CN110780435B - 投射光学系统和投射型图像显示装置 - Google Patents

Abstract

投射光学系统和投射型图像显示装置。提供即使在缩短投射距离的情况下也能够抑制配置在第2中间像的放大侧的凹形状的反射面大型化的投射光学系统。投射光学系统从缩小侧朝向放大侧依次由第1光学系统和第2光学系统构成，在缩小侧成像面与放大侧成像面之间形成第1中间像和第2中间像。第2光学系统是透镜。透镜具有第1透过面、反射面和第2透过面。第1透过面和反射面位于在Z轴方向上延伸的假想轴的下方，第2透过面位于假想轴的上方。反射面具有凹形状，第2透过面具有向放大侧突出的凸形状。在透镜内规定的假想线相对于在YZ平面中与假想轴垂直的假想垂直线倾斜，第2中间像位于第1透过面与反射面之间。

Description

投射光学系统和投射型图像显示装置

技术领域

本发明涉及在中间像的放大侧具有凹形状的反射面的投射光学系统和具有该投射光学系统的投射型图像显示装置。

背景技术

在专利文献1中记载了通过投射光学系统将图像形成部形成的投射图像放大并进行投射的投射型图像显示装置。该文献的投射光学系统从缩小侧朝向放大侧依次由第1光学系统和第2光学系统构成。第1光学系统具有折射光学系统。第2光学系统由具有凹形状的反射面的反射镜构成。图像形成部具有光源和光阀。图像形成部在投射光学系统的缩小侧成像面形成投射图像。投射光学系统形成2个中间像，向配置在放大侧成像面上的屏幕投射最终像。位于缩小侧的第1中间像位于第1光学系统中。位于放大侧的第2中间像位于第1光学系统与反射面之间。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2013/005444号

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1的投射光学系统中，当缩短投射距离时，接近反射面的第2中间像在沿着第1光学系统的光轴的方向上倾斜。

这里，第2中间像随着倾斜而变大。当第2中间像变大时，需要增大位于第2中间像的放大侧的反射面。因此，在第2中间像的放大侧仅具有凹形状的反射面的投射光学系统中，在缩短投射距离的情况下，存在反射面容易大型化这样的问题。

本发明的课题在于，鉴于这种情况，提供即使在缩短投射距离的情况下也能够抑制配置在第2中间像的放大侧的凹形状的反射面大型化的投射光学系统。此外，提供具有这种投射光学系统的投射型图像显示装置。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明的投射光学系统从缩小侧朝向放大侧依次由第1光学系统和第2光学系统构成，在缩小侧成像面与放大侧成像面之间形成第1中间像和第2中间像，其特征在于，所述第2光学系统是透镜，所述透镜从缩小侧朝向放大侧依次具有第1透过面、反射面和第2透过面，在设相互正交的3个轴为X轴、Y轴和Z轴、排列有所述第1透过面和所述反射面的方向为Z轴方向、所述Y轴的一侧为上方、所述Y轴的另一侧为下方、与所述X轴垂直且包含所述Y轴和所述Z轴的面为YZ平面的情况下，所述第1透过面和所述反射面位于在所述Z轴方向上延伸的假想轴的下方，所述第2透过面位于所述假想轴的上方，所述反射面具有凹形状，所述第2透过面具有向所述放大侧突出的凸形状，连结上侧交点和下侧交点的假想线相对于在所述YZ平面中与所述假想轴垂直的假想垂直线倾斜，该上侧交点是通过所述第2透过面的有效光线范围的Y轴方向的上端的上端光束的上周边光线和通过该有效光线范围的Y轴方向的下端的下端光束的上周边光线在YZ平面上交叉的交点，该下侧交点是所述上端光束的下周边光线和所述下端光束的下周边光线在所述YZ平面上交叉的交点，所述第1中间像位于所述第1光学系统中，所述第2中间像位于所述透镜中的所述第1透过面与所述反射面之间。

在本发明中，所述第1光学系统可以是折射光学系统。

在本发明中，所述假想轴可以与所述第1光学系统的光轴一致。

在本发明中，优选在所述第1光学系统与所述第2光学系统之间，主光线彼此的间隔随着接近所述第2光学系统而变窄。

在本发明中，优选所述第1透过面、所述反射面和所述第2透过面中的任意一方是非球面。

在本发明中，优选所述第1透过面是非球面。

在本发明中，所述第2中间像可以是以对形成在放大侧成像面上的最终像的梯形畸变进行校正的方式发生畸变的形状。

在本发明中，所述第1透过面、所述反射面和所述第2透过面可以是具有相对于所述假想轴旋转对称的面的共轴光学系统，所述假想轴设计基准轴。

在本发明中，在设所述假想线的所述上侧交点侧以该假想垂直线与该假想线的交点为轴相对于所述假想垂直线逆时针旋转的倾斜角度为θ、所述下端光束的下周边光线与所述假想轴交叉的从该假想轴起的角度为γ的情况下，所述投射光学系统满足以下条件式：

0°<θ<90°+γ··(1)。

在本发明中，优选所述投射光学系统满足以下条件式(2)：

90°<θ··(2)。

接着，本发明的投射型图像显示装置的特征在于，所述投射型图像显示装置具有：上述投射光学系统；以及图像形成部，其在所述投射光学系统的缩小侧成像面上形成投射图像。

在本发明中，所述图像形成部可以在所述第1光学系统的光轴的一侧形成所述投射图像，所述第1中间像以将所述光轴夹在所述第1中间像与所述投射图像之间的方式位于与所述投射图像相反的另一侧，所述第2中间像位于所述假想轴的下方。

附图说明

图1是具有本发明的投射光学系统的投射型图像显示装置的概略结构图。

图2是示出实施例1的投射光学系统的整体的光线图。

图3是图2的A部分的局部放大图。

图4是图2的B部分的局部放大图。

图5是实施例1的投射光学系统的光线图。

图6是将实施例1的投射光学系统的第2光学系统的部分放大后的光线图。

图7是第2光学系统仅具有反射面的情况下的倍率的说明图。

图8是第2光学系统具有反射面和第2透过面的情况下的倍率的说明图。

图9是示出实施例1的投射光学系统的放大侧的MTF的图。

图10是实施例1的投射光学系统的点列图。

图11是示出比较例的投射光学系统的整体的光线图。

图12是比较例的投射光学系统的光线图。

图13是示出比较例的投射光学系统的放大侧的MTF的图。

图14是比较例的投射光学系统的点列图。

图15是示出实施例2的投射光学系统的整体的光线图。

图16是实施例2的投射光学系统的光线图。

图17是将实施例2的投射光学系统的第2光学系统的部分放大后的光线图。

图18是示出实施例2的投射光学系统的放大侧的MTF的图。

图19是实施例2的投射光学系统的点列图。

图20是示出实施例3的投射光学系统的整体的光线图。

图21是实施例3的投射光学系统的光线图。

图22是将实施例3的投射光学系统的第2光学系统的部分放大后的光线图。

图23是示出实施例3的投射光学系统的放大侧的MTF的图。

图24是实施例3的投射光学系统的点列图。

图25是示出实施例3的变形例的投射光学系统的整体的光线图。

图26是实施例3的变形例的投射光学系统的光线图。

标号说明

1：投射型图像显示装置；2：图像形成部；3、3A、3B、3C、3E：投射光学系统；4：控制部；6：图像处理部；7：显示驱动部；10：光源；11：第1积分透镜；12：第2积分透镜；13：偏振转换元件；14：重叠透镜；15：第1分色镜；16：反射镜；17B：场透镜；17G：场透镜；17R：场透镜；18B：液晶面板；18G：液晶面板；18R：液晶面板；19：十字分色棱镜；21：第2分色镜；22：中继透镜；23：反射镜；24：中继透镜；25：反射镜；31：第1光学系统；32：第2光学系统；33：第1中间像；34：第2中间像；35：透镜；37：反射镜；41：第1透过面；42：反射面；43：第2透过面；44：光瞳；50：有效光线范围；51：上端光束；51a：上周边光线；51b：下周边光线；52：下端光束；52a：上周边光线；52b：下周边光线；53：上侧交点；54：下侧交点；100：投射光学系统；101：反射镜；F1～F11：光束；N：第1光学系统的光轴；M：假想轴(设计基准轴)；O：光圈；P：假想线。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式的投射光学系统和具有该投射光学系统的投射型图像显示装置进行详细说明。

(投射型图像显示装置)

图1是具有本发明的投射光学系统的投射型图像显示装置的概略结构图。如图1所示，投射型图像显示装置1具有生成向屏幕S投射的图像光的图像形成部2、将图像光放大并进行投射的投射光学系统3、对图像形成部2的动作进行控制的控制部4。

(图像光生成光学系统和控制部)

图像形成部2具有光源10、第1积分透镜11、第2积分透镜12、偏振转换元件13、重叠透镜14。光源10例如由超高压汞灯、固体光源等构成。第1积分透镜11和第2积分透镜12分别具有呈阵列状排列的多个透镜元件。第1积分透镜11将来自光源10的光束分割成多束。第1积分透镜11的各透镜元件使来自光源10的光束会聚在第2积分透镜12的各透镜元件的附近。

偏振转换元件13将来自第2积分透镜12的光转换为规定的直线偏振光。重叠透镜14使第1积分透镜11的各透镜元件的像经由第2积分透镜12重叠在后述的液晶面板18R、液晶面板18G和液晶面板18B的显示区域上。

此外，图像形成部2具有第1分色镜15、反射镜16、场透镜17R和液晶面板18R。第1分色镜15使作为从重叠透镜14入射的光线的一部分的R光反射，使作为从重叠透镜14入射的光线的一部分的G光和B光透过。被第1分色镜15反射后的R光经由反射镜16和场透镜17R入射到液晶面板18R。液晶面板18R是图像显示元件。液晶面板18R根据图像信号对R光进行调制，由此形成红色的投射图像。

进而，图像形成部2具有第2分色镜21、场透镜17G和液晶面板18G。第2分色镜21使作为来自第1分色镜15的光线的一部分的G光反射，使作为来自第1分色镜15的光线的一部分的B光透过。被第2分色镜21反射后的G光经由场透镜17G入射到液晶面板18G。液晶面板18G根据图像信号对G光进行调制，由此形成绿色的投射图像。

此外，图像形成部2具有中继透镜22、反射镜23、中继透镜24、反射镜25、场透镜17B和液晶面板18B。透过第2分色镜21的B光经由中继透镜22、反射镜23、中继透镜24、反射镜25和场透镜17B入射到液晶面板18B。液晶面板18B是图像显示元件。液晶面板18B根据图像信号对B光进行调制，由此形成蓝色的投射图像。

液晶面板18R、液晶面板18G和液晶面板18B从3个方向包围十字分色棱镜19。十字分色棱镜19是光合成用的棱镜，对由各液晶面板18R、18G、18B调制后的光进行合成，生成图像光。

这里，十字分色棱镜19构成投射光学系统3的一部分。投射光学系统3将十字分色棱镜19合成的图像光(各液晶面板18R、18G、18B形成的投射图像)放大后向屏幕S投射。

控制部4具有被输入视频信号等外部图像信号的图像处理部6、以及根据从图像处理部6输出的图像信号对液晶面板18R、液晶面板18G和液晶面板18B进行驱动的显示驱动部7。

图像处理部6将从外部设备输入的图像信号转换为包含各色的灰度等的图像信号。显示驱动部7根据从图像处理部6输出的各色的投射图像信号使液晶面板18R、液晶面板18G和液晶面板18B进行动作。由此，图像处理部6在液晶面板18R、液晶面板18G和液晶面板18B中显示与图像信号对应的投射图像。

(投射光学系统)

接着，对投射光学系统3进行说明。下面，作为搭载于投射型图像显示装置1的投射光学系统3的结构例，对实施例1、2进行说明。

(实施例1)

图2是示出本发明的实施例1的投射光学系统的整体的光线图。图3是图2的A部分的局部放大图。图4是图2的B部分的局部放大图。图5是实施例1的投射光学系统的光线图。图6是将实施例1的投射光学系统的第2光学系统的部分放大后的光线图。在图2中示意地示出从投射光学系统3A到达屏幕S的11条的光束F1～F11。光束F1是到达像高最低的位置的光束。光束F11是到达像高最高的位置的光束。光束F2～光束F10是到达光束F1与光束F11之间的各高度位置的光束。

如图2所示，本例的投射光学系统3A从缩小侧朝向放大侧依次由第1光学系统31和第2光学系统32构成。如图5所示，投射光学系统3A在缩小侧成像面与放大侧成像面之间形成第1中间像33和第2中间像34。

第1光学系统31是具有多枚透镜的折射光学系统。在本例中，第1光学系统31具有16枚透镜。第2光学系统32由1枚透镜35构成。在缩小侧成像面配置有图像形成部2的液晶面板18R、液晶面板18G和液晶面板18B。在图2和图5中，示出3枚液晶面板18R、18G、18B中的一枚即液晶面板18G。

第1中间像33位于比第2中间像34靠缩小侧的位置。第1中间像33形成在第1光学系统31中。第2中间像34形成在第2光学系统32的内侧即透镜35的内侧。

这里，液晶面板18R、液晶面板18G和液晶面板18B在缩小侧成像面中的第1光学系统31的光轴N的一侧形成投射图像。第1中间像33位于第1光学系统31的光轴N的另一侧。第2中间像34位于第1光学系统31的光轴N的一侧。即，投射图像和第2中间像34位于光轴N的一侧，第1中间像33以将光轴N夹在第1中间像33与投射图像以及第2中间像34之间的方式位于与投射图像以及第2中间像34相反的另一侧。

在放大侧成像面配置有屏幕S。向屏幕S投射的最终像是横向较长的长方形。在本例中，最终像的纵横比为16：10。

如图5所示，第1光学系统31具有十字分色棱镜19和16枚透镜L1～L16。第1透镜L1～第16透镜L16从缩小侧朝向放大侧依次配置。在本例中，第3透镜L3和第4透镜L4是通过接合而得到的第1接合透镜L21。第9透镜L9和第10透镜L10是通过接合而得到的第2接合透镜L22。第11透镜L11和第12透镜L12是通过接合而得到的第3接合透镜L23。第14透镜L14和第15透镜L15是通过接合而得到的第4接合透镜L24。在第5透镜L5与第6透镜L6之间配置有光圈O。此外，在本例中，第5透镜L5和第8透镜L8这2枚透镜是双面为非球面的非球面透镜。

在第1光学系统31中，位于最靠放大侧的第16透镜L16具有正光焦度。在第1光学系统31中，位于最靠放大侧的第16透镜L16具有正光焦度，因此，如图5所示，第1光学系统31与第2光学系统32之间的主光线彼此的间隔随着接近第2光学系统32而变窄。

构成第2光学系统32的透镜35为树脂制的。如图6所示，透镜35从缩小侧朝向放大侧依次具有第1透过面41、反射面42和第2透过面43。在透镜35为树脂制的情况下，能够通过注塑成型来制作该透镜35。因此，容易制造具有复杂形状的透镜35。

这里，在以下的说明中，为了方便起见，设相互正交的3个轴为X轴、Y轴和Z轴。而且，设排列有第1透过面41和反射面42的方向为Z轴方向，设Y轴的一侧为上方Y1，设Y轴的另一侧为下方Y2，设与X轴垂直且包含Y轴和Z轴的面为YZ平面。因此，图1～图6的各图示出YZ平面。第1光学系统31的光轴N在Z轴方向上延伸。图像形成部2在第1光学系统31的光轴N的下方Y2形成投射图像。第2中间像34形成在第1光学系统31的光轴N的下方Y2。屏幕S的横向为X轴方向。此外，在以下的说明中，在YZ平面上设定沿Z轴方向延伸的假想轴M。假想轴M是透镜35的设计基准轴。假想轴M与作为放大侧成像面的屏幕S垂直。另外，假想轴M有时相对于屏幕S大致垂直。

第1透过面41和反射面42位于假想轴M的下方Y2。第2透过面43位于假想轴M的上方Y1。反射面42具有凹形状。因此，反射面42具有正光焦度。通过从外侧对透镜35实施反射涂层来设置反射面42。第2透过面43具有向放大侧突出的凸形状。因此，第2透过面43具有正光焦度。这里，第1透过面41、反射面42和第2透过面43是具有相对于假想轴M旋转对称的面的共轴光学系统。因此，假想轴M是透镜35的设计基准轴，并且是透镜35的光轴。在本例中，假想轴M与第1光学系统31的光轴N一致。另外，假想轴M不是必须与第1光学系统31的光轴N一致。

透镜35的上半部分、下半部分分别构成为以假想轴M为中心的旋转对称。即，第1透过面41、反射面42和第2透过面43具有使图6所示的YZ平面的截面形状以假想轴M为中心分别向X轴方向的一侧和另一侧在90°的角度范围内旋转后的形状。在本例中，第1透过面41和反射面42为非球面。

如图6所示，能够在第2光学系统32的透镜35中规定连结上侧交点53和下侧交点54的假想线P，该上侧交点53是通过第2透过面43的有效光线范围50的Y轴方向的上端的上端光束51的上周边光线51a和通过该有效光线范围50的Y轴方向的下端的下端光束52的上周边光线52a在YZ平面上交叉的交点，该下侧交点54是上端光束51的下周边光线51b和下端光束52的下周边光线52b在YZ平面上交叉的交点。假想线P相对于在YZ平面中与假想轴M垂直的假想垂直线V倾斜120.284°。在本例中，假想线P位于透镜35的内侧。此外，假想线P位于假想轴M的上方。

这里，第2中间像34是相对于最终像上下反转的图像。此外，第2中间像34是以向作为放大侧成像面的屏幕S投射长方形的最终像的方式发生畸变的图像。更具体而言，第2中间像34是以对形成在屏幕S上的最终像的梯形畸变进行校正的方式发生畸变的形状。即，第2中间像34相对于最终像的梯形畸变相反地畸变。因此，在第2中间像34中，屏幕S中的像高最高的边最短。

(透镜数据)

投射光学系统3A的透镜数据如下所述。从缩小侧到放大侧依次标注面编号。标注了*的面编号的面为非球面。面编号1是十字分色棱镜19的缩小侧的面，面编号2是放大侧的面。面编号10的栏是虚设(dummy)的数据。面编号33的栏是虚设的数据。在第1光学系统31中，标号是各透镜的标号。此外，在第2光学系统32中，标号是第1透过面41、反射面42和第2透过面43的标号。即，面编号34是透镜35的第1透过面41。面编号36是透镜35的反射面42。面编号38是透镜35的第2透过面43。r是曲率半径，单位为mm。d是轴上面间隔，单位为mm。nd是折射率。νd是阿贝数。Y是Y轴方向的有效半径。X是X轴方向的有效半径。

如透镜数据所示，透镜35的折射率nd为1.531132。透镜35的阿贝数νd为55.75。面编号38的栏的轴上面间距离d是屏幕S与透镜35的第2透过面43之间的距离。因此，面编号38的栏的轴上面间距离d是投射光学系统3A的投射距离f。在本例中，f＝210mm。此外，在本例中，反射面42的有效半径为Y＝20.015mm，X＝20.015mm。

第11面的非球面数据如下所述。

第12面的非球面数据如下所述。

第18面的非球面数据如下所述。

第19面的非球面数据如下所述。

第34面的非球面数据如下所述。

第36面的非球面数据如下所述。

第38面的非球面数据如下所述。

(效果)

在本例的投射光学系统3A中，构成第2光学系统32的透镜35具有凹形状的反射面42和向放大侧突出的凸形状的第2透过面43。因此，透镜35能够使被反射面42反射的光束在第2透过面43折射。由此，与第2光学系统32仅具有反射面42的情况相比，容易实现投射光学系统3A的短焦点化，即容易缩短投射距离。

此外，在本例中，即使在缩短投射距离的情况下，也能够抑制配置在第2中间像34的放大侧的凹形状的反射面42大型化。

参照图7和图8对该效果进行详细说明。图7是第2光学系统32在第2中间像34的放大侧仅具有反射面42的情况下的倍率的说明图。图8是第2光学系统32在第2中间像34的放大侧具有反射面42和凸形状的第2透过面43的情况下的倍率的说明图。

如图7所示，在第2光学系统32在第2中间像34的放大侧仅具有反射面42的情况下，投射光学系统的倍率Q是在从第2中间像34到屏幕S的特定的光线的光路中、从反射面42到屏幕S的距离T相对于第2中间像34与反射面42的距离R的比。即，Q＝T/R。因此，与作为放大侧成像面的屏幕S共轭的第2中间像34为了匹配倍率Q而在沿着假想轴M的方向上大幅倾斜，产生像面弯曲。这里，第2中间像34在倾斜时变大。此外，当第2中间像34变大时，需要增大位于第2中间像34的放大侧的反射面42。因此，在第2中间像34的放大侧仅具有凹形状的反射面42的投射光学系统中，在缩短投射距离的情况下，反射面42容易大型化。此外，第2中间像34在倾斜时变大。因此，第1光学系统31与第2光学系统32之间需要距离，投射光学系统3A的全长变长。

与此相对，在本例中，第2光学系统32在反射面42的放大侧具有凸形状的第2透过面43，因此，能够抑制第2中间像34变大。即，如图8所示，在本例中，投射光学系统3A的倍率Q是在从第2中间像34到屏幕S的特定的光线的光路中、第2透过面43与屏幕S之间的距离T′相对于第2中间像34与反射面42之间的距离R1和反射面42与第2透过面43之间的距离R2的合计的比。即，Q＝T′/(R1+R2)。由此，与作为放大侧成像面的屏幕S共轭的第2中间像34不会为了匹配倍率而沿着假想轴M大幅倾斜，像面弯曲减少。因此，能够抑制第2中间像34变大。其结果，能够抑制位于第2中间像34的放大侧的反射面42大型化。此外，如果最外周的上端光束51在通过第1透过面41时能够向内侧折射，则能够进一步使反射面42小型化。此外，第2透过面43具有凸的光焦度，因此，与不具有第2透过面43的情况相比，发挥使光束会聚的作用，能够抑制反射面42大型化。

此外，在本例中，如图5所示，第1光学系统31的位于最靠放大侧的第16透镜L16具有正光焦度。由此，在第1光学系统31与第2光学系统32之间，主光线彼此的间隔随着接近第2光学系统32而变窄。因此，容易形成第2中间像34，并且能够使第2中间像34变小。由此，能够使位于第2中间像34的放大侧的反射面42更加小型化。

进而，在本例中，第2中间像34位于透镜35中的第1透过面41与反射面42之间。因此，与第2中间像34形成在第1光学系统31与透镜35之间的情况相比，能够使第1光学系统31和透镜35接近。由此，能够使投射光学系统3A变得紧凑。

此外，在本例中，在第1光学系统31中具有2枚非球面透镜。进而，第2光学系统32的第1透过面41、反射面42和第2透过面43为非球面。因此，在本例的投射光学系统3A中，能够抑制像差的产生。

进而，在本例中，位于第2中间像34的缩小侧的相邻处的第1透过面41为非球面，因此，能够抑制第2中间像34中的像差的产生。此外，在本例中，第2光学系统32在反射面42的放大侧具有凸形状的第2透过面43，因此，第2中间像34不会沿着假想轴M大幅倾斜。换言之，在本例中，第2中间像34竖立在与假想轴M垂直的方向上。因此，根据本例，容易使第1透过面41和第2中间像34在Z轴方向上接近，能够将非球面配置在接近第2中间像34的位置。因此，能够高效地校正第2中间像34中产生的像差。

此外，在本例中，如图6所示，第2光学系统32的透镜35满足以下条件式(1)、条件式(2)。

0°<θ<90°+γ··(1)

90°<θ··(2)

θ：假想线P的上侧交点53侧以假想垂直线V与假想线P的交点为轴相对于假想垂直线V逆时针旋转的倾斜角度

γ：第2透过面43的有效光线范围50的下端光束52的下周边光线52b与假想轴M交叉的从该假想轴M起的角度

即，在本例中，假想线P相对于假想垂直线V倾斜120.284°。因此，θ＝120.284°，满足条件式(1)和条件式(2)。

这里，本例满足条件式(1)，因此，光瞳相对于假想垂直线V倾斜。当条件式(1)成为0°时，假想线P与假想轴M垂直。即，光瞳与设计基准轴垂直。此外，当条件式(1)高于上限值时，下端光束52被遮光。本例满足条件式(1)，因此，通过第2透过面43的有效光线范围50的下端的下端光束52到达屏幕S而不会被遮光。

此外，本例的透镜35满足条件式(1)，因此，相比于假想线P与假想垂直线V平行的情况，能够抑制屏幕S的上侧的周边部的光量降低。

即，在假想线P与假想轴M垂直的情况下，随着放大侧的视场角增大，到达屏幕S的上部的光束的张角θ0减小。图3和图4中示出张角θ0。此外，到达屏幕S的上部的光束的张角θ0与到达屏幕S的下部的光束的张角θ0之差增大。其结果，与下部相比，屏幕S的上部的周边部的光量降低。

另一方面，本例满足条件式(1)，因此，假想线P相对于与假想轴M垂直的假想垂直线V倾斜。其结果，到达屏幕S的上部的光束的张角θ0增大。由此，到达屏幕S的上部的光量增多。此外，如果到达屏幕S的上部的光束的张角θ0增大，则与到达成像面的下部的光束的张角θ0之差减小。因此，与下部相比，能够抑制屏幕S的上部的周边部的光量降低。

而且，本例的透镜35满足条件式(2)，因此，到达屏幕S的下部的光束的张角θ0减小。由此，到达屏幕S的上部的光束的张角θ0与到达屏幕S的下部的光束的张角θ0之差减小，因此，能够抑制屏幕S中产生的上部与下部之间的光量差。

图9是示出投射光学系统3A的放大侧的MTF的图。对在Y轴上分割成像面而得到的一半区域进行11分割来计算MTF。在MTF的计算中使用的光线以620nm的波长的光线、550nm的波长的光线、470nm的波长的光线之比为2：7：1的方式进行加权。示出MTF的图9的横轴是空间频率。空间频率0.24cycle相当于分辨率16.7μm。纵轴是对比度再现比。如图9所示，在本例中，抑制了分辨率的降低。图10是投射光学系统3A的点列图。如图10所示，在本例中，抑制了点的偏差。

(比较例)

这里，关于即使在缩短投射距离的情况下也能够抑制配置在第2中间像34的放大侧的凹形状的反射面42大型化这样的投射光学系统3A的效果，与比较例对比地示出该效果。

比较例是第2光学系统仅由具有反射面的反射镜构成的投射光学系统。图11是示出比较例的投射光学系统的整体的光线图。图12是比较例的投射光学系统的光线图。在图11中示意地示出从比较例的投射光学系统100到达屏幕S的11条的光束F1～F11。光束F1是到达像高最低的位置的光束。光束F11是到达像高最高的位置的光束。光束F2～光束F10是到达光束F1与光束F11之间的各高度位置的光束。这里，比较例的投射光学系统100具有与作为现有技术文献说明的国际公开第2013/005444号所记载的投射光学系统对应的结构。此外，比较例的投射光学系统100具有与上述例子的投射光学系统3A对应的结构，因此，对于对应的结构标注相同标号进行说明。

如图11所示，本例的投射光学系统100从缩小侧朝向放大侧依次由第1光学系统31和第2光学系统32构成。如图12所示，投射光学系统100在缩小侧成像面与放大侧成像面之间形成第1中间像33和第2中间像34。

第1光学系统31是具有多枚透镜的折射光学系统。第2光学系统32是具有反射面的反射镜101。在缩小侧成像面配置有图像形成部2的液晶面板18R、液晶面板18G和液晶面板18B。在图11和图12中，示出作为3枚液晶面板18R、18G、18B中的一枚的液晶面板18G。

第1中间像33位于比第2中间像34靠缩小侧的位置。第1中间像33形成在第1光学系统31中。第2中间像34形成在第1光学系统31与反射镜101之间。

这里，液晶面板18R、液晶面板18G和液晶面板18B在缩小侧成像面中的第1光学系统31的光轴N的一侧形成投射图像。第1中间像33以将光轴N夹在第1中间像33与投射图像之间的方式位于与投射图像相反的另一侧。第2中间像34位于第1光学系统31的光轴N的一侧。

在放大侧成像面配置有屏幕S。向屏幕S投射的最终像是横向较长的长方形。在本例中，最终像的纵横比为16：10。

如图12所示，第1光学系统31具有十字分色棱镜19和14枚透镜L1～L14。第1透镜L1～第14透镜L14从缩小侧朝向放大侧依次配置。在本例中，第3透镜L3和第4透镜L4是通过接合而得到的第1接合透镜L21。第11透镜L11和第12透镜L12是通过接合而得到的第2接合透镜L22。第13透镜L13和第14透镜L14是通过接合而得到的第3接合透镜L23。在第4透镜L4与第5透镜L5之间配置有光圈O。在本例中，第6透镜L6、第9透镜L9和第10透镜L10这3枚透镜是双面为非球面的非球面透镜。第1中间像33位于第8透镜L8与第9透镜L9之间。

第2光学系统32由具有反射面42的反射镜101构成。反射面42位于第1光学系统31的光轴N的下方Y2。反射面42具有使图12所示的YZ平面的截面形状以光轴N为中心分别向X轴方向的一侧和另一侧在90°的角度范围内旋转后的形状。反射面42为非球面。

第2中间像34位于第1光学系统31的第14透镜L14与第2光学系统32的反射镜101之间。如图12所示，与作为放大侧成像面的屏幕S共轭的第2中间像34为了匹配倍率Q而在沿着光轴N的方向上大幅倾斜。这里，第2中间像34是相对于最终像上下反转的共轭像。此外，第2中间像34以向作为放大侧成像面的屏幕S投射长方形的最终像的方式发生畸变。更具体而言，第2中间像34是以对形成在屏幕S上的最终像的梯形畸变进行校正的方式发生畸变的形状。即，第2中间像34相对于最终像的梯形畸变相反地畸变。因此，在第2中间像34中，屏幕S中的像高最高的边最短。

另外，在本例中，第1光学系统31与第2光学系统32之间的主光线彼此的间隔不随着接近第2光学系统32而变窄。

(透镜数据)

投射光学系统100的透镜数据如下所述。从缩小侧到放大侧依次标注面编号。面编号1是十字分色棱镜19的缩小侧的面，面编号2是放大侧的面。面编号29的栏是虚设的数据。在第1光学系统31中，标号是各透镜的标号。此外，在第2光学系统32中，标号是反射面42的标号。即，面编号32是反射镜101的反射面42。面编号29的栏是虚设的数据。r是曲率半径，单位为mm。d是轴上面间隔，单位为mm。nd是折射率。νd是阿贝数。Y是Y轴方向的有效半径。X是X轴方向的有效半径。

如透镜数据所示，面编号30的栏的轴上面间距离d是屏幕S与反射面42之间的距离。因此，面编号30的栏的轴上面间距离d是投射光学系统100的投射距离f。在本例中，f＝250mm。此外，在本例中，反射面42的有效半径为Y＝50.069mm，X＝50.069mm。

第10面的非球面数据如下所述。

第11面的非球面数据如下所述。

第17面的非球面数据如下所述。

第18面的非球面数据如下所述。

第19面的非球面数据如下所述。

第20面的非球面数据如下所述。

第30面的非球面数据如下所述。

接着，图13是示出比较例的投射光学系统的放大侧的MTF的图。图14是比较例的投射光学系统的点列图。

这里，如透镜数据所示，比较例的投射光学系统100的投射距离为250mm。此外，在比较例的投射光学系统100中，反射面42的有效半径为Y＝50.069mm，X＝50.069mm。与此相对，实施例1的投射光学系统的投射距离为210mm。另一方面，在实施例1的投射光学系统3A中，反射面42的有效半径为X＝20.015mm，Y＝20.015mm。因此，实施例1的投射光学系统3A即使在缩短投射距离的情况下，也抑制了反射面42大型化。

(实施例2)

图15是示出本发明的实施例2的投射光学系统的整体的光线图。图16是实施例2的投射光学系统的光线图。图17是将实施例2的投射光学系统的第2光学系统的部分放大后的光线图。在图15中示意地示出从投射光学系统3B到达屏幕S的11条的光束F1～F11。光束F1是到达像高最低的位置的光束。光束F11是到达像高最高的位置的光束。光束F2～光束F10是到达光束F1与光束F11之间的各高度位置的光束。另外，本例的投射光学系统3B具有与上述例子的投射光学系统3A对应的结构，因此，对于对应的结构标注相同标号进行说明。

如图15所示，本例的投射光学系统3B从缩小侧朝向放大侧依次由第1光学系统31和第2光学系统32构成。如图16所示，投射光学系统3B在缩小侧成像面与放大侧成像面之间形成第1中间像33和第2中间像34。

第1光学系统31是具有多枚透镜的折射光学系统。第2光学系统32是透镜35。在缩小侧成像面配置有图像形成部2的液晶面板18R、液晶面板18G和液晶面板18B。在图15和图16中示出作为3枚液晶面板18R、18G、18B中的一枚的液晶面板18G。

第1中间像33位于比第2中间像34靠缩小侧的位置。第1中间像33形成在第1光学系统31中。第2中间像34形成在第2光学系统32的内侧即透镜35的内侧。

这里，液晶面板18R、液晶面板18G和液晶面板18B在缩小侧成像面中的第1光学系统31的光轴N的一侧形成投射图像。第1中间像33位于第1光学系统31的光轴N的另一侧。第2中间像34位于第1光学系统31的光轴N的一侧。即，投射图像和第2中间像34位于光轴N的一侧，第1中间像33以将光轴N夹在第1中间像33与投射图像以及第2中间像34之间的方式位于与投射图像以及第2中间像34相反的另一侧。

在放大侧成像面配置有屏幕S。向屏幕S投射的最终像是横向较长的长方形。在本例中，最终像的纵横比为16：10。

如图16所示，第1光学系统31具有十字分色棱镜19和15枚透镜L1～L15。第1透镜L1～第15透镜L15从缩小侧朝向放大侧依次配置。在本例中，第2透镜L2和第3透镜L3是通过接合而得到的第1接合透镜L21。第10透镜L10和第11透镜L11是通过接合而得到的第2接合透镜L22。第13透镜L13和第14透镜L14是通过接合而得到的第3接合透镜L23。在第4透镜L4与第5透镜L5之间配置有光圈O。在本例中，构成第1光学系统31的全部透镜L1～L15是球面透镜。

在第1光学系统31中，位于最靠放大侧的第15透镜L15具有正光焦度。在第1光学系统31中，第15透镜L15具有正光焦度，因此，第1光学系统31与第2光学系统32之间的主光线彼此的间隔随着接近第2光学系统32而变窄。

构成第2光学系统32的透镜35为树脂制的。如图17所示，透镜35从缩小侧朝向放大侧依次具有第1透过面41、反射面42和第2透过面43。在透镜35为树脂制的情况下，能够通过注塑成型来制作该透镜35。因此，容易制造具有复杂形状的透镜35。

这里，在本例的说明中，为了方便起见，设相互正交的3个轴为X轴、Y轴和Z轴。而且，设排列有第1透过面41和反射面42的方向为Z轴方向，设Y轴的一侧为上方Y1，设Y轴的另一侧为下方Y2，设与X轴垂直且包含Y轴和Z轴的面为YZ平面。因此，图15～图17的各图示出YZ平面。第1光学系统31的光轴N在Z轴方向上延伸。图像形成部2在第1光学系统31的光轴N的下方Y2形成投射图像。第2中间像34形成在第1光学系统31的光轴N的下方Y2。屏幕S的横向为X轴方向。此外，在以下的说明中，在YZ平面上设定沿Z轴方向延伸的假想轴M。假想轴M是透镜35的设计基准轴。此外，假想轴M与作为放大侧成像面的屏幕S垂直。另外，假想轴M有时相对于屏幕S大致垂直。

第1透过面41和反射面42位于假想轴M的下方Y2。第2透过面43位于假想轴M的上方Y1。反射面42具有凹形状。因此，反射面42具有正光焦度。通过从外侧对透镜35实施反射涂层来设置反射面42。第2透过面43具有向放大侧突出的凸形状。因此，第2透过面43具有正光焦度。这里，第1透过面41、反射面42和第2透过面43是具有相对于假想轴M旋转对称的面的共轴光学系统。因此，假想轴M是透镜35的设计基准轴，并且是透镜35的光轴。在本例中，假想轴M与第1光学系统31的光轴N一致。另外，假想轴M不是必须与第1光学系统31的光轴N一致。

透镜35的上半部分、下半部分分别构成为以假想轴M为中心的旋转对称。即，第1透过面41、反射面42和第2透过面43具有使图17所示的YZ平面的截面形状以假想轴M为中心分别向X轴方向的一侧和另一侧在90°的角度范围内旋转后的形状。在本例中，第1透过面41、反射面42和第2透过面43均为非球面。

如图17所示，能够在第2光学系统32的透镜35中规定连结上侧交点53和下侧交点54的假想线P，该上侧交点53是通过第2透过面43的有效光线范围50的Y轴方向的上端的上端光束51的上周边光线51a和通过该有效光线范围50的Y轴方向的下端的下端光束52的上周边光线52a在YZ平面上交叉的交点，该下侧交点54是上端光束51的下周边光线51b和下端光束52的下周边光线52b在YZ平面上交叉的交点。假想线P在YZ平面中相对于与假想轴M垂直的假想垂直线V倾斜119.975°。在本例中，假想线P位于透镜35的内侧。此外，假想线P位于假想轴M的上方。

这里，第2中间像34是相对于最终像上下反转的图像。此外，第2中间像34是以向作为放大侧成像面的屏幕S投射长方形的最终像的方式发生畸变的图像。更具体而言，第2中间像34是以对形成在屏幕S上的最终像的梯形畸变进行校正的方式发生畸变的形状。即，第2中间像34相对于最终像的梯形畸变相反地畸变。因此，在第2中间像34中，屏幕S中的像高最高的边最短。

(透镜数据)

投射光学系统3B的透镜数据如下所述。从缩小侧到放大侧依次标注面编号。面编号1是十字分色棱镜19的缩小侧的面，面编号2是放大侧的面。面编号20的栏是虚设的数据。面编号33、面编号35的栏是虚设的数据。在第1光学系统31中，标号是各透镜的标号。此外，在第2光学系统32中，标号是第1透过面41、反射面42和第2透过面43的标号。即，面编号34是透镜35的第1透过面41。面编号36是透镜35的反射面42。面编号38是透镜35的第2透过面43。r是曲率半径，单位为mm。d是轴上面间隔，单位为mm。nd是折射率。νd是阿贝数。Y是Y轴方向的有效半径。X是X轴方向的有效半径。

如透镜数据所示，透镜35的折射率nd为1.531132。透镜35的阿贝数νd为55.75。面编号38的栏的轴上面间距离d是屏幕S与透镜35的第2透过面43之间的距离。因此，面编号38的栏的轴上面间距离d是投射光学系统3B的投射距离f。在本例中，f＝210mm。此外，在本例中，反射面42的有效半径为Y＝19.649mm，X＝19.649mm。

第34面的非球面数据如下所述。

第36面的非球面数据如下所述。

第38面的非球面数据如下所述。

(效果)

在本例中，也能够得到与上述例子相同的效果。

此外，在本例中，假想线P相对于假想垂直线V倾斜的倾斜角度θ为119.975°。因此，本例满足以下条件式(1)、条件式(2)。由此，根据本例的投射光学系统3B，能够抑制屏幕S中产生的上部与下部之间的光量之差。

0°<θ<90°+γ··(1)

90°<θ··(2)

θ：假想线P的上侧交点53侧以假想垂直线V与假想线P的交点为轴相对于假想垂直线V逆时针旋转的倾斜角度

γ：第2透过面43的有效光线范围50的下端光束52的下周边光线52b与假想轴M交叉的从该假想轴M起的角度

进而，在投射光学系统3B中，投射距离为210mm。此外，在投射光学系统3B中，反射面42的有效半径为X＝19.649mm，Y＝19.649mm。因此，根据本例的投射光学系统3B，即使在缩短投射距离的情况下，也抑制了反射面42大型化。

图18是示出投射光学系统3B的放大侧的MTF的图。对在Y轴上分割成像面而得到的一半区域进行11分割来计算MTF。在MTF的计算中使用的光线以620nm的波长的光线、550nm的波长的光线、470nm的波长的光线之比为2：7：1的方式进行加权。示出MTF的图18的横轴是空间频率。空间频率0.24cycle相当于分辨率16.7μm。纵轴是对比度再现比。如图18所示，在本例中，抑制了分辨率的降低。图19是投射光学系统3B的点列图。如图19所示，在本例中，抑制了点的偏差。

这里，在本例中，构成第1光学系统31的全部透镜L1～L15为球面透镜，但是，光学特性良好。即，在本例中，尽管在作为折射光学系统的第1光学系统31中不具有非球面透镜，但是，能够良好地抑制像差的产生。

(实施例3)

图20是示出本发明的实施例3的投射光学系统的整体的光线图。图21是实施例3的投射光学系统的光线图。图22是将实施例3的投射光学系统的第2光学系统32的部分放大后的光线图。在图20中示意地示出从投射光学系统3C到达屏幕S的11束的光束F1～F11。光束F1是到达像高最低的位置的光束。光束F11是到达像高最高的位置的光束。光束F2～光束F10是到达光束F1与光束F11之间的各高度位置的光束。另外，本例的投射光学系统3C具有与上述例子的投射光学系统3A对应的结构，因此，对于对应的结构标注相同标号进行说明。

如图20所示，本例的投射光学系统3C从缩小侧朝向放大侧依次由第1光学系统31和第2光学系统32构成。如图21所示，投射光学系统3C在缩小侧成像面与放大侧成像面之间形成第1中间像33和第2中间像34。

第1光学系统31是具有多枚透镜的折射光学系统。第2光学系统32是透镜35。在缩小侧成像面配置有图像形成部2的液晶面板18R、液晶面板18G和液晶面板18B。在图20和图21中，示出作为3枚液晶面板18R、18G、18B中的一枚的液晶面板18G。

第1中间像33位于比第2中间像34靠缩小侧的位置。第1中间像33形成在第1光学系统31中。第2中间像34形成在第2光学系统32的内侧即透镜35的内侧。

这里，液晶面板18R、液晶面板18G和液晶面板18B在缩小侧成像面中的第1光学系统31的光轴N的一侧形成投射图像。第1中间像33位于第1光学系统31的光轴N的另一侧。第2中间像34位于第1光学系统31的光轴N的一侧。即，投射图像和第2中间像34位于光轴N的一侧，第1中间像33以将光轴N夹在第1中间像33与投射图像以及第2中间像34之间的方式位于与投射图像以及第2中间像34相反的另一侧。

在放大侧成像面配置有屏幕S。向屏幕S投射的最终像是横向较长的长方形。在本例中，最终像的纵横比为16：10。

如图21所示，第1光学系统31具有十字分色棱镜19和16枚透镜L1～L16。第1透镜L1～第16透镜L16从缩小侧朝向放大侧依次配置。在本例中，第3透镜L3和第4透镜L4是通过接合而得到的第1接合透镜L21。第9透镜L9和第10透镜L10是通过接合而得到的第2接合透镜L22。第11透镜L11和第12透镜L12是通过接合而得到的第3接合透镜L23。第14透镜L14和第15透镜L15是通过接合而得到的第4接合透镜L24。在第4透镜L4与第5透镜L5之间配置有光圈O。在本例中，第5透镜L5和第8透镜L8这2枚透镜是双面具有非球面的非球面透镜。

在第1光学系统31中，位于最靠放大侧的第16透镜L16具有正光焦度。在第1光学系统31中，第16透镜L16具有正光焦度，因此，第1光学系统31与第2光学系统32之间的主光线彼此的间隔随着接近第2光学系统32而变窄。

构成第2光学系统32的透镜35为树脂制的。如图22所示，透镜35从缩小侧朝向放大侧依次具有第1透过面41、反射面42和第2透过面43。在透镜35为树脂制的情况下，能够通过注塑成型来制作该透镜35。因此，容易制造具有复杂形状的透镜35。

这里，在本例的说明中，为了方便起见，也设相互正交的3个轴为X轴、Y轴和Z轴。而且，设排列有第1透过面41和反射面42的方向为Z轴方向，设Y轴的一侧为上方Y1，设Y轴的另一侧为下方Y2，设与X轴垂直且包含Y轴和Z轴的面为YZ平面。因此，图20～图22的各图示出YZ平面。第1光学系统31的光轴N在Z轴方向上延伸。图像形成部2在第1光学系统31的光轴N的下方Y2形成投射图像。第2中间像34形成在第1光学系统31的光轴N的下方Y2。屏幕S的横向为X轴方向。此外，在以下的说明中，在YZ平面上设定沿Z轴方向延伸的假想轴M。假想轴M是透镜35的设计基准轴。此外，假想轴M与作为放大侧成像面的屏幕S垂直。另外，假想轴M有时相对于屏幕S大致垂直。

第1透过面41和反射面42位于假想轴M的下方Y2。第2透过面43位于假想轴M的上方Y1。反射面42具有凹形状。因此，反射面42具有正光焦度。通过从外侧对透镜35实施反射涂层来设置反射面42。第2透过面43具有向放大侧突出的凸形状。因此，第2透过面43具有正光焦度。这里，第1透过面41、反射面42和第2透过面43是具有相对于假想轴M旋转对称的面的共轴光学系统。因此，假想轴M是透镜35的设计基准轴，并且是透镜35的光轴。在本例中，假想轴M与第1光学系统31的光轴N一致。另外，假想轴M不是必须与第1光学系统31的光轴N一致。

透镜35的上半部分、下半部分分别构成为以假想轴M为中心的旋转对称。即，第1透过面41、反射面42和第2透过面43具有使图22所示的YZ平面的截面形状以假想轴M为中心分别向X轴方向的一侧和另一侧在90°的角度范围内旋转后的形状。在本例中，第1透过面41、反射面42和第2透过面43均为非球面。

如图22所示，能够在第2光学系统32的透镜35中规定连结上侧交点53和下侧交点54的假想线P，该上侧交点53是通过第2透过面43的有效光线范围50的Y轴方向的上端的上端光束51的上周边光线51a和通过该有效光线范围50的Y轴方向的下端的下端光束52的上周边光线52a在YZ平面上交叉的交点，该下侧交点54是上端光束51的下周边光线51b和下端光束52的下周边光线52b在YZ平面上交叉的交点。假想线P在YZ平面中相对于与假想轴M垂直的假想垂直线V倾斜134.178°。在本例中，假想线P位于假想轴M的上方。此外，假想线P的一部分从第2透过面43向放大侧突出。

这里，第2中间像34是相对于最终像上下反转的图像。此外，第2中间像34是以向作为放大侧成像面的屏幕S投射长方形的最终像的方式发生畸变的图像。更具体而言，第2中间像34是以对形成在屏幕S上的最终像的梯形畸变进行校正的方式发生畸变的形状。即，第2中间像34相对于最终像的梯形畸变相反地畸变。因此，在第2中间像34中，屏幕S中的像高最高的边最短。

(透镜数据)

投射光学系统3B的透镜数据如下所述。从缩小侧到放大侧依次标注面编号。面编号1是十字分色棱镜19的缩小侧的面，面编号2是放大侧的面。面编号10的栏是虚设的数据。此外，面编号33、面编号35的栏是虚设的数据。在第1光学系统31中，标号是各透镜的标号。此外，在第2光学系统32中，标号是第1透过面41、反射面42和第2透过面43的标号。即，面编号34是透镜35的第1透过面41。面编号36是透镜35的反射面42。面编号38是透镜35的第2透过面43。r是曲率半径，单位为mm。d是轴上面间隔，单位为mm。nd是折射率。νd是阿贝数。Y是Y轴方向的有效半径。X是X轴方向的有效半径。

如透镜数据所示，透镜35的折射率nd为1.531132。透镜35的阿贝数νd为55.75。面编号38的栏的轴上面间距离d是屏幕S与透镜35的第2透过面43之间的距离。因此，面编号38的栏的轴上面间距离d是投射光学系统3C的投射距离f。在本例中，f＝67mm。

第11面的非球面数据如下所述。

第12面的非球面数据如下所述。

第18面的非球面数据如下所述。

第19面的非球面数据如下所述。

第34面的非球面数据如下所述。

第36面的非球面数据如下所述。

第38面的非球面数据如下所述。

(效果)

在本例中，也能够得到与上述例子相同的效果。

此外，在本例中，假想线P相对于假想垂直线V倾斜的倾斜角度θ为134.178°。因此，本例满足以下条件式(1)、条件式(2)。由此，根据本例的投射光学系统3C，能够抑制屏幕S中产生的上部与下部之间的光量之差。

0°<θ<90°+γ··(1)

90°<θ··(2)

θ：假想线P的上侧交点53侧以假想垂直线V与假想线P的交点为轴相对于假想垂直线V逆时针旋转的倾斜角度

γ：第2透过面43的有效光线范围50的下端光束52的下周边光线52b与假想轴M交叉的从该假想轴M起的角度

进而，在投射光学系统3C中，投射距离为f＝67mm。此外，在投射光学系统3C中，反射面42的有效半径为X＝15.358mm，Y＝15.358mm。因此，根据本例的投射光学系统3C，即使在缩短投射距离的情况下，也抑制了反射面42大型化。

图23是示出投射光学系统的放大侧的MTF的图。对在Y轴上分割成像面而得到的一半区域进行11分割来计算MTF。在MTF的计算中使用的光线以620nm的波长的光线、550nm的波长的光线、470nm的波长的光线之比为2：7：1的方式进行加权。示出MTF的图23的横轴是空间频率。空间频率0.3cycle相当于分辨率16.7μm。纵轴是对比度再现比。如图23所示，在本例中，抑制了分辨率的降低。图24是投射光学系统3C的点列图。如图24所示，在本例中，抑制了点的偏差。

(实施例3的变形例)

图25是示出实施例3的变形例的投射光学系统的整体的光线图。图26是实施例3的变形例的投射光学系统的光线图。在图25所示的变形例的投射光学系统3E中，在第1光学系统31中设置反射镜37，使第1光学系统31的光轴N弯折。反射镜37的反射面是平面。反射镜37配置在构成第1光学系统31的多枚透镜中的轴上面间距离最长的2个透镜之间。在本例中，反射镜37设置在第15透镜L15与第16透镜L16之间。这样，投射光学系统3E在沿着第2光学系统32的假想轴M的方向即Z轴方向上紧凑地构成。

(其他实施方式)

另外，在上述实施例1～3中，透镜35为树脂制的，但是，也可以为玻璃制的。在透镜35为玻璃制的情况下，与透镜35为树脂制的情况相比，能够高精度地加工。此外，在透镜35为玻璃制的情况下，与透镜35为树脂制的情况相比，在由于内部吸收而温度上升的情况下，能够抑制形状的膨胀量。因此，如果透镜35为玻璃制，则即使是高亮度，也能够实现光学性能的维持、可靠性的提高。

此外，如果透镜35的第1透过面41、反射面42和第2透过面43中的至少一面为非球面，则能够抑制向屏幕S投射的最终像中产生的像差。

此外，在上述例子中，假想线P相对于假想垂直线V倾斜的倾斜角度θ满足条件式(1)和条件式(2)，但是，如果至少满足条件式(1)，则能够抑制屏幕S的上部的周边部的光量比下部降低。

进而，在上述实施例1～3中，也可以在透镜35中设置遮光部。该情况下，遮光部对沿着假想线P倾斜并从该假想线P上的有效光线范围偏离的光线进行遮光。这样，能够防止在透镜35内产生杂散光。

此外，实施例1的投射光学系统3A和实施例2的投射光学系统3B也可以与实施例3的变形例的投射光学系统3E同样，在第1光学系统31中配置反射镜37，使第1光学系统31的光轴N弯折。该情况下，反射镜37配置在构成第1光学系统31的透镜中的轴上面间距离最长的2个透镜之间。

此外，也可以将透镜35的第1透过面41、反射面42和第2透过面43中的任意一方设为自由曲面。这样，能够进一步缩短投射光学系统的投射距离。

Claims (12)

1.一种投射光学系统，其由从缩小侧朝向放大侧依次配置的、第1光学系统和第2光学系统构成，在缩小侧成像面与放大侧成像面之间形成第1中间像和第2中间像，其特征在于，

所述第2光学系统是透镜，

所述透镜从缩小侧朝向放大侧依次具有第1透过面、反射面和第2透过面，

在设相互正交的3个轴为X轴、Y轴和Z轴、排列有所述第1透过面和所述反射面的方向为Z轴方向、所述Y轴的一侧为上方、所述Y轴的另一侧为下方、与所述X轴垂直且包含所述Y轴和所述Z轴的面为YZ平面的情况下，

所述第1透过面和所述反射面位于在所述Z轴方向上延伸的假想轴的下方，

所述第2透过面位于所述假想轴的上方，

所述反射面具有凹形状，

所述第2透过面具有向所述放大侧突出的凸形状，

连结上侧交点和下侧交点的假想线相对于在所述YZ平面中与所述假想轴垂直的假想垂直线倾斜，该上侧交点是通过所述第2透过面的有效光线范围的Y轴方向的上端的上端光束的上周边光线和通过该有效光线范围的Y轴方向的下端的下端光束的上周边光线在YZ平面上交叉的交点，该下侧交点是所述上端光束的下周边光线和所述下端光束的下周边光线在所述YZ平面上交叉的交点，

所述第1中间像位于所述第1光学系统中，

所述第2中间像位于所述透镜中的所述第1透过面与所述反射面之间。

2.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于，

所述第1光学系统是折射光学系统。

3.根据权利要求2所述的投射光学系统，其特征在于，

所述假想轴与所述第1光学系统的光轴一致。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的投射光学系统，其特征在于，

在所述第1光学系统与所述第2光学系统之间，主光线彼此的间隔随着接近所述第2光学系统而变窄。

5.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于，

所述第1透过面、所述反射面和所述第2透过面中的任意一方是非球面。

6.根据权利要求5所述的投射光学系统，其特征在于，

所述第1透过面是非球面。

7.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于，

所述第2中间像是以对形成在放大侧成像面上的最终像的梯形畸变进行校正的方式发生畸变的形状。

8.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于，

所述第1透过面、所述反射面和所述第2透过面是具有相对于所述假想轴旋转对称的面的共轴光学系统，

所述假想轴是设计基准轴。

9.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于，

在设所述假想线的所述上侧交点侧以该假想垂直线与该假想线的交点为轴相对于所述假想垂直线逆时针旋转的倾斜角度为θ、所述下端光束的下周边光线与所述假想轴交叉的从该假想轴起的角度为γ的情况下，所述投射光学系统满足以下条件式：

0°<θ<90°+γ··(1)。

10.根据权利要求9所述的投射光学系统，其特征在于，

所述投射光学系统满足以下条件式(2)：

90°<θ··(2)。

11.一种投射型图像显示装置，其特征在于，所述投射型图像显示装置具有：

权利要求1～10中的任意一项所述的投射光学系统；以及

图像形成部，其在所述缩小侧成像面上形成投射图像。

12.根据权利要求11所述的投射型图像显示装置，其特征在于，

所述图像形成部在所述第1光学系统的光轴的一侧形成所述投射图像，

所述第1中间像以将所述光轴夹在所述第1中间像与所述投射图像之间的方式位于与所述投射图像相反的另一侧，

所述第2中间像位于所述假想轴的下方。

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