CN102662298B

CN102662298B - 投影机、投射单元和电子黑板

Info

Publication number: CN102662298B
Application number: CN201210137948.2A
Authority: CN
Inventors: 守国荣时
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2010-03-05
Filing date: 2011-03-04
Publication date: 2015-06-24
Anticipated expiration: 2031-03-04
Also published as: CN102193281A; CN102662298A; US20110216289A1; CN102193281B; US9417513B2

Abstract

本发明提供一种用于实现通过超短距离的接近投射来映出图像，以及通过中长距离的投射来映出图像的投影机和用于该投影机的投射单元。还提供一种能够降低重量、耗电、成本、抑制进深尺寸，并且便利性高的电子黑板。该投影机包括：包含将图像光出射的出射光学系统的主体部（2）；和将从出射光学系统出射的图像光向被照射面投射的投射单元（3），投射单元（3）具备：转换图像光的像的倍率的变倍光学系统；和使来自变倍光学系统的图像光反射进行广角化的广角化镜，变倍光学系统针对构成相对于出射光学系统的光轴倾斜的像面的像进行倍率转换。

Description

投影机、投射单元和电子黑板

本申请是申请日为2011年3月4日、申请号为201110053418.5、发明名称为投影机、投射单元和电子黑板的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及投影机、投射单元和电子黑板，特别涉及用于接近投射的投影机。

背景技术

近年来，具备能够以较短的投射距离进行大画面显示的用于所谓的接近投射的投射光学系统的投影机正在被产品化。通过采用这种投射光学系统，与现有的前投型投影机相比，能够以超短距离进行大画面显示（例如，40cm的投射距离时100英寸）。这些投影机一般仅能够用于超短距离投射，而能够根据目的来使用超短距离投射到目前广为人知的投影机的中长距离投射，则受到期待。例如，在专利文献1中，提出了通过相对于投射透镜安装在屏幕一侧的反射投射单元来使变焦比增大的投影机的技术。在安装或卸下反射投射单元的状态下，能够得到变焦比不同的图像。

假设，为了将专利文献1涉及的反射投射单元应用于超短距离投射，需要使变焦比大幅增大。在该情况下，随着变焦比增大，降低像差变得非常困难。此外，由于采用以相对于透镜的光轴（中心轴）偏心的方式配置多个曲面镜的结构，所以光学要素的一点偏差等就对图像产生较大的影响的情况变多。因此，为了得到要求的光学性能，除了需要进行非常高精度的调整之外，降低由偏心光学系统引起的像差也比较困难。

此外，近年来，由于多媒体内容的增加，应用于文教领域、演示等的所谓的交互式电子板正在普及。交互式电子板以一边显示内容、一边能够由使用者对该内容进行写入为特征。通常，交互式电子板与现有的黑板、白板具有相同的尺寸，因此被要求在比较大的范围中进行显示。如果用交互式电子板进行大范围显示时使用一般的直视型显示器，装置整体的重量、耗电、成本方面就会产生问题。

例如，在专利文献2、3中提出了从投影机投射的图像光被平面镜反射、向透射型屏幕入射的电子黑板的技术。在专利文献4中，提出了具备超短距离投射的投影机的电子黑板的技术。通过使用投影机进行放大投射，能够进行大范围的显示。通过使用投影机，能够降低重量、耗电、成本。但是，在专利文献2、3的技术的情况下，使大的平面镜相对于透射型屏幕具有倾斜地设置，因此存在进深方向的尺寸变大，可设置性降低的问题。专利文献4的技术中的投影机，仅适用于超短距离投射，其使用用途被限定，因此存在便利性差的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-6398号公报

专利文献2：日本特开2003-136892号公报

专利文献3：日本特开2004-252345号公报

专利文献4：日本特开2009-83277号公报

发明内容

发明所要解决的问题

本发明是鉴于上述问题而完成的，第一目的在于提供一种投影机和用于该投影机的投射单元，其用于实现通过超短距离的接近投射来映出图像，以及通过中长距离的投射来映出图像。此外，本发明的第二目的在于提供能够减轻重量、减少耗电、降低成本、抑制进深尺寸，并且便利性高的电子黑板。

用于解决问题的手段

为了解决上述课题、实现目的，本发明的第一投影机，具备：主体部，其包括：光源、由来自所述光源的光进行照明的显示面和使来自所述显示面的光出射的出射光学系统；和投射单元，其将从所述出射光学系统出射的来自所述显示面的光向被照射面投射，所述投射单元包括具有负放大率的凸面的广角化镜，所述广角化镜将构成相对于所述显示面倾斜的所述显示面的像面的光反射并进行广角化。

在上述第一投影机中，组合了主体部和投射单元，能够进行超短距离的接近投射。主体部能够在卸下投射单元后以单体进行中长距离投射。这里，通过设置在投射单元中的广角化镜，使构成相对于显示面或光轴充分倾斜的像面（即，相对于与光轴的法线或光轴垂直的面充分倾斜的像面）的光反射进行广角化，因此即使不采用偏心光学系统，也能够进行可抑制发生歪曲等像差的良好的接近投射。此外，通过用广角化镜进行反射而使形成图像的光广角化，也能够由于广角化而降低色像差。由此，能够得到可通过超短距离的接近投射来映出图像，以及通过中长距离投射来映出图像的投影机。

本发明的第二投影机中，在上述第一投影机中，投射单元具有像面控制光学系统，该像面控制光学系统使从出射光学系统出射的光为构成相对于显示面倾斜的显示面的像面的光。通过像面控制光学系统，能够不会对出射光学系统施加负担地使显示面的像面倾斜。

在上述第二投影机的具体的侧面，投射单元具有变倍光学系统，该变倍光学系统针对构成相对于显示面倾斜的显示面的像面的像进行倍率转换。这种情况下，针对由出射光学系统在通常的投射范围外形成的像，能够通过像面控制光学系统使其像面倾斜，通过变倍光学系统使其成为适当的尺寸。

在本发明的另一侧面，上述投射单元使相对于显示面倾斜的显示面的像面在与显示面平行的被照射面上成像。即，能够观察到没有倾斜的适当的像。

在本发明的又一侧面，出射光学系统能够切换为如下状态：在沿着光轴的距离较远的第一范围内使构成与显示面平行的显示面的像面的像成像的通常显示状态，和在沿着光轴的距离较近的第二范围内使构成与显示面平行的显示面的像面的像成像的微显示状态。能够通过出射光学系统覆盖从超短距离到中长距离的大范围的投射距离。另外，能够通过通常显示状态的出射光学系统在较远的距离形成较大的像，能够通过微显示状态的出射光学系统在较近的距离形成较小的像。

在本发明的又一侧面，主体部相对于投影机能够进行装卸。由此，能够从投影机取出较轻的主体部来进行中长距离投射。

在本发明的又一侧面，出射光学系统和投射单元以使光轴一致的方式配置。由此，能够易于进行为了得到所期望的光学性能而对光学系统的调整、光学要素的加工。特别是，能够容易地对主体部和投射单元进行对位。

在本发明的又一侧面，出射光学系统和投射单元构成使来自显示面的光偏离光轴地传播的位移光学系统。由此，能够避免由广角化镜反射的光与光轴上的光学要素之间的干扰（干涉），使被广角化的光向被照射面传播。

本发明的投射单元，与包括光源、被来自上述光源的光照射的显示面和使来自上述显示面的光出射的出射光学系统的主体部组合使用，将从出射光学系统出射的来自显示面的光向被照射面投射，其中，具有将构成相对于显示面倾斜的像面的光反射进行广角化的具有负放大率的凸面的广角化镜。

通过将上述投射单元与主体部组合，能够进行超短距离的接近投射，卸下投射单元后的主体部，能够以单体进行中长距离投射。这里，通过设置在投射单元中的广角化镜，使构成相对于显示面或光轴充分倾斜的像面（即，相对于与光轴的法线或光轴垂直的面充分倾斜的像面）的光反射进行广角化，因此即使不采用偏心光学系统，也能够进行可抑制发生歪曲等像差的良好的接近投射。此外，通过用广角化镜进行反射而使形成图像的光广角化，也能够由于广角化而降低色像差。由此，能够提供可通过超短距离的接近投射来映出图像，以及通过中长距离投射来映出图像的投影机。

在上述投射单元的具体的侧面，具有像面控制光学系统，该像面控制光学系统使从出射光学系统出射的光成为构成显示面的像面的光。

在本发明的另一侧面，投射单元具有变倍光学系统，该变倍光学系统针对构成相对于显示面倾斜的显示面的像面的像进行倍率转换。

本发明的电子黑板包括：上述投影机；和画面显示部，其具备被照射面，并且能够向被照射面写入其他信息，其中，上述投影机中包含上述出射光学系统的主体部能够进行装卸。

电子黑板通过由组合了主体部和投射单元的投影机进行接近投射，在画面显示部显示图像。通过采用用于接近投射的结构，能够将进深方向的尺寸抑制得较小。此外，包含出射光学系统的主体部相对于电子黑板能够进行装卸，能够以主体部单体进行中长距离投射，因此能够确保较高的通用性、便利性。电子黑板通过采用用于放大投射的投影机，能够降低重量、耗电、成本。由此，能够得到可使重量、耗电、成本均降低，可抑制进深尺寸，便利性高的电子黑板。

本发明的第三投影机，包括与上述第一投影机相同的主体部和投射单元，投射单元具备：转换图像光的像的倍率的变倍光学系统；和使来自变倍光学系统的图像光反射进行广角化的广角化镜，其中，变倍光学系统针对构成相对于出射光学系统的光轴倾斜的像面（即，相对于光轴的法线或与光轴垂直的面充分倾斜的像面）的像，进行倍率转换。即，第三投影机的特征在于，包括：包含出射图像光的出射光学系统的主体部；和将从出射光学系统出射的图像光向被照射面投射的投射单元，其中，投射单元具备：转换图像光的像的倍率的变倍光学系统；和使来自变倍光学系统的图像光反射进行广角化的广角化镜，其中，变倍光学系统针对构成相对于出射光学系统的光轴倾斜的像面的像，进行倍率转换。

进而，本发明的第四投影机，包括与上述第一投影机相同的主体部和投射单元，出射光学系统具有作为转换图像光的像的倍率的变倍光学系统的功能，变倍光学系统针对构成相对于出射光学系统的光轴倾斜的像面（即，相对于光轴的法线或与光轴垂直的面充分倾斜的像面）的像，进行倍率转换。即，第四投影机的特征在于，包括：包含出射图像光的出射光学系统的主体部；和将从出射光学系统出射的图像光向被照射面投射的投射单元，其中，投射单元具备使来自出射光学系统的图像光反射进行广角化的广角化镜，出射光学系统具有作为转换图像光的像的倍率的变倍光学系统的功能，变倍光学系统针对构成相对于出射光学系统的光轴倾斜的像面的像，进行倍率转换。

第三和第四投影机，组合了主体部和投射单元，来进行超短距离投射。将投射单元卸下，主体部以单体进行中长距离投射。通过采用将相对于光轴倾斜的像转换倍率后进行广角化的结构，即使不采用偏心光学系统也能够进行接近投射。通过用广角化镜进行反射而使图像光广角化，也能够由于广角化而降低色像差。由此，能够得到可通过超短距离处的接近投射来映出图像，以及通过中长距离处的投射来映出图像的投影机。

此外，本发明的具体的侧面，在第三和第四投影机中，在从出射光学系统不经过投射单元地投射图像光的情况下，以使构成与光轴大致垂直的像面的像成像的成像范围作为第一范围，以图像光的光路中第一范围以外的范围作为第二范围，出射光学系统能够在第二范围中出射构成相对于光轴倾斜的像面的图像光。由此，主体部能够为了中长距离投射而利用第一范围，为了接近投射而利用第二范围。

此外，在本发明的另一侧面，主体部能够相对于投影机进行装卸。由此，能够从投影机取出主体部来进行中长距离投射。

此外，在本发明的另一侧面，出射光学系统能够切换为如下模式：用于以主体部单体来显示图像的第一模式；和用于组合主体部和投射单元来显示图像的第二模式。由此，能够切换通过第一模式得到与光轴垂直的像面的像的情况，与通过第二模式得到倾斜的像面的像的情况。

此外，在本发明的另一侧面，出射光学系统、变倍光学系统和广角化镜，以使光轴大致一致的方式配置。由此，能够易于进行为了得到所期望的光学性能而对光学系统的调整、光学要素的加工。特别是，能够容易地对主体部和投射单元进行对位。

此外，在本发明的另一侧面，出射光学系统、变倍光学系统和广角化镜，构成使图像光的光束偏离光轴地传播的位移光学系统。由此，能够避免由广角化镜反射的图像光与光轴上的光学要素之间的干扰，使被广角化的图像光向被照射面传播。

进而，本发明的投射单元，与包含使图像光出射的出射光学系统的主体部组合使用，将从出射光学系统出射的图像光向被照射面投射，其特征在于，包括：变倍光学系统，其转换从出射光学系统出射的图像光的像的倍率；和使来自变倍光学系统的图像光反射进行广角化的广角化镜，其中，变倍光学系统针对构成相对于出射光学系统的光轴的法线倾斜的像面的像进行倍率转换。由此，能够得到用于实现通过超短距离的接近投射来映出图像，以及通过中长距离的投射来映出图像的投影机。

此外，本发明的另一侧面，在上述投射单元中，变倍光学系统和广角化镜以使光轴大致一致的方式配置。由此，能够易于进行为了得到所期望的光学性能而对光学系统的调整、光学要素的加工。

此外，本发明的另一侧面，广角化镜以使像面与被照射面大致平行的方式将图像光折返。由此，能够在被照射面上得到与光轴大致垂直的像面的图像。

进而，本发明的电子黑板包括：上述第三和第四投影机；画面显示部，其利用从投影机入射的图像光来显示图像，并且能够对图像的显示面进行写入，其中，投影机中包含出射图像光的出射光学系统的主体部能够进行装卸。

电子黑板通过由组合了主体部和投射单元的投影机进行超短距离投射，在画面显示部显示图像。通过采用用于超短距离投射的结构，能够抑制进深方向的尺寸。此外，包含出射光学系统的主体部相对于电子黑板能够进行装卸，能够以主体部单体进行中长距离投射，因此能够确保较高的通用性、便利性。电子黑板通过采用用于放大投射的投影机，能够降低重量、耗电、成本。由此，能够得到可使重量、耗电、成本均降低，可抑制进深尺寸，便利性高的电子黑板。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的投影机的概略结构的图。

图2是表示主体部的概略结构的图。

图3（A）是说明由主体部单体进行投射的示意图，（B）是说明将主体部与投射单元组合的情况下进行投射的示意图。

图4是表示投射单元的截面结构和图像光的光线的图。

图5是说明图4所示的各光学要素的功能的示意图。

图6（A）是表示主镜头的示意图，（B）是表示远焦光学系统的例子的示意图，（C）表示组合了主镜头与远焦光学系统的结构的示意图，（D）是说明使用凹透镜的广角化的示意图，（E）是说明使用凸面镜的广角化的示意图，（F）是说明位移光学系统的示意图。

图7（A）是说明仅由主镜头进行投射的图，（B）是说明由平面镜进行光线的折返的图，（C）是说明靠近时反射镜的变形的图，（D）是说明非球面镜的非球面形状的图。

图8是说明像高与光学距离的关系的图。

图9是说明靠近时光线距离的变化的图。

图10（A）是表示为了接近投射而倾斜的像面的仿真例的图，（B）是说明主镜头的光学特性的图。

图11是说明用于通过主镜头得到倾斜的像面的方法的图。

图12是说明后焦点和像面的倾倒的图。

图13是说明屏幕上的成像的图。

图14（A）是说明第一实施方式的实施例的光线系统的图，（B）是说明通过实施例的光学系统进行接近投射的图。

图15（A）是表示从主体部分离投射单元后的状态的图，（B）是说明从主体部分离投射单元后的情况下的中远距离投射的图。

图16（A）、（B）是表示从图14（B）的系统除去投射单元后的状态的图及其放大图。

图17是本发明的第二实施方式的投影机的各光学要素的示意图。

图18（A）是说明第二实施方式的主镜头的光学特性的图，（B）是表示为了接近投射而倾斜的像面的仿真例的图。

图19是说明本发明的第三实施方式的投影机的概要的图。

图20是第三实施方式的投影机的各光学要素的示意图。

图21（A）是说明第三实施方式的实施例的光线系统的图，（B）是说明通过实施例的光学系统进行接近投射的图。

图22（A）是表示从主体部分离投射单元后的状态，（B）是说明从主体部分离投射单元后的情况下的中远距离投射的图。

图23（A）是表示从图21（B）的系统除去投射单元后的状态的放大图和表示光束状态的图，（B）表示除去广角化镜后的状态。

图24是第四实施方式的投影机的各光学要素的示意图。

图25是本发明的第五实施方式的电子黑板的正面侧立体图。

图26是电子黑板的背面侧立体图。

图27（A）是表示投影机固定部及其周边部分的图，（B）是表示从（A）所示的状态取下主体部后的状态的图。

图28表示具备导向结构的投影机固定部的图。

图29是形成在画面显示部的菲涅尔透镜的截面示意图。

图30是代替棒状部件而设置有罩体的电子黑板的背面侧立体图。

图31是第五实施方式的变形例的电子黑板的正面侧立体图。

附图标记说明：

1投影机

2主体部

3投射单元

SC屏幕

10光源

11第一积分透镜

12第二积分透镜

13偏振转换元件

14重叠透镜

15第一分色镜

16、23、25反射镜

17R、17G、17B场镜

18R、18G、18B液晶显示面板

19正交二向色棱镜

20投射透镜

21第二分色镜

22、24中继透镜

31第一透镜

32第二透镜

33广角化镜

34透镜支承部

35反射镜支承部

36基板

AX光轴

N法线

IMG、IMG′像面

W放大光学系统

41第一透镜

42第二透镜

R缩小光学系统

50电子黑板

51投影机

52主体部

53投射单元

54画面显示部

55基台

56投影机固定部

57棒状部件

58脚部

59棱柱

60导向结构

61菲涅尔透镜

62棱镜结构体

63罩体

70电子黑板

71棱柱

具体实施方式

下面参照附图来详细说明本发明的实施方式。

（第一实施方式）

图1是表示本发明的第一实施方式的投影机1的概略结构的图。投影机1具有主体部2和投射单元3。主体部2出射与图像信号相应的图像光。投射单元3将来自主体部2的图像光向屏幕SC的被照射面投射。

图2是表示主体部2的概略结构的图。光源10例如是超高压水银灯，出射包含R光、G光、B光的光。这里，光源10也可以是超高压水银灯以外的放电光源，也可以是LED、激光器之类的固体光源。第一积分透镜11和第二积分透镜12具有呈阵列状排列的多个透镜元件。第一积分透镜11将来自光源10的光束分割成多束。第一积分透镜11的各透镜元件，使来自光源10的光束在第二积分透镜12的透镜元件附近会聚。第二积分透镜12的透镜元件和重叠透镜14，将第一积分透镜11的透镜元件的像形成在液晶显示面板18R、18G、18B上。通过这样的结构，来自光源10的光以大致均匀的亮度对液晶显示面板18R、18G、18B的所期望的区域（图像显示面）整体进行照明。

偏振转换元件13使来自第二积分透镜12的光转换为规定的直线偏光。重叠透镜14使第一积分透镜11的各透镜元件的像在液晶显示面板18R、18G、18B的照射面上重叠。第一分色镜15使从重叠透镜14入射的R光反射，使G光和B光透射。由第一分色镜15反射的R光，经过反射镜16和场镜17，入射到作为空间光调制装置的液晶显示面板18R。液晶显示面板18R根据图像信号来对R光进行调制。

第二分色镜21使来自第一分色镜15的G光反射，使B光透射。由第二分色镜21反射的G光，经过场镜17G，入射到作为空间光调制装置的液晶显示面板18G。液晶显示面板18G根据图像信号来对G光进行调制。经第二分色镜21透射的B光，经过中继透镜22、24、反射镜23、25、以及场镜17B，入射到作为空间光调制装置的液晶显示面板18B。液晶显示面板18B根据图像信号来对B光进行调制。作为色合成光学系统的正交二向色棱镜19，将被各液晶显示面板18R、18G、18B调制的光合成以使其作为图像光向投射透镜20传播。投射透镜20作为使图像光从主体部2出射的出射光学系统发挥功能。另外，作为空间光调制装置，也可以采用反射型液晶显示面板来代替透射型液晶显示面板18R、18G、18B。此外，作为空间光调制装置，也可以采用反射型设备（例如微镜装置（micro mirror）等）。

图3（A）是说明由主体部2单体投射图像光时的投射距离的示意图。主体部2相对于投影机1能够安装、卸下。从投影机1取下的单体的主体部2，通过从投射透镜20投射的图像光，在被照射面上映出图像。这种情况下，主体部2将投射透镜20朝着屏幕SC一侧设置。主体部2能够在距离A到距离B（令A<B）之间以相同的画面尺寸进行对焦。

图3（B）是说明将投射单元3与主体部2组合来投射图像光时的投射距离的示意图。投影机1将从投射透镜20出射的图像光通过投射单元3来投射，在被照射面上映出图像。这种情况下，以使投射透镜20朝着与屏幕SC相反一侧的投射单元3的方式，将主体部2安装在投影机1中。投影机1能够在比距离A短的距离C进行投射。

图4是表示投射单元3的截面结构和入射到投射单元3的前后的图像光的光线的图。投射单元3包括第一透镜31、第二透镜32和广角化镜33来作为光学要素。第一透镜31和第二透镜32配置在与投射透镜20相对的位置上。第一透镜31和第二透镜32例如均为球面透镜。第一透镜31和第二透镜32由透镜支承部34支承在基板36上。

广角化镜33设置在来自第一透镜31和第二透镜32的图像光入射的位置。广角化镜33是使图像光反射而广角化的非球面镜。广角化镜33由透镜支承部35支承在基板36上。第一透镜31及第二透镜32与广角化镜33通过共用的基板36来定位并固定。

广角化镜33具有相对于中心轴（光轴）呈大致旋转对称的形状，例如将圆锥形状的一部分切去后的非球面形状。广角化镜33的中心轴与投射透镜20的光轴AX一致。第一透镜31和第二透镜32的光轴也与投射透镜20的光轴AX一致。这样，投射透镜20、第一透镜31、第二透镜32和广角化镜33以使光轴一致的方式配置。

投射透镜20、第一透镜31、第二透镜32和广角化镜33，使根据图像信号而被调制的光，以向特定侧偏移的方式传播。具体而言，在像侧，使光以向相对于光轴AX作为特定侧的铅直上侧偏移的方式传播。在正交二向色棱镜19的入射面假想地形成的像面的中心法线（与在后文要说明的显示面DS的图像显示面区域的中心法线等同），与光轴AX平行，位于相对于光轴AX作为与特定侧相反一侧的铅直下侧。

另外，当说明投射透镜20和投射单元3时，所谓物体侧是指液晶显示面板侧，所谓像侧是指像面IMG侧或屏幕SC侧。

主体部2例如为与投射单元3完全分体的结构，相对于投影机1能够安装、卸下。此外，主体部2也可以在投影机1内移动，与投射单元3一体构成。在例如中长距离投射的情况下，也可以为使主体部2移动到从投射透镜20投射的图像光不会被投射单元3遮挡的位置的结构。在使主体部2与投射单元3一体构成的情况下，能够在移动了投影机1后省略两者的位置调整，从而能够提高使用者的便利性。当然，也可以固定主体部2，使投射单元3能够移动到从投射透镜20投射的图像光不会被投射单元3遮挡的位置。

图5是为了便于说明构成投影机1的投射用光学系统的各光学要素而以功能进行划分的示意图。投射用的主镜头ML，单独地相当于能够进行图3（A）所示的中长距离投射的投射透镜20。组合了正放大率的光学要素L1和负放大率的光学要素L2的部件，相当于通过连结投射透镜20能够进行图3（B）所示的接近投射的投射单元3。其中，光学要素L1相当于构成投射单元3的折射光学系统30中物体侧的第一透镜31。此外，光学要素L2，相当于组合了折射光学系统30中像侧的第二透镜32和作为构成投射单元3的反射光学系统的广角化镜33的部件。光学要素L2中，第二透镜32相当于负放大率的光学要素L21，广角化镜33相当于非球面镜AM。具备第一透镜31和第二透镜32的折射光学系统30，相当于将来自主镜头ML的光的像面放大的放大光学系统W。另外，在投射透镜20中附属有可动机构22，在安装、卸下投射单元3时，能够通过手动或电动的方式相对地改变投射透镜20的位置。

接着，说明通过投影机1进行的接近投射中各光学要素的功能。例如，对于图6（A）所示的焦点距离f的主镜头ML，通过追加光学要素来缩短焦点距离。作为为了缩短焦点距离而用于提高像的倍率的光学系统，可考虑追加远焦光学系统。

远焦光学系统例如如图6（B）所示，组合了正放大率的光学要素L1和负放大率的光学要素L2而构成。光学要素L1例如为凸透镜。光学要素L2例如为凹透镜，设置在光学要素L1的出射侧。光学要素L1和光学要素L2，以使焦点位置重合的方式配置。焦点距离为f1的光学要素L1和焦点距离为f2的光学要素L2，构成倍率为（-f1/f2）的伽利略式望远镜。

如图6（C）所示，在由光学要素L1和光学要素L2构成的远焦光学系统的入射侧配置主镜头ML时，成为倍率为（-f1/f2）的前级转换器（这种情况下，为广角用的广角转换镜）。焦点距离相对于仅有主镜头ML时的f，缩短到f′（=f×（-f1/f2））。在由透镜构成的光学系统中，随着进行广角化（远焦倍率的高倍率化），色像差的发生变得显著，因此并用用于降低色像差的透镜。如图6（D）所示，在通过增大作为凹透镜的光学要素L2的曲率而想要实现例如130度以上的广角化的情况下，即使使用用于降低色像差的透镜，也难以降低起因于光学要素L2的色像差。

因此，如图6（E）所示，作为负放大率的光学要素L2，使用包括具备凸面的反射镜的部件来代替凹透镜。通过在光线角度的变化变大的部分使用反射镜，可降低色像差。作为光学要素L2使用的反射镜，除了广角化之外，还具备通过反射而使光折返的功能。因此，如图6（F）所示，将主镜头ML、光学要素L1和光学要素L2作为位移光学系统，通过使显示面DS偏离光轴AX，来避免光轴AX附近的光线的干扰（干涉）。另外，所谓显示面DS，与在本实施方式的主体部2的液晶显示面板18R、18G、18B中根据图像信号形成图像的图像显示面相对应。

如图7（A）所示，在仅通过主镜头ML将光向屏幕SC投射时的光线，如图7（B）所示那样通过在光路中插入单纯的平面镜PM而被折返。为了使光线的折返部分与屏幕SC接近，如图7（C）所示，需要使折返部分的平面镜PM弯曲的变形。由于平面镜PM的变形而得到的非球面镜AM，是通过按照使来自主镜头ML的光线向接近的屏幕SC反射的方式使反射面连续而得到的。这样得到的非球面镜AM，如图7（D）所示，具备曲率随着接近光轴AX而增大的非球面形状。由此，通过接近投射，能够在所接近的屏幕SC即被照射面上成像。

图8是说明像高与光线距离的关系的图。所谓像高，是以光轴AX为基准的铅直方向上的像的高度。在通过主镜头ML进行一般的中长距离投射的情况下，像高最小的部分的倍率为与as0/ap相近的值，像高最大的部分的倍率为与bs0/bp相近的值，像面IMG0与光轴AX大致垂直（与显示面DS大致平行）。与此相对，在追加了投射单元3的超短距离的接近投射的情况下，屏幕SC与非球面镜AM之间的投射距离L缩短，由此，像高最小的部分的倍率as/ap和像高最大的部分的倍率bs/bp成为有较大差异的值。假设不存在光学要素L2即非球面镜AM而使光线直线传播时，如图中虚线所示，形成相对于光轴AX的法线N大幅倾斜的像面IMG。非球面镜AM，通过使图像光反射，而起到使像面IMG与光轴AX垂直（与显示面DS平行）地正立或倒立的作用。通过使像面IMG与显示面DS平行地正立或倒立，能够在与显示面DS平行的屏幕SC的被照射面上适当地成像。

非球面镜AM包含由下面的多项式h表示的非球面形状。这里，y为距离光轴AX的像的高度（像高），c为作为非球面镜AM的形状基准的球面的曲率，k为圆锥常数，A2、A4、A6、A8、A10...的每个分别为规定的修正项。

[式1]

h = \frac{{cy}^{2}}{1 + \sqrt{1 - (1 + k) c^{2} y^{2}}} + A_{2} y^{2} + A_{4} y^{4} + A_{6} y^{6} + A_{8} y^{8} + A_{10} y^{10} + \cdot \cdot \cdot

上述式的分数项，是表示成为基准的非球面形状的项，当k=0时表示球面形状。修正项表示从成为其基准的非球面形状的偏离。即使成为基准的非球面形状被修正项修正，上述式也表示相对于中心轴呈旋转对称的非球面形状。另外，多项式h中的修正项的个数是任意的。

在使图像光广角化的情况下，一般而言，越是远离光轴AX的周边部，越容易发生歪曲等像差，因此特别需要大幅降低周边部的像差的设计。本实施方式中，通过在表示非球面镜AM的形状的多项式h中包含修正项，对于由c和k决定的二次曲线，能够进行与距离光轴AX的高度y相应的形状的修正。由于各修正项与y的阶乘相乘，因此y越大的部分，越能够有效地进行修正。从而，即使通过包含非球面镜AM等的投射单元3来使主镜头ML缩短焦距，也能够实现在周边部歪曲等像差非常少的高性能的光学系统。另外，表示非球面镜AM的形状的公式，并不限于在本实施方式中说明的公式，也可以进行适当变形。进而，广角化镜33的形状，也可以是表示为XY多项式的自由曲面。此外，广角化镜也可以是具有正放大率的凹面镜，以取代具有负放大率的凸面镜。

如图9所示，当进一步使屏幕SC与非球面镜AM靠近时，对于像高最大的部分，光线的距离从bs变化到bs′。对于像高较高的部分，通过这样以使光线的距离变化的方式调整表示非球面镜AM的形状的多项式，能够进行有效的修正。当进一步靠近时，不仅像高较高的部分，而且对于像高较低的部分，也需要使光线的距离从as变化到as′这样的修正。像高越低的部分，通过上述非球面镜AM的多项式进行的修正越困难。因此，在本实施方式中，对于像高较低的部分，不依赖于非球面镜AM进行像差修正，而是利用主镜头ML的光学特性来进行像差修正。

图10（A）是表示比较例中为了接近投射而倾斜的像面IMG的仿真例的图。为了仅通过图10（A）所示的主镜头ML来成像的接近投射而倾斜的像面IMG，倾倒至一般的中长距离投射时焦点距离的范围FL。当使来自这样的主镜头ML的光经由非球面镜AM而在屏幕SC上成像时，像面IMG与显示面DS平行，能够将图像适当地投射在与显示面DS平行的屏幕SC上。然而，在仅通过主镜头ML向通常的中长距离投射时焦点距离的范围FL内的屏幕SC上进行该像面IMG的投射时，保持使像面相对于被照射面（与显示面DS平行的面）倾斜的状态变得容易，其结果向被照射面的成像变得不再容易。因此，本实施方式采用如下结构：通过主镜头ML而在距离主镜头ML比较近的位置（一般的中长距离投射时焦点距离的范围FL的主镜头ML一侧的范围）上得到具有倾斜的像面后，将其像通过投射单元3的放大光学系统W来放大，并且利用非球面镜AM使其像与显示面DS平行，投射到与接近的显示面DS平行的屏幕SC上。

图10（B）是对本实施方式中主镜头ML的光学特性进行说明的图。基于主镜头ML的像面，在作为比规定距离远的范围的成像范围中，与光轴AX大致垂直（与显示面DS大致平行）地正立或倒立，在比其近的范围中，相对于法线N倾斜。主镜头ML使用使像面与显示面DS平行地正立或倒立的第一范围FL1，单独进行中长距离投射。此外，主镜头ML，在第一范围FL1的主镜头ML一侧的第二范围FL2中，如图中粗线所示，作成相对于法线N倾斜的像面IMG′，使其用于超短距离的接近投射。将像面IMG′通过投射单元3的放大光学系统W来放大而成的，与图10（A）所示的仿真例中的像面IMG相对应。即，像面IMG′相对于图10（A）所示的像面IMG较小。

图11是对用于通过主镜头ML得到倾斜的像面的方法进行说明的图。图中上半部表示使后焦点为fa的中长距离投射的情况（第一模式）。第一模式是用主体部2即主镜头ML单体将图像显示在被照射面上的模式，相当于通常显示状态。图中下半部表示使后焦点为fa′（fa<fa′）的超短距离的接近投射的情况（第二模式）。第二模式是将主体部2和投射单元3组合而将图像显示在被照射面上的模式，相当于微显示状态。

在第二模式（微显示状态）下，通过图5的可动机构22，来使主镜头ML在光轴AX方向上移动，以使得相对于第一模式（通常显示状态）下的主镜头ML的通常的位置，后焦点变长。当使近轴处的成像位置向主镜头ML一侧移动时，一般而言，在离开光轴AX的图像光的像面产生倾倒。例如，如图12所示，随着后焦点从+0起扩大（放大），像面的倾倒呈现为不规则，在+0.5附近，相对于法线N完全倾斜。

通过以可实现用于超短距离投射的第二模式的方式制作主镜头ML，在将具备主镜头ML等的主体部2与具备非球面镜AM等的投射单元3组合的情况下，能够发挥较高的光学性能。由于能够通过在主体部2内使主镜头ML在光轴AX方向上移动的简单的动作来转换模式，所以几乎不会提高成本，能够实现简单且高精度的结构。另外，通过主镜头ML来得到倾斜的像面IMG′的方法，不限于使主镜头ML在光轴AX的方向上移动的情况。也可以通过改变构成主镜头ML的至少一个透镜的斜度（倾斜度）来得到倾斜的像面IMG′。该情况下，也能够通过简单的动作进行模式的转换。

在第二模式下，主镜头ML的像面IMG′被放大光学系统W放大至图10（A）的仿真例所示的像面IMG。将倾斜的像面IMG′的像通过放大光学系统W放大所得到的图像光，如图13所示，由非球面镜AM反射，由此与显

示面DS大致平行地正立或倒立地成像在与光轴AX大致垂直的屏幕SC上。

以下，参照图5，对构成投影机1的投射单元3、投射透镜20的功能进行说明。相当于主镜头ML的投射透镜20，能够形成相对于光轴AX的法线N倾斜的像面IMG′（参照图10（B））。特别是对于像高较低的部分，投射透镜20具有修正像差的功能。投射单元3即第一透镜31、第二透镜32和广角化镜33，作为将像放大的前级转换器发挥功能。

另外，对于如图6（C）所示的前级转换器，由于本实施方式中采用如图6（F）所示的位移光学系统，所以焦点位置稍有不同。对于由此产生的各像差，采取由广角化镜33进行修正、以及并用用于降低像差的透镜的举措。此外，构成折射光学系统30的第一透镜31和第二透镜32，也可以采用非球面镜以代替球面镜，由此具有修正像差的功能。这样，通过组合具有像差修正功能的多个光学要素，能够满足高性能的光学使用。特别是，在构成折射光学系统30的透镜组内，通过采用非球面镜、自由曲面镜以代替球面镜，还能够减少透镜的个数，使透镜小型化。由此，能够降低成本，使镜架小型化。

正放大率的光学要素L1即第一透镜31和负放大率的光学要素L21即第二透镜32，在投射透镜20和广角化镜33之间，作为将投射透镜20的倾斜的像面IMG′放大的放大光学系统W发挥功能。即，具备第一透镜31和第二透镜32的放大光学系统W，作为针对构成相对于光轴AX的法线N倾斜的像面IMG′的像而对其转换倍率的变倍光学系统发挥功能。

相当于非球面镜AM的广角化镜33，构成第二透镜32以及第二光学要素L2。广角化镜33，以使被放大光学系统W放大的像面IMG（参照图10（A））与屏幕SC的被照射面大致平行的方式，将图像光折返。此外，特别是对于像高较高的部分，广角化镜33具有修正像差的功能。

广角化镜33相对于中心轴呈大致旋转对称的形状，与其他结构（投射透镜20和折射光学系统30）之间能够容易地实现光轴AX重合。此外，广角化镜33能够通过车床等进行加工，因此能够容易且高精度地制造。投影机1采用共轴光学系统，因此能够采用通常的共轴光学系统的设计方法。由此，能够减少光学系统的设计工时，并且能够实现像差小的光学系统。

本实施方式，采用隔开规定的间隔配置多个光学要素的结构，因此能够容易地以使光轴一致的方式组装，也能够实现较高的性能。特别是，在装卸主体部2时，要求主体部2的投射透镜20与投射单元3的各光学要素之间的高精度的对位。通过共用光轴，能够易于进行主体部2一侧的光学要素与投射单元3一侧的光学要素之间的位置调整。在共轴光学系统的情况下，能够使得从光轴向周边的光学性能的变化，相对于偏心光学系统中的光学性能的变化，较为缓和。因此，能够在配置精度方面具有某种程度的裕度，因此能够实现适于本发明的结构。

由此，能够不会使图像的品质劣化地，通过一台投影机1来实现超短距离的接近投射和中长距离投射。通过一台投影机1，能够覆盖从超短距离到中长距离的大范围的投射距离。另外，本实施方式的投射单元3也可以与现有的投射型投影机组合在一起。将投射单元3适用于现有的具备能够在如图10（B）所示的第二范围FL2中形成倾倒的像面的像的投射透镜的投影机，能够实现与本实施方式同样的接近投射。

投射单元3只要至少具有广角化镜33即可，也可以适当地变形。例如，也可以使广角化镜33具有有助于第二透镜32的变倍的功能。进而，也可以使主体部2的光学系统例如投射透镜20具有第一透镜31的功能或第一透镜31及第二透镜32两者的功能。该情况下，投影机1也能够进行接近投射。

（实施例1）

图14（A）和图14（B）是说明组合了第二模式的投射透镜20和投射单元3的接近投射的具体的实施例1的图。这里，投射透镜20具有透镜L01～L10。此外，投射透镜3具有第一及第二透镜31、32和广角化镜33。

在下面的表1中，示出了实施例1的透镜数据。在该表1中，“面编号”为从物体面OS一侧依次在各透镜的面标注的编号。此外，“面类型”表示球面/非球面的区别以及为反射面的情况，“R”表示曲率半径，“D”表示与下个面之间的透镜厚度或空气空间。进而，“Nd”表示透镜材料的d线的折射率，“υd”表示透镜材料的分散。

[表1]

面编号	面类型	R	D	Nd	υ d
						物体	球面	无限	3.3057
1	球面	无限	25.7500	1.516800	64.2
						2	球面	无限	8.0799
3	球面	153.5530	5.4000	1.589130	61.2
						4	球面	-37.9820	1.0000
5	球面	23.1020	6.8760	1.696800	55.4
						6	球面	491.2720	0.2000
7	球面	21.3190	6.3000	1.487490	70.4
						8	球面	-62.4750	1.3000	1.805180	25.4
9	球面	18.6880	2.4710
						10	球面	-279.2930	1.4000	1.834000	37.3
11	非球面	41.9320	2.0000
						光圈面	球面	无限	13.4250
13	球面	160.0960	1.3000	1.806100	33.2
						14	球面	28.4050	9.5000	1.744000	44.9
15	球面	-29.7850	10.4790
						16	球面	-99.1850	2.4000	1.805180	25.4
17	球面	-48.6980	19.4530
						18	非球面	-15.9240	2.2000	1.531160	56.0
19	非球面	-21.5000	2.8000
						20	球面	-20.3540	1.8000	1.696800	55.4
21	球面	-125.9050	5.7043
						22	球面	-32.5666	3.0000	1.755201	27.5
23	球面	-28.6251	2.7912
						24	球面	-25.4818	3.0000	1.666431	38.2
25	球面	-38.8225	76.2682
						26	非球面(反射)	218.7127	-900.0000
像	球面	无限	0.0000

在实施例1中，投射透镜20、投射单元3基本上由球面形成，但是第五透镜L05的出射面、第九透镜L09的入射面、出射面和广角化镜33为非球面。距离这些非球面形状的光轴OA方向的面顶点的位移量，作为上述的多项式h而被提供。构成实施例1的非球面的圆锥常数“k”、高次修正项“A₂”～“A₁₀”的值，如下述表2所示。

[表2]

11面 18面

19面 26面

图14(B)表示将投射单元3与主体部2连接的情况下向屏幕SC的投射状态。从图中也可以明确，在屏幕SC上以良好的成像状态进行了接近投射。

15(A)和图15(B)表示从主体部2分离投射单元3且投射透镜20为第一模式的状态。这种情况下，与图14(A)的状态相比较，第一透镜L01～第十透镜L10一体地向物体侧移动，成为通常显示状态。

图15(B)表示从主体部2分离投射透镜3后的情况下向屏幕SC的投射状态。这种情况下，投射透镜20为通常显示状态。从图中也可以明确，投射透镜20单独在屏幕SC上以良好的成像状态进行了接近投射。

图16(A)表示从图14(B)的状态除去投射单元3而投射单元20保持微显示状态不变的情况，可知像面IMG′不成像在正面的屏幕SC上，像面IMG′在距离投射单元20较近的位置上成像。

图16(B)是将图16(A)的一部分放大而成的图，已知在不设置投射单元3的情况下，倾斜的像面IMG′形成在距离投射透镜20较近的位置上。

[第二实施方式]

图17是在功能上说明本发明的第二实施方式的投影机的各光学要素的示意图。本实施方式的特征在于，具备代替第一实施方式的放大光学系统W而设置的缩小光学系统R。对与第一实施方式相同的部分标注相同的附图标记，省略重复的说明。投射单元3具备第一透镜41、第二透镜42和广角化镜33作为光学要素。投射透镜（出射光学系统）20、第一透镜41、第二透镜42和广角化镜33以使光轴一致的方式配置。

第一透镜41是负放大率的光学要素，是具备球面或非球面的凹透镜。第二透镜42是设置在第一透镜41的出射侧的正放大率的光学要素，是具备球面或非球面的凸透镜。本实施方式采用通过作为投射透镜20的主镜头ML得到具有倾斜的像面后，将其像通过投射单元3的缩小光学系统R来缩小的结构。缩小光学系统R由包含第一透镜41和第二透镜42的折射光学系统40构成。缩小光学系统R，针对构成相对于光轴AX的法线N倾斜的像面的像，作为转换其倍率的变倍光学系统而发挥功能。

图18（A）是说明本实施方式的主镜头ML的光学特性的图。主镜头ML的像面，在比规定距离近的范围即成像范围内，与光轴AX大致垂直（与显示面DS大致平行）地正立或倒立，在比其远的范围内，相对于法线N倾斜。主镜头ML使用使像面与显示面DS平行地正立或倒立的第一范围FL1来进行中长距离投射。此外，主镜头ML在从主镜头ML观看时比第一范围FL1远的第二范围FL2内，如图中粗线所示，作成相对于法线N倾斜的像面IMG′，使其用于超短距离的接近投射。

图18（B）是表示为了接近投射而倾斜的像面IMG的仿真例的图。主镜头ML的像面IMG′，被缩小光学系统R缩小至图示的像面IMG。使倾斜的像面IMG′的像由缩小光学系统R缩小而得的图像光，用非球面镜AM使其反射，由此与显示面DS平行地正立或倒立地成像在接近了的屏幕上。

这样，投射透镜（出射光学系统）20，在单独使用的第一模式下，进行在第一范围FL1内使像面与显示面DS正立或倒立的中长距离投射。此外，投射透镜20在组合了投射单元3的第二模式下，通过有效利用可动机构22等，形成相对于光轴AX的法线N倾斜的像面IMG′（参照图18（A））。构成投射单元3的第一透镜41、第二透镜42和广角化镜33，以整体作为使像放大的前级转换器发挥功能。其中，第一透镜41和第二透镜42作为缩小光学系统R，在主镜头ML和广角化镜33之间，使主镜头ML的倾斜的像面IMG′缩小。与在倾斜的状态下被适当缩小的像面IMG′相对应的图像光，用非球面镜AM使其反射，由此与第一实施方式的情况同样，以与显示面DS大致平行地正立或倒立且与光轴AX大致垂直的状态，在被接近配置的屏幕SC（参照图13）上成像。本实施方式的情况下，也能够不会使图像的品质劣化地，实现通过一台投影机1来进行超短距离的接近投射和中长距离投射。

[第三实施方式]

图19是说明第三实施方式的投影机的示意图。本实施方式的投影机1，是第一实施方式的投影机1的变形例，对同一部分标注相同的附图标记，省略重复的说明。

在本实施方式的投影机1中，主体部2能够单独对前方的屏幕SC进行中长距离投射。投射单元3通过与主体部2连接，能够对后方的屏幕SC进行短距离投射。

投射单元3具备折射光学系统130和广角化镜133作为光学要素，这些光学要素130、133在使光轴一致的状态下，一体地支承在未图示的基板上。另外，折射光学系统130包括例如第一透镜131和第二透镜132。

图20是为了便于说明投影机1的构成投射用光学系统的各光学要素而进行功能区分的示意图。投射透镜（出射光学系统）20相当于图5的主镜头ML，能够单独进行如图19所示的中长距离投射。投射单元3是组合图5的正放大率的光学要素L1和负放大率的光学要素L2而成的。其中，光学要素L1相当于构成投射单元3的折射光学系统130中物体侧的第一透镜131，光学要素L2是组合折射光学系统130中像侧的第二透镜132和广角化镜133而成的。

广角化镜133与图5的非球面镜AM同样，起到使像面IMG与光轴AX垂直（与显示面DS平行）地正立或倒立，并且降低屏幕SC上的像面弯曲的作用。

在本实施方式中，通过移动投射透镜20，能够使投射透镜20切换为第一模式（中长距离投射，通常显示状态）和第二模式（接近投射，微显示状态）。即，能够通过使投射透镜20沿着光轴AX向例如像侧移动而使其为第二模式，能够在比较近的位置上形成像面。此外，通过正放大率的第一透镜131和负放大率的第二透镜132，使该比较近的位置的像面具有倾斜，并且通过使其像放大并用广角化镜133使像与显示面DS平行，能够向近距离的屏幕SC上进行投射。即，折射光学系统130兼具作为像面控制光学系统即像面倾斜光学系统T的功能和作为变倍光学系统即放大光学系统W的功能。其结果，本实施方式的投射透镜20，与第一实施方式的情况不同，不是以其自身来具有作为像面控制光学系统的功能的。

根据本实施方式，能够不会使图像的品质劣化地，通过一台投影机1来实现超短距离的接近投射和中长距离投射。通过1台投影机1，能够覆盖从超短距离到中长距离的大范围的投射距离。

（实施例2）

图21（A）和图21（B）是说明将第二模式的投射透镜20和投射单元3组合而成的接近投射的具体实施例2的图。这里，投射透镜20具有透镜L01～L10。此外，投射单元3具有第一和第二透镜131、132和广角化镜33。

在下面的表3中，示出实施例2的透镜数据等。该表3中，“面编号”、“面类型”、“R”、“D”、“Nd”、“υd”等，是指与实施例1相同的意思。

[表3]

面编号	面类型	R	D	Nd	v d
						物体	球面	无限	3.3057
1	球面	无限	25.7500	1.516800	64.2
						2	球面	无限	7.0023
3	球面	153.5530	5.4000	1.589130	61.2
						4	球面	-37.9820	1.0000
5	球面	23.1020	6.8760	1.696800	55.4
						6	球面	491.2720	0.2000
7	球面	21.3190	6.3000	1.487490	70.4
						8	球面	-62.4750	1.3000	1.805180	25.4
9	球面	18.6800	2.4710
						10	球面	-279.2930	1.4000	1.834000	37.3
11	非球面	41.9320	2.0000
						光圈面	球面	无限	13.4250
13	球面	160.0960	1.3000	1.806100	33.2
						14	球面	28.4050	9.5000	1.744000	44.9
15	球面	-29.7850	10.4790
						16	球面	-99.1850	2.4000	1.805180	25.4
17	球面	-48.6980	19.4530
						18	非球面	-15.9240	2.2000	1.531160	56.0
19	非球面	-21.5000	2.8000
						20	球面	-20.3540	1.8000	1.696800	55.4
21	球面	-125.9050	4.6697
						22	球面	-41.2901	9.3599	1.743972	44.8
23	球面	-40.3699	9.7444
						24	非球面	2581.8400	11.0000	1.530000	55.8
25	非球面	230.9616	100.0000
						26	非球面(反射)	241.4350	900.0000
像	球面	无限	0.0000

在实施例2中，投射透镜2和投射单元3基本上由球面形成，但是第五透镜L05的出射面、第九透镜L09的入射面、出射面和广角化镜33为非球面。距离这些非球面形状的光轴OA方向的面顶点的位移量，作为上述的多项式h而被提供。构成实施例2的非球面的圆锥常数“k”、高次修正项“A₂”～“A₁₀”的值，如下述表4所示。

[表4]

11面 18面

19面 24面

25面 26面

图21(B)表示将投射单元3与主体部2连接的情况下向屏幕SC的投射状态。从图中也可以明确，在屏幕SC上以良好的成像状态进行了接近投射。

图22(A)和图22(B)表示从主体部2分离投射单元3且投射透镜20为第一模式的状态。该情况下，与图21(A)的状态相比较，第一透镜L0l～第十透镜L10等作为一组向物体侧移动，成为通常显示状态。

图22(B)表示从主体部2分离投射透镜3后的情况下向屏幕SC的投射状态。这种情况下，投射透镜20为通常显示状态。省略详细的说明，但是投射透镜20单独在屏幕SC上以良好的成像状态进行接近投射。

图23（A）表示从图21（A）的状态除去投射单元3而投射单元20保持微显示状态不变的情况，可知与显示面DS平行的像不会成像在正面的较远的屏幕SC上，而在与投射单元20较近的位置上配置的屏幕SC上成像。

图23（B）是表示投射透镜20为微显示状态，保留投射单元3中的折射光学系统130而仅除去广角化镜33时的成像状态的图。可知在这样不设置广角化镜33的情况下，在离开投射透镜20的位置上形成有大幅倾斜的像面IMG′。

[第四实施方式]

图24是为了便于说明本发明的第四实施方式的投影机的各光学要素而进行功能区分的示意图。另外，本实施方式的投影机1是第三实施方式或第二实施方式的投影机1变形而成的，对同一部分标注相同的附图标记，省略重复的说明。

投射透镜（出射光学系统）20相当于图20或图17的主镜头ML，能够单独进行中长距离投射。投射单元3具备第一透镜141、第二透镜142和广角化镜33作为光学要素。

在投射单元3中，第一透镜141是负放大率的光学要素，是具备球面或非球面的凹透镜。第二透镜142是设置在第一透镜141的出射侧的正放大率的光学要素，是具备球面或非球面的凸透镜。

在本实施方式中，通过移动投射透镜20，在比较远的位置上形成与显示面DS平行的像面。此外，通过负放大率的第一透镜141和正放大率的第二透镜142，使该比较远的位置的像面具有倾斜，并且通过使其像缩小，能够向近距离的屏幕SC上进行投射。即，折射光学系统140，兼具作为像面控制光学系统即像面倾斜光学系统T的功能和作为变倍光学系统即缩小光学系统R的功能。其结果，本实施方式的投射透镜20，与第二实施方式的情况不同，并非以其自身来具有作为像面控制光学系统或像面倾斜光学系统的功能。此外，本实施方式的折射光学系统140，与第三实施方式的情况不同，具有缩小光学系统R而并非放大光学系统W的功能。

本发明也可以有效利用第一～第四实施方式中说明的特征，应用于背面投射型投影机。例如，使背面投射用屏幕与投射单元3一体化，使主体部2能够进行装卸，由此能够实现作为背式投影机加以利用，以及作为前投式投影机加以利用。

[第五实施方式]

图25是本发明的第五实施方式的电子黑板50的正面侧立体图。电子黑板50具备与第一～第四实施方式的投影机1（参照图1等）同样地构成的投影机51。投影机51包括主体部52和投射单元53。

主体部52出射与图像信号相应的图像光。投射单元53向画面显示部54投射来自主体部52的图像光。主体部52和投射单元53，分别与第一～第四实施方式所说明的主体部2（参照图2等）和投射单元3（参照图4等）同样地构成。投射单元53的光学要素收纳在箱体中。箱体具备用于出射图像光的开口。

画面显示部54，利用从投影机51入射的图像光来显示图像，并且能够对图像的显示面进行写入。画面显示部54以使光透过的半透过玻璃或合成树脂为材料而构成。使用者使用写入用工具例如手写笔、指示棒等，将文字或图画等写入到画面显示部54。此外，使用者使用消除用的工具等来消除对画面显示部54的写入。

电子黑板50具备读取装置（省略图示）。读取装置对写入到画面显示部54的显示面上的写入内容、显示在画面显示部54上的图像、通过使工具接触或靠近画面显示部54而输入的信息等进行读取。作为读取装置，例如使用CCD照相机等图像传感器。电子黑板50通过设置读取装置，能够记录写入到画面显示部54的写入内容、当时正在显示的图像、输入信息等。

画面显示部54以安装在框状的基台55的方式设置。在基台55中连结两个脚部58的棱柱59上，设置有用于固定投影机51的板状部件即投影机固定部56。投影机51由投影机固定部56，相对于画面显示部54安装在铅直下侧。连结投影机固定部56和基台55并呈放射状延伸的四根棒状部件57，作为用于加固基台55上的投影机固定部56的安装强度的加固部件发挥功能。

图26是电子黑板50的背面侧立体图。投影机51对画面显示部54中与观察图像的正面侧相反一侧的背面近距离投射图像光。画面显示部54使入射到背面的来自投影机51的图像光向正面侧投射。画面显示部54具备使从投影机51入射的图像光漫射的光漫射性。画面显示部54将从背面入射图像光进行显示的图像与写入到表面上的文字、图画等重合进行显示。观察者观察到写入到表面上的文字、图画等，以及由画面显示部54漫射的图像光。

各棒状部件57中投影机固定部56一侧的端部，与投射单元53的后方的位置接合。两根棒状部件57的基台55一侧的端部与基台55中画面显示部54的左右上端附近接合。余下两根棒状部件57的基台55一侧的端部，与棱柱59和脚部58连接的部分接合。图中的虚线箭头，表示从投射单元53分别向画面显示部54的四个角传播的光线。各棒状部件57配置于图像光在投影机51与画面显示部54之间传播的区域的周边。

棒状部件57通过按照配置在图像光传播区域的周边的方式进行安装来加固投影机固定部56的安装强度，以使得不会遮挡图像光。此外，棒状部件57还作为用于防止位于电子黑板50周围的物体对图像光的遮蔽的防御构造发挥功能。

图27（A）是表示电子黑板50中设置有投影机51的状态下投影机固定部56及其周边部分的图。该电子黑板50中，通过由投影机固定部56将投影机51固定在基台55，能够在对画面显示部54以高精度进行定位的状态下保持投影机51。由此，能够在画面显示部54上显示高清晰度的图像。另外，投影机51中投射单元53被固定在投影机固定部56上，投影机51中主体部52能够与投射单元53分离，能够从投影机固定部56单独卸下。

图27（B）是表示从图27（A）所示的状态卸下主体部52后的状态。主体部52能够相对于投影机固定部56适当地装卸，能够单独使用。由此，能够作为将主体部52安装在投影机固定部56而构成的电子黑板50来使用（接近投射），也能够将主体部52从电子黑板50卸下来进行中长距离投射。通过采用投影机51相对于画面显示部54配置在铅直下侧的结构，主体部52被设置在电子黑板50中较低的位置。由此，能够容易地将主体部52安装在电子黑板50中。

此外，如图28所示，投影机固定部56也可以具备用于对主体部52进行定位的导向结构60。作为导向结构60，例如使用以沿着主体部52的侧面的方式形成的板状部件。主体部52沿着导向结构60在投影机固定部56上滑动，通过与投射单元53的壳体抵接来定位。由此，每次将主体部52安装于电子黑板50时，能够容易地将主体部52设置在正确的位置上。另外，导向结构60不限于这里图示的结构，在电子黑板50中只要能够使主体部52相对于投射单元53等进行定位，就能够采用任意的结构。

图29是在画面显示部54形成的菲涅尔透镜61的截面示意图。菲涅尔透镜61形成在画面显示部54中来自投影机51的图像光入射一侧的背面。菲涅尔透镜61作为使图像光发生角度转换的角度转换部发挥功能。

菲涅尔透镜61具备呈大致三角形的截面形状的多个棱镜结构体62。棱镜结构体62以光轴AX（参照图4等）为中心呈大致同心圆状配置。菲涅尔透镜61通过对向画面显示部54斜向传播的图像光进行角度转换，使其效率良好地向观察者的方向传播。由此，电子黑板50能够使得在画面显示部54中显示明亮且亮度均匀的图像。

电子黑板50通过采用用于超短距离的接近投射的投影机51，来抑制进深方向的尺寸。由于能够以主体部52单体进行中长距离投射，所以能够确保较高的通用性、便利性。电子黑板50通过适用在靠近时能够确保充分尺寸的用于放大投射的投影机51，能够降低重量、耗电、成本。由此，起到能够使重量、耗电、成本均降低，能够抑制进深尺寸，以及能够得到较高的便利性的效果。

图30是代替棒状部件57而设置有罩体63的电子黑板50的背面侧立体图。罩体63是组合了具有遮光性的板状部件而构成的。罩体63覆盖图像光传播的区域。罩体63限制外部光进入从投影机51到画面显示部54的光路。

通过由罩体63降低外部光的进入，电子黑板50能够将对比度高的图像显示在画面显示部54。此外，罩体63作为用于加固投影机固定部56的安装强度的加固部件发挥功能。罩体63以不遮挡图像光的方式加固投影机固定部56的安装强度。进而，罩体63具有不会使图像光传播的区域受到进入物体的影响的防御的功能。

图31是本实施例的变形例的电子黑板70的正面侧立体图。本变形例的电子黑板70的特征在于投影机51相对于画面显示部54安装在铅直上侧。投影机固定部56将投影机51固定在基台55中设置在画面显示部54的上部的棱柱71。

通过将投影机51相对于画面显示部54配置在铅直上侧，从铅直上侧使图像光向画面显示部54入射。当使用者对画面显示部54进行写入时，用于写入的工具的影子朝向铅直下方产生。由此，能够较少发生因阴影而导致看不到写入位置的情况，能够提高便利性。

上述实施方式的投影机1，使用具备第一透镜阵列、第二透镜阵列和重叠透镜的光学系统，以大致均匀的亮度对液晶面板18R、18G、18B的所期望的区域整体进行照明，但是不限于此，能够使用具备导光杆的光学系统等其他照明光学系统，以大致均匀的亮度对液晶面板18R、18G、18B的所期望的区域整体进行照明。

上述第一～第四实施方式的投影机1，作为从观察投射图像的一侧进行投射的前投型投影机使用，但是也能够适用于从观察投射图像一侧的相反侧进行投射的背式投影机。

上述实施方式的投影机1以使用3个液晶面板的投影机为例示进行了说明，但是本发明不限于此，也能够适用于使用1个、2个或4个以上的液晶面板的投影机。

Claims

1.一种投影机，其特征在于，

包括：

主体部，其包含使图像光出射的出射光学系统；和

投射单元，其将从所述出射光学系统出射的所述图像光向被照射面投射，

所述投射单元具备：

变倍光学系统，其将所述图像光的像的倍率转换；和

广角化镜，其使来自所述变倍光学系统的所述图像光反射以进行广角化，

所述出射光学系统能够切换为：用于所述主体部以单体形式来从所述出射光学系统不经过所述投射单元地显示图像的第一模式；和用于组合所述主体部和所述投射单元来显示图像的第二模式，

所述出射光学系统，能够在所述第一模式中使构成相对于所述出射光学系统的光轴大致垂直的像面的像成像，能够在所述第二模式中使构成相对于所述光轴倾斜的像面的所述图像光出射，

在所述第二模式中，所述变倍光学系统，针对构成相对于所述光轴倾斜的像面的像进行倍率转换。

2.一种投影机，其特征在于，

包括：

主体部，其包含使图像光出射的出射光学系统；和

所述投射单元具备使来自所述出射光学系统的所述图像光反射以进行广角化的广角化镜，

所述出射光学系统具备作为使所述图像光的像的倍率转换的变倍光学系统的功能，

3.根据权利要求1所述的投影机，其特征在于：

所述出射光学系统、所述变倍光学系统和所述广角化镜，以使所述光轴大致一致的方式配置。

4.根据权利要求2所述的投影机，其特征在于：

5.根据权利要求3所述的投影机，其特征在于：

所述出射光学系统、所述变倍光学系统和所述广角化镜，构成使所述图像光的光束偏离所述光轴地传播的位移光学系统。

6.根据权利要求4所述的投影机，其特征在于：

7.根据权利要求1～6中任一项所述的投影机，其特征在于：

所述广角化镜以使所述像面与所述被照射面大致平行的方式将所述图像光折返。

8.一种电子黑板，其特征在于，

包括：

权利要求1～7中任一项所述的投影机；和

画面显示部，其利用从所述投影机入射的图像光来显示图像，并且能够对所述图像的显示面进行写入，

所述投影机中包含使所述图像光出射的出射光学系统的主体部能够进行装卸。