CN209746259U - 投影光学系统、投影装置及摄像装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开投影光学系统、投影装置及摄像装置，实现一种新颖的投影光学系统，该投影光学系统使来自缩小侧共轭面上的原图像的成像光束在到放大侧共轭面的光路上成像为一个以上的中间像，然后在放大侧共轭面上成像为放大图像。投影光学系统的第一光学组(G1)具有第一透镜组和反射光学单元(RFD)，该反射光学单元(RFD)具有将成像光束向第二光学组(G2)侧反射的反射面，第一透镜组的至少一部分由朝向反射面的入射成像光束和被反射面反射而朝向第二光学组(G2)的反射成像光束共用，第三光学组(G3)具有位于一个以上的中间像的放大侧的凹面镜。

Description

投影光学系统、投影装置及摄像装置

技术领域

本实用新型涉及投影光学系统、投影装置及摄像装置。

背景技术

将显示在液晶显示元件、DMD(数字微镜器件)等的图像显示元件上的原图像作为放大图像投影到屏幕等被投影面上的投影装置(以下也称为“投影仪”)近来已广泛普及。

在投影原图像的放大图像的投影光学系统中，原图像和放大图像存在共轭关系，原图像显示在缩小侧共轭面上，放大图像成像在放大侧共轭面上。

作为这种投影光学系统，已知有以下投影光学系统：使来自缩小侧共轭面上的原图像的成像光束在到放大侧共轭面的光路上依次成像为第一中间像、第二中间像，然后在放大侧共轭面上成像为放大图像(专利文献 1至4等)。

实用新型内容

实用新型要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题在于，实现一种新颖的投影光学系统，该投影光学系统使来自缩小侧共轭面上的原图像的成像光束在到放大侧共轭面的光路上成像为一个以上的中间像，然后在放大侧共轭面上成像为放大图像。

用于解决问题的方案

本实用新型的投影光学系统在从缩小侧朝向放大侧的光路上，构成为在从缩小侧朝向放大侧的光路上依次配置第一光学组、第二光学组、第三光学组，使来自所述缩小侧共轭面上的原图像的成像光束在到所述放大侧共轭面的光路上成像为一个以上的中间像，然后在所述放大侧共轭面上成像为放大图像，所述第一光学组具有第一透镜组和反射光学单元，所述反射光学单元具有将所述成像光束向所述第二光学组侧反射的反射面，所述第一透镜组的至少一部分由朝向所述反射面的入射成像光束和被所述反射面反射而朝向所述第二光学组的反射成像光束共用，所述第三光学组具有位于所述一个以上的中间像的所述放大侧的凹面镜。

优选地，在到所述放大侧共轭面的光路上，依次成像为第一中间像、第二中间像，然后在所述放大侧共轭面上成像为放大图像，所述第一光学组具有第一透镜组、光路分离光学单元和反射光学单元，所述反射光学单元具有将来自所述光路分离光学单元侧的所述成像光束向所述第二光学组侧反射的反射面，所述光路分离光学单元具有将从所述原图像朝向所述反射光学单元的入射成像光束的光路与被所述反射光学单元反射而朝向所述第二光学组的反射成像光束的光路分离的功能，所述第一透镜组的至少一部分由所述入射成像光束和所述反射成像光束共用，所述第三光学组具有位于所述第二中间像的所述放大侧的凹面镜。

优选地，从所述缩小侧共轭面到放大侧共轭面的光路上的成像光束在所述原图像位置的最大有效直径2Yi、在所述凹面镜的镜面上的最大有效直径2Ym满足以下条件：

(1)1.5＜Ym/Yi＜5.0。

优选地，所述反射光学单元的反射面与所述第二光学组的最靠近放大侧的透镜面在光轴上的距离Lr、所述第二光学组的所述透镜面与所述第三光学组的所述凹面镜面在光轴上的距离Lm满足以下条件：

(2)0.25＜Lm/Lr＜0.55。

优选地，所述第一透镜组的最靠近放大侧的是正透镜，并且配置在所述第一中间像的缩小侧或包括所述第一中间像的位置。

优选地，所述第一透镜组的最靠近放大侧的正透镜的至少一个面为非球面。

优选地，所述反射光学单元的反射所述入射成像光束的反射面为孔径光阑。

优选地，所述反射光学单元的反射所述入射成像光束的所述反射面形成于所述第一透镜组的所述入射成像光束最后入射的透镜面。

优选地，所述第一透镜组的所述反射光学单元的反射所述入射成像光束的所述反射面为曲面。

优选地，所述第一透镜组的所述反射光学单元的反射所述入射成像光束的所述反射面为平面。

优选地，所述第二光学组具有多个透镜，并通过使这些多个透镜中的一个以上的透镜沿光轴方向移动，进行向放大侧共轭面的聚焦。

优选地，所述投影光学系统在缩小侧为远心的投影光学系统。

优选地，所述第一光学组构成为具有第一透镜组、光路分离光学单元和反射光学单元，所述反射光学单元具有将来自所述光路分离光学单元侧的所述成像光束向所述第二光学组侧反射的反射面，所述光路分离光学单元的所述缩小侧的光轴与所述光路分离光学单元的所述放大侧的光轴的角度θAX满足以下条件：

(3)45°≤θAX≤90°。

优选地，所述第一光学组具有第一透镜组、光路分离光学单元和反射光学单元，所述反射光学单元具有将来自所述光路分离光学单元侧的所述成像光束向所述第二光学组侧反射的反射面，所述光路分离光学单元通过将应成为所述入射成像光束的部分及应成为所述反射成像光束的部分中的一方反射并使另一方通过，进行这两个成像光束的光路的分离。

优选地，所述光路分离光学单元具有偏振光合成单元、偏振光分离单元以及相位差板。

本实用新型的投影装置，安装有所述投影光学系统。

本实用新型的摄像装置，安装有所述的投影光学系统，通过摄像单元拍摄位于放大侧的物体在缩小侧形成的图像。

实用新型的效果

根据本实用新型，能够实现以下新颖的投影光学系统：使来自缩小侧共轭面上的原图像的成像光束在到放大侧共轭面的光路上成像为一个以上的中间像，然后在放大侧共轭面上成像为放大图像。

附图说明

图1是示出实施例1的投影光学系统的结构的图。

图2是示出实施例1的投影距离为700mm时的球面像差、像散像差、畸变像差的图。

图3是示出实施例1的投影距离为700mm时的彗形像差的图。

图4是示出实施例1的投影距离为1000mm时的球面像差、像散像差、畸变像差的图。

图5是示出实施例1的投影距离为1000mm时的彗形像差的图。

图6是示出实施例2的投影光学系统的结构的图。

图7是示出实施例2的投影距离为700mm时的球面像差、像散像差、畸变像差的图。

图8是示出实施例2的投影距离为700mm时的彗形像差的图。

图9是示出实施例3的投影光学系统的结构的图。

图10是示出实施例3的投影距离为700mm时的球面像差、像散像差、畸变像差的图。

图11是示出实施例3的投影距离为700mm时的彗形像差的图。

图12是示出实施例4的投影光学系统的结构的图。

图13是示出实施例4的投影距离为700mm时的球面像差、像散像差、畸变像差的图。

图14是示出实施例4的投影距离为700mm时的彗形像差的图。

图15是示出实施例5的投影光学系统的结构的图。

图16是示出实施例5的投影距离为700mm时的球面像差、像散像差、畸变像差的图。

图17是示出实施例5的投影距离为700mm时的彗形像差的图。

图18是示出实施例5的投影光学系统的其他形态的结构的图。

图19是示出实施例5的投影光学系统的其他形态的结构的图。

图20是示出在实施例1的投影光学系统中配置矩形的显示元件而使用的一例的光路的图。

图21是仅示出投影光学系统的其他实施方式的特征部分的说明图。

具体实施方式

以下，说明实施方式。

在图1、图6、图9、图12、图15、图18、图19中，示出七例投影光学系统的实施方式。为了避免繁杂，在这些图中使附图标记共用化。

在这些图中，附图标记G1表示第一光学组，附图标记G2表示第二光学组，附图标记G3表示第三光学组。

附图标记MD表示图像显示元件。在以下说明的实施方式中，作为图像显示元件MD，设想透射型的三板式液晶面板。即，准备红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)用的三个液晶面板，并在这三个液晶面板上分别显示红色图像成分、绿色图像成分、蓝色图像成分作为“原图像”。在图中，为了方便起见，将三个液晶面板集中于一个进行描述。

附图标记P表示用于颜色合成的棱镜。将来自三个液晶面板的原图像的光通过棱镜P进行颜色合成，成为“来自原图像的成像光束”而入射到投影光学系统。

附图标记SPD表示“光路分离光学单元”，附图标记IM1表示“第一中间像”，附图标记IM2表示“第二中间像”。此外，附图标记RFD表示“反射光学单元”。

关于光路分离光学单元SPD，图像显示元件MD的一侧为“缩小侧”，第一中间像IM1的一侧为“放大侧”。因此，图像显示元件MD的图像显示面是“缩小侧共轭面”。

附图标记AX1表示“光路分离光学单元SPD的缩小侧的光轴”，附图标记AX2表示“光路分离光学单元SPD的放大侧的光轴”。将光轴AX1 与光轴AX2所成的角度设为角度θAX。

在图1、图6、图9、图12、图15、图18所示的实施方式中，角度θAX 为90度。此外，在图19所示的实施方式中，角度θAX小于90度。

参照图1。

在图1所示的实施方式中，光路分离光学单元SPD为直角棱镜状，图中比对角斜面上的光轴AX1和AX2的交点更靠左下的部分为反射面R1，比上述交点更靠右上的部分为“透射面”。

来自原图像的成像光束(通过棱镜P进行颜色合成。)若入射到光路分离光学单元SPD，则被上述反射面向反射光学单元RFD侧反射。

第一光学组G1由第一透镜组、光路分离光学单元SPD和反射光学单元RFD构成。第一透镜组由配置在光路分离光学单元SPD与反射光学单元RFD之间的七个透镜和配置在光路分离光学单元SPD的放大侧的一个透镜PFL这八个透镜构成。

反射光学单元RFD是平面镜，并且其反射面与孔径光阑S一致。

第二光学组G2配置于第一光学组G1中最靠近放大侧的透镜PFL的放大侧，并由三个透镜构成。

第三光学组G3由配置于第二光学组G2的放大侧的“凹面镜”构成。

即，来自图像显示元件MD的图像显示面的成像光束(来自原图像的成像光束)被光路分离光学单元SPD的反射面R1反射，成为“入射成像光束”而入射到反射光学单元RFD，并经反射成为“反射成像光束”，透射光路分离光学单元SPD的“透射面”，并透射透镜PFL形成第一中间像 IM1，然后透射第二光学组G2而形成第二中间像IM2。

然后，被第三光学组G3反射，在图1中省略图示的放大侧共轭面(通常为屏幕。)上形成原图像的放大图像。

如此，图1中所示实施方式的投影光学系统在从缩小侧朝向放大侧的光路上依次配置第一光学组G1、第二光学组G2、第三光学组G3，使来自缩小侧共轭面即图像显示元件MD的图像显示面的成像光束在到放大侧共轭面的光路上依次成像为第一中间像IM1、第二中间像IM2，然后在放大侧共轭面上成像为放大图像。

第一光学组G1具有第一透镜组、光路分离光学单元SPD和反射光学单元RFD，反射光学单元RFD具有将来自光路分离光学单元SPD侧的成像光束向第二光学组G2侧反射的反射面，光路分离光学单元SPD具有将从原图像朝向反射光学单元RFD的入射成像光束的光路与被反射光学单元RFD反射而朝向第二光学组G2的反射成像光束的光路分离的功能。

第一透镜组的至少一部分(由配置在光路分离光学单元SPD与反射光学单元RFD之间的七个透镜构成的部分)由“入射成像光束和反射成像光束共用”。而且，第三光学组G3具有位于第二中间像IM2的放大侧的凹面镜。

图6中所示实施方式的投影光学系统也与图1所示的实施方式相同。

该投影光学系统在从缩小侧朝向放大侧的光路上依次配置第一光学组G1、第二光学组G2、第三光学组G3，使来自缩小侧共轭面上的原图像的成像光束在到放大侧共轭面的光路上依次成像为第一中间像IM1、第二中间像IM2，然后在放大侧共轭面上成像为放大图像。

第一光学组G1具有第一透镜组、光路分离光学单元SPD和反射光学单元RFD，反射光学单元RFD具有将来自光路分离光学单元侧的成像光束向第二光学组G2侧反射的反射面，光路分离光学单元SPD具有将从原图像朝向反射光学单元RFD的入射成像光束的光路与被反射光学单元 RFD反射而朝向第二光学组G2的反射成像光束的光路分离的功能。

光路分离光学单元SPD与图1的实施方式中的光路分离光学单元 SPD同样地，为直角棱镜状，图中比对角斜面上的光轴AX1和AX2的交点更靠左下的部分为反射面R1，比上述交点更靠右上的部分为“透射面”。

反射光学单元RFD也与图1的实施方式中的反射光学单元RFD同样地，是平面镜，其反射面与孔径光阑S一致。

第一透镜组的至少一部分(配置在光路分离光学单元SPD与反射光学单元RFD之间的七个透镜)由入射成像光束和反射成像光束共用，第三光学组G3具有位于第二中间像IM2的放大侧的凹面镜。

因此，图6中所示实施方式的投影光学系统在从缩小侧朝向放大侧的光路上依次配置第一光学组G1、第二光学组G2、第三光学组G3，使来自缩小侧共轭面上的原图像的成像光束在到放大侧共轭面的光路上依次成像为第一中间像IM1、第二中间像IM2，然后在放大侧共轭面上成像为放大图像。

第一光学组G1具有第一透镜组、光路分离光学单元SPD和反射光学单元RFD，反射光学单元RFD具有将来自光路分离光学单元侧的成像光束向第二光学组侧反射的反射面，光路分离光学单元SPD具有将从原图像朝向反射光学单元RFD的入射成像光束的光路与被反射光学单元RFD 反射而朝向第二光学组G2的反射成像光束的光路分离的功能。

第一透镜组的至少一部分由“入射成像光束和反射成像光束共用”，第三光学组G3具有位于第二中间像G2的放大侧的凹面镜。

图9中所示实施方式的投影光学系统在从缩小侧朝向放大侧的光路上依次配置第一光学组G1、第二光学组G2、第三光学组G3，使来自缩小侧共轭面上的原图像的成像光束在到放大侧共轭面的光路上依次成像为第一中间像IM1、第二中间像IM2，然后在放大侧共轭面上成像为放大图像。

第一光学组G1具有“第一透镜组”、光路分离光学单元SPD和反射光学单元RFD，反射光学单元RFD具有将来自光路分离光学单元侧的成像光束向第二光学组G2侧反射的反射面。光路分离光学单元SPD与图1、图6所示的光路分离光学单元SPD同样地，为直角棱镜状，图中比对角斜面上的光轴AX1和AX2的交点更靠左下的部分为反射面R1，比上述交点更靠右上的部分为“透射面”，并且具有将从原图像朝向反射光学单元RFD的入射成像光束的光路与被反射光学单元RFD反射而朝向第二光学组G2的反射成像光束的光路分离的功能。

第一透镜组的至少一部分(配置在光路分离光学单元SPD与反射光学单元RFD之间的六个透镜)由入射成像光束和反射成像光束共用，第三光学组G3具有位于第二中间像IM2的放大侧的凹面镜。

与图1、图6的投影光学系统不同，在图9所示的投影光学系统中，反射光学单元RFD的“兼作孔径光阑S的反射面”为凹面并具有折射力。

图12中所示实施方式的投影光学系统在从缩小侧朝向放大侧的光路上依次配置第一光学组G1、第二光学组G2、第三光学组G3，使来自缩小侧共轭面上的原图像的成像光束在到放大侧共轭面的光路上依次成像为第一中间像IM1、第二中间像IM2，然后在放大侧共轭面上成像为放大图像。

第一光学组G1具有“第一透镜组”、光路分离光学单元SPD和反射光学单元RFD，反射光学单元RFD具有将来自光路分离光学单元侧的成像光束向第二光学组G2侧反射的反射面。光路分离光学单元SPD与图1、图6所示的光路分离光学单元SPD同样地，为直角棱镜状，具有反射面 R1和“透射面”，并且具有将从原图像朝向反射光学单元RFD的入射成像光束的光路与被反射光学单元RFD反射而朝向第二光学组G2的反射成像光束的光路分离的功能。

第一透镜组的至少一部分(配置在光路分离光学单元SPD与反射光学单元RFD之间的七个透镜)由入射成像光束和反射成像光束共用，第三光学组G3具有位于第二中间像IM2的放大侧的凹面镜。

与图1、图6、图9的投影光学系统不同，在图12所示的投影光学系统中，反射光学单元RFD由形成在第一透镜组中的入射成像光束最后入射的透镜面上的反射膜构成，该反射膜兼作孔径光阑。兼作孔径光阑的该透镜面的凹面朝向入射侧。

不限于该示例，兼作孔径光阑的“形成有反射膜的入射成像光束最后入射的透镜面”可以是平面。

图15中所示实施方式的投影光学系统在从缩小侧朝向放大侧的光路上依次配置第一光学组G1、第二光学组G2、第三光学组G3，使来自缩小侧共轭面上的原图像的成像光束在到放大侧共轭面的光路上依次成像为第一中间像IM1、第二中间像IM2，然后在放大侧共轭面上成像为放大图像。

第一光学组G1具有第一透镜组、光路分离光学单元SPD和反射光学单元RFD，反射光学单元RFD具有将来自光路分离光学单元侧的成像光束向第二光学组G2侧反射的反射面。光路分离光学单元SPD是具有与图 1中光路分离光学单元的反射面R1等效的反射面的平面镜，并且具有将从原图像朝向反射光学单元RFD的入射成像光束的光路与被反射光学单元RFD反射而朝向第二光学组G2的反射成像光束的光路分离的功能。

反射光学单元RFD与图1所示实施方式的反射光学单元相同，是平面镜，其反射面与孔径光阑S一致。

上述第一透镜组的至少一部分(配置在光路分离光学单元SPD与反射光学单元RFD之间的七个透镜)由入射成像光束和反射成像光束共用，第三光学组G3具有位于第二中间像IM2的放大侧的凹面镜。

在图15中所示实施方式的投影光学系统中，第一透镜组由“配置在光路分离光学单元SPD与反射光学单元RFD之间的七个透镜”和配置在光路分离光学单元SPD的放大侧的两个透镜构成。

图18中所示实施方式的投影光学系统在从缩小侧朝向放大侧的光路上依次配置第一光学组G1、第二光学组G2、第三光学组G3，使来自缩小侧共轭面上的原图像的成像光束在到放大侧共轭面的光路上依次成像为第一中间像IM1、第二中间像IM2，然后在放大侧共轭面上成像为放大图像。

第一光学组G1具有第一透镜组、光路分离光学单元SPD和反射光学单元RFD，反射光学单元RFD具有将来自光路分离光学单元侧的成像光束向第二光学组G2侧反射的反射面。光路分离光学单元SPD是与图15 的光路分离光学单元相同的平面镜，具有将从原图像朝向反射光学单元 RFD的入射成像光束的光路与被反射光学单元RFD反射而朝向第二光学组G2的反射成像光束的光路分离的功能。

在图18所示的实施方式中，来自原图像的成像光束作为入射成像光束直接入射到反射光学单元RFD，被反射光学单元RFD反射的反射成像光束被光路分离光学单元SPD反射而朝向第二光学组侧。

反射光学单元RFD与图1所示实施方式的反射光学单元相同，是平面镜，其反射面与孔径光阑S一致。

上述第一透镜组的至少一部分(配置在光路分离光学单元SPD与反射光学单元RFD之间的七个透镜)由入射成像光束和反射成像光束共用，第三光学组G3具有位于第二中间像IM2的放大侧的凹面镜。

在图18中所示实施方式的投影光学系统中，第一透镜组由“配置在光路分离光学单元SPD与反射光学单元RFD之间的七个透镜”和配置在光路分离光学单元SPD的放大侧的两个透镜构成。

图19中所示实施方式的投影光学系统是以如下方式构成的示例：通过使作为图18所示实施方式的光路分离光学单元SPD的平面镜在图18 的面内“逆时针地旋转”，光轴AX1和光轴AX2所成的角度θAX为“小于90度的角度”。

因此，图19所示的投影光学系统也在从缩小侧朝向放大侧的光路上依次配置第一光学组G1、第二光学组G2、第三光学组G3，使来自缩小侧共轭面上的原图像的成像光束在到放大侧共轭面的光路上依次成像为第一中间像IM1、第二中间像IM2，然后在放大侧共轭面上成像为放大图像。

第一光学组G1具有第一透镜组、光路分离光学单元SPD和反射光学单元RFD，反射光学单元RFD具有将来自光路分离光学单元侧的成像光束向第二光学组G2侧反射的反射面。光路分离光学单元SPD是与图15 的光路分离光学单元相同的平面镜，具有将从原图像朝向反射光学单元 RFD的入射成像光束的光路与被反射光学单元RFD反射而朝向第二光学组G2的反射成像光束的光路分离的功能。

来自原图像的成像光束作为入射成像光束直接入射到反射光学单元 RFD，被反射光学单元RFD反射的反射成像光束被光路分离光学单元SPD 反射而朝向第二光学组侧。

反射光学单元RFD与图1所示实施方式的反射光学单元相同，是平面镜，其反射面与孔径光阑S一致。

上述第一透镜组的至少一部分(配置在光路分离光学单元SPD与反射光学单元RFD之间的七个透镜)由入射成像光束和反射成像光束共用，第三光学组G3具有位于第二中间像IM2的放大侧的凹面镜。

第一透镜组由“配置在光路分离光学单元SPD与反射光学单元RFD 之间的七个透镜”和配置在光路分离光学单元SPD的放大侧的两个透镜构成。

以上，示出七例本实用新型的投影光学系统的光学配置，但投影光学系统的光学配置并不限定于上述七例。例如，在图1、图6、图9、图12 所示的实施方式中，光路分离光学单元SPD可以由图15、图18、图19 所示的光路分离光学单元替代。

光路分离光学单元通过在来自缩小侧共轭面上的原图像的成像光束中“将应成为入射成像光束的部分及应成为上述反射成像光束的部分中的一方反射并使另一方通过”，进行这两个成像光束的光路的分离，上述各实施方式的光路分离光学单元SPD也是如此。

光路分离光学单元也可以如后述的示例那样构成为“具有偏振光合成单元、偏振光分离单元及相位差板”。此外，也可以由“半透明反射镜”构成光路分离光学单元SPD。

此外，在图15、图18、图19所示的实施方式中，反射光学单元RFD 也可以由图9、图12所示的反射光学单元替代。

如上所述，可以在第一透镜组的“入射成像光束最后入射的透镜面”上，形成反射膜作为反射光学单元，但在无论是否形成反射膜的情况下，“入射成像光束最后入射的透镜面”可以是曲面，也可以是平面。

在放大侧共轭面上成像的放大图像的尺寸变更通过改变从第三光学组到放大侧共轭面(屏幕等)的投影距离来进行，但是当投影光学系统成为广视场角时，相对于投影距离的变化，像面弯曲和失真容易增大。

可以采用各种方法使放大图像对焦(聚焦)在“放大侧共轭面(屏幕等)”上，但在上面说明的各实施方式中，第二光学系统G2具有多个(三个)透镜，可以使构成第二光学组G2的一个以上的透镜向光轴方向移动而进行聚集。

第二光学组G2靠近成像光束的射出侧并易于接近，并且通过使第二光学组内的一个以上的透镜组移动，能够在良好地保持像面弯曲和失真的同时设置焦点。

此外，投影光学系统优选地在缩小侧“大致为远心的”。

本实用新型的投影光学系统优选地满足以下条件(1)至(3)中的任一个或多个。

(1)1.5＜Ym/Yi＜5.0

(2)0.25＜Lm/Lr＜0.55

(3)45°≤θAX≤90°

这些条件(1)至(3)的参数中的各符号的含义如下。

“2Yi”是从缩小侧共轭面到放大侧共轭面的光路上的成像光束在原图像位置的最大有效直径，“2Ym”是成像光束在第三光学组的凹面镜面上的最大有效直径。

“Lr”是反射光学单元的反射面与第二光学组的最靠近放大侧的透镜面在光轴上的距离，“Lm”是第二光学组的最靠近放大侧的透镜面与第三光学组的凹面镜面在光轴上的距离。

“θAX”是光路分离光学单元的缩小侧的光轴与光路分离光学单元的放大侧的光轴的角度。

当条件(1)的参数Ym/Yi变小时，凹面镜的镜面上的光束的最大有效直径变小，因此能够容易实现第三光学系统的凹面镜的小型化。然而，若超过条件(1)的下限，则凹面镜的镜面上的各图像高度的主光线密度变得过大，容易变得难以抑制以由凹面镜主要校正的失真为代表的各种像差。

当条件(1)的参数Ym/Yi超过上限时，第三光学组的凹面镜容易大型化，容易变得难以紧凑地构成投影光学系统。

作为条件(2)的参数Lm/Lr变小的情况，存在Lm变小且Lr变大的情况，但是距离Lm作为使第二中间像IM2成像的空间需要一定程度的大小，当确保该空间的同时参数Lm/Lr变小时，距离Lr变大。

当条件(2)的参数Lm/Lr超过下限时，第一光学组和第二光学组在光轴上的长度(Lr+Lm)变大，投影光学系统容易增大。

当条件(2)的参数Lm/Lr超过上限时，能够减小第一光学组和第二光学组在光轴上的长度，但是球面像差、彗形像差等容易变大，并且容易变得难以维持光学性能。此外，若抑制第一光学组和第二光学组在光轴上的长度的增加，则第二光学组和凹面镜的距离变大，同时凹面镜也容易变大，容易变得难以紧凑地实现投影光学系统。

此外，通过满足条件(3)，可以进行合理的光学配置。

在图1、图6、图9、图12、图15、图18、图19所示实施方式的投影光学系统中，第一透镜组的最靠近放大侧的透镜PFL是正透镜。而且，正透镜PFL配置在第一中间像IM1的缩小侧或“包括第一中间像IM1的位置(在图1的实施方式的情况下)”。

如本实用新型的投影光学系统那样，在投影光学系统中，第二中间像 IM2是第三光学组的凹面镜的成像中的“物体(物点)”，该投影光学系统使来自缩小侧共轭面上的原图像的成像光束在到放大侧共轭面的光路上依次成像为第一中间像IM1、第二中间像IM2，然后在放大侧共轭面上成像为放大图像。

而且，第一中间像IM1是第二光学组的成像中的“物体(物点)”。

为了在放大侧共轭面上形成良好的放大图像，优选地第二中间像IM2 为“良好的图像”。若第二中间像IM2不是良好的图像，则为了形成良好的放大图像，凹面镜的镜面形状易于成为复杂的形状。为了形成良好的第二中间像IM2，优选地第一中间像为“良好的图像”。

在上面说明的各实施方式中，如上所述，通过将第一光学组G1的最靠近放大侧的透镜PFL配置在第一中间像IM1的缩小侧或“包括第一中间像IM1的位置”，从而调整第一中间像IM1的形状和“朝向第二光学组 G2的主光线的方向”，使得第二光学组G2易于形成良好的第二中间像 IM2。

如此，从通过透镜PFL“调整第一中间像IM1的形状、主光线方向”的观点出发，优选地将透镜PFL的至少一面作为非球面。

如上所述，在本实用新型的投影光学系统中，第一透镜组的至少一部分由“入射成像光束和反射成像光束共用”，该共用的部分为所谓的“折返光学系统”。如此，通过将第一透镜组的一部分作为“折返光学系统”，能够在减少构成第一透镜组的透镜的数量的同时，实现良好的第一中间像。

此外，通过将第一透镜组的一部分作为“折返光学系统”，能够缩短第一透镜组在光轴上的长度，并且能够使投影光学系统的光学尺寸紧凑化。

通过将第一透镜组的一部分作为折返光学系统，能够将第一透镜组作为“接近对称的等倍光学系统的结构”，并且能够将反射光学单元RFD的反射面设定为孔径光阑。此外，如图12所示的实施方式那样，通过在入射成像光束入射的最后的透镜面上形成反射膜而成为反射光学单元RFD，能够减少部件数量。

此外，第一光学组G1是“接近等倍光学系统的结构”，因此反射光学单元RFD能够成为以反射面为平面的平面镜，能够成为易于组装投影光学系统的光学系统。或者，通过弯曲反射光学单元RFD的反射面，可以提高设计的自由度，并且提高投影光学系统的性能。

通过安装这种投影光学系统，可以实现投影性能优异的投影装置。图 20示出投影装置的一实施方式。该投影装置使用本实用新型的投影光学系统PRS，使配置于缩小侧共轭面的图像显示元件MD(与图1等中同样地，为了方便起见，将三个液晶面板集中于一个进行描述。)所显示的图像在放大侧共轭面即屏幕SC上成像。

此外，通过安装本实用新型的投影光学系统，在缩小侧的共轭点配置摄像元件，能够实现可拍摄放大侧共轭面上的图像的摄像装置。

实施例

以下，列举投影光学系统的五个具体实施例。

在各实施例中，面编号由从缩小侧(原图像侧)到放大侧计数的数字表示。显示原图像的“图像显示元件的图像显示面”是投影光学系统的缩小侧共轭面，在数据中显示为“物面”。此外，将投影放大图像的屏幕等放大侧共轭面(屏幕等)示出为“像面”。

由“R”表示各面(包括孔径光阑S的面及用于颜色合成的棱镜P) 的曲率半径(在非球面的情况下为近轴曲率半径)，由“D”表示光轴上的面间隔。另外，长度单位为“mm”。

面间隔D通过“在反射面的前后将附图标记反转”而显示。由“Nd 及νd”示出各透镜材质的“相对于d线的折射率及阿贝数”。

“焦距”是投影光学系统在d线上的焦距(在各实施例中，都示出投影距离为700mm时的焦距的值。)，“NA”是缩小侧的数值孔径，“物体高度”是图像显示面(物面)上距光轴的最大光线高度。

非球面的形状以与光轴的交点为原点，距光轴的高度：h、光轴方向的位移量：Z、近轴曲率半径：R、圆锥常数：K、n次的非球面系数：An，由公知的下式表示：

并给出上述R、K、An来确定形状。通过在面编号上标注“*符号”来表示非球面。

实施例1

实施例1是图1中示出为实施方式的投影光学系统的具体示例。

通过使构成第二光学组G2的三个透镜中最靠近缩小侧的透镜向光轴方向位移而进行聚焦。

非球面数据

以下，列举非球面的数据。

第三十六面

K＝2.915703 A4＝5.62046E-05 A6＝-1.18034E-06 A8＝2.24920E-08

A10＝-2.37010E-10 A12＝9.49591E-13

第三十七面

K＝-0.863225 A4＝2.52066E-04 A6＝-8.03667E-07 A8＝7.18714E-09

A10＝-2.41923E-10 A12＝2.36632E-12

第三十八面

K＝-0.636376 A4＝-4.45113E-05 A6＝2.53876E-06 A8＝2.40648E-08

A10＝1.89421E-09 A12＝-1.73584E-11

第三十九面

K＝-1.569243 A4＝1.93658E-04 A6＝-1.00718E-05 A8＝3.45432E-07 A10＝-5.88910E-09 A12＝5.88827E-11

第四十面

K＝-0.679846 A4＝-7.25686E-05 A6＝-6.06854E-06 A8＝3.02542E-07 A10＝-7.49194E-09 A12＝6.51695E-11

第四十一面

K＝-2.552383 A4＝-4.14707E-04 A6＝1.11392E-05 A8＝-7.69006E-08 A10＝-3.31496E-09 A12＝6.54793E-11

第四十二面

K＝3.245191 A4＝-5.01414E-04 A6＝1.12614E-06 A8＝1.34021E-07

A10＝-7.01951E-09 A12＝8.79689E-11

第四十三面

K＝-1.638918 A4＝-4.35977E-05 A6＝-2.67086E-06 A8＝1.23500E-07

A10＝-3.92457E-09 A12＝4.42236E-11

第四十四面

K＝-0.852265 A4＝3.50352E-06 A6＝5.87818E-09 A8＝-4.54047E-11

A10＝3.04132E-14 A12＝1.33901E-16 A14＝5.91253E-20

A16＝-6.15105E-22 A18＝-1.30006E-24 A20＝3.33841E-27

在上面的标记中，例如“3.33841E-27”表示“3.33841×10^-27”。

可变面间隔

以下，示出相对于1000mm和700mm的投影距离(凹面镜的反射面与放大侧共轭面在光轴上的距离)的可变面间隔。

投射距离 -1000.000 -700.000

D37 8.740 8.763

D39 3.393 3.370

各种数据

焦距 5.24

NA 0.23

物体高度 10.00

条件表达式的参数的值

(1)Ym/Yi＝1.99

(2)Lm/Lr＝0.37

(3)θAX＝90°

实施例1的投影光学系统在投影距离为700mm时的球面像差、像散像差、畸变像差在图2中示出，彗形像差在图3中示出。各像差图示出“以像面(屏幕)为物体评价缩小侧的状态”。在以下实施例的像差图中也是如此。

以作为绿色光的532nm的波长为代表示出像差，而作为红色光的638 nm的波长和作为蓝色光的450nm的波长的像差也一同显示在球面像差图、彗形像差图中。在像散像差图中，S表示矢状像的像差，M表示子午像的像差。

依照图2、图3，实施例1的投影距离为1000mm时的球面像差、像散像差、畸变像差在图4中示出，彗形像差在图5中示出。

实施例2

实施例2是图6中示出为实施方式的投影光学系统的具体示例。

通过使构成第二光学组G2的三个透镜中最靠近缩小侧的透镜向光轴方向位移而进行聚焦。

非球面数据

以下列举非球面的数据。

第三十四面

K＝1.603407 A4＝6.62499E-05 A6＝-1.47855E-06 A8＝2.13965E-08

A10＝-1.61087E-10 A12＝3.04660E-13

第三十五面

K＝-16.185981 A4＝1.37057E-04 A6＝-2.00047E-06 A8＝2.34483E-08

A10＝-1.88936E-10 A12＝6.14870E-13

第三十六面

K＝-0.861684 A4＝1.60081E-04 A6＝-4.15035E-06 A8＝2.11338E-07

A10＝-5.58538E-09 A12＝7.82222E-11

第三十七面

K＝-1.275659 A4＝2.13278E-04 A6＝-7.81789E-06 A8＝2.11280E-07

A10＝-3.44166E-09 A12＝3.20992E-11

第三十八面

K＝-1.368834 A4＝-7.65177E-05 A6＝-1.14321E-05 A8＝1.55813E-07 A10＝-1.29025E-09 A12＝9.12296E-12

第三十九面

K＝-1.887530 A4＝-4.10972E-04 A6＝2.51109E-06 A8＝-1.14759E-07 A10＝-8.20290E-10 A12＝3.33966E-11

第四十面

K＝3.612239 A4＝-5.44430E-04 A6＝9.39714E-07 A8＝8.94005E-08

A10＝-7.43024E-09 A12＝-1.10566E-12

第四十一面

K＝-1.503654 A4＝-5.15554E-05 A6＝-2.40135E-06 A8＝6.31180E-08 A10＝-2.66825E-10 A12＝-5.60088E-11

第四十二面

K＝-1.139257 A4＝9.49690E-06 A6＝-4.09789E-08 A8＝-1.23159E-11 A10＝1.00687E-13 A12＝6.06898E-16 A14＝-9.02169E-19 A16＝-2.03782E-21 A18＝-3.03450E-23 A20＝9.00292E-26

可变面间隔

以下，示出相对于1000mm和700mm的投影距离的可变面间隔。

投射距离 -1000.000 -700.000

D35 9.272 9.294

D37 5.743 5.721

各种数据

焦距 5.18

NA 0.20

物体高度 10.00

条件表达式的参数的值

(1)Ym/Yi＝1.68

(2)Lm/Lr＝0.37

(3)θAX＝90°

实施例2的投影光学系统在投影距离为700mm时的球面像差、像散像差、畸变像差的图在图7中示出，彗形像差的图在图8中示出。

实施例3

实施例3是图9中示出为实施方式的投影光学系统的具体示例。

在实施例3中，通过使构成第二光学组G2的三个透镜中最靠近缩小侧的透镜位移并使放大侧的两个透镜一体地位移，进行聚焦。

此外，反射光学单元RFD的反射面(R17)为凹球面。

非球面数据

以下，列举非球面的数据。

第三十三面

K＝-28.096426 A4＝-6.77425E-05 A6＝-5.90182E-07 A8＝2.94466E-08 A10＝-3.06620E-10 A12＝1.04612E-12

第三十四面

K＝-1.670922 A4＝4.80203E-05 A6＝-1.44409E-06 A8＝1.39862E-07

A10＝-3.08812E-09 A12＝3.68637E-11

第三十五面

K＝-1.803642 A4＝2.62605E-04 A6＝-6.98860E-06 A8＝2.32598E-07

A10＝-4.33412E-09 A12＝4.51871E-11

第三十六面

K＝-3.660291 A4＝-1.36764E-04 A6＝-6.18455E-06 A8＝1.48461E-07 A10＝-5.25541E-09 A12＝5.84470E-11

第三十七面

K＝-2.861026 A4＝-4.65468E-04 A6＝5.22020E-06 A8＝-1.25681E-07 A10＝-9.52226E-10 A12＝3.62857E-11

第三十八面

K＝2.168481 A4＝-3.93818E-04 A6＝1.32053E-06 A8＝3.46782E-08

A10＝-2.00594E-09 A12＝2.01621E-11

第三十九面

K＝-1.557297 A4＝-6.74713E-05 A6＝-2.59035E-06 A8＝7.47685E-08 A10＝-1.67863E-09 A12＝1.09976E-11

第四十面

K＝-0.872009 A4＝4.27235E-06 A6＝-9.56036E-10 A8＝-1.42920E-11 A10＝-9.33863E-14 A12＝2.84688E-16 A14＝-2.32211E-20 A16＝4.02465E-21 A18＝-2.16771E-23 A20＝2.84301E-26。

可变面间隔

以下，示出相对于1000mm和700mm的投影距离的可变面间隔。

各种数据

焦距 5.33

NA 0.26

物体高度 10.00

条件表达式的参数的值

(1)Ym/Yi＝1.89

(2)Lm/Lr＝0.41

(3)θAX＝90°

实施例3的投影光学系统在投影距离为700mm时的球面像差、像散像差、畸变像差的图在图10中示出，彗形像差的图在图11中示出。

实施例4

实施例4是图12中示出为实施方式的投影光学系统的具体示例。

与实施例1、2同样地，通过使构成第二光学组G2的三个透镜中最靠近缩小侧的一个透镜在光轴方向上位移而进行聚焦。

第一光学组中的光路分离光学单元SPD与实施例1～3同样地使用棱镜状的光学单元，但与棱镜P贴合。

反射光学单元RFD形成在入射成像光束入射的最后的透镜面(第十六面)上作为反射膜。

非球面数据

以下，列举非球面的数据。

第三十一面

K＝-0.929159 A4＝1.07790E-04 A6＝-1.34251E-06 A8＝1.92303E-08

A10＝-1.41442E-10 A12＝3.25560E-13

第三十二面

K＝-15.730675 A4＝1.36967E-04 A6＝-2.17077E-06 A8＝2.42200E-08 A10＝-1.76205E-10 A12＝5.19923E-13

第三十三面

K＝-0.823506 A4＝1.35284E-04 A6＝-4.93090E-06 A8＝2.39756E-07

A10＝-6.53768E-09 A12＝8.70535E-11

第三十四面

K＝-1.287323 A4＝2.18563E-04 A6＝-7.97156E-06 A8＝2.01418E-07

A10＝-3.23617E-09 A12＝3.00384E-11

第三十五面

K＝-2.092687 A4＝-1.17823E-04 A6＝-1.06700E-05 A8＝1.98389E-07 A10＝-2.12011E-09 A12＝-1.87671E-12

第三十六面

K＝-2.167473 A4＝-4.53662E-04 A6＝2.77479E-06 A8＝-8.28418E-08 A10＝-1.42869E-10 A12＝9.64186E-12

第三十七面

K＝2.814082 A4＝-5.85877E-04 A6＝1.47679E-06 A8＝7.18255E-08

A10＝-7.28339E-09 A12＝4.64457E-11

第三十八面

K＝-1.313465 A4＝-6.71534E-05 A6＝-2.16340E-06 A8＝3.88675E-08 A10＝-5.92669E-10 A12＝-3.70224E-11

第三十九面

K＝-1.120260 A4＝9.74773E-06 A6＝-3.71100E-08 A8＝-5.72869E-12 A10＝5.50651E-14 A12＝4.84098E-16 A14＝-6.36902E-19 A16＝4.11658E-22 A18＝-2.54437E-23 A20＝5.79065E-26。

可变面间隔

以下，示出相对于1000mm和700mm的投影距离的可变面间隔。

投影距离 -1000.000 -700.000

D32 9.177 9.199

D 34 5.598 5.576

各种数据

焦距 5.14

NA 0.20

物体高度 10.00

条件表达式的参数的值

(1)Ym/Yi＝1.73

(2)Lm/Lr＝0.39

(3)θAX＝90°

实施例4的投影光学系统在投影距离为700mm时的球面像差、像散像差、畸变像差的图在图13中示出，彗形像差的图在图14中示出。

以上示出列举的实施例1至4的投影光学系统的结构的图1、图6、图9、图12都是以各光学元件能够包含的大小描述图像显示面上的原图像的最大光线高度即“物体高度”的光线组的图。通常，在投影仪中，显示原图像的图像显示元件的图像显示面的形状为矩形，因此二维地示出的透镜结构图中的“光路分离光学单元SPD”被描述得大于实际使用状态。

实施例5

实施例5是图15中示出实施方式的投影光学系统的具体示例。

在实施例5中，作为光路分离光学单元SPD使用“平面镜”，并以到反射光学单元RFD的入射成像光束和反射成像光束不相干涉的方式进行配置。与实施例3的情况同样地，通过使构成第二光学组G2的三个透镜中最靠近缩小侧的透镜位移并使放大侧的二个透镜一体地位移，进行聚焦。

非球面数据

以下，列举非球面的数据。

第三十七面

K＝-0.429722 A4＝2.14785E-04 A6＝-2.24509E-06 A8＝1.99647E-08

A10＝-9.55644E-11 A12＝1.79738E-13

第三十八面

K＝-4.945603 A4＝1.37493E-04 A6＝2.67595E-06 A8＝1.97759E-08

A10＝-8.36109E-10 A12＝8.55167E-12

第三十九面

K＝-4.186418 A4＝3.31687E-04 A6＝-6.07612E-06 A8＝3.16769E-07

A10＝-6.32160E-09 A12＝6.90243E-11

第四十面

K＝-14.671774 A4＝-1.73473E-04 A6＝-1.91202E-06 A8＝1.99566E-07 A10＝-1.46132E-08 A12＝2.45877E-10

第四十一面

K＝-5.738160 A4＝-4.92591E-04 A6＝8.28085E-06 A8＝-2.01226E-07 A10＝-2.76139E-09 A12＝1.11235E-10

第四十二面

K＝2.045825 A4＝-7.14286E-04 A6＝7.58939E-06 A8＝-1.06669E-07

A10＝-2.41779E-09 A12＝3.42255E-11

第四十三面

K＝-1.184088 A4＝-8.13286E-05 A6＝-2.65166E-06 A8＝1.06600E-07 A10＝-3.21074E-09 A12＝7.19981E-12

第四十四面

K＝-0.851521 A4＝3.78547E-06 A6＝7.56716E-09 A8＝-7.39249E-11

A10＝7.92718E-14 A12＝2.32744E-16 A14＝6.84150E-21

A16＝-8.19406E-22 A18＝-3.49332E-24 A20＝8.39654E-27

可变面间隔

以下，示出相对于1000mm和700mm的投影距离的可变面间隔。

投影距离 -1000.000 -700.000

D37 11.428 11.464

D 39 3.251 3.245

D43 41.278 41.248

各种数据

焦距 5.30

NA 0.23

物体高度 10.50

条件表达式的参数的值

(1)Ym/Yi＝1.71

(2)Lm/Lr＝0.37

(3)θAX＝90°

实施例5的投影光学系统在投影距离为700mm时的球面像差、像散像差、畸变像差的图在图16中示出，彗形像差的图在图17中示出。

如各像差图所示，在实施例1～5的投影光学系统中，虽然第三光学组 G3的凹面镜小且紧凑，但是在从远距离到近距离的宽投影距离内，维持良好的光学性能。

在示出实施例5的透镜结构的图15中，示出通过光路分离元件SPD 的反射面将来自原图像的成像光束“先偏转”的结构的投影光学系统，但是，该投影光学系统既可以如图18所示，构成为使由反射光学单元RFD 折回的反射成像光束偏转，也可以如图19所示，对于分离的入射成像光束和反射成像光束，条件(3)的参数θAX设置为小于90度的值。应该注意的是，参数θAX在实际使用中并非限定于纸面内。

实施例1～5的投影光学系统均“在缩小侧大致为远心的”。

示出实施例1～5的结构的图都仅显示纸面内的光线，但是通常，投影仪的原图像的显示元件MD配置为在横向(水平方向)上较长的矩形。在图20所示的投影仪的示例中，使用实施例1的投影光学系统，将从图像显示元件的四角点射出的光线一起示出为立体图。

如上所述，本实用新型的投影光学系统能够根据图像显示元件中显示的原图像的大小、配置位置、照明光学系统的形态等，适当地对应光路的弯曲方向、角度、顺序，并不限于实施例所示的内容。

以上，在结合图1、图6、图9、图12、图15、图18、图19说明的实施例中，都使用基于“斜光线”的成像光束。即，在各实施例中，来自缩小侧共轭面的成像光束偏离“光路分离光学单元SPD的缩小侧的光轴 AX1”而入射到棱镜P。这是因为，光路分离光学单元(SPD)通过将应成为入射成像光束的部分和应成为反射成像光束的部分中的一方反射并使另一方通过，进行这两个成像光束的光路的分离。

然而，本实用新型不限于此，来自缩小侧共轭面的成像光束的中心的主光线也可以与光路分离光学单元SPD的缩小侧的光轴AX1一致，反射成像光束的主光线也可以与放大侧的光轴AX2一致。

在图21中，以说明图形式仅示出该情况一例的主要部分。

在图21中，附图标记P1表示“用于颜色合成的棱镜”，附图标记S1 表示对特定波长区域赋予相位差的“波长选择1/2λ相位差板”，附图标记 P2表示“宽频带偏振分束器”，附图标记S2表示“宽频带1/4λ相位差板”。

此外，附图标记L10是第一光学组的第一透镜组中配置在宽频带1/4λ相位差板S2与反射光学单元RFD之间的部分，即“入射成像光束与反射成像光束共有的透镜系统部分”。

用于颜色合成的棱镜P1在本实施方式中为“交叉分色棱镜”，通常用于投影仪。

作为对省略图示的图像显示元件进行照明的照明装置的光源，使用发射R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)的“直线偏振光”的光源。

从这些光源发射通过图像显示元件而成为成像光束的成像光R(S)、 B(S)如图21的(a)所示，作为“S偏振光”入射到棱镜P1的偏振膜，并被偏振膜反射而朝向偏振分束器P2。

另一方面，成为成像光束的成像光G(P)作为“P偏振光”入射到棱镜P1的偏振膜，并透射偏振膜而朝向偏振分束器P2。

如此，对三种颜色的成像光R(S)、G(P)、B(S)进行颜色合成。

在图21中，为了简化说明，将这些三种颜色的光线相互分离而描述，但是实际上以“各成像光束的中心光线一致”的方式进行合成。

经颜色合成的成像光R(S)、G(P)、B(S)入射到波长选择1/2λ相位差板S1。波长选择1/2λ相位差板S1使成像光R(S)、B(S)以其原本的偏振状态透射，而使成像光G(P)的偏振方向旋转90度，作为成像光G(S)透射。作为对这种特定波长区域赋予相位差的“波长选择1/2λ相位差板”，可以使用市售的颜色选择器(商品名Color Link日本株式会社制)。

通过波长选择1/2λ相位差板S1使偏振方向一致后的成像光R(S)、 G(S)、B(S)入射到宽频带偏振分束器P2，朝向反射光学单元RFD侧反射，并入射到宽频带1/4λ相位差板S2，从S偏振光变为圆偏振光，作为入射成像光束而透射透镜系统部分L10，入射到反射光学单元RFD并被其反射。

如图21的(b)所示，被反射光学单元RFD反射的反射成像光束透射透镜系统部分L10，透射宽频带1/4λ相位差板S2，从圆偏振光变为P 偏振光，成为反射成像光束R(P)、G(P)、B(P)而透射宽频带偏振分束器P2。

宽频带1/4λ相位差板S2也可以配置在透镜系统部分L10与反射光学单元RFD之间，在这种情况下，宽频带1/4λ相位差板S2因配置在孔径光阑附近而能够变小。

作为宽频带1/4λ相位差板S2，可以使用市售的相位差板(西格玛光机株式会社制，商品编号：WPQW-VIS-4M)，作为宽频带偏振分束器P2，可以使用宽频带偏振分束器(西格玛光机株式会社制，商品编号： PBSW-10-3/7)。

如此，将从原图像朝向反射光学单元RFD的入射成像光束的光路与被反射光学单元反射而朝向第二光学组的反射成像光束的光路分离。此时，朝向反射光学单元RFD的入射成像光束的光束中心、反射光学单元 RFD所反射的反射成像光束的光束中心都与透镜系统部分L10的光轴 (即，投影光学系统的光轴)一致。

在图21所示的实施方式中，用于颜色合成的棱镜P1、宽频带偏振分束器P2、波长选择1/2λ相位差板S1及宽频带1/4λ相位差板S2构成“光路分离光学单元”。

另外，图21所示的“光路分离光学单元”也可以如结合图1等说明的实施例等那样，用于“利用斜光线的成像”的情况。

在本实用新型的投影光学系统中，“第一透镜组的至少一部分由朝向上述反射面的入射成像光束和被上述反射面反射而朝向上述第二光学组的反射成像光束共用”。

而且，以上说明的各实施方式、各实施例都使用光路分离单元SPD，“将从原图像朝向反射光学单元的入射成像光束的光路与被反射光学单元反射而朝向第二光学组的反射成像光束的光路分离”。

然而，为了“将从原图像朝向反射光学单元的入射成像光束的光路与被反射光学单元反射而朝向第二光学组的反射成像光束的光路分离”，未必需要使用光路分离单元SPD。

例如，若将入射、反射到反射光学单元RFD的入射成像光束与反射成像光束所成的角在一定程度上变大，则能够以不与第二光学组G2、第三光学组G3相互干涉的方式配置显示原图像的图像显示元件MD，在这种情况下，不需要使用光路分离单元。在以上说明的各实施方式中，通过使用光路分离单元SPD，避免图像显示元件MD与第二光学组G2之间的干涉，实施紧凑的光学配置。

此外，在以上说明的各实施方式中，在到放大侧共轭面的光路上，依次成像为第一中间像(IM1)、第二中间像(IM2)，然后在放大侧共轭面上成像为放大图像，但是本实用新型并不限于这种情况，作为中间像也可以仅使“第一中间像”成像，在这种情况下，可以实现投影光学系统的紧凑化。

相反，除了第一中间像、第二中间像以外，也可以使第三中间像在第二中间像的放大侧成像。

如上所述，根据本实用新型，能够实现如下那样的投影光学系统、投影装置、摄像装置。

[1]一种投影光学系统，在从缩小侧朝向放大侧的光路上，依次配置第一光学组(G1)、第二光学组(G2)、第三光学组(G3)，使来自上述缩小侧共轭面上的原图像的成像光束在到上述放大侧共轭面的光路上成像为一个以上的中间像(IM1、IM2)，然后在上述放大侧共轭面上成像为放大图像，其中，上述第一光学组(G1)具有第一透镜组和反射光学单元(RFD)，该反射光学单元具有将上述成像光束向上述第二光学组侧反射的反射面，上述第一透镜组的至少一部分由朝向上述反射面的入射成像光束和被上述反射面反射而朝向上述第二光学组的反射成像光束共用，上述第三光学组(G3)具有位于上述一个以上的中间像的上述放大侧的凹面镜。

[2]根据[1]所述的投影光学系统，其中，在到上述放大侧共轭面的光路上，依次成像为第一中间像(IM1)、第二中间像(IM2)，然后在上述放大侧共轭面上成像为放大图像，上述第一光学组(G1)具有第一透镜组、光路分离光学单元(SPD)和反射光学单元(RFD)，该反射光学单元具有将来自该光路分离光学单元侧的上述成像光束向上述第二光学组侧反射的反射面，上述光路分离光学单元(SPD)具有将从上述原图像朝向上述反射光学单元的入射成像光束的光路与被上述反射光学单元反射而朝向上述第二光学组的反射成像光束的光路分离的功能，上述第一透镜组的至少一部分由上述入射成像光束和上述反射成像光束共用，上述第三光学组 (G3)具有位于上述第二中间像(IM2)的上述放大侧的凹面镜(实施例 1～5，图1、图6、图9、图12、图15、图18、图19)。

[3]根据[1]或[2]所述的投影光学系统，其中，从上述缩小侧共轭面到放大侧共轭面的光路上的成像光束在上述原图像位置的最大有效直径 2Yi、在上述凹面镜的镜面上的最大有效直径2Ym满足以下条件：

(1)1.5＜Ym/Yi＜5.0(实施例1～5，图1、图6、图9、图12、图15、图18、图19)。

[4]根据[1]或[2]或[3]所述的投影光学系统，其中，上述反射光学单元的反射面与上述第二光学组的最靠近放大侧的透镜面在光轴上的距离Lr、上述第二光学组的上述透镜面与上述第三光学组的上述凹面镜面在光轴上的距离Lm满足以下条件：

(2)0.25＜Lm/Lr＜0.55(实施例1～5，图1、图6、图9、图12、图 15、图18、图19)。

[5]根据[1]～[4]中任一项所述的投影光学系统，其中，第一透镜组的最靠近放大侧的是正透镜(PFL)，并且配置在第一中间像(IM1)的缩小侧或包括第一中间像的位置(实施例1～5，图1、图6、图9、图12、图15、图18、图19)。

[6]根据[5]所述的投影光学系统，其中，第一透镜组的最靠近放大侧的正透镜(PFL)的至少一个面为非球面(实施例1～5，图1、图6、图9、图12、图15、图18、图19)。

[7]根据[1]～[6]中任一项所述的投影光学系统，其中，反射光学单元 (RFD)的、反射入射成像光束的反射面为孔径光阑(实施例1～5，图1、图6、图9、图12、图15、图18、图19)。

[8]根据[1]～[7]中任一项所述的投影光学系统，其中，反射光学单元 (RFD)的、反射入射成像光束的反射面形成于第一透镜组的、入射成像光束最后入射的透镜面(实施例4，图12)。

[9]根据[1]～[8]中任一项所述的投影光学系统，其中，第一透镜组的、上述反射光学单元(RFD)的反射入射成像光束的反射面为曲面(实施例 3、实施例4，图9、图12)。

[10]根据[1]～[8]中任一项所述的投影光学系统，其中，反射光学单元 (RFD)的、反射入射成像光束的反射面为平面(实施例1、2、5，图1、图6、图15、图18、图19)。

[11]根据[1]～[10]中任一项所述的投影光学系统，其中，第二光学系统 (G2)具有多个透镜，并通过使这些多个透镜中的一个以上的透镜沿光轴方向移动，进行向放大侧共轭面的聚焦(实施例1～5，图1、图6、图9、图12、图15、图18、图19)。

[12]根据[1]～[11]中任一项所述的投影光学系统，其中，投影光学系统在缩小侧大致为远心的(实施例1～5，图1、图6、图9、图12、图15、图18、图19)。

[13]根据[1]～[12]中任一项所述的投影光学系统，其特征在于，上述第一光学组具有第一透镜组、光路分离光学单元(SPD)和反射光学单元，该反射光学单元具有将来自该光路分离光学单元侧的上述成像光束向上述第二光学组(G2)侧反射的反射面，上述光路分离光学单元(SPD)的缩小侧的光轴与光路分离光学单元的放大侧的光轴的角度θAX满足以下条件：

(3)45°≤θAX≤90°(实施例1～5，图1、图6、图9、图12、图 15、图18、图19、图21)。

[14]根据[1]～[13]中任一项所述的投影光学系统，其中，上述第一光学组具有第一透镜组、光路分离光学单元(SPD)和反射光学单元，该反射光学单元具有将来自该光路分离光学单元侧的上述成像光束向上述第二光学组(G2)侧反射的反射面，上述光路分离光学单元(SPD)通过将应成为入射成像光束的部分及应成为反射成像光束的部分中的一方反射并使另一方通过，进行这两个成像光束的光路的分离(实施例1～5，图1、图6、图9、图12、图15、图18、图19)。

[15]根据[14]所述的投影光学系统，其中，上述第一光学组(G1)具有第一透镜组、光路分离光学单元和反射光学单元，该反射光学单元具有将来自该光路分离光学单元侧的上述成像光束向上述第二光学组侧反射的反射面，光路分离光学单元(SPD)具有偏振光合成单元(P1)、偏振光分离单元(P2)和相位差板(S1、S2)(图21)。

[16]一种投影装置(图20)，安装有[1]～[15]中任一项所述的投影光学系统。

[17]一种摄像装置，安装有[1]～[15]中任一项所述的投影光学系统，通过摄像单元对位于放大侧的物体在缩小侧形成的图像进行拍摄。

以上，对本实用新型的优选实施方式进行了说明，但本实用新型并不限于上述特定的实施方式，只要在上述说明中没有特别限定，就可以在权利要求的范围所记载的实用新型主旨的范围内进行各种变形、变更。

例如，第三光学组G3除了凹面镜之外还可以具有一个以上的透镜和反射镜。

本实用新型的实施方式中记载的效果只不过列举了由实用新型产生的适当的效果，本实用新型的效果并不限于“实施方式中记载的效果”。

附图标记说明

G1…第一光学组；G2…第二光学组；G3…第三光学组；IM1…第一中间像；IM2…第二中间像；SPD…光路分离光学单元；AX1…光路分离光学单元的缩小侧上的成像光束的光轴；AX2…光路分离光学单元的放大侧上的成像光束的光轴；RFD…反射光学单元；PFL…第一光学组的最靠近放大侧的正透镜；P…用于颜色合成的棱镜；MD…图像显示元件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：专利第5728202号公报

专利文献2：专利第5767614号公报

专利文献3：专利第5960579号公报

专利文献4：专利特开2015-200829号公报。

Claims (17)

1.一种投影光学系统，构成为在从缩小侧朝向放大侧的光路上依次配置第一光学组、第二光学组、第三光学组，使来自所述缩小侧共轭面上的原图像的成像光束在到所述放大侧共轭面的光路上成像为一个以上的中间像，然后在所述放大侧共轭面上成像为放大图像，其中，

所述第一光学组具有第一透镜组和反射光学单元，所述反射光学单元具有将所述成像光束向所述第二光学组侧反射的反射面，

所述第一透镜组的至少一部分由朝向所述反射面的入射成像光束和被所述反射面反射而朝向所述第二光学组的反射成像光束共用，

所述第三光学组具有位于所述一个以上的中间像的所述放大侧的凹面镜，

从所述缩小侧共轭面到放大侧共轭面的光路上的成像光束在所述原图像位置的最大有效直径2Yi、在所述凹面镜的镜面上的最大有效直径2Ym满足以下条件：

(1)1.5＜Ym/Yi＜5.0。

2.根据权利要求1所述的投影光学系统，其中，

在到所述放大侧共轭面的光路上，依次成像为第一中间像、第二中间像，然后在所述放大侧共轭面上成像为放大图像，

所述第一光学组具有第一透镜组、光路分离光学单元和反射光学单元，所述反射光学单元具有将来自所述光路分离光学单元侧的所述成像光束向所述第二光学组侧反射的反射面，

所述光路分离光学单元具有将从所述原图像朝向所述反射光学单元的入射成像光束的光路与被所述反射光学单元反射而朝向所述第二光学组的反射成像光束的光路分离的功能，

所述第一透镜组的至少一部分由所述入射成像光束和所述反射成像光束共用，

所述第三光学组具有位于所述第二中间像的所述放大侧的凹面镜。

3.根据权利要求1或2所述的投影光学系统，其中，

所述反射光学单元的反射面与所述第二光学组的最靠近放大侧的透镜面在光轴上的距离Lr、所述第二光学组的所述透镜面与所述第三光学组的所述凹面镜面在光轴上的距离Lm满足以下条件：

(2)0.25＜Lm/Lr＜0.55。

4.根据权利要求1或2所述的投影光学系统，其中，

所述第一透镜组的最靠近放大侧的是正透镜，并且配置在所述第一中间像的缩小侧或包括所述第一中间像的位置。

5.根据权利要求1或2所述的投影光学系统，其中，

所述反射光学单元的反射所述入射成像光束的反射面为孔径光阑。

6.根据权利要求1或2所述的投影光学系统，其中，

所述投影光学系统在缩小侧为远心的投影光学系统。

7.根据权利要求1所述的投影光学系统，其中，

所述第一光学组构成为具有第一透镜组、光路分离光学单元和反射光学单元，所述反射光学单元具有将来自所述光路分离光学单元侧的所述成像光束向所述第二光学组侧反射的反射面，所述光路分离光学单元的所述缩小侧的光轴与所述光路分离光学单元的所述放大侧的光轴的角度θAX满足以下条件：

(3)45°≤θAX≤90°。

8.根据权利要求3所述的投影光学系统，其中，

所述第一光学组构成为具有第一透镜组、光路分离光学单元和反射光学单元，所述反射光学单元具有将来自所述光路分离光学单元侧的所述成像光束向所述第二光学组侧反射的反射面，所述光路分离光学单元的所述缩小侧的光轴与所述光路分离光学单元的所述放大侧的光轴的角度θAX满足以下条件：

(3)45°≤θAX≤90°。

9.根据权利要求1或2所述的投影光学系统，其中，

所述第一光学组具有第一透镜组、光路分离光学单元和反射光学单元，所述反射光学单元具有将来自所述光路分离光学单元侧的所述成像光束向所述第二光学组侧反射的反射面，

所述光路分离光学单元通过将应成为所述入射成像光束的部分及应成为所述反射成像光束的部分中的一方反射并使另一方通过，进行这两个成像光束的光路的分离。

10.一种投影光学系统，构成为在从缩小侧朝向放大侧的光路上依次配置第一光学组、第二光学组、第三光学组，使来自所述缩小侧共轭面上的原图像的成像光束在到所述放大侧共轭面的光路上成像为一个以上的中间像，然后在所述放大侧共轭面上成像为放大图像，其中，

所述第一光学组具有第一透镜组和反射光学单元，所述反射光学单元具有将所述成像光束向所述第二光学组侧反射的反射面，

所述第一透镜组的至少一部分由朝向所述反射面的入射成像光束和被所述反射面反射而朝向所述第二光学组的反射成像光束共用，

所述第三光学组具有位于所述一个以上的中间像的所述放大侧的凹面镜，

所述第一透镜组的最靠近放大侧的正透镜的至少一个面为非球面。

11.一种投影光学系统，构成为在从缩小侧朝向放大侧的光路上依次配置第一光学组、第二光学组、第三光学组，使来自所述缩小侧共轭面上的原图像的成像光束在到所述放大侧共轭面的光路上成像为一个以上的中间像，然后在所述放大侧共轭面上成像为放大图像，其中，

所述第一光学组具有第一透镜组和反射光学单元，所述反射光学单元具有将所述成像光束向所述第二光学组侧反射的反射面，

所述第一透镜组的至少一部分由朝向所述反射面的入射成像光束和被所述反射面反射而朝向所述第二光学组的反射成像光束共用，

所述第三光学组具有位于所述一个以上的中间像的所述放大侧的凹面镜，

所述反射光学单元的反射所述入射成像光束的所述反射面形成于所述第一透镜组的所述入射成像光束最后入射的透镜面。

12.根据权利要求1或11所述的投影光学系统，其中，

所述第一透镜组的所述反射光学单元的反射所述入射成像光束的所述反射面为曲面。

13.一种投影光学系统，构成为在从缩小侧朝向放大侧的光路上依次配置第一光学组、第二光学组、第三光学组，使来自所述缩小侧共轭面上的原图像的成像光束在到所述放大侧共轭面的光路上成像为一个以上的中间像，然后在所述放大侧共轭面上成像为放大图像，其中，

所述第一光学组具有第一透镜组和反射光学单元，所述反射光学单元具有将所述成像光束向所述第二光学组侧反射的反射面，

所述第一透镜组的至少一部分由朝向所述反射面的入射成像光束和被所述反射面反射而朝向所述第二光学组的反射成像光束共用，

所述第三光学组具有位于所述一个以上的中间像的所述放大侧的凹面镜，

所述第一透镜组的所述反射光学单元的反射所述入射成像光束的所述反射面为平面。

14.一种投影光学系统，构成为在从缩小侧朝向放大侧的光路上依次配置第一光学组、第二光学组、第三光学组，使来自所述缩小侧共轭面上的原图像的成像光束在到所述放大侧共轭面的光路上成像为一个以上的中间像，然后在所述放大侧共轭面上成像为放大图像，其中，

所述第一光学组具有第一透镜组和反射光学单元，所述反射光学单元具有将所述成像光束向所述第二光学组侧反射的反射面，

所述第一透镜组的至少一部分由朝向所述反射面的入射成像光束和被所述反射面反射而朝向所述第二光学组的反射成像光束共用，

所述第三光学组具有位于所述一个以上的中间像的所述放大侧的凹面镜，

所述第二光学组具有多个透镜，并通过使这些多个透镜中的一个以上的透镜沿光轴方向移动，进行向放大侧共轭面的聚焦。

15.一种投影光学系统，构成为在从缩小侧朝向放大侧的光路上依次配置第一光学组、第二光学组、第三光学组，使来自所述缩小侧共轭面上的原图像的成像光束在到所述放大侧共轭面的光路上成像为一个以上的中间像，然后在所述放大侧共轭面上成像为放大图像，其中，

所述第一光学组具有第一透镜组和反射光学单元，所述反射光学单元具有将所述成像光束向所述第二光学组侧反射的反射面，

所述第一透镜组的至少一部分由朝向所述反射面的入射成像光束和被所述反射面反射而朝向所述第二光学组的反射成像光束共用，

所述第三光学组具有位于所述一个以上的中间像的所述放大侧的凹面镜，

所述光路分离光学单元具有偏振光合成单元、偏振光分离单元以及相位差板。

16.一种投影装置，其特征在于，安装有权利要求1至15中任一项所述的投影光学系统。

17.一种摄像装置，其特征在于，安装有权利要求1至15中任一项所述的投影光学系统，通过摄像单元拍摄位于放大侧的物体在缩小侧形成的图像。