特開 2021-167848 投射光学系およびプロジェクタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-167848(P2021-167848A)

(43)【公開日】2021年10月21日

(54)【発明の名称】投射光学系およびプロジェクタ

(51)【国際特許分類】

   G02B 17/08 20060101AFI20210924BHJP

   G02B 13/18 20060101ALI20210924BHJP

   G03B 21/14 20060101ALI20210924BHJP

【ＦＩ】

   G02B17/08 A

   G02B13/18

   G03B21/14 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2018-126753(P2018-126753)

(22)【出願日】2018年7月3日

(71)【出願人】

【識別番号】000227364

【氏名又は名称】株式会社ｎｉｔｔｏｈ

(74)【代理人】

【識別番号】100102934

【弁理士】

【氏名又は名称】今井 彰

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 了史

【テーマコード（参考）】

2H087

2K203

【Ｆターム（参考）】

2H087KA06

2H087LA27

2H087MA07

2H087MA09

2H087RA05

2H087RA12

2H087RA13

2H087RA32

2H087TA01

2H087TA03

2H087TA06

2K203GC03

2K203HA62

(57)【要約】

【課題】ズーミングが可能であるとともに、高画質の画像を投影できる、よりコンパクトな投射光学系を提供する。
【解決手段】縮小側２の第１の像面５ａから拡大側３の第２の像面６へ投射する投射光学系１０であって、複数のレンズを含む第１の光学系１１であって、縮小側から入射した光により当該第１の光学系の内部の光軸７の第１の側に結像される第１の中間像ＩＭ１を当該第１の光学系１１よりも拡大側の光軸の第２の側に第２の中間像ＩＭ２として結像する第１の光学系１１と、第２の中間像ＩＭ２よりも拡大側３に位置する正の屈折力の第１の反射面Ｍ１を含む第２の光学系１２とを有する投射光学系を提供する。この投射光学系１０の第１の光学系１１は、第１の中間像ＩＭ１よりも拡大側３に配置され、ズーミングの際に移動する第１の変倍群となる第７のレンズ群Ｇ７を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

縮小側の第１の像面から拡大側の第２の像面へ投射する投射光学系であって、
複数のレンズを含む第１の光学系であって、縮小側から入射した光により当該第１の光学系の内部の光軸の第１の側に結像される第１の中間像を当該第１の光学系よりも拡大側の前記光軸の第２の側に第２の中間像として結像する第１の光学系と、
前記第２の中間像よりも拡大側に位置する正の屈折力の第１の反射面を含む第２の光学系とを有し、
前記第１の光学系は、前記第１の中間像よりも拡大側に配置され、ズーミングの際に移動する第１の変倍群を含む、投射光学系。

【請求項2】

請求項１において、
当該投射光学系の広角端における合成焦点距離ｆｗと、前記第１の変倍群の焦点距離ｆｚ１とが以下の条件を満たす、投射光学系。
０．０１５＜ｆｗ／ｆｚ１＜０．１２５

【請求項3】

請求項１または２において、
広角端から望遠端にズーミングする際に前記第１の変倍群が移動する距離Ｄｚ１と、前記第１の変倍群の焦点距離ｆｚ１とが以下の条件を満たす、投射光学系。
０．０２＜Ｄｚ１／ｆｚ１＜０．１５

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記第１の光学系は、前記第１の変倍群の拡大側に隣接して配置された正の屈折力の第１の隣接レンズ群を含む、投射光学系。

【請求項5】

請求項４において、
前記第１の隣接レンズ群は、前記第１の光学系の最も拡大側に配置された第１の末端のレンズ群である、投射光学系。

【請求項6】

請求項４または５において、
前記第１の隣接のレンズ群は、両凸の正レンズを含む、投射光学系。

【請求項7】

請求項６において、
前記両凸の正レンズは接合レンズである、投射光学系。

【請求項8】

請求項４ないし７のいずれかにおいて、
前記第１の変倍群は正の屈折力を備え、広角端から望遠端にズーミングする際に、前記第１の変倍群は、前記第１の隣接レンズ群との間隔が狭くなるように移動する、投射光学系。

【請求項9】

請求項４ないし８のいずれかにおいて、
前記第１の隣接レンズ群は、ズーミングの際に移動する第２の変倍群である、投射光学系。

【請求項10】

請求項９において、
広角端から望遠端にズーミングする際に、前記第２の変倍群は、前記第２の光学系との間隔が狭くなるように移動する、投射光学系。

【請求項11】

請求項１ないし１０のいずれかにおいて、
前記第１の光学系は、前記第１の中間像よりも拡大側で、前記第１の変倍群の縮小側に隣接して配置され、ズーミングの際に、前記第１の変倍群と逆方向に移動する第３の変倍群を含む、投射光学系。

【請求項12】

請求項１ないし１１のいずれかにおいて、
前記第１の光学系は、前記第１の中間像よりも縮小側に配置され、ズーミングの際に、前記第１の変倍群と逆方向に移動する第４の変倍群を含む、投射光学系。

【請求項13】

請求項１２において、
広角端から望遠端にズーミングする際に前記第１の変倍群が移動する距離Ｄｚ１と、前記第４の変倍群が移動する距離Ｄｚ４とが以下の条件を満たす、投射光学系。
０．０５＜｜Ｄｚ４／Ｄｚ１｜＜０．２

【請求項14】

請求項１ないし１３のいずれかにおいて、
前記第１の光学系は、前記第１の中間像よりも拡大側に配置され、フォーカシングの際に移動する第１の合焦群を含む、投射光学系。

【請求項15】

請求項１４において、
前記第１の光学系は、前記第１の中間像よりも縮小側に配置され、フォーカシングの際に移動する第２の合焦群を含む、投射光学系。

【請求項16】

請求項１５において、
広角端において当該投射光学系の焦点距離を近距離から遠距離に調整する際に、前記第１の合焦群が移動する距離Ｄｆ１と、前記第２の合焦群が移動する距離Ｄｆ２とが以下の条件を満たす、投射光学系。
０．１＜｜Ｄｆ２／Ｄｆ１｜＜０．４

【請求項17】

請求項１ないし１６のいずれかにおいて、
前記第１の光学系は、最も縮小側に配置された第２の末端のレンズ群を含み、前記第２の末端のレンズ群は、縮小側が凹面の正の屈折力のメニスカスレンズを含む、投射光学系。

【請求項18】

請求項１ないし１７のいずれかに記載の投射光学系と、
前記第１の像面に画像を形成する光変調器とを有する、プロジェクタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プロジェクタの投射光学系に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、超短焦点画像投射装置用の投射光学系であって、画像表示素子により形成された画像を変倍して第１中間像を結像する第１光学系と、前記第１中間像を拡大して第２中間像を結像する第２光学系と、前記第２中間像を結像した光を反射する凹面鏡とを有し、前記第１光学系の光軸が前記第２光学系の光軸に対して前記第１光学系の光軸と垂直な方向に平行移動していることを特徴とする投射光学系が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−１０８２６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ズーミングが可能であるとともに、高画質の画像を投影できる、よりコンパクトな投射光学系が要望されている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の態様の１つは、縮小側の第１の像面から拡大側の第２の像面へ投射する投射光学系である。投射光学系は、複数のレンズを含む第１の光学系であって、縮小側から入射した光により当該第１の光学系の内部の光軸の第１の側に結像される第１の中間像を当該第１の光学系よりも拡大側の光軸の第２の側に第２の中間像として結像する第１の光学系と、第２の中間像よりも拡大側に位置する正の屈折力の第１の反射面を含む第２の光学系とを有する。さらに、第１の光学系は、第１の中間像よりも拡大側に配置され、ズーミングの際に移動する第１の変倍群を含む。この投射光学系においては、第１の中間像よりも拡大側に第１の変倍群を配置することにより、光軸の第１の側に結像される第１の中間像から光軸の第２の側に結像される第２の中間像に至る光束であって、近軸光と周辺光とが光軸またはその付近で交差し、光軸の近傍に集まる光束を第１の変倍群で操作できる。したがって、小口径のレンズでズーミングの操作が可能となり、簡易な機構でズーミングの精度を向上しやすい。さらに、周辺光も第１の変倍群のレンズの光軸の近傍を通過するので、ズーミングによる周辺光の収差の発生を抑制しやすく、近軸光と周辺光とを同等に制御しやすい。このため、ズーミングが可能で、高画質の画像を投影できるコンパクトな投射光学系を提供できる。

【0006】

また、この投射光学系においては、ズーミングの際に、第１の中間像の形状あるいは位置を変えてもよいが、基本的には第１の中間像の形状あるいは位置をほとんど変えずに、第２の中間像の近傍に配置される第１の変倍群を移動することによりズーミングを行うことができる。したがって、第１の像面から第１の中間像に至る光束が通過する複数のレンズの性能にズーミングが与える影響は小さく、それらのレンズの性能を、収差補正やフォーカシングのために最大限に活かすことができ、レンズ枚数も削減しやすい。したがって、この点でも、ズーミングを第２の中間像に近いレンズ群で行うことにより、収差をさらに良好に補正でき、ズーミングが可能な、コンパクトな投射光学系を提供できる。

【0007】

本発明の異なる態様の１つは、上記の投射光学系と、第１の像面に画像を形成する光変調器とを有するプロジェクタである。プロジェクタは、第１の像面を照明する照明光学系を含んでいてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】プロジェクタおよび投射光学系の構成の一例を示す図。

【図2】レンズデータを示す図。

【図3】非球面データを示す図。

【図4】ズーミングで移動する各群の前後の間隔を示す図。

【図5】フォーカシングで移動する各群の前後の間隔を示す図。

【図6】広角端（ワイド）、標準状態（ノーマル）および望遠端（テレ）における歪曲収差を示す図。

【図7】広角端（ワイド）の各像高における横収差図。

【図8】標準状態（ノーマル）の各像高における横収差図。

【図9】望遠端（テレ）の各像高における横収差図。

【図10】異なるプロジェクタおよび投射光学系の構成の一例を示す図。

【図11】図１０に示す投射光学系のレンズデータを示す図。

【図12】非球面データを示す図。

【図13】ズーミングで移動する各群の前後の間隔を示す図。

【図14】フォーカシングで移動する各群の前後の間隔を示す図。

【図15】広角端（ワイド）、標準状態（ノーマル）および望遠端（テレ）における歪曲収差を示す図。

【図16】広角端（ワイド）の各像高における横収差図。

【図17】標準状態（ノーマル）の各像高における横収差図。

【図18】望遠端（テレ）の各像高における横収差図。

【図19】さらに異なるプロジェクタおよび投射光学系の構成の一例を示す図。

【図20】図１９に示す投射光学系のレンズデータを示す図。

【図21】非球面データを示す図。

【図22】ズーミングで移動する各群の前後の間隔を示す図。

【図23】フォーカシングで移動する各群の前後の間隔を示す図。

【図24】広角端（ワイド）、標準状態（ノーマル）および望遠端（テレ）における歪曲収差を示す図。

【図25】広角端（ワイド）の各像高における横収差図。

【図26】標準状態（ノーマル）の各像高における横収差図。

【図27】望遠端（テレ）の各像高における横収差図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下においては、複数のレンズを含む第１の光学系と、正の屈折力の第１の反射面を含む第２の光学系とを含む投射光学系であって、第２の光学系の第１の反射面が、第１の光学系から出力された光を反射して投影光としてスクリーンに投射する投射光学系に対して、幾つかの条件を開示する。第１の光学系は、縮小側から入射した光により第１の光学系の内部に結像される第１の中間像を第１の光学系よりも拡大側に第２の中間像として結像する屈折光学系（レンズシステム）である。第１の光学系は、第１の中間像よりも拡大側に配置され、ズーミングの際に移動する第１の変倍群を含む。

【0010】

この投射光学系においては、レンズ内中間像（第１の中間像）よりも拡大側のレンズ系で変倍（ズーミング）を行うことで、レンズ内中間像よりも縮小側のレンズ系の移動をする必要が無くなり、または、移動を最小限にすることができる。このため、変倍の前後でのレンズ内中間像の位置および形状が基本的には変化しない。したがって、レンズ内中間像よりも縮小側のレンズ系における、変倍による収差の変動を抑制することが可能となる。このため、変倍によるレンズ内中間像よりも縮小側のレンズ系における収差の変動を基本的には考慮する必要が無くなる。したがって、レンズ内中間像よりも縮小側のレンズ群に、凹面鏡で発生する収差の一部を補正するための収差を予め発生させるように歪んだレンズ内中間像を形成させることが可能となる。すなわち、第２の光学系である凹面鏡により発生する収差に対して、レンズ内中間像よりも拡大側のレンズ系と縮小側のレンズ系とで上記収差の補正を分担することが可能となる。このため、レンズ内中間像（第１の中間像）の拡大側と縮小側とのレンズ系によって変倍と収差補正との役割を完全に分断しなくてもよく、レンズ系全体の構成枚数を少なくすることができる。また、変倍系の構成群を簡素化することが可能となる。

【0011】

この投射光学系の広角端における合成焦点距離ｆｗと、第１の変倍群の焦点距離ｆｚ１とが以下の条件（１）を満たしてもよい。
０．０１５＜ｆｗ／ｆｚ１＜０．１２５・・・（１）
条件（１）の下限を超える（下回る）と、第１の変倍群のパワーが小さすぎてズーミングのための移動距離が長くなりすぎ、収差補正が難しくなる。条件（１）の上限を超える（上回る）と、第１の変倍群のパワーが大きすぎて、他のレンズ群による収差補正が難しくなる。条件（１）の下限は０．０３であってもよく、０．０４であってもよい。条件（２）の上限は、０．１であってもよく、０．０７であってもよい。

【0012】

また、広角端から望遠端にズーミングする際に第１の変倍群が移動する距離Ｄｚ１と、第１の変倍群の焦点距離ｆｚ１とが以下の条件（２）を満たしてもよい。
０．０２＜Ｄｚ１／ｆｚ１＜０．１５・・・（２）
条件（２）の下限を超えると、移動距離に対して第１の変倍群のパワーが小さすぎてズーミングの倍率を確保することが難しくなる。条件（２）の上限を超えると、移動距離に対して第１の変倍群のパワーが強すぎて、ズーミングに対する移動量が効きすぎ、収差補正が難しくなるとともに、組み立てなどによる個体差が大きくなり、投射光学系の品質の確保が難しくなる。条件（２）の上限は０．１０であってもよく、０．０５であってもよい。

【0013】

第１の光学系は、第１の変倍群の拡大側に隣接して配置された正の屈折力の第１の隣接レンズ群を含んでいてもよい。典型的には第１の隣接レンズ群は、第１の光学系の最も拡大側に配置された正の屈折力の第１の末端のレンズ群である。この正の屈折力のレンズ群は、第２の中間像を第１の中間像とは光軸を挟んだ反対側に形成するように光軸に向かって集光する光を出力するように第１の光学系の拡大側、典型的には最も拡大側に配置され、第１の隣接レンズ群の縮小側で、ライトバルブ（光変調器）の有効表示面（第１の像面）において投射光学系の光軸から最も離間した位置から出射した光線である周辺光が光軸を横切るように第１の光学系を構成することが可能となる。周辺光は、第２の光学系からスクリーン（第２の像面）までの投射距離の大きい光線であり、同時に、第２の光学系の第１の反射面の最も曲率の急な面で反射される光線であるため、第１の反射面に入射する光線の変化によって光学性能に影響が発生しやすい光線である。したがって、第１の変倍群は、第１の隣接レンズ群の縮小側に隣接して配置することにより、周辺光の主光線高を低くして変倍による光線への影響を抑制することで、周辺光やライトバルブの有効表示面において投射光学系の光軸から最も近接した位置から出射した光線である近軸光とのバランスをとり、コンパクトな第１の変倍群により近軸光および周辺光を適切に操作してズーミングすることができる。

【0014】

第１の隣接レンズ群は、両面が正の屈折力を備えた両凸の正レンズを含んでもよく、縮小側の凸面で周辺光を光軸との成す角が小さくなるように屈折させ、拡大側の凸面で光線の結像位置を縮小側に近づけて、第２の中間像としての結像位置を光軸に近づけ、結果として第１の反射面の有効径を小型化することが可能となる。また、両凸の正レンズは接合レンズであってもよく、ズーミングのために移動する第１の変倍群により発生する収差を良好に補正しやすい。第１の変倍群は正の屈折力を備え、広角端から望遠端にズーミングする際に、第１の変倍群は、第１の隣接レンズ群との間隔が狭くなるように移動してもよい。また、第１の隣接レンズ群は、ズーミングの際に移動する第２の変倍群であってもよく、第１の変倍群とともに第２の中間像のサイズおよび／または位置を操作するために移動してもよく、第１の変倍群の移動による収差を補正するように移動してもよい。広角端から望遠端にズーミングする際に、第２の変倍群は、第２の光学系との間隔が狭くなるように移動してもよい。

【0015】

第１の光学系は、第１の中間像よりも拡大側で、第１の変倍群の縮小側に隣接して配置され、ズーミングの際に、第１の変倍群と逆方向に移動する第３の変倍群を含んでもよい。第１の変倍群の移動による収差を補正するように移動できる。第１の光学系は、さらに、第１の中間像よりも縮小側に配置され、ズーミングの際に、第１の変倍群と逆方向に移動する第４の変倍群を含んでもよい。第１の中間像の位置あるいは形状をズーミングの際に調整してもよい。

【0016】

広角端から望遠端にズーミングする際に第１の変倍群が移動する距離Ｄｚ１と、第４の変倍群が移動する距離Ｄｚ４とが以下の条件（３）を満たしてもよい。
０．０５＜｜Ｄｚ４／Ｄｚ１｜＜０．２０・・・（３）
条件（３）の下限を超えると、第１の変倍群の移動に対する第４の変倍群による有効な補正が得られなくなる。条件（３）の上限を超えると、第１の中間像の縮小側に位置する第４の変倍群の移動量が大きくなり過ぎて、第１の中間像の形状および位置に対する影響が大きくなり、収差補正が難しくなる。条件（３）の下限は０．０７であってもよく、上限は０．１５であってもよい。

【0017】

第１の光学系は、第１の中間像よりも拡大側に配置され、フォーカシングの際に移動する第１の合焦群を含んでもよい。また、第１の光学系は、第１の中間像よりも縮小側に配置され、フォーカシングの際に移動する第２の合焦群を含んでもよい。広角端において当該投射光学系の焦点距離を近距離から遠距離に調整する際に、第１の合焦群が移動する距離Ｄｆ１と、第２の合焦群が移動する距離Ｄｆ２とが以下の条件（４）を満たしてもよい。第２の合焦群は、第１の合焦群と逆方向、例えば、焦点距離を近距離から遠距離に調整する際に、第１の合焦群は縮小側に移動し、第２の合焦群は拡大側に移動してもよい。
０．１＜｜Ｄｆ２／Ｄｆ１｜＜０．４・・・（４）
条件（４）の下限を超えると、第１の合焦群の移動に対する第２の合焦群による有効な補正が得られなくなる。条件（４）の上限を超えると、第１の中間像の縮小側に位置する第２の合焦群の移動量が大きくなり過ぎて、第１の中間像の形状および位置に対する影響が大きくなり、収差補正が難しくなる。条件（４）の下限は０．２であってもよく、上限は０．３であってもよい。

【0018】

第１の光学系は、最も縮小側に配置された第２の末端のレンズ群を含み、第２の末端のレンズ群は、縮小側が凹面の正の屈折力のメニスカスレンズを含んでもよい。第２の末端のレンズ群を設けることにより、第１の像面との間の距離（バックフォーカス）を調整しやすい。

【0019】

図１に、プロジェクタの一例を示している。プロジェクタ１は、縮小側２の光変調器（ライトバルブ）５の像面（第１の像面）５ａから拡大側３のスクリーンまたは壁面（第２の像面）６へ投射する投射光学系１０を含む。ライトバルブ５は、ＬＣＤ、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）あるいは有機ＥＬなどの画像を形成できるものであればよく、単板式であっても、各色の画像をそれぞれ形成する方式であってもよい。ライトバルブ５は発光タイプであってもよく、照明タイプであってもよい。照明タイプの場合は、プロジェクタ１はさらに照明光学系（不図示）を含む。スクリーン６は、壁面やホワイトボードなどであってもよく、プロジェクタ１はフロントプロジェクタであっても、スクリーンを含むリアプロジェクタであってもよい。

【0020】

投射光学系１０は、複数のレンズを含む第１の光学系１１と、正の屈折力の第１の反射面Ｍ１を含む第２の光学系１２とを含む。第２の光学系１２の反射面Ｍ１は、第１の光学系１１から出力された光を反射して投影光１９としてスクリーン６に投射する。第１の光学系１１は、縮小側２から入射した光により第１の光学系１１の内部に結像される第１の中間像（レンズ内中間像）ＩＭ１を第１の光学系１１よりも拡大側３に第２の中間像（レンズ外中間像）ＩＭ２として結像する屈折光学系（レンズシステム）である。本例においては、第１の中間像ＩＭ１は、光軸７の、図面の上側（第１の側）に結像され、第２の中間像ＩＭ２は、第１の中間像ＩＭ１に対して光軸７の反対側（図面の下側、第２の側）に結像される。

【0021】

第１の光学系１１は、縮小側（入力側）２に配置された、全体として正のパワーの縮小側のレンズ群（第１の屈折光学系）ＲＧと、縮小側のレンズ群ＲＧの拡大側（出力側）３に配置された、全体として正のパワーの拡大側のレンズ群（第２の屈折光学系）ＭＧとを含む。拡大側のレンズ群ＭＧにより、第１の中間像ＩＭ１が第１の反射面（ミラー）Ｍ１の縮小側２に第２の中間像ＩＭ２として結像され、正のパワーのミラーＭ１は、第２の中間像ＩＭ２をスクリーン６に拡大投影する。

【0022】

本例の投射光学系１０は、スクリーン６に投影される画像のサイズを可変できる変倍光学系である。縮小側のレンズ群ＲＧは４群構成で、縮小側２から順に配置された、正の屈折力（パワー）で位置が固定された第１のレンズ群（第２の末端のレンズ群）Ｇ１と、正の屈折力でフォーカシングの際に移動し、ズーミングの際には移動しない第２のレンズ群（第２の合焦群）Ｇ２と、正の屈折力でフォーカシングの際に移動する第３のレンズ群（第４の変倍群）Ｇ３と、負の屈折力で位置が固定された第４のレンズ群Ｇ４とを含む。拡大側のレンズ群ＭＧは、４群構成で、縮小側２から順番に配置された、正の屈折力でフォーカシングの際に移動し、ズーミングの際は移動しない第５のレンズ群（第１の合焦群）Ｇ５と、正の屈折力でズーミングの際に移動する第６のレンズ群（第３の変倍群）Ｇ６と、正の屈折力でズーミングの際に移動する第７のレンズ群（第１の変倍群）Ｇ７と、正の屈折力で最も拡大側３に配置され、ズーミングの際に移動する第８のレンズ群（第２の変倍群、第１の末端のレンズ群）Ｇ８とを含む。

【0023】

図２〜図５に、投射光学系１０の各エレメントのデータを示している。図２において、Ｓはレンズの場合の面番号、Ｒｉは縮小側２から順に並んだ各エレメント（レンズの場合は各レンズ面）の曲率半径（ｍｍ）、ｄｉは縮小側２から順に並んだ各エレメントの面の間の距離（間隔、ｍｍ）、Ｄｉは各エレメントの有効半径（ｍｍ）、屈折率Ｎｄ（ｄ線）、アッベ数νｄ（ｄ線）と、各レンズ群Ｇ１〜Ｇ８の合成焦点距離（ｍｍ）とを示している。図３は、各エレメントの面の中の、非球面の面番号と、非球面データを示している。非球面は、Ｘを光軸方向の座標、Ｙを光軸と垂直方向の座標、光の進行方向を正、Ｒを近軸曲率半径とすると、図２に示した係数Ｒｉと図３に示した係数Ｋ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、およびＥを用いて次式で表わされる。なお、「Ｅｎ」は、「１０のｎ乗」を意味する。以下の各実施例においても同様である。
Ｘ＝（１／Ｒｉ）Ｙ^２／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（１／Ｒｉ）^２Ｙ^２｝^１／２］
＋Ａ３Ｙ^３＋Ａ４Ｙ^４＋Ａ６Ｙ^６＋Ａ８Ｙ^８＋Ａ１０Ｙ^１０＋Ａ１２Ｙ^１２

【0024】

図４は、ズーミングの際に移動する第３のレンズ群Ｇ３、第６のレンズ群Ｇ６，第７のレンズ群Ｇ７、および第８のレンズ群Ｇ８の動きを、焦点距離が近距離の際の、広角端（ワイド）、望遠端（テレ）および中間（標準）の各位置における各レンズ群の前後の間隔により示している。図５は、フォーカシングの際に移動する第２のレンズ群Ｇ２、および第５のレンズ群の動きを、広角端におけるスクリーン６までの焦点距離（ミラーＭ１からスクリーン６までの距離ｄ３９）が近距離（６５５．８ｍｍ）、中距離（９６６．０ｍｍ）および遠距離（１６６６．０ｍｍ）の各位置における各レンズ群の前後の間隔により示している。

【0025】

投射光学系１０の第１の光学系（レンズシステム、屈折光学系）１１は、縮小側２から、入射側のガラスブロックＣＧと、縮小側のレンズ群ＲＧと、拡大側のレンズ群ＭＧとを含む。縮小側のレンズ群ＭＧは、第１〜第４のレンズ群Ｇ１〜Ｇ４を含む。第１のレンズ群Ｇ１は、最も縮小側２に位置する末端（第２の末端）のレンズ群であり、全体として正のパワーのレンズ群であり、本例においては拡大側３に凸の正のメニスカスレンズＬ１の１枚構成である。

【0026】

第２のレンズ群Ｇ２は、正のパワーのレンズ群であり、本例においては、８枚のレンズで構成され、縮小側（ライトバルブ側）２より配置された、両凸の正レンズＬ２と、縮小側２に凸の正のメニスカスレンズＬ３と、縮小側２に凸の負のメニスカスレンズＬ４と、両凸の正レンズＬ５と、拡大側３に凸の負のメニスカスレンズＬ６と、両凹の負レンズＬ７と、両凸の正レンズＬ８と、開口絞りＳｔと、拡大側３に凸の正のメニスカスレンズＬ９とを含む。第４、第５および第６のレンズＬ４〜Ｌ６は、第１の接合レンズ（バルサムレンズ）Ｂ１を構成し、第７のレンズおよび第８のレンズＬ７およびｌ８は、第２の接合レンズＢ２を構成している。接合レンズＢ１は、軸上色収差の補正に好適であり、接合レンズＢ２は、倍率色収差の補正に好適である。これらの接合レンズＢ１およびＢ２を含む第２のレンズ群Ｇ２は、近距離から遠距離にフォーカシングする際に拡大側３に移動し、色収差を含めた諸収差を良好に補正できる。第２のレンズ群Ｇ２は、後述する第５のレンズ群Ｇ５を主たる合焦群（第１の合焦群）とした、補正の合焦群（第２の合焦群）であり、フォーカシングの際に条件（４）を満足するように、第５のレンズ群Ｇ５と反対側に移動する。

【0027】

第３のレンズ群Ｇ３は、正のパワーのレンズ群であり、本例においては、縮小側２に凸の正のメニスカスレンズＬ１０の１枚構成である。第３のレンズ群Ｇ３は、後述する第７のレンズ群Ｇ７を主たる変倍群（第１の変倍群）とした、補正（補償）の変倍群（第４の変倍群）であり、広角端から望遠端にズーミングする際に条件（３）を満足するように、微小な距離だけ縮小側２に移動する。

【0028】

第４のレンズ群Ｇ４は、負のパワーのレンズ群であり、本例においては、３枚のレンズで構成され、縮小側２から順に配置された、拡大側３に凸の負のメニスカスレンズＬ１１と、縮小側２に凸の負のメニスカスレンズＬ１２と、両凸の正レンズＬ１３とを含む。第４のレンズ群Ｇ４は、第１の中間像ＩＭ１の縮小側２に隣接して配置された、像面５ａに対して位置が固定されたレンズ群であり、ズーミングおよびフォーカシングの際に移動しないレンズ群である。

【0029】

縮小側のレンズ群ＲＧと第１の中間像ＩＭ１を挟んで拡大側３に配置された拡大側のレンズ群ＭＧは、第５〜第８のレンズ群Ｇ５〜Ｇ８を含む。第５のレンズ群Ｇ５は、正のパワーのレンズ群であり、本例においては、縮小側２に凸の正のメニスカスレンズＬ１４の１枚構成である。第５のレンズ群Ｇ５は、近距離から遠距離にフォーカシングする際に縮小側２に移動する第１の合焦群である。

【0030】

第６のレンズ群Ｇ６は、正のパワーのレンズ群であり、本例においては、３枚のレンズで構成され、縮小側２より、縮小側２に凸の負のメニスカスレンズＬ１５と、両凸の正レンズＬ１６と、拡大側３に凸の正のメニスカスレンズＬ１７とを含む。第６のレンズ群Ｇ６は、第７のレンズ群Ｇ７を主たる変倍群（第１の変倍群）とした、補正（補償）の変倍群（第３の変倍群）であり、広角端から望遠端にズーミングする際に、第７のレンズ群Ｇ７の移動量に対して微小な距離だけ反対側の縮小側２に移動する。

【0031】

第７のレンズ群Ｇ７は、正のパワーのレンズ群であり、本例においては、縮小側２に凸の正のメニスカスレンズＬ１８の一枚構成である。第７のレンズ群Ｇ７は、広角端から望遠端にズーミングする際に、拡大側３に隣接する第８のレンズ群Ｇ８との距離（間隔）が短くなるように、拡大側３に移動する主たる変倍群（第１の変倍群）である。

【0032】

第８のレンズ群Ｇ８は、最も拡大側３に位置する末端（第１の末端）のレンズ群で、全体として正のパワーのレンズ群であり、本例においては、３枚のレンズで構成され、縮小側２から、縮小側２に凸の負のメニスカスレンズＬ１９と、両凸の正レンズＬ２０と、拡大側３に凸の負のメニスカスレンズＬ２１とを含む。これらのレンズＬ１９、Ｌ２０およびＬ２１は接合され、全体として両凸の正の屈折力の接合レンズＢ３を構成している。接合レンズＢ３は、軸上色収差および倍率色収差の補正に好適である。第８のレンズ群Ｇ８は、第７のレンズ群Ｇ７を主たる変倍群（第１の変倍群）とした、補正（補償）の変倍群（第２の変倍群）であり、広角端から望遠端にズーミングする際に、第７のレンズ群Ｇ７の移動量に対して少ない距離だけ拡大側３に移動する。

【0033】

このように投射光学系１０は合計２１枚のレンズで構成された、縮小側２から正−正−正−負−正−正−正−正の８群構成の光学系（レンズシステム）である。また、この投射光学系１０は、インナーフォーカスタイプのズームレンズであり、第１の中間像ＩＭ１よりも拡大側３のレンズ群ＭＧに配置された第７のレンズ群Ｇ７が主たる変倍群（第１の変倍群、バリエータ）として移動してズーミングを行う。したがって、レンズ内中間像である第１の中間像ＩＭ１の位置あるいは形状（大きさ）をズーミングのために積極的に変化させることはなく、第１の中間像ＩＭ１より縮小側２のレンズ群ＲＧを構成するレンズの移動を最小限にすることができる。本例の投射光学系１０においては、縮小側のレンズ群ＲＧに、ズーミングの際のコンペンセータとして機能する第３のレンズ群Ｇ３と、フォーカシングの際のコンペンセータとして機能する第２のレンズ群Ｇ２とが含まれているが、いずれのレンズ群も移動距離を非常に小さく、例えば、条件（３）および（４）の範囲にすることができる。

【0034】

したがって、縮小側のレンズ群（レンズシステム）ＲＧにおける、変倍による収差の変動を抑制することが可能となる。このため、縮小側のレンズ群ＲＧにおける収差の変動を基本的には考慮する必要が無くなり、縮小側のレンズ群ＲＧに、第２の光学系１２の凹面鏡Ｍ１で発生する収差の一部を補正するための収差を予め発生させるように歪んだ第１の中間像ＩＭ１を形成させることが可能となる。すなわち、第２の光学系１２の凹面鏡Ｍ１により発生する収差に対して、拡大側のレンズ系ＭＧと、縮小側のレンズ系ＲＧとで、その収差補正を分担することが可能となる。このため、投射光学系１０を構成するレンズ枚数を低減でき、コンパクトで、高画質の画像を投影できる投射光学系１０を提供できる。

【0035】

第１の光学系１１は、ズーミングの機能を主として担う、移動距離の大きなバリエータとなる第１の変倍群を、第１の中間像ＩＭ１よりも拡大側３に配置された第７のレンズ群Ｇ７としてアレンジしている。第１の光学系１１においては、レンズ内中間像である第１の中間像ＩＭ１と、レンズ外中間像である第２の中間像ＩＭ２とが光軸７に対して反対側に結像されるように設計されており、第１の中間像ＩＭ１から第２の中間像ＩＭ２に至る光束が、第１の中間像ＩＭ１の拡大側３で光軸７と交差する。したがって、第１の変倍群である第７のレンズ群Ｇ７は、光軸７と交差する近傍の、光軸７の周囲に集められた光束を操作することが可能となり、小型・軽量で精度よく移動しやすいレンズ群でズーミングを行うことが可能となる。第２の中間像に至る近軸光のみならず、第７のレンズ群Ｇ７の周辺部分ではなく光軸７に近い部分により、特に光軸７の近傍を通過する周辺光を操作することが可能となる。このため、ズーミングによる周辺光の収差の発生を抑制しやすく、近軸光と周辺光とを同等に制御しやすい。このため、ズーミングが可能で、高画質の画像を投影できるコンパクトな投射光学系１０を提供できる。

【0036】

第１の光学系１１は、さらに、第１の変倍群である第７のレンズ群Ｇ７に対して拡大側３に隣接して（空気間隔のみを開けて）、第１の光学系１１の最も拡大側３に正のパワーの第８のレンズ群Ｇ８を第１の末端のレンズ群として配置している。第７のレンズ群Ｇ７の拡大側３に隣接して配置された正のパワーの第８のレンズ群Ｇ８は、第２の中間像ＩＭ２の結像群として機能し、第２の中間像ＩＭ２を形成する周辺光の少なくとも主光線は光軸７に対して第２の中間像ＩＭ２を形成する側のレンズ面を通過することで最終の収差補正などが行われることが多い。したがって、周辺光は、第８のレンズ群Ｇ８の縮小側２で光軸７と交差するように設計され、その近傍に第１の変倍群である第７のレンズ群Ｇ７を配置することで、コンパクトな設計の第７のレンズ群Ｇ７によりズーミングを行うことができる。

【0037】

また、第１の光学系１１の最も拡大側３に結像レンズとして機能する正のパワーの第８のレンズ群Ｇ８を配置することにより、第１の光学系１１の近傍に、比較的小さな第２の中間像ＩＭ２を形成できる。このため、第２の中間像ＩＭ２を反射して拡大する凹面鏡Ｍ１をコンパクトにすることが可能となり、コンパクトで拡大率の大きな投射光学系１０を提供できる。

【0038】

さらに、第８のレンズ群Ｇ８は、３枚のレンズＬ１９、Ｌ２０およびＬ２１の接合レンズＢ３で構成され、接合レンズＢ３は、両面が正の屈折力を備えた両凸の正レンズとして機能する。したがって、簡易な構成で結像に適したレンズ群を第１の変倍群である第７のレンズ群Ｇ７に隣接して配置できる。また、両凸の正レンズＢ３が負−正−負の３枚のレンズＬ１９〜２１の接合なので、簡易な構成で結像の際に色収差を含めて諸収差を補正できる。

【0039】

第１の変倍群である第７のレンズ群Ｇ７は正の屈折力を備え、広角端から望遠端にズーミングする際に、隣接する正の屈折力の第８のレンズ群Ｇ８との間隔ｄ３４が狭くなるように拡大側３へ移動する。これにより、第２の中間像ＩＭ２の光軸７上の位置がミラーＭ１の方向に移動する（近づく）。特に、第２の中間像ＩＭ２の周辺の結像位置をミラーＭ１の方向に近づけることができる。

【0040】

さらに、本例の投射光学系１０においては、隣接する第８のレンズ群Ｇ８もミラーＭ１との距離ｄ３８が小さくなるように拡大側３へ移動し、第２の変倍群として機能する。第８のレンズ群Ｇ８が広角端から望遠端にズーミングする際に移動する距離Ｄｚ２は、第７のレンズ群Ｇ７の移動量Ｄｚ１よりも小さくてよい。第７のレンズ群Ｇ７および第８のレンズ群Ｇ８をズーミングの際の拡大側３に移動することにより、第７のレンズ群Ｇ７の変倍負荷を低減でき、第７のレンズ群Ｇ７の正のパワーを小さくできる。このため、ズーミングにより発生する収差を抑制でき、全体としてズーミングによる収差を補正しやすい投射光学系１０を提供できる。典型的には、移動量の大きな第１の変倍群である第７のレンズ群Ｇ７の焦点距離ｆ７（ｆｚ１）を、移動量の小さい第２の変倍群である第８のレンズ群Ｇ８の焦点距離ｆ８（ｆｚ２）よりも大きくして、パワーを小さく設定し、収差補正が良好な投射光学系１０を提供できる。

【0041】

例えば、第２の変倍群である第８のレンズ群Ｇ８の移動量Ｄｚ２と、第１の変倍群である第７のレンズ群Ｇ７の移動量Ｄｚ１とは以下の条件（５）を満足してもよい。また、第１の変倍群である第７のレンズ群Ｇ７の焦点距離ｆ７（ｆｚ１）と、第２の変倍群である第８のレンズ群Ｇ８の焦点距離ｆ８（ｆｚ２）とは以下の条件（６）を満足してもよい。
０．１＜Ｄｚ２／Ｄｚ１＜０．５・・・（５）
０．５＜ｆｚ１／ｆｚ２＜０．９・・・（６）
条件（５）の下限は０．２であってもよく、上限は０．４であってもよい。条件（６）の下限は０．６であってもよく、上限は０．８であってもよい。

【0042】

この第１の光学系１１は、第１の中間像ＩＭ１よりも拡大側３で、第１の変倍群である第７のレンズ群Ｇ７の縮小側２に隣接して配置された第６のレンズ群Ｇ６が第３の変倍群として、ズーミングの際に、第７のレンズ群Ｇ７と逆方向に移動する。ズーミングの際に、第６のレンズ群Ｇ６を、主たる変倍群である第７のレンズ群Ｇ７と逆方向に移動することにより、第７のレンズ群Ｇ７の移動により発生する収差をさらに良好に補正できる。

【0043】

この第１の光学系１１は、さらに、第１の中間像ＩＭ１よりも縮小側２に、ズーミングの際に、主たる変倍群である第７のレンズ群Ｇ７と逆方向に移動する第３のレンズ群Ｇ３を第４の変倍群として含む。ただし、第３のレンズ群Ｇ３の移動量Ｄｚ４は、第７のレンズ群Ｇ７の移動量Ｄｚ１に対して条件（３）を満足する範囲で小さく設定されている。このため、主たる変倍群である第７のレンズ群Ｇ７の移動により発生する収差を第３のレンズ群Ｇ３の移動によりさらに良好に補正するとともに、第１の中間像ＩＭ１から縮小側２の、縮小側のレンズ群ＲＧの性能にはほとんど影響を与えず、ズーミングの全領域において、縮小側のレンズ群ＲＧの主たる機能である、拡大側のレンズ群ＭＧと協働して投射光学系１０全系の収差を補正する機能が発揮できるようにしている。

【0044】

すなわち、全系（第１の光学系１１および第２の光学系１２を含めた系）の焦点距離が近距離における縮小側のレンズ群ＲＧの広角端における焦点距離ｆｒｗと、望遠端における焦点距離ｆｒｔとはほとんど変化せずに、以下の条件（７）を満たす。
０．９５＜ｆｒｗ／ｆｒｔ＜１．０・・・（７）
条件（７）の下限は０．９７であってもよい。

【0045】

第１の光学系１１は、第１の中間像ＩＭ１よりも拡大側３にフォーカシングの際に主たる合焦群（第１の合焦群）として機能する第５のレンズ群Ｇ５を含む。ズーミングと同様に、フォーカシングの際の移動量の大きな合焦用のレンズ群Ｇ５を第１の中間像ＩＭ１より拡大側３に配置することにより、第１の中間像ＩＭ１よりも縮小側２のレンズ群ＲＧに、フォーカシングにより第１の中間像ＩＭ１の位置や形状を補正する機能よりも、拡大側のレンズ群ＭＧと協働して投射光学系１０全系の収差を補正する機能を主に発揮させることができる。このため、第１の中間像ＩＭ１よりも拡大側３のレンズ群ＭＧに、ズーミングおよびフォーカシングの際に移動するレンズが集中するが、収差補正の負荷は低減でき、レンズ群ＭＧ全体の構成を簡易にすることができる。拡大側のレンズ群ＭＧの構成を簡易でコンパクトにすることにより、ミラーＭ１で反射して出力される投影光１９と第１の光学系１１との干渉を抑制でき、コンパクトで拡大率の大きな投射光学系１０を提供できる。

【0046】

また、第１の光学系１１は、第１の中間像ＩＭ１よりも縮小側２に、フォーカシングの際に、主たる合焦群である第５のレンズ群Ｇ５と逆方向に移動する第２のレンズ群Ｇ２を第２の合焦群として含む。ただし、第２のレンズ群Ｇ２の移動量Ｄｆ２は、第５のレンズ群Ｇ５の移動量Ｄｆ１に対して条件（４）を満足する範囲で小さく設定されている。このため、主たる合焦群である第５のレンズ群Ｇ５の移動により発生する収差を第２のレンズ群Ｇ２の移動によりさらに良好に補正するとともに、第１の中間像ＩＭ１から縮小側２のレンズ群ＲＧの性能にはほとんど影響を与えず、ズーミングの全領域において、縮小側のレンズ群ＲＧの主たる機能である、拡大側のレンズ群ＭＧと協働して投射光学系１０全系の収差を補正する機能が発揮できるようにしている。

【0047】

特に、第１の光学系１１においては、第１の中間像ＩＭ１より縮小側２のレンズ群ＲＧの中の最も拡大側３、すなわち、第１の中間像ＩＭ１の縮小側２に隣接する、負の屈折力の第４のレンズ群Ｇ４を、ズーミングおよびフォーカシングの際に移動しない、固定されたレンズ群として配置できる。したがって、第４のレンズ群Ｇ４に、台形収差などの諸収差の補正（実際には拡大側で発生する諸収差をキャンセルする諸収差の発生を含む）を含めた機能を負担させやすい。

【0048】

また、第１の光学系１１の最も縮小側２に配置された第２の末端のレンズ群（第１のレンズ群）Ｇ１は、ライトバルブ５に面した縮小側２の面が凹の正のメニスカスレンズＬ１で構成されている。最も縮小側２に、負のパワーの面をライトバルブ５に向けたレンズＬ１を配置することにより、ライトバルブ５からの光束を光軸７に対して平行化しやすく、ガラスブロックＣＧなどを挿入するために要する十分な長さのバックフォーカスＢＦを確保できる。

【0049】

図６に、広角端（ワイド）、標準状態（ノーマル）および望遠端（テレ）における歪曲収差を示している。図７、図８および図９に、広角端（ワイド）、標準状態（ノーマル）および望遠端（テレ）の各像高における横収差図を示している。なお、これらの図には、波長６５０ｎｍ（短破線）と、波長５５０ｎｍ（実線）と、波長４６０ｎｍ（長破線）とを示している。以下の各実施例においても同様である。

【0050】

投射光学系１０のレンズ群Ｇ１〜Ｇ８の焦点距離ｆｇ１〜ｆｇ８およびミラーＭ１の焦点距離は図２に示し、その他の主なパラメータは以下の通りである。
倍率（広角端、近距離における倍率）：１１９．５
Ｆ値：２．５
最大画角（半画角）：７１．３°
変倍比：１．０５
全系の合成焦点距離（広角端、ｆｗ）：５．３６１ｍｍ
全系の合成焦点距離（望遠端、ｆｔ）：５．６２９ｍｍ
縮小側のレンズ群ＲＧの合成焦点距離（広角端、ｆｒｗ）：３０．１０２ｍｍ
縮小側のレンズ群ＲＧの合成焦点距離（望遠端、ｆｒｔ）：３０．８４７ｍｍ
拡大側のレンズ群ＭＧの合成焦点距離（広角端、ｆｍｗ）：８９．１６１ｍｍ
拡大側のレンズ群ＭＧの合成焦点距離（望遠端、ｆｍｔ）：８８．８６５ｍｍ
第７のレンズ群Ｇ７のズーミングの際の移動量（Ｄｚ１）：３．３６６ｍｍ
第８のレンズ群Ｇ８のズーミングの際の移動量（Ｄｚ２）：０．８１７ｍｍ
第６のレンズ群Ｇ６のズーミングの際の移動量（Ｄｚ３）：−０．２２１ｍｍ
第３のレンズ群Ｇ３のズーミングの際の移動量（Ｄｚ４）：−０．４６２ｍｍ
第５のレンズ群Ｇ５のフォーカシングの際の移動量（Ｄｆ１）：−０．６０４ｍｍ
第２のレンズ群Ｇ２のフォーカシングの際の移動量（Ｄｆ２）：０．１６７ｍｍ
条件（１）（ｆｗ／ｆｚ１（ｆｗ／ｆｇ７））：０．０４８
条件（２）（Ｄｚ１／ｆｚ１（Ｄｚ１／ｆｇ７））：０．０３０
条件（３）（｜Ｄｚ４／Ｄｚ１｜）：０．１４
条件（４）（｜Ｄｆ２／Ｄｆ１｜）：０．２８
条件（５）（Ｄｚ２／Ｄｚ１）：０．２４
条件（６）（ｆｚ１／ｆｚ２）：０．６７
条件（７）（ｆｒｗ／ｆｒｔ）：０．９７６

【0051】

この投射光学系１０においては、上述した条件（１）〜（７）のすべてを満たし、第１の中間像ＩＭ１の拡大側３に配置されたレンズ群により、ズーミングおよびフォーカシングを主に行うことができる。したがって、第１の中間像ＩＭ１の縮小側２に配置されたレンズ群ＲＧでは、第１の中間像ＩＭ１の位置や形状をズーミングおよびフォーカシングのために変更することよりも、主に、第１の中間像ＩＭ１の拡大側のレンズ群ＭＧと協調して、最終の第２の画面であるスクリーン６に投射される像を、より鮮明に形成することに集中することができる。このため、ズーミングが可能で、コンパクトでありながら、収差補正が良好にされた像を投影できる投射光学系１０、および投射光学系１０を備えたプロジェクタ１を提供できる。

【0052】

図１０に、プロジェクタの他の例を示している。このプロジェクタ１も、縮小側２の光変調器（ライトバルブ）５の像面（第１の像面）５ａから拡大側３のスクリーン６または壁面（第２の像面）へ投射する投射光学系１０を含む。投射光学系１０は、複数のレンズを含む第１の光学系１１と、正の屈折力の第１の反射面Ｍ１を含む第２の光学系１２とを含み、第１の光学系１１は、縮小側２から入射した光により第１の光学系１１の内部に結像される第１の中間像ＩＭ１を第１の光学系１１よりも拡大側３に第２の中間像ＩＭ２として結像し、第１の反射面Ｍ１が第２の中間像ＩＭ２を第２の像面へ映像（最終的な画像）として投影する。

【0053】

第１の光学系１１は、上記の例と同様に、２１枚のレンズで構成され、第１の中間像ＩＭ１に対して縮小側（入力側）２に配置されたレンズ群ＲＧと、拡大側（出力側）３に配置されたレンズ群ＭＧとを含む。縮小側のレンズ群ＲＧは、縮小側２から配置された正−正−正−負の第１〜第４のレンズ群Ｇ１〜Ｇ４を含む。拡大側のレンズ群ＭＧは、縮小側２から配置された正−正−正−正の第５〜第８のレンズ群Ｇ５〜Ｇ８を含む。

【0054】

図１１に、投射光学系１０の各エレメントのデータを示し、図１２に非球面のデータを示し、図１３にズーミングの際に移動するレンズ群の前後の間隔を示し、図１４に、フォーカシングの際に移動するレンズ群の前後の間隔を示している。第１の光学系１１の第１〜第９のレンズ群Ｇ１〜Ｇ９の各群の基本的なレンズ構成は、第６のレンズ群Ｇ６がズーミングおよびフォーカシングにおいて動かない、固定されたレンズ群であること以外は、図１に示した投射光学系１０の第１の光学系１１と共通する。したがって、この第１の光学系１１は、第１の中間像ＩＭ１の拡大側３に、ズーミングの際に主として移動する第１の変倍群（第７のレンズ群）Ｇ７と、フォーカシングの際に主として移動する第１の合焦群（第５のレンズ群）Ｇ５とを含む。

【0055】

図１５に、広角端（ワイド）、標準状態（ノーマル）および望遠端（テレ）における歪曲収差を示している。図１６、図１７および図１８に、広角端（ワイド）、標準状態（ノーマル）および望遠端（テレ）の各像高における横収差図を示している。

【0056】

投射光学系１０のレンズ群Ｇ１〜Ｇ８の焦点距離ｆｇ１〜ｆｇ８およびミラーＭ１の焦点距離は図１１に示し、その他の主なパラメータは以下の通りである。
倍率（広角端、近距離における倍率）：１１９．５
Ｆ値：２．５
最大画角（半画角）：７１．３°
変倍比：１．０５
全系の合成焦点距離（広角端、ｆｗ）：５．３５８ｍｍ
全系の合成焦点距離（望遠端、ｆｔ）：５．６２６ｍｍ
縮小側のレンズ群ＲＧの合成焦点距離（広角端、ｆｒｗ）：３０．０８４ｍｍ
縮小側のレンズ群ＲＧの合成焦点距離（望遠端、ｆｒｔ）：３０．７９３ｍｍ
拡大側のレンズ群ＭＧの合成焦点距離（広角端、ｆｍｗ）：８９．２７５ｍｍ
拡大側のレンズ群ＭＧの合成焦点距離（望遠端、ｆｍｔ）：８８．９９９ｍｍ
第７のレンズ群Ｇ７のズーミングの際の移動量（Ｄｚ１）：３．１６４ｍｍ
第８のレンズ群Ｇ８のズーミングの際の移動量（Ｄｚ２）：１．０１９ｍｍ
第３のレンズ群Ｇ３のズーミングの際の移動量（Ｄｚ４）：−０．４２８ｍｍ
第５のレンズ群Ｇ５のフォーカシングの際の移動量（Ｄｆ１）：−０．５９１ｍｍ
第２のレンズ群Ｇ２のフォーカシングの際の移動量（Ｄｆ２）：０．１５７ｍｍ
条件（１）（ｆｗ／ｆｚ１（ｆｗ／ｆｇ７））：０．０４５
条件（２）（Ｄｚ１／ｆｚ１（Ｄｚ１／ｆｇ７））：０．０２６
条件（３）（｜Ｄｚ４／Ｄｚ１｜）：０．１３５
条件（４）（｜Ｄｆ２／Ｄｆ１｜）：０．２７
条件（５）（Ｄｚ２／Ｄｚ１）：０．３２
条件（６）（ｆｚ１／ｆｚ２）：０．７０
条件（７）（ｆｒｗ／ｆｒｔ）：０．９７７

【0057】

この投射光学系１０においては、上述した条件（１）〜（７）のすべてを満たし、第１の中間像ＩＭ１の拡大側３に配置されたレンズ群により、ズーミングおよびフォーカシングを主に行うことができる。したがって、第１の中間像ＩＭ１の縮小側２に配置されたレンズ群ＲＧでは、第１の中間像ＩＭ１の位置や形状をズーミングおよびフォーカシングのために変更することよりも、主に、第１の中間像ＩＭ１の拡大側のレンズ群ＭＧと協調して、最終の第２の画面であるスクリーン６に投射される像を、より鮮明に形成することに集中することができる。このため、ズーミングが可能で、コンパクトでありながら、収差補正が良好にされた像を投影できる投射光学系１０、および投射光学系１０を備えたプロジェクタ１を提供できる。

【0058】

図１９に、プロジェクタの他の例を示している。このプロジェクタ１も、縮小側２の光変調器（ライトバルブ）５の像面（第１の像面）５ａから拡大側３のスクリーン６または壁面（第２の像面）へ投射する投射光学系１０を含む。投射光学系１０は、複数のレンズを含む第１の光学系１１と、正の屈折力の第１の反射面Ｍ１を含む第２の光学系１２とを含み、第１の光学系１１は、縮小側２から入射した光により第１の光学系１１の内部に結像される第１の中間像ＩＭ１を第１の光学系１１よりも拡大側３に第２の中間像ＩＭ２として結像し、第１の反射面Ｍ１が第２の中間像ＩＭ２を第２の像面へ映像（最終的な画像）として投影する。

【0059】

第１の光学系１１は、上記の例と同様に、２１枚のレンズで構成され、第１の中間像ＩＭ１に対して縮小側（入力側）２に配置されたレンズ群ＲＧと、拡大側（出力側）３に配置されたレンズ群ＭＧとを含む。縮小側のレンズ群ＲＧは、縮小側２から配置された正−正−正−負の第１〜第４のレンズ群Ｇ１〜Ｇ４を含む。拡大側のレンズ群ＭＧは、縮小側２から配置された正−正−正−正の第５〜第８のレンズ群Ｇ５〜Ｇ８を含む。

【0060】

図２０に、投射光学系１０の各エレメントのデータを示し、図２１に非球面のデータを示し、図２２にズーミングの際に移動するレンズ群の前後の間隔を示し、図２３に、フォーカシングの際に移動するレンズ群の前後の間隔を示している。第１の光学系１１の第１〜第９のレンズ群Ｇ１〜Ｇ９の各群の基本的なレンズ構成は、主たる変倍群である第７のレンズ群Ｇ７が両凸の正レンズＬ１８の１枚構成となり、第８のレンズ群Ｇ８および第６のレンズ群Ｇ６がズーミングおよびフォーカシングにおいて動かない、固定されたレンズ群であること以外は、図１に示した投射光学系１０の第１の光学系１１と共通する。したがって、この第１の光学系１１は、第１の中間像ＩＭ１の拡大側３に、ズーミングの際に主として移動する第１の変倍群（第７のレンズ群）Ｇ７と、フォーカシングの際に主として移動する第１の合焦群（第５のレンズ群）Ｇ５とを含む。

【0061】

図２４に、広角端（ワイド）、標準状態（ノーマル）および望遠端（テレ）における歪曲収差を示している。図２５、図２６および図２７に、広角端（ワイド）、標準状態（ノーマル）および望遠端（テレ）の各像高における横収差図を示している。

【0062】

投射光学系１０のレンズ群Ｇ１〜Ｇ８の焦点距離ｆｇ１〜ｆｇ８およびミラーＭ１の焦点距離は図２０に示し、その他の主なパラメータは以下の通りである。
倍率（広角端、近距離における倍率）：１１９．４
Ｆ値：２．５
最大画角（半画角）：７１．３°
変倍比：１．０３
全系の合成焦点距離（広角端、ｆｗ）：５．３５８ｍｍ
全系の合成焦点距離（望遠端、ｆｔ）：５．５１８ｍｍ
縮小側のレンズ群ＲＧの合成焦点距離（広角端、ｆｒｗ）：３２．６２４ｍｍ
縮小側のレンズ群ＲＧの合成焦点距離（望遠端、ｆｒｔ）：３３．１９０ｍｍ
拡大側のレンズ群ＭＧの合成焦点距離（広角端、ｆｍｗ）：９２．８３４ｍｍ
拡大側のレンズ群ＭＧの合成焦点距離（望遠端、ｆｍｔ）：９２．７０２ｍｍ
第７のレンズ群Ｇ７のズーミングの際の移動量（Ｄｚ１）：２．１６１ｍｍ
第３のレンズ群Ｇ３のズーミングの際の移動量（Ｄｚ４）：−０．１７１ｍｍ
第５のレンズ群Ｇ５のフォーカシングの際の移動量（Ｄｆ１）：−０．６０１ｍｍ
第２のレンズ群Ｇ２のフォーカシングの際の移動量（Ｄｆ２）：０．１４５ｍｍ
条件（１）（ｆｗ／ｆｚ１（ｆｗ／ｆｇ７））：０．０６１
条件（２）（Ｄｚ１／ｆｚ１（Ｄｚ１／ｆｇ７））：０．０２５
条件（３）（｜Ｄｚ４／Ｄｚ１｜）：０．０７９
条件（４）（｜Ｄｆ２／Ｄｆ１｜）：０．２４
条件（７）（ｆｒｗ／ｆｒｔ）：０．９８３

【0063】

この投射光学系１０においては、上述した条件（１）〜（４）および（７）を満たし、第１の中間像ＩＭ１の拡大側３に配置されたレンズ群により、ズーミングおよびフォーカシングを主に行うことができる。一方、第８のレンズ群Ｇ８がズーミングの際に固定されているので、主たる変倍群の第７のレンズ群Ｇ７のパワーが強くなり、ズーミングの際の移動距離が小さくなる。いずれの実施例においても、第１の中間像ＩＭ１の縮小側２に配置されたレンズ群ＲＧと、第１の中間像ＩＭ１の拡大側のレンズ群ＭＧとが協調して、最終の第２の画面であるスクリーン６に投射される像を、より鮮明に形成することが可能となる。このため、ズーミングが可能で、コンパクトでありながら、収差補正が良好にされた像を投影できる投射光学系１０、および投射光学系１０を備えたプロジェクタ１を提供できる。

【符号の説明】

【0064】

１ プロジェクタ、 １０ 投射光学系

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】