JP2007225749A - 画像投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】拡大投影させつつも色収差等を補正することで、薄型かつ高画質の画像投影装置を提供する。
【解決手段】プロジェクタＰＤは、屈折光学系ＢＳと、曲面ミラー光学系ＭＣと、光進行可変ミラー光学系ＭＨＳと、を有する投影光学系ユニットＰＵを搭載する。そして、プロジェクタＰＤは、曲面ミラー光学系ＭＣＨの第１曲面ミラーＭＣ１および第２曲面ミラーＭＣ２を、第１曲面ミラーＭＣ１に至るまでのベース光線ＢＢの光路と、第２曲面ミラーＭＣ２から進行するベース光線ＢＢの光路とを交わらせないように配置させる。その上、第１曲面ミラーＭＣ１が、第２曲面ミラーＭＣ２とスクリーン面との間に位置するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal Silicon）等の光変調素子から射出される画像光をスクリーン面に投影する画像投影装置に関するものである。

従来より、画像投影装置（プロジェクションテレビ等）が種々開発されている。そして、このような画像投影装置では、狭い室内で過剰なスペースを占めないように薄型化が要望されるとともに、ブラウン管テレビ同様（もしくはそれ以上）の高画質化が要望されている。

薄型化の観点からは、例えば特許文献１・２に開示される画像投影装置が挙げられる。特許文献１の画像投影装置は、天井に折り返しミラー、前面にスクリーン、内部に画像光を導くミラー光学系を配している。そして、ミラー光学系によって画像光が折り返しミラーに導かれ、さらに、その折り返しミラーによって画像光はスクリーン面へと導かれるようになっている。そのため、画像光はスクリーンに斜め投影する。このようにして、特許文献１の画像投影装置は、薄型化を実現している。

一方、特許文献２の画像投影装置は、曲面反射ミラーを有するミラー光学系とほぼノンパワーのレンズとを含む投影光学系で画像光をスクリーン面へ斜め投影させる薄型の画像投影装置になっている。

そして、これらのような斜め投影式の画像投影装置の画質を向上させようとする場合、各画素に反射ミラーを形成した反射型液晶パネルから成るＬＣＯＳを用いることが考えられる。なぜなら、ＬＣＯＳは駆動回路を反射ミラーの裏側に設けることができ、ブラックマトリックス（光を遮断する部分）を生じさせず、シームレスな画像光を生成できるためである。
特開２００２−２０７１９０号公報（図１） 再公表公報Ｗ０01/011425号（第１図）

しかしながら、例えば３板式のＬＣＯＳを用いる画像投影装置の場合、３方向からの画像光をプリズム（合成プリズム）で合成することで合成された画像光が生成される。そのため、合成プリズムに起因する色収差が発生する。ところが、特許文献１・２のような画像投影装置では、画像光は主にミラー光学系によって導かれるようになっている。そのため、これらの画像投影装置は、色収差補正を行えず、薄型・高画質という両要望を満たし得ない。

ここで、色収差補正のためにレンズ系（屈折光学系）を用い、さらに、薄型化のためにレンズパワーで画像光を一層拡大投影させることが考えられる。しかし、拡大投影のためにレンズのパワーアップを図ると、かえって色収差が生じてしまう。また、レンズパワーを抑制しつつ拡大投影させ、さらに色補正も行えるようにする場合、レンズが大型化してしまい、薄型化が図れない。

本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであって、その目的は、拡大投影させつつも色収差等を補正（抑制）することで、薄型かつ高画質の画像投影装置を提供することにある。

本発明は、光変調素子から射出される画像光を導くことで被投影面に投影（例えが拡大投影）させる投影光学系ユニットを備える画像投影装置である。そして、この画像投影装置に搭載される投影光学系ユニットは、光学絞りを有する屈折光学系と、少なくとも第１曲面ミラーおよびこの第１曲面ミラーを介した反射光を反射させる第２曲面ミラーを有する曲面ミラー光学系と、画像光の進行方向を少なくとも１回以上変更させる光路変更ミラー光学系と、を含むようになっている。

また、光変調素子の表示面中心から光学絞り中心を通り、被投影面中心に向かう画像光をベース光線とすると、第１曲面ミラーと第２曲面ミラーとは、第１曲面ミラーに至るまでのベース光線の光路と、第２曲面ミラーから進行するベース光線の光路とを非交差させるように位置している。その上、第１曲面ミラーは、第２曲面ミラーと被投影面との間に位置するようになっている。

かかる画像投影装置の投影光学系ユニットには、画像光を屈折させる（すなわち、収斂力および発散力を発揮する）屈折光学系が含まれる。そのため、この屈折力を用いる諸収差補正が可能になる。例えば画像光が色合成プリズム等による多色光の合成によって生成されている場合、色合成プリズムに起因して色収差が生じるが、本発明の画像投影装置であれば、かかる色収差は屈折力で補正される。

その上、画像投影装置の投影光学系ユニットは、複数の曲面ミラー（第１曲面ミラー・第２曲面ミラー）を有する曲面ミラー光学系も含んでいる。そのため、本発明の画像投影装置は、曲面形状の反射面を用いることで像面湾曲や歪曲収差等を補正できる。

また、画像投影装置の投影光学系ユニットは、光路変更ミラー光学系も含んでいる。そのため、光変調素子から被投影面に至るまでの光路は、少なくとも１回は変化する（例えば折り返される）。すると、投影光学系ユニットは、一方向に延びるような構成にはなり得ない。その結果、このような投影光学系ユニットは、コンパクトに設計されたことになる。

また、画像光が第１曲面ミラーで反射された後に第２曲面ミラーにも反射されるようになっている場合に（例えば、画像光が連続して第１曲面ミラー・第２曲面ミラーによって反射されるようになっている場合に）、第１曲面ミラーに至るまでのベース光線の光路と、第２曲面ミラーから進行するベース光線の光路とを非交差させるように、第１曲面ミラーと第２曲面ミラーとが位置している。

すると、屈折光学系から第１曲面ミラーに至る光路と、第２曲面ミラーから折り返しミラー光学系に至るまでの光路とがほぼ平行で一方向に延びるようになる。そのため、この一方向に対して画像投影装置の奥行き（厚み方向）を垂直にすると、画像投影装置は薄型になる。

その上、第１曲面ミラーが第２曲面ミラーと被投影面との間に位置すると、その第１曲面ミラーは被投影面の背面に位置する。そのため、第１曲面ミラーに向けて画像光を射出する屈折光学系等も被投影面に隠れるようになる。その結果、被投影面からとび出る光学素子部分（あご部分と称す）が比較的短くなる。

以上のように、本発明の画像投影装置は、屈折光学系を有することで色収差等、曲面ミラー光学系を有することで像面湾曲・歪曲収差等を効率よく補正できるので、高画質の画像光を提供できる。その上、かかる画像投影装置は、第１曲面ミラーおよび第２曲面ミラーの配置調整によって、投影光学系ユニットを一方向に延びないようにし、さらに、あご部分のとび出しを抑えている。そのため、大画面でありながら薄型、さらには高画質な画像投影装置が実現する。

また、さらなる薄型化、高性能化（諸収差の抑制）を図るため、本発明の画像投影装置は、いくつかの条件式を満たすことが望ましい。

例えば、画像投影装置は下記条件式（１）を満たすことが望ましい。
２５＜θ１＜４５ … 条件式（１）
ただし、
θ１：第１曲面ミラーに対するベース光線の入射角度［単位；°］
である。

この条件式（１）の値が下限値以下になる場合、例えば屈折光学系から第１曲面ミラーへ進行する画像光が第２曲面ミラーによって遮られる。また、第１曲面ミラーの反射面と屈折光学系とが対向することもあり、その対向間隔と画像投影装置の厚み方向とが一致すると、画像投影装置の厚みが厚くなる。

一方、条件式（１）の値が上限値以上になる場合、例えば被投影面の背面に第１曲面ミラーが位置していると、その第１曲面ミラーに画像光を射出する屈折光学系が、被投影面の端部に近づき、被投影面からとび出してしまう（屈折光学系が被投影面の背面に隠れなくなる）。また、第１曲面ミラーへの画像光の入射角度が比較的大きくなるので、台形形状の歪曲収差も生じる。

しかしながら、条件式（１）の範囲内であれば、以上のような不具合は生じない。そのため、本発明の画像投影装置は、薄型化かつ高性能化を達成できる。

また、本発明の画像投影装置は下記条件式（２）を満たすことが望ましい。
３０＜θ２＜５０ … 条件式（２）
ただし、
θ２：第２曲面ミラーに対するベース光線の入射角度［単位；°］
である。

この条件式（２）の値が下限値以下になる場合、例えば第２曲面ミラーと第１曲面ミラーとが近づきすぎ、第２曲面ミラーから射出する画像光の一部が第１曲面ミラーに遮られる。また、第１曲面ミラーが第２曲面ミラーに近づいている上に、被投影面の背面に第１曲面ミラーが位置していると、屈折光学系が被投影面の端部に近づき、その屈折光学系が被投影面からとび出してしまう。

一方、条件式（２）の値が上限値以上になる場合、例えば第２曲面ミラーの反射面と第１曲面ミラーの反射面とが対向するようになり、屈折光学系から第１曲面ミラーに進行してくる画像光が第２曲面ミラーによって遮られる。また、第２曲面ミラーへの画像光の入射角度が比較的大きくなるので、台形形状の歪曲収差も生じる。

しかしながら、条件式（２）の範囲内であれば、以上のような不具合は生じない。そのため、本発明の画像投影装置は、薄型化かつ高性能化を達成できる。なお、条件式（１）・（２）の両方を満たせば、画像投影装置を薄型かつ高性能にする効果が増大することはいうまでもない。

また、本発明の画像投影装置は、下記条件式（３）を満たすことが望ましい。
θ３＜２０ … 条件式（３）
ただし、
θ３：第１曲面ミラーに入射するベース光線の光線方向と、第２曲面ミラーから射出 するベース光線の光線方向との成す角度［単位；°］
である。

条件式（３）の値が上限値以上になる場合、例えば第１曲面ミラーに画像光を射出する屈折光学系が被投影面の背面に位置する第１曲面ミラーから離れる（すなわち、被投影面から屈折光学系が離れる）。そのため、画像投影装置の厚みと、屈折光学系から被投影面までの間隔とが一致していると、条件式（３）の値の増加に比例して、画像投影装置の厚みも増大することになる。すると、この条件式（３）の範囲内に収まるようにすることで、画像投影装置は薄型になる。

ところで、本発明の画像投影装置は、曲面ミラーのパワーを用いることで、画像光の拡大投影を実現している。そのため、曲面ミラーのパワーを適切に設定することで高性能化や薄型化を図ることも可能といえる。そこで、例えば以下の条件式を満たすことが望ましい。

すなわち、本発明の画像投影装置は、下記条件式（４）を満たすことが望ましい。
−３．３＜Ｈ×ｒ(MC1)＜−１．０ … 条件式（４）
ただし、
Ｈ ：被投影面において規定される直角座標系の一方向（水平方向）の長さ［単
位；ｍｍ］
ｒ(MC1)：第１曲面ミラーの反射面のベース光線到達点において、その反射面が有す
る上記水平方向と同方向の曲率［単位；１／ｍｍ］（ただし、反射面が凹
面の場合、曲率の値の符号を「負」とする）
である。

例えば、条件式（４）の値が下限値以下になる場合、被投影面の水平方向と同方向の第１曲面ミラーの正パワーが比較的強くなり、それに起因して像面湾曲・歪曲収差等が生じる。

一方、条件式（４）の値が上限値以上になる場合、上記の第１曲面ミラーの正パワーが比較的弱くなり、第１曲面ミラーから第２曲面ミラーに向かう画像光の光束幅が広がる。そのため、比較的広がる画像光を受光すべく、第２曲面ミラーの反射面サイズはコストアップしてでも拡大化せざるを得ない。

しかしながら、条件式（４）の範囲内であれば、以上のような不具合は生じない。そのため、本発明の画像投影装置は、高性能でありながら薄型、さらには安く製造できる。

また、本発明の画像投影装置は、下記条件式（５）を満たすことが望ましい。
６．０＜Ｈ×ｒ(MC2)＜１１．０ … 条件式（５）
ただし、
Ｈ ：被投影面において規定される直角座標系の一方向（水平方向）の長さ［単
位；ｍｍ］
ｒ(MC2)：第２曲面ミラーの反射面のベース光線到達点において、その反射面が有す
る上記水平方向と同方向の曲率［単位；１／ｍｍ］（ただし、反射面が凸
面の場合、曲率の値の符号を「正」とする）
である。

例えば、条件式（５）の値が下限値以下になる場合、被投影面の水平方向と同方向の第２曲面ミラーの負パワーが比較的弱くなり、それに起因して画像光が十分に拡大（広角化）できない。かかる場合、第２曲面ミラーの反射面サイズを拡大化することで、画像光の拡大投影を実現することもできるが、第２曲面ミラー、ひいては画像投影装置の厚型化、さらにはコストアップにつながる。

一方、条件式（５）の値が上限値以上になる場合、被投影面の水平方向と同方向の第２曲面ミラーの負パワーが比較的強くなり、それに起因して像面湾曲・歪曲収差等が生じる。

しかしながら、条件式（５）の範囲内であれば、以上のような不具合は生じない。そのため、本発明の画像投影装置は、薄型な上、安価であり、さらに高性能化を達成できる。なお、条件式（４）・（５）の両方を満たせば、画像投影装置を安価で、薄型かつ高性能にする効果が増大することはいうまでもない。

また、本発明の画像投影装置は、屈折光学系を確実に被投影面の背面に位置させるべく、画像光の光路を変更させる光路変更素子を含むようにしてもよい。例えば、屈折光学系内の光路上、または、屈折光学系から曲面ミラー光学系に至るまでの光路上、に光路変更素子があってもよい。

本発明によれば、画像投影装置は、屈折光学系を含むことで色収差の補正、さらには曲面ミラー光学系を含むことで像面湾曲や歪曲収差等の補正を行える。その上、この画像投影装置は、曲面ミラー光学系に含まれる第１曲面ミラーおよび第２曲面ミラーの配置調整によって、屈折光学系から第１曲面ミラーに至る光路と、第２曲面ミラーから折り返しミラー光学系に至るまでの光路とをほぼ平行で一方向に延びるようにできる。すると、この一方向に対して画像投影装置の奥行き方向を垂直にすると、画像投影装置は薄型になる。

［実施の形態１］
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明する。なお、図３はプロジェクタＰＤの概略斜視図、図１はプロジェクタＰＤの概略光学断面図（後述のグローバル座標のＹＺ断面図）、図２は投影光学系ユニットＰＵ（後述）を主体的に示す概略光学断面図になっている。そして、これらの図１〜図３に示されるプロジェクタＰＤを実施例１と称す。

また、プロジェクタＰＤに含まれる光学作用面を「ｓｉ」とし、光変調素子ＭＤ（縮小側）からスクリーンＳＣ（拡大側）に至るまでの順番に応じて番号（ｉ＝１，２，３…）を付している（図２等参照）。さらに、光学作用面が非球面形状を有する場合には「＊」、自由曲面形状を有す場合には「＄」も付している。また、光変調素子ＭＤのパネル表示面中心から光学絞りＳＴの中心を通り、スクリーン面（被投影面）中心に向かう画像光をベース光線ＢＢと称する（図３参照）。

〔１．プロジェクタの構成について〕
本発明の画像投影装置の一例としては、図１・図３に示すようなプロジェクタＰＤが挙げられる。プロジェクタＰＤは、光変調素子ＭＤから射出される画像光を導くことでスクリーンＳＣ（被投影面）に投影させる投影光学系ユニットＰＵを含んでいる。

光変調素子ＭＤは、不図示の照明光学系からの光（照明光）を受光し、その光（受光光線）を画像データ等に基づき変調するものである（なお、この変調された光を画像光と称す）。例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device；米国テキサスインスツルメンツ社製）やＬＣＯＳ（Liquid Crystal Silicon）等が、光変調素子ＭＤとして挙げられる。なお、この光変調素子ＭＤのパネル表示面を「ｓ１」と称す。

投影光学系ユニットＰＵは、少なくとも、屈折光学系ＢＳ、複数の曲面ミラーＭＣを有する曲面ミラー光学系ＭＣＳ、および折り返しミラー光学系ＭＨＳ（光路変更ミラー光学系）を含んでいる。

屈折光学系ＢＳは、光変調素子ＭＤから進行してくる画像光を曲面ミラー光学系ＭＣＳへと導くものである。そして、屈折光学系ＢＳは、図２に示すように、プリズムブロックＰＢ、第１レンズＬ１、接合レンズＪＬ（第２レンズＬ２・第３レンズＬ３・第４レンズＬ４）、第５レンズＬ５、第６レンズＬ６、光学絞りＳＴ、第７レンズＬ７、および、第８レンズＬ８を含んでいる。

そして、各光学素子は以下のようになっている。
・プリズムブロックＰＢ：少なくとも２面（ｓ２・ｓ３）を有するプリズムである。な
お、このプリズムブロックＰＢは、色合成プリズムやＰＢＳ
（Polarized Beam Splitter）としての役割を果たす場合も
ある。
・第１レンズＬ１ ：両側（縮小側・拡大側）凸の正レンズである。
・接合レンズＪＬ ：第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、および第４レンズＬ４を
接着剤等で接合したレンズである。なお、第２レンズＬ２は
両側凹の負レンズ、第３レンズＬ３は両側凸の正レンズ、第 ４レンズＬ４は両側凹の負レンズになっている。
・第５レンズＬ５ ：両側凸の正レンズである。
・第６レンズＬ６ ：縮小側凹の正メニスカスレンズである。
・光学絞りＳＴ ：画像光を一部遮光する絞りであり、ｓ１４とも表記。
・第７レンズＬ７ ：両側凸の正レンズである。
・第８レンズＬ８ ：縮小側凹の負メニスカスレンズである。

曲面ミラー光学系ＭＣＳは、屈折光学系ＢＳから進行してくる画像光を折り返しミラー光学系ＭＨＳへと導くものである。なお、実施例１の曲面ミラー光学系ＭＣＳは、屈折光学系ＢＳからの画像光を反射させる第１曲面ミラーＭＣ１と、この第１曲面ミラーＭＣ１によって反射されることで進行してくる画像光を反射させる第２曲面ミラーＭＣ２とを含む。

折り返しミラー光学系ＭＨＳは、曲面ミラー光学系ＭＣＳから進行してくる画像光をスクリーンＳＣへと導くものである。なお、実施例１の折り返しミラー光学系ＭＨＳは、１個の平面ミラーＭＨから構成されている。そのため、実施例１の折り返しミラー光学系ＭＨＳは、第２曲面ミラーＭＣ２から進行してくる画像光を１回だけ折り返す（折り返し反射させる）ことで、その画像光をスクリーンＳＣへと導いている（なお、折り返しミラー光学系ＭＨＳが複数の折り返しミラーを含むようになっていても構わない）。

〔２．プロジェクタに関するコンストラクションデータについて〕
ここで、実施例１のプロジェクタＰＤに関するコンストラクションデータを表１〜表１３に示す。なお、表における符号の意味は、下記のようになっている。

○光学作用面：ｓｉ
ただし、ｉは光変調素子ＭＤ（ｓ１）からスクリーンＳＣ（スクリーン面）に至
るまでの順番を示す。
○曲率半径：ｒｉ
ただし、各光学作用面における曲率半径［単位；ｍｍ］であり、ｉは上記同様の
順番を示す。
○面間隔：ｄｉ
ただし、偏芯している光学作用面の位置は、平行偏芯量（後述）によって明示す
ることから、面間隔［単位；ｍｍ］を省略する。なお、ｉは上記同様の順番を示す
。
○屈折率：Ｎｉ
ただし、ｄ線に対する屈折率（Ｎｄ）であり、ｉは上記同様の順番を示す。
○アッベ数：νｉ
ただし、ｄ線に対するアッベ数（νｄ）であり、ｉは上記同様の順番を示す。

○平行偏芯量：XDE,YDE,ZDE,ADE,BDE,CDE
図４に示すような、光変調素子ＭＤのパネル表示面ｓ１の中心位置を原点とし、
その原点からパネル表示面ｓ１の法線方向をZ軸方向とするグローバルな右手系直
交座標系（X,Y,Z）［＝グローバル座標］に基づいて示す（なお、X軸=親指、Y軸=
人差し指、Z軸=中指になっている）。
具体的には、（XDE,YDE,ZDE）は、グローバル座標における光学作用面の面頂点
座標を示すことで、X軸方向の平行偏芯位置［単位；ｍｍ］、Y軸方向の平行偏芯位
置［単位；ｍｍ］、Z軸方向の平行偏芯位置［単位；ｍｍ］を示している。
また、（ADE,BDE,CDE）は、面頂点を中心とする軸回りの回転角を示すことで、X 軸回りの回転偏芯位置[単位；°]、Y軸回りの回転偏芯位置[単位；°]、Z軸回りの
回転偏芯位置[単位；°]を示している。なお、ADE・BDEの場合にはX軸正方向・Y軸
正方向に対し反時計回りを「正」とし、CDEの場合にはZ軸正方向に対し時計回りを 「正」としている。

○非球面データ：K,A,B,C,D
非球面は、光学作用面の面頂点を原点とし、その原点から光学作用面の法線方向
をz軸方向とするローカルな右手系直交座標（x,y,z）［＝ローカル座標］を用
いる下記の定義式（AS）によって表される。

… 定義式（AS）
ただし、
z ：(x,y)の位置でのz軸方向の変位量（ただし面頂点基準）
h ：z軸に対して垂直な方向の高さ（h²=x²+y²）
c ：近軸曲率（１／曲率半径）
k ：コーニック定数
A,B,C,D,E,F,G,H,I,J ：非球面係数
である。
そこで、非球面データとして、kと「０（ゼロ）」以外の値を有する非球面係数
（A,B,C,D）の値を示す。ただし「E-n」は「１０^-n」である。

○自由曲面データ：C(m,n)
自由曲面は、光学作用面の面頂点を原点とし、その原点から光学作用面の法線方
向をz軸方向とするローカルな右手系直交座標（x,y,z）を用いる下記の定義式
（FS）によって表される。

… 定義式（FS）
ただし、
z ：(x,y)の位置でのz軸方向の変位量（ただし面頂点基準）
h ：z軸に対して垂直な方向の高さ（h²=x²+y²）
c ：近軸曲率（１／曲率半径）
k ：コーニック定数（ただし、自由曲面の場合、k＝０）
Cj ：自由曲面係数（ただし、j=[(m+n)²+m+3n]/2+1）
である。
そこで、自由球面データとして、自由曲面係数[Cj[＝C(m,n)]]の値を示す。ただし
「E-n」は「１０^-n」である。

〈〈実施例１のプロジェクタＰＤのコンストラクションデータについて〉〉
《光変調素子ＭＤについて》

《プリズムブロックＰＢについて》

《第１レンズＬ１について》

《接合レンズＪＬについて》

《第５レンズＬ５について》

《第６レンズＬ６について》

《光学絞りＳＴについて》

《第７レンズＬ７について》

《第８レンズＬ８について》

《第１曲面ミラーＭＣ１について》

《第２曲面ミラーＭＣ２について》

《折り返し平面ミラーＭＨについて》

《スクリーンＳＣについて》

〔３．スポットダイアグラムおよび歪曲収差図について〕
ここで、実施例１のプロジェクタＰＤにおける光学性能をスポットダイアグラムと歪曲収差図とで示しておく（図５・図６参照）。図５のスポットダイアグラムは、ｄ線・ｇ線・ｃ線によるスクリーン面での結像特性［単位；ｍｍ］を示している。なお、FIELD POSITION(X,Y)は、パネル表示面における光線通過位置を示している。

一方、図６の歪曲収差図は、スクリーン面上での光像の歪曲を示している。ただし、スクリーン面においては、直角座標系（HL,VL）が規定されており、一方の軸方向を水平方向（HL）、他方の軸方向を垂直方向（VL）と称する｛なお、水平方向（HL）の軸とスクリーン面のローカル座標のx軸とは同方向であり、垂直方向（VL）の軸とスクリーン面のローカル座標のy軸とは同方向である｝。

なお、実施例１のプロジェクタＰＤにおける物体側ＦＮｏ．は「２．５３」になっている。また、スクリーン面におけるローカル座標（x軸方向）の拡大率｛像倍率β（x）｝は「−８５．８」になっており、スクリーン面におけるローカル座標（y軸方向）の拡大率｛像倍率β（y）｝は「−８５．８」になっている[なお、像倍率の値に負（マイナス）が付されているのは、ローカル座標のx軸・y軸の方向の向きが、パネル表示面とスクリーン面とで逆になるためである]。

〔４．本発明における種々の特徴の一例について〕
以上のように、本発明のプロジェクタＰＤは、光変調素子ＭＤから射出される画像光を導くことでスクリーン面に投影させる投影光学系ユニットＰＵを備えている。そして、この投影光学系ユニットＰＵは、屈折光学系ＢＳと、曲面ミラー光学系ＭＣと、折り返しミラー系ＭＨＳと、を有するようになっている。

屈折光学系ＢＳは、光変調素子ＭＤからスクリーンＳＣに至るまでの間に位置することで、光変調素子ＭＤからスクリーンＳＣに向かって進行する画像光を透過させている。そのため、屈折光学系ＢＳは、画像光を透過させる場合に、諸収差の補正（抑制）を図ることができる。

例えば光変調素子ＭＤが３板式のＬＣＯＳの場合、３色の画像光を合成するために色合成プリズムが用いられるが、それに起因して色収差が生じる。しかし、本発明のプロジェクタＰＤのように、投影光学系ユニットＰＵが屈折光学系ＢＳを有していると、この屈折光学系ＢＳによって色収差を補正できる。特に、このような色収差補正は、ミラーのみを用いる色収差補正に比べて補正効果が顕著に現れやすい。

また、投影光学系ユニットＰＵには、曲面ミラー光学系ＭＣＳも含まれている。そして、この曲面ミラー光学系ＭＣＳは、複数の曲面ミラーＭＣ（具体的には、第１曲面ミラーＭＣ１および第２曲面ミラーＭＣ２）を有している。このように曲面ミラー光学系ＭＣＳに複数の曲面ミラーＭＣが含まれていると、画像光は複数の曲面ミラーＭＣによる反射を経ながら進行することになる。そのため、曲面形状の反射面を用いた像面湾曲補正・歪曲収差補正が効率よく行える。

特に、複数枚の曲面ミラーＭＣが含まれていると、単数の曲面ミラーを用いる収差補正（像面湾曲補正・歪曲収差補正）に比べて、枚数の多い分、効果的な収差補正が行える。また、単数の曲面ミラーを用いる収差補正の場合、１面の反射面で収差補正を行うため、反射面のサイズが比較的広くなってしまう。しかし、複数の曲面ミラーＭＣで収差補正をする場合、各曲面ミラーＭＣに収差補正の負担を割り振ることができ、各曲面ミラーの反射面サイズの狭小化を図ることができる。

その上、かかるような狭小化（小型化）された曲面ミラーＭＣを含む曲面ミラー光学系ＭＣＳに加え、投影光学系ユニットＰＵは、折り返しミラー光学系ＭＨＳを含んでいる。そのため、光変調素子ＭＤからスクリーンＳＣ（スクリーン面）に至るまでの光路は、曲面ミラー光学系ＭＣＳおよび折り返しミラー光学系ＭＨＳによって、複数回折り返される。したがって、投影光学系ユニットＰＵは、ストレート光学系のように、一方向に延びるような構成にはならない。すると、このような投影光学系ユニットＰＵは、コンパクト設計されたことで、プロジェクタＰＤに搭載しやすいといえる。

なお、コンパクト設計された投影光学系ユニットＰＵの一例としては、第１曲面ミラーＭＣ１および第２曲面ミラーＭＣ２が、第１曲面ミラーＭＣ１に至るまでのベース光線ＢＢの光路と、第２曲面ミラーＭＣ２から進行するベース光線ＢＢの光路とを交わらせない配置（位置）が挙げられる。

かかるような配置であれば、例えば図１に示すように、屈折光学系ＢＳから第１曲面ミラーＭＣ１に至る光路と、第２曲面ミラーＭＣ２から折り返し平面ミラーＭＨに至るまでの光路とがほぼ平行で一方向に延びるようになるものの、第１曲面ミラーＭＣ１から第２曲面ミラーＭＣ２に至るまでの光路は、一方向と同方向にならない。そのため、第１曲面ミラーＭＣ１から第２曲面ミラーＭＣ２に至るまでの光路長分、一方向の長さは短縮される。

また、かかる一方向と同方向に延びるようにスクリーン面を配置すれば（すなわち、スクリーン面の厚み方向と一方向とがほぼ垂直な関係になるように配置すれば）、一方向に沿う投影光学系ユニットＰＵの長さは、プロジェクタＰＤの厚みに影響を与えない。

その上、第１曲面ミラーＭＣ１が、第２曲面ミラーＭＣ２とスクリーン面との間に位置するようにすれば、第１曲面ミラーＭＣ１はスクリーン面の背面に位置することになる。すると、第１曲面ミラーＭＣ１に向けて画像光を射出する屈折光学系ＢＳ等がスクリーン側に、特にスクリーン背面に入り込むように近づく。そのため、スクリーン背面からとび出る部分（あご部分；スクリーン端部からプロジェクタＰＤのハウジング端部までの距離）が比較的短くなる。すると、かかかるようなプロジェクタＰＤは、大画面でありながらもコンパクトといえる。

また、本発明のプロジェクタＰＤは、図７に示す種々の角度（θ１〜θ３）を適切に設定すると、さらなる薄型化（小型化）や高性能化（諸収差の抑制）を図れる。例えば、プロジェクタＰＤは、下記条件式（１）を満たすことが望ましい。

２５＜θ１＜４５ … 条件式（１）
ただし、
θ１：第１曲面ミラーＭＣ１に対するベース光線ＢＢの入射角度［単位；°］
である。

例えば、屈折光学系ＢＳが矢印Ｅ方向に変位することによって（回転移動、スライド移動、または回転スライド移動等による変動で位置が変わることによって）、条件式（１）の値が下限値以下になることがある。かかる場合、屈折光学系ＢＳから射出する画像光の一部が第２曲面ミラーＭＣ２に遮られる（干渉する）不具合が生じる。

一方、屈折光学系ＢＳが矢印Ｆ方向に変位することによって、条件式（１）の値が上限値以上になることがある。かかる場合、屈折光学系ＢＳがスクリーンＳＣに近づきすぎて、あご部分（あご下）増大の不具合が生じる。

したがって、θ１の値が条件式（１）の範囲内に収まるように設定されると、プロジェクタＰＤは、画像光の一部がスクリーン面に到達しないような事態は防げるとともに、あご部分増大も回避できる。

なお、条件式（１）の規定する範囲のなかでも、下記条件式（１ａ）の範囲を満たすほうが望ましい。
３０＜θ１＜４０ … 条件式（１ａ）

例えば、条件式（１ａ）の値が下限値以下の場合、屈折光学系ＢＳから射出する光の一部が第２曲面ミラーＭＣ２に遮られる事態は生じないものの、屈折光学系ＢＳが矢印Ｅ方向に移動して位置することによって、プロジェクタＰＤの厚みが厚くなる。

一方、条件式（１ａ）の値が上限値以上の場合、屈折光学系ＢＳがスクリーンＳＣに近づきすぎることに起因するあご部分の過剰な増大は生じないものの、第１曲面ミラーＭＣ１への画像光の入射角度が比較的大きいため台形形状の歪曲収差が生じる。

したがって、θ１の値が条件式（１ａ）の範囲内に収まるように設定されると、プロジェクタＰＤは、厚み（奥行き）を薄くさせつつ、歪曲収差の発生も抑制できる。

なお、実施例１のプロジェクタＰＤの場合、θ１の値は、「３４．１°」になっており、条件式（１）および条件式（１ａ）の範囲内に収まる。

また、プロジェクタＰＤは、下記条件式（２）を満たすことが望ましい。
３０＜θ２＜５０ … 条件式（２）
ただし、
θ２：第２曲面ミラーＭＣ２に対するベース光線ＢＢの入射角度［単位；°］
である。

例えば、第２曲面ミラーＭＣ２が矢印Ｐ方向に変位することによって、条件式（２）が下限値以下になることがある。かかる場合、第２曲面ミラーＭＣ２から射出する画像光の一部が第１曲面ミラーＭＣ１に遮られる不具合が生じる。

一方、屈折光学系ＢＳが矢印Ｑ方向に変位することによって、条件式（２）の値が上限値以上になることがある。かかる場合、屈折光学系ＢＳから射出する画像光の一部が第２曲面ミラーＭＣ２に遮られる不具合が生じる。また、このような不具合を回避するために、屈折光学系ＢＳをスクリーン側（Ｆ方向）に移動させると、両者（屈折光学系ＢＳ・スクリーンＳＣ）が近づきすぎて、あご部分増大の不具合が生じる。

したがって、θ２の値が条件式（２）の範囲内に収まるように設定されると、プロジェクタＰＤは、画像光の一部がスクリーン面に到達しないような事態は防げるとともに、あご部分増大も回避できる。

なお、条件式（２）の規定する範囲のなかでも、下記条件式（２ａ）の範囲を満たすほうが望ましい。
３５＜θ２＜４５ … 条件式（２ａ）

例えば、第１曲面ミラーＭＣ１が矢印Ｐ’方向に変位することによって、条件式（２ａ）の値が下限値以下になることがある。かかる場合、スクリーン面に向かって進行する画像光の一部が、第１曲面ミラーＭＣ１に遮られる不具合が生じる。また、第１曲面ミラーＭＣ１が矢印Ｐ’方向に変位することに付随して、屈折光学系ＢＳもスクリーンＳＣに近づき、あご部分増大の不具合も生じる。

一方、条件式（２ａ）の値が上限値以上の場合、屈折光学系ＢＳから射出する画像光の一部が第２曲面ミラーＭＣ２に遮られる不具合はないものの、第２曲面ミラーＭＣ２への画像光の入射角度が比較的大きいため台形形状の歪曲収差が生じる。

したがって、θ２の値が条件式（２ａ）の範囲内に収まるように設定されると、プロジェクタＰＤは、画像光の一部がスクリーン面に到達しないような事態や、あご部分増大を回避しつつ、歪曲収差の発生も抑制できる。

なお、実施例１のプロジェクタＰＤの場合、θ２の値は、「３９．０°」になっており、条件式（２）および条件式（２ａ）の範囲内に収まる。

また、プロジェクタＰＤは、下記条件式（３）を満たすことが望ましい。
θ３＜２０ … 条件式（３）
ただし、
θ３：第１曲面ミラーＭＣ１に入射するベース光線ＢＢの光線方向と、第２曲面ミラ
ーＭＣ２から射出するベース光線ＢＢの光線方向との成す角度［単位；°］
である。

さらに、条件式（３）の規定する範囲のなかでも、下記条件式（３ａ）の範囲を満たすほうが望ましい。
５＜θ３＜１５ … 条件式（３ａ）

なお、第１曲面ミラーＭＣ１に入射するベース光線ＢＢの光線方向は、第１曲面ミラーＭＣ１に至る光路の進行方向に対し逆向きに延長させる仮想線Ｎ１の方向といってもよい。また、第２曲面ミラーＭＣ２から射出するベース光線ＢＢの光線方向は、第２曲面ミラーＭＣ１から進行する光路の進行方向に対し逆向きに延長させる仮想線Ｎ２の方向といってもよい。そのため、θ３は、仮想線Ｎ１と仮想線Ｎ２との成す角度といえる。また、仮想線Ｎ１と仮想線Ｎ２との交点を交点ＮＮとすると、θ３は、交点ＮＮから第１曲面ミラーＭＣ１に向かう仮想線Ｎ１と、交点ＮＮから第２曲面ミラーに向かう仮想線Ｎ２とのなす角度（鋭角の角度）といえる。

そして、この条件式（３）および条件式（３ａ）は、プロジェクタＰＤの厚みを規定している。例えば、屈折光学系ＢＳがＥ方向に変位することで、条件式（３）の値が上限値以上になることがある。かかる場合、屈折光学系ＢＳはスクリーンＳＣの背面に位置する第１曲面ミラーＭＣ１から離れることから、スクリーンＳＣと屈折光学系ＢＳとの間隔が増大し、プロジェクタＰＤの厚みが増大してしまう。したがって、条件式（３）または条件式（３ａ）の範囲内に収まるように、θ３の値が設定されると、プロジェクタＰＤは、薄型を維持できるといえる。

なお、実施例１のプロジェクタＰＤの場合、θ３の値は、「９．８０°」になっており、条件式（３）および条件式（３ａ）の範囲内に収まる。

ところで、本発明のプロジェクタＰＤは、曲面ミラーＭＣのパワー（屈折力）を用いることで、画像光の拡大投影も実現している。そのため、曲面ミラーＭＣのパワーを適切に設定することで高性能化｛諸収差の補正力（抑制力）の向上｝や薄型化（小型化）を図ることも可能といえる。そこで、本発明のプロジェクタＰＤは、下記のような条件式を満たすとよい。

例えば、プロジェクタＰＤは、下記条件式（４）を満たすことが望ましい。
−３．３＜Ｈ×ｒ(MC1)＜−１．０ … 条件式（４）
ただし、
Ｈ ：スクリーン面において規定される直角座標系の一方向｛水平方向(HL)｝の
長さ［単位；ｍｍ］
ｒ(MC1)：第１曲面ミラーＭＣ１の反射面のベース光線ＢＢ到達点において、その反
射面が有する水平方向(HL)と同方向（すなわち、ローカル座標のx軸方向） の曲率［単位；１／ｍｍ］（ただし、反射面が凹面の場合、曲率の値の符 号を「負」とする）
である。

さらには、条件式（４）の規定する範囲のなかでも、下記条件式（４ａ）の範囲を満たすほうが望ましい。
−２．８＜Ｈ×ｒ(MC1)＜−１．８ … 条件式（４ａ）

例えば、ｒ(MC1)の絶対値が大きくなり、条件式（４）または条件式（４ａ）の値が下限値以下になることがある。かかる場合、第１曲面ミラーＭＣ１におけるx軸方向の正パワー（収斂力）が比較的強くなり、それに起因して像面湾曲・歪曲収差等が生じる。すると、このようなプロジェクタは、高性能化（高精細化）されているとはいえない。

一方、ｒ(MC1)の絶対値が小さく、条件式（４）または条件式（４ａ）の値が上限値以上になることがある。かかる場合、第１曲面ミラーＭＣ１におけるx軸方向の正パワーが比較的弱く、第１曲面ミラーＭＣ１から第２曲面ミラーＭＣ２に向かう画像光の光束幅が広がる（xz断面における光束幅が広がる）。すると、第２曲面ミラーＭＣ２の反射面サイズは、広がる画像光を受光するために拡大化せざるを得ない（なお、反射面サイズの拡大は、第２曲面ミラーＭＣ、ひいてはプロジェクタＰＤのコストアップにつながる）。

また、第２曲面ミラーＭＣ２の反射面サイズを拡大化させることなく、広がる画像光を受光しようとする場合、第２曲面ミラーＭＣ２が第１曲面ミラーＭＣ１から比較的乖離した位置に配置されなくてはならない。すると、このようなプロジェクタは、薄型化されているとはいえない。

したがって、Ｈ×ｒ(MC1)の値が条件式（４）の範囲内に収まるように設定されると、プロジェクタＰＤは、像面湾曲・歪曲収差等を抑制する上、第２曲面ミラーＭＣ２の反射面のサイズの狭小化、または、第１曲面ミラーＭＣ１と第２曲面ミラーＭＣ２との間隔の短縮化を図れる。つまり、かかる範囲内であれば、安価で高性能かつ薄型なプロジェクタＰＤが実現する。

なお、実施例１のプロジェクタＰＤの場合、スクリーン面の水平方向(HL)の長さ（Ｈ）は「１１５５（ｍｍ）」になっており、第１曲面ミラーＭＣ１の反射面ｓ１９＄の曲率は、下記のようになっている。
反射面ｓ１９＄のx方向の曲率｛ｒ(MC1)｝＝−０．００２０３（１／ｍｍ）
反射面ｓ１９＄のy方向の曲率 ＝ ０．０００５１（１／ｍｍ）
その結果、Ｈ×ｒ(MC1)の値は、「−２．３３９２８」になっており、条件式（４）および条件式（４ａ）の範囲内に収まる。

また、プロジェクタＰＤは、下記条件式（５）を満たすことが望ましい。
６．０＜Ｈ×ｒ(MC2)＜１１．０ … 条件式（５）
ただし、
Ｈ ：スクリーン面において規定される直角座標系の一方向｛水平方向(HL)｝の
長さ［単位；ｍｍ］
ｒ(MC2)：第２曲面ミラーＭＣ２の反射面のベース光線ＢＢ到達点において、その反
射面が有する水平方向(HL)と同方向（すなわち、ローカル座標のx軸方向） の曲率［単位；１／ｍｍ］（ただし、反射面が凸面の場合、曲率の値の符 号を「正」とする）
である。

例えば、ｒ(MC2)の値が小さく、条件式（５）の値が下限値以下になることがある。かかる場合、第２曲面ミラーＭＣ２におけるx軸方向の負パワー（発散力）が比較的弱くなる。すると、x軸方向と同方向のスクリーン面の水平方向(HL)に沿って、画像光が十分に拡大しない（広角化）しない。

このような事態を防止するためには、第２曲面ミラーＭＣ２とスクリーンＳＣとの間隔の拡大化、すなわち、第２曲面ミラーＭＣ２からスクリーンＳＣに至るまでの光路の延長化を図らなくてはならない。しかし、かかるような光路の延長化を図ると、プロジェクタＰＤの厚みが厚くなってしまう。すると、このようなプロジェクタは、薄型化されているとはいえない。

一方、ｒ(MC2)の値が大きく、条件式（５）の値が上限値以上になることがある。かかる場合、第２曲面ミラーＭＣ２におけるx軸方向の正パワーが比較的強くなり、それに起因して像面湾曲・歪曲収差等が生じる。すると、このようなプロジェクタは、高性能化（高精細化）されているとはいえない。

したがって、Ｈ×ｒ(MC2)の値が条件式（５）の範囲内に収まるように設定されると、プロジェクタＰＤは、第２曲面ミラーＭＣ２とスクリーンとの間隔の短縮化を図れる上、像面湾曲・歪曲収差等を抑制することもできる。つまり、かかる範囲内であれば、薄型かつ高性能なプロジェクタＰＤが実現する。

なお、条件式（５）の規定する範囲のなかでも、下記条件式（５ａ）の範囲を満たすほうが望ましい。
７．０＜Ｈ×ｒ(MC2)＜１０．０ … 条件式（５ａ）

例えば、条件式（５ａ）の値が下限値以下の場合、第２曲面ミラーＭＣ２とスクリーンＳＣとの間隔の過剰な拡大化を防げるものの、やはり第２曲面ミラーＭＣ２におけるx軸方向の負パワーが比較的弱い。かかる場合、第２曲面ミラーＭＣ２の反射面サイズを拡大化することで、画像光の拡大投影を可能にすることができる。しかし、第２曲面ミラーＭＣ２の反射面サイズを拡大化させると、プロジェクタＰＤの厚型化につながりかねない（また、反射面サイズの拡大は、第２曲面ミラーＭＣ、ひいてはプロジェクタＰＤのコストアップにつながる）。

一方、条件式（５ａ）の値が上限値以上の場合、第２曲面ミラーＭＣ２の正パワーがまだ比較的強く、十分に像面湾曲・歪曲収差等が抑制されているとはいいがたい。

したがって、Ｈ×ｒ(MC2)の値が条件式（５ａ）の範囲内に収まるように設定されると、プロジェクタＰＤは、比較的小型な第２曲面ミラーＭＣ２を用いながらも、像面湾曲・歪曲収差等を十分に抑制できる。つまり、かかる範囲内であれば、安価で薄型かつ高性能なプロジェクタＰＤが実現する。

なお、実施例１のプロジェクタＰＤの場合、スクリーン面の水平方向(HL)の長さ（Ｈ）は上記同様「１１５５（ｍｍ）」になっており、第２曲面ミラーＭＣ２の反射面ｓ２０＄の曲率は、下記のようになっている。
反射面ｓ２０＄のx方向の曲率｛ｒ(MC2)｝＝ ０．００６８７（１／ｍｍ）
反射面ｓ２０＄のy方向の曲率 ＝−０．０００５０（１／ｍｍ）
その結果、Ｈ×ｒ(MC2)の値は、「７．９４０６１」になっており、条件式（５）および条件式（５ａ）の範囲内に収まる。

以上から、ベース光線ＢＢの到達地点における第２曲面ミラーＭＣ２のx軸方向の形状（xz断面形状）は凸状であることが望ましいことがわかる。なぜなら、スクリーン面における水平方向(HL)と第２曲面ミラーＭＣ２のx軸方向とが同方向になっていれば、凸形状に起因して、画像光が拡大投影されるからである。

一方、ベース光線ＢＢの到達地点における第２曲面ミラーＭＣ２のy軸方向の形状（yz断面形状）が凹状であることが望ましい。なぜなら、yz断面における画像光の広がりは、プロジェクタＰＤの厚みに影響を与えるためである。つまり、第２曲面ミラーＭＣ２の反射面が凹形状であると、画像光を収斂させることで光束幅を狭めることができ、それに起因してプロジェクタＰＤの厚みが薄くなるからである。

［実施の形態２］
本発明における実施の形態２について説明する。なお、実施の形態１で用いた部材と同様の機能を有する部材については、同一の符号を付記し、その説明を省略する。

実施例１のプロジェクタＰＤでは、投影光学系ユニットＰＵは、屈折光学系ＢＳ、曲面ミラー光学系ＭＣＳ、および折り返しミラー光学系ＭＨＳ（ただし、実施例１同様、１個の折り返し平面ミラーＭＨ）を含むようになっていた。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。

例えば、屈折光学系ＢＳとは異なる別のレンズ（例えば、収差補正用レンズ）が、投影光学系ユニットＰＵに含まれるようになっていてもよい。そこで、実施例１とは異なる別例（実施例２・実施例３）を図８〜図１７を用いて説明する。なお、図８〜図１２は実施例２に関する図面であり、図１３〜図１７は実施例３に関する図面である。

〔１．実施例２・３のプロジェクタＰＤについて〕
図８に示すように、実施例２のプロジェクタＰＤにおける投影光学系ユニットＰＵは、屈折光学系ＢＳ、曲面ミラー光学系ＭＣＳ、折り返しミラー光学系ＭＨＳ、に加えて、１枚の収差補正用レンズ（第９レンズＬ９）を含んでいる。一方、図１３に示すように、実施例３のプロジェクタＰＤにおける投影光学系ユニットＰＵは、屈折光学系ＢＳ、曲面ミラー光学系ＭＣＳ、折り返しミラー光学系ＭＨＳ、に加えて、２枚の収差補正用レンズ（第９レンズＬ９・第１０レンズＬ１０）を含んでいる。そこで、下記に屈折光学系ＢＳおよび収差補正用レンズを説明する。

〈１−１．実施例２・３の屈折光学系ＢＳについて（図９・図１４参照）〉
まず、実施例２・３ともに、屈折光学系ＢＳは下記の光学素子を有している
・プリズムブロックＰＢ：少なくとも２面（ｓ２・ｓ３）を有するプリズムである。な
お、このプリズムブロックＰＢは、色合成プリズムやＰＢＳ
としての役割を果たす場合もある。
・第１レンズＬ１ ：両側凸の正レンズである。
・接合レンズＪＬ ：第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、および第４レンズＬ４を
接着剤等で接合したレンズである。なお、第２レンズＬ２は
両側凹の負レンズ、第３レンズＬ３は両側凸の正レンズ、第 ４レンズＬ４は両側凹の負レンズになっている。
・第５レンズＬ５ ：両側凸の正レンズである。
・第６レンズＬ６ ：縮小側凹の正メニスカスレンズである。
・光学絞りＳＴ ：画像光を一部遮光する絞りであり、ｓ１４とも表記。
・第７レンズＬ７ ：両側凸の正レンズである。
・第８レンズＬ８ ：両側凹の負レンズである。

〈１−２．実施例２・３の収差補正用レンズについて（図９・図１４参照）〉
そして、実施例２の投影光学系ユニットＰＵの場合、屈折光学系ＢＳから曲面ミラー光学系ＭＣＳに至るまでの間に、収差補正用レンズが介在するようになっている。そのため、この収差補正用レンズは、レンズとしては９番目に位置することになる。よって、実施例２の場合、収差補正用レンズは第９レンズＬ９と称す。

一方、実施例３の投影光学系ユニットＰＵの場合、屈折光学系ＢＳから曲面ミラー光学系ＭＣＳに至るまでの間に、１枚の収差補正用レンズが介在するようになっている。その上、第２曲面ミラーＭＣ２から折り返し平面ミラーＭＨに至るまでの間にも、１枚の収差補正用レンズが介在するようになっている。そのため、１枚目の収差補正用レンズは、レンズとしては９番目に位置することになり、２枚目の収差補正用レンズは、レンズとしては１０番目に位置することになる。よって、実施例３の場合、収差補正用レンズは第９レンズＬ９・第１０レンズＬ１０と称す。

〈１−３．実施例２・３のプロジェクタに関するコンストラクションデータについて〉
ここで、実施例２・３のプロジェクタＰＤに関するコンストラクションデータを表１４〜表４２に示す。なお、表における符号の意味は上記の表と同様である。

〈〈実施例２のコンストラクションデータについて〉〉
《光変調素子ＭＤについて》

《プリズムブロックＰＢについて》

《第１レンズＬ１について》

《接合レンズＪＬについて》

《第５レンズＬ５について》

《第６レンズＬ６について》

《光学絞りＳＴについて》

《第７レンズＬ７について》

《第８レンズＬ８について》

《第９レンズＬ９について》

《第１曲面ミラーＭＣ１について》

なお、実施例２のプロジェクタＰＤの場合、第１曲面ミラーＭＣ１の反射面ｓ２１＄の曲率は、下記のようになっている。
反射面ｓ２１＄のx方向の曲率｛ｒ(MC1)｝＝−０．００１９５（１／ｍｍ）
反射面ｓ２１＄のy方向の曲率 ＝ ０．０００７０（１／ｍｍ）

《第２曲面ミラーＭＣ２について》

なお、実施例２のプロジェクタＰＤの場合、第２曲面ミラーＭＣ２の反射面ｓ２２＄の曲率は、下記のようになっている。
反射面ｓ２２＄のx方向の曲率｛ｒ(MC2)｝＝ ０．００８０３（１／ｍｍ）
反射面ｓ２２＄のy方向の曲率 ＝−０．０００５４（１／ｍｍ）

《折り返し平面ミラーＭＨについて》

《スクリーンＳＣについて》

なお、実施例２のプロジェクタＰＤの場合、スクリーン面の水平方向(HL)の長さ（Ｈ）は「１１６１（ｍｍ）」になっている。

〈〈実施例３のコンストラクションデータについて〉〉
《光変調素子ＭＤについて》

《プリズムブロックＰＢについて》

《第１レンズＬ１について》

《接合レンズＪＬについて》

《第５レンズＬ５について》

《第６レンズＬ６について》

《光学絞りＳＴについて》

《第７レンズＬ７について》

《第８レンズＬ８について》

《第９レンズＬ９について》

《第１曲面ミラーＭＣ１について》

なお、実施例３のプロジェクタＰＤの場合、第１曲面ミラーＭＣ１の反射面ｓ２１＄の曲率は、下記のようになっている。
反射面ｓ２１＄のx方向の曲率｛ｒ(MC1)｝＝−０．００２００（１／ｍｍ）
反射面ｓ２１＄のy方向の曲率 ＝ ０．０００１４（１／ｍｍ）

《第２曲面ミラーＭＣ２について》

なお、実施例３のプロジェクタＰＤの場合、第２曲面ミラーＭＣ２の反射面ｓ２２＄の曲率は、下記のようになっている。
反射面ｓ２２＄のx方向の曲率｛ｒ(MC2)｝＝ ０．００８０９（１／ｍｍ）
反射面ｓ２２＄のy方向の曲率 ＝−０．０００２４（１／ｍｍ）

《第１０レンズＬ１０について》

《折り返し平面ミラーＭＨについて》

《スクリーンＳＣについて》

なお、実施例３のプロジェクタＰＤの場合、スクリーン面の水平方向(HL)の長さ（Ｈ）は「１１５７（ｍｍ）」になっている。

〈１−４．実施例２・３でのスポットダイアグラムおよび歪曲収差図について〉
なお、実施例２・３のプロジェクタＰＤにおけるスポットダイヤグラム・歪曲収差図を図１０・図１１（実施例２）と図１５・図１６（実施例３）とに示す。ただし、図１０・図１５は図５と、図１１・図１６は図６と、同様の表現になっている。

また、実施例２・３における物体側ＦＮｏ．・像倍率β（x）・像倍率β（y）は下記のようになっている。
《実施例２のプロジェクタＰＤ》
・物体側ＦＮｏ．：２．５６
・像倍率β（x） ：−８５．８
・像倍率β（y） ：−８５．８
《実施例３のプロジェクタＰＤ》
・物体側ＦＮｏ．：２．５７
・像倍率β（x） ：−８５．８
・像倍率β（y） ：−８５．８

〔２．本発明の種々の特徴における一例について〕
以上のような実施例２・３のプロジェクタＰＤは、実施の形態１にて説明した種々の特徴の全てを有するようになっている。したがって、それらの特徴に対応する作用効果が、実施例２・３のプロジェクタＰＤにおいても発揮される。

そこで、実施例２・３を条件式（１）〜条件式（５）に対応させた結果を表４３に示す。なお、これらの表には、便宜上、実施例１の結果も記している。また、実施例２・３に対応するθ１〜θ３の理解を容易にすべく、これら角度を明示したプロジェクタＰＤを図１２（実施例２）・図１７（実施例３）に示す。

また、実施例２・３のプロジェクタＰＤでは、投影光学系ユニットＰＵ内に収差補正用レンズが含まれている。そして、実施例２の場合、収差補正用レンズ（第９レンズＬ９）の縮小側の面（ｓ１９＄）は、自由曲面になっている。また、実施例３の場合、１枚目の収差補正用レンズ（第９レンズＬ９）の縮小側の面（ｓ１９＄）と、２枚目の収差補正用レンズ（第１０レンズＬ１０）の拡大側の面（ｓ２４＄）とが、自由曲面になっている。

このような自由曲面を有するレンズがあると、投影光学系ユニットＰＵ内で生じる歪曲収差や像面湾曲等の補正が容易に行える。そのため、曲面ミラー光学系ＭＣＳに含まれる曲面ミラーＭＣのパワーが比較的増加したとしても、それにともなう諸収差が顕著に現れるような事態が起こりにくい。

また、曲面ミラーＭＣのパワーが増加すると、曲面ミラーＭＣの反射面サイズは比較的小さくなる。すると、曲面ミラー光学系ＭＣＳ自体の小型化が可能になる。その上、このように曲面ミラーＭＣが小型になると、それにともなってコストダウンや製造の簡易化が図れることになる。

［その他の実施の形態］
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

例えば、投影光学系ユニットＰＵに含まれる屈折光学系ＢＳは、共軸系の屈折光学系であっても偏芯系の屈折光学系のどちらであってもよい。ただし、共軸系の屈折光学系のほうが、偏芯系の屈折光学系に比べて、製造が容易なため、コストダウンが容易に図れる。

また、曲面ミラー光学系ＭＣＳに含まれる曲面ミラーＭＣの個数は、２個に限定されることはなく３個以上でもよい。つまり、複数（少なくとも２個以上）の曲面ミラーＭＣが含まれるようになっていればよい。なお、曲面ミラー同士の間隔に、別個の光学素子（レンズ等）が位置するようになっていてもよい。

また、折り返しミラー光学系ＭＨＳの個数は、１個に限定されるものではない。つまり、上記したような単数の折り返し平面ミラーＭＨから成る折り返しミラー光学系ＭＨＳであってもよいし、複数の折り返しミラーを含むような折り返しミラー光学系であってもよい。要は、スクリーンＳＣへと画像光を導けるような折り返しミラー（平面ミラーに限定されず）が含まれる折り返しミラー光学系であればよい。

ところで、屈折光学系ＢＳがスクリーン面の背面に隠れるように位置する場合、あご部分が生じにくくなり、大画面でありながら小型なプロジェクタＰＤが実現するので好ましい。そこで、例えば図１８に示すように、屈折光学系ＢＳから曲面ミラー光学系ＭＣＳ（具体的には第１曲面ミラーＭＣ１）に至るまでの光路に、光路を変更させる光路変更素子ＭＭ（例えば平面ミラー）が設けられていると望ましい。このような光路変更素子ＭＭがあれば、図１８に示すように、光路を折り曲げることで、屈折光学系ＢＳがスクリーン面の背面に位置させることができるためである。

なお、この光路変更素子ＭＭの位置は、屈折光学系ＢＳから曲面ミラー光学系ＭＣＳに至るまでの光路に限定されない。例えば、屈折光学系ＢＳの光路内に、光路変更素子ＭＭが位置してもよい。要するに、光路変更素子ＭＭは、スクリーン面からとび出して位置する光学素子（屈折光学系ＢＳ等）をスクリーン面の背面に導けるように、光路を変更できる位置にあればよい。

本発明のプロジェクタ（実施例１）の概略光学断面図である。 図１のプロジェクタに含まれる投影光学系ユニットを主体的に示す概略光 学断面図である。 プロジェクタ概略斜視図である。 グローバル座標の斜視図である。 実施例１のプロジェクタにおけるスポットダイアグラムである。 実施例１のプロジェクタにおける歪曲収差図である。 実施例１のプロジェクタにおけるθ１〜θ３を図示した説明図である。 実施例２のプロジェクタの概略光学断面図である。 図８のプロジェクタに含まれる投影光学系ユニットを主体的に示す概略光 学断面図である。 実施例２のプロジェクタにおけるスポットダイアグラムである。 実施例２のプロジェクタにおける歪曲収差図である。 実施例２のプロジェクタにおけるθ１〜θ３を図示した説明図である。 実施例３のプロジェクタの概略光学断面図である。 図１３のプロジェクタに含まれる投影光学系ユニットを主体的に示す概略 光学断面図である。 実施例３のプロジェクタにおけるスポットダイアグラムである。 実施例３のプロジェクタにおける歪曲収差図である。 実施例３のプロジェクタにおけるθ１〜θ３を図示した説明図である。 光路変更素子を備えるプロジェクタの概略斜視図である。

符号の説明

ＰＵ 投影光学系ユニット
ＢＳ 屈折光学系
ＳＴ 光学絞り
ＭＣＳ 曲面ミラー光学系
ＭＣ１ 第１曲面ミラー
ＭＣ２ 第２曲面ミラー
ＭＨＳ 折り返しミラー光学系（光路変更ミラー光学系）
ＭＨ 折り返し平面ミラー
ＭＤ 光変調素子
ＳＣ スクリーン
ＰＤ プロジェクタ（画像投影装置）
Ｌ レンズ
ｓ 光学作用面
＊ 非球面
＄ 自由曲面
ＢＢ ベース光線
ＨＬ 水平方向（被投影面において規定される直角座標系の一方向）
ＶＬ 垂直方向
ＭＭ 光路変更素子

Claims (7)

1. 光変調素子から射出される画像光を導くことで被投影面に投影させる投影光学系ユニットを備える画像投影装置にあって、
   上記投影光学系ユニットは、
   光学絞りを有する屈折光学系と、
   少なくとも、第１曲面ミラーおよびこの第１曲面ミラーを介した反射光を反射さ
   せる第２曲面ミラーを有する曲面ミラー光学系と、
   画像光の進行方向を少なくとも１回以上変更させる光路変更ミラー光学系と、
   を含み、
   上記の第１曲面ミラーと第２曲面ミラーとは、
   光変調素子の表示面中心から光学絞り中心を通り、被投影面中心に向かう画像光
   をベース光線とする場合、
   第１曲面ミラーに至るまでのベース光線の光路と、第２曲面ミラーから進行する
   ベース光線の光路とを非交差させるように位置し、
   さらに、上記第１曲面ミラーは、
   上記第２曲面ミラーと上記被投影面との間に位置していることを特徴とする画像投影装置。
2. 下記条件式（１）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置；
   ２５＜θ１＜４５ … 条件式（１）
   ただし、
   θ１：第１曲面ミラーに対するベース光線の入射角度［単位；°］
   である。
3. 下記条件式（２）を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の画像投影装置；
   ３０＜θ２＜５０ … 条件式（２）
   ただし、
   θ２：第２曲面ミラーに対するベース光線の入射角度［単位；°］
   である。
4. 下記条件式（３）を満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像投影装置；
   θ３＜２０ … 条件式（３）
   ただし、
   θ３：第１曲面ミラーに入射するベース光線の光線方向と、第２曲面ミラーから射出 するベース光線の光線方向との成す角度［単位；°］
   である。
5. 下記条件式（４）を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像投影装置；
   −３．３＜Ｈ×ｒ(MC1)＜−１．０ … 条件式（４）
   ただし、
   Ｈ ：被投影面において規定される直角座標系の一方向（水平方向）の長さ［単
   位；ｍｍ］
   ｒ(MC1)：第１曲面ミラーの反射面のベース光線到達点において、その反射面が有す
   る上記水平方向と同方向の曲率［単位；１／ｍｍ］（ただし、反射面が凹
   面の場合、曲率の値の符号を「負」とする）
   である。
6. 下記条件式（５）を満たすことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像投影装置；
   ６．０＜Ｈ×ｒ(MC2)＜１１．０ … 条件式（５）
   ただし、
   Ｈ ：被投影面において規定される直角座標系の一方向（水平方向）の長さ［単
   位；ｍｍ］
   ｒ(MC2)：第２曲面ミラーの反射面のベース光線到達点において、その反射面が有す
   る上記水平方向と同方向の曲率［単位；１／ｍｍ］（ただし、反射面が凸
   面の場合、曲率の値の符号を「正」とする）
   である。
7. 画像光の光路を変更させる光路変更素子が、
   屈折光学系内の光路上、または、屈折光学系から曲面ミラー光学系に至るまでの光路上、
   に設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像投影装置。

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