WO2018066714A1 - 投射光学系および投射装置および撮像装置 - Google Patents

投射光学系および投射装置および撮像装置 Download PDF

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WO2018066714A1
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optical
group
optical system
light beam
projection
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PCT/JP2017/036686
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English (en)
French (fr)
Inventor
飛内　邦幸
Original Assignee
リコーインダストリアルソリューションズ株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/16—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use in conjunction with image converters or intensifiers, or for use with projectors, e.g. objectives for projection TV
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08—Catadioptric systems
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details

Definitions

  • the present invention relates to a projection optical system, a projection apparatus, and an imaging apparatus.
  • a projection apparatus (hereinafter also referred to as a “projector”) that projects an original image displayed on an image display element such as a liquid crystal display element or DMD (digital micromirror device) on a projection surface such as a screen as an enlarged image has recently been developed. Widely used.
  • an image display element such as a liquid crystal display element or DMD (digital micromirror device)
  • DMD digital micromirror device
  • the original image and the enlarged image are in a conjugate relationship, the original image is displayed on the reduced conjugate plane, and the enlarged image is imaged on the enlarged conjugate plane.
  • an imaging light beam from an original image on the reduction-side conjugate plane is formed as one or more intermediate images on the optical path to the enlargement-side conjugate plane, and then as an enlarged image on the enlargement-side conjugate plane.
  • the projection optical system of the present invention is configured by sequentially arranging a first optical group, a second optical group, and a third optical group on an optical path from the reduction side to the enlargement side, and from the original image on the reduction-side conjugate plane.
  • a projection optical system that forms an image as a magnified image on the enlargement-side conjugate surface after the imaged light beam is imaged as one or more intermediate images on the optical path to the enlargement-side conjugate surface
  • the first optical group includes a first lens group and reflecting optical means having a reflecting surface that reflects the imaging light beam toward the second optical group, and the first lens group includes at least one of them.
  • a concave mirror located on the enlargement side.
  • the imaging light flux from the original image on the reduction-side conjugate plane is imaged as one or more intermediate images on the optical path to the enlargement-side conjugate plane, and then on the enlargement-side conjugate plane.
  • a novel projection optical system that forms an image as an enlarged image can be realized.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a projection optical system according to Example 1.
  • FIG. It is a figure which shows the spherical aberration, astigmatism, and distortion aberration in the projection distance of 700 mm of Example 1.
  • FIG. It is a figure which shows the coma aberration in the projection distance of 700 mm of Example 1.
  • FIG. It is a figure which shows the spherical aberration, astigmatism, and distortion aberration in the projection distance of 1000 mm of Example 1.
  • FIG. It is a figure which shows the coma aberration in the projection distance of 1000 mm of Example 1.
  • FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a projection optical system of Example 2.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a projection optical system according to Example 4.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a projection optical system according to Example 5. It is a figure which shows the spherical aberration, astigmatism, and distortion aberration in the projection distance of 700 mm of Example 5.
  • FIG. 1, FIG. 6, FIG. 9, FIG. 12, FIG. 15, FIG. 18, and FIG. 19 show seven embodiments of the projection optical system.
  • reference numeral G1 indicates a first optical group
  • reference numeral G2 indicates a second optical group
  • reference numeral G3 indicates a third optical group.
  • Reference sign MD indicates an image display element.
  • a transmissive three-plate liquid crystal panel is assumed as the image display element MD. That is, three liquid crystal panels for red (R), green (G), and blue (B) are prepared, and the red image component, the green image component, and the blue image component are “original image” on these three liquid crystal panels, respectively. "Is displayed. In the figure, three liquid crystal panels are drawn together for convenience.
  • Reference symbol P denotes a color composition prism. Light from the original images of the three liquid crystal panels is color-combined by the prism P and becomes “imaging light beam from the original image” and enters the projection optical system.
  • Reference symbol SPD indicates “optical path separating optical means”
  • reference symbol IM1 indicates “first intermediate image”
  • reference symbol IM2 indicates “second intermediate image”.
  • the symbol RFD indicates “reflection optical means”.
  • the image display element MD side is the “reduction side”
  • the first intermediate image IM1 side is the “enlargement side”. Therefore, the image display surface of the image display element MD is the “conjugate surface on the reduction side”.
  • Reference numeral AX1 indicates “the optical axis on the reduction side of the optical path separation optical means SPD”
  • reference numeral AX2 indicates “the optical axis on the expansion side of the optical path separation optical means SPD”.
  • An angle formed by the optical axis AX1 and the optical axis AX2 is defined as an angle: ⁇ AX.
  • the angle ⁇ AX is 90 degrees.
  • the angle ⁇ AX is an angle smaller than 90 degrees.
  • the optical path separating optical means SPD is in the form of a right-angle prism, and the lower left portion in the drawing is the reflecting surface R1 from the intersection of the optical axes AX1 and AX2 on the diagonal slope. The upper right part of the intersection is the “transmission surface”.
  • the first optical group G1 includes a first lens group, an optical path separation optical unit SPD, and a reflection optical unit RFD.
  • the first lens group is composed of eight lenses including seven lenses disposed between the optical path separation optical means SPD and the reflection optical means RFD and one lens PFL disposed on the enlargement side of the optical path separation optical means SPD. It is comprised by the lens of.
  • the reflection optical means RFD is a plane mirror, and its reflection surface coincides with the aperture stop S.
  • the second optical group G2 is arranged on the enlargement side of the most enlargement side lens PFL in the first optical group G1, and is composed of three lenses.
  • the third optical group G3 includes a “concave mirror” disposed on the enlargement side of the second optical group G2.
  • the image forming light beam (image forming light beam from the original image) from the image display surface of the image display element MD is reflected by the reflecting surface R1 of the optical path separation optical means SPD to become an “incident image forming light beam”, which is reflected optical.
  • the means RFD and reflected After being incident on the means RFD and reflected, it becomes a “reflected imaging light beam” that passes through the “transmission surface” of the optical path separation optical means SPD, passes through the lens PFL, and forms the first intermediate image IM1.
  • the second intermediate image IM2 is formed through the second optical group G2.
  • an enlarged image of the original image is formed on an enlargement conjugate surface (generally a screen) that is reflected by the third optical group G3 and not shown in FIG.
  • the projection optical system according to the embodiment shown in FIG. 1 sequentially arranges the first optical group G1, the second optical group G2, and the third optical group G3 on the optical path from the reduction side to the enlargement side.
  • the image-forming light beam from the image display surface of the image display element MD that is configured and is a reduction-side conjugate surface is sequentially combined as a first intermediate image IM1 and a second intermediate image IM2 on the optical path to the enlargement-side conjugate surface.
  • This is a projection optical system that forms an image as an enlarged image on the enlargement conjugate plane after imaging.
  • the first optical group G1 includes a first lens group, an optical path separation optical means SPD, and a reflection optical means RFD having a reflection surface that reflects an image forming light beam from the optical path separation optical means SPD side to the second optical group G2 side.
  • the optical path separation optical means SPD includes an optical path of an incident imaging light beam directed from the original image toward the reflection optical means RFD, and a reflection image formation reflected by the reflection optical means RFD toward the second optical group G2. It has a function of separating the optical path of the light beam.
  • At least a part of the first lens group (a part constituted by seven lenses disposed between the optical path separation optical means SPD and the reflection optical means RFD) is “incident imaging light flux and reflected imaging light flux. Is common to all.
  • the third optical group G3 has a concave mirror located on the enlargement side of the second intermediate image IM2.
  • the projection optical system showing the embodiment in FIG. 6 is the same as that in the embodiment shown in FIG.
  • the first optical group G1, the second optical group G2, and the third optical group G3 are sequentially arranged on the optical path from the reduction side to the enlargement side, and the imaging light beam from the original image on the reduction-side conjugate plane is
  • This is a projection optical system in which the first intermediate image IM1 and the second intermediate image IM2 are sequentially formed on the optical path to the enlargement-side conjugate surface, and then formed as an enlarged image on the enlargement-side conjugate surface.
  • the first optical group G1 includes a first lens group, an optical path separation optical means SPD, and a reflection optical means RFD having a reflection surface for reflecting an image forming light beam from the optical path separation optical means side toward the second optical group G2.
  • the optical path separation optical means SPD includes an optical path of an incident imaging light beam directed from the original image to the reflection optical means RFD, and a reflected imaging light beam reflected by the reflection optical means RFD and directed to the second optical group G2.
  • the optical path separation optical means SPD is in the form of a right-angled prism like the optical path separation optical means SPD in the embodiment of FIG. 1, and the lower left portion in the figure is more than the intersection of the optical axes AX1 and AX2 on the diagonal slope.
  • the reflection surface is R1, and the upper right part of the intersection is a “transmission surface”.
  • the reflection optical means RFD is also a plane mirror, similar to the reflection optical means RFD in the embodiment of FIG. 1, and its reflection surface coincides with the aperture stop S.
  • At least a part of the first lens group (seven lenses disposed between the optical path separation optical unit SPD and the reflection optical unit RFD) is shared by the incident imaging light beam and the reflected imaging light beam,
  • the third optical group G3 has a concave mirror located on the enlargement side of the second intermediate image IM2.
  • the projection optical system shown in the embodiment in FIG. 6 is configured by sequentially arranging the first optical group G1, the second optical group G2, and the third optical group G3 on the optical path from the reduction side to the enlargement side.
  • the imaging light flux from the original image on the reduction-side conjugate plane is sequentially imaged as the first intermediate image IM1 and the second intermediate image IM2 on the optical path to the enlargement-side conjugate plane, and then the enlargement-side conjugate plane.
  • the first optical group G1 includes a first lens group, an optical path separation optical means SPD, and a reflection optical means RFD having a reflection surface for reflecting an image forming light beam from the optical path separation optical means side to the second optical group side.
  • the optical path separation optical means SPD includes an optical path of an incident imaging light beam directed from the original image to the reflection optical means RFD, and a reflected imaging light flux reflected by the reflection optical means RFD and directed to the second optical group G2. It has a function of separating the optical path. At least a part of the first lens group is “shared with the incident imaging light beam and the reflected imaging light beam”, and the third optical group G3 has a concave mirror located on the enlargement side of the second intermediate image G2. .
  • the projection optical system shown in FIG. 9 is configured by sequentially arranging a first optical group G1, a second optical group G2, and a third optical group G3 on an optical path from the reduction side to the enlargement side.
  • the imaging light flux from the original image on the side conjugate plane is sequentially imaged as a first intermediate image IM1 and a second intermediate image IM2 on the optical path to the magnification side conjugate plane, and then on the magnification side conjugate plane.
  • This is a projection optical system that forms an image as an enlarged image.
  • the first optical group G1 includes a “first lens group”, an optical path separating optical unit SPD, and a reflecting optical unit having a reflecting surface that reflects an imaging light beam from the optical path separating optical unit side toward the second optical group G2.
  • the optical path separating optical means SPD is in the form of a right-angled prism similar to that shown in FIGS. 1 and 6, and the lower left part in the figure is the reflecting surface R1 from the intersection of the optical axes AX1 and AX2 on the diagonal slope
  • the upper right part of the intersection is a “transmission surface”, and the optical path of the incident imaging light beam from the original image toward the reflection optical means RFD and the second optical group G2 reflected by the reflection optical means RFD. It has a function of separating the optical path of the reflected image-forming light beam traveling toward.
  • the third optical group G3 has a concave mirror located on the enlargement side of the second intermediate image IM2.
  • the projection optical system shown in FIG. 9 differs from the projection optical systems shown in FIGS. 1 and 6 in that the “reflecting surface also serving as the aperture stop S” of the reflecting optical means RFD is concave and has a refractive power.
  • the projection optical system according to the embodiment shown in FIG. 12 is configured by sequentially arranging a first optical group G1, a second optical group G2, and a third optical group G3 on an optical path from the reduction side to the enlargement side.
  • the imaging light flux from the original image on the side conjugate plane is sequentially imaged as a first intermediate image IM1 and a second intermediate image IM2 on the optical path to the magnification side conjugate plane, and then on the magnification side conjugate plane.
  • This is a projection optical system that forms an image as an enlarged image.
  • the first optical group G1 includes a “first lens group”, an optical path separating optical unit SPD, and a reflecting optical unit having a reflecting surface that reflects an imaging light beam from the optical path separating optical unit side toward the second optical group G2. And an RFD.
  • the optical path separation optical means SPD has a right-angle prism shape, similar to that shown in FIGS. 1 and 6, has a reflection surface R1 and a “transmission surface”, and an optical path of an incident imaging light beam from the original image toward the reflection optical means RFD. And the optical path of the reflected imaging light beam reflected by the reflective optical means RFD and traveling toward the second optical group G2.
  • the third optical group G3 has a concave mirror located on the enlargement side of the second intermediate image IM2.
  • the projection optical system shown in FIG. 12 is different from the projection optical systems shown in FIGS. 1, 6, and 9 in that the reflective optical means RFD is formed on the lens surface on which the incident imaging light beam is incident last in the first lens group.
  • the reflecting film is also used as an aperture stop.
  • the lens surface also serving as an aperture stop has a concave surface facing the incident side.
  • the present invention is not limited to this example, and the “lens surface on which the incident imaging light beam on which the reflection film is formed finally enters” that also serves as the aperture stop can be a flat surface.
  • the projection optical system shown in FIG. 15 is configured by sequentially arranging a first optical group G1, a second optical group G2, and a third optical group G3 on an optical path from the reduction side to the enlargement side.
  • the imaging light flux from the original image on the side conjugate plane is sequentially imaged as a first intermediate image IM1 and a second intermediate image IM2 on the optical path to the magnification side conjugate plane, and then on the magnification side conjugate plane.
  • This is a projection optical system that forms an image as an enlarged image.
  • the first optical group G1 includes a first lens group, an optical path separation optical means SPD, and a reflection optical means RFD having a reflection surface for reflecting an image forming light beam from the optical path separation optical means side toward the second optical group G2.
  • the optical path separation optical means SPD is a plane mirror having a reflection surface equivalent to the reflection surface R1 in the optical path separation optical means in FIG. 1, and the optical path of the incident imaging light beam from the original image toward the reflection optical means RFD, and the reflection optical means RFD.
  • the reflection optical means RFD is a plane mirror similar to that in the embodiment shown in FIG. 1, and its reflection surface coincides with the aperture stop S. At least a part of the first lens group (seven lenses disposed between the optical path separation optical unit SPD and the reflection optical unit RFD) is shared by the incident imaging light beam and the reflected imaging light beam.
  • the third optical group G3 has a concave mirror located on the enlargement side of the second intermediate image IM2.
  • the first lens group includes “seven lenses arranged between the optical path separation optical means SPD and the reflection optical means RFD” and the expansion of the optical path separation optical means SPD. And two lenses arranged on the side.
  • the projection optical system shown in the embodiment in FIG. 18 is configured by sequentially arranging a first optical group G1, a second optical group G2, and a third optical group G3 on an optical path from the reduction side to the enlargement side.
  • the imaging light flux from the original image on the side conjugate plane is sequentially imaged as a first intermediate image IM1 and a second intermediate image IM2 on the optical path to the magnification side conjugate plane, and then on the magnification side conjugate plane.
  • This is a projection optical system that forms an image as an enlarged image.
  • the first optical group G1 includes a first lens group, an optical path separation optical means SPD, and a reflection optical means RFD having a reflection surface for reflecting an image forming light beam from the optical path separation optical means side toward the second optical group G2. It is comprised.
  • the optical path separation optical means SPD is the same plane mirror as the optical path separation optical means of FIG. 15, and is reflected by the reflection optical means RFD and the optical path of the incident imaging light beam from the original image toward the reflection optical means RFD, and the second optical group G2. It has a function of separating the optical path of the reflected image-forming light beam traveling toward. In the embodiment shown in FIG.
  • the imaging light beam from the original image is directly incident on the reflection optical means RFD as an incident imaging light beam, and the reflected imaging light beam reflected by the reflection optical means RFD is optical path separation optics. Reflected by the means SPD and directed toward the second optical group.
  • the reflection optical means RFD is a plane mirror similar to that in the embodiment shown in FIG. 1, and its reflection surface coincides with the aperture stop S.
  • At least a part of the first lens group (seven lenses disposed between the optical path separation optical unit SPD and the reflection optical unit RFD) is shared by the incident imaging light beam and the reflected imaging light beam.
  • the third optical group G3 has a concave mirror located on the enlargement side of the second intermediate image IM2.
  • the first lens group is “seven lenses arranged between the optical path separation optical means SPD and the reflection optical means RFD” and the expansion of the optical path separation optical means SPD. And two lenses arranged on the side.
  • the optical axis is obtained by “rotating counterclockwise” the plane mirror which is the optical path separation optical means SPD in the embodiment shown in FIG.
  • the projection optical system shown in FIG. 19 is also configured by sequentially arranging the first optical group G1, the second optical group G2, and the third optical group G3 on the optical path from the reduction side to the enlargement side.
  • the imaging light flux from the original image on the conjugate plane is sequentially formed as the first intermediate image IM1 and the second intermediate image IM2 on the optical path to the enlargement conjugate plane, and then the enlarged image is formed on the enlargement conjugate plane.
  • the first optical group G1 includes a first lens group, an optical path separation optical means SPD, and a reflection optical means RFD having a reflection surface for reflecting an image forming light beam from the optical path separation optical means side toward the second optical group G2. It is comprised.
  • the optical path separation optical means SPD is the same plane mirror as the optical path separation optical means of FIG.
  • the reflection optical means RFD is a plane mirror similar to that in the embodiment shown in FIG. 1, and its reflection surface coincides with the aperture stop S.
  • the third optical group G3 has a concave mirror located on the enlargement side of the second intermediate image IM2.
  • the first lens group is composed of “seven lenses arranged between the optical path separation optical means SPD and the reflection optical means RFD” and two lenses arranged on the enlargement side of the optical path separation optical means SPD. ing.
  • the optical path separation optical means SPD can be replaced with those shown in FIGS.
  • the optical path separating optical means reflects one of “the portion to be the incident imaging light beam and the portion to be the reflected imaging light beam” of the imaging light beam from the original image on the reduction-side conjugate plane, and the other.
  • the optical path separation optical means SPD in each of the above-described embodiments is as described above.
  • the optical path separation optical means may be configured to have “polarization synthesis means, polarization separation means, and phase difference plate” as in an example described later.
  • the optical path separating optical means SPD can be configured by a “half mirror”.
  • the reflection optical means RFD can be replaced with that shown in FIGS.
  • a reflection film can be formed on the “lens surface on which the incident imaging light beam is finally incident” of the first lens group, but it is not formed even when a reflection film is formed.
  • the “lens surface on which the incident imaging light beam is incident last” can be a curved surface or a flat surface.
  • the size of the enlarged image formed on the enlargement-side conjugate surface is changed by changing the projection distance from the third optical group to the enlargement-side conjugate surface (such as a screen), but when the projection optical system has a wide angle of view.
  • the curvature of field and distortion are likely to increase with respect to fluctuations in the projection distance.
  • a plurality of second optical systems G2 are provided. Focusing can be performed by moving one or more lenses constituting the second optical group G2 in the direction of the optical axis.
  • the second optical group G2 is close to the exit side of the imaging light beam and is easily accessible. By moving one or more lens groups in the second optical group, the second optical group G2 is in focus while maintaining good curvature and distortion of the image plane. Can be combined.
  • the projection optical system is also preferably “substantially telecentric” on the reduction side.
  • the projection optical system according to the present invention preferably satisfies any one or more of the following conditions (1) to (3).
  • the meaning of each symbol in the parameters of these conditions (1) to (3) is as follows. “2Yi” is the maximum effective diameter of the imaging light beam on the optical path from the reduction conjugate plane to the enlargement conjugate plane at the original image position, and “2Ym” is on the mirror surface of the concave mirror of the third optical group. The maximum effective diameter.
  • “Lr” is the distance on the optical axis between the reflecting surface of the reflecting optical means and the most magnified lens surface of the second optical group
  • “Lm” is the most magnified lens surface of the second optical group and the third lens surface. This is the distance on the optical axis from the concave mirror surface of the optical group.
  • “ ⁇ AX” is an angle between the optical axis on the reduction side of the optical path separation optical means and the optical axis on the enlargement side of the optical path separation optical means.
  • the parameter of the condition (1) Ym / Yi
  • the maximum effective diameter of the light beam on the mirror surface of the concave mirror is reduced, so that the concave mirror of the third optical system can be easily downsized.
  • the lower limit of the condition (1) is exceeded, the principal ray density of each image height on the mirror surface of the concave mirror becomes excessive, and it becomes difficult to suppress various aberrations including distortion mainly corrected by the concave mirror. easy.
  • the parameter (Ym / Yi) of the condition (1) exceeds the upper limit, the concave mirror of the third optical group tends to be large, and it is difficult to make the projection optical system compact.
  • Condition (2) parameter When Lm / Lr is small, when Lm is small, Lr may be large, but the distance: Lm is a certain amount of space for forming the second intermediate image IM2. The size is required, and the distance Lr increases as the parameter Lm / Lr decreases while securing this space.
  • condition (2) Lm / Lr exceeds the lower limit, the length (Lr + Lm) on the optical axis of the first optical group and the second optical group becomes large, and the projection optical system tends to be long.
  • Condition (2) parameter If Lm / Lr exceeds the upper limit, the length of the first optical group and the second optical group on the optical axis can be reduced, but spherical aberration, coma aberration, etc. tend to increase, and optical performance It is likely to be difficult to maintain.
  • the lens PFL on the most magnifying side of the first lens group is a positive lens.
  • the positive lens PFL is disposed on the reduction side of the first intermediate image IM1 or “a position including the first intermediate image IM1 (in the case of the embodiment in FIG. 1)”.
  • the imaging light flux from the original image on the reduction-side conjugate plane is sequentially formed as the first intermediate image IM1 and the second intermediate image IM2 on the optical path to the enlargement-side conjugate plane.
  • the second intermediate image IM2 is an “object (object point)” in the image formation of the concave mirror of the third optical group.
  • the first intermediate image IM1 is an “object (object point)” in the image formation of the second optical group.
  • the second intermediate image IM2 is preferably a “good image”. If the second intermediate image IM2 is not a good image, the mirror shape of the concave mirror tends to be a complicated shape in order to form a good enlarged image.
  • the first intermediate image is preferably a “good image”.
  • the most enlarged lens PFL of the first optical group G1 is arranged on the reduction side of the first intermediate image IM1 or at a “position including the first intermediate image IM1” as described above.
  • the shape of the first intermediate image IM1 and the “direction of the principal ray toward the second optical group G2” are adjusted so that the second optical group G2 can easily form a good second intermediate image IM2.
  • at least one surface of the lens PFL is an aspherical surface.
  • the projection optical system of the present invention as described above, at least a part of the first lens group is “shared with the incident imaging light beam and the reflected imaging light beam”, and this shared part is a so-called “folding optical system”. " As described above, by forming a part of the first lens group as a “folding optical system”, it is possible to realize a good first intermediate image while reducing the number of lenses constituting the first lens group.
  • the length of the first lens group on the optical axis can be shortened, and the optical size of the projection optical system can be made compact.
  • the first lens group can be made “a configuration close to a symmetric equal-magnification optical system”, and the reflecting optical means: the reflection surface of the RFD is an aperture stop.
  • the number of components can be reduced by forming a reflective film on the last lens surface on which the incident imaging light beam is incident to form the reflective optical means RFD.
  • the reflective optical means RFD can be a plane mirror having a reflective surface as a plane, and the projection optical system is an optical system that can be easily assembled. be able to.
  • FIG. 1 This projection apparatus uses the projection optical system PRS of the present invention, and the image display elements MD arranged on the reduction-side conjugate plane (similarly in FIG. 1 and the like, three liquid crystal panels are conveniently combined into one sheet).
  • the image displayed in (2) is formed on the screen SC, which is a conjugate plane on the enlargement side.
  • an imaging apparatus that can capture an image on the enlargement-side conjugate plane can be realized.
  • the surface number is represented by a number counted from the reduction side (original image side) to the enlargement side.
  • the “image display surface of the image display element” on which the original image is displayed is a conjugate surface on the reduction side of the projection optical system, and is displayed as “object surface” in the data.
  • a conjugate plane (screen or the like) on the enlargement side of a screen or the like on which an enlarged image is projected is shown as an “image plane”.
  • R represents the radius of curvature (including the paraxial radius of curvature for an aspherical surface) of each surface (including the surface of the aperture stop S and the prism P for color synthesis), and “D” represents the optical axis.
  • D represents the surface spacing.
  • the unit of length is “mm”.
  • Surface spacing: D is displayed with “reversing the sign before and after the reflecting surface”.
  • Nd and ⁇ d indicates “refractive index and Abbe number with respect to d-line” of the material of each lens.
  • “Focal distance” is the focal length of the projection optical system at the d-line (in each example, a value at a projection distance of 700 mm)
  • “NA” is the numerical aperture on the reduction side
  • “object height” is This is the maximum ray height from the optical axis on the image display surface (object surface).
  • the shape of the aspherical surface is the height from the optical axis: h, the amount of displacement in the optical axis direction: Z, the paraxial radius of curvature: R, the conic constant: K, the nth-order aspherical surface with the intersection with the optical axis as the origin.
  • Example 1 is a specific example of the projection optical system shown as an embodiment in FIG.
  • FIG. 2 shows spherical aberration, astigmatism and distortion at a projection distance of 700 mm of the projection optical system of Example 1
  • FIG. 3 shows coma aberration.
  • Each aberration diagram shows “a state in which the reduction side is evaluated using the image plane (screen) as an object”.
  • the aberration is represented by the wavelength of green light: 532 nm as a representative, but the spherical aberration diagram and coma aberration diagram also show the red and blue light wavelengths: 638 nm and 450 nm.
  • S indicates the sagittal image
  • M indicates the aberration of the meridional image.
  • FIG. 4 shows spherical aberration, astigmatism, and distortion aberration at a projection distance of 1000 mm in Example 1
  • FIG. 5 shows coma aberration, respectively.
  • Example 2 is a specific example of the projection optical system shown as the embodiment in FIG.
  • FIG. 7 shows a diagram of spherical aberration, astigmatism and distortion at a projection distance: 700 mm of the projection optical system of Example 2, and FIG. 8 shows a diagram of coma aberration.
  • Example 3 is a specific example of the projection optical system shown as the embodiment in FIG.
  • FIG. 10 shows a diagram of spherical aberration, astigmatism and distortion at a projection distance of 700 mm of the projection optical system of Example 3, and FIG. 11 shows a diagram of coma aberration.
  • Example 4 is a specific example of the projection optical system whose embodiment is shown in FIG.
  • the optical path separating optical means SPD in the first optical group a prism-like one is used as in the first to third embodiments, but it is bonded to the prism P.
  • the reflective optical means RFD is formed as a reflective film on the last lens surface (the 16th surface) on which the incident imaging light beam is incident.
  • FIG. 13 shows a diagram of spherical aberration, astigmatism and distortion at a projection distance of 700 mm of the projection optical system of Example 4, and FIG. 14 shows a diagram of coma aberration.
  • Example 5 is a specific example of the projection optical system whose embodiment is shown in FIG. Surface number R D Nd ⁇ d Object ⁇ 3.000 1 ⁇ 20.000 1.77250 49.6 Prism P 2 ⁇ 0.000 3 ⁇ 16.000
  • FIG. 16 shows a diagram of spherical aberration, astigmatism and distortion at a projection distance of 700 mm of the projection optical system of Example 5, and FIG. 17 shows a diagram of coma aberration.
  • the concave mirror of the third optical group G3 is small and compact, but good over a wide range of projection distances from a long distance to a short distance. The optical performance is maintained.
  • FIG. 15 showing the lens configuration of the fifth embodiment shows a projection optical system having a configuration in which the imaged light beam from the original image is “first deflected” by the reflection surface of the optical path separation element SPD, but is shown in FIG.
  • the reflected imaging light beam returned by the reflecting optical means RFD may be deflected.
  • the condition (3) for the separated incident imaging light beam and reflected imaging light beam is determined.
  • Parameter: ⁇ AX may be a value smaller than 90 degrees.
  • the parameter: ⁇ AX is set to 70 degrees. It should be noted that the parameter: ⁇ AX does not stay within the paper in actual use.
  • the projection optical systems of Examples 1 to 5 are all “substantially telecentric on the reduction side”.
  • the display element MD of the original image of the projector is arranged as a long rectangle in the horizontal (horizontal direction). The case is common.
  • the projection optical system according to the first embodiment is illustrated as a three-dimensional view together with light beams emitted from the four corner points of the image display element.
  • the projection optical system according to the present invention appropriately corresponds to the bending direction, angle, and order of the optical path according to the size of the original image displayed on the image display element, the arrangement position, the form of the illumination optical system, and the like. Yes, it is not limited to those shown in the examples.
  • the optical path separation optical means (SPD) reflects one of a portion to be an incident imaging light beam and a portion to be a reflected imaging light beam and allows the other to pass therethrough. This is because the optical path is separated.
  • the principal ray at the center of the imaging light beam from the conjugate surface on the reduction side matches the optical axis AX1 on the reduction side of the optical path separation optical means SPD, and the principal ray of the reflected imaging light beam is on the enlargement side. It is also possible to match the optical axis AX2.
  • reference numeral P1 is a “color combining prism”
  • reference numeral S1 is a “wavelength selection 1 / 2 ⁇ phase difference plate” that gives a phase difference to a specific wavelength region
  • reference numeral P2 is a “wideband polarization beam splitter”
  • reference numeral S2 is “Broadband 1 / 4 ⁇ phase difference plate” is shown.
  • Reference numeral L10 denotes a portion of the first lens group in the first optical group that is disposed between the broadband 1 ⁇ 4 ⁇ phase difference plate S2 and the reflective optical means RFD, that is, “incident imaging light flux and reflective imaging.
  • the lens system part shared by the luminous flux is, “incident imaging light flux and reflective imaging.
  • the color synthesizing prism P1 is a “cross dichroic prism” in this embodiment, and is generally used in projectors.
  • a light source of an illuminating device that illuminates an image display element not shown
  • a light source that emits “linearly polarized light” of R (red), G (green), and B (blue) is used.
  • the imaging light R (S) and B (S) emitted from these light sources and formed into an imaging light beam by the image display element are “S-polarized light” with respect to the polarizing film of the prism P1, as shown in FIG. ”And reflected by the polarizing film toward the polarizing beam splitter P2.
  • the imaging light G (P) that has become the imaging light beam enters the polarizing film of the prism P1 as “P-polarized light”, passes through the polarizing film, and travels toward the polarizing beam splitter P2.
  • the three colors of imaging light R (S), G (P), and B (S) are color-synthesized.
  • the color-combined imaging lights R (S), G (P), and B (S) enter the wavelength selection 1 / 2 ⁇ phase difference plate S1.
  • the wavelength selection 1 / 2 ⁇ phase difference plate S1 transmits the imaging light R (S) and B (S) in the polarization state as they are, but the imaging light G (P) rotates its polarization direction by 90 degrees. And transmitted as imaging light G (S).
  • a commercially available color select (trade name, manufactured by Color Link Japan Co., Ltd.) can be used as the “wavelength selection 1 / 2 ⁇ phase difference plate” that gives a phase difference to such a specific wavelength range.
  • the imaging lights R (S), G (S), and B (S) whose polarization directions are aligned by the wavelength selection 1 / 2 ⁇ retardation plate S1 are incident on the broadband polarization beam splitter P2 and are reflected on the reflection optical means RFD side. And is incident on the broadband 1 / 4 ⁇ phase difference plate S2, is changed from S-polarized light to circularly-polarized light, passes through the lens system portion L10 as an incident imaging light beam, and is incident on the reflection optical means RFD and reflected. As shown in FIG.
  • the reflected imaging light beam reflected by the reflecting optical means RFD is transmitted through the lens system portion L10, transmitted through the broadband 1 / 4 ⁇ phase difference plate S2, and from circularly polarized light to P-polarized light.
  • the reflected imaging light fluxes R (P), G (P), and B (P) are transmitted through the broadband polarization beam splitter P2.
  • the broadband 1 ⁇ 4 ⁇ phase difference plate S2 may be disposed between the lens system portion L10 and the reflection optical means RFD. In this case, the broadband 1 ⁇ 4 ⁇ phase difference plate S2 is small because it is disposed near the aperture stop. can do.
  • the broadband 1 ⁇ 4 ⁇ phase difference plate S2 a commercially available phase difference plate (manufactured by Sigma Koki Co., Ltd., product number: WPQW-VIS-4M) can be used.
  • the broadband polarization beam splitter P2 a broadband deflection beam splitter ( Sigma Koki Co., Ltd. product number: PBSW-10-3 / 7) can be used. In this way, the optical path of the incident imaging light beam traveling from the original image toward the reflecting optical means RFD and the optical path of the reflected imaging light beam reflected by the reflecting optical means and traveling toward the second optical group are separated.
  • the light beam center of the incident imaging light beam directed toward the reflection optical means RFD and the light beam center of the reflection imaging light beam reflected by the reflection optical means RFD are both the optical axis of the lens system portion L10 (that is, the projection optical system). It matches the optical axis.
  • the color combining prism P1, the broadband polarization beam splitter P2, the wavelength selection 1 / 2 ⁇ phase difference plate S1 and the broadband 1 / 4 ⁇ phase difference plate S2 constitute the “optical path separation optical means”. is doing.
  • the “optical path separating optical means” shown in FIG. 21 can also be used in the case of “imaging with oblique rays” as in the embodiment described with reference to FIG.
  • the first lens group includes an incident imaging light beam directed toward the reflection surface, and a reflected imaging light beam reflected by the reflection surface toward the second optical group.
  • the optical path separating means SPD is used to “the optical path of the incident imaging light beam from the original image to the reflecting optical means and the second optical group reflected by the reflecting optical means.
  • the optical path separating means SPD is used. It is not always necessary to use it.
  • the image display element MD for displaying the original image is changed to the second optical group G2 or the third optical group. It is possible to arrange them without interfering with the group G3. In such a case, it is not necessary to use optical path separation means.
  • the optical path separation means SPD by using the optical path separation means SPD, a compact optical arrangement is performed while avoiding interference between the image display element MD and the second optical group G2.
  • the first intermediate image (IM1) and the second intermediate image (IM2) are sequentially formed on the optical path to the enlargement side conjugate plane, and then the enlargement side conjugate.
  • the image is formed as an enlarged image on the surface, the present invention is not limited to this, and it is also possible to form “only the first intermediate image” as an intermediate image. Compact size is possible.
  • a third intermediate image can be formed on the enlargement side of the second intermediate image.
  • An original image on a conjugate plane on the reduction side which is configured by sequentially arranging a first optical group (G1), a second optical group (G2), and a third optical group (G3) on an optical path from the reduction side to the enlargement side.
  • the imaged light beam from the image is formed as one or more intermediate images (IM1, IM2) on the optical path to the conjugate surface on the enlargement side, and then formed as an enlarged image on the conjugate surface on the enlargement side.
  • the first optical group (G1) is an optical system, and includes a first lens group and reflection optical means (RFD) having a reflection surface that reflects the imaging light flux toward the second optical group.
  • the first lens group is at least partially shared by an incident imaging light beam directed toward the reflecting surface and a reflected imaging light beam reflected by the reflecting surface and directed toward the second optical group,
  • the third optical group (G3) includes a concave mirror located on the enlargement side of the one or more intermediate images.
  • a projection optical system having a.
  • [2] [1] The projection optical system according to [1], wherein after being sequentially formed as a first intermediate image (IM1) and a second intermediate image (IM2) on an optical path reaching the conjugate plane on the enlargement side, the enlargement side
  • the first optical group (G1) forms a first image group, an optical path separation optical means (SPD), and the imaging light flux from the optical path separation optical means side.
  • a reflection optical means (RFD) having a reflection surface that reflects toward the second optical group side, and the optical path separation optical means (SPD) is connected to the reflection optical means from the original image.
  • the third optical group (G3) includes a projection optical system having concave mirrors located on the enlargement side of the second intermediate image (IM2) (Examples 1 to 5, FIGS. 1, 6, 9, 12, and 12). 15, FIG. 18, FIG. 19).
  • the maximum effective diameter at the original image position of the imaging light beam on the optical path from the reduction-side conjugate surface to the enlargement-side conjugate surface is 2Yi
  • the maximum effective diameter on the mirror surface of the concave mirror 2Ym
  • a projection optical system according to [1], [2] or [3], wherein the distance on the optical axis between the reflecting surface of the reflecting optical means and the lens surface on the most enlarged side of the second optical group: Lr,
  • the distance Lm on the optical axis between the lens surface of the second optical group and the concave mirror surface of the third optical group is: (2) 0.25 ⁇ Lm / Lr ⁇ 0.55 (Embodiments 1 to 5 FIG. 1, FIG. 6, FIG. 9, FIG. 12, FIG. 15, FIG. 18, FIG. 19).
  • a projection optical system according to any one of [1] to [6], wherein the reflecting surface of the reflecting optical means (RFD) that reflects the incident imaged light beam is an aperture stop (Example) 1-5 FIG. 1, FIG. 6, FIG. 9, FIG. 12, FIG. 15, FIG.
  • RFD reflecting optical means
  • a projection optical system according to any one of [1] to [8], wherein the reflection optical means (RFD) has a flat reflecting surface for reflecting the incident imaging light beam (Example 1, 2, 5, FIG. 1, FIG. 6, FIG. 15, FIG. 18, FIG.
  • the reflection optical means has a flat reflecting surface for reflecting the incident imaging light beam
  • the projection optical system according to any one of [1] to [12], wherein the first optical group includes a first lens group, an optical path separation optical unit (SPD), and an optical path separation optical unit side.
  • Reflection optical means having a reflecting surface for reflecting the imaging light beam to the second optical group (G2) side, an optical axis on the reduction side of the optical path separation optical means (SPD),
  • the angle with the optical axis on the enlargement side of the optical path separating optical means: ⁇ AX is the condition: (3) 45 ° ⁇ ⁇ AX ⁇ 90 ° (1 to 5, FIGS. 1, 6, 9, 12, 12, 15, 18, 19, and 21).
  • the projection optical system according to any one of [1] to [13], wherein the first optical group includes a first lens group, an optical path separating optical unit (SPD), and an optical path separating optical unit side.
  • Reflection optical means having a reflecting surface for reflecting the imaging light beam to the second optical group (G2) side, and the optical path separation optical means (SPD) becomes an incident imaging light beam.
  • a projection optical system (Examples 1 to 5) that separates the optical path of both the imaging light beam by reflecting one of the power part and the part that should become the reflected imaging light beam and passing the other. 1, 6, 9, 12, 15, 18, and 19).
  • the optical path separating optical means (SPD) is composed of the polarization combining means (P1), the polarization separating means (P2) and the retardation plate (S1). , S2), a projection optical system (FIG. 21).
  • a projection apparatus (FIG. 20) comprising the projection optical system according to any one of [1] to [15].
  • An imaging apparatus that includes the projection optical system according to any one of [1] to [15], and that captures an image formed on the reduction side of an object on the enlargement side by an imaging unit.
  • the third optical group G3 can have one or more lenses and mirrors in addition to the concave mirror.
  • the effects described in the embodiments of the present invention are merely a list of suitable effects resulting from the invention, and the effects of the present invention are not limited to those described in the embodiments.

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Abstract

縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側の共役面に至る光路上において１以上の中間像として結像させたのち、拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる新規な投射光学系の実現を課題とする。 投射光学系の第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群と、結像光束を、第２光学群Ｇ２側へ反射する反射面を有する反射光学手段ＲＦＤとを有し、第１レンズ群は、少なくともその一部が、反射面へ向かう入射結像光束と反射面に反射されて第２光学群Ｇ２に向かう反射結像光束とに共通化され、第３光学群Ｇ３は、1以上の中間像の拡大側に位置する凹面ミラーを有する。

Description

投射光学系および投射装置および撮像装置
　この発明は、投射光学系および投射装置および撮像装置に関する。
　液晶表示素子、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）等の画像表示素子に表示された原画像をスクリーン等の被投射面上に拡大画像として投射する投射装置（以下「プロジェクタ」とも言う。）は、近来広く普及している。
　原画像の拡大画像を投射する投射光学系においては、原画像と拡大画像とが共役関係にあり、原画像は縮小側の共役面に表示され、拡大画像は拡大側の共役面に結像される。
　このような投射光学系として、縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像、第２中間像として結像させたのち、拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系が知られている（特許文献１ないし４等）。
　この発明は、縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側の共役面に至る光路上において１以上の中間像として結像させたのち、拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる新規な投射光学系の実現を課題とする。
　この発明の投射光学系は、縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群、第２光学群、第３光学群を配して構成され、前記縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、前記拡大側の共役面に至る光路上において1以上の中間像として結像させたのち、前記拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系であって、前記第１光学群は、第１レンズ群と、前記結像光束を、前記第２光学群側へ反射する反射面を有する反射光学手段とを有し、前記第１レンズ群は、少なくともその一部が、前記反射面へ向かう入射結像光束と前記反射面に反射されて前記第２光学群に向かう反射結像光束とに共通化され、前記第３光学群は、前記1以上の中間像の前記拡大側に位置する凹面ミラーを有する。
　この発明によれば、縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側の共役面に至る光路上において、1以上の中間像として結像させたのち、拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる新規な投射光学系を実現できる。
実施例１の投射光学系の構成を示す図である。 実施例１の投射距離７００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 実施例１の投射距離７００ｍｍにおけるコマ収差を示す図である。 実施例１の投射距離１０００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 実施例１の投射距離１０００ｍｍにおけるコマ収差を示す図である。 実施例２の投射光学系の構成を示す図である。 実施例２の投射距離７００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 実施例２の投射距離７００ｍｍにおけるコマ収差を示す図である。 実施例３の投射光学系の構成を示す図である。 実施例３の投射距離７００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 実施例３の投射距離７００ｍｍにおけるコマ収差を示す図である。 実施例４の投射光学系の構成を示す図である。 実施例４の投射距離７００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 実施例４の投射距離７００ｍｍにおけるコマ収差を示す図である。 実施例５の投射光学系の構成を示す図である。 実施例５の投射距離７００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 実施例５の投射距離７００ｍｍにおけるコマ収差を示す図である。 実施例５の投射光学系の別形態の構成を示す図である。 実施例５の投射光学系の別形態の構成を示す図である。 実施例１の投射光学系に矩形の表示素子を配置して使用した一例の光路を示す図である。 投射光学系の別の実施の形態を特徴部分のみ説明図として示す図である。
　以下、実施の形態を説明する。　
　図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９に、投射光学系の実施の形態を７例示す。繁雑を避けるため、これらの図において符号を共通化する。　
　これらの図において、符号Ｇ１は第１光学群、符号Ｇ２は第２光学群、符号Ｇ３は第３光学群を示す。　
　符号ＭＤは、画像表示素子を示す。以下に説明する実施の形態においては、画像表示素子ＭＤとしては透過型の３板式液晶パネルが想定されている。即ち、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）用の３枚の液晶パネルが用意され、これら３枚の液晶パネルにそれぞれ赤画像成分、緑画像成分、青画像成分が「原画像」として表示される。図においては、３枚の液晶パネルを便宜的に１枚に纏めて描いている。
　符号Ｐは、色合成用のプリズムを示す。３枚の液晶パネルの原画像からの光は、プリズムＰにより色合成されて「原画像からの結像光束」となって投射光学系に入射する。　
　符号ＳＰＤは「光路分離光学手段」、符号ＩＭ１は「第１中間像」、符号ＩＭ２は「第２中間像」をそれぞれ示す。また、符号ＲＦＤは「反射光学手段」を示す。　
　光路分離光学手段ＳＰＤに関して、画像表示素子ＭＤの側が「縮小側」、第１中間像ＩＭ１の側が「拡大側」である。従って、画像表示素子ＭＤの画像表示面が「縮小側の共役面」である。　
　符号ＡＸ１は「光路分離光学手段ＳＰＤの縮小側の光軸」を示し、符号ＡＸ２は「光路分離光学手段ＳＰＤの拡大側の光軸」を示す。光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２のなす角を、角度：θＡＸとする。　
　図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８に示す実施の形態においては、角度：θＡＸは９０度である。また、図１９に示す実施の形態では、角度：θＡＸは、９０度より小さい角である。
　図１を参照する。　
　図１に示す実施の形態では、光路分離光学手段ＳＰＤは直角プリズム状であって、対角斜面上における光軸ＡＸ１とＡＸ２との交点よりも、図で左下の部分が反射面Ｒ１となっており、上記交点よりも右上の部分は「透過面」となっている。　
　原画像からの結像光束（プリズムＰにより色合成されている。）は、光路分離光学手段ＳＰＤに入射すると、上記反射面により反射光学手段ＲＦＤの側へ反射される。　
　第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群と光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとにより構成されている。第１レンズ群は、光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配置された７枚のレンズと、光路分離光学手段ＳＰＤの拡大側に配置された１枚のレンズＰＦＬとの８枚のレンズにより構成されている。　
　反射光学手段ＲＦＤは平面鏡であり、その反射面が開口絞りＳと合致している。　
　第２光学群Ｇ２は、第１光学群Ｇ１におけるもっとも拡大側のレンズＰＦＬの拡大側に配され、３枚のレンズにより構成されている。　
　第３光学群Ｇ３は、第２光学群Ｇ２の拡大側に配置された「凹面ミラー」で構成されている。　
　即ち、画像表示素子ＭＤの画像表示面からの結像光束（原画像からの結像光束）は、光路分離光学手段ＳＰＤの反射面Ｒ１により反射され、「入射結像光束」となって反射光学手段ＲＦＤに入射し、反射されると「反射結像光束」となって、光路分離光学手段ＳＰＤの「透過面」を透過し、レンズＰＦＬを透過し、第１中間像ＩＭ１を結像した後、第２光学群Ｇ２を透過して第２中間像ＩＭ２を結像する。　
　その後、第３光学群Ｇ３により反射され、図１において図示を省略されている拡大側の共役面（一般にスクリーンである。）上に原画像の拡大画像を結像する。
　このように、図１に実施の形態を示す投射光学系は、縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群Ｇ１、第２光学群Ｇ２、第３光学群Ｇ３を配して構成され、縮小側の共役面である画像表示素子ＭＤの画像表示面からの結像光束を、拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像ＩＭ１、第２中間像ＩＭ２として結像させたのち、拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系である。　
　第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群と、光路分離光学手段ＳＰＤと、光路分離光学手段ＳＰＤ側からの結像光束を、第２光学群Ｇ２側へ反射する反射面を有する反射光学手段ＲＦＤとを有して構成され、光路分離光学手段ＳＰＤは、原画像から反射光学手段ＲＦＤへ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段ＲＦＤにより反射されて第２光学群Ｇ２へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有する。　
　第１レンズ群は、少なくともその一部（光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配置された７枚のレンズにより構成される部分）が「入射結像光束と反射結像光束とに共通化され」ている。そして、第３光学群Ｇ３は、第２中間像ＩＭ２の拡大側に位置する凹面ミラーを有する。　
　図６に実施の形態を示す投射光学系も、図１に示す実施の形態のものと同様である。　
　縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群Ｇ１、第２光学群Ｇ２、第３光学群Ｇ３を配して構成され、縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像ＩＭ１、第２中間像ＩＭ２として結像させたのち、拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系である。　
　第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群と、光路分離光学手段ＳＰＤと、光路分離光学手段側からの結像光束を、第２光学群Ｇ２側へ反射する反射面を有する反射光学手段ＲＦＤとを有して構成され、光路分離光学手段ＳＰＤは、原画像から反射光学手段ＲＦＤへ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段ＲＦＤにより反射されて第２光学群Ｇ２へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有する。　
　光路分離光学手段ＳＰＤは、図１の実施の形態における光路分離光学手段ＳＰＤと同様に、直角プリズム状で、対角斜面上における光軸ＡＸ１とＡＸ２との交点よりも、図で左下の部分が反射面Ｒ１となっており、上記交点よりも右上の部分は「透過面」となっている。　
　反射光学手段ＲＦＤも図１の実施の形態における反射光学手段ＲＦＤと同様、平面鏡であり、その反射面が開口絞りＳと合致している。　
　第１レンズ群は、少なくともその一部（光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配置される７枚のレンズ）が、入射結像光束と反射結像光束とに共通化され、第３光学群Ｇ３は、第２中間像ＩＭ２の拡大側に位置する凹面ミラーを有する。
　従って、図６に実施の形態を示す投射光学系は、縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群Ｇ１、第２光学群Ｇ２、第３光学群Ｇ３を配して構成され、縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像ＩＭ１、第２中間像ＩＭ２として結像させたのち、拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系である。　
　第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群と、光路分離光学手段ＳＰＤと、光路分離光学手段側からの結像光束を、第２光学群側へ反射する反射面を有する反射光学手段ＲＦＤとを有して構成され、光路分離光学手段ＳＰＤは、原画像から反射光学手段ＲＦＤへ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段ＲＦＤにより反射されて第２光学群Ｇ２へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有する。　
　第１レンズ群は、少なくともその一部が「入射結像光束と反射結像光束とに共通化」され、第３光学群Ｇ３は、第２中間像Ｇ２の拡大側に位置する凹面ミラーを有する。
　図９に実施の形態を示す投射光学系は、縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群Ｇ１、第２光学群Ｇ２、第３光学群Ｇ３を配して構成され、縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像ＩＭ１、第２中間像ＩＭ２として結像させたのち、拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系である。　
　第１光学群Ｇ１は、「第１レンズ群」と、光路分離光学手段ＳＰＤと、光路分離光学手段側からの結像光束を、第２光学群Ｇ２側へ反射する反射面を有する反射光学手段ＲＦＤとを有して構成される。光路分離光学手段ＳＰＤは、図１、図６に示すものと同様、直角プリズム状で、対角斜面上における光軸ＡＸ１とＡＸ２との交点よりも、図で左下の部分が反射面Ｒ１となっており、上記交点よりも右上の部分は「透過面」となっており、原画像から反射光学手段ＲＦＤへ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段ＲＦＤにより反射されて第２光学群Ｇ２へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有する。　
　第１レンズ群は、少なくともその一部（光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配された６枚のレンズ）が、入射結像光束と反射結像光束とに共通化され、第３光学群Ｇ３は、第２中間像ＩＭ２の拡大側に位置する凹面ミラーを有する。　
　図９に示す投射光学系は、図１、図６の投射光学系と異なり、反射光学手段ＲＦＤの「開口絞りＳを兼ねた反射面」が凹面であり、屈折力を有する。
　図１２に実施の形態を示す投射光学系は、縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群Ｇ１、第２光学群Ｇ２、第３光学群Ｇ３を配して構成され、縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像ＩＭ１、第２中間像ＩＭ２として結像させたのち、拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系である。
　第１光学群Ｇ１は、「第１レンズ群」と、光路分離光学手段ＳＰＤと、光路分離光学手段側からの結像光束を、第２光学群Ｇ２側へ反射する反射面を有する反射光学手段ＲＦＤとを有して構成されている。光路分離光学手段ＳＰＤは、図１、図６に示すものと同様、直角プリズム状で、反射面Ｒ１と「透過面」を有し、原画像から反射光学手段ＲＦＤへ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段ＲＦＤにより反射されて第２光学群Ｇ２へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有する。　
　第１レンズ群は、少なくともその一部（光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配された７枚のレンズ）が、入射結像光束と反射結像光束とに共通化され、第３光学群Ｇ３は、第２中間像ＩＭ２の拡大側に位置する凹面ミラーを有する。　
　図１２に示す投射光学系は、図１、図６、図９の投射光学系と異なり、反射光学手段ＲＦＤが、第１レンズ群のうち、入射結像光束が最後に入射するレンズ面に形成された反射膜により構成され、該反射膜が開口絞りを兼ねている。開口絞りを兼ねた該レンズ面は入射側に凹面を向けている。　
　この例に限らず、開口絞りを兼ねる「反射膜を形成された入射結像光束が最後に入射するレンズ面」は平面であることができる。
　図１５に実施の形態を示す投射光学系は、縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群Ｇ１、第２光学群Ｇ２、第３光学群Ｇ３を配して構成され、縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像ＩＭ１、第２中間像ＩＭ２として結像させたのち、拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系である。
　第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群と、光路分離光学手段ＳＰＤと、光路分離光学手段側からの結像光束を、第２光学群Ｇ２側へ反射する反射面を有する反射光学手段ＲＦＤとを有して構成されている。光路分離光学手段ＳＰＤは、図１における光路分離光学手段における反射面Ｒ１と等価な反射面を有する平面鏡であり、原画像から反射光学手段ＲＦＤへ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段ＲＦＤにより反射されて第２光学群Ｇ２へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有する。　
　反射光学手段ＲＦＤは、図１に示す実施の形態におけるものと同じく、平面鏡であり、その反射面が開口絞りＳと合致している。　
　前記第１レンズ群は、少なくともその一部（光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配された７枚のレンズ）が、入射結像光束と反射結像光束とに共通化され、第３光学群Ｇ３は、第２中間像ＩＭ２の拡大側に位置する凹面ミラーを有する。　
　図１５に実施の形態を示す投射光学系では、第１レンズ群は「光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配された７枚のレンズ」と、光路分離光学手段ＳＰＤの拡大側に配された２枚のレンズとにより構成されている。
　図１８に実施に形態を示す投射光学系は、縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群Ｇ１、第２光学群Ｇ２、第３光学群Ｇ３を配して構成され、縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像ＩＭ１、第２中間像ＩＭ２として結像させたのち、拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系である。
　第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群と、光路分離光学手段ＳＰＤと、光路分離光学手段側からの結像光束を、第２光学群Ｇ２側へ反射する反射面を有する反射光学手段ＲＦＤとを有して構成されている。光路分離光学手段ＳＰＤは、図１５の光路分離光学手段と同じ平面鏡であり、原画像から反射光学手段ＲＦＤへ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段ＲＦＤにより反射されて第２光学群Ｇ２へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有する。
　図１８に示す実施の形態では、原画像からの結像光束は、入射結像光束として直接に反射光学手段ＲＦＤに入射し、反射光学手段ＲＦＤにより反射された反射結像光束は、光路分離光学手段ＳＰＤにより反射されて第２光学群の側に向かう。
　反射光学手段ＲＦＤは、図１に示す実施の形態におけるものと同じく、平面鏡であり、その反射面が開口絞りＳと合致している。
　前記第１レンズ群は、少なくともその一部（光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配された７枚のレンズ）が、入射結像光束と反射結像光束とに共通化され、第３光学群Ｇ３は、第２中間像ＩＭ２の拡大側に位置する凹面ミラーを有する。　
　図１８に実施の形態を示す投射光学系でも、第１レンズ群は「光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配された７枚のレンズ」と、光路分離光学手段ＳＰＤの拡大側に配された２枚のレンズとにより構成されている。
　図１９に実施の形態を示す投射光学系は、図１８に示す実施の形態における光路分離光学手段ＳＰＤである平面鏡を、図１８の面内で「反時計回りに回転させる」ことにより、光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２とがなす角度：θＡＸが「９０度より小さい角度」となるように構成した例である。
　従って、図１９に示す投射光学系も、縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群Ｇ１、第２光学群Ｇ２、第３光学群Ｇ３を配して構成され、縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像ＩＭ１、第２中間像ＩＭ２として結像させたのち、拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系である。
　第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群と、光路分離光学手段ＳＰＤと、光路分離光学手段側からの結像光束を、第２光学群Ｇ２側へ反射する反射面を有する反射光学手段ＲＦＤとを有して構成されている。光路分離光学手段ＳＰＤは、図１５の光路分離光学手段と同じ平面鏡であり、原画像から反射光学手段ＲＦＤへ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段ＲＦＤにより反射されて第２光学群Ｇ２へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有する。
　原画像からの結像光束は、入射結像光束として直接に反射光学手段ＲＦＤに入射し、反射光学手段ＲＦＤにより反射された反射結像光束は、光路分離光学手段ＳＰＤにより反射されて第２光学群の側に向かう。
　反射光学手段ＲＦＤは、図１に示す実施の形態におけるものと同じく、平面鏡であり、その反射面が開口絞りＳと合致している。
　前記第１レンズ群は、少なくともその一部（光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配された７枚のレンズ）が、入射結像光束と反射結像光束とに共通化され、第３光学群Ｇ３は、第２中間像ＩＭ２の拡大側に位置する凹面ミラーを有する。
　第１レンズ群は「光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配された７枚のレンズ」と、光路分離光学手段ＳＰＤの拡大側に配された２枚のレンズとにより構成されている。
　以上、この発明の投射光学系の光学配置を７例示したが、投射光学系の光学配置は、上の７例に限定されるものではない。例えば、図１、図６、図９、図１２に示す実施の形態において、光路分離光学手段ＳＰＤを、図１５や図１８、図１９に示すものに代えることができる。
　光路分離光学手段は、縮小側の共役面上の原画像からの結像光束のうち「入射結像光束となるべき部分、および、前記反射結像光束となるべき部分の、一方を反射し、他方を通過させる」ことにより、これら両結像光束の光路の分離を行うものであり、上に示した各実施の形態における光路分離光学手段ＳＰＤは、このようになっている。
　光路分離光学手段は、後述する例のように「偏光合成手段、偏光分離手段および位相差板を有する」構成とすることもできる。また、光路分離光学手段ＳＰＤを「ハーフミラー」で構成することもできる。
　また、図１５、図１８、図１９に示す実施の形態において、反射光学手段ＲＦＤを図９、図１２に示すものに代えることもできる。
　第１レンズ群の「入射結像光束が最後に入射するレンズ面」には、上記の如く、反射膜を形成して反射光学手段とすることができるが、反射膜を形成する場合も形成しない場合も、「入射結像光束が最後に入射するレンズ面」は、曲面とすることも平面とすることもできる。
　拡大側の共役面上に結像させる拡大画像のサイズ変更は、第３光学群から拡大側の共役面（スクリーン等）までの投射距離を変えて行うが、投射光学系が広画角になると投射距離の変動に対し、像面湾曲やディストーションが増大し易い。
　拡大画像を「拡大側の共役面（スクリーン等）」に合焦（フォーカシング）させるには、種々の方法が可能であるが、上に説明した各実施の形態では、第２光学系Ｇ２が複数（３枚）のレンズを有して構成されており、第２光学群Ｇ２を構成する１枚以上のレンズを光軸方向へ移動させてフォーカシングを行うことができる。
　第２光学群Ｇ２は結像光束の射出側に近く、アクセスが容易であり、第２光学群内の１以上のレンズ群を移動させることで、像面の湾曲とディストーションを良好に保ちながらピント合わせが可能である。
　投射光学系はまた、縮小側に「略テレセントリック」であることが好ましい。
　この発明の投射光学系は、以下の条件（１）ないし（３）の任意の１以上を満足することが好ましい。　
　（１）　１．５　＜ Ｙｍ／Ｙｉ ＜　５．０
　（２）　０．２５　＜ Ｌｍ／Ｌｒ ＜　０．５５
　（３）　　４５°≦　θＡＸ　≦　９０°
　これら条件（１）ないし（３）のパラメータにおける各記号の意味は、以下の通りである。
　「２Ｙｉ」は、縮小側の共役面から拡大側の共役面に至る光路上における結像光束の、原画像位置における最大有効径、「２Ｙｍ」は、第３光学群の凹面ミラーの鏡面上における最大有効径である。
　「Ｌｒ」は、反射光学手段の反射面と第２光学群の最も拡大側のレンズ面との光軸上の距離、「Ｌｍ」は、第２光学群の最も拡大側のレンズ面と第３光学群の凹面ミラー面との光軸上の距離である。
　「θＡＸ」は、光路分離光学手段の縮小側の光軸と、光路分離光学手段の拡大側の光軸との角度である。
　条件（１）のパラメータ：Ｙｍ／Ｙｉ小さくなると、凹面ミラーの鏡面上の光束の最大有効径が小さくなるので、第３光学系の凹面ミラーの小型化が容易となる。しかし、条件（１）の下限を超えると、凹面ミラーの鏡面上における各像高の主光線密度が過大となり、凹面ミラーで主に補正しているディストーションを始めとする諸収差の抑制が困難となり易い。
　条件（１）のパラメータ：Ｙｍ／Ｙｉが上限を超えると、第３光学群の凹面ミラーが大型化し易く、投射光学系をコンパクトに構成することが困難となり易い。
　条件（２）のパラメータ：Ｌｍ／Ｌｒが小さくなる場合としては、Ｌｍが小さくなる場合、Ｌｒが大きくなる場合があるが、距離：Ｌｍは、第２中間像ＩＭ２を結像させるスペースとしてある程度の大きさが必要であり、このスペースを確保しつつ、パラメータ：Ｌｍ／Ｌｒが小さくなると、距離：Ｌｒが大きくなる。
　条件（２）のパラメータ：Ｌｍ／Ｌｒが下限を超えると、第１光学群と第２光学群の光軸上の長さ（Ｌｒ＋Ｌｍ）が大きくなり、投射光学系が長大化し易い。
　条件（２）のパラメータ：Ｌｍ／Ｌｒが上限を超えると、第１光学群と第２光学群の光軸上の長さを小さくできるが、球面収差、コマ収差等が大きくなり易く、光学性能の維持が困難になり易い。また、第１光学群と第２光学群の光軸上の長さの増大を抑制すると、第２光学群と凹面ミラーの距離が大きくなり、同時に凹面ミラーも大きくなり易く、投射光学系をコンパクトに実現することが困難となり易い。
　また、条件（３）を満足することにより、無理のない光学配置が可能である。
　図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９に実施の形態を示す投射光学系では、第１レンズ群の最も拡大側のレンズＰＦＬは正レンズである。そして、正レンズＰＦＬは、第１中間像ＩＭ１の縮小側もしくは「第１中間像ＩＭ１を含む位置（図１の実施の形態の場合）」に配置されている。
　この発明の投射光学系のように、縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像ＩＭ１、第２中間像ＩＭ２として結像させたのち、拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系において、第２中間像ＩＭ２は、第３光学群の凹面ミラーの結像における「物体（物点）」である。
　そして、第１中間像ＩＭ１は、第２光学群の結像における「物体（物点）」である。
　拡大側の共役面上に良好な拡大画像を結像するためには、第２中間像ＩＭ２が「良好な像」であることが好ましい。第２中間像ＩＭ２が良好な像でないと、良好な拡大画像を結像するためには、凹面ミラーのミラー形状が複雑な形状となり易い。良好な第２中間像ＩＭ２を結像するには、第１中間像が「良好な像」であることが好ましい。
　上に説明した実施の各形態においては、第１光学群Ｇ１の最も拡大側のレンズＰＦＬを上記の如く、第１中間像ＩＭ１の縮小側もしくは「第１中間像ＩＭ１を含む位置」に配置することにより、第１中間像ＩＭ１の形状と「第２光学群Ｇ２に向かう主光線の方向」とを整え、第２光学群Ｇ２が良好な第２中間像ＩＭ２を結像し易いようにしている。
　このように、レンズＰＦＬにより「第１中間像ＩＭ１の形状、主光線方向を整える」観点からすると、レンズＰＦＬの少なくとも１面を非球面とすることが好ましい。
　この発明の投射光学系は、前述の如く、第１レンズ群の少なくとも一部が「入射結像光束と反射結像光束とに共通化」され、この共通化された部分が所謂「折り返し光学系」となっている。このように、第１レンズ群の一部を「折り返し光学系」とすることにより、第１レンズ群を構成するレンズ枚数を少なくしつつ、良好な第１中間像を実現できる。
　また、第１レンズ群の一部を「折り返し光学系」としたことにより、第１レンズ群の光軸上の長さを短縮でき、投射光学系の光学サイズをコンパクト化できている。
　第１レンズ群の一部を折り返し光学系としたことにより、第１レンズ群を「対称的な等倍光学系に近い構成」とすることができ、反射光学手段：ＲＦＤの反射面を開口絞りに設定することができる。また、図１２に示す実施の形態のように、入射結像光束が入射する最後のレンズ面に反射膜を形成して反射光学手段ＲＦＤとすることにより、部品点数を減少できる。
　また、第１光学群Ｇ１が「等倍光学系に近い構成」のため、反射光学手段：ＲＦＤは、反射面を平面とした平面鏡にすることができ、投射光学系を組み立て易い光学系とすることができる。あるいは、反射光学手段：ＲＦＤの反射面を曲面化することで設計の自由度が上がり、投射光学系の性能向上が可能となる。
　このような投射光学系を搭載して、投射性能に優れた投射装置を実現できる。投射装置の実施の１形態を図２０に示す。この投射装置は、この発明の投射光学系ＰＲＳを用い、縮小側の共役面に配置された画像表示素子ＭＤ（図１等におけると同様、３枚の液晶パネルを便宜的に１枚に纏めて描いている。）に表示された画像を、拡大側の共役面であるスクリーンＳＣ上に結像させるものである。
　また、この発明の投射光学系を搭載し、縮小側の共役点に撮像素子を配置することにより、拡大側の共役面上の画像を撮像できる撮像装置を実現できる。
　「実施例」
　以下、投射光学系の具体的な実施例を５例挙げる。
　各実施例において、面番号は縮小側（原画像側）から拡大側に数えた数字で表す。原画像が表示される「画像表示素子の画像表示面」が、投射光学系の縮小側の共役面でありデータ中に「物面」として表示している。また、拡大画像を投射されるスクリーン等の拡大側の共役面（スクリーン等）を「像面」として示している。
　「Ｒ」により各面（開口絞りＳの面および、色合成用であるプリズムＰ、を含む）の曲率半径（非球面にあっては近軸曲率半径）を表し、「Ｄ」により光軸上の面間隔を表す。尚、長さの単位は「ｍｍ」である。
　面間隔：Ｄは「反射面の前後で符号を反転」させて表示している。「Ｎｄ及びνｄ」により、各レンズの材質の「ｄ線に対する屈折率およびアッベ数」を示す。
　「焦点距離」は、d線における投射光学系の焦点距離（各実施例とも、投射距離：７００ｍｍにおける値を示している。）、「ＮＡ」は縮小側の開口数、「物体高」は、画像表示面（物面）上における光軸からの最大光線高さである。
　非球面の形状は、光軸との交点を原点として、光軸からの高さ：ｈ、光軸方向の変位量：Ｚ、近軸曲率半径：Ｒ、円錐定数：Ｋ、ｎ次の非球面係数：Ａn、として、周知の次式
　　Ｚ＝（１/Ｒ）・ｈ２/［１＋√{１－(１＋Ｋ)・（１/Ｒ）２・ｈ２}］
　　　　　+Ａ4・ｈ4+Ａ６・ｈ6+Ａ８・ｈ8+・・・+Ａn・ｈn
で表し、上記Ｒ、Ｋ、Ａn、を与えて形状を特定する。非球面は、面番号に「＊印」を付して表す。
　「実施例１」　
　実施例１は、図１に実施の形態として示した投射光学系の具体例である。
　面番号     Ｒ         Ｄ         Ｎｄ      νｄ　　　
　物面　 　  ∞　　　　3.000　　
　1　　　　　∞　　　 19.000      1.77250    49.6　  プリズムＰ
　2　　　　　∞　　　　1.000　　　
　3　　　　　∞　　　 16.000      1.77250    49.6　　光路分離光学手段ＳＰＤ
　4          ∞      -16.000      1.77250    49.6　　反射面Ｒ１
　5          ∞       -0.700    　
　6      -178.212     -4.744      1.80518    25.5　
　7        43.148     -4.738    
　8       -14.258     -1.670      1.49700    81.6　
　9       -14.921     -2.664  　
　10      -21.252     -5.506      1.49700    81.6　
　11       51.706     -0.100 　
　12       50.662     -0.766      1.76181    26.6　
　13      -11.843     -9.000      1.49700    81.6　
　14      310.425     -2.321      　
　15      -15.316     -4.187      1.84666    23.8　
　16       94.401     -1.296  　
　17       56.043     -2.079      1.80000    29.8　
　18      -12.713     -1.493   　
　19　       ∞        1.493 　 （開口絞りＳ）　　反射光学手段ＲＦＤ
　20      -12.713      2.079      1.80000    29.8　
　21       56.043      1.296   　
　22       94.401      4.187      1.84666    23.8　
　23      -15.316      2.321  　
　24      310.425      9.000      1.49700    81.6　
　25      -11.843      0.766      1.76181    26.6　
　26       50.662      0.100      　
　27       51.706      5.506      1.49700    81.6　
　28      -21.252      2.664   　
　29      -14.921      1.670      1.49700    81.6　
　30      -14.258      4.738   　
　31       43.148      4.744      1.80518    25.5　 
　32     -178.212      0.700   　
　33        ∞        16.000      1.77250    49.6　　光路分離光学手段ＳＰＤ
　34        ∞        16.000      1.77250    49.6　　透過面
　35        ∞         8.282    　
　36*      21.591      5.862      1.80420    46.5　　レンズＰＦＬ
　37*     -26.818    （可変）  　
　38*      -7.751      4.500      1.77250    49.6　
　39*      -7.133     (可変）  　
　40*      14.185      1.000      1.84666    23.8　
　41*       7.579      0.839   　
　42*      14.688      3.046      1.62299    58.1　
　43*     -10.176     40.839   　                      
　44*     -17.716   -700.000                     　  凹面ミラーＧ３ 
　像面　　　∞　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　フォーカシングは、第２光学群Ｇ２を構成する３枚のレンズのうち、最も縮小側のレンズを光軸方向へ変位して行っている。
　「非球面データ」
　非球面のデータを以下に挙げる。
　第３６面　
  K=2.915703   A4=5.62046E-05   A6=-1.18034E-06   A8=2.24920E-08  
 A10=-2.37010E-10   A12=9.49591E-13          
  第３７面  
  K=-0.863225   A4=2.52066E-04   A6=-8.03667E-07   A8=7.18714E-09  
  A10=-2.41923E-10   A12=2.36632E-12            
  第３８面 
  K=-0.636376   A4=-4.45113E-05   A6=2.53876E-06   A8=2.40648E-08  
  A10=1.89421E-09   A12=-1.73584E-11  
  第３９面  
  K=-1.569243   A4=1.93658E-04   A6=-1.00718E-05   A8=3.45432E-07   
  A10=-5.88910E-09   A12=5.88827E-11  
  第４０面  
  K=-0.679846   A4=-7.25686E-05   A6=-6.06854E-06   A8=3.02542E-07  
  A10=-7.49194E-09   A12=6.51695E-11     
  第４１面  
  K=-2.552383   A4=-4.14707E-04   A6=1.11392E-05   A8=-7.69006E-08  
  A10=-3.31496E-09   A12=6.54793E-11   
  第４２面  
  K=3.245191   A4=-5.01414E-04   A6=1.12614E-06   A8=1.34021E-07  
  A10=-7.01951E-09   A12=8.79689E-11   
  第４３面
  K=-1.638918   A4=-4.35977E-05   A6=-2.67086E-06   A8=1.23500E-07   
  A10=-3.92457E-09   A12=4.42236E-11          
  第４４面  
  K=-0.852265   A4=3.50352E-06   A6=5.87818E-09   A8=-4.54047E-11  
  A10=3.04132E-14   A12=1.33901E-16   A14=5.91253E-20   A16=-6.15105E-22  
  A18=-1.30006E-24   A20=3.33841E-27    
　上の表記において、例えば「3.33841E-27」は「3.33841×10-27」を表している。
　「可変面間隔」
　投射距離（凹面ミラーの反射面と拡大側の共役面との光軸上の距離）：1000ｍｍと700ｍｍに対する可変面間隔を以下に示す。
　投射距離　-1000.000    -700.000　
　Ｄ37          8.740       8.763　
　Ｄ39          3.393       3.370　　　　　　　　　　　　
　「各種データ」
　焦点距離　５．２４　
　ＮＡ　　　０．２３　
　物体高　１０．００　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　「条件式のパラメータの値」
　（１）Ｙｍ／Ｙｉ＝１．９９　
　（２）Ｌｍ／Ｌｒ＝０．３７　
　（３）θＡＸ＝９０°　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
　実施例１の投射光学系の投射距離：７００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差を図２に、コマ収差を図３に示す。各収差図は「像面（スクリーン）を物体として縮小側を評価した状態」を示している。以下の実施例の収差図においても同様である。
　波長は緑色光である波長：５３２ｎｍを代表として収差を示すが、球面収差図、コマ収差図には赤、青の光である波長：６３８ｎｍと４５０ｎｍの収差も併せて表示している。非点収差の図におけるＳはサジタル像、Ｍはメリディオナル像の収差を示す。
　実施例１の投射距離：１０００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差を図４に、コマ収差を図５に、それぞれ、図２、図３に倣って示す。
　「実施例２」
　実施例２は、図６に実施の形態として示した投射光学系の具体例である。
　面番号     Ｒ         Ｄ         Ｎｄ      νｄ　　　
　物面　　　 ∞        3.000        　
　1          ∞       19.000      1.77250     49.6　  プリズムＰ
　2          ∞        1.000        　
　3          ∞       16.000      1.77250     49.6　  光路分離光学手段ＳＰＤ
　4          ∞      -16.000      1.77250     49.6　　反射面Ｒ１
　5          ∞       -1.000   　
　6       -82.443     -2.993      1.89286     20.4 　
　7       117.893     -5.934   　
　8       -26.668     -2.824      1.49700     81.6 　
　9       -79.796     -0.100  　
　10      -22.538     -1.110      1.56883   　56.1 　
　11      -25.045     -0.100   　
　12      -17.220     -3.382      1.92119     24.0 　
　13      -11.344     -6.097      1.49700     81.6 　
　14       66.298     -7.500      1.95375     32.3 　
　15      -14.756     -4.407    　
　16      -20.800     -1.891      1.58267     46.4 　
　17      100.614     -3.162   　
　18         ∞        3.162    （開口絞りＳ）　　 反射光学手段ＲＦＤ
　19      100.614      1.891      1.58267     46.4 　
　20      -20.800      4.407   　
　21      -14.756      7.500      1.95375     32.3 　
　22       66.298      6.097      1.49700     81.6 　
　23      -11.344      3.382      1.92119     24.0 　
　24      -17.220      0.100   　
　25      -25.045      1.110      1.56883     56.1 　
　26      -22.538      0.100  　
　27      -79.796      2.824      1.49700     81.6 　
　28      -26.668      5.934   　
　29      117.893      2.993      1.89286     20.4 　
　30      -82.443      1.000  　
　31        ∞        16.000      1.77250     49.6　  光路分離光学手段ＳＰＤ
　32        ∞        16.000      1.77250     49.6　　透過面
　33        ∞         4.190  　
　34*      19.768      5.283      1.62041     60.3　　レンズＰＦＬ
　35*     -21.937     （可変）   　
　36*      -5.860      5.000      1.62041     60.3 　
　37*      -6.248     （可変）  　
　38*      11.372      0.619      1.75520     27.5 　
　39*       6.681      1.026   　
　40*      14.377      3.021      1.62041     60.3 　
　41*     -10.593     39.845  　
　42*     -14.978   -700.000  　                　　 凹面ミラーＧ３
　像面      ∞          　　　　　　　　
　フォーカシングは、第２光学群Ｇ２を構成する３枚のレンズのうち、最も縮小側のレンズを光軸方向へ変位して行っている。
　「非球面データ」
　非球面のデータを以下に挙げる。
  第３４面 
  K=1.603407   A4=6.62499E-05   A6=-1.47855E-06   A8=2.13965E-08   
  A10=-1.61087E-10   A12=3.04660E-13   
  第３５面  
  K=-16.185981   A4=1.37057E-04   A6=-2.00047E-06   A8=2.34483E-08  
  A10=-1.88936E-10   A12=6.14870E-13  
  第３６面  
  K=-0.861684   A4=1.60081E-04   A6=-4.15035E-06   A8=2.11338E-07  
  A10=-5.58538E-09   A12=7.82222E-11  
  第３７面  
  K=-1.275659   A4=2.13278E-04   A6=-7.81789E-06   A8=2.11280E-07  
  A10=-3.44166E-09   A12=3.20992E-11   
  第３８面  
  K=-1.368834   A4=-7.65177E-05   A6=-1.14321E-05   A8=1.55813E-07  
  A10=-1.29025E-09   A12=9.12296E-12   
  第３９面  
  K=-1.887530   A4=-4.10972E-04   A6=2.51109E-06   A8=-1.14759E-07  
  A10=-8.20290E-10   A12=3.33966E-11   
  第４０面  
  K=3.612239   A4=-5.44430E-04   A6=9.39714E-07   A8=8.94005E-08  
  A10=-7.43024E-09   A12=-1.10566E-12   
  第４１面  
  K=-1.503654   A4=-5.15554E-05   A6=-2.40135E-06   A8=6.31180E-08  
  A10=-2.66825E-10   A12=-5.60088E-11   
  第４２面  
  K=-1.139257   A4=9.49690E-06   A6=-4.09789E-08   A8=-1.23159E-11  
  A10=1.00687E-13   A12=6.06898E-16   A14=-9.02169E-19   A16=-2.03782E-21  
  A18=-3.03450E-23   A20=9.00292E-26   　　　　　　　　　　　　　。
　「可変面間隔」
　投射距離：1000ｍｍと700ｍｍに対する可変面間隔を以下に示す。
　投射距離 　-1000.000    -700.000　
　Ｄ35           9.272       9.294　
　Ｄ37           5.743       5.721　
　「各種データ」
　焦点距離　　５．１８　
　ＮＡ　　　　０．２０　
　物体高　　１０．００　
　「条件式のパラメータの値」
　（１）Ｙｍ／Ｙｉ＝１．６８　
　（２）Ｌｍ／Ｌｒ＝０．３７　
　（３）θＡＸ＝９０°　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　実施例２の投射光学系の投射距離：７００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差の図を図７に、コマ収差の図を図８に示す。
　「実施例３」　
　実施例３は、図９に実施の形態として示した投射光学系の具体例である。
　面番号     Ｒ         Ｄ         Ｎｄ      νｄ　　　
　物面　　　 ∞        3.000   
  1          ∞       19.000     1.77250     49.6    プリズムＰ　
  2          ∞        1.000     
  3          ∞       16.000     1.77250     49.6    光路分離光学手段ＳＰＤ
  4          ∞      -16.000     1.77250     49.6  　反射面Ｒ１
  5          ∞       -2.000     
  6        73.643     -3.405     1.57135     53.0  
  7        27.072     -0.100   
  8       -18.596     -6.987     1.49700     81.6 
  9       361.909     -0.100  
  10      -17.174     -5.075     1.60342     38.0 
  11      -54.030     -1.440   
  12      207.372     -7.873     1.91082     35.3  
  13       -7.844     -3.866     1.49700     81.6  
  14      -31.346     -0.100  
  15      -15.027     -1.000     1.48749     70.4  
  16      -16.258     -0.996     
  17    　155.771      0.996    （開口絞りＳ）　　 反射光学手段ＲＦＤ
  18      -16.258      1.000     1.48749     70.4 
　19      -15.027      0.100  
　20      -31.346      3.866     1.49700     81.6  
　21       -7.844      7.873     1.91082     35.3  
  22      207.372      1.440    
  23      -54.030      5.075     1.60342     38.0  
  24      -17.174      0.100   
  25      361.909      6.987     1.49700     81.6  
  26      -18.596      0.100  
  27       27.072      3.405     1.57135     53.0  
  28       73.643      2.000  
  29         ∞       16.000     1.77250     49.6    光路分離光学手段ＳＰＤ
  30         ∞       16.000     1.77250     49.6  　透過面
  31         ∞        8.202     
  32       52.914      3.419     1.91082     35.3   レンズＰＦＬ
  33*     -15.784   　（可変）   
  34*     -13.020      5.152     1.83481     42.7   
  35*      -9.533 　　（可変）  
  36*      15.094      0.550     1.84666     23.8  
  37*       8.588      2.037  
  38*      17.424      3.364     1.59349     67.0   
  39*      -9.968   　（可変）  
  40*     -18.133   -700.000                        凹面ミラーＧ３
  像面       ∞                  　
　実施例３では、フォーカシングは、第２光学群Ｇ２を構成する３枚のレンズのうち、最も縮小側のレンズを変位させるとともに、拡大側の２枚のレンズを一体として変位させて行っている。
　また、反射光学手段ＲＦＤの反射面（Ｒ１７）は凹球面となっている。
　「非球面データ」
　非球面のデータを以下に挙げる。
　第３３面  
  K=-28.096426   A4=-6.77425E-05   A6=-5.90182E-07   A8=2.94466E-08   
  A10=-3.06620E-10   A12=1.04612E-12  
  第３４面  
  K=-1.670922   A4=4.80203E-05   A6=-1.44409E-06   A8=1.39862E-07   
  A10=-3.08812E-09   A12=3.68637E-11  
  第３５面  
  K=-1.803642   A4=2.62605E-04   A6=-6.98860E-06   A8=2.32598E-07  
  A10=-4.33412E-09   A12=4.51871E-11  
  第３６面
  K=-3.660291   A4=-1.36764E-04   A6=-6.18455E-06   A8=1.48461E-07  
  A10=-5.25541E-09   A12=5.84470E-11  
  第３７面  
  K=-2.861026   A4=-4.65468E-04   A6=5.22020E-06   A8=-1.25681E-07  
  A10=-9.52226E-10   A12=3.62857E-11  
  第３８面  
  K=2.168481   A4=-3.93818E-04   A6=1.32053E-06   A8=3.46782E-08   
  A10=-2.00594E-09   A12=2.01621E-11  
  第３９面  
  K=-1.557297   A4=-6.74713E-05   A6=-2.59035E-06   A8=7.47685E-08  
  A10=-1.67863E-09   A12=1.09976E-11   
  第４０面  
  K=-0.872009   A4=4.27235E-06   A6=-9.56036E-10   A8=-1.42920E-11  
  A10=-9.33863E-14   A12=2.84688E-16   A14=-2.32211E-20   A16=4.02465E-21  
  A18=-2.16771E-23   A20=2.84301E-26   　　　　　　。
　「可変面間隔」
　投射距離：1000ｍｍと700ｍｍに対する可変面間隔を以下に示す。
　投射距離 　-1000.000    -700.000
　Ｄ33          8.939       8.970　
　Ｄ35          4.088       4.080　
　Ｄ39         41.748      41.725　
　「各種データ」
　焦点距離　　５．３３　
　ＮＡ　　　　０．２６　
　物体高　　１０．００　　　　　　　
　「条件式のパラメータの値」　
　（１）Ｙｍ／Ｙｉ＝１．８９　
　（２）Ｌｍ／Ｌｒ＝０．４１　
　（３）θＡＸ＝９０°　
　実施例３の投射光学系の投射距離：７００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差の図を図１０に、コマ収差の図を図１１に示す。
　「実施例４」　
　実施例４は、図１２に実施の形態を示した投射光学系の具体例である。
　面番号    Ｒ        Ｄ        Ｎｄ     νｄ　　　
　物面      ∞       3.000   
　1         ∞      20.500      1.77250    49.6     プリズムＰ　
  2         ∞      16.000      1.77250    49.6     光路分離光学手段ＳＰＤ
  3         ∞     -16.000      1.77250    49.6   　反射面Ｒ１
  4         ∞      -1.000      
  5     -111.998    -3.964      1.89286    20.4  
  6       59.644    -0.291    
  7      -20.687    -2.872      1.49700    81.6   
  8      -37.516    -1.486   
  9      -17.781    -3.013      1.92119    24.0  
  10     -11.646    -5.796      1.49700    81.6  
  11      55.993    -7.000      1.95375    32.3  
  12     -15.729    -4.115   
  13     -22.272    -7.000      1.58267    46.4 
  14     -48.734    -1.548    
  15     -36.312    -2.417      1.51680    64.2 
  16     244.089     2.417      1.51680    64.2 （開口絞りＳ）反射光学手段ＲＦＤ
  17     -36.312     1.548  
  18     -48.734     7.000      1.58267    46.4  
  19     -22.272     4.115   
  20     -15.729     7.000      1.95375    32.3 
  21      55.993     5.796      1.49700    81.6   
  22     -11.646     3.013      1.92119    24.0  
  23     -17.781     1.486   
  24     -37.516     2.872      1.49700    81.6  
  25     -20.687     0.291   
  26      59.644     3.964      1.89286    20.4  
  27    -111.998     1.000  
  28       ∞       16.000      1.77250    49.6    光路分離光学手段ＳＰＤ
  29       ∞       16.000      1.77250    49.6    透過面　
  30       ∞        2.774    
  31*     23.465     4.969      1.67790     50.7    レンズＰＦＬ
  32*    -19.746    （可変）   
  33*     -6.383     5.000      1.62041     60.3  
  34*     -6.437    （可変） 
  35*     12.168     0.650      1.75520     27.5  
  36*      6.714     1.051   
  37*     14.087     3.420      1.62041     60.3  
  38*    -10.353    41.360   
  39*    -15.695  -700.000  　　　　　　　　　　　　凹面ミラーＧ３
  像面     ∞　　            
　フォーカシングは、実施例１、２と同様に、第２光学群Ｇ２を構成する３枚のレンズのうち、最も縮小側の１枚を光軸方向に変位させて行っている。
　第１光学群中の光路分離光学手段ＳＰＤは、実施例１～３と同様にプリズム状のものが使用されているが、プリズム：Ｐと張り合わせられている。
　反射光学手段ＲＦＤは、入射結像光束が入射する最後のレンズ面（第１６面）に反射膜として形成されている。
　「非球面データ」
　非球面のデータを以下に挙げる。　
　第３１面　
  K=-0.929159   A4=1.07790E-04   A6=-1.34251E-06   A8=1.92303E-08  
  A10=-1.41442E-10   A12=3.25560E-13   
  第３２面
　K=-15.730675   A4=1.36967E-04   A6=-2.17077E-06   A8=2.42200E-08   
  A10=-1.76205E-10   A12=5.19923E-13  
  第３３面 
　K=-0.823506   A4=1.35284E-04   A6=-4.93090E-06   A8=2.39756E-07   
  A10=-6.53768E-09   A12=8.70535E-11   
  第３４面 
　K=-1.287323   A4=2.18563E-04   A6=-7.97156E-06   A8=2.01418E-07  
  A10=-3.23617E-09   A12=3.00384E-11  
  第３５面  
　K=-2.092687   A4=-1.17823E-04   A6=-1.06700E-05   A8=1.98389E-07  
  A10=-2.12011E-09   A12=-1.87671E-12  
  第３６面 
　K=-2.167473   A4=-4.53662E-04   A6=2.77479E-06   A8=-8.28418E-08  
  A10=-1.42869E-10   A12=9.64186E-12   
  第３７面 
　K=2.814082   A4=-5.85877E-04   A6=1.47679E-06   A8=7.18255E-08  
  A10=-7.28339E-09   A12=4.64457E-11   
  第３８面
　K=-1.313465   A4=-6.71534E-05   A6=-2.16340E-06   A8=3.88675E-08  
  A10=-5.92669E-10   A12=-3.70224E-11   
  第３９面  
  K=-1.120260   A4=9.74773E-06   A6=-3.71100E-08   A8=-5.72869E-12  
  A10=5.50651E-14   A12=4.84098E-16   A14=-6.36902E-19   A16=4.11658E-22  
  A18=-2.54437E-23   A20=5.79065E-26     　。
　「可変面間隔」
　投射距離：1000ｍｍと700ｍｍに対する可変面間隔を以下に示す。
　投射距離 　-1000.000    -700.000　
　Ｄ32          9.177       9.199　　
　Ｄ34          5.598       5.576　　
　「各種データ」
　焦点距離　　　５．１４　
　ＮＡ　　　　　０．２０　
　物体高　　　１０．００　
　「条件式のパラメータの値」
　（１）Ｙｍ／Ｙｉ＝１．７３　
　（２）Ｌｍ／Ｌｒ＝０．３９　
　（３）θＡＸ＝９０°　
　実施例４の投射光学系の投射距離：７００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差の図を図１３に、コマ収差の図を図１４に示す。
　上に挙げた実施例１乃至４の投射光学系の構成を示す図１、図６、図９、図１２は、いずれも画像表示面上における原画像の最大光線高さである「物体高」の光線群を各光学素子が含みうる大きさで描かれた図である。一般にプロジェクタにおいて、原画像を表示される画像表示素子の画像表示面の形状は矩形であるので、２次元上に示されるレンズ構成図中の「光路分離光学手段ＳＰＤ」は実使用状態より大きく描かれている。
　「実施例５」　
　実施例５は、図１５に実施形態を示した投射光学系の具体例である。　
　面番号     Ｒ         Ｄ         Ｎｄ      νｄ　　　
　物面       ∞        3.000    
  1         ∞        20.000      1.77250     49.6    プリズムＰ
  2         ∞         0.000   
  3         ∞        16.000            　　　　　　光路分離光学手段ＳＰＤ
  4         ∞       -16.000   
  5         ∞        -1.000   
  6      -62.929      -4.595      1.737999    32.26  
  7       60.578      -0.100   
  8      -14.834      -1.330      1.496997    81.61
  9      -15.147      -7.447   
  10     -22.211      -6.951      1.496997    81.61 
  11      30.538      -0.800      1.7552      27.53  
  12     -11.507      -4.594      1.53775     74.7  
  13    -384.765      -7.253    
  14     -23.026      -3.605      1.805181    25.46 
  15      30.809      -0.295   
  16      34.789      -0.800      1.697002    48.52 
  17     -14.895      -2.230   
  18       ∞          2.230      （開口絞りＳ）　反射光学手段ＲＦＤ
  19     -14.895       0.800      1.697002    48.52  
  20      34.789       0.295   
  21      30.809       3.605      1.805181    25.46  
  22     -23.026       7.253   
  23    -384.765       4.594      1.53775     74.7  
  24     -11.507       0.800      1.7552      27.53  
  25      30.538       6.951      1.496997    81.61 
  26     -22.211       7.447   
  27     -15.147       1.330      1.496997    81.61  
  28     -14.834       0.100  
  29      60.578       4.595      1.737999    32.26  
  30     -62.929       1.000   
  31       ∞         16.000     　　　　　　  光路分離光学手段ＳＰＤ(空気)
  32       ∞         16.000 
  33       ∞          3.224   
  34     -24.238       4.500      1.882997    40.77  
  35     -21.511       0.100   
  36     152.523       3.365      1.834805    42.72    レンズＰＦＬ
  37*    -17.138   　（可変）     
  38*    -16.272       5.880      1.8042      46.5  
  39*     -9.453   　（可変） 
  40*     20.014       0.800      1.846663    23.78  
  41*      7.617       2.027    
  42*     14.959       3.147      1.589129    61.25  
  43*    -10.049 　　（可変）
  44*    -17.384    -700.000 
  像面     ∞                        
　実施例５においては、光路分離光学手段ＳＰＤとして「平面鏡」を用い、反射光学手段ＲＦＤへの入射結像光束と反射結像光束が干渉しないように配置している。フォーカシングは、実施例３の場合と同様、第２光学群Ｇ２を構成する３枚のレンズのうち、最も縮小側のレンズを変位させるとともに、拡大側の２枚のレンズを一体として変位させて行っている。
　「非球面データ」
　非球面のデータを以下に挙げる。
  第３７面 
  K=-0.429722   A4=2.14785E-04   A6=-2.24509E-06   A8=1.99647E-08   
  A10=-9.55644E-11   A12=1.79738E-13  
  第３８面  
  K=-4.945603   A4=1.37493E-04   A6=2.67595E-06   A8=1.97759E-08  
  A10=-8.36109E-10   A12=8.55167E-12   
  第３９面  
  K=-4.186418   A4=3.31687E-04   A6=-6.07612E-06   A8=3.16769E-07  
  A10=-6.32160E-09   A12=6.90243E-11  
  第４０面  
  K=-14.671774   A4=-1.73473E-04   A6=-1.91202E-06   A8=1.99566E-07  
  A10=-1.46132E-08   A12=2.45877E-10  
  第４１面  
  K=-5.738160   A4=-4.92591E-04   A6=8.28085E-06   A8=-2.01226E-07   
  A10=-2.76139E-09   A12=1.11235E-10   
  第４２面  
  K=2.045825   A4=-7.14286E-04   A6=7.58939E-06   A8=-1.06669E-07   
  A10=-2.41779E-09   A12=3.42255E-11   
  第４３面  
  K=-1.184088   A4=-8.13286E-05   A6=-2.65166E-06   A8=1.06600E-07   
  A10=-3.21074E-09   A12=7.19981E-12   
  第４４面  
  K=-0.851521   A4=3.78547E-06   A6=7.56716E-09   A8=-7.39249E-11   
  A10=7.92718E-14   A12=2.32744E-16   A14=6.84150E-21   A16=-8.19406E-22  
  A18=-3.49332E-24   A20=8.39654E-27　　　　　　　　　　　　　　　。
　「可変面間隔」
　投射距離：1000ｍｍと700ｍｍに対する可変面間隔を以下に示す。
　投射距離 　-1000.000    -700.000　
　Ｄ37         11.428      11.464　
　Ｄ39          3.251       3.245　
　Ｄ43         41.278      41.248
　「各種データ」
　焦点距離　　　５．３０　
　ＮＡ　　　　　０．２３　
　物体高　　　１０．５０　　
　「条件式のパラメータの値」　
　（１）Ｙｍ／Ｙｉ＝１．７１　
　（２）Ｌｍ／Ｌｒ＝０．３７　
　（３）θＡＸ＝９０°　　
　実施例５の投射光学系の投射距離：７００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差の図を図１６に、コマ収差の図を図１７に示す。
　実施例１～５の投射光学系とも、各収差図に示されたように、第３光学群Ｇ３の凹面ミラーが小さくコンパクトでありながらも、遠距離から近距離の幅広い投射距離に亘り、良好な光学性能を維持している。
　実施例５のレンズ構成を示す図１５では、原画像からの結像光束を光路分離素子ＳＰＤの反射面により「先に偏向」した構成の投射光学系を示しているが、図１８に示したように、反射光学手段ＲＦＤで折り返してきた反射結像光束を偏向する構成としてもよいし、図１９に示したように、分離された入射結像光束と反射結像光束について、条件（３）のパラメータ：θＡＸが９０度より小さい値となるようにすることもできる。図１９に示す例では、パラメータ：θＡＸは７０度としている。なお、パラメータ：θＡＸは実使用において、紙面内に留まるものではない。
　実施例１～５の投射光学系は何れも「縮小側に略テレセントリック」である。
　実施例１～５の構成を示す図は、いずれも紙面内にある光線のみを表示しているが、プロジェクタの原画像の表示素子：ＭＤは、横（水平方向）に長い矩形として配置される場合が一般的である。図２０に示すプロジェクタの例では、実施例１の投射光学系を用いて画像表示素子の４隅の点から射出する光線と共に立体図として示している。
　上述の如く、この発明の投射光学系は、画像表示素子に表示される原画像の大きさ、配置位置、照明光学系の形態等に応じて、光路の折り曲げ方向、角度、順番を適宜に対応でき、実施例に示したものに留まらない。　
　上に、図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９に即して説明した実施例では、何れも「斜光線」による結像光束を使用している。即ち、各実施例とも、縮小側の共役面からの結像光束は「光路分離光学手段ＳＰＤの縮小側の光軸ＡＸ１」からずれて、プリズムＰに入射している。これは、光路分離光学手段（ＳＰＤ）が、入射結像光束となるべき部分、および、反射結像光束となるべき部分の、一方を反射し、他方を通過させることにより、これら両結像光束の光路の分離を行うものであることによっている。
　しかし、これに限らず、縮小側の共役面からの結像光束の中心の主光線が、光路分離光学手段ＳＰＤの縮小側の光軸ＡＸ１に合致し、反射結像光束の主光線が拡大側の光軸ＡＸ２に合致するようにすることもできる。
　この場合の１例を、図２１に要部のみ、説明図的に示す。
　図２１において、符号Ｐ１は「色合成用のプリズム」、符号Ｓ１は特定波長域に位相差を与える「波長選択１／２λ位相差板」、符号Ｐ２は「広帯域偏光ビームスプリッタ」、符号Ｓ２は「広帯域１／４λ位相差板」を示す。
　また、符号Ｌ１０は、第１光学群の第１レンズ群のうち、広帯域１／４λ位相差板Ｓ２と反射光学手段ＲＦＤとの間に配置された部分、即ち「入射結像光束と反射結像光束とに共有されるレンズ系部分」である。
　色合成用のプリズムＰ１は、この実施の形態においては「クロスダイクロイックプリズム」で、プロジェクタに一般的に使われているものである。
　図示を省略された画像表示素子を照明する照明装置の光源としては、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の「直線偏光した光」を放射するものが用いられている。
　これら光源から放射され画像表示素子により結像光束となった結像光Ｒ（Ｓ）、Ｂ（Ｓ）は、図２１（ａ）に示すように、プリズムＰ１の偏光膜に対して「Ｓ偏光」として入射し、偏光膜に反射されて偏光ビームスプリッタＰ２に向かう。
　一方、結像光束となった結像光Ｇ（Ｐ）は、プリズムＰ１の偏光膜に対して「Ｐ偏光」として入射し、偏光膜を透過して偏光ビームスプリッタＰ２に向かう。
　このようにして、３色の結像光Ｒ（Ｓ）、Ｇ（Ｐ）、Ｂ（Ｓ）が色合成される。
　図２１においては、説明の簡単のため、これら３色の光線を互いに分離して描いているが、実際には「各結像光束の中心光線が合致する」ように合成される。
　色合成された結像光Ｒ（Ｓ）、Ｇ（Ｐ）、Ｂ（Ｓ）は、波長選択１／２λ位相差板Ｓ１に入射する。波長選択１／２λ位相差板Ｓ１は、結像光Ｒ（Ｓ）、Ｂ（Ｓ）は、そのままの偏光状態で透過させるが、結像光Ｇ（Ｐ）は、その偏光方向を９０度旋回させ、結像光Ｇ（Ｓ）として透過させる。このような特定波長域に位相差を与える「波長選択１／２λ位相差板」としては、市販のカラーセレクト（商品名　カラーリンク・ジャパン株式会社製）を用いることができる。
　波長選択１／２λ位相差板Ｓ１により偏光方向を揃えられた結像光Ｒ（Ｓ）、Ｇ（Ｓ）、Ｂ（Ｓ）は、広帯域偏光ビームスプリッタＰ２に入射し、反射光学手段ＲＦＤ側に向けて反射され、広帯域１／４λ位相差板Ｓ２に入射し、Ｓ偏光から円偏光とされ、入射結像光束としてレンズ系部分Ｌ１０を透過し、反射光学手段ＲＦＤに入射して反射される。
　反射光学手段ＲＦＤにより反射された反射結像光束は、図２１（ｂ）に示すように、レンズ系部分Ｌ１０を透過して、広帯域１／４λ位相差板Ｓ２を透過し、円偏光からＰ偏光とされ、反射結像光束Ｒ（Ｐ）、Ｇ（Ｐ）、Ｂ（Ｐ）となって広帯域偏光ビームスプリッタＰ２を透過する。
　広帯域１／４λ位相差板Ｓ２は、レンズ系部分Ｌ１０と反射光学手段ＲＦＤとの間に配置しても良く、この場合、広帯域１／４λ位相差板Ｓ２は開口絞り近くに配されるので小さくすることができる。
　広帯域１／４λ位相差板Ｓ２としては、市販の位相差板（シグマ光機株式会社製　品番：ＷＰＱＷ－ＶＩＳ－４Ｍ）を用いることができ、広帯域偏光ビームスプリッタＰ２としては、広帯域偏向ビームスプリッタ（シグマ光機株式会社製　品番：ＰＢＳＷ－１０－３/７）を用いることができる。
　このようにして、原画像から反射光学手段ＲＦＤへ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段により反射されて第２光学群へ向かう反射結像光束の光路とが分離される。このとき、反射光学手段ＲＦＤに向かう入射結像光束の光束中心、反射光学手段ＲＦＤに反射された反射結像光束の光束中心は、何れも、レンズ系部分Ｌ１０の光軸（即ち投射光学系の光軸）に合致している。
　図２１に示す実施の形態においては、色合成用のプリズムＰ１、広帯域偏光ビームスプリッタＰ２、波長選択１／２λ位相差板Ｓ１および広帯域１／４λ位相差板Ｓ２が「光路分離光学手段」を構成している。
　なお、図２１に示す「光路分離光学手段」は、図１等に即して説明した実施例等のように「斜光線による結像」の場合に用いることもできる。
　この発明の投射光学系では、「第１レンズ群は、少なくともその一部が、前記反射面へ向かう入射結像光束と前記反射面に反射されて前記第２光学群に向かう反射結像光束とに共通化」される。
　そして、上に説明した実施の各形態、各実施例とも光路分離手段ＳＰＤを用いて「原画像から反射光学手段へ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段により反射されて第２光学群へ向かう反射結像光束の光路とを分離」している。
　しかし「原画像から反射光学手段へ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段により反射されて第２光学群へ向かう反射結像光束の光路とを分離」するのに、光路分離手段ＳＰＤを用いる必要は必ずしもない。
　例えば、反射光学手段ＲＦＤに入・反射する入射結像光束と反射結像光束とがなす角をある程度大きくすれば、原画像を表示する画像表示素子ＭＤを、第２光学群Ｇ２や第３光学群Ｇ３と相互に干渉させることなく配置することが可能であり、このような場合には、光路分離手段を用いる必要はない。上に説明した実施の各形態においては、光路分離手段ＳＰＤを用いることにより、画像表示素子ＭＤと第２光学群Ｇ２の干渉を避けて、コンパクトな光学配置が実施されている。
　また、上に説明した実施の各形態では、拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像（ＩＭ１）、第２中間像（ＩＭ２）として結像させたのち、拡大側の共役面上に拡大画像として結像させているが、このような場合に限らず、中間像として「第１中間像のみ」を結像させることも可能であり、この場合には、投射光学系のコンパクト化が可能である。
　逆に、第１中間像、第２中間像の他に、第３中間像を第２中間像の拡大側に結像させることもできる。
　以上に説明したように、この発明によれば、以下の如き投射光学系、投射装置、撮像装置を実現できる。
　［１］
　縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群（Ｇ１）、第２光学群（Ｇ２）、第３光学群（Ｇ３）を配して構成され、前記縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、前記拡大側の共役面に至る光路上において1以上の中間像（ＩＭ１、ＩＭ２）として結像させたのち、前記拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系であって、前記第１光学群（Ｇ１）は、第１レンズ群と、前記結像光束を、前記第２光学群側へ反射する反射面を有する反射光学手段（ＲＦＤ）とを有し、前記第１レンズ群は、少なくともその一部が、前記反射面へ向かう入射結像光束と前記反射面に反射されて前記第２光学群に向かう反射結像光束とに共通化され、前記第３光学群（Ｇ３）は、前記1以上の中間像の前記拡大側に位置する凹面ミラーを有する投射光学系。
　［２］
　［１］記載の投射光学系であって、前記拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像（ＩＭ１）、第２中間像（ＩＭ２）として結像させたのち、前記拡大側の共役面上に拡大画像として結像させ、前記第１光学群（Ｇ１）は、第１レンズ群と、光路分離光学手段（ＳＰＤ）と、該光路分離光学手段側からの前記結像光束を、前記第２光学群側へ反射する反射面を有する反射光学手段（ＲＦＤ）とを有して構成され、前記光路分離光学手段（ＳＰＤ）は、前記原画像から前記反射光学手段へ向かう入射結像光束の光路と、前記反射光学手段により反射されて前記第２光学群へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有し、前記第１レンズ群は、少なくともその一部が、前記入射結像光束と前記反射結像光束とに共通化され、前記第３光学群（Ｇ３）は、前記第２中間像（ＩＭ２）の前記拡大側に位置する凹面ミラーを有する投射光学系（実施例１～５　図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。
　［３］
　［１］または［２］記載の投射光学系であって、前記縮小側の共役面から拡大側の共役面に至る光路上における結像光束の、前記原画像位置における最大有効径：２Ｙｉ、前記凹面ミラーの鏡面上における最大有効径：２Ｙｍが、条件： 
　（１）　１．５　＜ Ｙｍ／Ｙｉ ＜　５．０
を満足する投射光学系（実施例１～５　図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。
　［４］
　［１］または［２］または［３］記載の投射光学系であって、前記反射光学手段の反射面と前記第２光学群の最も拡大側のレンズ面との光軸上の距離：Ｌｒ、前記第２光学群の前記レンズ面と前記第３光学群の前記凹面ミラー面との光軸上の距離：Ｌｍが、条件：　
　（２）　０．２５　＜ Ｌｍ／Ｌｒ ＜　０．５５
を満足する投射光学系（実施例１～５　図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。
　［５］
　［１］～［４］の任意の１に記載の投射光学系であって、第１レンズ群の最も拡大側は正レンズ（ＰＦＬ）であり、第１中間像（ＩＭ１）の縮小側もしくは第１中間像を含む位置に配置されている投射光学系（実施例１～５　図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。
　［６］
　［５］に記載の投射光学系であって、第１レンズ群の最も拡大側の正レンズ（ＰＦＬ）は、少なくとも１面が非球面である投射光学系（実施例１～５　図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。
　［７］
　［１］～［６］の何れか１に記載の投射光学系であって、反射光学手段（ＲＦＤ）の、入射結像光束を反射する反射面が、開口絞りである投射光学系（実施例１～５　図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。
　［８］
　［１］～［７］の何れか１に記載の投射光学系であって、反射光学手段（ＲＦＤ）の、入射結像光束を反射する反射面が、第１レンズ群の、入射結像光束が最後に入射するレンズ面に形成されている投射光学系（実施例４　図１２）。
　［９］
　［１］～［８］の何れか１に記載の投射光学系であって、第１レンズ群の、前記反射光学手段（ＲＦＤ）の入射結像光束を反射する反射面が曲面である投射光学系（実施例３、実施例４　図９、図１２）。
　［１０］
　［１］～［８］の何れか１に記載の投射光学系であって、反射光学手段（ＲＦＤ）の、入射結像光束を反射する反射面が平面である投射光学系（実施例１、２、５　図１、図６、図１５、図１８、図１９）。
　［１１］
　［１］～［１０］の何れか１に記載の投射光学系であって、第２光学系（Ｇ２）は複数のレンズを有し、これら複数のレンズの１以上を光軸方向に移動させて、拡大側の共役面へのフォーカシングを行う投射光学系（実施例１～５　図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。
　［１２］
　［１］～［１１］の何れか１に記載の投射光学系であって、縮小側に略テレセントリックである投射光学系（実施例１～５　図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。
　［１３］
　［１］～［１２］の何れか１に記載の投射光学系であって、前記第１光学群は、第１レンズ群と、光路分離光学手段（ＳＰＤ）と、該光路分離光学手段側からの前記結像光束を、前記第２光学群（Ｇ２）側へ反射する反射面を有する反射光学手段とを有して構成され、前記光路分離光学手段（ＳＰＤ）の縮小側の光軸と、光路分離光学手段の拡大側の光軸との角度：θＡＸが、条件：
　（３）　　４５°≦　θＡＸ　≦　９０°
を満足することを特徴とする投射光学系（実施例１～５　図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９、図２１）。
　［１４］
　［１］～［１３］の何れか１に記載の投射光学系であって、前記第１光学群は、第１レンズ群と、光路分離光学手段（ＳＰＤ）と、該光路分離光学手段側からの前記結像光束を、前記第２光学群（Ｇ２）側へ反射する反射面を有する反射光学手段とを有して構成され、前記光路分離光学手段（ＳＰＤ）が、入射結像光束となるべき部分、および、反射結像光束となるべき部分の、一方を反射し、他方を通過させることにより、これら両結像光束の光路の分離を行うものである投射光学系（実施例１～５　図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。
　［１５］
　［１４］記載の投射光学系であって、前記第１光学群（Ｇ１）は、第１レンズ群と、光路分離光学手段と、該光路分離光学手段側からの前記結像光束を、前記第２光学群側へ反射する反射面を有する反射光学手段とを有して構成され、光路分離光学手段（ＳＰＤ）が、偏光合成手段（Ｐ１）、偏光分離手段（Ｐ２）と位相差板（Ｓ１、Ｓ２）を有する投射光学系（図２１）。
　［１６］
　［１］～［１５］の何れか１に記載の投射光学系を搭載してなる投射装置（図２０）。
　［１７］
　［１］～［１５］の何れか１に記載の投射光学系を搭載し、拡大側にある物体の縮小側にできる像を、撮像手段により撮像する撮像装置。
　以上、発明の好ましい実施の形態について説明したが、この発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。　
　例えば、第３光学群Ｇ３は、凹面ミラーの他に１枚以上のレンズやミラーを有することができる。　
　この発明の実施の形態に記載された効果は、発明から生じる好適な効果を列挙したに過ぎず、発明による効果は「実施の形態に記載されたもの」に限定されるものではない。
　Ｇ１　　第１光学群　
　Ｇ２　　第２光学群　
　Ｇ３　　第３光学群　
　ＩＭ１　第１中間像　
　ＩＭ２　第２中間像　
　ＳＰＤ　光路分離光学手段　
　ＡＸ１　光路分離光学手段の縮小側における結像光束の光軸　
　ＡＸ２　光路分離光学手段の拡大側における結像光束の光軸　
　ＲＦＤ　反射光学手段　
　ＰＦＬ　第１光学群の最も拡大側の正レンズ　
　Ｐ　　　色合成用のプリズム　
　ＭＤ　　画像表示素子　
特許第５７２８２０２号公報 特許第５７６７６１４号公報 特許第５９６０５７９号公報 特開２０１５-２００８２９号公報

Claims (17)

  1. 　縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群、第２光学群、第３光学群を配して構成され、前記縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、前記拡大側の共役面に至る光路上において1以上の中間像として結像させたのち、前記拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系であって、　
    　前記第１光学群は、第１レンズ群と、前記結像光束を、前記第２光学群側へ反射する反射面を有する反射光学手段とを有し、
    　前記第１レンズ群は、少なくともその一部が、前記反射面へ向かう入射結像光束と前記反射面に反射されて前記第２光学群に向かう反射結像光束とに共通化され、
    　前記第３光学群は、前記1以上の中間像の前記拡大側に位置する凹面ミラーを有する投射光学系。
  2. 　請求項1記載の投射光学系であって、
    　前記拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像、第２中間像として結像させたのち、前記拡大側の共役面上に拡大画像として結像させ、
    　前記第１光学群は、第１レンズ群と、光路分離光学手段と、該光路分離光学手段側からの前記結像光束を、前記第２光学群側へ反射する反射面を有する反射光学手段とを有して構成され、
    　前記光路分離光学手段は、前記原画像から前記反射光学手段へ向かう入射結像光束の光路と、前記反射光学手段により反射されて前記第２光学群へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有し、
    　前記第１レンズ群は、少なくともその一部が、前記入射結像光束と前記反射結像光束とに共通化され、
    　前記第３光学群は、前記第２中間像の前記拡大側に位置する凹面ミラーを有する投射光学系。
  3. 　請求項１または２記載の投射光学系であって、　
    　前記縮小側の共役面から拡大側の共役面に至る光路上における結像光束の、前記原画像位置における最大有効径：２Ｙｉ、前記凹面ミラーの鏡面上における最大有効径：２Ｙｍが、条件： 
    　（１）　１．５　＜ Ｙｍ／Ｙｉ ＜　５．０
    を満足する投射光学系。
  4. 　請求項１または２または３記載の投射光学系であって、　
    　前記反射光学手段の反射面と前記第２光学群の最も拡大側のレンズ面との光軸上の距離：Ｌｒ、前記第２光学群の前記レンズ面と前記第３光学群の前記凹面ミラー面との光軸上の距離：Ｌｍが、条件：　
    　（２）　０．２５　＜ Ｌｍ／Ｌｒ ＜　０．５５
    を満足する投射光学系。
  5. 　請求項１～４の何れか１項に記載の投射光学系であって、
    　前記第１レンズ群の最も拡大側は正レンズであり、前記第１中間像の縮小側もしくは前記第１中間像を含む位置に配置されている投射光学系。
  6. 　請求項５に記載の投射光学系であって、
    　前記第１レンズ群の最も拡大側の正レンズは、少なくとも１面が非球面である投射光学系。
  7. 　請求項１～６の何れか１項に記載の投射光学系であって、
    　前記反射光学手段の、前記入射結像光束を反射する反射面が、開口絞りである投射光学系。
  8. 　請求項１～７の何れか１項に記載の投射光学系であって、　
    　前記反射光学手段の、前記入射結像光束を反射する前記反射面が、前記第１レンズ群の、前記入射結像光束が最後に入射するレンズ面に形成されている投射光学系。
  9. 　請求項１～８の何れか１項に記載の投射光学系であって、　
    　前記第１レンズ群の、前記反射光学手段の、前記入射結像光束を反射する前記反射面が曲面である投射光学系。
  10. 　請求項１～８の何れか１項に記載の投射光学系であって、　
    　前記第１レンズ群の、前記反射光学手段の、前記入射結像光束を反射する前記反射面が平面である投射光学系。
  11. 　請求項１～１０の何れか１項に記載の投射光学系であって、　
    　前記第２光学系は複数のレンズを有し、これら複数のレンズの１以上を光軸方向に移動させて、拡大側の共役面へのフォーカシングを行う投射光学系。
  12. 　請求項１～１１の何れか１項に記載の投射光学系であって、　
    　縮小側に略テレセントリックである投射光学系。
  13. 　請求項１～１２の何れか１項に記載の投射光学系であって、
    　前記第１光学群は、第１レンズ群と、光路分離光学手段と、該光路分離光学手段側からの前記結像光束を、前記第２光学群側へ反射する反射面を有する反射光学手段とを有して構成され、前記光路分離光学手段の前記縮小側の光軸と、前記光路分離光学手段の前記拡大側の光軸との角度：θＡＸが、条件：
    　（３）　　４５°≦　θＡＸ　≦　９０°
    を満足することを特徴とする投射光学系。
  14. 　請求項１～１３の何れか１項に記載の投射光学系であって、
    　前記第１光学群は、第１レンズ群と、光路分離光学手段と、該光路分離光学手段側からの前記結像光束を、前記第２光学群側へ反射する反射面を有する反射光学手段とを有して構成され、
    　前記光路分離光学手段が、前記入射結像光束となるべき部分、および、前記反射結像光束となるべき部分の、一方を反射し、他方を通過させることにより、これら両結像光束の光路の分離を行うものである投射光学系。
  15. 　請求項１４記載の投射光学系であって、　
    　前記光路分離光学手段が、偏光合成手段、偏光分離手段および位相差板を有する投射光学系。
  16. 　請求項１～１５の何れか１項に記載の投射光学系を搭載してなる投射装置。
  17. 　請求項１～１５の何れか１項に記載の投射光学系を搭載し、拡大側にある物体の縮小側にできる像を、撮像手段により撮像する撮像装置。
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