JP5365155B2 - 投射型画像表示装置および投射光学系 - Google Patents

Description

本発明は、スクリーン上に投影画像を表示する投射型画像表示装置および当該投射型画像表示装置に用いられる投射光学系に関する。

近年、スクリーン上に投影画像を表示する投射型画像表示装置として、プロジェクタ装置が広く知られている。特に、最近では、投射空間を小さくしつつも大画面を表示できる超広角のフロント投射型プロジェクタ装置の需要が高まってきている。超広角のフロント投射型プロジェクタ装置を用いれば、スクリーンに対して斜めかつ広角に打ち込むことで、限定された空間において大画面を投射することが可能になるからである。

ただし、例えば半画角にして７０°近辺という超広角に対応する場合には、プロジェクタ装置とスクリーンとの間の距離がほんの少し変化するだけで、スクリーン上における画像位置や画像サイズ等が大きく変化してしまうことになる。
例えば、図８７に示すように、スクリーンに対して角度θで入射する光線を考える。スクリーン面内と垂直方向の距離がＬだけ変化した場合、スクリーン上に入射する光線位置の変位量ｘは、ｔａｎθに比例する。超広角非対応の場合であれば角度θは約２０°程度である。ところが、超広角対応の場合には、角度θが７０°近辺で入射するので、その感度比は約７．５倍（＝ｔａｎ７０°／ｔａｎ２０°）となる。したがって、超広角対応の場合には、投射面に合わせてプロジェクタ装置の設置位置を調整するのにあたり、当該プロジェクタ装置とスクリーンとの間の距離がほんの少し変化するだけで、画像位置等が大きく変化してしまうのである。

このような画像位置等の変化に対しては、投射光学系における画面シフト機能および変倍機能を利用して対応することが考えられる。すなわち、図８８に示すように、投射光学系ＰＪの光軸位置を、画像変調素子Ｐの位置に対して、垂直方向に移動させることで、スクリーンＳＣＲ上の画面位置を移動させるようにする。
具体的には、変倍機能を持つリレー光学系と前記リレー光学系の結像画面を拡大投射する非球面反射ミラーとを備える投射型画像表示装置において、リレー光学系の全体を移動させることで、画面シフト機能を実現することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、ｆθ光学系を利用したものについては、屈折系部と複数の自由曲面反射面で構成し、屈折系部の射出瞳面に平面反射面を備え、その平面反射面を回転させることで、画面シフト機能を実現することが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
さらには、変倍時に生じる画面移動に対して、画像変調素子を移動させることで、画面シフト機能を実現することや、また平行平板を投射光学系と画像変調素子間に挿入し、その平行平板を傾けることで、画面シフト機能を実現することも提案されている（例えば、特許文献３参照。）。

特開２００７−１１２４８号公報 特許第４０８６６８６号公報 特開２００８−１８５７０９号公報

しかしながら、上述した従来技術には、以下に述べるような難点がある。
例えば、図７に示した構成では、画面シフト機能による画面シフト量の自由度が増える一方で、投射光学系の全体を移動させる必要がある。そのために、画面シフト機能を実現するための機構として、投射光学系の全体の重量に耐える大型のものが必要となり、結果的に大幅なコストアップを招くおそれがある。
また特許文献１に開示された構成では、リレー光学系を必要とするため、投射光学系含めた全体の光学系が大型化し、かつコストアップを招くおそれがある。
また、特許文献２に開示された構成では、屈折系部分は小型になるものの、製造上回転対称非球面と比較して困難さが伴う自由曲面を使用しており、かつ複数枚使用しなければならないため反射面の固定等に難があり、結果的に光学系のコストアップを招くおそれがある。
また、特許文献３に開示されたように、画像変調素子自体を移動させる構成の場合は、投射光学系としては比較的容易に構成可能である反面、予め照明光学系から画像変調素子自体に均一照射する領域を大きくとるか、あるいは光源含めた照明光学系と画像変調素子を同時に移動させる必要がある。前者の場合、明るさの劣化を招く。後者の場合、機構部分が大型化しコストアップを招く。また平行平板を傾斜させる場合、非点隔差を生じるため光学性能が劣化することとなる。

つまり、上述した従来技術では、画面シフト機能を実現するのにあたり、装置構成が大型化または複雑化してしまい、これに伴ってコストアップを招くおそれがある。
一般に、超広角に対応しつつ、超広角非対応の従来型と同様に明るさを得るためには、大型の曲面反射面を持ち、かつ、明るい画面を達成するため大きな開口数（あるいは小さなＦ値）を持つ光学系を構成する必要がある。換言すると、超広角に対応する光学系は、超広角非対応の場合と同等の明るさを得ようとすると、当該超広角非対応の場合に比べてコストアップする傾向が強くなる。したがって、画面シフト機能の実現については、極力コストアップを抑制し得るようにすることが望ましい。

ところで、プロジェクタ装置の設置は、いわゆる天吊金具といった設置機構を用いて行われる場合がある。このような設置機構は、通常、設置位置を調整する機能を備えている。
ただし、一般的な調整機能は、ボルト等で締め付ける構造のものが殆どであり、数ｍｍ単位の微調整を行うことが難しい。したがって、超広角に対応する場合には、微調整が困難な調整機能のみでは不十分である。
このことから、超広角に対応する場合には、数ｍｍ単位の微調整を可能にする専用の調整機能を設けることが考えられる。しかしながら、このような専用の調整機能は、超広角に対応する場合以外には汎用性が無く、結果的にコストアップに繋がってしまうことになる。

本発明は、簡素な構成による画面シフト機能を実現可能にすることで、超広角に対応する場合であっても画像位置等の微調整を容易かつ確実に、しかも小型で安価な構成によって行い得る投射型画像表示装置および投射光学系を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために案出された投射型画像表示装置で、光源と、前記光源から発せられた光束を１次像面となる画像変調素子の面上に均一照射する照明光学系と、前記画像変調素子で変調された前記１次像面の画像情報を２次像面となるスクリーン上へ拡大投射する投射光学系とを備え、前記投射光学系は、正の屈折力を持つ第１光学系と、凹面反射面を持つ第２光学系とを有し、前記第１光学系は、当該第１光学系を構成する全ての光学部品が回転対称面を持つ共通の光軸と、当該第１光学系を構成する少なくとも１つの光学部品の前記光軸と略垂直方向への移動によって前記２次像面を移動させる画面シフト機能とを持つ。

上記構成の投射型画像表示装置では、第１光学系を構成する少なくとも１つの光学部品を、光軸と略垂直方向へ移動させることによって、スクリーン上の２次像面を移動させるようになっている。すなわち、第１光学系を構成する少なくとも１つの光学部品の移動によって、画面シフト機能を実現する。したがって、投射光学系の全体を移動させる場合や画像変調素子を移動させる場合等に比べて、移動させる部品点数が少なく、また大きさも小さくて済むので、結果として簡素な構成で画面シフト機能を実現することが可能になる。

本発明によれば、簡素な構成による画面シフト機能が実現可能になる。したがって、その画面シフト機能を利用することで、超広角に対応する場合であっても、画像位置等の微調整を容易かつ確実に行うことができる。しかも、その場合であっても、画面シフト機能を実現するための構成について、コストアップに繋がる大型化または複雑化を回避することができる。すなわち、画面シフトを安価かつ小型な構成によって行い得るようになる。

以下、図面に基づき本発明に係る投射型画像表示装置および投射光学系について説明する。

［投射型画像表示装置の概要］
先ず、投射型画像表示装置の概要について、液晶プロジェクタ装置を例に挙げて、簡単に説明する。
液晶プロジェクタ装置は、高圧水銀ランプ等の光源から照射される光を、画像変調素子である液晶表示素子で変調して映像信号に応じた光学像を形成するとともに、その光学像を投射光学系で拡大投影してスクリーン上に表示するように構成されている。このような液晶プロジェクタ装置としては、Ｒ（赤）色、Ｇ（緑）色およびＢ（青）色のそれぞれに対応するパネル状の液晶表示素子を備えた、いわゆる三板式が広く知られている。なお、以下の説明では、パネル状の液晶表示素子を、単に「液晶パネル」ともいう。
ところで、ここで説明する液晶プロジェクタ装置では、投射光学系が、例えば半画角にして７０°近辺という超広角に対応しているものとする。

超広角に対応することの利点としては、例えば以下に述べる事項が挙げられる。
図１〜５は、超広角対応の液晶プロジェクタ装置の利点についての説明図である。
超広角対応では、（１）液晶プロジェクタ装置からの光が、直接人間の目に入らないため安全である（例えば図１参照。）。（２）画面に影が映らないため効率的なプレゼンテーションができる（例えば図１参照。）。（３）設置空間が狭いため、天井の障害物を気にすることなく設置ができる（例えば図２参照。）。（４）壁につけて投射することが可能なため、メンテナンスが容易である。また、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）と映像音響機器（ＡＶ機器）との距離が短くなるため、ケーブルの引き回しが容易となる（例えば図３参照。）。（５）打合せスペース、あるいは教室や会議室等の設置に対する自由度が増える（例えば、図４参照。）。（６）テーブル上での投射もできる（例えば、図５参照。）。
また、電子黒板（Interactive White Board）の普及も、超広角対応の液晶プロジェクタ装置の需要を高めている一要因であるが、学校、職場等にとどまらず、デジタルサイネージ（電子広告）の分野でも、このような液晶プロジェクタ装置が使われている。電子黒板は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）でも製品としてあるものの、それらと比較して、１インチ程度の液晶パネルを拡大投射するシステムであるため、低価格で大画面を提供することができる。

［投射型画像表示装置の概略構成例］
続いて、超広角対応の液晶プロジェクタ装置の概略構成について説明する。
図６は、液晶プロジェクタ装置の概略構成例を示す説明図である。
図例のように、液晶プロジェクタ装置は、その筐体内に、光源１と、照明光学系２と、投射光学系３と、を備えている。

図７は、光源１および照明光学系２の概略構成例を示す説明図である。
光源１は、例えば高圧水銀ランプからなり、照明光学系２に対して光束を発するようになっている。
照明光学系２は、光源１から発せられた光束を、１次像面となる画像変調素子(液晶パネル)の面上に均一照射するようになっている。さらに具体的には、照明光学系２では、光源１からの光束が、第１および第２のフライアイレンズＦＬ、偏光変換素子ＰＳおよび集光レンズＬを経る。そして、これらを経た後に、特定の波長帯域の光だけを反射するダイクロイック・ミラーＤＭによって、ＲＧＢの各色成分光に分離される。ＲＧＢの各色成分光は、全反射ミラーＭやレンズＬ等を利用しつつ、ＲＧＢの各色に対応して設けられた液晶パネルＰに入射される。そして、各液晶パネルＰにて映像信号に応じた光変調が行われた後は、光変調された各色成分光がダイクロイック・プリズムＰＰによって合成されて、投射光学系３に向けて出射されるようになっている。
なお、ここでは、透過型液晶パネルを用いて構成された照明光学系２を例に挙げているが、反射型液晶パネルを用いても照明光学系２を構成することは可能である。また、画像変調素子としては、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等を用いることもできる。さらには、ダイクロイック・プリズムＰＰに代わり、偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）やＲＧＢ各色の映像信号を合成する色合成プリズム、ＴＩＲ（Total Internal Reflection）プリズム等を用いることも考えられる。

投射光学系３は、照明光学系２からの出射光を受け取ることで、照明光学系２の液晶パネルＰで変調された１次像面の画像情報を、２次像面となるスクリーン上へ拡大投射する。

［投射光学系の構成例］
ここで説明する液晶プロジェクタ装置は、投射光学系３に特徴がある。
以下、投射光学系３の構成について、第１〜第６の実施の形態を例に挙げて順に説明する。

＜第１の実施の形態＞
図８は、第１の実施の形態における投射光学系の概略構成例を示す光路図である。図例では、基準投射距離時の光路を示している。
図例のように、投射光学系３は、正の屈折力を持つ第１光学系Ｌ１と、凹面反射面を持つ第２光学系Ｌ２と、を有している。
第１光学系Ｌ１は、当該第１光学系Ｌ１を構成する全ての光学部品が回転対称面を持つ共通の光軸を有している。
また、第２光学系Ｌ２は、回転対称非球面で構成され、第１光学系Ｌ１と共通の前記光軸を持つ。
そして、このような第１光学系Ｌ１および第２光学系Ｌ２を有することで、投射光学系３は、縮小側の１次像面から拡大側の２次像面へ拡大投射するように構成されている。すなわち、照明光学系２の液晶パネルＰで変調されダイクロイック・プリズムＰＰによって合成された１次像面の画像情報を、２次像面となるスクリーン上へ拡大投射するようになっている。

このような構成の投射光学系３において、第１光学系Ｌ１は、１次像面の側から、正の屈折力を持つ第１１光学系Ｌ１１と、負の屈折力を持つ第１２光学系Ｌ１２と、が配されて構成されている。そして、当該第１光学系Ｌ１から出射された光束は、第２光学系Ｌ２との間に中間像ＩＭを一旦結像させた後、当該第２光学系Ｌ２に入射するようになっている。
なお、図中に示すＭ１、Ｍ２には、それぞれ第１平面反射面、第２平面反射面および第３平面反射面が配置されることとなるが、この図においては便宜上ダミー面としている。

図９は、第１の実施の形態における投射光学系の要部構成例を示す説明図である。図例では、近距離投射時における第１光学系Ｌ１のレンズ断面を示している。
図例のように、第１光学系Ｌ１は、画面シフト機能ＳＦ、変倍機能ＭＦおよびフローティング機能ＦＦとしての機能を有している。なお、図中に示すＳは、絞りを表している。

画面シフト機能ＳＦは、２次像面となるスクリーン上における結像位置を移動させる機能である。この画面シフト機能ＳＦを実現するために、第１光学系Ｌ１では、当該第１光学系Ｌ１を構成する一部の光学部品が、当該第１光学系Ｌ１の光軸と略垂直方向へ移動するように構成されている。さらに詳しくは、第１光学系Ｌ１を構成する一部の光学部品に相当する第１１光学系Ｌ１１が、光軸と略垂直方向へ移動する。
第１１光学系Ｌ１１を移動させるための機構は、特に限定されるものではなく、公知技術を利用して実現したものであればよい。

このように、第１光学系Ｌ１を構成する一部の光学部品（具体的には、第１１光学系Ｌ１１。）を光軸に対して略垂直に移動させることで、２次像面の結像位置を移動させる画面シフト機能ＳＦを第１光学系Ｌ１に持たせることができる。
略垂直への移動に際しては、画面シフトが可能で、かつ、偏芯収差の発生が小さければ、いずれの光学部品を移動させてもよい。すなわち、必ずしも第１１光学系Ｌ１１を移動させる必要はなく、第１２光学系Ｌ１２を移動、または第1光学系全体を移動させたりあるいはこれらを構成する１つの光学部品を移動させてもよく、所望の移動量やコスト面から最適な移動群を選択すればよい。
つまり、第２光学系を含めた投射光学系全体ではなく、機構的に複雑になるおそれのある第２光学系を除く一部のみの移動によって、画面シフト機能ＳＦを実現するのである。したがって、投射光学系を構成する光学部品の全てを移動させる場合や画像変調素子Ｐを移動させる場合等に比べて、移動させる部品点数が少なく、また大きさも小さくて済みさらには明るさの劣化等も無いので、結果として高画質を保ちつつ簡素な構成で画面シフト機能ＳＦを実現することが可能になる。

画面シフト機能ＳＦを実現するために移動させる一部の光学部品（具体的には、第１１光学系Ｌ１１。）については、当該一部の光学部品の屈折力φsと、基準投射時における第１光学系Ｌ１の屈折力φ１とが、以下の条件式（１）を満たすことが望ましい。

０．２＜｜φs／φ１｜＜１．２・・・（１）

上記の条件式（１）は、画面シフト機能ＳＦを実現する移動群の屈折力を適切に規定したものである。すなわち、条件式（１）に規定する下限に満たない場合には、偏芯収差の発生は小さくなる一方で、同時に画面シフト量も小さくなる。また、条件式（１）に規定する上限を超えた場合には、移動による偏芯収差の発生が大きくなり、光学性能の劣化を招く。

変倍機能ＭＦは、２次像面となるスクリーン上における画像を変倍させる機能である。この変倍機能ＭＦを実現するために、第１光学系Ｌ１では、第１１光学系Ｌ１１が複数のレンズ群で構成されるとともに、正の屈折力を持つ少なくとも１つのレンズ群が、当該第１光学系Ｌ１の光軸に沿った方向へ移動するように構成されている。なお、図中においては、最も拡大側を「拡」、最も縮小側を「縮」としている。
正の屈折力を持つ少なくとも１つのレンズ群を移動させるための機構は、特に限定されるものではなく、公知技術を利用して実現したものであればよい。

このように、第１１光学系Ｌ１１における複数のレンズ群のうち、正の屈折力を持つ少なくとも１つのレンズ群を光軸に沿った方向へ移動させることで、２次像面の画像を変倍する変倍機能ＭＦを第１光学系Ｌ１に持たせることができる。

変倍機能ＭＦを実現するために移動させるレンズ群については、最も移動量の大きいレンズ群の屈折力φｍと、基準投射時における前記第１光学系の屈折力φ１とが、以下の条件式（２）を満たすことが望ましい。

０．２＜｜φｍ／φ１｜＜０．９・・・（２）

上記の条件式（２）は、変倍機能ＭＦを実現する移動群の屈折力を適切に規定したものである。すなわち、条件式（２）に規定する下限に満たない場合には、移動量が大きくなる。また、条件式（２）に規定する上限を超えた場合には、像面湾曲等の収差発生量が大きくなり、光学性能の劣化を招く。

ところで、変倍機能ＭＦをさらに大きい変倍比で構成したい場合は、以下に述べるようにすることが考えられる。すなわち、第１１光学系Ｌ１１を、１次像面の側から、正の屈折力を持つ第１１ａ群、正の屈折力を持つ第１１ｂ群、負の屈折力を持つ第１１ｃ群、および、正の屈折力を持つ第１１ｄ群の４つのレンズ群で構成する。そして、少なくとも第１１ｂおよび第１１ｄ群の２つの群を、１次像面側に移動させることで拡大倍率を大きくし、中間像側に移動させることで拡大倍率を小さくする。ここで、第１１ｃ群を移動群にすることも、変倍比を大きくする上で有効となる。ここでの変倍比は、最も縮小側の全系の焦点距離を最も拡大側の全系の焦点距離で割ったものとする。

フローティング機能ＦＦは、近距離投射時から遠距離投射時の合焦時において、結像性能および画歪等の光学性能を補正するための機能である。このフローティング機能ＦＦを実現するために、第１光学系Ｌ１では、第１２光学系Ｌ１２が、第１２ａ群Ｌ１２ａと、第１２ｂ群Ｌ１２ｂとを含んでいる。第１２ａ群Ｌ１２ａは、１次像面に最も近い面が凸面で形成され全体で負の屈折力を持つ。一方、第１２ｂ群Ｌ１２ｂは、中間像側に凸面を持つ正メニスカスレンズで構成される。そして、第１２ａ群Ｌ１２ａおよび第１２ｂ群Ｌ１２ｂを含む第１２光学系Ｌ１２は、近距離投射時から遠距離投射時への合焦の際に、第１２ｂ群Ｌ１２ｂが中間像側から１次像面側に光軸上を移動するように構成されている。なお、図中において、「近」とあるのは近距離投射時の移動方向、「遠」とあるのは遠距離投射時の移動方向である。
第１２ｂ群Ｌ１２ｂを移動させるための機構は、特に限定されるものではなく、公知技術を利用して実現したものであればよい。

第１２光学系Ｌ１２を透過する光束は、絞りＳ近辺と違い、１次像面上の任意の各光束を分離しやすい。したがって、その光束について、近距離投射時から遠距離投射時への合焦の際に、光線角度をわずかに変化させることで、像面湾曲と歪曲の光学性能の補正を行うフローティング機能ＦＦが実現可能となるのである。
具体的には、上述したように、全体で負の屈折力を持つ第１２光学系Ｌ１２の内部に、第１２ａ群Ｌ１２ａおよび第１２ｂ群Ｌ１２ｂを含むようにする。そして、近距離投射時から遠距離投射時への合焦の際、正メニスカスレンズで構成される第１２ｂ群Ｌ１２ｂを、１次像面側に配置される第１２ａ群Ｌ１２ａに近づける。これにより、光学性能を劣化させることなく、第１２光学系Ｌ１２の中間像側の主点位置を第２光学系Ｌ２に近づけるこができるため、遠距離投射時の合焦が可能となるのである。

フローティング機能ＦＦを実現するための第１２ａ群Ｌ１２ａおよび第１２ｂ群Ｌ１２ｂについては、以下の条件式（３）および（４）を満たすことが望ましい。すなわち、第１２ａ群Ｌ１２ａの屈折力φ１２ａと、第１２ｂ群Ｌ１２ｂの屈折力φ１２ａと、基準投射時における第１２光学系Ｌ１２の屈折力φ１２とが、以下の条件式（３）および（４）を満たすようにする。

０．２＜｜φ１２ｂ／φ１２｜＜３．０・・・（３）
０．２＜｜φ１２ｂ／φ１２ａ｜＜１．０・・・（４）

上記の条件式（３）および（４）は、フローティング機能ＦＦを実現する第１２ａ群Ｌ１２ａおよび第１２ｂ群Ｌ１２ｂの屈折力を適切に規定したものである。
すなわち、条件式（３）に規定する下限に満たない場合には、フローティング時の移動量が大きくなり大型化を招く。一方、条件式（３）に規定する上限を超えた場合には、移動量が小さくなる反面、正メニスカスレンズの屈折力が大きくなるため、光線角度の変化が大きくなり、光学性能の劣化が急激に発生する。
また、条件式（４）に規定する下限に満たない場合には、長い投射距離範囲でフローティングができない。一方、条件式（４）に規定する上限を超えた場合には、第１２ａ群Ｌ１２ａによる光線角度の変化が大きくなるため、光学性能が急激に劣化するため、長い距離変動には対応できない。

さらに、フローティング機能ＦＦを実現するための第１２ａ群Ｌ１２ａおよび第１２ｂ群Ｌ１２ｂについては、以下の条件式（５）を満たすことが望ましい。すなわち、第１２ａ群Ｌ１２ａのフローティング時の移動量Ｍ１２ａと、第１２ｂ群Ｌ１２ｂのフローティング時の移動量Ｍ１２ｂとが、以下の条件式（５）を満たすようにする。

１．５＜Ｍ１２ｂ／Ｍ１２ａ＜７．０・・・（５）

上記の条件式（５）は、フローティング機能ＦＦを実現する第１２ａ群Ｌ１２ａおよび第１２ｂ群Ｌ１２ｂの移動量比を適切に規定したものである。すなわち、条件式（５）に規定する下限に満たない場合には、長い投射距離範囲でフローティングができない。また、条件式（５）に規定する上限を超えた場合には、第１２ａ群Ｌ１２ａによる光線角度の変化が大きくなるため、光学性能が急激に劣化する。換言すると、条件式（５）を満たせば、長い投射距離範囲で光学性能の補正をすることが可能になる。

以上のように構成された第１光学系Ｌ１に対して、当該第１光学系Ｌ１よりも２次像面側に配された第２光学系Ｌ２は、既に説明したように、回転対称非球面で構成され、第１光学系Ｌ１と共通の前記光軸を持つ。換言すると、第２光学系Ｌ２を構成する凹面反射面は、第１光学系Ｌ１と共通の光軸を持つ回転対称非球面の形状を持つ。したがって、このような第２光学系Ｌ２を配することで、像面湾曲および歪曲を適切に補正することができる。

また、以上のように構成された投射光学系３については、当該投射光学系３を構成する最も大きい曲面反射面の最大有効径ＤＭと、１次像面の最大高さＤｙとが、以下の条件式（６）を満たしているものとする。

３＜ＤＭ／Ｄｙ＜３０・・・（６）

上記の条件式（６）は、投射光学系３における最大曲面反射面と１次像面との高さ方向
の大きさ比を適切に規定したものである。すなわち、条件式（６）に規定する下限に満たない場合には、機構含めて光学系全体をシフトさせる画面シフト機能（例えば、図９参照。）で十分対応可能なため、上述した構成の画面シフト機能ＳＦの必要性が乏しい。また、条件式（６）に規定する上限を超えた場合には、投射光学系全体が大型化し、コストアップを招くおそれがある。
なお、ここでは、投射光学系３を構成する各光学系が凹面反射面を持ち共通の光軸を持つ場合を例に挙げているが、条件式（６）を満たす光学系であれば、どのような光学系にも応用が可能となる。すなわち、縮小側の１次像面から拡大側の２次像面へ拡大投射する投射光学系であれば、以下のような光学系に適用することも考えられる。具体的には、２次像面に最も近くかつ曲面で構成される光学部品が反射面で構成される光学系において、投射光学系を構成する１部の光学部品が１次像面に対し略平行に偏芯することで、２次像面を画面シフトさせる機能を持つようにする。さらには、投射光学系を構成する１部の光学部品が１次像面に対し略垂直に移動することで、２次像面の画像を変倍する変倍機能を持つようにする。このような構成の投射光学系であっても、条件式（６）を満たすものであれば、１部の光学部品のみの移動により、小型で安価な構成による画面シフト機能および変倍機能を実現し得るようになる。

ここで、以上のように構成された投射光学系３について、具体的な数値例を挙げて、以下にその簡単な説明を行う。

図１０は、第１の実施の形態における投射光学系による横収差図である。図中において、一目盛りは１ドットサイズをスクリーン上に拡大投射した時の１ドットサイズとなる。実線は５４６.１ｎｍ、点線は６２０ｎｍ、１点鎖線は４６０ｎｍとなる。なお、ここで示す横収差図は、ｙ方向に移動させたときの横収差図であるが、もちろん移動方向はｙ方向に限らず、光軸に垂直であればどの方向でもよい。

図１１は、第１の実施の形態における投射光学系のレンズデータの具体例の説明図である。図中において、＊印は非球面を有する面であり、下記の（７）式に従う。また、○印は、ダミー面であるが、それぞれ第１，２平面反射面を配置する。ｒは曲率半径、ｄは間隔およびレンズの芯厚、ｎｄは、ｄ線（５８７．５６ｎｍ）での屈折率、νｄは同様にｄ線でのアッベ数である。また｛印で纏められたレンズ群はフローティング機能ＦＦ、変倍機能ＭＦおよび画面シフト機能ＳＦに関係するレンズ群である。また、ｄｉはフローティング機能ＦＦおよび変倍機能ＭＦを実現する際に変動するレンズ間隔である。

図１２は、第１の実施の形態における投射光学系の１次像面側の開口数ＮＡ、基準投射距離時の最大半画角ω、最大の１次像面高さｙの具体例を示す説明図である。

図１３（ａ）は、第１の実施の形態における投射光学系において、画面シフト機能ＳＦを有するレンズ群と移動量の具体例を示す説明図である。
図１３（ｂ）および（ｃ）は、第１の実施の形態における投射光学系において、フローティング機能ＦＦと変倍機能ＭＦに関するレンズ間隔の具体例を示す説明図である。図中における数値は図１１におけるｄiに対応する。ここで、ｆｌは、それぞれの焦点距離、βは拡大倍率である。

図１４は、第１の実施の形態における投射光学系に対応する非球面係数の具体例を説明図である。図例の非球面係数は、上記（７）式に対応したものである。

図１５は、第１の実施の形態における画像変調素子の具体例を示す説明図である。上述した図１０の横収差における１ドットサイズとは、ここに記すサイズを示したものである。

図１６は、第１の実施の形態における投射光学系を用いて、図１５に示した画像変調素子を２次像面上に拡大投射したときのＴＶ歪曲の状態を示した説明図である。
図１７は、第１の実施の形態における投射光学系を用いて、図１５に示した画像変調素子を２次像面上に拡大投射した時の、対角サイズ、画歪等の変化量の具体例を示す説明図である。
図１８は、図１７に示した変化量等を求める際に基にした計算式の具体例を示す説明図である。

図１９は、第１の実施の形態における投射光学系での条件式（１）〜（６）の具体的な数値の一例を示す説明図である。

以上のような具体的な数値例によって特定される投射光学系３によれば、画面シフト機能ＳＦとして、第１光学系Ｌ１の一部である第１１光学系Ｌ１１の全体を、光軸と±０．４ｍｍ垂直に移動させることで、約±５％程度の画面シフトを可能とする。また、変倍機能ＭＦとして、第１１光学系Ｌ１１を構成する１つの群を光軸上に移動させることで、±０．３５％程度の拡大倍率を変化させる。また、第１２光学系Ｌ１２を構成する第１２ａ群Ｌ１２ａおよび第１２ｂ群Ｌ１２ｂを、近距離投射時４８．５″から遠距離投射時１３５″への合焦の際、中間像側から１次像面側に移動させるフローティング機能ＦＦを持つ。

＜第２の実施の形態＞
図２０は、第２の実施の形態における投射光学系の概略構成例を示す説明図である。図例では、基準投射距離時の光路を示している。
また、図２１は、第２の実施の形態における投射光学系の要部構成例を示す説明図である。図例では、近距離投射時における第１光学系Ｌ１のレンズ断面を示している。
図例のように、第２の実施の形態における投射光学系３は、画面シフト機能ＳＦを実現するために移動させる光学部品が、上述した第１の実施の形態の場合とは異なる。すなわち、第１１光学系Ｌ１１の全体ではなく、当該第１１光学系Ｌ１１を構成する一部の光学部品を移動させることで、画面シフト機能ＳＦを実現するようになっている。
また、第２の実施の形態における投射光学系３は、変倍機能ＭＦを実現するために移動させる光学部品についても、上述した第１の実施の形態の場合とは異なる。
なお、それ以外の構成については、上述した第１の実施の形態の場合と同様であるため、ここではその説明を省略する。

ここで、第２の実施の形態における投射光学系３について、具体的な数値例を挙げて、以下にその簡単な説明を行う。

図２２は、第２の実施の形態における投射光学系による横収差図である。図中において、一目盛りは１ドットサイズをスクリーン上に拡大投射した時の１ドットサイズとなる。実線は５４６.１ｎｍ、点線は６２０ｎｍ、１点鎖線は４６０ｎｍとなる。なお、ここで示す横収差図は、ｙ方向に移動させたときの横収差図であるが、もちろん移動方向はｙ方向に限らず、光軸に垂直であればどの方向でもよい。

図２３は、第２の実施の形態における投射光学系のレンズデータの具体例の説明図である。図中において、＊印は非球面を有する面であり、上記の（７）式に従う。また、○印は、ダミー面であるが、それぞれ第１，２平面反射面を配置する。ｒは曲率半径、ｄは間隔およびレンズの芯厚、ｎｄは、ｄ線（５８７．５６ｎｍ）での屈折率、νｄは同様にｄ線でのアッベ数である。また｛印で纏められたレンズ群はフローティング機能ＦＦ、変倍機能ＭＦおよび画面シフト機能ＳＦに関係するレンズ群である。また、ｄｉはフローティング機能ＦＦおよび変倍機能ＭＦを実現する際に変動するレンズ間隔である。

図２４は、第２の実施の形態における投射光学系の１次像面側の開口数ＮＡ、基準投射距離時の最大半画角ω、最大の１次像面高さｙの具体例を示す説明図である。

図２５（ａ）は、第２の実施の形態における投射光学系において、画面シフト機能ＳＦを有するレンズ群と移動量の具体例を示す説明図である。
図２５（ｂ）および（ｃ）は、第２の実施の形態における投射光学系において、フローティング機能ＦＦと変倍機能ＭＦに関するレンズ間隔の具体例を示す説明図である。図中における数値は図２３におけるｄiに対応する。ここで、ｆｌは、それぞれの焦点距離、βは拡大倍率である。

図２６は、第２の実施の形態における投射光学系に対応する非球面係数の具体例を説明図である。図例の非球面係数は、上記（７）式に対応したものである。

図２７は、第２の実施の形態における画像変調素子の具体例を示す説明図である。上述した図２２の横収差における１ドットサイズとは、ここに記すサイズを示したものである。

図２８は、第２の実施の形態における投射光学系を用いて、図２７に示した画像変調素子を２次像面上に拡大投射したときのＴＶ歪曲の状態を示した説明図である。
図２９は、第２の実施の形態における投射光学系を用いて、図２７に示した画像変調素子を２次像面上に拡大投射した時の、対角サイズ、画歪等の変化量の具体例を示す説明図である。なお、図例の変化量等を求める際には、図１８に示した計算式を基にしている。

図３０は、第２の実施の形態における投射光学系での条件式（１）〜（６）の具体的な数値の一例を示す説明図である。

以上のような具体的な数値例によって特定される投射光学系３によれば、画面シフト機能ＳＦとして、第１光学系Ｌ１の一部である第１１光学系Ｌ１１の１つのレンズを、光軸と±０．１ｍｍ垂直に移動させることで、約±０．７％程度の画面シフトを可能とする。また、変倍機能ＭＦとして、画面シフト機能ＳＦの場合と同じレンズを光軸上に移動させることで、±０．４％程度の拡大倍率を変化させる。また、第１２光学系Ｌ１２を構成する第１２ｂ群Ｌ１２ｂを、近距離投射時５５″から遠距離投射時１００″への合焦の際、中間像側から１次像面側に移動させるフローティング機能ＦＦを持つ。

＜第３の実施の形態＞
図３１は、第３の実施の形態における投射光学系の概略構成例を示す説明図である。図例では、基準投射距離時の光路を示している。
また、図３２は、第３の実施の形態における投射光学系の要部構成例を示す説明図である。図例では、近距離投射時における第１光学系Ｌ１のレンズ断面を示している。
図例のように、第３の実施の形態における投射光学系３は、上述した第１の実施の形態の場合と同様に、第１１光学系Ｌ１１の全体を移動させることで、画面シフト機能ＳＦを実現する。
ただし、変倍機能ＭＦについては、上述した第１の実施の形態の場合とは異なり、第１１光学系Ｌ１１を構成する２つの群を光軸上に移動させることで、実現するようになっている。
なお、それ以外の構成については、上述した第１の実施の形態の場合と同様であるため、ここではその説明を省略する。

ここで、第３の実施の形態における投射光学系３について、具体的な数値例を挙げて、以下にその簡単な説明を行う。

図３３は、第３の実施の形態における投射光学系による横収差図である。図中において、一目盛りは１ドットサイズをスクリーン上に拡大投射した時の１ドットサイズとなる。実線は５４６.１ｎｍ、点線は６２０ｎｍ、１点鎖線は４６０ｎｍとなる。なお、ここで示す横収差図は、ｙ方向に移動させたときの横収差図であるが、もちろん移動方向はｙ方向に限らず、光軸に垂直であればどの方向でもよい。

図３４は、第３の実施の形態における投射光学系のレンズデータの具体例の説明図である。図中において、＊印は非球面を有する面であり、上記の（７）式に従う。ｒは曲率半径、ｄは間隔およびレンズの芯厚、ｎｄは、ｄ線（５８７．５６ｎｍ）での屈折率、νｄは同様にｄ線でのアッベ数である。また｛印で纏められたレンズ群はフローティング機能ＦＦ、変倍機能ＭＦおよび画面シフト機能ＳＦに関係するレンズ群である。また、ｄｉはフローティング機能ＦＦおよび変倍機能ＭＦを実現する際に変動するレンズ間隔である。

図３５は、第３の実施の形態における投射光学系の１次像面側の開口数ＮＡ、基準投射距離時の最大半画角ω、最大の１次像面高さｙの具体例を示す説明図である。

図３６（ａ）は、第３の実施の形態における投射光学系において、画面シフト機能ＳＦを有するレンズ群と移動量の具体例を示す説明図である。
図３６（ｂ）および（ｃ）は、第３の実施の形態における投射光学系において、フローティング機能ＦＦと変倍機能ＭＦに関するレンズ間隔の具体例を示す説明図である。図中における数値は図３４におけるｄiに対応する。ここで、ｆｌは、それぞれの焦点距離、βは拡大倍率である。

図３７は、第３の実施の形態における投射光学系に対応する非球面係数の具体例を説明図である。図例の非球面係数は、上記（７）式に対応したものである。

図３８は、第３の実施の形態における画像変調素子の具体例を示す説明図である。上述した図３３の横収差における１ドットサイズとは、ここに記すサイズを示したものである。

図３９は、第３の実施の形態における投射光学系を用いて、図３８に示した画像変調素子を２次像面上に拡大投射したときのＴＶ歪曲の状態を示した説明図である。
図４０は、第３の実施の形態における投射光学系を用いて、図３８に示した画像変調素子を２次像面上に拡大投射した時の、対角サイズ、画歪等の変化量の具体例を示す説明図である。なお、図例の変化量等を求める際には、図１８に示した計算式を基にしている。

図４１は、第３の実施の形態における投射光学系での条件式（１）〜（６）の具体的な数値の一例を示す説明図である。

以上のような具体的な数値例によって特定される投射光学系３によれば、画面シフト機能ＳＦとして、第１光学系Ｌ１の一部である第１１光学系Ｌ１１の全体を、光軸と±０．１５ｍｍ垂直に移動させることで、約±２％程度の画面シフトを可能とする。また、変倍機能ＭＦとして、第１１光学系Ｌ１１を構成する２つの群を光軸上に移動させることで、±０．７％程度の拡大倍率を変化させる。また、第１２光学系Ｌ１２を構成する第１２ａ群Ｌ１２ａおよび第１２ｂ群Ｌ１２ｂを、近距離投射時５０″から遠距離投射時１００″への合焦の際、中間像側から１次像面側に移動させるフローティング機能ＦＦを持つ。

＜第４の実施の形態＞
図４２は、第４の実施の形態における投射光学系の概略構成例を示す説明図である。図例では、基準投射距離時の光路を示している。
また、図４３は、第４の実施の形態における投射光学系の要部構成例を示す説明図である。図例では、近距離投射時における第１光学系Ｌ１のレンズ断面を示している。
図例のように、第４の実施の形態における投射光学系３は、画面シフト機能ＳＦ１と、画面シフト機能ＳＦ２とを有している。画面シフト機能ＳＦ１は、第１光学系Ｌ１の全体の移動によって実現される。一方、画面シフト機能ＳＦ２は、第１光学系Ｌ１の一部である第１２光学系Ｌ１２の全体を移動させることによって実現される。
変倍機能ＭＦについては、上述した第３の実施の形態の場合と同様に、第１１光学系Ｌ１１を構成する２つの群を光軸上に移動させることで、実現するようになっている。
なお、それ以外の構成については、上述した第１の実施の形態の場合と同様であるため、ここではその説明を省略する。

ここで、第４の実施の形態における投射光学系３について、具体的な数値例を挙げて、以下にその簡単な説明を行う。

図４４は、第４の実施の形態における投射光学系による横収差図である。図中において、一目盛りは１ドットサイズをスクリーン上に拡大投射した時の１ドットサイズとなる。実線は５４６.１ｎｍ、点線は６２０ｎｍ、１点鎖線は４６０ｎｍとなる。なお、ここで示す横収差図は、ｙ方向に移動させたときの横収差図であるが、もちろん移動方向はｙ方向に限らず、光軸に垂直であればどの方向でもよい。

図４５は、第４の実施の形態における投射光学系のレンズデータの具体例の説明図である。図中において、＊印は非球面を有する面であり、上記の（７）式に従う。ｒは曲率半径、ｄは間隔およびレンズの芯厚、ｎｄは、ｄ線（５８７．５６ｎｍ）での屈折率、νｄは同様にｄ線でのアッベ数である。また｛印で纏められたレンズ群はフローティング機能ＦＦ、変倍機能ＭＦおよび画面シフト機能ＳＦに関係するレンズ群である。また、ｄｉはフローティング機能ＦＦおよび変倍機能ＭＦを実現する際に変動するレンズ間隔である。

図４６は、第４の実施の形態における投射光学系の１次像面側の開口数ＮＡ、基準投射距離時の最大半画角ω、最大の１次像面高さｙの具体例を示す説明図である。

図４８（ａ）は、第４の実施の形態における投射光学系において、画面シフト機能ＳＦ１を有するレンズ群および画面シフト機能ＳＦ２を有するレンズ群と移動量の具体例を示す説明図である。
図４８（ｂ）および（ｃ）は、第４の実施の形態における投射光学系において、フローティング機能ＦＦと変倍機能ＭＦに関するレンズ間隔の具体例を示す説明図である。図中における数値は図４５におけるｄiに対応する。ここで、ｆｌは、それぞれの焦点距離、βは拡大倍率である。

図４９は、第４の実施の形態における投射光学系に対応する非球面係数の具体例を説明図である。図例の非球面係数は、上記（７）式に対応したものである。

図４７は、第４の実施の形態における画像変調素子の具体例を示す説明図である。上述した図４４の横収差における１ドットサイズとは、ここに記すサイズを示したものである。

図５０は、第４の実施の形態における投射光学系を用いて、図４９に示した画像変調素子を２次像面上に拡大投射したときのＴＶ歪曲の状態を示した説明図である。
図５１は、第４の実施の形態における投射光学系を用いて、図４９に示した画像変調素子を２次像面上に拡大投射した時の、対角サイズ、画歪等の変化量の具体例を示す説明図である。なお、図例の変化量等を求める際には、図１８に示した計算式を基にしている。

図５２は、第４の実施の形態における投射光学系での条件式（１）〜（６）の具体的な数値の一例を示す説明図である。

以上のような具体的な数値例によって特定される投射光学系３によれば、画面シフト機能ＳＦ１として、第１光学系Ｌ１の全体を、光軸と±０．１ｍｍ垂直に移動させることで、約±３％程度の画面シフトを可能とする。また、画面シフト機能ＳＦ２として、第１光学系Ｌ１の一部である第１２光学系Ｌ１２の全体を、光軸と±０．１ｍｍ垂直に移動させることで、約±０．６％程度の画面シフトを可能とする。また、変倍機能ＭＦとして、第１１光学系Ｌ１１を構成する２つの群を光軸上に移動させることで、±０．３％程度の拡大倍率を変化させる。また、第１２光学系Ｌ１２を構成する第１２ａ群Ｌ１２ａおよび第１２ｂ群Ｌ１２ｂを、近距離投射時２０″から遠距離投射時１００″への合焦の際、中間像側から１次像面側に移動させるフローティング機能ＦＦを持つ。

なお、第４の実施の形態における構成では、画像変調素子が５．６ｍｍ×５．６ｍｍの正方形で構成されており、用途によって縦長の画面あるいは横長の画面を投射できる。したがって、例えば図５に示したテーブル上に投射する利用形態の場合に用いて最適なものとなる。

＜第５の実施の形態＞
図５３は、第５の実施の形態における投射光学系の概略構成例を示す説明図である。図例では、基準投射距離時の光路を示している。
また、図５４は、第５の実施の形態における投射光学系の要部構成例を示す説明図である。図例では、近距離投射時における第１光学系Ｌ１のレンズ断面を示している。なお、図中においては、最も拡大側を「拡（Ｗｉｄｅ）」、最も縮小側を「縮（Ｔｅｌｅ）」としている。
図例のように、第５の実施の形態における投射光学系３は、上述した第１の実施の形態の場合と同様に、第１１光学系Ｌ１１の全体を移動させることで、画面シフト機能ＳＦを実現する。
第１１光学系Ｌ１１は、１次像面の側から、正の屈折力を持つ第１１ａ群Ｌ１１ａ、正の屈折力を持つ第１１ｂ群Ｌ１１ｂ、負の屈折力を持つ第１１ｃ群Ｌ１１ｃ、および、正の屈折力を持つ第１１ｄ群Ｌ１１ｄの４つのレンズ群で構成されている。このうち、第１１ｂ群Ｌ１１ｂおよび第１１ｄ群Ｌ１１ｄが光軸上を移動することで、変倍機能ＭＦを実現するようになっている。
なお、それ以外の構成については、上述した第１の実施の形態の場合と同様であるため、ここではその説明を省略する。

ここで、第５の実施の形態における投射光学系３について、具体的な数値例を挙げて、以下にその簡単な説明を行う。

図５５は、第５の実施の形態における投射光学系による横収差図である。図中において、一目盛りは１ドットサイズをスクリーン上に拡大投射した時の１ドットサイズとなる。実線は５４６.１ｎｍ、点線は６２０ｎｍ、１点鎖線は４６０ｎｍとなる。なお、ここで示す横収差図は、ｙ方向に移動させたときの横収差図であるが、もちろん移動方向はｙ方向に限らず、光軸に垂直であればどの方向でもよい。

図５６は、第５の実施の形態における投射光学系のレンズデータの具体例の説明図である。図中において、＊印は非球面を有する面であり、上記の（７）式に従う。ｒは曲率半径、ｄは間隔およびレンズの芯厚、ｎｄは、ｄ線（５８７．５６ｎｍ）での屈折率、νｄは同様にｄ線でのアッベ数である。また｛印で纏められたレンズ群はフローティング機能ＦＦ、変倍機能ＭＦおよび画面シフト機能ＳＦに関係するレンズ群である。また、ｄｉはフローティング機能ＦＦおよび変倍機能ＭＦを実現する際に変動するレンズ間隔である。

図５７は、第５の実施の形態における投射光学系の１次像面側の開口数ＮＡ、基準投射距離時の最大半画角ω、最大の１次像面高さｙの具体例を示す説明図である。

図５８は、第５の実施の形態における投射光学系において、画面シフト機能ＳＦ１を有するレンズ群と移動量の具体例を示す説明図である。
図５９は、第５の実施の形態における投射光学系において、フローティング機能ＦＦと変倍機能ＭＦに関するレンズ間隔の具体例を示す説明図である。図中における数値は図５６におけるｄiに対応する。ここで、ｆｌは、それぞれの焦点距離、βは拡大倍率である。

図６０は、第５の実施の形態における投射光学系に対応する非球面係数の具体例を説明図である。図例の非球面係数は、上記（７）式に対応したものである。

図６１は、第５の実施の形態における画像変調素子の具体例を示す説明図である。上述した図５５の横収差における１ドットサイズとは、ここに記すサイズを示したものである。

図６２は、第５の実施の形態における投射光学系を用いて、図６１に示した画像変調素子を２次像面上に拡大投射したときのＴＶ歪曲の状態を示した説明図である。
図６３は、第５の実施の形態における投射光学系を用いて、図６１に示した画像変調素子を２次像面上に拡大投射した時の、対角サイズ、画歪等の変化量の具体例を示す説明図である。なお、図例の変化量等を求める際には、図１８に示した計算式を基にしている。

図６４は、第５の実施の形態における投射光学系での条件式（１）〜（６）の具体的な数値の一例を示す説明図である。

以上のような具体的な数値例によって特定される投射光学系３によれば、画面シフト機能ＳＦとして、第１１光学系Ｌ１１の全体を、光軸と±０．１ｍｍ垂直に移動させることで、約±１．７％程度の画面シフトを可能とする。また、変倍機能ＭＦとして、第１１光学系Ｌ１１における第１１ｂ群Ｌ１１ｂおよび第１１ｄ群Ｌ１１ｄを光軸上に移動させることで、±１０％程度の拡大倍率を変化させる。また、第１２光学系Ｌ１２を構成する第１２ａ群Ｌ１２ａおよび第１２ｂ群Ｌ１２ｂを、例えばＷｉｄｅ時に、近距離投射時６０″から遠距離投射時１００″への合焦の際、中間像側から１次像面側に移動させるフローティング機能ＦＦを持つ。この機能は、縮小側（Ｔｅｌｅ）でも同様であり、その場合５４．５５″から９０．９１″までの変化となる。

＜第６の実施の形態＞
図６５は、第６の実施の形態における投射光学系の概略構成例を示す説明図である。図
例では、基準投射距離時の光路を示している。
また、図６６は、第６の実施の形態における投射光学系の要部構成例を示す説明図である。図例では、近距離投射時における第１光学系Ｌ１のレンズ断面を示している。なお、図中においては、最も拡大側を「拡（Ｗｉｄｅ）」、最も縮小側を「縮（Ｔｅｌｅ）」としている。
図例のように、第６の実施の形態における投射光学系３は、上述した第１の実施の形態の場合と同様に、第１１光学系Ｌ１１の全体を移動させることで、画面シフト機能ＳＦを実現する。
第１１光学系Ｌ１１は、１次像面の側から、正の屈折力を持つ第１１ａ群Ｌ１１ａ、正の屈折力を持つ第１１ｂ群Ｌ１１ｂ、負の屈折力を持つ第１１ｃ群Ｌ１１ｃ、および、正の屈折力を持つ第１１ｄ群Ｌ１１ｄの４つのレンズ群で構成されている。このうち、第１１ｂ群Ｌ１１ｂ、第１１ｃ群Ｌ１１ｃおよび第１１ｄ群Ｌ１１ｄが光軸上を移動することで、変倍機能ＭＦを実現するようになっている。
なお、それ以外の構成については、上述した第１の実施の形態の場合と同様であるため、ここではその説明を省略する。

ここで、第６の実施の形態における投射光学系３について、具体的な数値例を挙げて、以下にその簡単な説明を行う。

図６７は、第６の実施の形態における投射光学系による横収差図である。図中において、一目盛りは１ドットサイズをスクリーン上に拡大投射した時の１ドットサイズとなる。実線は５４６.１ｎｍ、点線は６２０ｎｍ、１点鎖線は４６０ｎｍとなる。なお、ここで示す横収差図は、ｙ方向に移動させたときの横収差図であるが、もちろん移動方向はｙ方向に限らず、光軸に垂直であればどの方向でもよい。

図６８は、第６の実施の形態における投射光学系のレンズデータの具体例の説明図である。図中において、＊印は非球面を有する面であり、上記の（７）式に従う。ｒは曲率半径、ｄは間隔およびレンズの芯厚、ｎｄは、ｄ線（５８７．５６ｎｍ）での屈折率、νｄは同様にｄ線でのアッベ数である。また｛印で纏められたレンズ群はフローティング機能ＦＦ、変倍機能ＭＦおよび画面シフト機能ＳＦに関係するレンズ群である。また、ｄｉはフローティング機能ＦＦおよび変倍機能ＭＦを実現する際に変動するレンズ間隔である。

図６９は、第６の実施の形態における投射光学系の１次像面側の開口数ＮＡ、基準投射距離時の最大半画角ω、最大の１次像面高さｙの具体例を示す説明図である。

図７０は、第６の実施の形態における投射光学系において、画面シフト機能ＳＦ１を有するレンズ群と移動量の具体例を示す説明図である。
図７１は、第６の実施の形態における投射光学系において、フローティング機能ＦＦと変倍機能ＭＦに関するレンズ間隔の具体例を示す説明図である。図中における数値は図６８におけるｄiに対応する。ここで、ｆｌは、それぞれの焦点距離、βは拡大倍率である。

図７２は、第６の実施の形態における投射光学系に対応する非球面係数の具体例を説明図である。図例の非球面係数は、上記（７）式に対応したものである。

図７３は、第６の実施の形態における画像変調素子の具体例を示す説明図である。上述した図６７の横収差における１ドットサイズとは、ここに記すサイズを示したものである。

図７４は、第６の実施の形態における投射光学系を用いて、図７３に示した画像変調素子を２次像面上に拡大投射したときのＴＶ歪曲の状態を示した説明図である。
図７５は、第６の実施の形態における投射光学系を用いて、図７３に示した画像変調素子を２次像面上に拡大投射した時の、対角サイズ、画歪等の変化量の具体例を示す説明図である。なお、図例の変化量等を求める際には、図１８に示した計算式を基にしている。

図７６は、第６の実施の形態における投射光学系での条件式（１）〜（６）の具体的な数値の一例を示す説明図である。

以上のような具体的な数値例によって特定される投射光学系３によれば、画面シフト機能ＳＦとして、第１１光学系Ｌ１１の全体を、光軸と±０．１ｍｍ垂直に移動させることで、約±１．７％程度の画面シフトを可能とする。また、変倍機能ＭＦとして、第１１光学系Ｌ１１における第１１ｂ群Ｌ１１ｂ、第１１ｃ群Ｌ１１ｃおよび第１１ｄ群Ｌ１１ｄを光軸上に移動させることで、±２０％程度の拡大倍率を変化させる。また、第１２光学系Ｌ１２を構成する第１２ａ群Ｌ１２ａおよび第１２ｂ群Ｌ１２ｂを、例えばＷｉｄｅ時に、近距離投射時６０″から遠距離投射時１００″への合焦の際、中間像側から１次像面側に移動させるフローティング機能ＦＦを持つ。この機能は、縮小側（Ｔｅｌｅ）でも同様であり、その場合４９．５９″から８２．６５″までの変化となる。

以上に説明した第１〜第６の実施の形態のいずれかの構成を備えることで、半画角７０度、開口数０．３近辺の超広角、大口径でありながら、画面シフト機能ＳＦ、変倍機能ＭＦおよびフローティング機能ＦＦを投射光学系３に持たせること可能となる。しかも、これらの各機能を、小型で、かつ、安価に実現することが可能となる。

なお、超広角、大口径に対応した投射光学系３を用いる場合、当該投射光学系３を備えて構成された液晶プロジェクタ装置は、設置環境に非常に敏感となる。すなわち、超広角等に非対応の従来型の液晶プロジェクタ装置では気にならなかった振動に反応し、投射された画面が揺れることが生じるおそれがある。
このことから、投射光学系３を備えて構成された液晶プロジェクタ装置については、以下に述べる構成を採用することも考えられる。すなわち、画面の振幅を赤外線センサで感知するか、または装置自体に振動を検知させる構造にする。そして、その振幅または振動の情報を、第１光学系Ｌ１の一部の光学部品を光軸と略垂直に移動させる機構と同期させる。これにより、画面の振動を補正することを可能にする。その場合の赤外線センサ、検知構造、同期させる手段等については、公知技術を利用して実現すればよいため、ここではその具体的な説明を省略する。

［投射光学系の他の構成例］
次に、投射光学系３の他の構成例を説明する。
大型の曲面反射面を使用する投射光学系３の場合、画像変調素子を駆動させる基板や冷却機構等を含めた液晶プロジェクタ装置の全体構成で考えると、その高さ方向の寸法が大きくなりがちである。このことから、当該液晶プロジェクタ装置に用いられる投射光学系３については、以下に述べるように構成することが考えられる。
以下、投射光学系３の構成について、第７〜第１０の実施の形態を例に挙げて順に説明する。

＜第７の実施の形態＞
図７７は、第７の実施の形態における投射光学系の概略構成例を示す説明図である。
図例のように、第７の実施の形態における投射光学系３は、上述した第１の実施の形態の場合と同様に、第１光学系Ｌ１と第２光学系Ｌ２とを有している。そして、第１光学系Ｌ１は、１次像面の側から第１１光学系Ｌ１１と第１２光学系Ｌ１２とが配されて構成されている。
ただし、第７の実施の形態における投射光学系３では、上述した第１の実施の形態の場合とは異なり、第１１光学系Ｌ１１と第１２光学系Ｌ１２との間に、第１平面反射面Ｍ１が配置されている。また、第１光学系Ｌ１と第２光学系Ｌ２との間に、第２平面反射面Ｍ２が配置されている。さらには、第２光学系Ｌ２と２次像面との間に、屈折率ｎで構成される透過性を持つ平行平板Ｔが配置されている。
なお、それ以外の構成については、上述した第１の実施の形態の場合と同様であるため、ここではその説明を省略する。第１平面反射面Ｍ１、第２平面反射面Ｍ２および平行平板Ｔの具体的な構成（形成材料等）についても、公知技術を利用して実現すればよいため、ここではその説明を省略する。

第１平面反射面Ｍ１については、当該第１平面反射面Ｍ１のｙ軸回転角度β１と、当該第１平面反射面Ｍ１のｘ軸回転角度α１とが、以下の条件式（８）および条件式（９）を満たすように配置される。ここで、ｙ軸回転角度とは、ｙ軸回りの回転角度のことをいう。また、ｘ軸回転角度とは、ｘ軸回りの回転角度のことをいう。ｙ軸およびｘ軸は、液晶プロジェクタ装置の設置面をｘｙ平面とした場合の当該平面における各基準軸である。

３０°＜｜β１｜＜６５°・・・（８）

３°＜α１＜１５°・・・（９）

上記の条件式（８），（９）は、液晶プロジェクタ装置の高さ方向（ｘｙ平面に直交するｚ軸方向。）の寸法を小型化するためのものである。すなわち、条件式（８）の下限に満たない場合には、第１１光学系Ｌ１１と第１２光学系Ｌ１２が干渉してしまうおそれがある。また、上限を超える場合には、第１平面反射面Ｍ１と、第１１光学系Ｌ１１または第１２光学系Ｌ１２とが干渉するおそれがある。一方、条件式（９）の下限に満たない場合には、凹面反射面の高さ方向に対して光源が大きくはみ出してしまい、装置の高さ方向寸法が大型化してしまう。また、上限を超える場合には、画像変調素子を駆動させる基板、あるいは画像変調素子を冷却する部品類が、凹面反射面の高さ方向に対してはみ出してしまうため、装置の高さ方向寸法が大型化する。

つまり、条件式（８），（９）で規定されるように、第１平面反射面Ｍ１は、ｙ軸およびｘ軸の両方について、それぞれに回転角度を有する。したがって、ｙ軸およびｘ軸のいずれか一方のみに回転角度を有する場合に比べて、ｘｙ平面に垂直なｚ軸方向における大きさ、すなわち液晶プロジェクタ装置の高さ方向における大きさを、小さく抑えられるのである。

この第１平面反射面Ｍ１については、全反射条件を満たすように構成することも考えられる。このように構成すれば、より明るい光学系を達成したい場合に有効となる。

第２平面反射面Ｍ２については、当該第２平面反射面Ｍ２のｙ軸回転角度β２と、当該第２平面反射面Ｍ２のｘ軸回転角度α２とが、以下の条件式（１０）および条件式（１１）を満たすように配置される。

２０°＜｜β２｜＜４５°・・・（１０）

３°＜α２＜１５°・・・（１１）

上記の条件式（１０），（１１）は、液晶プロジェクタ装置の高さ方向（ｘｙ平面に直交するｚ軸方向。）の寸法を小型化するためのものである。すなわち、条件式（１０）の下限に満たない場合には、第１１光学系Ｌ１１と第１２光学系Ｌ１２が干渉してしまうおそれがある。また、上限を超える場合には、第２光学系Ｌ２と画像変調素子との間が離れてしまうため、装置全体の大型化を招く。一方、条件式（１１）の上限を超える場合には、凹面反射面の高さ方向に対して光源が大きくはみ出してしまい、装置の高さ方向寸法が大型化してしまう。また、下限に満たない場合には、画像変調素子を駆動させる基板、あるいは画像変調素子を冷却する部品類が、凹面反射面の高さ方向に対してはみ出してしまうため、装置の高さ方向寸法が大型化する。

また、第１平面反射面Ｍ１および第２平面反射面Ｍ２については、以下の条件式（１２）および条件式（１３）を満たすように配置することが望ましい。

−２０°＜α１＋α２＜２０°・・・（１２）

７０°＜β１＋β２＜１１０°・・・（１３）

上記の条件式（１２），（１３）は、特に光源として水銀ランプを使用する場合に有効となる。すなわち、条件式（１２），（１３）は、光源のアーク部分を略水平に置くための条件であり、その上下限を超える場合には光源の寿命が急激に悪化することが考えられる。
なお、条件式（１２）に規定される条件は、壁や電子黒板等といった地面と垂直な面が投射面となる場合（例えば、図１参照。）に有効となる。また、条件式（１３）に規定される条件は、テーブル上への投射を行う場合（例えば、図５参照。）に有効となる。
条件式（１２）および条件式（１３）のいずれについても満たす場合には、全ての投射形態に対応可能な構成となる。すなわち、その場合、凹面反射面の裏面側に光源が配置されることになる。

平行平板Ｔについては、当該平行平板Ｔのｘ軸回転角度αｔが、以下の条件式（１４）を満たすように配置される。

６０°＜αｔ＜８７°・・・（１４）

防塵効果もあるため、第２光学系Ｌ２と２次像面との間に平行平板Ｔを挿入することは有効である。ところが、例えば平行平板Ｔを光軸と略平行に配置すると、２次像面に入射する光束の１部が当該平行平板Ｔに非常に浅い角度で入射することとなる。そのため、透過率を高めるための反射防止膜上で光束の反射率が高くなり、結果的に明るさの劣化やゴースト発生等を招く原因となり得る。
したがって、平行平板Ｔについては、上記の条件式（１４）に規定される範囲で、傾きを与えることが有効となる。すなわち、条件式（１４）の下限を超える角度で平行平板Ｔを配置すれば、反射率を小さくすることができる。一方、上限を超える場合には、平行平板Ｔおよび２次光学系Ｌ２含めた装置全体の高さが大きくなってしまう。

また、平行平板Ｔの出射直後の位置、すなわち平行平板Ｔより２次像面側の位置には、画像変調素子からの画像情報を完全に遮光できる遮光板を配置するとともに、その遮光板を開閉自在の構造とすることも考えられる。このような構造にしておくことで、電源を切ることなく、使用状況によって、画像情報のＯＮ／ＯＦＦを切り換えることが可能となる。

ここで、第７の実施の形態における投射光学系３について、具体的な数値例を挙げる。
図７８は、第７の実施の形態における投射光学系での条件式（８）〜（１４）の具体的な数値の一例を示す説明図である。

以上のような具体的な数値例によって特定される投射光学系３によれば、α１およびα２に角度を持たせることで、液晶プロジェクタ装置を構成した場合の高さ方向寸法を、例えば１３０ｍｍ程度に抑えられるようになる（例えば、図７７（ｂ）参照。）。

＜第８の実施の形態＞
図７９は、第８の実施の形態における投射光学系の概略構成例を示す説明図である。
図例のように、第８の実施の形態における投射光学系３は、上述した第７の実施の形態の場合と同様に、第１平面反射面Ｍ１、第２平面反射面Ｍ２および平行平板Ｔを備えて構成されている。

ここで、第８の実施の形態における投射光学系３について、具体的な数値例を挙げる。
図８０は、第８の実施の形態における投射光学系での条件式（８）〜（１４）の具体的な数値の一例を示す説明図である。

以上のような具体的な数値例によって特定される投射光学系３によれば、平行平板Ｔの傾きを８５°に設定することで、液晶プロジェクタ装置を構成した場合の高さ方向寸法を、例えば１２０ｍｍ程度に抑えられるようになる（例えば、図７９（ｂ）参照。）。
図８１は、そのときの２次像面を含めた光路図の具体例を示す説明図である。なお、図例は、基準投射距離時での光路図であり、８０″を投射したときのものである。

＜第９の実施の形態＞
図８２は、第９の実施の形態における投射光学系の概略構成例を示す説明図である。
図例のように、第９の実施の形態における投射光学系３は、上述した第８の実施の形態の場合の構成に加えて、第２光学系Ｌ２から２次像面に至る光路上に、１つの反射面を持つ第３平面反射面Ｍ３が着脱可能に配置されている。
なお、第３平面反射面Ｍ３の具体的な構成（形成材料等）については、公知技術を利用して実現すればよいため、ここではその説明を省略する。また、第３平面反射面Ｍ３を着脱可能にする機構についても、特に限定されるものではなく、公知技術を利用して実現すればよい。

第３平面反射面Ｍ３については、当該第３平面反射面Ｍ３のｘ軸回転角度α３が、以下の条件式（１５）を満たすように配置される。

−１５°＜α３＜０°・・・（１５）

上記の条件式（１５）は、液晶プロジェクタ装置による投射空間を小さくするためのものである。すなわち、条件式（１５）が規定する範囲に収まるように、第３平面反射面Ｍ３を配置することで、当該第３平面反射面Ｍ３を大きくすることなく、投射空間を小さくすることが可能となる。具体的には、条件式（１５）の下限に満たない場合、第３平面反射面Ｍ３から２次像面に向かう光束が、投射光学系３と干渉することになる。一方、上限を超える場合には、第３平面反射面Ｍ３の大型化を招く。

また、第３平面反射面Ｍ３については、取り外し可能な機構を持たせることで、用途に合わせて投射空間を変えることが可能となる。さらには、第３平面反射面Ｍ３の裏面で光束を反射させることによって、使用者が直接蒸着膜に触れることがなくなるため、取り扱いが容易になる。

ここで、第９の実施の形態における投射光学系３について、具体的な数値例を挙げる。
図８３は、第９の実施の形態における投射光学系での条件式（８）〜（１５）の具体的な数値の一例を示す説明図である。
このように、第９の実施の形態における投射光学系３によれば、条件式（８）〜（１５）の全てを満たすことで、小型で投射空間も狭い液晶プロジェクタ装置を提供することができる。

図８４は、第９の実施の形態における投射光学系を用いて液晶プロジェクタ装置を構成した場合の２次像面を含めた光路図の具体例を示す説明図である。図例は、基準投射距離時での光路図であり、８０″を投射したときのものである。
図例のように、第３平面反射面Ｍ３を設置することで、液晶プロジェクタ装置を構成した場合の投射空間を、上述した第８の実施の形態の場合（図８１参照。）の８００ｍｍから５９０ｍｍへと大幅に小さくすることが可能になる。

なお、第３平面反射面Ｍ３を設置する場合については、当該第３平面反射面Ｍ３を平行平板で構成するとともに、第２光学系Ｌ２から２次像面に至る光路間に２回の透過と１回の反射を繰り返すように構成することが考えられる。

＜第１０の実施の形態＞
図８５は、第１０の実施の形態における投射光学系の概略構成例を示す説明図である。
図例のように、第１０の実施の形態における投射光学系３は、上述した第７の実施の形態の場合と略同様に構成されているが、第１平面反射面Ｍ１として全反射プリズムＴＩＲを使用している点が異なる。それ以外の構成については、上述した第７の実施の形態の場合と同様であるため、ここではその説明を省略する。また、全反射プリズムＴＩＲについても、公知技術を利用して実現すればよいため、ここではその説明を省略する。

ここで、第１０の実施の形態における投射光学系３について、具体的な数値例を挙げる。
図８６は、第１０の実施の形態における投射光学系での条件式（８）〜（１４）の具体的な数値の一例を示す説明図である。

以上のような具体的な数値例によって特定される投射光学系３によれば、α１およびα２に角度を持たせることで、液晶プロジェクタ装置を構成した場合の高さ方向寸法を、例えば１３０ｍｍ程度に抑えられるようになる（例えば、図８５（ｂ）参照。）。

なお、上述した各実施の形態では、本発明の好適な実施具体例を説明したが、本発明はその内容に限定されることはない。
特に、第１〜第１０の実施の形態で例示した各部の具体的形状および数値は、本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
また、例えば、上述した各実施の形態では、投射型画像表示装置として液晶プロジェクタ装置を例に挙げて説明したが、他の投射型画像表示装置、すなわち画像変調素子として液晶パネル以外を用いたものであっても、全く同様に本発明を適用することが可能である。
さらに、例えば、上述した各実施の形態では、投射型画像表示装置の光学系として好適な投射光学系について説明したが、撮像装置（例えば、デジタルカメラ、監視用カメラ、書画カメラ。）用の光学系としても勿論使用可能である。
このように、本発明は、本実施形態で説明した内容に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更することが可能である。

超広角対応の液晶プロジェクタ装置の利点についての説明図（その１）である。 超広角対応の液晶プロジェクタ装置の利点についての説明図（その２）である。 超広角対応の液晶プロジェクタ装置の利点についての説明図（その３）である。 超広角対応の液晶プロジェクタ装置の利点についての説明図（その４）である。 超広角対応の液晶プロジェクタ装置の利点についての説明図（その５）である。 液晶プロジェクタ装置の概略構成例を示す説明図である。 液晶プロジェクタ装置における光源および照明光学系の概略構成例を示す説明図である。 第１の実施の形態における投射光学系の概略構成例を示す光路図である。 第１の実施の形態における投射光学系の要部構成例を示す説明図である。 第１の実施の形態における投射光学系による横収差図である。 第１の実施の形態における投射光学系のレンズデータの具体例の説明図である。 第１の実施の形態における投射光学系の１次像面側の開口数ＮＡ、基準投射距離時の最大半画角ω、最大の１次像面高さｙの具体例を示す説明図である。 第１の実施の形態における投射光学系において、画面シフト機能を有するレンズ群と移動量の具体例と、フローティング機能と変倍機能に関するレンズ間隔の具体例を示す説明図である。 第１の実施の形態における投射光学系に対応する非球面係数の具体例を説明図である。 第１の実施の形態における画像変調素子の具体例を示す説明図である。 第１の実施の形態における投射光学系を用いて、図１５に示した画像変調素子を２次像面上に拡大投射したときのＴＶ歪曲の状態を示した説明図である。 第１の実施の形態における投射光学系を用いて、図１５に示した画像変調素子を２次像面上に拡大投射した時の、対角サイズ、画歪等の変化量の具体例を示す説明図である。 ２次像面上における対角サイズ、画歪等の変化量等を求める際に基にした計算式の具体例を示す説明図である。 第１の実施の形態における投射光学系での条件式（１）〜（６）の具体的な数値の一例を示す説明図である。 第２の実施の形態における投射光学系の概略構成例を示す説明図である。 第２の実施の形態における投射光学系の要部構成例を示す説明図である。 第２の実施の形態における投射光学系による横収差図である。 第２の実施の形態における投射光学系のレンズデータの具体例の説明図である。 第２の実施の形態における投射光学系の１次像面側の開口数ＮＡ、基準投射距離時の最大半画角ω、最大の１次像面高さｙの具体例を示す説明図である。 第２の実施の形態における投射光学系において、画面シフト機能を有するレンズ群と移動量の具体例と、フローティング機能と変倍機能に関するレンズ間隔の具体例を示す説明図である。 第２の実施の形態における投射光学系に対応する非球面係数の具体例を説明図である。 第２の実施の形態における画像変調素子の具体例を示す説明図である。 第２の実施の形態における投射光学系を用いて、図２７に示した画像変調素子を２次像面上に拡大投射したときのＴＶ歪曲の状態を示した説明図である。 第２の実施の形態における投射光学系を用いて、図２７に示した画像変調素子を２次像面上に拡大投射した時の、対角サイズ、画歪等の変化量の具体例を示す説明図である。 第２の実施の形態における投射光学系での条件式（１）〜（６）の具体的な数値の一例を示す説明図である。 第３の実施の形態における投射光学系の概略構成例を示す説明図である。 第３の実施の形態における投射光学系の要部構成例を示す説明図である。 第３の実施の形態における投射光学系による横収差図である。 第３の実施の形態における投射光学系のレンズデータの具体例の説明図である。 第３の実施の形態における投射光学系の１次像面側の開口数ＮＡ、基準投射距離時の最大半画角ω、最大の１次像面高さｙの具体例を示す説明図である。 第３の実施の形態における投射光学系において、画面シフト機能を有するレンズ群と移動量の具体例と、フローティング機能と変倍機能に関するレンズ間隔の具体例を示す説明図である。 第３の実施の形態における投射光学系に対応する非球面係数の具体例を説明図である。 第３の実施の形態における画像変調素子の具体例を示す説明図である。 第３の実施の形態における投射光学系を用いて、図３８に示した画像変調素子を２次像面上に拡大投射したときのＴＶ歪曲の状態を示した説明図である。 第３の実施の形態における投射光学系を用いて、図３８に示した画像変調素子を２次像面上に拡大投射した時の、対角サイズ、画歪等の変化量の具体例を示す説明図である。 第３の実施の形態における投射光学系での条件式（１）〜（６）の具体的な数値の一例を示す説明図である。 第４の実施の形態における投射光学系の概略構成例を示す説明図である。 第４の実施の形態における投射光学系の要部構成例を示す説明図である。 第４の実施の形態における投射光学系による横収差図である。 第４の実施の形態における投射光学系のレンズデータの具体例の説明図である。 第４の実施の形態における投射光学系の１次像面側の開口数ＮＡ、基準投射距離時の最大半画角ω、最大の１次像面高さｙの具体例を示す説明図である。 第４の実施の形態における画像変調素子の具体例を示す説明図である。 第４の実施の形態における投射光学系において、画面シフト機能を有するレンズ群と移動量の具体例と、フローティング機能と変倍機能に関するレンズ間隔の具体例を示す説明図である。 第４の実施の形態における投射光学系に対応する非球面係数の具体例を説明図である。 第４の実施の形態における投射光学系を用いて、図４９に示した画像変調素子を２次像面上に拡大投射したときのＴＶ歪曲の状態を示した説明図である。 第４の実施の形態における投射光学系を用いて、図４９に示した画像変調素子を２次像面上に拡大投射した時の、対角サイズ、画歪等の変化量の具体例を示す説明図である。 第４の実施の形態における投射光学系での条件式（１）〜（６）の具体的な数値の一例を示す説明図である。 第５の実施の形態における投射光学系の概略構成例を示す説明図である。 第５の実施の形態における投射光学系の要部構成例を示す説明図である。 第５の実施の形態における投射光学系による横収差図である。 第５の実施の形態における投射光学系のレンズデータの具体例の説明図である。 第５の実施の形態における投射光学系の１次像面側の開口数ＮＡ、基準投射距離時の最大半画角ω、最大の１次像面高さｙの具体例を示す説明図である。 第５の実施の形態における投射光学系において、画面シフト機能を有するレンズ群と移動量の具体例を示す説明図である。 第５の実施の形態における投射光学系において、フローティング機能と変倍機能に関するレンズ間隔の具体例を示す説明図である。 第５の実施の形態における投射光学系に対応する非球面係数の具体例を説明図である。 第５の実施の形態における画像変調素子の具体例を示す説明図である。 第５の実施の形態における投射光学系を用いて、図６１に示した画像変調素子を２次像面上に拡大投射したときのＴＶ歪曲の状態を示した説明図である。 第５の実施の形態における投射光学系を用いて、図６１に示した画像変調素子を２次像面上に拡大投射した時の、対角サイズ、画歪等の変化量の具体例を示す説明図である。 第５の実施の形態における投射光学系での条件式（１）〜（６）の具体的な数値の一例を示す説明図である。 第６の実施の形態における投射光学系の概略構成例を示す説明図である。 第６の実施の形態における投射光学系の要部構成例を示す説明図である。 第６の実施の形態における投射光学系による横収差図である。 第６の実施の形態における投射光学系のレンズデータの具体例の説明図である。 第６の実施の形態における投射光学系の１次像面側の開口数ＮＡ、基準投射距離時の最大半画角ω、最大の１次像面高さｙの具体例を示す説明図である。 第６の実施の形態における投射光学系において、画面シフト機能を有するレンズ群と移動量の具体例を示す説明図である。 第６の実施の形態における投射光学系において、フローティング機能と変倍機能に関するレンズ間隔の具体例を示す説明図である。 第６の実施の形態における投射光学系に対応する非球面係数の具体例を説明図である。 第６の実施の形態における画像変調素子の具体例を示す説明図である。 第６の実施の形態における投射光学系を用いて、図７３に示した画像変調素子を２次像面上に拡大投射したときのＴＶ歪曲の状態を示した説明図である。 第６の実施の形態における投射光学系を用いて、図７３に示した画像変調素子を２次像面上に拡大投射した時の、対角サイズ、画歪等の変化量の具体例を示す説明図である。 第６の実施の形態における投射光学系での条件式（１）〜（６）の具体的な数値の一例を示す説明図である。 第７の実施の形態における投射光学系の概略構成例を示す説明図である。 第７の実施の形態における投射光学系での条件式（８）〜（１４）の具体的な数値の一例を示す説明図である。 第８の実施の形態における投射光学系の概略構成例を示す説明図である。 第８の実施の形態における投射光学系での条件式（８）〜（１４）の具体的な数値の一例を示す説明図である。 第８の実施の形態における投射光学系を用いて液晶プロジェクタ装置を構成した場合の２次像面を含めた光路図の具体例を示す説明図である。 第９の実施の形態における投射光学系の概略構成例を示す説明図である。 第９の実施の形態における投射光学系での条件式（８）〜（１５）の具体的な数値の一例を示す説明図である。 第９の実施の形態における投射光学系を用いて液晶プロジェクタ装置を構成した場合の２次像面を含めた光路図の具体例を示す説明図である。 第１０の実施の形態における投射光学系の概略構成例を示す説明図である。 第１０の実施の形態における投射光学系での条件式（８）〜（１４）の具体的な数値の一例を示す説明図である。 スクリーンに対する入射角θの説明図である。 従来型の液晶プロジェクタ装置で使用される画面シフト機能の一具体例の説明図である。

符号の説明

１…光源、２…照明光学系、３…投射光学系、Ｐ…画像変調素子（液晶パネル）、Ｌ１…第１光学系、Ｌ２…第２光学系、Ｌ１１…第１１光学系、Ｌ１２…第１２光学系、Ｌ１１ａ…第１１ａ群、Ｌ１１ｂ…第１１ｂ群、Ｌ１１ｃ…第１１ｃ群、Ｌ１１ｄ…第１１ｄ群、Ｌ１２ａ…第１２ａ群、Ｌ１２ｂ…第１２ｂ群、ＳＦ…画面シフト機能、ＭＦ…変倍機能、ＦＦ…フローティング機能、Ｍ１…第１平面反射面、Ｍ２…第２平面反射面、Ｍ３…第３平面反射面、Ｔ…平行平板

Claims (9)

1. 光源と、
   前記光源から発せられた光束を１次像面となる画像変調素子
   の面上に均一照射する照明光学系と、
   前記画像変調素子で変調された前記１次像面の画像情報を２次像面となるスクリーン上へ拡大投射する投射光学系とを備え、
   前記投射光学系は、
   正の屈折力を持つ第１光学系と、
   凹面反射面を持つ第２光学系とから構成され、
   前記第１光学系は、
   当該第１光学系を構成する全ての光学部品が回転対称面を持つ共通の光軸と、
   当該第１光学系を構成する少なくとも１つの光学部品のみの前記光軸と略垂直方向への移動によって前記２次像面を移動させる画面シフト機能と
   を持つ投射型画像表示装置。
2. 前記画面シフト機能を実現する前記少なくとも１つの光学部品の屈折力φsと、基準投射時のレンズ位置における前記第１光学系の屈折力φ１とが、
   （１）０．２＜｜φs／φ１｜＜１．２
   の関係を満たす請求項１記載の投射型画像表示装置。
3. 前記第１光学系は、前記１次像面の側から、正の屈折力を持つ第１１光学系と、負の屈折力を持つ第１２光学系とで構成されて、前記第２光学系との間に中間像を結像し、
   前記第１１光学系は、複数のレンズ群で構成されるとともに、正の屈折力を持つ少なくとも１つのレンズ群の前記光軸に沿った方向への移動によって前記２次像面の画像を変倍する変倍機能を持ち、
   前記変倍機能を実現するレンズ群のうち最も移動量の大きいレンズ群の屈折力φｍと、基準投射時のレンズ位置における前記第１光学系の屈折力φ１とが、
   （２）０．２＜｜φｍ／φ１｜＜０．９
   の関係を満たす請求項１または２記載の投射型画像表示装置。
4. 前記第１１光学系は、前記１次像面の側から、正の屈折力を持つ第１１ａ群、正の屈折力を持つ第１１ｂ群、負の屈折力を持つ第１１ｃ群、および、正の屈折力を持つ第１１ｄ群の４つのレンズ群で構成され、
   前記変倍機能は、少なくとも前記第１１ｂ群および前記第１１ｄ群の２つのレンズ群が、前記１次像面側に前記光軸上を移動することで拡大倍率を大きくし、前記中間像側に前記光軸上を移動することで拡大倍率を小さくする
   請求項３記載の投射型画像表示装置。
5. 前記第１光学系は、前記１次像面の側から、正の屈折力を持つ第１１光学系と、負の屈折力を持つ第１２光学系とで構成されて、前記第２光学系との間に中間像を結像し、
   前記第１２光学系は、前記１次像面に最も近い面が凸面で形成され全体で負の屈折力を持つ第１２ａ群と、前記中間像側に凸面を持つ正メニスカスレンズで構成される第１２ｂ群とを含むとともに、近距離投射時から遠距離投射時への合焦の際に前記第１２ｂ群が前記中間像側から前記１次像面側に前記光軸上を移動するフローティング機能を持ち、
   前記第１２ａ群の屈折力φ１２ａ、前記第１２ｂ群の屈折力φ１２ｂ、および、基準投射時のレンズ位置における前記第１２光学系の屈折力が、
   （３）０．２＜｜φ１２ｂ／φ１２｜＜３．０
   （４）０．２＜｜φ１２ｂ／φ１２ａ｜＜１．０
   の関係を満たす請求項１から４のいずれか１項に記載の投射型画像表示装置。
6. 前記第１２ａ群のフローティング時の移動量Ｍ１２ａおよび前記第１２ｂ群のフローティング時の移動量Ｍ１２ｂが、
   （５）１．５＜Ｍ１２ｂ／Ｍ１２ａ＜７．０
   の関係を満たす請求項５記載の投射型画像表示装置。
7. 前記第２光学系は、回転対称非球面で構成され、前記第１光学系と共通の前記光軸を持つ
   請求項１から６のいずれか１項に記載の投射型画像表示装置。
8. 光源と、
   前記光源から発せられた光束を１次像面となる画像変調素子の面上に均一照射する照明光学系と、
   前記画像変調素子で変調された前記１次像面の画像情報を２次像面となるスクリーン上へ拡大投射する投射光学系とを備え、
   前記投射光学系は、
   前記２次像面に最も近くかつ曲面で構成される光学部品が反射面で構成され、
   当該投射光学系を構成する一部の光学部品のみが前記１次像面に対し略平行に偏芯することで前記２次像面を移動させる画面シフト機能を持ち、
   さらに当該投射光学系を構成する一部の光学部品が前記１次像面に対し略垂直に移動することで前記２次像面の画像を変倍する変倍機能を持ち、
   当該投射光学系を構成する最も大きい曲面反射面の最大有効径ＤＭおよび前記１次像面の最大高さＤｙが、
   （６）３＜ＤＭ／Ｄｙ＜３０
   の関係を満たす投射型画像表示装置。
9. 正の屈折力を持つ第１光学系と、凹面反射面を持つ第２光学系とから構成され、縮小側の１次像面から拡大側の２次像面へ拡大投射するように構成され、
   前記第１光学系は、
   当該第１光学系を構成する全ての光学部品が回転対称面を持つ共通の光軸と、
   当該第１光学系を構成する少なくとも１つの光学部品のみの前記光軸と略垂直方向への移動によって前記２次像面を移動させる画面シフト機能と
   を持つ投射光学系。

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