JP7040171B2

JP7040171B2 - 投射光学系及び投射型画像表示装置

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Publication number: JP7040171B2
Application number: JP2018050567A
Authority: JP
Inventors: 延孝峯藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2018-03-19
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2022-03-23
Anticipated expiration: 2038-03-19
Also published as: CN110286465A; US20190331901A1; CN110286465B; US10802389B2; JP2019164185A

Description

本発明は、画像表示素子の画像を拡大投影するプロジェクター等の投射型画像表示装置への組み込みに適した投射光学系及びこれを用いた投射型画像表示装置に関する。

近年、例えば特許文献１等に示されるように、近距離から投射して大画面を得ることが可能なプロジェクター用の投射光学系が提案されている。

しかしながら、特許文献１のように、投射光学系を屈折光学系のみで構成する場合、非常に広い画角を得ようとすると、特に拡大側に位置するレンズは、非常に大きなものとなってしまう。なお、特許文献１の場合、半画角６０゜程度が広画角化の限界となっている。これに対して、例えば特許文献２では、屈折光学系と凹面ミラーとを用いることで、例えば半画角７０゜以上の超広画角化も可能となっている。しかし、特許文献２では、中間像を作ることに伴ってレンズ全長が長くなる構成となっている。

このほか、例えば特許文献３では、凹面ミラーを用いた投射光学系で光路を偏向させて小型化を図っている。しかし、特許文献３の例では、１つ目の反射面をリレー系レンズ内に設け、リレー系レンズ内で一度光路を折り曲げ、さらに、２つ目の反射面を一次結像面のところに設け、一次結像面で折り曲げることで、小型化を達成している。このように、リレー系レンズ内に反射面を設置すると、当該リレー系を構成する前段レンズ群と後段レンズ群との間での光軸のシフトや倒れ等により性能劣化が生じる可能性がある。

特開２００７－１４７９７０号公報特開２００６－２３５５１６号公報特開２０１０－２３７３５６号公報

本発明に係る投射光学系は、縮小側から順に、複数のレンズから構成される第１光学群と、少なくとも１つの光学素子から構成される第２光学群とを備える投射光学系であって、第１光学群は、縮小側共役位置に配置された画像表示素子の中間像を形成し、第２光学群は、第１光学群で形成された中間像を半画角５０゜以上の画角で拡大投影し、第１光学群と第２光学群との間に配置され、第１光学群の光軸を偏向させる第１光路偏向部と、第１光路偏向部により偏向された光軸をさらに偏向させて第１光学群の光軸の進行方向に戻す第２光路偏向部とを有する光路偏向光学系を備え、縮小側共役位置から第１光学群の最も縮小側の面までの空気換算距離をＦｂ１とし、第１光学群の最も拡大側の面から中間像が形成される光軸上の近軸焦点位置までの距離をＦｂ２とし、第１光学群の全長をＴＬとするとき、条件式
０．１＜Ｆｂ１／Ｆｂ２＜０．３…（１）
０．８＜Ｆｂ２／ＴＬ＜２．０…（２）
を満足することを特徴とする。

上記投射光学系では、中間像を形成する第１光学群と、第１光学群で形成された中間像を拡大投射する第２光学群とが、上記諸条件を満たしている。これにより、まず、プロジェクター等の投射型画像表示装置へ組み込まれた場合に、半画角５０゜以上の画角で拡大投影する超広角なものとしつつ、さらに、２つの光路偏向部を有する光路偏向光学系を、第１光学群と第２光学群との間に配置することにより、性能劣化を抑えつつ、光路を折り曲げて、コンパクトな構成とすることができる。

また、本発明に係る投射型画像表示装置は、光源からの光を変調して画像光を形成する光変調素子と、光変調素子の画像を投射する上記投射光学系とを備える。この場合、投射型画像表示装置は、上記投射光学系を備えることで、半画角５０゜以上の画角で拡大投影する超広角なものとしつつ、装置のコンパクト化を図ることができる。
また、本発明に係る投射光学系は、縮小側から順に、複数のレンズから構成される第１光学群と、少なくとも１つの光学素子から構成される第２光学群とを備える投射光学系であって、前記第１光学群は、縮小側共役位置の画像の中間像を形成し、前記第２光学群は、前記第１光学群で形成された中間像を半画角５０゜以上の画角で拡大投影し、前記第１光学群と前記第２光学群との間に配置され、前記第１光学群の光軸を偏向させる第１光路偏向部と、前記第１光路偏向部により偏向された光軸をさらに偏向させて前記第１光学群の光軸の進行方向に戻す第２光路偏向部とを有する光路偏向光学系を備え、前記縮小側共役位置から前記第１光学群の最も縮小側の面までの空気換算距離をＦｂ１とし、前記第１光学群の最も拡大側の面から中間像が形成される光軸上の近軸焦点位置までの距離をＦｂ２とし、前記第１光学群の全長をＴＬとするとき、条件式
０．１＜Ｆｂ１／Ｆｂ２＜０．３…（１）
０．８＜Ｆｂ２／ＴＬ＜２．０…（２）
を満足し、さらに、前記第２光学群は、少なくとも１枚の負のパワーを有する非球面レンズを含む複数のレンズを有し、全系の焦点距離をＦとし、前記第１光学群の焦点距離をＦ１とするとき、条件式
｜Ｆ／Ｆ１｜＜０．０６…（５）
を満足することを特徴とする。

第１実施形態の投射光学系を組み込んだプロジェクターの概略構成を示す図である。第１実施形態のプロジェクターに組み込まれた投射光学系について概念的に示す平面図である。投射光学系を筐体に組み込んだプロジェクターの様子を示す平面図である。第１実施形態又は実施例１の投射光学系における物体面から凹面反射ミラーまでの構成および光線図である。第１実施形態又は実施例１の投射光学系における物体面から凹面反射ミラーまでの構成および光線図である。投射光学系における光路の様子を別の方向から示すための背面図である。一変形例の投射光学系における物体面から凹面反射ミラーまでの構成および光線図である。一変形例の投射光学系における光路の様子を別の方向から示すための背面図である。他の一変形例の投射光学系における物体面から凹面反射ミラーまでの構成および光線図である。筐体に他の一変形例の投射光学系を組み込んだプロジェクターの様子を示す平面図である。第２実施形態又は実施例４の投射光学系を筐体に組み込んだプロジェクターの様子を示す平面図である。第２実施形態又は実施例４の投射光学系における物体面から凹面反射ミラーまでの構成および光線図である。第２実施形態又は実施例４の投射光学系における物体面から凹面反射ミラーまでの構成および光線図である。投射光学系における光路の様子を別の方向から示すための背面図である。一変形例の投射光学系における物体面から凹面反射ミラーまでの構成および光線図である。一変形例の投射光学系における光路の様子を別の方向から示すための背面図である。実施例１の投射光学系の構成を示す図である。実施例１の投射光学系の縮小側収差図である。実施例２の投射光学系における物体面から凹面反射ミラーまでの構成および光線図である。実施例２の投射光学系の構成を示す図である。実施例２の投射光学系の縮小側収差図である。実施例３の投射光学系における物体面から凹面反射ミラーまでの構成および光線図である。実施例３の投射光学系の構成を示す図である。実施例３の投射光学系の縮小側収差図である。実施例４の投射光学系の構成を示す図である。実施例４の投射光学系の縮小側収差図である。実施例５の投射光学系における物体面から凹面反射ミラーまでの構成および光線図である。実施例５の投射光学系の構成を示す図である。実施例５の投射光学系の縮小側収差図である。実施例６の投射光学系における物体面から凹面反射ミラーまでの構成および光線図である。実施例６の投射光学系の構成を示す図である。実施例６の投射光学系の縮小側収差図である。

〔第１実施形態〕
以下に図面を参照して、本発明の第１実施形態に係る投射光学系及びこれを組み込んだ投射型画像表示装置について詳細に説明する。

図１に示すように、第１実施形態に係る投射光学系を組み込んだ投射型画像表示装置であるプロジェクター２は、画像光を投射する光学系部分５０と、光学系部分５０の動作を制御する回路装置８０とを備える。

光学系部分５０において、光源１０は、例えば超高圧水銀ランプであって、Ｒ光、Ｇ光、及びＢ光を含む光を射出する。ここで、光源１０は、超高圧水銀ランプ以外の放電光源であってもよいし、ＬＥＤやレーザーのような固体光源であってもよい。第１インテグレーターレンズ１１及び第２インテグレーターレンズ１２は、アレイ状に配列された複数のレンズ素子を有する。第１インテグレーターレンズ１１は、光源１０からの光線束を複数に分割する。第１インテグレーターレンズ１１の各レンズ素子は、光源１０からの光線束を第２インテグレーターレンズ１２のレンズ素子近傍にて集光させる。第２インテグレーターレンズ１２のレンズ素子は、重畳レンズ１４と協働して、第１インテグレーターレンズ１１のレンズ素子の像を液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂに形成する。このような構成により、光源１０からの光が液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂの表示領域の全体を略均一な明るさで照明する。

偏光変換素子１３は、第２インテグレーターレンズ１２からの光を所定の直線偏光に変換させる。重畳レンズ１４は、第１インテグレーターレンズ１１の各レンズ素子の像を、第２インテグレーターレンズ１２を介して液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂの表示領域上で重畳させる。

第１ダイクロイックミラー１５は、重畳レンズ１４から入射したＲ光を反射させ、Ｇ光及びＢ光を透過させる。第１ダイクロイックミラー１５で反射されたＲ光は、反射ミラー１６及びフィールドレンズ１７Ｒを経て、光変調素子である液晶パネル１８Ｒへ入射する。液晶パネル１８Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調することにより、Ｒ色の画像を形成する。

第２ダイクロイックミラー２１は、第１ダイクロイックミラー１５からのＧ光を反射させ、Ｂ光を透過させる。第２ダイクロイックミラー２１で反射されたＧ光は、フィールドレンズ１７Ｇを経て、光変調素子である液晶パネル１８Ｇへ入射する。液晶パネル１８Ｇは、Ｇ光を画像信号に応じて変調することにより、Ｇ色の画像を形成する。第２ダイクロイックミラー２１を透過したＢ光は、リレーレンズ２２、２４、反射ミラー２３、２５、及びフィールドレンズ１７Ｂを経て、光変調素子である液晶パネル１８Ｂへ入射する。液晶パネル１８Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調することにより、Ｂ色の画像を形成する。

クロスダイクロイックプリズム１９は、光合成用のプリズムであり、各液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂで変調された光を合成して画像光とし、投射光学系４０へ進行させる。

投射光学系４０は、各液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂによって変調されクロスダイクロイックプリズム１９で合成された画像光を不図示のスクリーン上に拡大投射する投射用ズームレンズである。

回路装置８０は、ビデオ信号等の外部画像信号が入力される画像処理部８１と、画像処理部８１の出力に基づいて光学系部分５０に設けた液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂを駆動する表示駆動部８２と、投射光学系４０に設けた駆動機構（不図示）を動作させて投射光学系４０の状態を調整するレンズ駆動部８３と、これらの回路部分８１，８２，８３等の動作を統括的に制御する主制御部８８とを備える。

画像処理部８１は、入力された外部画像信号を各色の諧調等を含む画像信号に変換する。なお、画像処理部８１は、外部画像信号に対して歪補正や色補正等の各種画像処理を行うこともできる。

表示駆動部８２は、画像処理部８１から出力された画像信号に基づいて液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂを動作させることができ、当該画像信号に対応した画像又はこれに画像処理を施したものに対応する画像を液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂに形成させることができる。

レンズ駆動部８３は、主制御部８８の制御下で動作し、投射光学系４０を構成する一部の光学要素をアクチュエーターＡＣを介して光軸ＯＡに沿って適宜移動させることにより、投射光学系４０によるスクリーン上への画像の投射において変倍に伴うフォーカス（変倍時のフォーカス）を行うことができる。なお、レンズ駆動部８３は、投射光学系４０全体を光軸ＯＡに垂直な上下方向に移動させるアオリの調整により、スクリーン上に投射される画像の縦位置を変化させることもできる。

以上のように、プロジェクター２は、光源１０からの光を変調して画像を形成する光変調素子である液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂと、光変調素子である液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂの画像を投射する投射光学系４０とを備える投射型画像表示装置である。

以下、図２～図６を参照して、本実施形態の投射光学系４０について具体的に説明する。なお、図２等で例示した投射光学系４０は、後述する実施例１の投射光学系４０と同一の構成となっている。

例えば図４等に示すように、本実施形態の投射光学系４０は、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に形成された画像を不図示のスクリーン等の被照射面上に投射する。ここで、投射光学系４０と液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）との間には、図１のクロスダイクロイックプリズム１９に相当するプリズムＰＲが配置されている。

投射光学系４０は、縮小側から順に、複数のレンズからなり正のパワーを有する第１光学群４０ａと、１枚の凹面非球面形状を有する反射面を含むミラーＭＲで構成される第２光学群４０ｂとを備える。

さらに、投射光学系４０は、例えば図２において概念的に示すように、第１光路偏向部ＡＰ１と、第２光路偏向部ＡＰ２との２つの光路偏向部で構成される光路偏向光学系６０を備える。第１光路偏向部ＡＰ１と第２光路偏向部ＡＰ２とは、互いに向き合った２つの反射面を形成するものとして一対構成で配置され、画像光の光路を偏向させる。すなわち、光路偏向光学系６０において、第１光路偏向部ＡＰ１と前記第２光路偏向部ＡＰ２とは、２つのミラーで構成され、互いに反射面が向き合うように配置される。なお、光路偏向光学系６０は、第１光路偏向部ＡＰ１と第２光路偏向部ＡＰ２とを、一体成型された保持部ＰＰで位置決めすることで、光軸ＯＡに対して、特定の角度で傾いた状態となるとともに互いの配置関係が維持された状態で固定している。なお、以下において、投射光学系４０の光軸ＯＡについて、投射光学系４０のうち、第１光学群４０ａの光軸を光軸ＯＡ１とも記載し、第２光学群４０ｂの光軸を光軸ＯＡ２とも記載するものとする。見方を変えると、光路偏向光学系６０は、第１光学群４０ａの光軸ＯＡ１と第２光学群４０ｂの光軸を光軸ＯＡ２との関係を調整するものと捉えることができる。

本実施形態では、投射光学系４０の全長を長くする、特に、第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂとの間隔を大きく開け、間に設置した第１及び第２光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２により投射光学系４０の光路を屈曲させることで、装置全体の小型化を図る構成とすることを特徴としている。すなわち、投射光学系４０は、まず、光学的機能としての主要部として、レンズや曲面ミラー等で構成される第１光学群４０ａ及び第２光学群４０ｂを有している。その上で、さらに、光軸ＯＡに対して傾斜した反射面を有する平面ミラーでそれぞれ構成される第１光路偏向部ＡＰ１と第２光路偏向部ＡＰ２を有する光路偏向光学系６０を、第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂとの間に設けて光路を折り曲げることで、全体をコンパクトに折り畳んだ構成としている。上記構成の場合、光路偏向光学系６０は、第１光路偏向部ＡＰ１により画面長手方向に光路を偏向し、第１光路偏向部ＡＰ１により偏向された光路を第２光路偏向部ＡＰ２によって第１光学群４０ａから射出されたときの向きと同じ進行方向に戻す、といったことが可能になる。

上記のように、投射光学系４０を折り畳まれた構成とすることで、例えば図３に示すように、投射光学系４０をプロジェクター２の筐体ＳＣに組み込んだ場合、第１光学群４０ａを筐体ＳＣの端側に配置させつつ光線の光射出部を、筐体ＳＣの中央に配置する、といったことが可能になり、デザイン性、設置性などで有利となる。具体的には、まず、図示の場合、投射光学系４０のうち、第１光学群４０ａは、筐体ＳＣの左側すなわち＋Ｘ側に位置するが、第１光路偏向部ＡＰ１での折り曲げにより、光路が右側にシフトする。すなわち、全体として＋Ｚ方向を主とする方向を進行方向としていた光路が、－Ｘ方向を主とする方向に偏向される。さらに、第２光路偏向部ＡＰ２での折り曲げにより、光路の進行方向が、元の＋Ｚ方向を主とする方向に戻される。最終的にミラーＭＲでの反射されることにより、光路の進行方向は、－Ｚ方向を主とする方向となって、拡大投影される。以上のような経路とすることで、第１光学群４０ａを筐体ＳＣの端側に配置させつつ光線の射出部は筐体の中央に配置でき、空いた空間に例えば、電源や画像形成のための回路装置８０等を配置することができる。以上により、プロジェクター２のデザイン性、設置性等の向上を図ることができる。

以下、図４及び図５を参照して、投射光学系４０のうち光学的機能としての主要部である第１光学群４０ａ及び第２光学群４０ｂの構成について説明する。図４は、本実施形態又は実施例１の投射光学系における物体面から凹面反射ミラーまでの構成および光線図であり、図３において、筐体ＳＣに組み込まれた状態の投射光学系４０に対応する図である。また、図５は、図４に対応する図であり、投射光学系４０を側面から見た様子を示している。なお、図６は、投射光学系における光路の様子を別の方向から示すための背面図である。すなわち、図６は、投射光学系４０を画像表示素子側から見た図である。図４～６に示すように、投射光学系４０は、上下方向すなわちＹ方向について光路を折り曲げるのみならず、左右方向すなわちＸ方向についても、光路を折り曲げるものとなるように反射面を傾けて配置されている。

第１光学群４０ａは、縮小側共役位置に配置された画像表示素子である液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）の中間像を形成する。

第２光学群４０ｂは、第１光学群４０ａで形成された中間像を半画角５０゜以上の画角でスクリーン等の被照射面に向けて拡大投影する。

ここで、本実施形態では、光路偏向光学系６０を、第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂとの間に配置している。これにより、光学的機能の性能劣化を抑えつつ、光路を折り曲げることを可能にしている。仮に、光路偏向光学系６０を構成する第１光路偏向部ＡＰ１等の反射面を、第１光学群４０ａのようなリレー系レンズ内に設ける、すなわち第１光学群４０ａ中に設けて第１光学群４０ａ内で光路を折り曲げる、といったことをしてしまうと、第１光学群４０ａを構成するレンズ群のうち、第１光路偏向部ＡＰ１よりも光路上流側の前段レンズ群と光路下流側の後段レンズ群との間で、光軸のシフトや倒れ等により性能劣化が生じる可能性がある。本実施形態では、第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂとの間に光路偏向光学系６０を設けることでかかる事態を回避している。ただし、この場合、第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂとの間に大きな空気間隔を設けることが必要になる。すなわち、第１光学群４０ａや第２光学群４０ｂについて、バックフォーカスを長くとることが必要になる。

これに対して、投射光学系４０は、例えば半画角５０゜以上の非常に広い画角をもつため、拡大投射側の第２光学群４０ｂの焦点距離は、非常に短いものとなる。したがって、第２光学群４０ｂと中間像の距離、すなわち第２光学群４０ｂの縮小側のバックフォーカスを長くすることは困難である。このような状況下において、第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂとの間に光路偏向光学系６０を配置するための空気間隔を十分に広くとるには、第１光学群４０ａの拡大側のバックフォーカスを非常に長くとることが必要となる。

また、第２光学群４０ｂは、非常に広い画角を有するため、第２光学群４０ｂだけで収差補正をすることは困難である。そのため、第１光学群４０ａは、第２光学群４０ｂで最終的に良好な画像が得られるように、第２光学群４０ｂで発生する収差を予め加味して、これをキャンセルさせるような中間像を形成する必要がある。本実施形態では、上記を考慮して、投射光学系４０の第１光学群４０ａ及び第２光学群４０ｂを構成している。

第１光学群４０ａは、縮小側に設けられる第１－１レンズ群４１と、拡大側に設けられる第１－２レンズ群４２とからなる。なお、第１光学群４０ａは、１０枚のレンズＬ１～Ｌ１０で構成されており、これらのレンズの一部が第１－１レンズ群４１であり、残りが第１－２レンズ群４２である。

なお、第１－１レンズ群４１は、内部に開口絞りＳＴを有しており、ここでは、開口絞りＳＴよりも縮小側のレンズ群Ｅ１と、開口絞りＳＴよりも拡大側のレンズ群Ｅ２とからなるものとする。図示の例では、レンズ群Ｅ１は、レンズＬ１～Ｌ７で構成され、レンズ群Ｅ２は、レンズＬ８で構成される。

また、第１－２レンズ群４２は、２枚のレンズすなわちレンズＬ９，Ｌ１０から構成されている。なお、第１－２レンズ群４２は、複数の非球面をレンズ面として有している。

第１－２レンズ群４２は、変倍に伴うフォーカスの際に光軸方向に移動する。すなわち、第１－２レンズ群４２は、変倍に伴うフォーカスの際に、アクチュエーターＡＣにより、２枚のレンズＬ９，Ｌ１０のうち、少なくとも１枚のレンズを光軸方向、すなわち光軸ＯＡに沿った方向Ａ１に動かすことにより合焦を行う。なお、アクチュエーターＡＣによるレンズの移動については、変倍時のフォーカスの態様により種々の態様が可能である。例えばレンズをまったく独立に移動させてもよいし、カム機構等を利用して互いに連動させて移動させてもよい。

なお、第１光学群４０ａのうち、第１－１レンズ群４１は、画像表示素子である液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）からの光線束を効率よく取り込むための構造となっていることが重要である。これに対して、第１－２レンズ群４２は、投射倍率を変化させる際のフォーカスの役割を担う。

以下、投射光学系４０における光学系の距離等に関する諸条件について説明する。

第１光学群４０ａにおいて、縮小側共役位置である液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）のパネル面ＰＩの位置から第１光学群４０ａの最も縮小側の面すなわちレンズＬ１の縮小側の面までの空気換算距離を空気換算距離Ｆｂ１とする。また、第１光学群４０ａの最も拡大側の面から中間像が形成される光軸ＯＡ上の近軸焦点位置までの空気換算距離を距離Ｆｂ２とする。さらに、第１光学群４０ａの全長を長さＴＬとする。このとき、条件式
０．１＜Ｆｂ１／Ｆｂ２＜０．３…（１）
０．８＜Ｆｂ２／ＴＬ＜２．０…（２）
を満足している。

条件式（１）は、空気換算距離Ｆｂ１と、距離Ｆｂ２の比に関する条件であり、十分な縮小側バックフォースカスを維持しながら、第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂとの間隔をとるための条件である。

条件式（１）の下限を超えると、第１光学群４０ａの拡大側のバックフォーカスが長くなり過ぎ、第２光学群４０ｂで発生する収差を良好にキャンセルさせることができる中間像を第１光学群４０ａにおいて予め形成させておくことが困難となる。つまり、見方を変えると、第２光学群４０ｂで第１光学群４０ａの残存収差をキャンセルさせようとすると、第２光学群４０ｂを構成するミラーサイズ増加の原因となったり、構成枚数が増加したりするため、低コスト化等の点で、好ましくない。

条件式（１）の上限を超えると、第１光学群４０ａの拡大側のバックフォーカスが短くなり過ぎ、光路偏向光学系６０を効率良く配置することが困難となる。

条件式（２）は、第１光学群４０ａの全長と、第１光学群４０ａの拡大側のバックフォーカスの比に関する条件である。

条件式（２）の下限を超えると、第１光学群４０ａの全長が長くなり過ぎ、縮小側に配置された液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）のパネル面ＰＩの位置から第１光路偏向部ＡＰ１までの距離が長くなり過ぎてしまう。すなわち、投射光学系４０について、最終的に屈曲後の全長が伸びてしまい好ましくない。

条件式（２）の上限を超えると、第１光学群４０ａについて、拡大側のバックフォーカスに対して全長が短くなり過ぎ、十分な縮小側、拡大側のバックフォーカスを維持しながら、中間像を良好に結像させることが困難となる。

次に、投射光学系４０は、第１光学群４０ａの最も拡大側の面すなわちレンズＬ１０の拡大側の面Ｓ１から第２光学群４０ｂの最も縮小側の面すなわちミラーＭＲの反射面Ｓ２までの距離を距離Ｄとし、面Ｓ１の有効半径を有効半径Ｈ１とし、面Ｓ２の有効半径を有効半径Ｈ２とするとき、条件式
０．２＜（Ｈ１＋Ｈ２）／Ｄ＜０．６…（３）
を満足している。

条件式（３）は、第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂとの間隔と、第１光学群４０ａの最も拡大側の面の有効半径及び第２光学群４０ｂの最も縮小側の面の有効半径に関する条件であり、第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂとの間に２つの光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２で構成される光路偏向光学系６０を、効率良く配置するための条件である。

条件式（３）の下限を超えると、第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂとの間隔が広くなり、２つの光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２を配置しやすくなる反面、有効半径Ｈ１や有効半径Ｈ２が大きくなり、すなわちレンズＬ１０やミラーＭＲの径が大きくなり、延いては投射光学系４０が大きくなり過ぎ、好ましくない。

条件式（３）の上限を超えると、第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂとの間隔が狭くなり過ぎ、第１光路偏向部ＡＰ１と第２光路偏向部ＡＰ２との距離を十分取ることができなくなり、偏向後の光線束が、第１光学群４０ａや第２光学群４０ｂを構成するレンズ等の光学素子と干渉したり、レンズ等を組み込む枠と２つの光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２を組み込む枠とが干渉したりするため、好ましくない。

次に、投射光学系４０は、投射光学系４０の全系の焦点距離を焦点距離Ｆとし、第１光学群４０ａの焦点距離を焦点距離Ｆ１とするとき、条件式
０．０８＜Ｆ／Ｆ１＜０．１６…（４）
を満足している。

条件式（４）は、第２光学群４０ｂを凹面のミラーで構成するための条件である。本実施形態のように、第２光学群４０ｂを、少なくとも１枚の凹面非球面ミラーで構成可能とするために、パワーの強い凹面非球面ミラーで構成する場合、第１光学群４０ａから第２光学群４０ｂに向かう光線は、発散光とし、かつ、凹面非球面ミラーで発生する強い像面湾曲をキャンセルするような像面湾曲を中間像において予め与える必要がある。そのため、第１光学群４０ａの焦点距離Ｆ１は、投射光学系４０の全系の焦点距離Ｆに対して、条件式（４）の範囲内にすることが好ましい。

条件式（４）の下限を超えると、第１光学群４０ａのパワーが弱くなり過ぎ、第１光学群４０ａから射出される光線の発散性が弱くなり、第２光学群４０ｂにおいて広い画角を得ることができなくなるとともに、第１光学群４０ａによって第２光学群４０ｂでの像面湾曲量をキャンセルさせることが難しくなり、最終的に平坦な像面を得ることが困難になる。

条件式（４）の上限を超えると、第１光学群４０ａのパワーが強くなり過ぎ、第１光学群４０ａから出る光線の発散性は強くなるが、第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂとの間隔を広くとると、第２光学群４０ｂを構成する凹面ミラーの径が大きくなり過ぎてしまい、小型化という観点から、好ましくない。

なお、投射光学系４０のような超広角光学系では、焦点距離が通常の投射光学系に比べて非常に短いため、変倍時の焦点移動は相対的に小さくなる。また、凹面ミラーを使用した光学系では、最終的に１枚のミラーで広角化しているため、投射距離を変化させると像面湾曲、非点収差が大きく発生しコントラストが低下するとともに、歪曲収差も大きく変化する。そのため、これらの収差がフォーカスで十分小さく補正されるようにするには、第１光学群４０ａの最も拡大側に複数の非球面を配置させて変倍時に発生する諸収差を補正するのが好ましい。そのため、ここでは、フォーカス群である第１－２レンズ群４２を構成する２枚の非球面レンズの間隔を変化させフォーカスおよび収差補正を同時に行うのが好ましい。

本実施形態では、あるいはこれに対応する後述の実施例１では、変倍範囲を比較的広くとっているため、第１－２レンズ群４２を構成する２枚のレンズを独立して移動させている。ただし、変倍範囲を小さく設定する場合には、これらのうち１枚のレンズのみの移動や、または２枚のレンズをセットでの移動でも十分なフォーカスが可能となる場合もある。

以下、投射光学系４０のうち、第１光学群４０ａを構成する各レンズについて縮小側から順に説明する。まず、既述のように、第１光学群４０ａは、第１－１レンズ群４１と第１－２レンズ群４２とが、全体で１０枚のレンズによって構成されている。第１－１レンズ群４１のうち、縮小側のレンズ群Ｅ１は、レンズＬ１～Ｌ７を有し、拡大側のレンズ群Ｅ２は、レンズＬ８を有する。第１－２レンズ群４２は、２枚のレンズＬ９，Ｌ１０を有する。

第１－１レンズ群４１のうち、開口絞りＳＴよりも縮小側に設けられたレンズ群Ｅ１について、レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ５，Ｌ７は、正凸レンズであり、レンズＬ３，Ｌ６は、負凹レンズである。レンズＬ４は、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズである。レンズＬ２とレンズＬ３とは、接合レンズとなっており、レンズＬ４は、両面非球面の非球面レンズとなっており、レンズＬ５とレンズＬ６とレンズＬ７とは接合レンズとなっている。

第１－１レンズ群４１のうち、開口絞りＳＴよりも拡大側に設けられたレンズ群Ｅ２について、レンズＬ８は、拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズである。

なお、レンズＬ１～Ｌ８は、ガラス製であり、レンズＬ４を除き球面レンズである。また、レンズＬ１～Ｌ８は、光軸ＯＡについて軸対称な円形状である。

第１－２レンズ群４２のうち、レンズＬ９は、正凸レンズであり、レンズＬ１０は、負凹レンズである。なお、レンズＬ９，Ｌ１０は、両面非球面で樹脂製の非球面レンズであり、光軸ＯＡについて軸対称な円形状となっている。

以上のように、第１光学群４０ａは、全体として１０枚のレンズ（レンズＬ１～Ｌ１１）で構成されている。

第２光学群４０ｂは、既述のように、１枚の凹面非球面形状を有する光軸ＯＡについて軸対称なミラーＭＲで構成されている。ミラーＭＲは、第１光学群４０ａから射出された映像光をスクリーン等の被照射面に向けて反射する。

なお、上記のように、第１光学群４０ａを構成するレンズＬ１～Ｌ１０や第２光学群４０ｂを構成するミラーＭＲは、光軸ＯＡについて軸対称な形状となっている。すなわち、レンズＬ１～Ｌ１０と、ミラーＭＲが有する反射面とは、共通の光軸ＯＡに対して回転対称である。

また、以上のような構成の投射光学系４０では、既述のように、第１光学群４０ａにより、第２光学群４０ｂの手前で中間像を形成している。すなわち、投射光学系４０は、まず、第１光学群４０ａにおいて、ミラーである第２光学群４０ｂの手前で画像を結像させている、言い換えると、第１光学群４０ａは、ミラーＭＲの手前で１次像（中間像）を作っている。その後、投射光学系４０は、第２光学群４０ｂによって画像をスクリーンに再結像させることで、近接投射を行っている。

また、図示のように、投射光学系４０において、縮小側は、略テレセントリックである。これにより、例えば上記のように、クロスダイクロイックプリズム１９において各液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂで変調された光を合成して画像光とする場合において組み立てのバラツキを吸収しやすいものとすることができる。

以上のように、本実施形態に係る投射光学系４０及びこれを用いた投射型画像表示装置であるプロジェクター２では、投射光学系４０において、中間像を形成する第１光学群４０ａと、第１光学群４０ａで形成された中間像を拡大投射する第２光学群４０ｂとが、上記した条件式（１）等の諸条件を満たしている。これにより、まず、プロジェクター２へ投射光学系４０が組み込まれた場合に、半画角５０゜以上の画角で拡大投影する超広角なものとしている。さらに、上記では、２つの光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２を有する光路偏向光学系６０を、第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂとの間に配置することにより、性能劣化を抑えつつ、光路を折り曲げて、コンパクトな構成とすることができるようにしている。

なお、上記の例では、例えば図５や図６に示されるように、第１光路偏向部ＡＰ１や第２光路偏向部ＡＰ２での折り曲げにおいて、光軸ＯＡを水平面すなわちＸＺ面に対して傾けない構成としていた。これに対して、一変形例として、図５及び図６にそれぞれ対応する図である図７Ａ及び７Ｂにおいて例示するように、第１光路偏向部ＡＰ１での反射において、光軸ＯＡをＸＺ面に対して傾けるようにすることも考えられる。すなわち、第１光路偏向部ＡＰ１の反射平面について法線方向がＹ方向の成分を含むように配置することが考えられる。図７Ｂでの例示では、第１光学群４０ａにおける光軸ＯＡ１を中心にして図中反時計回りに１５゜傾けている。つまり、図７Ｂのように平面視した場合、第１光学群４０ａにおける光軸ＯＡ１と第２光学群４０ｂにおける光軸ＯＡ２とを示す点を通る直線が、Ｘ方向に対して１５゜傾くようになっている。言い換えると、第１光路偏向部ＡＰ１により偏向された光軸ＯＡは、縮小側共役位置の面の水平軸または垂直軸に対して傾斜している、つまり、ＸＹ面に平行な面内において、Ｘ方向に対してもＹ方向に対しても非平行となっている。

本実施形態のような屈折・反射複合光学系の場合、第１光学群から出射した光束を第２光学群で反射させる関係上、第１光学群から出射した光軸近傍の光束は第２光学群で反射した後、戻った光束が第１光学群と干渉してしまうため、画面全体を光束が干渉しない高さまで上下方向にシフトさせることが必要となる。第２光学群４０ｂにおいて、実際に使用している光学系の有効範囲は、第１光学群４０ａの光軸ＯＡ１に対して、下側にシフトしている。このため、例えば、図５や図６での例のように、傾けない構成とした場合、筐体下部に部分的に突出した部分ができてしまう可能性がある。また、略光軸上に位置する画像光の光線の射出位置において、カバーガラスなどを配置するためには、射出光線と筐体ＳＣとが干渉しないように筐体を切り欠く必要が生じる可能性もある。さらに、第２光学群４０ｂを構成するミラーと、第１光学群４０ａのうち拡大側のレンズを構成するレンズとの干渉を回避すべく、レンズの一部を切り欠いた形状にする等の必要が生じる可能性もある。これらに対して、図７Ａ及び７Ｂにおいて例示したような傾けた構成とすることで、全体的な配置の簡単化や、装置の薄型化等が可能となり、これらの可能性を回避あるいは抑制することができると考えられる。

また、図２～６に示した例では、光路偏向光学系６０において、第１光路偏向部ＡＰ１と第２光路偏向部ＡＰ２とを平行に配置していた。すなわち、第１光学群４０ａの光軸ＯＡ１と、光路偏向光学系６０によって偏向された光軸である第２光学群４０ｂの光軸ＯＡ２とは、平行であり、かつ、光軸ＯＡ１と光軸ＯＡ２との進行方向が一致している。この場合、例えば図３に示すように、ほぼ正方形の筐体ＳＣに収めることが可能となっている。これに対して、他の一変形例として、図４及び図３にそれぞれ対応する図である図８Ａ及び８Ｂにおいて例示するように、第１光路偏向部ＡＰ１と第２光路偏向部ＡＰ２とを傾けた状態にすることも考えられる。なお、図示の例では、第１光路偏向部ＡＰ１と第２光路偏向部ＡＰ２とを、相対的に７．５゜傾けた場合を示している。この場合、例えば、光学エンジンのうち、ランプ部分をさらに折り曲げることにより、筐体ＳＣの横幅をさらに狭くすることが可能となる。

〔第２実施形態〕
以下、図９～１１を参照して、第２実施形態に係る投射光学系及びこれを組み込んだ投射型画像表示装置について詳細に説明する。本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、投射光学系において第２光学群を複数のレンズで構成することを除いて、第１実施形態の場合と同様であるので、同一の機能を有するものについては、同じ名称や符号を適用し、各部の詳細な説明については省略する。

図９は、本実施形態又は実施例４の投射光学系を筐体に組み込んだプロジェクターの様子を示す平面図であり、図３に対応する図である。図１０及び図１１Ａは、投射光学系における物体面から凹面反射ミラーまでの構成および光線図であり、図４及び図５にそれぞれ対応する図である。図１１Ｂは、投射光学系における光路の様子を別の方向から示すための背面図であり、図６に対応する図である。

本実施形態に係る投射光学系４０は、第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂとのうち、第２光学群４０ｂが、少なくとも１枚の負のパワーを有する非球面レンズを含む複数のレンズを有して構成されている点において、１枚の凹面非球面反射面を含むミラーで構成されていた第１実施形態の場合と異なっている。すなわち、本実施形態においては、第２光学群４０ｂを構成する複数のレンズによって、第１光学群４０ａで形成された中間像を半画角５０゜以上の画角でスクリーン等の被照射面に向けて拡大投影するものとなっている。

以下、図１０及び図１１Ａ等を参照して、本実施形態の投射光学系４０について具体的に説明する。なお、図５等で例示した投射光学系４０は、後述する実施例４の投射光学系４０と同一の構成となっている。

まず、本実施形態においても、第１及び第２光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２で構成される光路偏向光学系６０を、第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂとの間に配置している。これにより、光学的機能の性能劣化を抑えつつ、光路を折り曲げて、装置全体の小型化を図る構成としている。

以下、投射光学系４０のうち光学的機能としての主要部である第１光学群４０ａ及び第２光学群４０ｂの構成についての具体的一構成例を説明する。

投射光学系４０は、縮小側から順に、複数のレンズからなる第１光学群４０ａと、複数のレンズからなる第２光学群４０ｂとからなる。すなわち、第２光学群４０ｂは、屈折系のみで構成され、反射光学系有しないものとなっている。

なお、第１実施形態の場合と同様に、第１光学群４０ａは、縮小側共役位置に配置された画像表示素子の中間像を形成し、第２光学群４０ｂは、第１光学群４０ａで形成された中間像をスクリーン等の被照射面に向けて拡大投影する。

第１光学群４０ａは、縮小側に設けられ、正のパワーを有する第１－１レンズ群４１と、拡大側に設けられ、正または負のパワーを有する第１－２レンズ群４２とからなる。なお、第１光学群４０ａは、９枚のレンズＬ１～Ｌ９で構成されており、これらのレンズの一部が第１－１レンズ群４１であり、残りが第１－２レンズ群４２である。

なお、第１－１レンズ群４１は、内部に開口絞りＳＴを有しており、ここでは、開口絞りＳＴよりも縮小側のレンズ群Ｅ１と、開口絞りＳＴよりも拡大側のレンズ群Ｅ２とからなるものとする。図示の例では、レンズ群Ｅ１は、レンズＬ１～Ｌ６で構成され、レンズ群Ｅ１は、レンズＬ７で構成される。

また、図示の例では、第１－２レンズ群４２は、２枚のレンズすなわちレンズＬ８，Ｌ９から構成されている。これらのうち、縮小側のレンズＬ８は、拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズである。一方、拡大側のレンズＬ９は、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズである。

第１－１レンズ群４１と第１－２レンズ群４２とは、ともに、フォーカス等に際して光軸方向について移動しない固定群となっている。

第２光学群４０ｂは、縮小側に設けられる第２－１レンズ群４３と、第２－１レンズ群４３の拡大側に設けられる第２－２レンズ群４４と、第２－２レンズ群４４の拡大側すなわち最も拡大側に設けられる第２－３レンズ群４５とからなる。なお、第２光学群４０ｂは、１０枚のレンズＬ１０～Ｌ１９で構成されており、これらのレンズの一部が第２－１レンズ群４３であり、他の一部が第２－２レンズ群４４であり、残りが第２－３レンズ群４５である。

第２－１レンズ群４３は、１枚のレンズＬ１０で構成され、第２－２レンズ群４４は、８枚のレンズＬ１１～Ｌ１８で構成され、第２－３レンズ群４５は、１枚のレンズＬ１９で構成されている。

図示の例では、第２－１レンズ群４３と第２－３レンズ群４５とは、ともに、フォーカス等に際して光軸方向について移動しない固定群となっている。一方、第２－２レンズ群４４は、変倍に伴うフォーカスの際に光軸方向に移動する。すなわち、第１－２レンズ群４２は、変倍に伴うフォーカスの際に、アクチュエーターＡＣにより、８枚のレンズＬ１１～Ｌ１８のうち、少なくとも１枚のレンズを光軸方向、すなわち光軸ＯＡに沿った方向Ａ１に動かすことにより合焦を行う。なお、アクチュエーターＡＣによるレンズの移動については、変倍時のフォーカスの態様により種々の態様が可能である。例えばレンズをまったく独立に移動させてもよいし、カム機構等を利用して互いに連動させて移動させてもよい。

また、本実施形態においても、第１実施形態の場合と同様に、条件式（１）～（３）を満たしている。ただし、投射光学系４０の全系と第１光学群４０ａとの焦点距離に関する条件については、第１実施形態の条件式（４）に代えて、以下の条件式
｜Ｆ／Ｆ１｜＜０．０６…（５）
を満足している。

条件式（５）は、第２光学群４０ｂを複数のレンズで構成するための条件である。
ここで、本実施形態では、既述のように、第２光学群４０ｂを、複数のレンズを組み合わせて構成することを可能としている。第１実施形態に例示して説明したように、凹面ミラーで第２光学群４０ｂを構成する場合には、第１光学群４０ａから射出された光線は、発散光として凹面ミラーで受光するのが好ましい。これに対して、本実施形態のように、レンズのみの屈折系で受光する場合、第２光学群４０ｂの縮小側のレンズが非常に大きくなってしまう可能性や、第２光学群４０ｂにおける色収差の発生の可能性から、第１光学群４０ａから射出される光線は、テレセントリックに近い状態であることが望ましい。すなわち、第１光学群４０ａは、正または負の弱いパワーとするのが好ましい。第２光学群４０ｂにおける収差補正が無理なく可能となるからである。

第１光学群４０ａの負パワーが強くなって条件式（５）の上限を超えると、第１光学群４０ａから射出される光線は、収束光となり過ぎるため、第２光学群４０ｂの縮小側のレンズのサイズは小さくできるが、第１光学群４０ａの拡大側のレンズサイズが大きくなり過ぎ好ましくない。

第１レンズ群の正のパワーが強くなって条件式（５）の上限を超えると、第１レンズ群から射出される光線は、発散光となり過ぎるため、第１光学群４０ａの拡大側のレンズサイズは小さくできるが、第２光学群４０ｂの縮小側のレンズサイズが大きくなるととともに、第２光学群４０ｂ内での収差補正が難しくなり、レンズ構成が複雑になってしまい、コスト的にも好ましくない。

以下、図１０及び図１１Ａを参照して、投射光学系４０のうち、第１光学群４０ａ及び第２光学群４０ｂを構成する各レンズについて縮小側から順に説明する。まず、既述のように、第１光学群４０ａは、第１－１レンズ群４１と第１－２レンズ群４２とが、全体で９枚のレンズによって構成されている。第１－１レンズ群４１のうち、縮小側のレンズ群Ｅ１は、レンズＬ１～Ｌ６を有し、拡大側のレンズ群Ｅ２は、レンズＬ７を有する。第１－２レンズ群４２は、２枚のレンズＬ８，Ｌ９を有する。

第１－１レンズ群４１のうち、開口絞りＳＴよりも縮小側に設けられたレンズ群Ｅ１について、レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ６は、正凸レンズであり、レンズＬ４，Ｌ５は、負凹レンズである。レンズＬ３とレンズＬ４とは、接合レンズとなっており、レンズＬ５とレンズＬ６とは、接合レンズとなっている。

第１－１レンズ群４１のうち、開口絞りＳＴよりも拡大側に設けられたレンズ群Ｅ２について、レンズＬ７は、拡大側に凸面を向けた正のメニスカスレンズである。なお、レンズＬ１～Ｌ７は、ガラス製であり、全て球面レンズであり、光軸ＯＡについて軸対称な円形状である。

第１－２レンズ群４２のうち、レンズＬ８は、拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、レンズＬ９は、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズである。なお、レンズＬ８，Ｌ９は、ガラス製であり、全て球面レンズであり、光軸ＯＡについて軸対称な円形状となっている。

以上のように、第１光学群４０ａは、全体として９枚のレンズ（レンズＬ１～Ｌ９）で構成されている。

次に、第２光学群４０ｂについては、既述のように、第２－１レンズ群４３と第２－２レンズ群４４と第２－３レンズ群４５とが、全体で１０枚のレンズによって構成されている。第２－１レンズ群４３は、レンズＬ１０を有し、第２－２レンズ群４４は、レンズＬ１１～Ｌ１８を有し、第２－３レンズ群４５は、レンズＬ１９を有する。

第２－１レンズ群４３のレンズＬ１０は、光軸近傍で凸面形状の正レンズである。なお、レンズＬ１０は、両面非球面で樹脂製の非球面レンズであり、光軸ＯＡについて軸対称な円形状となっている。

第２－２レンズ群４４のうち、レンズＬ１１は、縮小側に凸面を向けた負メニスカスレンズである。レンズＬ１２は、正凸レンズである。レンズＬ１３は、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズである。レンズＬ１４は、正凸レンズである。レンズＬ１５は、負凹レンズである。レンズＬ１６は、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズである。レンズＬ１７は、拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズである。レンズＬ１８は、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズである。なお、レンズＬ１１～Ｌ１８は、ガラス製であり、全て球面レンズであり、光軸ＯＡについて軸対称な円形状である。

第２－３レンズ群４５のレンズＬ１９は、光軸近傍で凹面形状の負レンズである。なお、レンズＬ１９は、両面非球面で樹脂製の非球面レンズであり、光軸ＯＡについて軸対称な円形状となっている。

特に、本実施形態では、リレー光学系である第２光学群４０ｂを、複数のレンズのみすなわち屈折光学系のみで構成している。この場合、第１実施形態に示した凹面ミラーを使用した光学系と比較すると、全長は長くなってしまう。しかしながら、凹面ミラーを使用した光学系では、第２光学群４０ｂで光路が折り返され第１光学群４０ａ側に戻る際に、光路がレンズ等と干渉してしまう可能性がある。このため、投射画面の上下位置などを移動させるシフト機構は使用できない等の制限が生じる可能性がある。これに対して、本実施形態のように、屈折光学系のみで構成する超広角投射光学系では、上記のような画面位置のシフトを可能にしやすいと考えられる。

なお、上記の例では、例えば図１１Ａや１１Ｂに示されるように、第１光路偏向部ＡＰ１や第２光路偏向部ＡＰ２での折り曲げにより、光軸ＯＡを水平面すなわちＸＺ面に対して傾けない構成としていた。これに対して、一変形例として、図１１Ａ及び１１Ｂにそれぞれ対応する図である図１２Ａ及び１２Ｂにおいて例示するように、第１光路偏向部ＡＰ１での反射において、光軸ＯＡをＸＺ面に対して傾けるようにすることも考えられる。すなわち、第１光路偏向部ＡＰ１の反射平面について法線方向がＹ方向の成分を含むように配置することが考えられる。図１２Ｂでの例示では、第１光学群４０ａにおける光軸ＯＡ１を中心にして図中時計回りに１０゜傾けている。つまり、図１２Ｂのように平面視した場合、第１光学群４０ａにおける光軸ＯＡ１と第２光学群４０ｂにおける光軸ＯＡ２とを示す点を通る直線が、Ｘ方向に対して１０゜傾くようになっており、第２光学群４０ｂ側が－Ｙ側に下がっている。

本実施形態のように、シフト投射を行う場合、高さ方向すなわちＹ方向の寸法は、第１光学群４０ａの拡大側のレンズの有効径の高さと第２光学群４０ｂの拡大側のレンズの有効径の高さでほぼ決まる。したがって、例えば、図１１Ｂに示されるように、第１光学群４０ａよりも第２光学群４０ｂの上部が最も飛び出した状態となることが考えらえる。これに対して、図１２Ｂに示す場合では、第１光路偏向部ＡＰ１の通過に際して、第１光学群４０ａの光軸ＯＡ１に対して図中時計回りの方向に１０°回転させている。こうすることにより、第２光学群４０ｂから射出される光線束の高さが低くなり、筐体全体を低くすることが可能となる。

〔他の条件について〕
以下、上記した第１及び第２実施形態において、共通する条件について記載する。各実施形態において示した投射光学系４０は、上述した条件式（１）～（３）以外に、下記の条件式（６）～（８）を満たすものとなっている。

まず、投射光学系４０は、第１光学群４０ａの最も拡大側の面から第２光学群４０ｂの最も縮小側の面までの距離を距離Ｄとし、光路偏向光学系６０の光軸上の距離を距離ｄとするとき、条件式
０．３＜ｄ／Ｄ＜０．６…（６）
を満足している。

条件式（６）は、第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂとの距離Ｄと、２つの光学群４０ａ，４０ｂの間に配置された２つの光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２の光軸上の距離ｄとの比に関する条件であり、これは、光路偏向光学系６０により光軸を偏向したときに、光線束が、２つの光学群４０ａ，４０ｂや、２つの光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２によって干渉しないようにするための条件である。

条件式（６）の下限を超えると、２つの光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２の光軸間距離が短くなり過ぎ、第１光学群４０ａの光軸ＯＡ１と第２光学群４０ｂの光軸ＯＡ２とが近づきすぎてしまう。この場合、特に、第１実施形態のように第２光学群４０ｂをミラーで構成する場合において、第１光路偏向部ＡＰ１と第２光学群４０ｂとが干渉してしまう可能性が高まることになり、好ましくない。

条件式（６）の上限を超えると、２つの光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２の光軸間距離が長くなり過ぎ、第１光路偏向部ＡＰ１から射出された画像光の光線束と第１光学群４０ａとでの干渉や、第２光路偏向部ＡＰ２に入射する光線束と第２光学群４０ｂとでの干渉が生じる可能性が高まることになり、好ましくない。

また、投射光学系４０は、第１光学群４０ａを出た光軸ＯＡ１の第１光路偏向部ＡＰ１への入射角を入射角θとするとき、条件式
３０゜＜θ＜５０゜…（７）
を満足している。

条件式（７）の下限を超えると、第１光路偏向部ＡＰ１に対する入射角度が小さくなり過ぎ、第１光学群４０ａから第１光路偏向部ＡＰ１を経て偏向された後の光線束が、干渉しやすくなるため、これを回避しようとすると、結果として、第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂとの間隔をさらに広く開ける必要が生じ、第２光学群４０ｂの大きさが増大することになり、好ましくない。

条件式（７）の上限を超えると、特に、第１実施形態のように、第２光学群４０ｂを凹面ミラーで構成する場合において、凹面ミラーを深い反射面を有するものとすることになるため、第２光路偏向部ＡＰ２と第２光学群４０ｂとを構成するに際して、お互いが干渉することなく良好に配置することが困難になってしまう。

従って、条件式（７）の範囲内で設定するのが好ましく、上記実施形態での例示したものは、上記条件を満たすものとなっている。

また、投射光学系４０において、光路偏向光学系６０は、第１光路偏向部ＡＰ１の反射面と第２光路偏向部ＡＰ２の反射面とのなす角度を角度θｔとするとき、条件式
θｔ＜１５゜…（８）
を満足している。

２つの光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２を平行とする場合、すなわち条件式（８）に関して角度θｔ＝０°とする場合、例えば２つの光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２を一体化して作製すれば、コリメータなどを用いた検査などがやりやすくなるといった利点があると考えられる。その一方で、図８Ａ及び８Ｂを参照して説明したように、装置全体のさらなる小型化を狙う場合には、２つの光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２を平行とせず多少ずらすことも考えられる。
ただし、２つの光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２を構成する２枚の反射面のなす角度θｔが、条件（８）の範囲を外れて大きくなり過ぎると、特に、光路を確保するに際して、画面周辺部に対応する光線束が互いに干渉しないようにことが難しくなる。

〔実施例〕
以下、投射光学系４０の具体的な実施例について説明する。以下に説明する実施例１～６に共通する諸元の意義を以下にまとめた。なお、偏芯あるいは回転は、第１及び第２光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２を構成する各反射面の傾きを示している。
ｆ全系の焦点距離
ω 半画角
ＮＡ開口数
Ｒ曲率半径
Ｄ軸上面間隔（レンズ厚又はレンズ間隔）
Ｎｄｄ線の屈折率
Ｖｄｄ線のアッベ数
Ｈ有効半径

非球面は、以下の多項式（非球面式）によって特定される。
偶数次高次非球面

奇数次高次非球面

ただし、
ｃ：曲率（１／Ｒ）
ｈ：光軸からの高さ
ｋ：非球面の円錐係数
Ａｉ：非球面の高次非球面係数
なお、ＯＢＪは、パネル面ＰＩを意味し、ＳＴＯは開口絞りＳＴを意味し、ＩＭＧは、スクリーン上の像面（被投射面）を意味する。また、面番号の後に「＊」や「＊＊」が記載されている面は、非球面形状を有する面であり、「＊」は、偶数次高次非球面であり、「＊＊」は、奇数次高次非球面である。

（実施例１）
実施例１のレンズ面のデータを以下の表１に示す。
〔表１〕
F 2.88
FNo 2.44
ω 71.8

面番号 R D Nd Vd H 偏芯(回転)
OBJ Infinity 6.060
1 Infinity 22.920 1.51633 64.1
2 Infinity 1.000
3 29.122 5.929 1.92286 20.9 11.47
4 -53.481 0.150 11.12
5 30.494 7.000 1.49700 81.5 9.50
6 -14.959 1.000 1.92286 20.9 7.96
7 22.255 0.150 7.25
*8 12.5 4.491 1.49700 81.5 7.26
*9 89.379 0.135 6.72
10 13.933 5.500 1.48749 70.2 6.20
11 -11.01 1.000 1.90043 37.4 5.35
12 7.14 4.500 1.76182 26.5 4.92
13 -67.809 2.313 4.85
STO Infinity 4.000 4.63
15 -18.813 2.000 1.80000 29.8 4.96
16 -13.423 d16 5.20
*17 15.914 3.500 1.53116 56.0 11.09
*18 -93.779 d18 11.37
*19 -34.888 2.000 1.53116 56.0 11.92
*20 18.542 d20 12.72
21 Infinity 0.000 反射面 -35.0
22 Infinity -48.000 -35.0
23 Infinity 0.000 反射面 35.0
24 Infinity 37.000 35.0
*25 -28.425 d25 反射面 35.10
以上の表１及び以下の表において、１０のべき乗数（例えば１．００×１０^＋１８）をＥ（例えば１．００Ｅ＋１８）を用いて表すものとする。

以下の表２は、実施例１のレンズ面の非球面係数である。
〔表２〕
偶数次
非球面係数
面番号 8 9 17 18 19
K 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 6.23015
A04 3.4798E-05 1.0184E-05 -1.5438E-04 2.0444E-06 1.4603E-04
A06 -7.1435E-08 -7.7442E-07 5.8105E-07 1.6057E-06 4.2397E-07
A08 5.5192E-09 -2.4043E-09 -3.9570E-09 -8.8620E-09 -3.1498E-09
A10 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
A12 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
A14 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00

20 25
0.00000 -0.57313
-1.4966E-04 6.3727E-06
2.6829E-07 -3.0433E-09
-2.7439E-10 2.7284E-12
-5.0735E-12 -1.0655E-15
0.0000E+00 1.7204E-19
0.0000E+00 8.5761E-23

以下の表３は、投射距離を変更した場合において、表１中の可変間隔ｄ１６，ｄ１８，ｄ２０，ｄ２５の値を示している。
〔表３〕
可変間隔
投射距離基準距離近距離遠距離
d16 14.008 13.739 14.204
d18 2.343 2.373 2.320
d20 21.139 21.310 21.898
d25 -376.756 -305.444 -504.330

図１３は、実施例１の投射光学系の断面図である。図１３の投射光学系は、第１実施形態の投射光学系４０に相当する。なお、図示では、光路を折り曲げるのみでパワーを有しない第１及び第２光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２については省略し、これらの箇所での折り曲げについては、展開した図としている。図１３において、投射光学系４０は、パネル面ＰＩ上の像をスクリーンまでの距離に応じた倍率で拡大投射するものである。投射光学系４０の第１光学群４０ａは、縮小側から順に、第１－１レンズ群４１のレンズ群Ｅ１を構成するレンズＬ１～Ｌ６と、レンズ群Ｅ２を構成するレンズＬ８と、第１－２レンズ群４２を構成するレンズＬ９，Ｌ１０との１０枚のレンズＬ１～Ｌ１０を有する。例えば壁面投射から床面投射に変更する場合のように、投射位置が変わる（投射距離が変わる）ことにより変倍が行なわれる。このような変倍に伴うフォーカスに際して、第１－１レンズ群４１は固定されたままである一方、第１－２レンズ群４２はそれぞれ移動する。すなわち、第１－２レンズ群４２は、変倍時に、２つのレンズＬ１０，Ｌ１１を独立に移動させることで合焦を行う。

なお、各レンズＬ１～Ｌ１０等について詳しい説明は、図４等を参照して説明したが、以下、縮小側から順に、纏めて記載すると、第１光学群４０ａは、両凸形状で正の第１レンズＬ１と、両凸形状で正の第２レンズＬ２と両凹形状で負の第３レンズＬ３との接合レンズと、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で両面に非球面が施された正の第４レンズＬ４と、両凸形状で正の第５レンズＬ５と両凹形状で負の第６レンズＬ６と両凸形状で正の第７レンズＬ７との３枚接合レンズと、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第８レンズＬ８と、光軸近傍において両凸形状で両面に非球面が施された正の第９レンズＬ９と、光軸近傍において両凹形状で両面に非球面が施された負の第１０レンズＬ１０と、の１０枚のレンズで構成される。

また、第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂとの間には、第１光学群４０ａの光軸ＯＡ１を偏向させる第１光路偏向部ＡＰ１と、第１光路偏向部ＡＰ１により折り曲げられた光軸ＯＡを、第１光学群４０ａの光軸ＯＡ１の進行方向に戻す第２光路偏向部ＡＰ２を介して、最終的に第２光学群４０ｂにより拡大投影される。

ここで、第１光路偏向部ＡＰ１に入射する第１光学群４０ａの入射角度を４５゜とすると、９０゜偏向させることになるが、入射角θを４５゜以下にすると、第２光学群４０ｂの位置を光軸方向に圧縮できるので小型化に有利になる。このため、実施例１では、θ＝３５゜としている。

また、第２光学群４０ｂを構成するミラーＭＲは、凹面形状の１枚の非球面ミラーで構成されている。なお、各レンズの曲率等の具体的データについては、上記表１に示す通りである。

図１４は、投射倍率を変更したときの投射光学系の縮小側収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）であり、上段、中段、下段がそれぞれ表３の基準距離、近距離、遠距離での縮小側収差図に対応する。

（実施例２）
実施例２のレンズ面のデータを以下の表４に示す。
〔表４〕
F -2.82
FNo 2.00
ω 72.0

面番号 R D Nd Vd H 偏芯(回転)
OBJ Infinity 6.060
1 Infinity 22.920 1.51633 64.1
2 Infinity 1.000
3 233.602 4.633 1.92286 20.9 11.87
4 -31.948 0.150 11.98
5 15.973 6.000 1.62041 60.3 10.12
6 -217.943 1.000 1.92286 20.9 9.05
7 17.252 4.000 1.51633 64.1 7.87
8 251.993 0.103 7.10
9 16.864 5.000 1.48749 70.2 6.40
10 -21.447 1.000 2.00100 29.1 5.50
11 7.789 3.500 1.74077 27.8 5.01
12 253.389 2.095 4.94
STO Infinity 4.000 4.88
14 -9.917 2.000 1.92286 20.9 5.26
15 -9.449 d15 5.81
*16 16.998 4.771 1.53116 56.0 14.92
*17 -161.456 d17 15.50
*18 259.556 1.800 1.53116 56.0 16.25
*19 14.605 d19 16.93
20 Infinity 0.000 反射面 -37.5
21 Infinity -55.000 -37.5
22 Infinity 0.000 反射面 37.5
23 Infinity 45.000 37.5
*24 -34.621 d24 反射面 42.32
IMG Infinity 0

以下の表５は、実施例２のレンズ面の非球面係数である。
〔表５〕
偶数次
非球面係数
面番号 16 17 18 19 24
K 0.00000 0.00000 -89.00000 -0.48675 -0.83296
A04 -8.0074E-05 1.2524E-04 1.3771E-04 -1.3436E-04 3.2250E-06
A06 4.0677E-07 1.2998E-07 -6.5372E-07 2.7904E-07 -2.4400E-09
A08 -2.1234E-09 -3.1647E-09 1.8678E-09 -4.3024E-10 1.9808E-12
A10 5.5293E-13 5.1021E-12 -3.3643E-12 -6.5976E-13 -1.0792E-15
A12 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 3.2787E-19
A14 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 -4.1519E-23

以下の表６は、投射距離を変更した場合において、表４中の可変間隔ｄ１５，ｄ１７，ｄ１９，ｄ２４の値を示している。
〔表６〕
可変間隔
投射距離基準距離近距離遠距離
d15 19.736 19.318 20.171
d17 2.232 2.225 2.239
d19 28.000 28.330 27.659
d24 -376.756 -305.269 -504.219

図１５は、実施例２の投射光学系における物体面から凹面反射ミラーまでの構成および光線図である。また、図１６は、実施例２の投射光学系の断面図である。なお、図示では、光路を折り曲げるのみでパワーを有しない第１及び第２光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２については省略し、これらの箇所での折り曲げについては、展開した図としている。図１５又は図１６において、投射光学系４０は、パネル面ＰＩ上の像をスクリーンまでの距離に応じた倍率で拡大投射するものである。投射光学系４０の第１光学群４０ａは、縮小側から順に、第１－１レンズ群４１のレンズ群Ｅ１を構成するレンズＬ１～Ｌ７と、レンズ群Ｅ２を構成するレンズＬ８と、第１－２レンズ群４２を構成するレンズＬ９，Ｌ１０との１０枚のレンズＬ１～Ｌ１０を有する。

以下、縮小側から順に、纏めて記載すると、第１光学群４０ａは、両凸形状の正の第１レンズＬ１と、両凸形状で正の第２レンズＬ２と両凹形状で負の第３レンズＬ３と拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第４レンズＬ４との３枚接合レンズと、両凸形状で正の第５レンズＬ５と両凹形状で負の第６レンズＬ６と拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第７レンズＬ７との３枚接合レンズと、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で両面に非球面が施された正の第８レンズＬ８と、光軸近傍において両凸形状で両面に非球面が施された正の第９レンズＬ９と、光軸近傍において拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で両面に非球面が施された負の第１０レンズＬ１０と、の１０枚のレンズで構成される。

また、第２光学群４０ｂを構成するミラーＭＲは、凹面形状の１枚の非球面ミラーで構成されている。なお、各レンズの曲率等の具体的データについては、上記表４に示す通りである。

図１７は、投射倍率を変更したときの投射光学系の縮小側収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）であり、上段、中段、下段がそれぞれ表６の基準距離、近距離、遠距離での縮小側収差図に対応する。

（実施例３）
実施例３のレンズ面のデータを以下の表７に示す。
〔表７〕
F -3.71
FNo 2.02
ω 72.3

面番号 R D Nd Vd H 偏芯(回転)
OBJ Infinity 6.010
1 Infinity 26.820 1.51633 64.1
2 Infinity 1.000
3 4427.571 5.554 1.90366 31.3 15.18
4 -35.191 3.140 15.34
5 36.643 9.351 1.49700 81.5 12.47
6 -21.214 1.200 1.90366 31.3 11.12
7 26.325 0.100 10.49
8 18.470 7.000 1.48749 70.2 10.81
9 -43.236 2.383 10.60
10 21.997 8.500 1.72825 28.5 9.78
11 -14.000 1.100 1.90366 31.3 9.01
12 20.667 8.072 8.17
STO Infinity 7.000 8.89
14 -427.198 5.000 1.62280 57.1 10.55
15 -22.902 d15 10.92
*16 50.000 4.000 1.53116 56.0 16.81
*17 315.178 d17 17.47
*18 -22.379 3.000 1.53116 56.0 20.48
*19 -135.485 d19 22.02
20 Infinity 0.000 反射面 -33.5
21 Infinity -83.000 -33.5
22 Infinity 0.000 反射面 33.5
23 Infinity 69.000 33.5
*24 -53.792 d24 反射面 66.15
IMG Infinity 0

以下の表８は、実施例３のレンズ面の非球面係数である。
〔表８〕
偶数次
非球面係数
面番号 16 17 18 19 24
K 0.00000 0.00000 -2.85691 0.00000 -3.48045
A04 -5.9708E-05 -6.0203E-05 4.2131E-05 4.1817E-05 -1.1907E-06
A06 -1.6195E-08 8.5530E-08 -5.5173E-08 -1.4187E-07 3.2218E-10
A08 1.8765E-10 3.1464E-11 2.0957E-11 2.5020E-10 -6.5789E-14
A10 0.0000E+00 0.0000E+00 -2.8394E-14 -2.8674E-13 7.5755E-18
A12 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 1.3545E-16 -3.7027E-22
A14 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00

以下の表９は、投射距離を変更した場合において、表７中の可変間隔ｄ１５，ｄ１７，ｄ１９，ｄ２４の値を示している。
〔表９〕
可変間隔
投射距離基準距離近距離遠距離
d15 36.943 36.268 37.671
d17 13.827 14.034 13.621
d19 38.000 38.469 37.478
d24 -501.000 -409.664 -663.764

図１８は、実施例３の投射光学系における物体面から凹面反射ミラーまでの構成および光線図である。また、図１９は、実施例３の投射光学系の断面図である。なお、図示では、光路を折り曲げるのみでパワーを有しない第１及び第２光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２については省略し、これらの箇所での折り曲げについては、展開した図としている。図１８又は図１９において、投射光学系４０は、パネル面ＰＩ上の像をスクリーンまでの距離に応じた倍率で拡大投射するものである。投射光学系４０の第１光学群４０ａは、縮小側から順に、第１－１レンズ群４１のレンズ群Ｅ１を構成するレンズＬ１～Ｌ６と、レンズ群Ｅ２を構成するレンズＬ７と、第１－２レンズ群４２を構成するレンズＬ８，Ｌ９との９枚のレンズＬ１～Ｌ９を有する。

以下、縮小側から順に、纏めて記載すると、第１光学群４０ａは、両凸形状で正の第１レンズＬ１と、両凸形状で正の第２レンズＬ２と両凹形状で負の第３レンズＬ３との接合レンズと、両凸形状で正の第４レンズＬ４と、両凸形状で正の第５レンズＬ５と両凹形状で負の第６レンズＬ６との接合レンズと、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第７レンズＬ７と、光軸近傍において縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で両面に非球面が施された正の第８レンズＬ８と、光軸近傍において拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で両面に非球面が施された負の第９レンズＬ９と、の９枚のレンズで構成される。

また、第２光学群４０ｂを構成するミラーＭＲは、凹面形状の１枚の非球面ミラーで構成されている。なお、各レンズの曲率等の具体的データについては、上記表７に示す通りである。

図２０は、投射倍率を変更したときの投射光学系の縮小側収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）であり、上段、中段、下段がそれぞれ表９の基準距離、近距離、遠距離での縮小側収差図に対応する。

（実施例４）
実施例４のレンズ面のデータを以下の表１０に示す。
〔表１０〕
F -3.96
FNo 1.99
ω 70.9

面番号 R D Nd Vd H 偏芯(回転)
OBJ Infinity 8.700
1 Infinity 25.910 1.51680 64.2
2 Infinity 1.000
3 46.242 6.500 1.84666 23.8 15.27
4 -88.600 6.100 15.02
5 61.723 4.004 1.67790 55.3 12.00
6 -84.388 0.100 11.62
7 26.936 5.423 1.49700 81.5 10.27
8 -33.250 1.200 1.84666 23.8 9.40
9 22.170 5.400 8.38
10 -15.388 1.200 1.84666 23.8 8.23
11 35.744 5.743 1.75700 47.8 9.31
12 -20.876 6.000 9.83
STO Infinity 37.220 10.31
14 -137.711 5.500 1.51633 64.1 19.50
15 -46.489 19.400 20.20
16 -723.365 3.500 1.85026 32.3 25.54
17 -192.502 0.100 25.84
18 111.913 6.000 1.83400 37.2 26.54
19 11449.858 35.000 26.43
20 Infinity 0.000 反射面 -32.5
21 Infinity -80.000 -32.5
22 Infinity 0.000 反射面 32.5
23 Infinity 20.000 32.5
*24 14.606 13.098 1.51633 64.1 20.77
*25 -3444.687 d25 20.73
26 479.065 2.000 1.85896 22.7 17.60
27 29.727 11.000 1.59522 67.7 16.73
28 -51.015 0.100 16.61
29 20.308 6.906 1.49700 81.5 14.11
30 50.510 0.200 12.73
31 15.716 8.000 1.49700 81.5 10.90
32 -72.826 1.200 1.80000 29.8 8.68
33 34.078 d33 7.37
34 58.134 10.466 1.80100 35.0 5.58
35 2732.624 5.407 7.00
*36 -18.750 2.000 1.83220 40.1 8.15
*37 -20.940 2.671 9.99
38 -11.097 2.000 1.92286 20.9 9.99
39 -27.520 d39 15.12
**40 -32.603 5.000 1.53116 56.0 24.87
**41 26.000 d41 39.45
IMG Infinity

以下の表１１は、実施例４のレンズ面の非球面係数である。
〔表１１〕
偶数次
非球面係数
面番号 24 25 36 37
K -0.83056 0.00000 3.61782 2.29596
A04 -6.0885E-05 -2.0960E-05 -5.6942E-05 2.7361E-05
A06 2.2021E-08 7.9356E-08 -1.4915E-06 -8.3729E-07
A08 3.3464E-10 -1.2616E-10 2.4781E-09 -1.4105E-09
A10 -1.1791E-12 -8.8856E-14 -9.9726E-11 2.7887E-11
A12 1.1035E-15 2.3897E-16 0.0000E+00 0.0000E+00
A14 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
奇数次
非球面係数
面番号 40 41
K -10.43805 -18.28587
A03 -8.9438E-04 -4.7878E-04
A04 1.5704E-05 4.8796E-06
A05 5.9605E-08 1.6251E-07
A06 0.0000E+00 -4.5075E-09
A07 0.0000E+00 -6.0249E-11
A08 0.0000E+00 1.6968E-12
A09 0.0000E+00 3.0882E-14
A10 0.0000E+00 -8.4813E-16

以下の表１２は、投射距離を変更した場合において、表１０中の可変間隔ｄ２５，ｄ３３，ｄ３９，ｄ４１の値を示している。
〔表１２〕
可変間隔
投射距離基準距離近距離遠距離
d25 13.249 13.501 13.033
d33 2.876 2.828 2.894
d39 9.827 9.623 10.025
d41 500.000 411.800 662.000

図２１は、実施例４の投射光学系の断面図である。図２１の投射光学系は、第２実施形態の投射光学系４０に相当する。なお、図示では、光路を折り曲げるのみでパワーを有しない第１及び第２光路偏向部ＡＰ１，ＡＰ２については省略し、これらの箇所での折り曲げについては、展開した図としている。図２１において、投射光学系４０は、パネル面ＰＩ上の像をスクリーンまでの距離に応じた倍率で拡大投射するものである。投射光学系４０の第１光学群４０ａは、縮小側から順に、第１－１レンズ群４１のレンズ群Ｅ１を構成するレンズＬ１～Ｌ６と、レンズ群Ｅ２を構成するレンズＬ７と、第１－２レンズ群４２を構成するレンズＬ８，Ｌ９との９枚のレンズＬ１～Ｌ９を有する。投射光学系４０の第２光学群４０ｂは、縮小側から順に、第２－１レンズ群４３を構成するレンズＬ１０と、第２－２レンズ群４４を構成するレンズＬ１１～Ｌ１８と、第２－３レンズ群４５を構成するレンズＬ１９とを有する。例えば壁面投射から床面投射に変更する場合のように、投射位置が変わる（投射距離が変わる）ことにより変倍が行なわれる。このような変倍に伴うフォーカスに際して、第１光学群４０ａ、第２－１レンズ群４３及び第２－３レンズ群４５は固定されたままである一方、第２－２レンズ群４４はそれぞれ移動する。すなわち、第２－２レンズ群４４は、変倍時に、８つのレンズＬ１１～Ｌ１８を移動させることで合焦を行う。

第１光学群４０ａと第２光学群４０ｂとの間には、第１光学群４０ａの光軸ＯＡ１を偏向させる第１光路偏向部ＡＰ１と、第１光路偏向部ＡＰ１により折り曲げられた光軸ＯＡを、第１光学群４０ａの光軸ＯＡ１の進行方向に戻す第２光路偏向部ＡＰ２を介して、最終的に第２光学群４０ｂにより拡大投影される。

なお、各レンズＬ１～Ｌ１９等について詳しい説明は、図１０等を参照して説明したが、以下、縮小側から順に、纏めて記載すると、第１光学群４０ａは、両凸形状で正の第１レンズＬ１と、両凸形状で正の第２レンズＬ２と、両凸形状で正の第３レンズＬ３と両凹形状で負の第４レンズＬ４との接合レンズと、両凹形状で負の第５レンズＬ５と両凸形状で正の第６レンズＬ６との接合レンズと、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第７レンズＬ７と、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第８レンズＬ８と、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第９レンズＬ９と、の９枚のレンズで構成される。

また、第２光学群４０ｂは、光軸近傍において両凸形状で両面に非球面が施された正の第１０レンズＬ１０と、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で負の第１１レンズＬ１１と両凸形状で正の第１２レンズの接合レンズＬ１２と、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第１３レンズＬ１３と、両凸形状で正の第１４レンズＬ１４と両凹形状で負の第１５レンズＬ１５との接合レンズと、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第１６レンズＬ１６と、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で両面に非球面が施された負の第１７レンズＬ１７と、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で負の第１８レンズＬ１８と、光軸近傍で両凹形状で両面に非球面が施された負の第１９レンズＬ１９と、の１０枚のレンズで構成される。

なお、各レンズの曲率等の具体的データについては、上記表１０に示す通りである。

図２２は、投射倍率を変更したときの投射光学系の縮小側収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）であり、上段、中段、下段がそれぞれ表１２の基準距離、近距離、遠距離での縮小側収差図に対応する。

（実施例５）
実施例５のレンズ面のデータを以下の表１３に示す。
〔表１３〕
F -3.96
FNo 1.90
ω 71.2

面番号 R D Nd Vd H 偏芯(回転)
OBJ Infinity 8.500
1 Infinity 25.910 1.51680 64.2
2 Infinity 1.000
3 29.517 5.484 1.85896 22.7 16.34
4 88.151 2.995 15.89
5 136.740 4.657 1.43875 94.9 15.27
6 -61.857 0.100 14.85
7 42.641 7.500 1.49700 81.5 13.00
8 -26.561 1.200 1.80000 29.8 12.16
9 16.317 8.000 1.49700 81.5 10.86
10 -112.659 0.100 10.80
11 20.906 3.400 1.48749 70.2 10.99
12 69.731 15.000 10.80
STO Infinity 4.179 8.58
*14 31.133 3.000 1.69680 55.5 9.20
*15 83.429 8.069 9.21
16 -14.780 1.500 1.72825 28.5 10.50
17 377.281 14.442 11.36
18 -58.420 7.500 1.83400 37.3 20.06
19 -30.367 0.100 21.37
20 142.253 7.500 1.88300 40.8 24.84
21 -104.736 25.000 25.00
22 Infinity 0.000 反射面 -40.0
23 Infinity -66.000 -40.0
24 Infinity 0.000 反射面 40.0
25 Infinity 26.000 40.0
26 -123.931 5.000 1.84666 23.8 26.11
27 -66.416 d27 26.44
*28 16.158 5.000 1.50941 55.9 24.31
*29 29.789 6.000 23.99
30 95.399 5.551 1.49700 81.5 24.05
31 -606.104 0.100 23.90
32 29.587 14.000 1.49700 81.5 22.44
33 -313.330 0.100 21.18
34 17.316 11.500 1.61800 63.3 14.38
35 -79.552 1.200 1.84666 23.8 11.31
36 23.158 d36 8.59
37 82.794 3.798 1.65412 39.7 7.30
38 165.981 6.555 8.99
39 -11.715 2.000 1.72000 50.2 9.94
40 -23.250 d40 13.88
**41 -25.679 2.771 1.50941 55.9 25.42
**42 88.427 d42 39.37
IMG Infinity

以下の表１４は、実施例５のレンズ面の非球面係数である。
〔表１４〕
偶数次
非球面係数
面番号 14 15 28 29
K -0.27032 29.96503 -0.95615 0.00000
A04 -1.7122E-06 -8.6712E-06 -3.9178E-05 -2.1634E-05
A06 -4.8307E-08 -1.3308E-07 7.6436E-09 -3.2354E-09
A08 -7.1105E-11 8.4508E-11 1.1520E-11 1.1096E-11
A10 0.0000E+00 -2.4377E-12 0.0000E+00 0.0000E+00
A12 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
A14 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
奇数次
非球面係数
面番号 41 42
K -7.25487 0.00000
A03 -0.00069132 -0.00034974
A04 2.5862E-05 -2.1343E-06
A05 -1.0797E-06 1.4598E-07
A06 1.5706E-09 -2.0408E-09
A07 5.0312E-10 2.6928E-11
A08 -1.0505E-12 -6.6259E-13
A09 0.0000E+00 0.0000E+00
A10 0.0000E+00 0.0000E+00

以下の表１５は、投射距離を変更した場合において、表１３中の可変間隔ｄ２７，ｄ３６，ｄ４０，ｄ４２の値を示している。
〔表１５〕
可変間隔
投射距離基準距離近距離遠距離
d27 8.115 8.273 8.083
d36 5.884 5.965 5.745
d40 15.291 15.052 15.462
d42 480.000 391.800 642.000

図２３は、実施例５の投射光学系における物体面から凹面反射ミラーまでの構成および光線図である。また、図２４は、実施例５の投射光学系の断面図である。なお、図示では、光路を折り曲げるのみでパワーを有しない第１及び第２光路偏向部については省略し、これらの箇所での折り曲げについては、展開した図としている。図２３又は図２４において、投射光学系４０は、パネル面ＰＩ上の像をスクリーンまでの距離に応じた倍率で拡大投射するものである。投射光学系４０の第１光学群４０ａは、縮小側から順に、第１－１レンズ群４１のレンズ群Ｅ１を構成するレンズＬ１～Ｌ６と、レンズ群Ｅ２を構成するレンズＬ７と、第１－２レンズ群４２を構成するレンズＬ８～Ｌ１０との１０枚のレンズＬ１～Ｌ１０を有する。投射光学系４０の第２光学群４０ｂは、縮小側から順に、第２－１レンズ群４３を構成するレンズＬ１１と、第２－２レンズ群４４を構成するレンズＬ１２～Ｌ１８と、第２－３レンズ群４５を構成するレンズＬ１９とを有する。例えば壁面投射から床面投射に変更する場合のように、投射位置が変わる（投射距離が変わる）ことにより変倍が行なわれる。このような変倍に伴うフォーカスに際して、第１光学群４０ａ、第２－１レンズ群４３及び第２－３レンズ群４５は固定されたままである一方、第２－２レンズ群４４はそれぞれ移動する。すなわち、第２－２レンズ群４４は、変倍時に、７つのレンズＬ１２～Ｌ１８のうち少なくとも一部を移動させることで合焦を行う。

以下、縮小側から順に、纏めて記載すると、第１光学群４０ａは、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第１レンズＬ１と、両凸形状で正の第２レンズＬ２と、両凸形状で正の第３レンズＬ３と両凹形状で負の第４レンズＬ４と両凸形状で正の第５レンズＬ５との３枚接合レンズと、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第６レンズＬ６と、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第７レンズＬ７と、両凹形状で負の第８レンズＬ８と、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第９レンズＬ９と、両凸形状での正の第１０レンズＬ１０と、の１０枚のレンズで構成される。

また、第２光学群４０ｂは、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で正の１１レンズＬ１１と、光軸近傍において縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で両面に非球面が施された正の第１２レンズＬ１２と、両凸形状で正の第１３レンズＬ１３と、両凸形状で正の第１４レンズＬ１４と、両凸形状で正の第１５レンズＬ１５と両凹形状で負の第１６レンズＬ１６との接合レンズと、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第１７レンズＬ１７と、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で負の第１８レンズＬ１８と、光軸近傍において両凹形状で両面に非球面が施された負の第１９レンズＬ１９と、の９枚のレンズで構成される。

なお、各レンズの曲率等の具体的データについては、上記表１３に示す通りである。

図２５は、投射倍率を変更したときの投射光学系の縮小側収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）であり、上段、中段、下段がそれぞれ表１５の基準距離、近距離、遠距離での縮小側収差図に対応する。

（実施例６）
実施例６のレンズ面のデータを以下の表１６に示す。
〔表１６〕
F -3.96
FNo 2.00
ω 71.2

面番号 R D Nd Vd H 偏芯(回転)
OBJ Infinity 8.500
1 Infinity 25.910 1.51680 64.2
2 Infinity 1.000
3 43.410 7.830 1.85896 22.7 17.28
4 -67.288 0.192 17.07
5 27.535 8.500 1.49700 81.5 13.96
6 -36.110 1.200 1.85896 22.7 12.69
7 20.000 7.000 1.49700 81.5 10.74
8 -109.788 15.101 10.00
STO Infinity 18.465
10 109.217 4.500 1.69680 55.5 11.50
*11 -42.015 5.313 11.79
12 -16.410 1.500 1.78472 25.7 11.73
13 -2408.092 14.086 14.24
14 -68.481 8.500 1.83400 37.2 23.08
15 -31.651 0.100 24.00
16 105.227 7.400 1.88300 40.8 28.49
17 -263.323 28.003 28.51
18 Infinity 0.000 反射面 -35.0
19 Infinity -69.000 -35.0
20 Infinity 0.000 反射面 35.0
21 Infinity 23.000 35.0
*22 90.436 5.000 1.50941 55.9 23.94
*23 -101.443 d23 23.72
24 44.575 15.440 1.49700 81.5 25.57
25 -75.925 0.100 25.57
26 30.268 10.893 1.49700 81.5 22.77
27 96.326 0.100 21.42
28 25.000 14.200 1.61800 63.3 18.17
29 -49.779 1.200 1.84666 23.8 15.21
30 71.453 d30 12.76
31 18.443 3.789 1.49700 81.5 9.97
32 22.460 13.277 8.02
33 -11.569 2.000 1.60300 65.4 9.81
34 -37.635 d34 15.20
**35 -21.513 2.771 1.50941 55.9 28.00
**36 262.355 d36 38.24
IMG Infinity

以下の表１７は、実施例６のレンズ面の非球面係数である。
〔表１７〕
偶数次
非球面係数
面番号 11 22 23
K -1.00000 0.00000 6.78020
A04 -8.8082E-06 3.8303E-06 3.5749E-05
A06 -4.5030E-08 -5.0305E-10 -1.7894E-08
A08 1.2364E-10 -7.6798E-12 -6.5626E-13
A10 -1.0754E-12 0.0000E+00 0.0000E+00
A12 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
A14 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
奇数次
非球面係数
面番号 35 36
K -1.19846 0.00000
A03 -3.8870E-04 -2.8773E-04
A04 3.0711E-05 -7.1150E-07
A05 -5.4961E-07 1.4788E-07
A06 2.9770E-09 -2.5440E-09
A07 0.0000E+00 0.0000E+00
A08 0.0000E+00 0.0000E+00
A09 0.0000E+00 0.0000E+00
A10 0.0000E+00 0.0000E+00

以下の表１８は、投射距離を変更した場合において、表１６中の可変間隔ｄ１０，ｄ１２，ｄ１４，ｄ１５の値を示している。
〔表１８〕
可変間隔
投射距離基準距離近距離遠距離
d23 0.891 0.964 0.800
d30 1.250 1.149 1.157
d34 13.989 14.017 13.922
d36 500.000 411.800 662.000

図２６は、実施例６の投射光学系における物体面から凹面反射ミラーまでの構成および光線図である。また、図２７は、実施例６の投射光学系の断面図である。なお、図示では、光路を折り曲げるのみでパワーを有しない第１及び第２光路偏向部については省略し、これらの箇所での折り曲げについては、展開した図としている。図２６又は図２７において、投射光学系４０は、パネル面ＰＩ上の像をスクリーンまでの距離に応じた倍率で拡大投射するものである。投射光学系４０の第１光学群４０ａは、縮小側から順に、第１－１レンズ群４１のレンズ群Ｅ１を構成するレンズＬ１～Ｌ４と、レンズ群Ｅ２を構成するレンズＬ５と、第１－２レンズ群４２を構成するレンズＬ６～Ｌ８との８枚のレンズＬ１～Ｌ８を有する。投射光学系４０の第２光学群４０ｂは、縮小側から順に、第２－１レンズ群４３を構成するレンズＬ９と、第２－２レンズ群４４を構成するレンズＬ１０～Ｌ１５と、第２－３レンズ群４５を構成するレンズＬ１６とを有する。例えば壁面投射から床面投射に変更する場合のように、投射位置が変わる（投射距離が変わる）ことにより変倍が行なわれる。このような変倍に伴うフォーカスに際して、第１光学群４０ａ、第２－１レンズ群４３及び第２－３レンズ群４５は固定されたままである一方、第２－２レンズ群４４はそれぞれ移動する。すなわち、第２－２レンズ群４４は、変倍時に、６つのレンズＬ１０～Ｌ１５を移動させることで合焦を行う。

以下、縮小側から順に、纏めて記載すると、第１光学群４０ａは、両凸形状で正の第１レンズＬ１と、両凸形状で正の第２レンズＬ２と両凹形状で負の第３レンズＬ３と両凸形状で正の第４レンズＬ４との３枚接合レンズと、両凸形状で両面に非球面が施された正の第５レンズＬ５と、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で負の第６レンズＬ６と、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第７レンズＬ７と、両凸形状で正の第８レンズＬ８と、の８枚のレンズで構成される。

また、第２光学群４０ｂは、光軸近傍において両凸形状で両面に非球面が施された正の第９レンズＬ９と、両凸形状で正の第１０レンズＬ１０と、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第１１レンズＬ１１と、両凸形状で正の第１２レンズＬ１２と両凹形状で負の第１３レンズＬ１３との接合レンズと、縮小側に凸面を向けたメニスカス形状で正の第１４レンズＬ１４と、拡大側に凸面を向けたメニスカス形状で負の第１５レンズＬ１５と、光軸近傍において両凹形状で両面に非球面が施された負の第１６レンズＬ１６と、の８枚のレンズで構成される。

なお、各レンズの曲率等の具体的データについては、上記表１６に示す通りである。

図２８は、投射倍率を変更したときの投射光学系の縮小側収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）であり、上段、中段、下段がそれぞれ表１５の基準距離、近距離、遠距離での縮小側収差図に対応する。

〔実施例のまとめ〕
いずれの実施例においても、広角端での半画角７０度以上の広い画角を実現しながらも、コンパクトな構成を実現可能としている。なお、各実施例について、各条件式（１）～（８）の上記諸条件は、下記の通りとなっており、いずれの実施例も満たすものとなっている。ただし、条件式（４）については、実施例１～３のみ、条件式（５）については、実施例４～６のみが満たすものとなっている。また、条件式（８）については、例示した実施例１の変形例においてθｔ＝７．５°となっており、それ以外は、θｔ＝０°である。
〔表１９〕
条件式計算値実施例１実施例２実施例３実施例４実施例５実施例６
(1) 0.1<Fb1/Fb2<0.4 0.244 0.203 0.153 0.226 0.261 0.270
(2) 0.8<Fb2/TL<2.0 1.513 1.756 1.391 1.047 1.073 0.984
(3) 0.2<(H1+H2)/Ｄ<0.6 0.451 0.463 0.464 0.350 0.437 0.437
(4) 0.08<F/F1<0.16 0.128 0.128 0.135 - - -
(5) |F/F1|<0.06 - - - -0.013 -0.015 0.002
(6) 0.3<d/D<0.6 0.452 0.430 0.437 0.593 0.564 0.575
(7) 25゜<θ<50゜ 35.0 37.5 33.5 32.5 40.0 35.0
(8) θt<15 7.5

以上のように、本発明の具体的な側面では、投射光学系は、第１光学群の最も拡大側の面から第２光学群の最も縮小側の面までの距離をＤとし、第１光学群の最も拡大側の面の有効半径をＨ１とし、第２光学群の最も縮小側の面の有効半径をＨ２とするとき、条件式
０．２＜（Ｈ１＋Ｈ２）／Ｄ＜０．６…（３）
を満足することを特徴とする。この場合、第１光学群と第２光学群との間を大きくとることができ、例えば２つの光路偏向部で構成される光路偏向光学系を、効率良く配置できる。

また、本発明の別の側面では、第２光学群は、凹面形状の非球面反射面を少なくとも１枚含み、全系の焦点距離をＦとし、第１光学群の焦点距離をＦ１とするとき、条件式
０．０８＜Ｆ／Ｆ１＜０．１６…（４）
を満足することを特徴とする。この場合、第２光学群を凹面のミラーで構成できる。

また、本発明のさらに別の側面では、第２光学群は、少なくとも１枚の負のパワーを有する非球面レンズを含む複数のレンズを有し、
全系の焦点距離をＦとし、第１光学群の焦点距離をＦ１とするとき、条件式
｜Ｆ／Ｆ１｜＜０．０６…（５）
を満足することを特徴とする。この場合、第２光学群を複数のレンズで構成できる。

また、本発明のさらに別の側面では、光路偏向光学系において、第１光路偏向部と第２光路偏向部とは、２つのミラーで構成され、互いに反射面が向き合うように配置されることを特徴とする。この場合、２つのミラーにより画像光の光路を偏向できる。

また、本発明のさらに別の側面では、第１光学群の最も拡大側の面から第２光学群の最も縮小側の面までの距離をＤとし、光路偏向光学系の光軸上の距離をｄとするとき、条件式
０．３＜ｄ／Ｄ＜０．６…（６）
を満足することを特徴とする。この場合、光路偏向光学系により光軸を偏向したときに、光線束が、２つの光学群である第１光学群及び第２光学群や、光路偏向光学系を構成する２つの光路偏向部によって干渉しないようにできる。

また、本発明のさらに別の側面では、第１光学群の光軸と、光路偏向光学系によって偏向された第２光学群の光軸とは、平行であり、かつ、光軸の進行方向が一致していることを特徴とする。この場合、光学系をコンパクトにでき、例えば、ほぼ正方形の筐体に光学系を収めることが可能になる。

また、本発明のさらに別の側面では、第１光学群を出た光軸の第１光路偏向部への入射角をθとするとき、条件式
３０゜＜θ＜５０゜…（７）
を満足することを特徴とする。この場合、光の干渉や第２光学群の増大を抑えたり、第２光学群を凹面ミラーで構成する場合において当該凹面ミラーが深い反射面にならないようにしたりできる。

また、本発明のさらに別の側面では、光路偏向光学系は、第１光路偏向部の反射面と第２光路偏向部の反射面とのなす角度をθｔとするとき、条件式
θｔ＜１５゜…（８）
を満足することを特徴とする。この場合、装置全体のさらなる小型化において、光路を確保するに際し、画面周辺部に対応する光線束が互いに干渉しないように維持できる。

また、本発明のさらに別の側面では、第１光路偏向部により偏向された光軸は、縮小側共役位置の面の水平軸または垂直軸に対して傾斜していることを特徴とする。この場合、光学系の全体的な配置の簡単化や、装置の薄型化が可能になる。

また、本発明のさらに別の側面では、光路偏向光学系において、第１光路偏向部と第２光路偏向部とは、一体成型された保持部で位置決めされることを特徴とする。この場合、第１光路偏向部と第２光路偏向部との間において、光軸に対して、特定の角度で傾いた状態となるとともに互いの配置関係が維持された状態で固定できる。

この発明は、上記の実施形態又は実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。

例えば、各実施例において、各レンズ群を構成するレンズの前後又は間に１つ以上の実質的にパワーを持たないレンズを追加することができる。

また、投射光学系４０による拡大投射の対象は、液晶パネルに限らず、マイクロミラーを画素とするデジタル・マイクロミラー・デバイス等の光変調素子によって形成された画像を投射光学系４０によって拡大投射することができる。

２…プロジェクター、１０…光源、１１，１２…インテグレーターレンズ、１３…偏光変換素子、１４…重畳レンズ、１５…ダイクロイックミラー、１６…反射ミラー、１７Ｇ，１７Ｒ，１７Ｂ…フィールドレンズ、１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂ…液晶パネル、１９…クロスダイクロイックプリズム、２１…ダイクロイックミラー、２２…リレーレンズ、２３…反射ミラー、４０…投射光学系、４０ａ…第１光学群、４０ｂ…第２光学群、４１…第１－１レンズ群、４２…第１－２レンズ群、４３…第２－１レンズ群、４４…第２－２レンズ群、４５…第２－３レンズ群、５０…光学系部分、６０…光路偏向光学系、８０…回路装置、８１…画像処理部、８２…表示駆動部、８３…レンズ駆動部、８８…主制御部、Ａ１…方向、ＡＣ…アクチュエーター、ＡＰ１…第１光路偏向部、ＡＰ２…第２光路偏向部、Ｄ…距離、ｄ…距離、Ｅ１…レンズ群、Ｅ２…レンズ群、Ｆ…焦点距離、Ｆ１…焦点距離、Ｆｂ１…空気換算距離、Ｆｂ２…距離、Ｈ１…有効半径、Ｈ２…有効半径、Ｌ１…レンズ、Ｌ１‐Ｌ１９…レンズ、ＭＲ…ミラー、ＯＡ…光軸、ＯＡ１…光軸、ＯＡ２…光軸、ＰＩ…パネル面、ＰＰ…保持部、ＰＲ…プリズム、Ｓ１，Ｓ２…面、ＳＣ…筐体、θ…入射角、θｔ…角度

Claims

縮小側から順に、複数のレンズから構成される第１光学群と、少なくとも１つの光学素子から構成される第２光学群とを備える投射光学系であって、
前記第１光学群は、縮小側共役位置の画像の中間像を形成し、
前記第２光学群は、前記第１光学群で形成された中間像を半画角５０゜以上の画角で拡大投影し、
前記第１光学群と前記第２光学群との間に配置され、前記第１光学群の光軸を偏向させる第１光路偏向部と、前記第１光路偏向部により偏向された光軸をさらに偏向させて前記第１光学群の光軸の進行方向に戻す第２光路偏向部とを有する光路偏向光学系を備え、
前記縮小側共役位置から前記第１光学群の最も縮小側の面までの空気換算距離をＦｂ１とし、前記第１光学群の最も拡大側の面から中間像が形成される光軸上の近軸焦点位置までの距離をＦｂ２とし、前記第１光学群の全長をＴＬとするとき、条件式
０．１＜Ｆｂ１／Ｆｂ２＜０．３…（１）
０．８＜Ｆｂ２／ＴＬ＜２．０…（２）
を満足し、
さらに、前記第２光学群は、少なくとも１枚の負のパワーを有する非球面レンズを含む複数のレンズを有し、
全系の焦点距離をＦとし、前記第１光学群の焦点距離をＦ１とするとき、条件式
｜Ｆ／Ｆ１｜＜０．０６…（５）
を満足することを特徴とする投射光学系。
前記第１光学群の最も拡大側の面から第２光学群の最も縮小側の面までの距離をＤとし、前記第１光学群の最も拡大側の面の有効半径をＨ１とし、前記第２光学群の最も縮小側の面の有効半径をＨ２とするとき、条件式
０．２＜（Ｈ１＋Ｈ２）／Ｄ＜０．６…（３）
を満足することを特徴とする請求項１に記載の投射光学系。
前記光路偏向光学系において、前記第１光路偏向部と前記第２光路偏向部とは、２つのミラーで構成され、互いに反射面が向き合うように配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の投射光学系。
前記第１光学群の最も拡大側の面から第２光学群の最も縮小側の面までの距離をＤとし、前記光路偏向光学系の光軸上の距離をｄとするとき、条件式
０．３＜ｄ／Ｄ＜０．６…（６）
を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の投射光学系。
前記第１光学群の光軸と、前記光路偏向光学系によって偏向された第２光学群の光軸とは、平行であり、かつ、光軸の進行方向が一致していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の投射光学系。
前記第１光学群を出た光軸の前記第１光路偏向部への入射角をθとするとき、条件式
３０゜＜θ＜５０゜…（７）
を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の投射光学系。
前記光路偏向光学系は、前記第１光路偏向部の反射面と前記第２光路偏向部の反射面とのなす角度をθｔとするとき、条件式
θｔ＜１５゜…（８）
を満足することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の投射光学系。
前記第１光路偏向部により偏向された光軸は、前記縮小側共役位置の面の水平軸または垂直軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の投射光学系。
前記光路偏向光学系において、前記第１光路偏向部と前記第２光路偏向部とは、一体成型された保持部で位置決めされることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の投射光学系。
光源からの光を変調して前記画像を形成する光変調素子と、
前記光変調素子の画像を投射する請求項１乃至９のいずれか一項に記載の投射光学系と
を備える投射型画像表示装置。