (3) is exceeded, the refracting power of the 2-1st lens group will become too large, which tends to cause off-axis aberrations occurring in the 2-1st lens group, in particular, field curvature. Becomes difficult. That is, by suppressing the refracting power of the 2-1st lens unit so as not to exceed the upper limit of the conditional expression (3), it becomes advantageous to correct the off-axis aberration generated in the 2-1st lens group, particularly the field curvature.
  • the refractive power of the 2-1st lens group becomes too small, which tends to lower the off-axis ray passing position in the 2nd lens group. It becomes difficult to correct external aberration, especially curvature of field. That is, by ensuring the refractive power of the 2-1st lens group so that the lower limit of conditional expression (3) is not exceeded, it is possible to prevent the off-axis ray passing position in the 2-2nd lens group from becoming low, This is advantageous for correction of off-axis aberrations, especially field curvature. Therefore, by satisfying the conditional expression (3), it is possible to achieve a wide angle of view while keeping the off-axis performance more favorable.
  • conditional expression (3a) defines a more preferable conditional range based on the above viewpoints among the conditional range defined by the conditional expression (3). Therefore, preferably, by satisfying conditional expression (3a), it is possible to further enhance the effect.
  • the 2-1st lens group consists of two lenses, positive and negative, from the magnification side. If the 2-1st lens unit is configured with the minimum number of lenses in this way, it is possible to arrange the 2nd lens unit 2-2 near the enlargement side, and it is possible to more effectively correct the field curvature. Further, when the positive and negative lenses are arranged in this order from the magnification side, it is possible to increase the off-axis ray passing position of the magnifying lens relatively effective against off-axis aberrations in the negative 2-1 group in which the off-axis ray passing position tends to decrease. This makes it possible to further correct off-axis aberrations, especially field curvature.
  • the first optical system has an aspherical surface.
  • an aspherical surface it is possible to effectively correct off-axis aberrations generated in the first optical system, particularly distortion and field curvature, and it is also possible to reduce the diameter of the first optical system. Specifically, it is possible to correct distortion more effectively by placing an aspherical surface closer to the magnification side, and more effective field curvature by placing an aspherical surface closer to the intermediate image. It becomes possible to correct.
  • FIG. 1 to 4 are optical configuration diagrams respectively corresponding to the projection optical system LN that constitutes the first to fourth embodiments, and FIGS. 5 to 8 show the optical configurations in the first to fourth embodiments.
  • FIG. 3 is a bending configuration diagram showing bending of an optical path.
  • the lens cross-sectional shape, lens arrangement, optical path, etc. of the projection optical system LN which is a zoom lens, are shown in optical cross sections at the wide-angle end (W) and the telephoto end (T), respectively. There is.
  • the prism PR eg, TIR (Total Internal Reflection) prism, color separation/combination prism, etc.
  • the cover glass CG of the image display element are arranged in a fixed position on the reduction side of the projection optical system LN during zooming.
  • these can be appropriately changed according to the projection device mounted.
  • the projection optical system LN of the first to third embodiments is suitable for performing the three-single-plate color image projection
  • the projection optical system of the fourth embodiment is suitable for performing the single-plate color image projection.
  • the optical system LN is suitable, but the projection method is not limited to these.
  • the projection optical system LN of the first to fourth embodiments has a first optical system LN1 (from the first surface to the front of the intermediate image plane IM1) in order from the enlargement side.
  • the second optical system LN2 (from the intermediate image plane IM1 to the final lens surface), and the intermediate image IM1 of the image (reduction side image plane) displayed on the image display surface IM2 of the image display device is formed by the second optical system.
  • the system LN2 is formed, and the intermediate image IM1 is substantially telecentric on the reduction side, in which the first optical system LN1 magnifies and projects the image IM1 at an angle of view of 70° or more.
  • the projection optical system LN of the first to fourth embodiments has the first optical system LN1 and the second optical system LN2 on the same optical axis AX, but the optical axis AX is bent by 90°.
  • the reflective optical element RD (FIGS. 5 to 8) can be arranged at the maximum air space in the first optical system LN1. Specific examples of the reflective optical element RD for bending the optical path include a plane mirror and a triangular prism.
  • the lens system is likely to be long. Therefore, by arranging the reflective optical element RD in the first optical system LN1, the projection optical system LN is bent into an L-shaped bending optical system. With the system, it is possible to effectively achieve compactness of the entire projection optical system LN.
  • the position of the first optical system LN1 is fixed during zooming, and zooming is performed only by the second optical system LN2. That is, only the second optical system LN2 has a moving group that moves for zooming, and the moving group is moved relative to the image display surface IM2 to change the group spacing on the axis. As a result, it is configured to perform zooming (that is, zooming) from the wide-angle end (W) to the telephoto end (T).
  • Zooming that is, zooming
  • Arrows m1, m2-1, m2-2, m2-3, m2-3-1, m2-4, mE in FIGS. 1 to 4 indicate zooming from the wide-angle end (W) to the telephoto end (T).
  • First optical system LN1 fixed group
  • 2-1 group Gr2-1 fixed group
  • 2-2 group Gr2-2 moving group
  • 2-3 group Gr2-3 moving group
  • the movements or fixations of the 2-3-1 group Gr2-3-1 fixed group
  • the 2-4th group Gr2-4 moving group
  • the final group GrE fixed group
  • the position where the axial principal ray and the off-axis principal ray intersect in the second optical system LN2 is the position PA, and the second-second group Gr2-2 and the second lens group Gr2-2 are located closer to the enlargement side than the position PA.
  • the third group Gr2-3 is located.
  • the second-second group Gr2-2 is the moving group closest to the expansion side
  • the second-third group Gr2-3 is a moving group located adjacent to the reduction side of the second-second group Gr2-2.
  • the second-second lens unit Gr2-2 and the second-third lens unit Gr2-3 both have a positive refractive power and do not include the position PA in the entire zooming range.
  • the second-fourth group Gr2-4 having a positive refractive power is arranged as a moving group on the reduction side of the position PA.
  • the second optical system LN2 has the negative refracting power on the most magnification side and has the zoom position fixed (that is, position fixed during zooming) 2-1.
  • the group Gr2-1 is located, and in the first to fourth embodiments, the final group GrE that has a positive refractive power and has a fixed zoom position is arranged on the most reduction side in the second optical system LN2. Is located. Further, in the third embodiment, the 2-3-1 group Gr2-3 that has a negative refractive power between the 2-3rd group Gr2-3 and the position PA and has a fixed zoom position. -1 is located.
  • the aperture stop ST is located at the position PA, and the zoom position of the aperture stop ST is integral with the group positioned adjacent to the reduction side thereof. That is, in the first, third, and fourth embodiments, the zoom position of the aperture stop ST moves integrally with the second-fourth group Gr2-4 located adjacent to the reduction side thereof, and the second embodiment Then, the zoom position of the aperture stop ST is fixed integrally with the final group GrE located adjacent to the reduction side thereof.
  • FIG. 13 shows a schematic configuration example of the projector PJ as an example of the projection device.
  • 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 controller 5, an actuator 6, a projection optical system LN, and the like.
  • the control unit 5 is a unit that controls the overall control of the 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, has an image display surface IM2 that displays an image, and the image display surface IM2.
  • a cover glass CG is provided on the top.
  • the prism PR is, for example, a TIR prism (a color separation/combination prism or the like) and separates illumination light and projection light.
  • the image light formed by the image display element 4 is enlarged and projected by the projection optical system LN toward the screen surface SC. That is, the image IM2 displayed on the image display element 4 becomes an 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 includes the image display element 4 that displays an 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 surface of the image display element 4.
  • the projection optical system LN for enlarging and projecting the image displayed on IM2 is projected on the screen surface SC
  • the projection apparatus to which the projection optical system LN is applicable is not limited to this.
  • an image display element that displays an image by light emission of the image display surface IM2 itself it is possible to eliminate the need for illumination, and in that case, the projection device is configured without using the light source 1 or the illumination optical system 2. It is possible to
  • the actuators 6 that move the lens to the enlargement side or the reduction side along the optical axis AX are connected to the lens groups that move for zooming and focusing in the projection optical system LN.
  • a control unit 5 for controlling the movement of the moving group is connected to the actuator 6. It should be noted that the control unit 5 and the actuator 6 may be manually moved without using them.
  • the second optical system forms an intermediate image
  • the first optical system magnifies and projects the intermediate image at an angle of view of 70° or more
  • Only the second optical system has a moving group that moves for zooming, When the position where the axial principal ray and the off-axis principal ray intersect in the second optical system is the position PA, the plurality of moving groups are located on the enlargement side of the position PA, and the plurality of moving groups are arranged in the entire zoom range.
  • None of the moving groups includes the position PA, Of the plurality of moving groups, if the moving group on the most enlarged side is the 2-2nd group, and the moving groups adjacent to the reducing side of the 2-2nd group are the 2-3rd group, A projection optical system characterized in that both the 2-2 group and the 2-3 group have a positive refractive power and satisfy the following conditional expression (1); 0.1 ⁇ f2/f3 ⁇ 1.3 (1) However, f2: focal length of the second-second lens group, f3: focal length of the second-third group, Is.
  • (#2) The projection optical system according to (#1), characterized in that it has, as the moving group, a 2-4 group having a positive refractive power on the reduction side of the position PA.
  • the second optical system is characterized in that it has a positive refractive power on the most reduction side in the second optical system, and has a final group whose position is fixed during zooming (#1) to (#3).
  • the projection optical system according to any one of 1).
  • (#5) In any one of (#1) to (#4), characterized in that it has a 2-1st group whose position is fixed at the time of zooming on the most magnifying side in the second optical system.
  • (#7) The projection optical system according to (#5) or (#6), characterized by satisfying the following conditional expression (3); -3 ⁇ f1/f2 ⁇ -1 (3) However, f1: the focal length of the 2-1st lens group, f2: focal length of the second-second lens group, Is.
  • (#10) The projection optical system according to (#9), characterized in that it has a positive lens on the magnification side of the aspherical surface on the most magnification side in the first optical system.
  • (#11) Any one of (#1) to (#10), characterized in that a reflective optical element that bends the optical axis by 90° is arranged at the maximum air space in the first optical system.
  • Examples 1 to 4 (EX1 to 4) given here are numerical examples corresponding to the above-described first to fourth embodiments, respectively, and are optical configuration diagrams showing the first to fourth embodiments. (FIGS. 1 to 4) and bending configuration diagrams (FIGS. 5 to 8) respectively show the lens cross-sectional shapes, lens arrangements, optical paths, etc. of the corresponding Examples 1 to 4.
  • the surface marked with * on the surface number i is an aspherical surface, and its surface shape is defined by the following equation (AS) using a local orthogonal coordinate system (x, y, z) with the surface vertex as the origin. It As aspherical surface data, an aspherical surface coefficient and the like are shown. In the aspherical surface data of each example, the coefficient of a term not shown is 0, and all data are en ⁇ ⁇ 10 ⁇ n .
  • z (c ⁇ h 2 )/[1+ ⁇ 1-(1+K) ⁇ c 2 ⁇ h 2 ⁇ ]+ ⁇ (Aj ⁇ h j )...(AS)
  • z sag amount in the direction of the optical axis AX at the position of height h (reference to surface vertex)
  • c curvature at the surface apex (reciprocal of curvature radius r)
  • K conic constant
  • Aj j-th order aspherical coefficient, Is.
  • zoom ratios zoom ratios, variable power ratios
  • the focal lengths of the entire system focal length states W (Wide), M (Middle), T (Tele) are shown.
  • Fl, mm F number (Fno.), half angle of view ( ⁇ , °), image height (ymax, mm), total lens length (TL, mm), back focus (BF, mm), and variable surface spacing ( di, i: surface number, mm) and the focal length (mm) of each lens group as zoom lens group data (here, the 2-1st group Gr2-1 is integrated with the first optical system LN1. Shown as a lens group.).
  • the distance from the final lens surface to the paraxial image plane is expressed by the air-converted length, and the total lens length TL is the distance from the frontmost lens surface to the final lens surface plus the back focus BF. It is a thing.
  • the image height ymax corresponds to half the diagonal length of the image display surface IM2.
  • Table 1 shows the values corresponding to the conditional expressions and their related data for each example.
  • conditional expression related data the focal length fw (mm) of the entire system at the wide-angle end W, the focal length fL1 (mm) of the first optical system LN1, and the focal length fL2w of the second optical system LN2 at the wide-angle end W are shown.
  • Mm focal length f1 (mm) of second-first lens unit Gr2-1, focal length f2 (mm) of second-second lens unit Gr2-2, focal length f3 (mm of second-third lens unit Gr2-3) ), the focal length f3-1 (mm) of the 2-3-1st lens unit Gr2-3-1, the focal length f4 (mm) of the 2-4th lens unit Gr2-4, and the focal length fE (mm) of the final lens unit GrE.
  • 9 to 12 are aberration diagrams (longitudinal aberration diagrams in the infinity in-focus state) corresponding to Examples 1 to 4 (EX1 to EX4), respectively, and (A) to (C) are wide-angle ends.
  • W and (D) to (F) show the intermediate focal length state M
  • (G) to (I) show various aberrations at the telephoto end T, respectively.
  • 9 to 12 (A), (D) and (G) are spherical aberration diagrams, (B), (E) and (H) are astigmatism diagrams, and (C), (F), (I) is a distortion diagram.
  • the screen surface (projection surface) SC is originally the image surface and the image display surface IM2 is the object surface.
  • each is a reduction system, and the screen surface SC is regarded as an object surface (object), and the optical performance is evaluated by the image display surface (reduction side image surface) IM2 corresponding to the image surface (image).
  • the spherical aberration diagram shows the spherical aberration amount for the d line (wavelength 587.56 nm) indicated by the solid line, the spherical aberration amount for 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 expressed by the amount of deviation (unit: mm) in the optical axis AX direction from the paraxial image plane, and the vertical axis represents the value obtained by normalizing the entrance height to the pupil by its maximum height (that is, Relative pupil height).
  • the broken line T represents the tangential image plane with respect to the d-line
  • the solid line S represents the sagittal image plane with respect to the d-line by the amount of deviation (unit: mm) in the optical axis AX direction from the paraxial image plane.
  • the vertical axis represents the image height (IMG HT, unit: mm).
  • the horizontal axis represents the distortion (unit: %) with respect to the d-line
  • the vertical axis represents the image height (IMG HT, unit: mm).
  • the projection optical system LN of Example 1 is composed of a total of 33 lens elements, 18 on the enlargement side is the first optical system LN1, 15 on the reduction side is the second optical system LN2, and 2nd
  • the optical system LN2 forms the intermediate image IM1 on the reduction side of the first optical system LN1.
  • the zooming is performed only by the second optical system LN2.
  • the 2-1st group Gr2-1 is negative
  • the 2-2nd group Gr2-2 is positive
  • the five-component zoom lens system has the third lens unit Gr2-3 positive, the second lens unit Gr2-4 positive, and the last lens unit GrE positive.
  • the 2-1st group Gr2-1 and the last group GrE are fixed groups, and the positions are fixed (trajectories m2-1, mE) during zooming.
  • the second-2 group Gr2-2 moves to the enlargement side along a locus m2-2 that is convex toward the reduction side, and the second-third group Gr2-3
  • the second-fourth group Gr2-4 monotonously moves to the enlargement side (movement loci m2-3, m2-4).
  • the second-second group Gr2-2 and the second-third group Gr2-3, which are moving groups, are located on the enlargement side of the position PA where the off-axis chief ray and the on-axis chief ray intersect in the second optical system LN2. Therefore, the moving amount of the second-second lens unit Gr2-2 is the smallest. Further, the 2-1st lens unit Gr2-1 is composed of two positive and negative single lenses from the magnification side.
  • the first optical system LN1 (locus m1) of Example 1 magnifies and projects the intermediate image IM1 to an angle of view of 113.6°.
  • the first optical system LN1 has, in order from the magnification side, a positive meniscus lens convex on the magnification side, a negative meniscus lens convex on the magnification side, a biconcave negative lens, and an aspherical lens, Further, the second lens from the side of the intermediate image IM1 has an aspherical surface. Further, in the first embodiment, bending projection can be performed by disposing the reflective optical element RD in the maximum air space between the ninth lens and the tenth lens from the enlargement side in the first optical system LN1. Is configured.
  • the projection optical system LN of Example 2 is composed of 33 lens elements as a whole, with 18 on the enlargement side being the first optical system LN1, 15 on the reduction side being the second optical system LN2, and 2nd
  • the optical system LN2 forms the intermediate image IM1 on the reduction side of the first optical system LN1.
  • the zooming is performed only by the second optical system LN2.
  • the 2-1st group Gr2-1 is negative
  • the 2-2nd group Gr2-2 is positive
  • the three-group Gr2-3 has a positive zoom
  • the final group GrE has a positive four-component zoom.
  • the 2-1st group Gr2-1 and the last group GrE are fixed groups, and the positions are fixed (trajectories m2-1, mE) during zooming.
  • the second-second group Gr2-2 moves to the reduction side
  • the second-third group Gr2-3 moves to the enlargement side (movement locus m2 -2, m2-3).
  • the second-second lens unit Gr2-2 is located at the lowest position, and the moving amount is the smallest.
  • the 2-1st lens unit Gr2-1 is composed of two positive and negative single lenses from the magnification side.
  • the first optical system LN1 (locus m1) of the second embodiment magnifies and projects the intermediate image IM1 to the angle of view of 113.6°.
  • the first optical system LN1 includes, in order from the magnification side, a positive meniscus lens convex on the magnification side, a negative meniscus lens convex on the magnification side, a negative meniscus lens convex on the magnification side, and an aspherical lens.
  • the second lens from the side of the intermediate image IM1 has an aspherical surface.
  • bending projection can be performed by disposing the reflective optical element RD in the maximum air space between the ninth lens and the tenth lens from the enlargement side in the first optical system LN1. Is configured.
  • the projection optical system LN of Example 3 is composed of a total of 34 lens elements, 18 on the enlargement side is the first optical system LN1, 16 on the reduction side is the second optical system LN2, and 2nd
  • the optical system LN2 forms the intermediate image IM1 on the reduction side of the first optical system LN1.
  • the zooming is performed only by the second optical system LN2.
  • the 2-1st group Gr2-1 is negative
  • the 2-2nd group Gr2-2 is positive
  • the six-component zoom lens system has the third group Gr2-3 positive, the second group 2-3-1 Gr2-3-1 negative, the second group-4 Gr2-4 positive, and the final group GrE positive.
  • the 2-1st group Gr2-1, the 2-3-1st group Gr2-3-1 and the final group GrE are fixed groups, and their positions are fixed during zooming (trajectory m2 -1, m2-3-1, mE).
  • the second-second lens unit Gr2-2, the second-third lens unit Gr2-3, and the second-fourth lens unit Gr2-4 move to the enlargement side ( Movement loci m2-2, m2-3, m2-4).
  • the second-second group Gr2-2 and the second-third group Gr2-3, which are moving groups, are located on the enlargement side of the position PA where the off-axis chief ray and the on-axis chief ray intersect in the second optical system LN2. Therefore, the moving amount of the second-second lens unit Gr2-2 is the smallest. Further, the 2-1st lens unit Gr2-1 is composed of two positive and negative single lenses from the magnification side.
  • the first optical system LN1 (trajectory m1) of Example 3 projects the intermediate image IM1 in an enlarged manner at an angle of view of 113.5°.
  • the first optical system LN1 has, in order from the magnification side, a positive meniscus lens convex on the magnification side, a negative meniscus lens convex on the magnification side, a biconcave negative lens, and an aspherical lens, Further, the second lens from the side of the intermediate image IM1 has an aspherical surface. Further, in the third embodiment, bending projection can be performed by disposing the reflective optical element RD in the maximum air space between the ninth lens and the tenth lens from the enlargement side in the first optical system LN1. Is configured.
  • the projection optical system LN of Example 4 is composed of a total of 30 lens elements, 17 on the enlargement side are the first optical system LN1, 13 on the reduction side are the second optical system LN2, and 2nd
  • the optical system LN2 forms the intermediate image IM1 on the reduction side of the first optical system LN1.
  • the zooming is performed only by the second optical system LN2.
  • the second-second group Gr2-2 is positive
  • the second-third group Gr2-3 is positive
  • the second-second group LN2 is second in order from the enlargement side.
  • the fourth group Gr2-4 has a positive four-component zoom and the final group GrE has a positive four-component zoom.
  • the final group GrE is a fixed group, and the position is fixed (trajectory mE) during zooming.
  • the second-second lens unit Gr2-2, the second-third lens unit Gr2-3, and the second-fourth lens unit Gr2-4 move to the enlargement side ( Movement loci m2-2, m2-3, m2-4).
  • the second-second group Gr2-2 and the second-third group Gr2-3, which are moving groups, are located on the enlargement side of the position where the off-axis chief ray and the on-axis chief ray intersect in the second optical system LN2. Therefore, the moving amount of the second-second lens unit Gr2-2 is the smallest.
  • the first optical system LN1 (trajectory m1) of the fourth embodiment magnifies and projects the intermediate image IM1 to the angle of view of 100.3°.
  • the first optical system LN1 includes, in order from the magnification side, a negative meniscus lens convex on the magnification side, a positive meniscus lens convex on the magnification side, a negative meniscus lens convex on the magnification side, and a negative meniscus lens convex on the magnification side. And, and does not have an aspherical surface.
  • bending projection can be performed by disposing the reflective optical element RD at the maximum air space between the eighth lens and the ninth lens from the enlargement side in the first optical system LN1. Is configured.
  • Example 1 Unit mm Surface data i r d nd vd object(SC) infinity infinity 1 347.535 10.446 1.51680 64.20 2 1843.970 0.609 3 157.545 5.200 1.58913 61.25 4 37.856 22.165 5 -134.446 3.000 1.63854 55.45 6 107.986 4.420 7* 706.256 6.160 1.80835 40.55 8 78.641 3.462 9 85.308 2.200 1.91650 31.60 10 36.000 20.723 11 -29.623 3.200 1.84666 23.78 12 -177.291 2.333 13 -173.887 14.166 1.70154 41.15 14 -41.009 0.300 15 2240.582 9.555 1.71736 29.50 16 -98.596 37.767 17 107.255 7.519 1.80518 25.46 18 982.291 72.563 19 -134.636 1.900 1.91650 31.60 20 55.990 1.255 21 51.776 10.730 1.43700 95.10 22
  • Zoom lens group data group (plane i) Focal length 1 (1-41) 9.573 2 (42- 47) 67.948 3 (48-53) 174.303 4 (54-66) 163.587 5 (67-72) 166.938
  • Example 2 Unit mm Surface data i r d nd vd object(SC) infinity infinity 1 182.621 15.000 1.51680 64.20 2 708.582 0.300 3 218.877 4.700 1.58913 61.25 4 38.592 15.554 5 108.461 3.000 1.63854 55.45 6 28.260 13.059 7* 706.256 6.160 1.80835 40.55 8 78.641 2.829 9 69.184 2.200 1.91650 31.60 10 37.355 17.504 11 -23.624 2.700 1.84666 23.78 12 -77.980 2.600 13 -76.767 11.828 1.70154 41.15 14 -33.454 1.897 15 -540.740 7.100 1.71736 29.50 16 -96.094 0.300 17 99.912 7.841 1.80518 25.46 18 5976.866 74.089 19 -1049.310 1.900 1.91650 31.60 20 52.364 1.238 21 41.676 8.740 1.43700 95.
  • Zoom lens group data group (surface i) Focal length 1 (1-41) 10.831 2 (42- 47) 103.006 3 (48-53) 166.532 4 (54- 72) 93.874
  • Example 3 Unit mm Surface data i r d nd vd object(SC) infinity infinity 1 297.721 11.365 1.51680 64.20 2 1550.058 0.300 3 166.995 4.700 1.58913 61.25 4 38.112 22.600 5 -123.131 3.000 1.63854 55.45 6 212.675 3.096 7* 706.256 6.160 1.80835 40.55 8 78.641 3.217 9 77.132 2.200 1.91650 31.60 10 32.395 18.329 11 -30.997 2.700 1.84666 23.78 12 -219.887 2.433 13 -188.726 12.515 1.70154 41.15 14 -41.616 15.317 15 infinity 8.758 1.71736 29.50 16 -104.426 0.300 17 132.639 8.422 1.80518 25.46 18 9074.126 83.377 19 -288.764 1.900 1.91650 31.60 20 56.019 1.220 21 50.649 10.514 1.43700
  • Zoom lens group data group (surface i) Focal length 1 (1-35) 22.030 2 (36- 41) 105.654 3 (42- 47) 94.377 4 (48-60) 97.318 5 (61-66) 139.720

Landscapes

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Abstract

投影光学系は、第２光学系が中間像を形成し、第１光学系が中間像を画角７０°以上に拡大投影し、第２光学系のみが変倍のために移動する移動群を有する。第２光学系内において軸上主光線と軸外主光線との交わる位置を位置ＰＡとすると、位置ＰＡよりも拡大側に移動群が複数位置し、全変倍域において複数の移動群がいずれも位置ＰＡを含まない。複数の移動群のうち、最も拡大側の第２－２群とその縮小側に隣り合って位置する第２－３群が正の屈折力を有し、条件式：０．１＜ｆ２／ｆ３＜１．３（ｆ２：第２－２群の焦点距離、ｆ３：第２－３群の焦点距離）を満足する。

Description

投影光学系及び投影装置
　本発明は画像表示面に表示される画像を拡大投影する投影光学系及び投影装置に関するものであり、例えば、短い距離で大画面投影を行う投影装置と、それに最適な投影光学系に関するものである。
　近年、短い距離で大画面投影を行う投影装置への需要に対応するため、より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。しかし、広画角化を図ろうとするとレンズが大型化しやすくなる。その一般的な対策として、中間像を有するリレータイプの投影光学系が採用されている。それでも、画角が７０°を超えるようになるとレンズが大型化し、そのまま小型化しようとすると軸外収差、特に像面湾曲の補正が難しくなる。例えば特許文献１，２では、短い距離で大画面投影を行う投影装置に適した投影光学系が提案されているが、この問題は解消されていない。
特開２０１８－３６３８８号公報 特開２０１６－１４３０３２号公報
　例えば、特許文献１記載の投影光学系では、変倍を行う第２光学系のパワー配置が適切なものになっていないため、拡大側レンズ及び中間像が大きくなり、レンズが大型化している。特許文献２記載の投影光学系でも、変倍を行う第２光学系のパワー配置が適切でないため、拡大側レンズ及び第２光学系のレンズ径が大きくなり、レンズが大型化している。
　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、短い距離での大画面投影が可能な広画角でありながらコンパクトかつ高性能な投影光学系と、それを備えた投影装置を提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明の投影光学系は、画像表示面に表示される画像を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し、
　前記第２光学系が中間像を形成し、前記第１光学系が前記中間像を画角７０°以上に拡大投影し、
　前記第２光学系のみが変倍のために移動する移動群を有し、
　前記第２光学系内において軸上主光線と軸外主光線との交わる位置を位置ＰＡとすると、前記位置ＰＡよりも拡大側に前記移動群が複数位置し、全変倍域において前記複数の移動群がいずれも前記位置ＰＡを含まず、
　前記複数の移動群のうち、最も拡大側の移動群を第２－２群とし、前記第２－２群の縮小側に隣り合って位置する移動群を第２－３群とすると、前記第２－２群と前記第２－３群がともに正の屈折力を有し、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
０．１＜ｆ２／ｆ３＜１．３　…（１）
　ただし、
ｆ２：第２－２群の焦点距離、
ｆ３：第２－３群の焦点距離、
である。
　本発明の投影装置は、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本発明の投影光学系と、を備えたことを特徴とする。
　本発明によれば、中間像を形成する第２光学系が特徴的な移動群を有する構成になっているため、投影性能を保持しつつ広画角化と小型化とを両立させることができる。したがって、短い距離での大画面投影が可能な広画角でありながらコンパクトかつ高性能な投影光学系と、それを備えた投影装置を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。 第４の実施の形態（実施例４）の光学構成図。 第１の実施の形態（実施例１）における光路の折り曲げを示す屈曲構成図。 第２の実施の形態（実施例２）における光路の折り曲げを示す屈曲構成図。 第３の実施の形態（実施例３）における光路の折り曲げを示す屈曲構成図。 第４の実施の形態（実施例４）における光路の折り曲げを示す屈曲構成図。 実施例１の収差図。 実施例２の収差図。 実施例３の収差図。 実施例４の収差図。 投影装置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，投影装置等を説明する。本発明の実施の形態に係る投影光学系は、画像表示素子（例えば、デジタル・マイクロミラー・デバイス(digital micromirror device)，ＬＣＤ(liquid crystal display)等）の画像表示面に表示される画像を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し、前記第２光学系が中間像を形成し、前記第１光学系が前記中間像を画角７０°以上に拡大投影し、前記第２光学系のみが変倍のために移動する移動群を有するものである。
　そして、前記第２光学系内において軸上主光線と軸外主光線との交わる位置を位置ＰＡとすると、前記位置ＰＡよりも拡大側に前記移動群が複数位置し、全変倍域において前記複数の移動群がいずれも前記位置ＰＡを含まず、前記複数の移動群のうち、最も拡大側の移動群を第２－２群とし、前記第２－２群の縮小側に隣り合って位置する移動群を第２－３群とすると、前記第２－２群と前記第２－３群がともに正の屈折力を有し、以下の条件式（１）を満足する構成になっている。
０．１＜ｆ２／ｆ３＜１．３　…（１）
　ただし、
ｆ２：第２－２群の焦点距離、
ｆ３：第２－３群の焦点距離、
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。
　上記のように、中間像を有するリレータイプの投影光学系において、画像表示素子側でレンズ径の小さい第２光学系のみで変倍を行い、テレセントリック性への影響の少ない位置ＰＡより拡大側に変倍時に移動する群を少なくとも２つ有することで、投影光学系の大きさやテレセントリック性に対する影響を最小限にしつつ、軸外収差、特に像面湾曲を効率的に補正することを可能としている。また、第２光学系内で拡大側に近い第２－２群と第２－３群の屈折力を共に正とすることで、第２－２群と第２－３群における軸外光線通過位置を高くでき、軸外収差、特に像面湾曲の更なる効率的な補正を可能としている。
　条件式（１）は、第２光学系内の位置ＰＡよりも拡大側で軸外収差、特に像面湾曲を補正するための好適な条件範囲を規定している。条件式（１）の上限を上回ると、第２－２群に対し第２－３群の屈折力が大きくなりすぎて、第２－２群における軸外光線通過位置が低くなるため、軸外収差、特に像面湾曲を補正することが難しくなる。条件式（１）の下限を下回ると、移動群である第２－２群の屈折力が大きくなりすぎるために、変倍による軸外収差、特に像面湾曲の変動が大きくなる。したがって、条件式（１）を満たせば、軸外性能を良好に保ちながら広画角化を達成することが可能となる。
　上述した特徴的構成を有する投影光学系では、中間像を形成する第２光学系が特徴的な移動群を有する構成になっているため、投影性能を保持しつつ広画角化と小型化とを両立させることができる。したがって、短い距離での大画面投影が可能な広画角でありながらコンパクトかつ高性能な投影光学系を実現することが可能である。そして、その投影光学系を投影装置に用いれば、投影装置の高性能化，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。
０．２＜ｆ２／ｆ３＜０．７　…（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、前記効果をより一層大きくすることができる。
　前記位置ＰＡよりも縮小側に、正の屈折力を有する第２－４群を前記移動群として有することが望ましい。第２－４群を用いて変倍効果を分担すると、第２－２群の移動量を小さくすることができる。その結果、変倍による軸外収差、特に像面湾曲の変動を更に小さくすることができる。また、第２－４群が正の屈折力を持つことで、テレセントリック性を維持しやすくなる。
　以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
５＜ｆ４／｜ｆｗ｜＜２０　…（２）
　ただし、
ｆ４：第２－４群の焦点距離、
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離、
である。
　条件式（２）は、第２－４群の好ましい焦点距離を規定している。条件式（２）の上限を上回ると、第２－４群の屈折力が小さくなりすぎ、その傾向として、テレセントリック性を確保することが難しくなる。つまり、条件式（２）の上限を上回らないように第２－４群の屈折力を確保することで、テレセントリック性の確保を有利に行うことが可能となる。条件式（２）の下限を下回ると、第２－４群の屈折力が大きくなりすぎ、その傾向として、変倍による軸外収差、特に像面湾曲の変動が発生しやすくなる。つまり、条件式（２）の下限を下回らないように第２－４群の屈折力を抑えることで、変倍による軸外収差、特に像面湾曲の変動の低減を有利に行うことが可能となる。したがって、条件式（２）を満たすことにより、テレセントリック性の確保と軸外収差の補正とを良好にバランスさせることが可能になる。
　以下の条件式（２ａ）を満足することが更に望ましい。
６＜ｆ４／｜ｆｗ｜＜１７　…（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、前記効果をより一層大きくすることができる。
　前記第２光学系内の最も縮小側に、正の屈折力を有し、かつ、変倍時に位置固定の最終群を有することが望ましい。このような最終群を用いることにより、変倍によるテレセントリック性の変動を小さくしたうえで、良好なテレセントリック性を得ることが可能となる。
　前記第２光学系内の最も拡大側に、変倍時に位置固定の第２－１群を有することが望ましい。中間像に隣り合って位置する固定群を第２－１群として配置することにより、第２－２群及び第２－３群に加えて第２－１群でも軸外収差、特に像面湾曲を補正することができ、さらに良好な投影性能を得ることが可能となる。また、変倍時に位置固定とすることで、変倍による軸外収差、特に像面湾曲の変動も抑えることができる。
　前記第２－１群は負の屈折力を有することが望ましい。前記第２－１群が負の屈折力を有することにより、第２－２群での軸外光線通過位置を高くすることができ、更に効率的に軸外収差、特に像面湾曲を補正することが可能となる。
　以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
－３＜ｆ１／ｆ２＜－１　…（３）
　ただし、
ｆ１：第２－１群の焦点距離、
ｆ２：第２－２群の焦点距離、
である。
　条件式（３）は、第２－１群の好ましい屈折力を規定している。条件式（３）の上限を上回ると、第２－１群の屈折力が大きくなりすぎ、その傾向として、第２－１群で発生する軸外収差、特に像面湾曲が大きくなり、その補正が難しくなる。つまり、条件式（３）の上限を上回らないように第２－１群の屈折力を抑えることで、第２－１群で発生する軸外収差、特に像面湾曲の補正に有利になる。条件式（３）の下限を下回ると、逆に第２－１群の屈折力が小さくなりすぎ、その傾向として、第２－２群での軸外光線通過位置が低くなるため、これも軸外収差、特に像面湾曲の補正が難しくなる。つまり、条件式（３）の下限を下回らないように第２－１群の屈折力を確保することで、第２－２群での軸外光線通過位置が低くなるのを抑えることができ、軸外収差、特に像面湾曲の補正に有利になる。したがって、条件式（３）を満たすことにより、軸外性能を更に良好に保ちながら広画角化を達成することが可能となる。
　以下の条件式（３ａ）を満足することが更に望ましい。
－３＜ｆ１／ｆ２＜－１．５　…（３ａ）
　この条件式（３ａ）は、前記条件式（３）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（３ａ）を満たすことにより、前記効果をより一層大きくすることができる。
　前記第２－１群は拡大側から正負の２枚のレンズからなることが望ましい。このように第２－１群を最少限のレンズ枚数で構成すると、第２－２群を拡大側近くに配置することができ、像面湾曲を更に効率的に補正することが可能となる。また、拡大側から正負の順に配置すると、軸外光線通過位置が低くなりやすい負の第２－１群で、比較的軸外収差に効く拡大側レンズの軸外光線通過位置を高くすることができ、軸外収差、特に像面湾曲を更に補正することが可能となる。
　前記第１光学系は非球面を有することが望ましい。非球面を用いることにより、第１光学系で発生する軸外収差、特に歪曲と像面湾曲を効果的に補正することでき、第１光学系の径も小さくすることが可能となる。具体的には、拡大側に近い位置に非球面を置くことで歪曲を更に効果的に補正することが可能となり、中間像に近い位置に非球面を置くことで像面湾曲を更に効果的に補正することが可能となる。
　前記第１光学系内で最も拡大側にある非球面よりも拡大側に正レンズを有することが望ましい。このように正レンズを配置することにより、軸外収差、特に歪曲を更に良好に補正することが可能となる。
　前記第１光学系内の最大空気間隔において、光軸を９０°折り曲げる反射光学素子を配置することが望ましい。このように反射光学素子を配置することにより、更に狭い空間でも大画面投影を行うことが可能となる。
　次に、第１～第４の実施の形態を挙げて、変倍機能を有する投影光学系ＬＮの具体的な光学構成を説明する。図１～図４は、第１～第４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、図５～図８は、第１～第４の実施の形態における光路の折り曲げをそれぞれ示す屈曲構成図である。これらの光学構成図及び屈曲構成図では、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，光路等を、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。
　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が変倍時に位置固定で配置されているが、これらは搭載される投影装置に応じて適宜変更可能である。例えば、３単板式のカラー画像投影を行う場合、第１～第３の実施の形態の投影光学系ＬＮが適しており、単板式のカラー画像投影を行う場合、第４の実施の形態の投影光学系ＬＮが適しているが、投影方式はこれらに限らない。
　第１～第４の実施の形態の投影光学系ＬＮは、図１～図４に示すように、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が画角７０°以上に拡大投影する、縮小側に略テレセントリックな構成になっている。
　また、第１～第４の実施の形態の投影光学系ＬＮは、第１光学系ＬＮ１と第２光学系ＬＮ２を同一の光軸ＡＸ上に有しているが、光軸ＡＸを９０°折り曲げる反射光学素子ＲＤ（図５～図８）を第１光学系ＬＮ１内の最大空気間隔に配置することが可能になっている。光路折り曲げ用の反射光学素子ＲＤの具体例としては、平面ミラー，三角プリズム等が挙げられる。中間像ＩＭ１を形成するリレータイプの投影光学系ＬＮでは、レンズ系が長くなりやすいので、第１光学系ＬＮ１中に反射光学素子ＲＤ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と、投影光学系ＬＮ全体のコンパクト化を効果的に達成することができる。
　第１光学系ＬＮ１は変倍において位置固定であり、変倍は第２光学系ＬＮ２のみで行われる。つまり、第２光学系ＬＮ２のみが変倍のために移動する移動群を有しており、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。図１～図４中の矢印ｍ１，ｍ２－１，ｍ２－２，ｍ２－３，ｍ２－３－１，ｍ２－４，ｍＥは、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）へのズーミングにおける第１光学系ＬＮ１（固定群），第２－１群Ｇｒ２－１（固定群），第２－２群Ｇｒ２－２（移動群），第２－３群Ｇｒ２－３（移動群），第２－３－１群Ｇｒ２－３－１（固定群），第２－４群Ｇｒ２－４（移動群），最終群ＧｒＥ（固定群）の移動又は固定をそれぞれ模式的に示している。
　各実施の形態では、第２光学系ＬＮ２内において軸上主光線と軸外主光線との交わる位置を位置ＰＡとしており、位置ＰＡよりも拡大側に第２－２群Ｇｒ２－２と第２－３群Ｇｒ２－３が位置している。第２－２群Ｇｒ２－２は最も拡大側の移動群であり、第２－３群Ｇｒ２－３は第２－２群Ｇｒ２－２の縮小側に隣り合って位置する移動群である。その第２－２群Ｇｒ２－２と第２－３群Ｇｒ２－３は、ともに正の屈折力を有しており、全変倍域においていずれも位置ＰＡを含んでいない。また、第１，第３，第４の実施の形態では、位置ＰＡよりも縮小側に、正の屈折力を有する第２－４群Ｇｒ２－４が移動群として配置されている。
　第１～第３の実施の形態では、第２光学系ＬＮ２内の最も拡大側に、負の屈折力を有し、かつ、ズーム位置固定（つまり、変倍時に位置固定）の第２－１群Ｇｒ２－１が位置しており、第１～第４の実施の形態では、第２光学系ＬＮ２内の最も縮小側に、正の屈折力を有し、かつ、ズーム位置固定の最終群ＧｒＥが位置している。また、第３の実施の形態では、第２－３群Ｇｒ２－３と位置ＰＡとの間に、負の屈折力を有し、かつ、ズーム位置固定の第２－３－１群Ｇｒ２－３－１が位置している。
　第１～第４の実施の形態では、位置ＰＡに絞りＳＴが位置しており、絞りＳＴのズーム位置はその縮小側に隣り合って位置する群と一体である。つまり、第１，第３，第４の実施の形態では絞りＳＴのズーム位置がその縮小側に隣り合って位置する第２－４群Ｇｒ２－４と一体に移動し、第２の実施の形態では絞りＳＴのズーム位置がその縮小側に隣り合って位置する最終群ＧｒＥと一体に固定である。
　次に、上記投影光学系ＬＮを備えた投影装置の一実施の形態を説明する。図１３に、投影装置の一例として、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の画像表示面ＩＭ２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が適用可能な投影装置はこれに限らない。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を用いずに投影装置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。
　以上の説明から分かるように、上述した実施の形態や後述する実施例には以下の特徴的な構成（＃１）～（＃１２）等が含まれている。
　（＃１）：画像表示面に表示される画像を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し、
　前記第２光学系が中間像を形成し、前記第１光学系が前記中間像を画角７０°以上に拡大投影し、
　前記第２光学系のみが変倍のために移動する移動群を有し、
　前記第２光学系内において軸上主光線と軸外主光線との交わる位置を位置ＰＡとすると、前記位置ＰＡよりも拡大側に前記移動群が複数位置し、全変倍域において前記複数の移動群がいずれも前記位置ＰＡを含まず、
　前記複数の移動群のうち、最も拡大側の移動群を第２－２群とし、前記第２－２群の縮小側に隣り合って位置する移動群を第２－３群とすると、前記第２－２群と前記第２－３群がともに正の屈折力を有し、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする投影光学系；
０．１＜ｆ２／ｆ３＜１．３　…（１）
　ただし、
ｆ２：第２－２群の焦点距離、
ｆ３：第２－３群の焦点距離、
である。
　（＃２）：前記位置ＰＡよりも縮小側に、正の屈折力を有する第２－４群を前記移動群として有することを特徴とする（＃１）記載の投影光学系。
　（＃３）：以下の条件式（２）を満足することを特徴とする（＃２）記載の投影光学系；
５＜ｆ４／｜ｆｗ｜＜２０　…（２）
　ただし、
ｆ４：第２－４群の焦点距離、
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離、
である。
　（＃４）：前記第２光学系内の最も縮小側に、正の屈折力を有し、かつ、変倍時に位置固定の最終群を有することを特徴とする（＃１）～（＃３）のいずれか１項に記載の投影光学系。
　（＃５）：前記第２光学系内の最も拡大側に、変倍時に位置固定の第２－１群を有することを特徴とする（＃１）～（＃４）のいずれか１項に記載の投影光学系。
　（＃６）：前記第２－１群が負の屈折力を有することを特徴とする（＃５）記載の投影光学系。
　（＃７）：以下の条件式（３）を満足することを特徴とする（＃５）又は（＃６）記載の投影光学系；
－３＜ｆ１／ｆ２＜－１　…（３）
　ただし、
ｆ１：第２－１群の焦点距離、
ｆ２：第２－２群の焦点距離、
である。
　（＃８）：前記第２－１群が拡大側から正負の２枚のレンズからなることを特徴とする（＃６）又は（＃７）記載の投影光学系。
　（＃９）：前記第１光学系が非球面を有することを特徴とする（＃１）～（＃８）のいずれか１項に記載の投影光学系。
　（＃１０）：前記第１光学系内で最も拡大側にある非球面よりも拡大側に正レンズを有することを特徴とする（＃９）記載の投影光学系。
　（＃１１）：前記第１光学系内の最大空気間隔において、光軸を９０°折り曲げる反射光学素子が配置されていることを特徴とする（＃１）～（＃１０）のいずれか１項に記載の投影光学系。
　（＃１２）：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（＃１）～（＃１１）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投影装置。
　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１～４（ＥＸ１～４）は、前述した第１～第４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４の実施の形態を表す光学構成図（図１～図４）及び屈曲構成図（図５～図８）は、対応する実施例１～４のレンズ断面形状，レンズ配置，光路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１～４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（ここでは、第２－１群Ｇｒ２－１を第１光学系ＬＮ１と一体のレンズ群として示す。）。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。
　表１に、条件式対応値，その関連データ等を各実施例について示す。ここで、条件式関連データ等として、広角端Ｗにおける全系の焦点距離ｆｗ（ｍｍ），第１光学系ＬＮ１の焦点距離ｆＬ１（ｍｍ），広角端Ｗにおける第２光学系ＬＮ２の焦点距離ｆＬ２ｗ（ｍｍ），第２－１群Ｇｒ２－１の焦点距離ｆ１（ｍｍ），第２－２群Ｇｒ２－２の焦点距離ｆ２（ｍｍ），第２－３群Ｇｒ２－３の焦点距離ｆ３（ｍｍ），第２－３－１群Ｇｒ２－３－１の焦点距離ｆ３－１（ｍｍ），第２－４群Ｇｒ２－４の焦点距離ｆ４（ｍｍ），最終群ＧｒＥの焦点距離ｆＥ（ｍｍ）を挙げる。
　図９～図１２は、実施例１～実施例４（ＥＸ１～ＥＸ４）にそれぞれ対応する収差図（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９～図１２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。なお、各実施例の投影光学系ＬＮをプロジェクターＰＪに用いる場合（図１３）、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。
　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。
　実施例１の投影光学系ＬＮは、全体で３３枚のレンズエレメントで構成されており、拡大側の１８枚が第１光学系ＬＮ１、縮小側の１５枚が第２光学系ＬＮ２で、第２光学系ＬＮ２が第１光学系ＬＮ１の縮小側に中間像ＩＭ１を形成する。変倍は第２光学系ＬＮ２のみで行われ、第２光学系ＬＮ２は、拡大側から順に、第２－１群Ｇｒ２－１が負、第２－２群Ｇｒ２－２が正、第２－３群Ｇｒ２－３が正、第２－４群Ｇｒ２－４が正、最終群ＧｒＥが正の５成分ズームとなっている。
　実施例１の第２光学系ＬＮ２では、第２－１群Ｇｒ２－１と最終群ＧｒＥが固定群であり、変倍時には位置固定（軌跡ｍ２－１，ｍＥ）となっている。広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍において、第２－２群Ｇｒ２－２は縮小側に凸の軌跡ｍ２－２で拡大側へ移動し、第２－３群Ｇｒ２－３と第２－４群Ｇｒ２－４は拡大側へ単調に移動する（移動軌跡ｍ２－３，ｍ２－４）。第２光学系ＬＮ２内の軸外主光線と軸上主光線との交わる位置ＰＡより拡大側には、移動群である第２－２群Ｇｒ２－２と第２－３群Ｇｒ２－３が位置しており、第２－２群Ｇｒ２－２の移動量が最も小さくなっている。また、第２－１群Ｇｒ２－１は拡大側から正負の単レンズで２枚構成となっている。
　実施例１の第１光学系ＬＮ１（軌跡ｍ１）は、中間像ＩＭ１を画角１１３．６°に拡大投影する。第１光学系ＬＮ１は、拡大側から順に、拡大側に凸の正メニスカスレンズと、拡大側に凸の負メニスカスレンズと、両凹の負レンズと、非球面レンズと、を有しており、さらに中間像ＩＭ１側から２枚目のレンズに非球面を有している。また実施例１では、第１光学系ＬＮ１内の拡大側から９番目のレンズと１０番目のレンズとの間の最大空気間隔に、反射光学素子ＲＤを配置することで折り曲げ投影を行うことができるように構成されている。
　実施例２の投影光学系ＬＮは、全体で３３枚のレンズエレメントで構成されており、拡大側の１８枚が第１光学系ＬＮ１、縮小側の１５枚が第２光学系ＬＮ２で、第２光学系ＬＮ２が第１光学系ＬＮ１の縮小側に中間像ＩＭ１を形成する。変倍は第２光学系ＬＮ２のみで行われ、第２光学系ＬＮ２は、拡大側から順に、第２－１群Ｇｒ２－１が負、第２－２群Ｇｒ２－２が正、第２－３群Ｇｒ２－３が正、最終群ＧｒＥが正の４成分ズームとなっている。
　実施例２の第２光学系ＬＮ２では、第２－１群Ｇｒ２－１と最終群ＧｒＥが固定群であり、変倍時には位置固定（軌跡ｍ２－１，ｍＥ）となっている。広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍において、第２－２群Ｇｒ２－２は縮小側へ移動し、第２－３群Ｇｒ２－３は拡大側に移動する（移動軌跡ｍ２－２，ｍ２－３）。第２光学系ＬＮ２内の軸外主光線と軸上主光線の交とわる位置ＰＡより拡大側には、移動群である第２－２群Ｇｒ２－２と第２－３群Ｇｒ２－３が位置しており、第２－２群Ｇｒ２－２の移動量が最も小さくなっている。また、第２－１群Ｇｒ２－１は拡大側から正負の単レンズで２枚構成となっている。
　実施例２の第１光学系ＬＮ１（軌跡ｍ１）は、中間像ＩＭ１を画角１１３．６°に拡大投影する。第１光学系ＬＮ１は、拡大側から順に拡大側に凸の正メニスカスレンズと、拡大側に凸の負メニスカスレンズと、拡大側に凸の負メニスカスレンズと、非球面レンズと、を有しており、さらに中間像ＩＭ１側から２枚目のレンズに非球面を有している。また実施例２では、第１光学系ＬＮ１内の拡大側から９番目のレンズと１０番目のレンズとの間の最大空気間隔に、反射光学素子ＲＤを配置することで折り曲げ投影を行うことができるように構成されている。
　実施例３の投影光学系ＬＮは、全体で３４枚のレンズエレメントで構成されており、拡大側の１８枚が第１光学系ＬＮ１、縮小側の１６枚が第２光学系ＬＮ２で、第２光学系ＬＮ２が第１光学系ＬＮ１の縮小側に中間像ＩＭ１を形成する。変倍は第２光学系ＬＮ２のみで行われ、第２光学系ＬＮ２は、拡大側から順に、第２－１群Ｇｒ２－１が負、第２－２群Ｇｒ２－２が正、第２－３群Ｇｒ２－３が正、第２－３－１群Ｇｒ２－３－１が負、第２－４群Ｇｒ２－４が正、最終群ＧｒＥが正の６成分ズームとなっている。
　実施例３の第２光学系ＬＮ２では、第２－１群Ｇｒ２－１と第２－３－１群Ｇｒ２－３－１と最終群ＧｒＥが固定群であり、変倍時には位置固定（軌跡ｍ２－１，ｍ２－３－１，ｍＥ）となっている。広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍において、第２－２群Ｇｒ２－２と第２－３群Ｇｒ２－３と第２－４群Ｇｒ２－４は拡大側に移動する（移動軌跡ｍ２－２，ｍ２－３，ｍ２－４）。第２光学系ＬＮ２内の軸外主光線と軸上主光線との交わる位置ＰＡより拡大側には、移動群である第２－２群Ｇｒ２－２と第２－３群Ｇｒ２－３が位置しており、第２－２群Ｇｒ２－２の移動量が最も小さくなっている。また、第２－１群Ｇｒ２－１は拡大側から正負の単レンズで２枚構成となっている。
　実施例３の第１光学系ＬＮ１（軌跡ｍ１）は、中間像ＩＭ１を画角１１３．５°に拡大投影する。第１光学系ＬＮ１は、拡大側から順に、拡大側に凸の正メニスカスレンズと、拡大側に凸の負メニスカスレンズと、両凹の負レンズと、非球面レンズと、を有しており、さらに中間像ＩＭ１側から２枚目のレンズに非球面を有している。また実施例３では、第１光学系ＬＮ１内の拡大側から９番目のレンズと１０番目のレンズとの間の最大空気間隔に、反射光学素子ＲＤを配置することで折り曲げ投影を行うことができるように構成されている。
　実施例４の投影光学系ＬＮは、全体で３０枚のレンズエレメントで構成されており、拡大側の１７枚が第１光学系ＬＮ１、縮小側の１３枚が第２光学系ＬＮ２で、第２光学系ＬＮ２が第１光学系ＬＮ１の縮小側に中間像ＩＭ１を形成する。変倍は第２光学系ＬＮ２のみで行われ、第２光学系ＬＮ２は、拡大側から順に、第２－２群Ｇｒ２－２が正、第２－３群Ｇｒ２－３が正、第２－４群Ｇｒ２－４が正、最終群ＧｒＥが正の４成分ズームとなっている。
　実施例４の第２光学系ＬＮ２では、最終群ＧｒＥが固定群であり、変倍時には位置固定（軌跡ｍＥ）となっている。広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍において、第２－２群Ｇｒ２－２と第２－３群Ｇｒ２－３と第２－４群Ｇｒ２－４は拡大側に移動する（移動軌跡ｍ２－２，ｍ２－３，ｍ２－４）。第２光学系ＬＮ２内の軸外主光線と軸上主光線との交わる位置より拡大側には、移動群である第２－２群Ｇｒ２－２と第２－３群Ｇｒ２－３が位置しており、第２－２群Ｇｒ２－２の移動量が最も小さくなっている。
　実施例４の第１光学系ＬＮ１（軌跡ｍ１）は、中間像ＩＭ１を画角１００．３°に拡大投影する。第１光学系ＬＮ１は、拡大側から順に、拡大側に凸の負メニスカスレンズと、拡大側に凸の正メニスカスレンズと、拡大側に凸の負メニスカスレンズと、拡大側に凸の負メニスカスレンズと、を有しており、非球面を有していない。また実施例４では、第１光学系ＬＮ１内の拡大側から８番目のレンズと９番目のレンズとの間の最大空気間隔に、反射光学素子ＲＤを配置することで折り曲げ投影を行うことができるように構成されている。
　実施例１
単位：mm
面データ
    i              r          d       nd         vd
object(SC)     infinity   infinity
    1           347.535     10.446   1.51680   64.20
    2          1843.970      0.609
    3           157.545      5.200   1.58913   61.25
    4            37.856     22.165
    5          -134.446      3.000   1.63854   55.45
    6           107.986      4.420
    7*          706.256      6.160   1.80835   40.55
    8            78.641      3.462
    9            85.308      2.200   1.91650   31.60
   10            36.000     20.723
   11           -29.623      3.200   1.84666   23.78
   12          -177.291      2.333
   13          -173.887     14.166   1.70154   41.15
   14           -41.009      0.300
   15          2240.582      9.555   1.71736   29.50
   16           -98.596     37.767
   17           107.255      7.519   1.80518   25.46
   18           982.291     72.563
   19          -134.636      1.900   1.91650   31.60
   20            55.990      1.255
   21            51.776     10.730   1.43700   95.10
   22           -51.088      1.325
   23            37.896     14.078   1.43700   95.10
   24           -70.429      4.169
   25           -49.938      2.300   1.56883   56.04
   26            39.876      3.943
   27            52.441     11.980   1.49700   81.61
   28           -95.286      0.955
   29            53.512      9.999   1.49700   81.61
   30          -236.314     27.002
   31           -36.853      1.913   1.70154   41.15
   32            45.920      6.104
   33           200.231      8.680   1.80835   40.55
   34*          -43.913      4.000
   35           110.749      8.610   1.80518   25.46
   36          -107.176     11.433
   37(IM1)     infinity      8.013
   38            37.470      8.651   1.80518   25.46
   39            83.696     10.535
   40           -36.359      2.400   1.72342   37.99
   41           139.437   variable
   42           -33.941      7.142   1.63854   55.45
   43           -28.154      2.560
   44          -258.122      2.529   1.80518   25.46
   45           124.182      2.495
   46           117.571     11.583   1.72342   37.99
   47           -60.904   variable
   48         -2931.330      4.109   1.51680   64.20
   49          -161.957     11.573
   50           204.790      1.975   1.91650   31.60
   51            68.310      2.232
   52            59.208      6.496   1.60342   38.01
   53          -421.378   variable
   54(ST,PA)   infinity     18.562
   55           -41.285      2.300   1.72916   54.67
   56            93.488      2.950
   57            70.612      9.514   1.49700   81.61
   58           -42.801      1.000
   59           124.004      9.642   1.49700   81.61
   60           -46.111      2.868
   61           -38.123      2.200   1.69680   55.46
   62            69.703      2.869
   63           107.216      6.482   1.49700   81.61
   64          -216.725      0.300
   65           126.187     10.934   1.49700   81.61
   66           -58.116   variable
   67           109.886      6.348   1.59410   60.47
   68          -995.872     15.300
   69          infinity     91.000   1.51680   64.20
   70          infinity      5.000
   71          infinity      3.000   1.48749   70.44
   72          infinity      1.500
 image(IM2)    infinity
非球面データ
   i        K            A4            A6            A8
   7   0.0000e+000   4.3870e-006  -2.3855e-009   1.2418e-012
  34   0.0000e+000   1.8717e-005  -2.9859e-008   4.1374e-011
   i       A10           A12           A14           A16
   7  -2.2387e-016   0.0000e+000   0.0000e+000   0.0000e+000
  34  -4.0688e-014   1.7008e-017   0.0000e+000   0.0000e+000
各種データ
zoom ratio    1.22
            Wide(W)  Middle(M)  Tele(T)
   Fl       -11.434   -12.704   -13.974
   Fno.      -2.422    -2.500    -2.579
   ω       -56.767   -54.119   -51.521
  ymax       17.700    17.700    17.700
   TL       688.012   688.012   688.012
   BF        83.812    83.812    83.812
  d41        12.034    12.026    12.123
  d47        40.961    24.259     9.482
  d53        25.884    31.874    35.832
  d66        10.894    21.614    32.336
ズームレンズ群データ
 群 ( 面  i )   焦点距離
  1 (  1- 41)      9.573
  2 ( 42- 47)     67.948
  3 ( 48- 53)    174.303
  4 ( 54- 66)    163.587
  5 ( 67- 72)    166.938
　実施例２
単位：mm
面データ
    i              r          d       nd         vd
object(SC)     infinity   infinity
    1           182.621     15.000   1.51680   64.20
    2           708.582      0.300
    3           218.877      4.700   1.58913   61.25
    4            38.592     15.554
    5           108.461      3.000   1.63854   55.45
    6            28.260     13.059
    7*          706.256      6.160   1.80835   40.55
    8            78.641      2.829
    9            69.184      2.200   1.91650   31.60
   10            37.355     17.504
   11           -23.624      2.700   1.84666   23.78
   12           -77.980      2.600
   13           -76.767     11.828   1.70154   41.15
   14           -33.454      1.897
   15          -540.740      7.100   1.71736   29.50
   16           -96.094      0.300
   17            99.912      7.841   1.80518   25.46
   18          5976.866     74.089
   19         -1049.310      1.900   1.91650   31.60
   20            52.364      1.238
   21            41.676      8.740   1.43700   95.10
   22           -64.694      2.716
   23            37.111     10.009   1.43700   95.10
   24           -79.090      4.384
   25           -45.330      2.300   1.56883   56.04
   26            39.985      4.894
   27            82.288      8.342   1.49700   81.61
   28           -93.492      0.500
   29            55.928      9.533   1.49700   81.61
   30          -110.605     29.953
   31           -45.875      1.900   1.70154   41.15
   32            41.845      6.424
   33           200.231      8.680   1.80835   40.55
   34*          -43.913      9.704
   35            59.728     10.734   1.80518   25.46
   36          -789.080      4.000
   37(IM1)     infinity     26.294
   38            36.470      8.835   1.72825   28.32
   39            97.052      8.394
   40           -68.216      1.900   1.61800   63.39
   41            50.795   variable
   42            52.279      9.554   1.60311   60.69
   43           -82.815      2.001
   44           -78.119      2.500   1.80518   25.46
   45            64.430     13.117
   46           510.323      6.250   1.80610   33.27
   47           -71.836   variable
   48           480.610      4.999   1.51680   64.20
   49          -248.219     12.297
   50           137.367      1.900   1.91082   35.25
   51            56.855      1.861
   52            57.264      8.023   1.54072   47.20
   53          -192.652   variable
   54(ST,PA)   infinity     45.738
   55           -85.182      1.800   1.72916   54.67
   56            99.178      0.300
   57            52.445     11.247   1.49700   81.61
   58           -61.034      1.000
   59            73.618      8.405   1.49700   81.61
   60           -91.477      4.816
   61           -46.154      2.200   1.69680   55.46
   62            58.216      3.482
   63            99.578      7.830   1.49700   81.61
   64          -117.891      0.300
   65          1493.828      2.500   1.49700   81.61
   66           427.786      0.300
   67           104.543     10.048   1.59410   60.47
   68           -81.577     22.836
   69          infinity     91.000   1.51680   64.20
   70          infinity      5.000
   71          infinity      3.000   1.48749   70.44
   72          infinity      1.500
 image(IM2)    infinity
非球面データ
   i        K            A4            A6            A8
   7   0.0000e+000   4.3870e-006  -2.3855e-009   1.2418e-012
  34   0.0000e+000   1.8717e-005  -2.9859e-008   4.1374e-011
   i       A10           A12           A14           A16
   7  -2.2387e-016   0.0000e+000   0.0000e+000   0.0000e+000
  34  -4.0688e-014   1.7008e-017   0.0000e+000   0.0000e+000
各種データ
zoom ratio    1.22
            Wide(W)  Middle(M)  Tele(T)
   Fl       -11.436   -12.706   -13.975
   Fno.      -2.499    -2.500    -2.500
   ω       -56.818   -54.211   -51.625
  ymax       17.700    17.700    17.700
   TL       671.049   671.049   671.049
   BF        91.348    91.348    91.348
  d41         3.000     8.372    12.751
  d47        52.199    30.772     9.429
  d53         2.000    18.055    35.019
ズームレンズ群データ
 群 ( 面  i )   焦点距離
  1 (  1- 41)     10.831
  2 ( 42- 47)    103.006
  3 ( 48- 53)    166.532
  4 ( 54- 72)     93.874
　実施例３
単位：mm
面データ
    i              r          d       nd         vd
object(SC)     infinity   infinity
    1           297.721     11.365   1.51680   64.20
    2          1550.058      0.300
    3           166.995      4.700   1.58913   61.25
    4            38.112     22.600
    5          -123.131      3.000   1.63854   55.45
    6           212.675      3.096
    7*          706.256      6.160   1.80835   40.55
    8            78.641      3.217
    9            77.132      2.200   1.91650   31.60
   10            32.395     18.329
   11           -30.997      2.700   1.84666   23.78
   12          -219.887      2.433
   13          -188.726     12.515   1.70154   41.15
   14           -41.616     15.317
   15          infinity      8.758   1.71736   29.50
   16          -104.426      0.300
   17           132.639      8.422   1.80518   25.46
   18          9074.126     83.377
   19          -288.764      1.900   1.91650   31.60
   20            56.019      1.220
   21            50.649     10.514   1.43700   95.10
   22           -53.421      0.300
   23            36.762     13.109   1.43700   95.10
   24           -84.646      4.246
   25           -54.915      2.300   1.56883   56.04
   26            37.507      3.869
   27            48.737     10.973   1.49700   81.61
   28          -136.737      0.500
   29            57.606      9.538   1.49700   81.61
   30          -172.471     26.852
   31           -35.378      1.900   1.70154   41.15
   32            45.716      6.131
   33           200.231      8.680   1.80835   40.55
   34*          -43.913      4.000
   35           121.832     10.457   1.80518   25.46
   36           -96.810      9.682
   37(IM1)     infinity     11.970
   38            44.242      6.639   1.80518   25.46
   39            85.443     12.734
   40           -34.375      1.900   1.72342   37.99
   41           708.867   variable
   42           -48.579      9.964   1.63854   55.45
   43           -33.028      0.300
   44          -425.203      2.500   1.80518   25.46
   45            98.261      3.345
   46           104.406     13.657   1.72342   37.99
   47           -74.984   variable
   48          -526.057      4.566   1.51680   64.20
   49          -129.295     22.800
   50           409.574      1.900   1.91650   31.60
   51            89.656      1.939
   52            74.737      6.521   1.60342   38.01
   53          -211.358   variable
   54          -118.302      1.738   1.61800   63.39
   55          -166.439   variable
   56(ST,PA)   infinity     17.403
   57           -42.394      1.800   1.72916   54.67
   58            90.288      4.120
   59            66.176      9.332   1.49700   81.61
   60           -43.619      1.000
   61           124.924      9.242   1.49700   81.61
   62           -45.616      2.869
   63           -37.222      2.200   1.69680   55.46
   64            68.424      2.788
   65           103.954      6.162   1.49700   81.61
   66          -246.132      0.300
   67           153.163     10.168   1.49700   81.61
   68           -56.224   variable
   69           100.392      6.740   1.59410   60.47
   70          -770.789     15.300
   71          infinity     91.000   1.51680   64.20
   72          infinity      5.000
   73          infinity      3.000   1.48749   70.44
   74          infinity      1.500
 image(IM2)    infinity
非球面データ
   i        K            A4            A6            A8
   7   0.0000e+000   4.3870e-006  -2.3855e-009   1.2418e-012
  34   0.0000e+000   1.8717e-005  -2.9859e-008   4.1374e-011
   i       A10           A12           A14           A16
   7  -2.2387e-016   0.0000e+000   0.0000e+000   0.0000e+000
  34  -4.0688e-014   1.7008e-017   0.0000e+000   0.0000e+000
各種データ
zoom ratio    1.22
            Wide(W)  Middle(M)  Tele(T)
   Fl       -11.434   -12.704   -13.974
   Fno.      -2.421    -2.500    -2.578
   ω       -56.748   -54.205   -51.620
  ymax       17.700    17.700    17.700
   TL       688.012   688.012   688.012
   BF        83.812    83.812    83.812
  d41        12.587    12.026    11.762
  d47        39.681    24.292    10.902
  d53         4.972    20.923    34.577
  d55        25.349    14.053     3.088
  d68        10.056    21.352    32.317
ズームレンズ群データ
 群 ( 面  i )   焦点距離
  1 (  1- 41)     10.272
  2 ( 42- 47)     68.996
  3 ( 48- 53)    171.577
  4 ( 54- 55)   -671.134
  5 ( 56- 68)    177.119
  6 ( 69- 74)    149.941
　実施例４
単位：mm
面データ
    i              r          d       nd         vd
object(SC)     infinity   infinity
    1            84.071      5.700   1.80518   25.46
    2            50.754      9.891
    3            65.457     14.615   1.91082   35.25
    4           159.535      0.300
    5            50.070      3.300   1.90366   31.31
    6            25.616     10.691
    7            83.250      2.000   1.90366   31.31
    8            23.972     11.872
    9           -43.496      1.700   1.83400   37.34
   10            64.368     21.829
   11           -94.136      6.076   1.72916   54.67
   12           -56.361      4.613
   13          -298.395     10.706   1.43700   95.10
   14           -40.477      0.300
   15            94.341      5.874   1.84666   23.78
   16         -1385.806     52.830
   17           -44.105      1.900   1.90366   31.31
   18           103.062      2.096
   19           128.458     10.686   1.43700   95.10
   20           -38.672      0.300
   21            83.490     11.491   1.43700   95.10
   22           -60.482      0.300
   23            79.397      2.600   1.90366   31.31
   24            46.786      0.300
   25            35.033     14.652   1.43700   95.10
   26          -164.596      0.500
   27            60.155      7.179   1.49700   81.61
   28          -694.341      6.069
   29           -54.005      2.389   1.80610   33.27
   30            37.038     11.094
   31           115.280      6.689   1.80809   22.76
   32          -168.630     31.507
   33            66.408      9.378   1.90366   31.31
   34           311.655     18.571
   35(IM1)     infinity   variable
   36          -103.410      6.644   1.90366   31.31
   37           -55.359     16.559
   38           -29.993      2.400   1.80518   25.46
   39           -40.030      0.688
   40           -55.757      5.393   1.72916   54.67
   41           -36.353   variable
   42          -890.792      4.803   1.91082   35.25
   43           -73.547      5.214
   44           -43.159      1.700   1.80518   25.46
   45           -69.349      6.872
   46           -95.497      3.995   1.48749   70.44
   47           -42.690   variable
   48(ST,PA)   infinity      4.507
   49           -31.248      1.100   1.71300   53.94
   50            53.113      4.529
   51            41.769      7.325   1.43700   95.10
   52           -31.268      1.000
   53            65.659      6.858   1.49700   81.61
   54           -42.649      4.700
   55           -25.993      1.800   1.69680   55.46
   56            61.784      4.136
   57           362.583      6.852   1.49700   81.61
   58           -55.535      0.300
   59           297.416     10.881   1.49700   81.61
   60           -37.638   variable
   61            93.852      6.967   1.49700   81.61
   62          -260.393     16.000
   63          infinity     42.000   1.51680   64.20
   64          infinity      5.000
   65          infinity      2.997   1.48749   70.44
   66          infinity      1.480
 image(IM2)    infinity
各種データ
zoom ratio    1.30
            Wide(W)  Middle(M)  Tele(T)
   Fl       -14.043   -16.168   -18.294
   Fno.      -2.417    -2.500    -2.585
   ω       -50.142   -46.241   -42.707
  ymax       16.700    16.700    16.700
   TL       539.708   539.708   539.708
   BF        52.185    52.185    52.185
  d35        45.623    40.166    37.026
  d41        18.665    10.853     2.000
  d47         3.970     9.975    14.631
  d60         4.043    11.308    18.645
ズームレンズ群データ
 群 ( 面  i )   焦点距離
  1 (  1- 35)     22.030
  2 ( 36- 41)    105.654
  3 ( 42- 47)     94.377
  4 ( 48- 60)     97.318
  5 ( 61- 66)    139.720
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　ＬＮ　　投影光学系
　ＬＮ１　　第１光学系
　ＬＮ２　　第２光学系
　Ｇｒ２－１　　第２－１群
　Ｇｒ２－２　　第２－２群
　Ｇｒ２－３　　第２－３群
　Ｇｒ２－３－１　　第２－３－１群
　Ｇｒ２－４　　第２－４群
　ＧｒＥ　　最終群
　ＳＴ　　絞り（開口絞り）
　ＩＭ１　　中間像（中間像面）
　ＩＭ２　　画像表示面（縮小側像面）
　ＲＤ　　反射光学素子
　ＰＲ　　プリズム
　ＳＣ　　スクリーン面（拡大側像面）
　ＰＪ　　プロジェクター（投影装置）
　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 (12)

  1. 　画像表示面に表示される画像を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し、
    　前記第２光学系が中間像を形成し、前記第１光学系が前記中間像を画角７０°以上に拡大投影し、
    　前記第２光学系のみが変倍のために移動する移動群を有し、
    　前記第２光学系内において軸上主光線と軸外主光線との交わる位置を位置ＰＡとすると、前記位置ＰＡよりも拡大側に前記移動群が複数位置し、全変倍域において前記複数の移動群がいずれも前記位置ＰＡを含まず、
    　前記複数の移動群のうち、最も拡大側の移動群を第２－２群とし、前記第２－２群の縮小側に隣り合って位置する移動群を第２－３群とすると、前記第２－２群と前記第２－３群がともに正の屈折力を有し、以下の条件式（１）を満足する投影光学系；
    ０．１＜ｆ２／ｆ３＜１．３　…（１）
    　ただし、
    ｆ２：第２－２群の焦点距離、
    ｆ３：第２－３群の焦点距離、
    である。
  2. 　前記位置ＰＡよりも縮小側に、正の屈折力を有する第２－４群を前記移動群として有する請求項１記載の投影光学系。
  3. 　以下の条件式（２）を満足する請求項２記載の投影光学系；
    ５＜ｆ４／｜ｆｗ｜＜２０　…（２）
    　ただし、
    ｆ４：第２－４群の焦点距離、
    ｆｗ：広角端における全系の焦点距離、
    である。
  4. 　前記第２光学系内の最も縮小側に、正の屈折力を有し、かつ、変倍時に位置固定の最終群を有する請求項１～３のいずれか１項に記載の投影光学系。
  5. 　前記第２光学系内の最も拡大側に、変倍時に位置固定の第２－１群を有する請求項１～４のいずれか１項に記載の投影光学系。
  6. 　前記第２－１群が負の屈折力を有する請求項５記載の投影光学系。
  7. 　以下の条件式（３）を満足する請求項５又は６記載の投影光学系；
    －３＜ｆ１／ｆ２＜－１　…（３）
    　ただし、
    ｆ１：第２－１群の焦点距離、
    ｆ２：第２－２群の焦点距離、
    である。
  8. 　前記第２－１群が拡大側から正負の２枚のレンズからなる請求項６又は７記載の投影光学系。
  9. 　前記第１光学系が非球面を有する請求項１～８のいずれか１項に記載の投影光学系。
  10. 　前記第１光学系内で最も拡大側にある非球面よりも拡大側に正レンズを有する請求項９記載の投影光学系。
  11. 　前記第１光学系内の最大空気間隔において、光軸を９０°折り曲げる反射光学素子が配置されている請求項１～１０のいずれか１項に記載の投影光学系。
  12. 　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１～１１のいずれか１項に記載の投影光学系と、を備えた投影装置。
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