WO2025239136A1 - 反射光学系、反射光学系の製造方法、光学装置及び投射型表示装置 - Google Patents

反射光学系、反射光学系の製造方法、光学装置及び投射型表示装置

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WO2025239136A1
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optical element
reflective
optical system
optical
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貴志 渡辺
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    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
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    • 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
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    • G03B21/14—Details

Definitions

  • the present invention relates to a reflective optical system, a method for manufacturing a reflective optical system, an optical device, and a projection display device, and in particular to a reflective optical system having a first reflecting surface and a second reflecting surface, a method for manufacturing a reflective optical system, an optical device, and a projection display device.
  • Patent Document 1 describes an optical device having a primary optical element that is a concave mirror and a secondary optical element that is a convex mirror, and proposes simplifying the complexity of aligning the optical components by using a specified mount.
  • One embodiment of the technology disclosed herein provides a reflective optical system capable of precisely arranging multiple reflective surfaces, a method for manufacturing a reflective optical system, an optical device, and a projection display device.
  • a reflective optical system having, in order along an optical path, a first reflecting surface having a curved shape and a second reflecting surface having two curved shapes, wherein the first reflecting surface is provided on a first optical element having a first bonding surface, the second reflecting surface is provided on a second optical element having a second bonding surface, and the first bonding surface and the second bonding surface are bonded together.
  • the reflective optical system described in (2) has alignment accuracy in which the spacing accuracy between the first and second reflecting surfaces is ⁇ 0.02 mm or less, and/or the relative tilt accuracy between the first and second reflecting surfaces is ⁇ 0.01 arc minutes or less.
  • An optical device having, in order, a refractive optical system and the reflective optical system described in (10), the reflective optical system having, in order along the optical path, a first reflecting surface, a second reflecting surface, and a third reflecting surface.
  • a projection display device comprising a light valve that outputs an optical image and an optical device according to any one of (11) to (13), wherein the optical device projects the optical image output from the light valve onto a projection surface.
  • a method for manufacturing a reflective optical system having, in order along an optical path, a first reflecting surface having a curved shape and a second reflecting surface having two curved shapes, the method comprising: generating a first optical element having the first reflecting surface and a first bonding surface; generating a second optical element having a second reflecting surface and a second bonding surface; and bonding the first bonding surface and the second bonding surface together.
  • a method for manufacturing a reflective optical system according to any one of (15) to (17), wherein the reflective optical system has, in order along the optical path, a first reflecting surface, a second reflecting surface, and a third reflecting surface having a curved shape; the surfaces constituting the first reflecting surface, the third reflecting surface, and the first cemented surface are processed on the same processing machine to generate a first optical element having the first reflecting surface, the third reflecting surface, and the first cemented surface; and the first cemented surface and the second cemented surface are cemented together to position the first reflecting surface, the second reflecting surface, and the third reflecting surface with a predetermined alignment accuracy.
  • (21) A method for manufacturing a reflective optical system according to (16), wherein the alignment precision is such that the spacing precision between the first and second reflecting surfaces is ⁇ 0.02 mm or less, and/or the relative tilt precision between the first and second reflecting surfaces is ⁇ 0.01 arc minutes or less.
  • FIG. 1 is a side cross-sectional view showing an example of the configuration of a projection optical system.
  • FIG. 1 is a plan cross-sectional view showing an example of the configuration of a projection optical system.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of the configuration of a first optical element;
  • FIG. 10 is a perspective view showing an example of the configuration of a second optical element.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a holding structure of a projection optical system.
  • FIG. 1 is a plan view showing a holding structure of a projection optical system;
  • Projection optical system assembly diagram FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a reflective optical system.
  • FIG. 10 is a perspective view showing an example of the configuration of a second optical element.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a molding die for resin-molding a first optical element; Flowchart showing an example of a manufacturing procedure for a reflective optical system Flowchart showing an example of a manufacturing procedure for a reflective optical system
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a reflective optical system in which a first optical element and a second optical element are cemented together at a position away from a reflecting surface;
  • FIG. 10 is a diagram showing another example of a bonding surface.
  • FIG. 10 is a diagram showing another example of a joining surface having a tapered shape.
  • FIG. 10 is a diagram showing another example of a joining surface having a tapered shape.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a method for integrating the first optical element and the second optical element;
  • FIG. 10 is a diagram showing another example of a method for integrating the first optical element and the second optical element.
  • FIG. 10 is a diagram showing another example of a method for integrating the first optical element and the second optical element.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a projection display device.
  • FIG. 1 is a diagram showing another example of a projection display device.
  • FIG. 1 is a diagram showing another example of a projection display device.
  • this embodiment will explain an example in which the present invention is applied to a projection optical system installed in a projection display device.
  • this embodiment will explain an example in which the present invention is applied to a projection optical system that includes, from the reduction side, a refractive optical system and a reflective optical system, and the reflective optical system includes, from the reduction side along the optical path, a first reflective surface, a second reflective surface, and a third reflective surface.
  • This configuration makes it possible to provide a projection optical system that is compact and capable of projection from close range.
  • a projection optical system with this configuration has the problem that the reflective surfaces double the amount of error in the angle of incidence at the time of emission. Therefore, achieving the desired optical performance (resolution, distortion, etc.) requires not only the precision of each individual component but also alignment precision.
  • This embodiment provides a projection optical system that can precisely position multiple reflective surfaces.
  • the projection optical system is an example of an optical device.
  • [Configuration of Projection Optical System] 1 and 2 are a side cross-sectional view and a plan cross-sectional view showing an example of the configuration of a projection optical system.
  • x, y, and z indicate the directions of three mutually perpendicular axes.
  • the x-axis and z-axis directions are defined as the horizontal direction
  • the y-axis direction is defined as the vertical direction (up and down direction).
  • the x-axis direction is defined as the left-right direction
  • the z-axis direction is defined as the front-to-back direction (the left side of Figures 1 and 2 is defined as the front direction, and the right side is defined as the rear direction).
  • Figures 1 and 2 the left side is shown as the enlargement side and the right side as the reduction side. Also, Figure 1 shows both light beams A with the minimum angle of view and light beam B with the maximum angle of view. Furthermore, assuming that the device will be installed in a projection display device, Figures 1 and 2 also show optical element PP, which is assumed to be a filter or prism used in the color combining section or illumination light separating section, and the image display surface (reduction-side image forming surface) Sim of the light valve.
  • optical element PP which is assumed to be a filter or prism used in the color combining section or illumination light separating section
  • image display surface (reduction-side image forming surface) Sim of the light valve.
  • the projection optical system 1 of this embodiment comprises, from the reduction side, a refractive optical system GL and a reflective optical system GR.
  • the refractive optical system GL forms a first intermediate image M1 on the optical path between the refractive optical system GL and the reflective optical system GR.
  • the reflective optical system GR is configured to re-image the first intermediate image M1 on the magnifying side image plane.
  • the refractive optical system GL includes multiple lenses. Note that for convenience, in Figures 1 and 2, the refractive optical system GL is depicted as a single lens. It is preferable that all optical surfaces of the refractive optical system GL are rotationally symmetrical surfaces centered on the optical axis Z of the refractive optical system GL. This simplifies the structure of the refractive optical system GL.
  • the reflective optical system GR has, in order from the reduction side along the optical path, a first reflecting surface R1, a second reflecting surface R2, and a third reflecting surface R3.
  • a first reflecting surface R1 a second reflecting surface
  • a third reflecting surface R3 a third reflecting surface
  • the first reflecting surface R1 and the third reflecting surface R3 are provided on the first optical element 10, and the second reflecting surface R2 is provided on the second optical element 20.
  • the first reflecting surface R1 and the third reflecting surface R3 are provided on a single optical element (first optical element 10), the number of parts can be reduced. Furthermore, adjusting the relative position between the two during assembly is no longer necessary. Note that in the first optical element 10 shown in FIG. 1, the upper reflecting surface forms the first reflecting surface R1, and the lower reflecting surface forms the third reflecting surface R3, on either side of the optical axis Z of the refractive optical system GL.
  • Figure 3 is a perspective view showing an example of the configuration of the first optical element.
  • the first optical element 10 has a block shape with parallel surfaces in the front and rear directions, and is provided with a first reflecting surface R1 and a third reflecting surface R3 on the rear surface side (first cemented surface side).
  • the first reflecting surface R1 and the third reflecting surface R3 have the same surface shape and are formed as a single continuous surface. In other words, they are formed as a single hemispherical surface. This allows for good manufacturability.
  • the first reflecting surface R1 and the third reflecting surface R3 have the same aspherical shape or the same free-form surface shape.
  • the same aspherical shape or the same free-form surface shape means that the formulas and coefficients defining the aspherical surface or free-form surface are the same.
  • Figure 4 is a perspective view showing an example of the configuration of the second optical element.
  • the second optical element 20 has a flat plate shape with parallel surfaces in the front and rear directions, and is provided with a second reflecting surface R2 on the front side (second cemented surface side).
  • the second reflecting surface R2 has two curved surface shapes. That is, it has a first curved surface R2a and a second curved surface R2b.
  • the first curved surface R2a and the second curved surface R2b have shapes that are symmetrical in the horizontal direction (x direction) with respect to a vertical axis passing through the optical axis Z of the refractive optical system GL.
  • the first curved surface R2a and the second curved surface R2b have aspherical or free-form shapes.
  • the first reflecting surface R1 and the third reflecting surface R3 have a concave shape.
  • the third reflecting surface R3 which is the furthest on the magnifying side, a concave surface with a converging effect, the third reflecting surface R3 can be made smaller than when it is a convex surface that diverges light rays.
  • the second reflecting surface R2 be convex. This results in an arrangement of the shapes of the reflecting surfaces of the reflective optical system GR being concave, convex, concave. This makes it possible to achieve both a wide angle and compact size while maintaining an appropriate power for the entire reflective optical system.
  • the reflective optical system GR form a second intermediate image M2 between the second reflecting surface R2 and the third reflecting surface R3 on the optical path.
  • the focal length of the third reflecting surface R3 can be shortened. This allows the third reflecting surface R3 to be made smaller, and is also advantageous for achieving a wider angle of view.
  • the entire projection optical system 1 can be made more compact than when the intermediate image is formed between the first reflecting surface R1 and the second reflecting surface R2.
  • a large distance must be maintained between the first reflecting surface R1 and the refractive optical system GL to ensure sufficient optical path length, which inevitably results in a larger first reflecting surface R1.
  • the first reflecting surface R1 can be made more compact, and ultimately the entire projection optical system 1 can be made more compact.
  • the chief ray of the maximum angle of view directed from the third reflecting surface R3 to the enlargement side intersects twice within the reflective optical system with the chief ray of the maximum angle of view directed from the reduction side to the enlargement side.
  • "within the reflective optical system” means within the optical path of the light beam directed toward the enlargement side after emerging from the refractive optical system GL. Note that in an optical system without an aperture stop, the chief ray is the bisector angle between the upper maximum ray of the light beam with the minimum angle of view and the lower maximum ray of the light beam with the minimum angle of view.
  • the second optical element 20 is disposed between the first optical element 10 and the refractive optical system GL in the direction of the optical axis Z of the refractive optical system GL, and is disposed in a position where it blocks part of the refractive optical system GL. In other words, it is disposed in a position where it blocks part of the front surface of the lens located on the most magnifying side. Specifically, as shown in FIG. 1, it is disposed in a position where it blocks the area below the optical axis Z with respect to the front surface of the lens located on the most magnifying side.
  • the second optical element 20, which is thus arranged to shield a portion of the refractive optical system GL, preferably has a light absorbing layer at least on the periphery of the portion that shields the refractive optical system GL. This makes it possible to suppress stray light.
  • a light absorbing layer is provided on the periphery of the second optical element 20. Note that in FIG. 4, the cross-hatched area is the area having the light absorbing layer.
  • the light absorbing layer may be provided on all surfaces except for the surfaces that constitute the reflective surfaces.
  • the light-absorbing layer can be created, for example, by forming a matte black coating on the outer peripheral surface.
  • a light-absorbing layer can be provided on the outer peripheral surface by applying known anti-reflection treatments to the outer peripheral surface, such as flocking or light-shielding lines.
  • the materials used to form the first optical element 10 and the second optical element 20 there are no particular limitations on the materials used to form the first optical element 10 and the second optical element 20.
  • resin, glass, metal, ceramics, etc. can be used as materials.
  • the reflective surface can be produced by, for example, a metal film coating using aluminum, silver, gold, etc., or a dielectric film coating.
  • the first optical element 10 and the second optical element 20 are integrated by bonding their opposing surfaces together. Specifically, the lower portion of the rear surface of the first optical element 10 and the lower portion of the front surface of the second optical element 20 are bonded together to form an integrated unit. By bonding, the first reflecting surface R1 and the third reflecting surface R3 are positioned at predetermined positions relative to the second reflecting surface R2. In other words, the first reflecting surface R1 and the third reflecting surface R3 are positioned and positioned relative to the second reflecting surface R2. This point will be described in more detail below.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a holding structure of the projection optical system
  • Fig. 6 is a side view showing the holding structure of the projection optical system
  • Fig. 7 is a plan view showing the holding structure of the projection optical system
  • Fig. 8 is an exploded view showing the assembled projection optical system.
  • the reflective optical system GR and the refractive optical system GL are assembled to the base 30 and integrated.
  • the base 30 has an L-shape with a horizontal portion 30H and a vertical portion 30V.
  • the horizontal portion 30H of the base 30 functions as an attachment portion when attaching the projection optical system 1 to the device (in this embodiment, a projection display device).
  • the projection optical system 1 is attached to the device by fixing the base 30 with screws.
  • the horizontal portion 30H has through holes 31 in multiple locations (two locations in this embodiment) as screw attachment portions.
  • the base 30 is provided with a lens mount 32 above the vertical portion 30V.
  • the lens mount 32 is a holder for the refractive optical system GL.
  • the refractive optical system GL is housed in a lens barrel LB and attached to the lens mount 32.
  • the lens mount 32 holds the refractive optical system GL at a predetermined position on the base 30 in a predetermined orientation. Specifically, the lens mount 32 holds the refractive optical system GL in an orientation where the optical axis Z is parallel to the horizontal portion 30H of the base 30 and perpendicular to the vertical portion 30V of the base 30.
  • the front portion of the vertical portion 30V of the base 30 functions as a holder for the reflective optical system GR.
  • the front surface of the vertical portion 30V is flat.
  • the reflective optical system GR is attached, for example, by being glued to the front surface of the vertical portion 30V of the base 30. More specifically, the second optical element 20 is attached to the base 30 by being glued to the vertical portion 30V of the base 30.
  • FIG. 9 is a perspective view showing the configuration of the reflective optical system.
  • Fig. 10 is a side view showing the configuration of the reflective optical system.
  • Fig. 11 is a side cross-sectional view showing the configuration of the reflective optical system.
  • Figs. 12 and 13 are exploded perspective views of the reflective optical system.
  • Fig. 12 is an exploded perspective view of the reflective optical system seen from the rear side, and
  • Fig. 13 is an exploded perspective view of the reflective optical system seen from the front side.
  • the reflective optical system GR is integrated by bonding the first optical element 10 and the second optical element 20 together.
  • the first reflecting surface R1 and the third reflecting surface R3 are positioned at predetermined positions relative to the second reflecting surface R2.
  • the first reflecting surface R1 and the third reflecting surface R3 are positioned relative to the second reflecting surface R2.
  • the first optical element 10 and the second optical element 20 are bonded at their opposing surfaces.
  • the surface of the first optical element 10 bonded to the second optical element 20 is referred to as the first bonding surface 10P.
  • the surface of the second optical element 20 bonded to the first optical element 10 is referred to as the second bonding surface 20P.
  • the rear surface of the first optical element 10 is the surface facing the second optical element 20. Therefore, the first optical element 10 is provided with a first bonding surface 10P on its rear surface.
  • the rear surface of the first optical element 10 is composed of a single flat surface. In other words, it is composed of a surface without any steps.
  • the portion of the first optical element 10 below the third reflecting surface R3 constitutes the first bonding surface 10P.
  • the area indicated by diagonal lines is the area that constitutes the first bonding surface 10P of the first optical element 10.
  • the front surface of the second optical element 20 faces the first optical element 10. Therefore, the second optical element 20 is provided with a second bonding surface 20P on its front surface.
  • the front surface of the second optical element 20 is composed of a single flat surface. In other words, it is composed of a surface without any steps.
  • the flat portion of the front surface of the second optical element 20 excluding the area of the second reflecting surface R2 (the portion below the second reflecting surface R2) constitutes the second bonding surface 20P.
  • the area indicated by diagonal lines is the area that constitutes the second bonding surface 20P of the second optical element 20.
  • the first optical element 10 has a first bonding surface 10P formed with reference to the first base axis Z1.
  • the first base axis Z1 is an axis that serves as a reference for assembling the first optical element 10.
  • the first optical element 10 is assembled so that the first base axis Z1 coincides with the optical axis Z of the refractive optical system GL.
  • the first bonding surface 10P is formed as a surface that is perpendicular to the first base axis Z1.
  • the entire rear surface of the first optical element 10 in this embodiment, excluding the first reflecting surface R1 and the third reflecting surface R3, is composed of a single plane. Therefore, the entire rear surface of the first optical element 10, excluding the first reflecting surface R1 and the third reflecting surface R3, is formed perpendicular to the first base axis Z1.
  • the first optical element 10 has a first reflecting surface R1 and a third reflecting surface R3 formed with reference to the first base axis Z1 and the first cemented surface 10P.
  • the first reflecting surface R1 and the third reflecting surface R3 are arranged at predetermined positions and in predetermined orientations with reference to the first base axis Z1 and the first cemented surface 10P.
  • the second optical element 20 has a second bonding surface 20P formed with reference to the second base axis Z2.
  • the second base axis Z2 is an axis that serves as a reference for assembling the second optical element 20.
  • the second optical element 20 is assembled so that the second base axis Z2 coincides with the optical axis Z of the refractive optical system GL. Therefore, in the reflective optical system GR, the first base axis Z1 of the first optical element 10 and the second base axis Z2 of the second optical element 20 are configured as a common axis (axes that are coaxial).
  • the second bonding surface 20P is formed as a surface that is perpendicular to the second base axis Z2.
  • the area excluding the second reflecting surface R2 on the front surface is configured as the second bonding surface 20P. Therefore, the area excluding the second reflecting surface R2 on the front surface of the second optical element 20 is formed perpendicular to the second base axis Z2.
  • the second optical element 20 has a second reflecting surface R2 formed with reference to the second base axis Z2 and the second bonding surface 20P. That is, the second reflecting surface R2 is disposed at a predetermined position and in a predetermined orientation with reference to the second base axis Z2 and the second bonding surface 20P.
  • the two curved surfaces first curved surface R2a and second curved surface R2b that make up the second reflecting surface R2 are disposed at a predetermined position and in a predetermined orientation with reference to the second base axis Z2 and the second bonding surface 20P.
  • the rear surface of the second optical element 20 is used as an adhesive surface when attaching the reflective optical system GR to the base 30.
  • the rear surface of the second optical element 20 is configured as a surface perpendicular to the second base axis Z2.
  • each reflective surface is arranged in a predetermined position based on the bonding surface between the first bonding surface 10P and the second bonding surface 20P.
  • each reflective surface (first reflective surface R1, second reflective surface R2, and third reflective surface R3) is positioned at a predetermined position by bonding the first bonding surface 10P provided on the first optical element 10 with the second bonding surface 20P provided on the second optical element 20.
  • the reflective surface and bonding surface of each optical element are formed with a precision that allows each reflective surface to be positioned with a predetermined alignment precision.
  • the reflecting surfaces (first reflecting surface R1, second reflecting surface R2, and third reflecting surface R3) and bonding surfaces (first bonding surface 10P and second bonding surface 20P) are formed on the first optical element 10 and the second optical element 20 with a precision that allows each reflecting surface (first reflecting surface R1, second reflecting surface R2, and third reflecting surface R3) to be positioned with a predetermined alignment precision.
  • the alignment accuracy in this embodiment is such that the spacing accuracy between the first reflecting surface R1 and the second reflecting surface R2 is ⁇ 0.02 mm or less, and the relative tilt accuracy between the first reflecting surface R1 and the second reflecting surface R2 is ⁇ 0.01 arc minutes or less.
  • Figure 14 is a diagram explaining spacing accuracy and relative tilt accuracy.
  • (A) is a diagram explaining spacing accuracy
  • (B) is a diagram explaining relative tilt accuracy.
  • Spacing accuracy is the accuracy of the surface spacing (distance) between the first reflecting surface R1 and the second reflecting surface R2.
  • the spacing accuracy is defined as the deviation from the required surface spacing D.
  • this spacing accuracy (deviation) is set to ⁇ 0.02 mm or less.
  • Relative tilt accuracy is the accuracy of the relative degree of tilt of the second reflecting surface R2 with respect to the first reflecting surface R1.
  • the relative tilt accuracy is defined as the angular deviation between both surfaces.
  • Relative tilt between both surfaces causes tilt between the base axes.
  • the second base axis Z2 tilts (tilts) relative to the first base axis Z1.
  • the relative tilt accuracy between the first reflecting surface R1 and the second reflecting surface R2 is ⁇ 0.01 minutes or less.
  • the first reflecting surface R1 and the third reflecting surface R3 have the same surface shape. Therefore, by setting the spacing accuracy between the first reflecting surface R1 and the second reflecting surface R2 to ⁇ 0.02 mm or less, the spacing accuracy between the third reflecting surface R3 and the second reflecting surface R2 can also be set to ⁇ 0.02 mm or less. Furthermore, by setting the spacing accuracy to ⁇ 0.01 arc minutes, the relative tilt accuracy between the third reflecting surface R3 and the second reflecting surface R2 can also be set to ⁇ 0.01 arc minutes or less.
  • the reflecting surface and bonding surface be the same machined surface.
  • the same machined surface refers to a surface that is machined at the same time on the same processing machine.
  • machining at the same time does not mean simultaneous machining, but rather machining without changing the workpiece.
  • machining the reflecting surface and bonding surface by grinding or cutting it means machining without removing the workpiece from the workpiece holding means (for example, a work table). More preferably, they are machined continuously using the same tool. In other words, machining is performed without changing the tool.
  • "separate machining” here includes machining the reflective surface and bonding surface on separate machines, as well as cases where one surface is machined, the workpiece is removed, and the other surface is machined on the same machine.
  • the first optical element 10 and the second optical element 20 can be manufactured with the required precision.
  • the molding dies are processed using the same processing machine.
  • the surfaces of the molding dies that form the reflective surfaces and bonding surfaces of the optical elements are the same processing surface, and are processed at the same time using the same processing machine.
  • Figure 15 shows an example of a molding die used to resin-molde the first optical element.
  • Figure 15 shows an example of a two-plate type.
  • the molding die 50 has a fixed-side mold plate 51 and a movable-side mold plate 52.
  • the first reflecting surface R1 and third reflecting surface R3, as well as the first bonding surface 10P are formed in the movable-side mold plate 52.
  • the first reflecting surface R1 and the third reflecting surface R3 are formed by the first molding surface 52A of the movable-side mold plate 52
  • the first bonding surface 10P is formed by the second molding surface 52B of the movable-side mold plate 52.
  • the first molding surface 52A and the second molding surface 52B are the same processing surface and are processed at the same time on the same processing machine.
  • the first optical element 10 and the second optical element 20 can be manufactured with the required precision.
  • the first optical element 10 and the second optical element 20 can be manufactured with a precision that will achieve the desired alignment precision when assembled.
  • the reflective optical system GR is assembled by integrating the first optical element 10 and the second optical element 20.
  • the first optical element 10 and the second optical element 20 are integrated by bonding their bonding surfaces together. That is, they are integrated by bonding the first bonding surface 10P provided on the first optical element 10 and the second bonding surface 20P provided on the second optical element 20 together.
  • the first reflecting surface R1 and the third reflecting surface R3 of the first optical element 10 and the second reflecting surface R2 of the second optical element 20 are arranged in a predetermined positional relationship.
  • each reflective surface (first reflective surface R1, second reflective surface R2, and third reflective surface R3) is positioned with a predetermined alignment accuracy.
  • the first reflective surface R1 and second reflective surface R2 are positioned with a spacing accuracy of ⁇ 0.01 mm or less, and the first reflective surface R1 and second reflective surface R2 are positioned with a relative tilt accuracy of ⁇ 0.006 arc minutes or less.
  • the third reflective surface R3 and second reflective surface R2 are also positioned with a spacing accuracy of ⁇ 0.01 mm or less, and a relative tilt accuracy of ⁇ 0.006 arc minutes or less.
  • the first optical element 10 and the second optical element 20 are positioned so that their respective base axes are coaxial, and their bonding surfaces are then adhered together. That is, the first bonding surface 10P and the second bonding surface 20P are adhered together after the first base axis Z1 and the second base axis Z2 are positioned coaxially.
  • an adhesive that hardens quickly is preferred.
  • an ultraviolet-curing adhesive or a two-component curing adhesive can be used.
  • the refractive optical system GL and the reflective optical system GR are assembled to the base 30.
  • the refractive optical system GL is assembled to the base 30.
  • the refractive optical system GL is assembled to the base 30 by attaching it to the lens mount 32.
  • the reflective optical system GR is assembled to the base 30.
  • the reflective optical system GR is assembled to the base 30 by adhering it to the front portion of the vertical section 30V of the base 30.
  • the reflective optical system GR is adhered to the front portion of the vertical section 30V of the base 30 with the rear surface of the second optical element 20 as the adhesive surface.
  • the reflective optical system GR is positioned so that the second base axis Z2 is parallel to the optical axis Z of the refractive optical system GL.
  • the reflective optical system GR is adjusted in position so that the second base axis Z2 is coaxial with the optical axis Z of the refractive optical system GL, and then adhered to the base 30.
  • each reflective surface (first reflective surface R1, second reflective surface R2, and third reflective surface R3) is arranged with a predetermined alignment accuracy. This enables high projection performance (resolution, distortion, etc.) to be achieved.
  • first optical element 10 and the second optical element 20 are made of glass, metal, ceramics, etc.
  • first optical element 10 and the second optical element 20 are manufactured by, for example, grinding or cutting.
  • Figure 16 is a flowchart showing an example of a manufacturing procedure for a reflective optical system.
  • the first optical element 10 is generated (step S1).
  • the first optical element 10 is generated by processing the first reflecting surface R1, the third reflecting surface R3, and the first bonding surface 10P on the same processing machine. If the first reflecting surface R1 and the third reflecting surface R3 are composed of curved surfaces such as aspherical surfaces and free-form surfaces, the material is processed using a processing machine such as an aspherical processing machine or a free-form surface processing machine to generate the first optical element 10.
  • the second optical element 20 is produced in a similar manner (step S2). That is, the second reflecting surface R2 and the second cemented surface 20P are processed on the same processing machine to produce the second optical element 20.
  • the material is processed using a processing machine such as an aspherical processing machine or a free-form surface processing machine to produce the second optical element 20.
  • the reflective surfaces (first reflective surface R1, second reflective surface R2, and third reflective surface R3) formed on the first optical element 10 and the second optical element 20 are mirror-finished (step S3).
  • they are mirror-finished by applying a metal film coating such as aluminum.
  • anti-reflection treatment is applied to the outer periphery of the second optical element 20. That is, a matte black coating or the like is formed on the outer periphery to provide a light-absorbing layer.
  • first bonding surface 10P and the second bonding surface 20P are bonded together to integrate the first optical element 10 and the second optical element 20 (step S4).
  • the bonding surfaces are bonded together to integrate them.
  • each optical element is processed and assembled on the same machine. This allows each reflective surface to be positioned with precision.
  • Figure 17 is a flowchart showing an example of a manufacturing procedure for a reflective optical system.
  • a mold for molding the first optical element 10 is created (step S11).
  • the mold for molding the first optical element 10 is created by processing the surfaces for molding the first reflecting surface R1 and the third reflecting surface R3 and the surface for molding the first bonding surface 10P on the same processing machine. If the first reflecting surface R1 and the third reflecting surface R3 are composed of curved surfaces such as aspherical surfaces and free-form surfaces, a template is processed using a processing machine such as an aspherical processing machine or a free-form surface processing machine to create the molding mold.
  • a mold for molding the second optical element 20 is generated (step S12). That is, the surface for molding the second reflecting surface R2 and the surface for molding the second bonding surface 20P are processed on the same processing machine to generate the mold for molding the second optical element 20. If the second reflecting surface R2 is composed of a curved surface such as an aspherical surface or a free-form surface, a template is processed using a processing machine such as an aspherical processing machine or a free-form surface processing machine to generate the mold for molding.
  • the first optical element 10 and the second optical element 20 are resin molded using the created molding die (step S13).
  • the reflective surfaces (first reflective surface R1, second reflective surface R2, and third reflective surface R3) formed on the first optical element 10 and the second optical element 20 are mirror-finished (step S14).
  • they are mirror-finished by applying a metal film coating made of aluminum or the like.
  • anti-reflection treatment is applied to the outer periphery of the second optical element 20. That is, a matte black coating or the like is formed on the outer periphery to provide a light-absorbing layer.
  • first bonding surface 10P and the second bonding surface 20P are bonded together to integrate the first optical element 10 and the second optical element 20 (step S15).
  • the bonding surfaces are bonded together to integrate them.
  • the molding dies are processed using the same processing machine. This allows each reflective surface to be positioned with precision during assembly.
  • Figure 18 shows an example of the configuration of a reflective optical system when a first optical element and a second optical element are cemented at a position away from the reflective surface.
  • Figure 18(A) shows the positional relationship between the reflective surface and the cemented surface.
  • Figure 18(B) is a cross-sectional view showing the configuration of the first optical element and the second optical element.
  • Figure 18 shows an example in which the second optical element 20 is cemented to the first optical element 10 at a position away from the second reflecting surface R2.
  • the second optical element 20 is arranged so that the second reflecting surface R2 and the second bonding surface 20P are separated from each other.
  • the first optical element 10 is configured so that the first reflecting surface R1 and the third reflecting surface R3 are continuous with the first bonding surface 10P.
  • Figure 18 shows an example in which the second reflecting surface R2 and the second bonding surface 20P are connected by a curved surface CS.
  • the curved surface CS has a shape that can be machined on the same machine as the second reflecting surface R2 and the second bonding surface 20P. In other words, it has a shape that can be machined continuously on the same machine.
  • the curved surface CS has a shape that smoothly connects the second reflecting surface R2 and the second bonding surface 20P. In other words, it is preferable that the shape connects the second reflecting surface R2 to the second bonding surface 20P without any steps.
  • the curved surface CS has a shape that approximates the curved shape of the second reflecting surface R2. Therefore, for example, if the second reflecting surface R2 has an aspherical shape, the curved surface CS has a shape that approximates the aspherical surface that constitutes the second reflecting surface R2. Furthermore, for example, if the second reflecting surface R2 has a free-form shape, the curved surface CS has a shape that approximates the free-form surface that constitutes the second reflecting surface R2.
  • the surface shape between the bonding surface and the reflecting surface be such that it can be machined on the same processing machine. Therefore, for example, when the first optical element 10 is bonded to the second optical element 20 at a position away from the first reflecting surface R1, it is preferable that the surface shape between the third reflecting surface R3 and the first bonding surface 10P be such that it can be machined on the same processing machine. This allows for good processability.
  • the surface shape of the molding die is designed so that the area between the surface that molds the bonding surface and the surface that molds the reflective surface can be processed on the same processing machine. This improves the processability of the molding die.
  • first joining surface 10P and second joining surface 20P are configured as surfaces perpendicular to the base axes (first base axis Z1 and second base axis Z2), but the shape of the joining surfaces is not limited to this.
  • Figure 19 is a diagram showing another example of a bonding surface.
  • Figure 19 shows a plan cross-sectional view of the bonding portion between the first optical element 10 and the second optical element 20.
  • Figure 19 shows an example where the bonding surfaces have a so-called tapered shape.
  • Figure 19 shows an example where the first bonding surface 10P has a concave tapered shape, and the second bonding surface 20P has a convex tapered shape.
  • the first bonding surface 10P has a shape that is symmetrical in the horizontal direction (x direction) across the first base axis Z1, and has a V-shaped concave shape in plan view.
  • the second bonding surface 20P has a shape that is symmetrical in the horizontal direction (x direction) across the first base axis Z1, and has a V-shaped convex shape in plan view.
  • FIGS. 20 and 21 are diagrams showing another example of a cemented surface having a tapered shape.
  • FIG. 20 shows a perspective view of the first optical element 10 and the second optical element 20.
  • FIG. 21 shows a side cross-sectional view of the reflective optical system GR in which the first optical element 10 and the second optical element 20 are cemented together.
  • the bonding surfaces of the first optical element 10 and the second optical element 20 have a so-called conical tapered shape. Specifically, the bonding surfaces are configured as part of a conical surface.
  • the first bonding surface 10P is formed as a curved surface (a curved surface that forms part of a conical surface) obtained by rotating a straight line l that intersects with the first base axis Z1 around the first base axis Z1.
  • the second bonding surface 20P is formed as a curved surface (a curved surface that forms part of a conical surface) obtained by rotating the second base axis Z2 and the straight line l around the second base axis Z2. Therefore, the first bonding surface 10P and the second bonding surface 20P are formed as curved surfaces that correspond to each other. In the example shown in FIGS.
  • the first bonding surface 10P has a convex tapered shape with a diameter that decreases toward the second bonding surface 20P
  • the second bonding surface 20P has a concave tapered shape with a diameter that increases toward the first bonding surface 10P.
  • the shape of the joining surface a conical tapered shape (more precisely, a curved surface that forms part of a conical surface), it is possible to easily align the base axes.
  • the shape of the joining surface can also be a shape that slopes in the vertical direction (y direction), or a shape that slopes in both the horizontal and vertical directions. It can also be a shape that combines flat and curved surfaces.
  • first optical element 10 and the second optical element 20 are bonded together to form an integrated structure, but the method for integrating the first optical element 10 and the second optical element 20 is not limited to this.
  • the first optical element 10 and the second optical element 20 may be fastened together and integrated using a fastening member such as a screw.
  • Figure 22 is a diagram showing an example of a method for integrating the first optical element and the second optical element.
  • Figure 22 shows a side cross-sectional view of the reflective optical system GR in which the first optical element 10 and the second optical element 20 are cemented together.
  • Figure 22 shows an example of integration by fastening using a screw 40.
  • the first optical element 10 has a screw hole 11 into which the screw 40 is fastened.
  • the screw holes 11 are provided in multiple locations (only one location is shown in Figure 22), and are each arranged along the first base axis Z1.
  • the second optical element 20 has through holes 21 in multiple locations corresponding to the screw holes 11 (only one location is shown in Figure 22).
  • the first optical element 10 and the second optical element 20 are integrated by inserting the screw 40 into the through hole 21 and engaging it with the screw hole 11.
  • Figures 23 and 24 are diagrams showing another example of a method for integrating the first optical element and the second optical element.
  • Figures 23 and 24 show an example of integration by adhesive bonding.
  • Figure 23 shows a side cross-sectional view of the reflective optical system GR in which the first optical element 10 and the second optical element 20 are cemented together.
  • Figure 24 also shows the first optical element 10 as viewed from the first cemented surface 10P side.
  • an adhesive portion 12 is provided on the first bonding surface 10P.
  • the adhesive portion 12 is configured as a band-shaped recess extending horizontally (x direction), and is composed of an adhesive application portion 12A and an adhesive escape portion 12B.
  • the adhesive application portion 12A is the area where adhesive is applied.
  • the adhesive escape portion 12B is the area where excess adhesive applied to the adhesive application portion 12A escapes.
  • the adhesive escape portions 12B are provided above and below the adhesive application portion 12A. Furthermore, the adhesive escape portions 12B are configured as grooves that are deeper than the adhesive application portion 12A.
  • first optical element 10 and the second optical element 20 are to be integrated, adhesive is applied to the adhesive application portion 12A, and the bonding surfaces (first bonding surface 10P and second bonding surface 20P) are butted together.
  • the adhesive portion 12 is covered by the second optical element 20 upon bonding. Excess adhesive escapes into the adhesive escape portion 12B. This prevents the adhesive from overflowing onto the bonding surface. This allows the bonding surfaces to be properly butted together, allowing the first optical element 10 and the second optical element 20 to be integrated.
  • first optical element 10 and the second optical element 20 may be integrated together by combining fastening with screws and bonding with an adhesive.
  • the present invention has been described as being applied to a projection optical system including a reflective optical system, but the application of the present invention is not limited to this.
  • the present invention can be applied to optical systems in general including reflective optical systems. Therefore, the present invention can also be applied to imaging optical systems used in cameras, etc.
  • the present invention has been described as being applied to a reflective optical system GR having three reflective surfaces (first reflective surface R1, second reflective surface R2, and third reflective surface R3), but the application of the present invention is not limited to this. It can be applied to a reflective optical system having at least two reflective surfaces. In other words, it can be applied to a reflective optical system that reflects incident light at least twice before emitting it.
  • the first reflecting surface R1 and the third reflecting surface R3 may also be included on different optical elements.
  • the first reflecting surface R1 and its bonding surface are formed from the same processed surface, and the third reflecting surface R3 and its bonding surface are also formed from the same processed surface.
  • Figure 25 shows an example of a projection display device.
  • the projection display device 100 shown in Figure 25 comprises a projection optical system 1, a light source 110, transmissive display elements 111a-111c as light valves corresponding to each color of light, dichroic mirrors 112 and 113 for color separation, a cross dichroic prism 114 for color synthesis, condenser lenses 115a-115c, and total reflection mirrors 116a-116c for deflecting the optical axis.
  • Figure 25 shows a schematic illustration of the projection optical system 1. Also, an integrator is disposed between the light source 110 and the dichroic mirror 112, but is not shown in Figure 25.
  • White light from light source 110 is separated into green light (Green light: G light), blue light (Blue light: B light), and red light (Red light: R light) by dichroic mirrors 112 and 113.
  • the light beams of each color pass through condenser lenses 115a to 115c, respectively, and enter transmissive display elements 111a to 111c, where they are optically modulated.
  • the light beams of each color optically modulated by transmissive display elements 111a to 111c are color-combined by cross dichroic prism 114, and then enter projection optical system 1.
  • the projection optical system 1 projects an optical image formed by light modulated by the transmissive display elements 111a-111c onto a screen S, which serves as a projection surface.
  • Figure 26 shows another example of a projection display device.
  • the projection display device 200 shown in Figure 26 comprises a projection optical system 1, a light source 210, DMD (Digital Micromirror Device: registered trademark) elements 211a-211c as light valves corresponding to each color of light, TIR (Total Internal Reflection) prisms 212a-212c for color separation and color synthesis, and a polarization separation prism 213 that separates illumination light and projection light.
  • DMD Digital Micromirror Device: registered trademark
  • TIR Total Internal Reflection
  • prisms 212a-212c for color separation and color synthesis
  • a polarization separation prism 213 that separates illumination light and projection light.
  • Figure 26 shows a schematic illustration of the projection optical system 1. Also, an integrator is disposed between the light source 210 and the polarization separation prism 213, but is not shown in Figure 26.
  • White light from light source 210 is reflected by a reflective surface inside polarization separation prism 213, and then separated into G light, B light, and R light by TIR prisms 212a-212c.
  • the separated light beams of each color enter the corresponding DMD elements 211a-211c and are optically modulated.
  • the light beams of each color optically modulated by DMD elements 211a-211c travel again in the opposite direction through TIR prisms 212a-212c and are color-combined, then pass through polarization separation prism 213 and enter projection optical system 1.
  • Projection optical system 1 projects an optical image created by the light optically modulated by DMD elements 211a-211c onto screen S, which is the projection surface.
  • Figure 27 shows another example of a projection display device.
  • the projection display device 300 shown in Figure 27 comprises a projection optical system 1, a light source 310, reflective display elements 311a-311c as light valves corresponding to each color of light, dichroic mirrors 312 and 313 for color separation, a cross dichroic prism 314 for color synthesis, a total reflection mirror 315 for optical axis deflection, and polarization separation prisms 316a-316c.
  • Figure 27 shows a schematic illustration of the projection optical system 1.
  • An integrator is also disposed between the light source 310 and the dichroic mirror 312, but is not shown in Figure 27.
  • White light from light source 310 is separated into G light, B light, and R light by dichroic mirrors 312 and 313.
  • the separated light beams of each color pass through polarization separation prisms 316a to 316c, respectively, and enter reflective display elements 311a to 311c, where they are optically modulated.
  • the light beams of each color optically modulated by reflective display elements 311a to 311c are color-combined by cross dichroic prism 314 and then enter projection optical system 1.
  • Projection optical system 1 projects an optical image formed by the light optically modulated by reflective display elements 311a to 311c onto screen S, which serves as a projection surface.
  • Projection display devices to which the present invention is applicable are not limited to those with the above configuration.
  • the optical components and light valves used for light beam separation or light beam combination can be modified in various ways.
  • the light valve is not limited to a configuration in which light from a light source is spatially modulated by an image display element and output as an optical image based on image data, but may also be a configuration in which the light itself output from a self-luminous image display element is output as an optical image based on image data.
  • self-luminous image display elements include image display elements in which light-emitting elements such as LEDs (Light Emitting Diodes) or OLEDs (Organic Light Emitting Diodes) are arranged two-dimensionally.
  • an optical image is projected onto a screen S via a projection optical system 1, but the object (projection surface) onto which the optical image is projected is not limited to this.
  • the term “same” means not only completely identical but also “almost the same,” which includes tolerances allowed in design and manufacturing.
  • coaxial means not only completely coaxial but also “almost coaxial,” which includes tolerances allowed in design and manufacturing.
  • orthogonal means not only completely orthogonal but also “almost orthogonal,” which includes tolerances allowed in design and manufacturing.
  • parallel means not only completely parallel but also “almost parallel,” which includes tolerances allowed in design and manufacturing.

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Abstract

複数の反射面を精度よく配置できる反射光学系、反射光学系の製造方法、光学装置及び投射型表示装置を提供する。反射光学系は、光路に沿って順に、曲面形状を有する第１反射面と、２つの曲面形状を有する第２反射面と、を有する。第１反射面は、第１接合面を有する第１光学素子に備えられる。第２反射面は、第２接合面を有する第２光学素子に備えられる。反射光学系は、第１接合面と第２接合面とが接合される。

Description

反射光学系、反射光学系の製造方法、光学装置及び投射型表示装置
　本発明は、反射光学系、反射光学系の製造方法、光学装置及び投射型表示装置に係り、特に、第１反射面及び第２反射面を有する反射光学系、反射光学系の製造方法、光学装置及び投射型表示装置に関する。
　特許文献１には、凹面鏡である主光学素子と、凸面鏡である副光学素子と、を有する光学装置が記載されており、所定のマウントを使用することで、光学成分のアライメントの複雑さを単純にすることが提案されている。
特開2012-32814号公報
　本開示の技術に係る１つの実施形態は、複数の反射面を精度よく配置できる反射光学系、反射光学系の製造方法、光学装置及び投射型表示装置を提供する。
　（１）光路に沿って順に、曲面形状を有する第１反射面と、２つの曲面形状を有する第２反射面と、を有する反射光学系であって、第１反射面が、第１接合面を有する第１光学素子に備えられ、第２反射面が、第２接合面を有する第２光学素子に備えられ、第１接合面と第２接合面とが接合された、反射光学系。
　（２）接合により、第１反射面と第２反射面とが所定のアライメント精度で配置される、（１）に記載の反射光学系。
　（３）アライメント精度は、第１反射面と第２反射面との間隔精度が、±０．０２ｍｍ以下、及び／又は、第１反射面と第２反射面との相対倒れ精度が、±０．０１分以下である、（２）に記載の反射光学系。
　（４）第１反射面は、第１光学素子の第１接合面側に備えられ、第２反射面は、第２光学素子の第２接合面側に備えられる、（１）から（３）のいずれか１つに記載の反射光学系。
　（５）第１光学素子において、第１接合面と第１反射面とが分離して配置され、第１接合面と第１反射面との間が、第１接合面及び第１反射面を構成する面と共に同一加工機上で加工可能な形状を有する、及び／又は、第２光学素子において、第２接合面と第２反射面とが分離して配置され、第２接合面と第２反射面との間が、第２接合面及び第２反射面を構成する面と共に同一加工機上で加工可能な形状を有する、（１）から（４）のいずれか１つに記載の反射光学系。
　（６）第１反射面及び第２反射面が、非球面形状又は自由曲面形状を有する、（１）から（５）のいずれか１つに記載の反射光学系。
　（７）第１接合面と第２接合面とを接合させた第１光学素子と第２光学素子とが、締結部材による締結又は接着により、一体化される、（１）から（６）のいずれか１つに記載の反射光学系。
　（８）第１光学素子において、第１反射面及び第１接合面が、同一加工機上で加工された面で構成され、第２光学素子において、第２反射面及び第２接合面が、同一加工機上で加工された面で構成される、（１）から（７）のいずれか１つに記載の反射光学系。
　（９）第１光学素子及び第２光学素子が樹脂成形品で構成され、第１光学素子を樹脂成形する金型において、第１反射面及び第１接合面を成形する面が、同一加工機上で加工された面で構成され、第２光学素子を樹脂成形する金型において、第２反射面及び第２接合面を成形する面が、同一加工機上で加工された面で構成される、（１）から（８）のいずれか１つに記載の反射光学系。
　（１０）光路に沿って順に、第１反射面と、第２反射面と、曲面形状を有する第３反射面と、を有し、第３反射面が、第１光学素子に備えられる、（１）から（９）のいずれか１つに記載の反射光学系。
　（１１）順に、屈折光学系と、（１０）に記載の反射光学系と、を有し、反射光学系が、光路に沿って順に、第１反射面と、第２反射面と、第３反射面と、を有する、光学装置。
　（１２）屈折光学系の光軸方向において、第２光学素子が、第１光学素子と屈折光学系との間に配置され、かつ、屈折光学系の一部を遮蔽する位置に配置される、（１１）に記載の光学装置。
　（１３）第２光学素子は、少なくとも屈折光学系を遮蔽する部位の外周に光吸収層を有する、（１１）又は（１２）に記載の光学装置。
　（１４）光学像を出力するライトバルブと、（１１）から（１３）のいずれか１つに記載の光学装置と、を備え、光学装置は、ライトバルブから出力された光学像を投影面に投射する、投射型表示装置。
　（１５）光路に沿って順に、曲面形状を有する第１反射面と、２つの曲面形状を有する第２反射面と、を有する反射光学系の製造方法であって、第１反射面と、第１接合面と、を有する第１光学素子を生成し、第２反射面と、第２接合面と、を有する第２光学素子を生成し、第１接合面と第２接合面とを接合する、反射光学系の製造方法。
　（１６）接合により、第１反射面と第２反射面とを所定のアライメント精度で配置する、（１５）に記載の反射光学系の製造方法。
　（１７）第１反射面及び第１接合面を構成する面を同一加工機上で加工して、第１光学素子を生成し、第２反射面及び第２接合面を構成する面を同一加工機上で加工して、第２光学素子を生成する、（１５）又は（１６）に記載の反射光学系の製造方法。
　（１８）反射光学系は、光路に沿って順に、第１反射面と、第２反射面と、曲面形状を有する第３反射面と、を有し、第１反射面、第３反射面及び第１接合面を構成する面を同一加工機上で加工して、第１反射面、第３反射面及び第１接合面を有する第１光学素子を生成し、第１接合面と第２接合面とを接合して、第１反射面と、第２反射面と、第３反射面とを所定のアライメント精度で配置する、（１５）から（１７）のいずれか１つに記載の反射光学系の製造方法。
　（１９）第１光学素子及び第２光学素子を樹脂成形により生成し、第１光学素子を樹脂成形する金型は、第１反射面及び第１接合面を成形する面が同一加工機上で加工され、第２光学素子を樹脂成形する金型は、第２反射面及び第２接合面を成形する面が同一加工機上で加工される、（１５）又は（１６）に記載の反射光学系の製造方法。
　（２０）反射光学系は、光路に沿って順に、第１反射面と、第２反射面と、曲面形状を有する第３反射面と、を有し、第１反射面と、第３反射面と、第１接合面と、を有する第１光学素子を樹脂成形により生成し、第１光学素子を樹脂成形する金型は、第１反射面、第３反射面及び第１接合面を成形する面が同一加工機上で加工され、第１接合面と第２接合面とを接合して、第１反射面と、第２反射面と、第３反射面とを所定のアライメント精度で配置する、（１５）、（１６）又は（１９）に記載の反射光学系の製造方法。
　（２１）アライメント精度は、第１反射面と第２反射面との間隔精度が、±０．０２ｍｍ以下、及び／又は、第１反射面と第２反射面との相対倒れ精度が、±０．０１分以下である、（１６）に記載の反射光学系の製造方法。
投射光学系の構成の一例を示す側面断面図 投射光学系の構成の一例を示す平面断面図 第１光学素子の構成の一例を示す斜視図 第２光学素子の構成の一例を示す斜視図 投射光学系の保持構造を示す斜視図 投射光学系の保持構造を示す側面図 投射光学系の保持構造を示す平面図 投射光学系の組み立て展開図 反射光学系の構成を示す斜視図 反射光学系の構成を示す側面図 反射光学系の構成を示す側面断面図 反射光学系の分解斜視図 反射光学系の分解斜視図 第２光学素子の構成の一例を示す斜視図 第１光学素子を樹脂成形する成形用金型の一例を示す図 反射光学系の製造手順の一例を示すフローチャート 反射光学系の製造手順の一例を示すフローチャート 反射面から離れた位置で第１光学素子と第２光学素子とを接合する場合の反射光学系の構成の一例を示す図 接合面の他の一例を示す図 テーパー形状を有する接合面の他の一例を示す図 テーパー形状を有する接合面の他の一例を示す図 第１光学素子及び第２光学素子を一体化する方法の一例を示す図 第１光学素子及び第２光学素子を一体化する方法の他の一例を示す図 第１光学素子及び第２光学素子を一体化する方法の他の一例を示す図 投射型表示装置の一例を示す図 投射型表示装置の他の一例を示す図 投射型表示装置の他の一例を示す図
　以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
　ここでは、投射型表示装置に搭載される投射光学系に本発明を適用した場合を例に説明する。特に、本実施の形態では、縮小側から順に、屈折光学系と、反射光学系と、を備え、かつ、反射光学系が、光路に沿って縮小側から順に、第１反射面と、第２反射面と、第３反射面と、を備えた投射光学系に本発明を適用した場合を例に説明する。本構成によれば、コンパクトな構成で至近距離から投射できる投射光学系を提供できる。一方、このような構成の投射光学系は、反射面により、入射角の誤差分が出射時に倍になって出射されるという課題がある。ゆえに、所望の光学性能（解像及びディストーション等）を実現するには、個々の部品精度だけではなく、アライメント精度も要求される。本実施形態は、複数の反射面を精度よく配置できる投射光学系を提供する。本実施の形態において、投射光学系は、光学装置の一例である。
　［投射光学系の構成］
　図１及び図２は、投射光学系の構成の一例を示す側面断面図及び平面断面図である。
　図１及び図２において、ｘ、ｙ、ｚは、それぞれ互いに直交する３軸の方向を示している。便宜上、ｘ軸及びｚ軸の方向を水平方向、ｙ軸の方向を鉛直方向（上下方向）とする。また、水平方向において、ｘ軸の方向を左右方向、ｚ軸の方向を前後方向（図１及び図２の左側を前方向、右側を後方向）とする。
　なお、図１及び図２では、左側を拡大側、右側を縮小側として記載している。また、図１では、光束として、最小画角の光束Ａ及び最大画角の光束Ｂを併せて記載している。更に、図１及び図２では、投射型表示装置に搭載される場合を想定して、色合成部又は照明光分離部に用いられるフィルタ及びプリズム等を想定した光学部材ＰＰと、ライトバルブの画像表示面（縮小側結像面）Ｓｉｍも合わせて記載している。
　図１及び図２に示すように、本実施の形態の投射光学系１は、縮小側から順に、屈折光学系ＧＬと、反射光学系ＧＲと、を備える。
　屈折光学系ＧＬは、光路上における屈折光学系ＧＬと反射光学系ＧＲとの間に第１中間像Ｍ１を形成する。反射光学系ＧＲは、第１中間像Ｍ１を拡大側結像面に再結像させるように構成される。 このように、第１中間像Ｍ１を形成する構成を採用することで、反射光学系ＧＲ内の各反射面のサイズを小さくでき、かつ、全系の焦点距離を短くできる。
　屈折光学系ＧＬは、複数枚のレンズを含む。なお、図１及び図２では、便宜上、屈折光学系ＧＬを１枚のレンズで記載している。屈折光学系ＧＬは、全ての光学面が、屈折光学系ＧＬの光軸Ｚを中心とする回転対称面で構成されることが好ましい。これにより、屈折光学系ＧＬの構造を簡略化できる。
　反射光学系ＧＲは、縮小側から光路に沿って順に、第１反射面Ｒ１と、第２反射面Ｒ２と、第３反射面Ｒ３と、を有する。このように、光を複数回反射させて、実質的な光路長を長くすることで、全体を小型化しつつ、各反射面のパワーを低減できる。各反射面のパワーを低減できることにより、収差の発生を低減できる。これにより、屈折光学系ＧＬの収差補正量の負担を軽減できる。また、これにより、強い非球面を有するレンズを使用しなくても、屈折光学系ＧＬにおいて、レンズ枚数を少なくできる。また、色収差の発生しない３枚の反射面を設けることにより、投射光学系全体での色収差の発生を低減できる。
　本実施の形態では、第１反射面Ｒ１及び第３反射面Ｒ３が、第１光学素子１０に備えられ、第２反射面Ｒ２が、第２光学素子２０に備えられる。第１反射面Ｒ１及び第３反射面Ｒ３を１つの光学素子（第１光学素子１０）に備えることにより、部品点数を削減できる。また、組み立ての際に、両者の間の相対的な位置調整を不要にできる。なお、図１に示す第１光学素子１０において、屈折光学系ＧＬの光軸Ｚを挟んで、上側の反射面が第１反射面Ｒ１を構成し、下側の反射面が第３反射面Ｒ３を構成する。
　図３は、第１光学素子の構成の一例を示す斜視図である。
　図３に示すように、第１光学素子１０は、前後に平行な面を有するブロック状の形状を有し、後面側（第１接合面側）に第１反射面Ｒ１及び第３反射面Ｒ３が備えられる。本実施の形態では、第１反射面Ｒ１及び第３反射面Ｒ３が、同じ面形状を有し、かつ、連続する１つの面で構成される。すなわち、半球状の１つの面で構成される。これにより、製造性を良好にできる。一例として、本実施形態では、第１反射面Ｒ１及び第３反射面Ｒ３が、同じ非球面形状又は同じ自由曲面形状を有する。ここで、同じ非球面形状又は同じ自由曲面形状とは、非球面又は自由曲面を定義する式及び係数が同じであることを意味する。
　図４は、第２光学素子の構成の一例を示す斜視図である。
　図４に示すように、第２光学素子２０は、前後に平行な面を有する平板状の形状を有し、前面側（第２接合面側）に第２反射面Ｒ２が備えられる。本実施の形態では、第２反射面Ｒ２が、２つの曲面形状を有する。すなわち、第１曲面Ｒ２ａ及び第２曲面Ｒ２ｂを有する。第１曲面Ｒ２ａ及び第２曲面Ｒ２ｂは、屈折光学系ＧＬの光軸Ｚを通る鉛直な軸に対し、水平方向（ｘ方向）に対称な形状を有する。本実施形態では、第１曲面Ｒ２ａ及び第２曲面Ｒ２ｂが、非球面形状又は自由曲面形状を有する。
　なお、第１反射面Ｒ１及び第３反射面Ｒ３は、凹面形状であることが好ましい。最も拡大側にある第３反射面Ｒ３を収束作用のある凹面とすることにより、光線が発散する凸面とする場合と比べて、第３反射面Ｒ３を小型化できる。
　第１反射面Ｒ１及び第３反射面Ｒ３を凹面形状とする場合、第２反射面Ｒ２は、凸面形状とすることが好ましい。これにより、反射光学系ＧＲの各反射面の形状の配置が、凹面、凸面、凹面となる。これにより、反射光学系全体のパワーを適切に保ちつつ、広角化と小型化の両立が可能となる。
　反射光学系ＧＲは、光路上における第２反射面Ｒ２と第３反射面Ｒ３との間に第２中間像Ｍ２を形成することが好ましい。このように、第２中間像Ｍ２を形成する構成を採用することで、第３反射面Ｒ３の焦点距離を短くできる。これにより、第３反射面Ｒ３を小型化でき、更に、広角化にも有利にできる。
　また、第２中間像Ｍ２を形成する位置を、第２反射面Ｒ２と第３反射面Ｒ３との間とすることで、第１反射面Ｒ１と第２反射面Ｒ２との間に中間像を形成する場合に比べて、投射光学系１の全体を小型化できる。すなわち、第１反射面Ｒ１と第２反射面Ｒ２との間に中間像を形成する構成の場合、光路長確保のために、第１反射面Ｒ１と屈折光学系ＧＬと間隔を大きく取らざるを得ず、必然的に第１反射面Ｒ１が大型化する。第２反射面Ｒ２と第３反射面Ｒ３の間に第２中間像Ｍ２を形成することで、第１反射面Ｒ１を小型化でき、延いては投射光学系１の全体を小型化できる。
　また、第３反射面Ｒ３から拡大側に向かう最大画角の主光線は、反射光学系内で縮小側から拡大側に向かう最大画角の主光線と２回交わることが好ましい。これにより、反射光学系全体を小型化できる。ここで、反射光学系内とは、屈折光学系ＧＬから出射後、拡大側に向かう光線の光路内を意味する。なお、開口絞りが無い光学系においては、最小画角の光束の上側の最大光線と、最小画角の光束の下側の最大光線との二等分角線を主光線とする。
　また、本実施の形態において、第２光学素子２０は、図１に示すように、屈折光学系ＧＬの光軸Ｚの方向において、第１光学素子１０と屈折光学系ＧＬとの間に配置され、かつ、屈折光学系ＧＬの一部を遮蔽する位置に配置される。すなわち、最も拡大側に位置するレンズの前面の一部を遮蔽する位置に配置される。具体的には、図１に示すように、最も拡大側に位置するレンズの前面に対し、光軸Ｚよりも下側の領域を遮蔽する位置に配置される。
　このように屈折光学系ＧＬの一部を遮蔽して配置される第２光学素子２０は、少なくとも屈折光学系ＧＬを遮蔽する部位の外周に光吸収層を備えることが好ましい。これにより、迷光を抑制できる。一例として、本実施の形態では、図４に示すように、第２光学素子２０の外周に光吸収層が備えられる。なお、図４において、クロスハッチングで示す領域が、光吸収層を有する領域である。光吸収層は、反射面を構成する面を除くすべての面に備えてもよい。
　光吸収層は、たとえば、外周面に艶消しの黒色被膜を形成することで生成される。この他、植毛処理、遮光線等、外周面に公知の反射抑制処理を施すことにより、外周面に光吸収層を備えることができる。
　第１光学素子１０及び第２光学素子２０の素材については、特に限定されない。たとえば、樹脂、ガラス、金属、及び、セラミックス等を素材として使用できる。また、反射面については、たとえば、アルミニウム、銀、金等による金属膜コーティング、及び、誘電体膜コーティング等により生成できる。なお、投射光学系に使用する場合は、耐熱性を有する素材を用いることが好ましい。
　第１光学素子１０及び第２光学素子２０は、互いに対向する面同士が接合されて、一体化される。具体的には、第１光学素子１０の後面の下側部分と、第２光学素子２０の前面の下側部分とが接合されて、一体化される。接合により、第１反射面Ｒ１及び第３反射面Ｒ３が、第２反射面Ｒ２に対し、所定の位置に配置される。すなわち、第１反射面Ｒ１及び第３反射面Ｒ３が、第２反射面Ｒ２に対し、位置決めされて配置される。この点の詳細については、後述する。
　［保持構造］
　図５は、投射光学系の保持構造を示す斜視図である。図６は、投射光学系の保持構造を示す側面図である。図７は、投射光学系の保持構造を示す平面図である。図８は、投射光学系の組み立て展開図である。
　図５から図８に示すように、反射光学系ＧＲ及び屈折光学系ＧＬは、ベース３０に組み付けられて、一体化される。
　［ベース］
　ベース３０は、水平部３０Ｈ及び垂直部３０Ｖを備えたＬ字状の形状を有する。
　ベース３０の水平部３０Ｈは、投射光学系１を搭載対象の機器（本実施の形態では投射型表示装置）に取り付ける際の取り付け部として機能する。投射光学系１は、ベース３０をネジで固定して、搭載対象の機器に取り付けられる。水平部３０Ｈには、ネジの取り付け部として、複数個所（本実施の形態では２個所）に貫通穴３１が備えられる。
　ベース３０には、垂直部３０Ｖの上部にレンズマウント３２が備えられる。レンズマウント３２は、屈折光学系ＧＬの保持部である。屈折光学系ＧＬは、レンズ鏡筒ＬＢに収容されて、レンズマウント３２に装着される。レンズマウント３２は、ベース３０上の所定の位置に所定の姿勢で屈折光学系ＧＬを保持する。具体的には、光軸Ｚが、ベース３０の水平部３０Ｈと平行、かつ、ベース３０の垂直部３０Ｖと直交する姿勢で保持する。
　ベース３０は、垂直部３０Ｖの前面部分が、反射光学系ＧＲの保持部として機能する。垂直部３０Ｖの前面は、平面で構成される。反射光学系ＧＲは、たとえば、ベース３０の垂直部３０Ｖの前面に接着されて、取り付けられる。より具体的には、第２光学素子２０をベース３０の垂直部３０Ｖに接着することで、ベース３０に取り付けられる。
　［反射光学系の保持構造］
　図９は、反射光学系の構成を示す斜視図である。図１０は、反射光学系の構成を示す側面図である。図１１は、反射光学系の構成を示す側面断面図である。また、図１２及び図１３は、反射光学系の分解斜視図である。なお、図１２は、反射光学系を後面側から見た分解斜視図であり、図１３は、反射光学系を前面側から見た分解斜視図である。
　上記のように、反射光学系ＧＲは、第１光学素子１０と第２光学素子２０とを接合することで一体化される。そして、接合により、第１反射面Ｒ１及び第３反射面Ｒ３が、第２反射面Ｒ２に対し、所定の位置に配置される。すなわち、第１反射面Ｒ１及び第３反射面Ｒ３が、第２反射面Ｒ２に対し、位置決めされて配置される。
　第１光学素子１０及び第２光学素子２０は、互いに対向する面同士が接合される。第１光学素子１０が、第２光学素子２０と接合される面を第１接合面１０Ｐとする。また、第２光学素子２０が、第１光学素子１０と接合される面を第２接合面２０Ｐとする。
　第１光学素子１０は、後面が第２光学素子２０と対向する面である。よって、第１光学素子１０は、後面に第１接合面１０Ｐが備えられる。本実施の形態では、第１反射面Ｒ１及び第３反射面Ｒ３の領域を除いて、第１光学素子１０の後面が１つの平面で構成される。すなわち、段差のない面で構成される。第１光学素子１０のうち第３反射面Ｒ３の下側の部分が、第１接合面１０Ｐを構成する。図１２において、斜線で示す領域は、第１光学素子１０の第１接合面１０Ｐを構成する領域である。
　第２光学素子２０は、前面が第１光学素子１０と対向する面である。よって、第２光学素子２０は、前面に第２接合面２０Ｐが備えられる。本実施の形態では、第２反射面Ｒ２の領域を除いて、第２光学素子２０の前面が１つの平面で構成される。すなわち、段差のない面で構成される。第２光学素子２０の前面うち第２反射面Ｒ２の領域を除く平面の部分（第２反射面Ｒ２の下側の部分）が、第２接合面２０Ｐを構成する。図１３において、斜線で示す領域は、第２光学素子２０の第２接合面２０Ｐを構成する領域である。
　第１光学素子１０は、第１基軸Ｚ１を基準にして、第１接合面１０Ｐが形成される。第１基軸Ｚ１は、第１光学素子１０の組み付けの基準となる軸である。第１光学素子１０は、第１基軸Ｚ１が、屈折光学系ＧＬの光軸Ｚと一致するように組み付けられる。本実施の形態では、第１接合面１０Ｐが、第１基軸Ｚ１と直交する面として形成される。上記のように、本実施の形態の第１光学素子１０は、第１反射面Ｒ１及び第３反射面Ｒ３を除く後面の全体が１つの平面で構成される。よって、第１光学素子１０は、第１反射面Ｒ１及び第３反射面Ｒ３を除く後面の全体が第１基軸Ｚ１と直交して形成される。
　第１光学素子１０は、第１基軸Ｚ１及び第１接合面１０Ｐを基準にして、第１反射面Ｒ１及び第３反射面Ｒ３が形成される。すなわち、第１基軸Ｚ１及び第１接合面１０Ｐを基準にして、第１反射面Ｒ１及び第３反射面Ｒ３が所定の位置に所定の姿勢で配置される。
　第２光学素子２０は、第２基軸Ｚ２を基準にして、第２接合面２０Ｐが形成される。第２基軸Ｚ２は、第２光学素子２０の組み付けの基準となる軸である。第２光学素子２０は、第２基軸Ｚ２が、屈折光学系ＧＬの光軸Ｚと一致するように組み付けられる。よって、反射光学系ＧＲにおいて、第１光学素子１０の第１基軸Ｚ１及び第２光学素子２０の第２基軸Ｚ２は共通の軸（同軸上に位置する軸）として構成される。本実施の形態では、第２接合面２０Ｐが、第２基軸Ｚ２と直交する面として形成される。上記のように、本実施の形態の第２光学素子２０は、前面の第２反射面Ｒ２を除いた領域が第２接合面２０Ｐとして構成される。よって、第２光学素子２０は、前面の第２反射面Ｒ２を除く領域が第２基軸Ｚ２と直交して形成される。
　第２光学素子２０は、第２基軸Ｚ２及び第２接合面２０Ｐを基準にして、第２反射面Ｒ２が形成される。すなわち、第２基軸Ｚ２及び第２接合面２０Ｐを基準にして、第２反射面Ｒ２が所定の位置に所定の姿勢で配置される。特に、本実施の形態の第２光学素子２０は、第２反射面Ｒ２を構成する２つの曲面（第１曲面Ｒ２ａ及び第２曲面Ｒ２ｂ）が、第２基軸Ｚ２及び第２接合面２０Ｐを基準にして、所定の位置に所定の姿勢で配置される。
　第２光学素子２０の後面は、反射光学系ＧＲをベース３０に取り付ける際の接着面として用いられる。第２光学素子２０の後面は、第２基軸Ｚ２に対し直交する面で構成される。
　以上の構成により、第１接合面１０Ｐと第２接合面２０Ｐとを接合して、第１光学素子１０と第２光学素子２０とを一体化すると、各反射面（第１反射面Ｒ１、第２反射面Ｒ２及び第３反射面Ｒ３）が、第１基軸Ｚ１及び第２基軸Ｚ２の方向において、所定の位置関係で配置される。すなわち、第１接合面１０Ｐと第２接合面２０Ｐとの接合面を基準として、各反射面がそれぞれ所定の位置に配置される。
　このように、本実施の形態の反射光学系ＧＲは、第１光学素子１０に備えられた第１接合面１０Ｐと、第２光学素子２０に備えられた第２接合面２０Ｐとを接合することで、各反射面（第１反射面Ｒ１、第２反射面Ｒ２及び第３反射面Ｒ３）が、所定の位置に配置される。各反射面を精度よく配置するには、各光学素子において、反射面及び接合面が精度よく形成されていることが要求される。本実施の形態では、各反射面を所定のアライメント精度で配置し得る精度で各光学素子に反射面及び接合面が形成される。すなわち、第１接合面１０Ｐと第２接合面２０Ｐとを接合した場合に、各反射面（第１反射面Ｒ１、第２反射面Ｒ２及び第３反射面Ｒ３）が所定のアライメント精度で配置され得る精度で、第１光学素子１０及び第２光学素子２０に反射面（第１反射面Ｒ１、第２反射面Ｒ２及び第３反射面Ｒ３）、及び、接合面（第１接合面１０Ｐ及び第２接合面２０Ｐ）が形成される。
　一例として、本実施の形態におけるアライメント精度は、第１反射面Ｒ１と第２反射面Ｒ２との間隔精度が±０．０２ｍｍ以下、かつ、第１反射面Ｒ１と第２反射面Ｒ２との相対倒れ精度が±０．０１分以下である。
　図１４は、間隔精度及び相対倒れ精度を説明する図である。図１４において、（Ａ）は、間隔精度について説明する図であり、（Ｂ）は、相対倒れ精度について説明する図である。
　間隔精度は、第１反射面Ｒ１と第２反射面Ｒ２との間の面間隔（距離）の精度である。間隔精度は、要求される面間隔Ｄとの偏差として規定される。一例として、本実施の形態では、この間隔精度（偏差）が、±０．０２ｍｍ以下とされる。
　相対倒れ精度は、第１反射面Ｒ１に対する第２反射面Ｒ２の相対的な傾き度合いの精度である。相対倒れ精度は、両面間の角度偏差として規定される。両面間の相対的な倒れにより、基軸間に倒れが生じる。すなわち、第１基軸Ｚ１に対し第２基軸Ｚ２が相対的に傾く（倒れる）。一例として、本実施の形態では、第１反射面Ｒ１と第２反射面Ｒ２との相対倒れ精度が、±０．０１分以下とされる。
　上記のように、本実施の形態の反射光学系ＧＲは、第１反射面Ｒ１及び第３反射面Ｒ３が、同じ面形状を有する。したがって、第１反射面Ｒ１と第２反射面Ｒ２との間隔精度を±０．０２ｍｍ以下とすることで、第３反射面Ｒ３と第２反射面Ｒ２との間隔精度についても±０．０２ｍｍ以下とされる。また、とすることで、第３反射面Ｒ３と第２反射面Ｒ２との相対倒れ精度についても±０．０１分以下とされる。
　要求される精度で光学素子に反射面及び接合面を形成するためには、反射面と接合面とを同一加工面とすることが好ましい。同一加工面とは、同一加工機上で一度に加工される面のことをいう。ここで、一度に加工とは、加工の同時性を意味するものではなく、ワークの載せ替え等を行うことなく加工することを意味する。たとえば、研削又は切削により反射面及び接合面を加工する場合、ワークをワークの保持手段（たとえば、ワークテーブル等）から取り外すことなく加工することを意味する。より好ましくは、同じ工具で連続的に加工する。すなわち、工具を交換することなく加工する。
　第１反射面Ｒ１及び第３反射面Ｒ３と第１接合面１０Ｐとを同一加工面とし、かつ、第２反射面Ｒ２と第２接合面２０Ｐとを同一加工面として、第１光学素子１０及び第２光学素子２０を加工することにより、第１反射面Ｒ１と第２反射面Ｒ２との間隔精度を±０．０１ｍｍ以下とすることが可能である（２×±０．００５ｍｍ＝±０．０１ｍｍ）。また、第１反射面Ｒ１と第２反射面Ｒ２との相対倒れ精度については、Φ１００ｍｍとした場合、±０．００６分以下とすることが可能である（２×±０．００３分＝±０．００６分）。
　一方、反射面と接合面とを別加工した場合、実現可能な間隔精度は、±０．０４ｍｍであり（２×±０．０２ｍｍ＝±０．０４ｍｍ）、相対倒れ精度は、±０．０２３である（２×±０．０１１分≒±０．０２３分）。なお、ここでの別加工とは、反射面と接合面とを別の加工機で加工する他、一方の面を加工後、一度ワークを取り外して、他方の面を同じ加工機で加工する場合を含む。
　このように、反射面と接合面とを同一加工面とし、同一加工機上で一度に加工することで、必要な精度で第１光学素子１０及び第２光学素子２０を製造できる。
　第１光学素子１０及び第２光学素子２０を樹脂成形する場合は、成形用金型を同一加工機で加工する。すなわち、成型用金型において、光学素子の反射面及び接合面を成形する面を同一加工面とし、同一加工機上で一度に加工する構成とする。
　図１５は、第１光学素子を樹脂成形する成形用金型の一例を示す図である。図１５は、２枚プレートタイプの例を示している。
　成型用金型５０は、固定側型板５１及び可動側型板５２を有する。図１５に示す例では、可動側型板５２において、第１反射面Ｒ１及び第３反射面Ｒ３、並びに、第１接合面１０Ｐが成形される。第１反射面Ｒ１及び第３反射面Ｒ３は、可動側型板５２の第１成形面５２Ａで成形され、第１接合面１０Ｐは、可動側型板５２の第２成形面５２Ｂで成形される。この場合、第１成形面５２Ａ及び第２成形面５２Ｂが同一加工面とされ、同一加工機上で一度に加工される。
　このように加工された成型用金型を使用して第１光学素子１０及び第２光学素子２０を樹脂成形することにより、必要な精度で第１光学素子１０及び第２光学素子２０を製造できる。すなわち、組み付けた際に所望のアライメント精度を実現し得る精度で第１光学素子１０及び第２光学素子２０を製造できる。
　［組み立て］
　次に、本実施の形態の投射光学系１の組み立て方法について説明する。
　まず、反射光学系ＧＲを組み合立てる。
　反射光学系ＧＲは、第１光学素子１０と第２光学素子２０とを一体化させることにより組み立てられる。
　第１光学素子１０及び第２光学素子２０は、互いの接合面を接合することにより一体化される。すなわち、第１光学素子１０に備えられた第１接合面１０Ｐと、第２光学素子２０に備えられた第２接合面２０Ｐとを接合することにより一体化される。
　第１接合面１０Ｐと第２接合面２０Ｐとを接合することにより、第１光学素子１０の備えられた第１反射面Ｒ１及び第３反射面Ｒ３と、第２光学素子２０に備えられた第２反射面Ｒ２とが、所定の位置関係で配置される。
　接合により各反射面（第１反射面Ｒ１、第２反射面Ｒ２及び第３反射面Ｒ３）は、所定のアライメント精度で配置される。本実施の形態では、第１反射面Ｒ１と第２反射面Ｒ２との間隔精度が±０．０１ｍｍ以下、第１反射面Ｒ１と第２反射面Ｒ２との相対倒れ精度が±０．００６分以下の精度で配置される。第３反射面Ｒ３と第２反射面Ｒ２との間においても、間隔精度が±０．０１ｍｍ以下、相対倒れ精度が±０．００６分以下の精度で配置される。
　第１光学素子１０及び第２光学素子２０は、互いの基軸が同軸上に位置するように位置調整されて、互いの接合面が接着される。すなわち、第１基軸Ｚ１と第２基軸Ｚ２とが同軸上に位置するように位置調整されて、第１接合面１０Ｐと第２接合面２０Ｐとが接着される。使用する接着剤の種類は、特に限定されない。ただし、固化時間が早いものが好ましい。たとえば、紫外線硬化型接着剤、及び、２液硬化型接着剤等を使用できる。
　次に、屈折光学系ＧＬ及び反射光学系ＧＲをベース３０に組み付ける。
　まず、屈折光学系ＧＬをベース３０に組み付ける。屈折光学系ＧＬは、レンズマウント３２に装着することにより、ベース３０に組み付けられる。
　次に、反射光学系ＧＲをベース３０に組み付ける。反射光学系ＧＲは、ベース３０の垂直部３０Ｖの前面部分に接着することにより、ベース３０に組み付けられる。反射光学系ＧＲは、第２光学素子２０の後面を接着面として、ベース３０の垂直部３０Ｖの前面部分に接着する。反射光学系ＧＲは、第２光学素子２０の後面をベース３０の垂直部３０Ｖの前面に当接させることで、第２基軸Ｚ２が、屈折光学系ＧＬの光軸Ｚと平行に配置される。反射光学系ＧＲは、第２基軸Ｚ２が屈折光学系ＧＬの光軸Ｚと同軸上に位置するように位置調整されて、ベース３０に接着される。
　以上の工程で、投射光学系１の組み立てが完了する。組み立てられた投射光学系１は、屈折光学系ＧＬと反射光学系ＧＲとが所定の配置関係で配置される。また、反射光学系ＧＲにおいて、各反射面（第１反射面Ｒ１、第２反射面Ｒ２及び第３反射面Ｒ３）が、所定のアライメント精度で配置される。これにより、高い投射性能（解像及びディストーション等）を実現できる。
　［反射光学系の製造方法］
　ここでは、第１光学素子１０及び第２光学素子２０の製造を含む反射光学系の製造方法について説明する。
　（１）ガラス、金属及びセラミックス等で生成する場合
　まず、第１光学素子１０及び第２光学素子２０をガラス、金属及びセラミックス等で製造する場合について説明する。この場合、たとえば、研削又は切削により第１光学素子１０及び第２光学素子２０を製造する。
　図１６は、反射光学系の製造手順の一例を示すフローチャートである。
　まず、第１光学素子１０を生成する（ステップＳ１）。第１光学素子１０は、同一加工機上で第１反射面Ｒ１、第３反射面Ｒ３、及び、第１接合面１０Ｐを加工して生成する。第１反射面Ｒ１及び第３反射面Ｒ３が、非球面及び自由曲面等の曲面で構成される場合、非球面加工機及び自由曲面加工機等の加工機を用いて素材を加工し、第１光学素子１０を生成する。
　同様にして、第２光学素子２０を生成する（ステップＳ２）。すなわち、同一加工機上で第２反射面Ｒ２及び第２接合面２０Ｐを加工して、第２光学素子２０を生成する。第１光学素子１０と同様に、第２反射面Ｒ２が、非球面及び自由曲面等の曲面で構成される場合は、非球面加工機及び自由曲面加工機等の加工機を用いて素材を加工し、第２光学素子２０を生成する。
　次に、第１光学素子１０及び第２光学素子２０に形成された各反射面（第１反射面Ｒ１、第２反射面Ｒ２及び第３反射面Ｒ３）を鏡面化する（ステップＳ３）。たとえば、アルミニウム等による金属膜コーティングを施して鏡面化する。
　また、必要に応じて、第２光学素子２０の外周に反射抑制処理を施す。すなわち、外周に艶消しの黒色被膜等を形成して、光吸収層を設ける。
　最後に、第１接合面１０Ｐと第２接合面２０Ｐとを接合し、第１光学素子１０と第２光学素子２０とを一体化する（ステップＳ４）。たとえば、接合面同士を接着して、一体化する。
　このように、各光学素子の反射面及び接合面を同一加工機上で加工し、組み立てる。これにより、各反射面を精度よく配置できる。
　（２）樹脂成形する場合
　次に、第１光学素子１０及び第２光学素子２０を樹脂成形品とし、樹脂成形する場合について説明する。
　図１７は、反射光学系の製造手順の一例を示すフローチャートである。
　まず、第１光学素子１０の成形用金型を生成する（ステップＳ１１）。第１光学素子１０の成形用金型は、第１反射面Ｒ１及び第３反射面Ｒ３を成形する面と、第１接合面１０Ｐを成形する面とを同一加工機上で加工して生成する。第１反射面Ｒ１及び第３反射面Ｒ３が、非球面及び自由曲面等の曲面で構成される場合、非球面加工機及び自由曲面加工機等の加工機を用いて型板を加工し、成形用金型を生成する。
　同様にして、第２光学素子２０の成形用金型を生成する（ステップＳ１２）。すなわち、第２反射面Ｒ２を成形する面と、第２接合面２０Ｐを成形する面とを同一加工機上で加工して、第２光学素子２０の成形用金型を生成する。第２反射面Ｒ２が、非球面及び自由曲面等の曲面で構成される場合は、非球面加工機及び自由曲面加工機等の加工機を用いて型板を加工し、成形用金型を生成する。
　次に、生成した成形用金型を用いて、第１光学素子１０及び第２光学素子２０を樹脂成形する（ステップＳ１３）。
　次に、第１光学素子１０及び第２光学素子２０に形成された各反射面（第１反射面Ｒ１、第２反射面Ｒ２及び第３反射面Ｒ３）を鏡面化する（ステップＳ１４）。たとえば、アルミニウム等による金属膜コーティングを施して鏡面化する。
　また、必要に応じて、第２光学素子２０の外周に反射抑制処理を施す。すなわち、外周に艶消しの黒色被膜等を形成して、光吸収層を設ける。
　最後に、第１接合面１０Ｐと第２接合面２０Ｐとを接合し、第１光学素子１０と第２光学素子２０とを一体化する（ステップＳ１５）。たとえば、接合面同士を接着して、一体化する。
　このように、第１光学素子１０及び第２光学素子２０を樹脂成形する場合は、成形用金型を同一加工機で加工する。これにより、組み立ての際、各反射面を精度よく配置できる。
　［変形例］
　［反射面から離れた位置で接合する場合］
　反射面が備えられる面同士で第１光学素子１０と第２光学素子２０とを接合する場合において、接合面が反射面から離れた位置に設定される場合、接合面と反射面との間を同一加工機上で加工可能な面形状とすることが好ましい。すなわち、接合面と反射面との間を同一加工機上で連続的に加工できる形状とすることが好ましい。この場合、間の面を含めて反射面と接合面とが、同一加工面とされる。
　図１８は、反射面から離れた位置で第１光学素子と第２光学素子とを接合する場合の反射光学系の構成の一例を示す図である。図１８（Ａ）は、反射面と接合面との配置関係を示す図である。図１８（Ｂ）は、第１光学素子及び第２光学素子の構成を示す断面図である。
　図１８は、第２光学素子２０が、第２反射面Ｒ２から離れた位置で第１光学素子１０と接合する場合の例を示している。
　この場合、第２光学素子２０は、第２反射面Ｒ２と第２接合面２０Ｐとが分離して配置される。一方、第１光学素子１０は、第１反射面Ｒ１及び第３反射面Ｒ３が、第１接合面１０Ｐと連続する面として構成される。
　図１８は、第２反射面Ｒ２と第２接合面２０Ｐとの間を曲面ＣＳで繋ぐ場合の例を示している。曲面ＣＳは、第２反射面Ｒ２及び第２接合面２０Ｐと共に同一加工機上で加工できる形状とされる。すなわち、同一加工機上で連続的に加工できる形状とされる。
　曲面ＣＳは、第２反射面Ｒ２と第２接合面２０Ｐとの間を滑らかに繋ぐ形状とすることが好ましい。すなわち、第２反射面Ｒ２から第２接合面２０Ｐに至るまで段差なく繋ぐ形状とすることが好ましい。一例として、曲面ＣＳは、第２反射面Ｒ２の曲面形状と近似する形状とされる。したがって、たとえば、第２反射面Ｒ２が、非球面形状を有する場合、第２反射面Ｒ２を構成する非球面に近似した形状とされる。また、たとえば、第２反射面Ｒ２が、自由曲面形状を有する場合、第２反射面Ｒ２を構成する自由曲面に近似した形状とされる。
　このように、接合面が反射面から離れた位置に設定される場合は、接合面と反射面との間を同一加工機上で加工可能な面形状とすることが好ましい。したがって、たとえば、第１光学素子１０が、第１反射面Ｒ１から離れた位置で第２光学素子２０と接合する場合は、第３反射面Ｒ３と第１接合面１０Ｐとの間を同一加工機上で加工可能な面形状とすることが好ましい。これにより、加工性を良好にできる。
　なお、第１光学素子１０及び第２光学素子２０を樹脂成形する場合は、成形用金型について、接合面を成形する面と反射面を成形する面との間を同一加工機上で加工可能な面形状とする。これにより、成形用金型の加工性を良好にできる。
　［接合面の形状］
　上記実施の形態では、接合面（第１接合面１０Ｐ及び第２接合面２０Ｐ）が、基軸（第１基軸Ｚ１及び第２基軸Ｚ２）に対し直交する面で構成される場合を例に説明したが、接合面の形態は、これに限定されるものではない。
　図１９は、接合面の他の一例を示す図である。図１９は、第１光学素子１０と第２光学素子２０の接合部の平面断面図を示している。
　図１９は、接合面が、いわゆるテーパー形状を有する場合の例を示している。特に、図１９は、第１接合面１０Ｐが、凹を成すテーパー形状を有し、第２接合面２０Ｐが、凸を成すテーパー形状を有する場合の例を示している。
　図１９に示すように、第１接合面１０Ｐは、第１基軸Ｚ１を挟んで水平方向（ｘ方向）に対称な形状を有し、平面視において、Ｖ字状の凹形状を有する。第２接合面２０Ｐは、第１基軸Ｚ１を挟んで水平方向（ｘ方向）に対称な形状を有し、平面視において、Ｖ字状の凸形状を有する。
　このように、第１接合面１０Ｐ及び第２接合面２０Ｐをテーパー形状とすることにより、水平方向（ｘ方向）における位置合わせを容易にできる。すなわち、水平方向における基軸同士の位置合わせを容易にできる。
　図２０及び図２１は、テーパー形状を有する接合面の他の一例を示す図である。図２０は、第１光学素子１０及び第２光学素子２０の斜視図を示している。また、図２１は、第１光学素子１０及び第２光学素子２０を接合した状態の反射光学系ＧＲの側面断面図を示している。
　図２０及び図２１に示す反射光学系ＧＲは、第１光学素子１０及び第２光学素子２０の接合面（第１接合面１０Ｐ及び第２接合面２０Ｐ）が、いわゆる円錐テーパー形状を有している。具体的には、接合面が、円錐面の一部で構成されている。
　図２１に示すように、第１接合面１０Ｐは、第１基軸Ｚ１と交差する直線ｌを、第１基軸Ｚ１を軸として回転させて得られる曲面（円錘面の一部を構成する曲面）で構成される。第２接合面２０Ｐは、第２基軸Ｚ２と直線ｌを、第２基軸Ｚ２を軸として回転させて得られる曲面（円錘面の一部を構成する曲面）で構成される。よって、第１接合面１０Ｐ及び第２接合面２０Ｐは、互いに対応する曲面で構成される。図２０及び図２１に示す例では、第１接合面１０Ｐが、第２接合面２０Ｐ側に向かって、径が縮小する凸のテーパー形状を有し、第２接合面２０Ｐが、第１接合面１０Ｐ側に向かって、径が拡大する凹のテーパー形状を有している。
　このように、接合面の形状を円錐テーパー形状（より正確には、円錐面の一部を構成する曲面）とすることにより、基軸同士の位置合わせを容易にできる。
　接合面の形状については、この他、鉛直方向（ｙ方向）に傾斜する形状、水平方向と鉛直方向の双方に傾斜する形状等を採用することもできる。また、平面と曲面とを組み合わせた形状とすることもできる。
　［一体化の方法］
　上記実施の形態では、第１光学素子１０及び第２光学素子２０を接着して一体化する構成としているが、第１光学素子１０及び第２光学素子２０を一体化する方法は、これに限定されるものではない。たとえば、ネジ等の締結部材を用いて、第１光学素子１０及び第２光学素子２０を締結し、一体化する構成としてもよい。
　図２２は、第１光学素子及び第２光学素子を一体化する方法の一例を示す図である。図２２は、第１光学素子１０及び第２光学素子２０を接合した状態の反射光学系ＧＲの側面断面図を示している。
　図２２は、ネジ４０を用いて、締結により一体化する場合の一例を示している。図２２に示すように、第１光学素子１０には、ネジ４０が締結されるネジ穴１１が備えられる。ネジ穴１１は、複数個所に備えられ（図２２では１個所のみ図示）、かつ、それぞれ第１基軸Ｚ１に沿って配置される。第２光学素子２０には、ネジ穴１１に対応して、複数個所に貫通穴２１が備えられる（図２２では１個所のみ図示）。第１光学素子１０及び第２光学素子２０は、ネジ４０を貫通穴２１に挿通し、ネジ穴１１に係合させることにより、一体化される。
　図２３及び図２４は、第１光学素子及び第２光学素子を一体化する方法の他の一例を示す図である。図２３及び図２４は、接着により一体化する場合の一例を示している。図２３は、第１光学素子１０及び第２光学素子２０を接合した状態の反射光学系ＧＲの側面断面図を示している。また、図２４は、第１光学素子１０を第１接合面１０Ｐ側から見た状態を示している。
　図２３及び図２４に示すように、第１接合面１０Ｐに接着部１２が備えられる。接着部１２は、水平方向（ｘ方向）に延びる帯状の凹部として構成され、接着剤塗布部１２Ａ及び接着剤逃げ部１２Ｂで構成される。接着剤塗布部１２Ａは、接着剤が塗布される部位である。接着剤逃げ部１２Ｂは、接着剤塗布部１２Ａに塗布された接着剤の余剰分を逃がす部位である。接着剤逃げ部１２Ｂは、接着剤塗布部１２Ａの上下に備えられる。また、接着剤逃げ部１２Ｂは、接着剤塗布部１２Ａよりも深い溝で構成される。
　第１光学素子１０と第２光学素子２０とを一体化させる場合は、接着剤塗布部１２Ａに接着剤を塗布し、互いの接合面（第１接合面１０Ｐ及び第２接合面２０Ｐ）を突き合わせる。接着部１２は、接合により、第２光学素子２０によって覆われる。余剰分の接着剤は、接着剤逃げ部１２Ｂに逃げる。よって、接着剤が接合面に溢れ出ることはない。これにより、接合面同士を適切に突き合わせて、第１光学素子１０と第２光学素子２０とを一体化できる。
　この他、ネジによる締結と、接着剤による接着とを組み合わせて、第１光学素子１０と第２光学素子２０とを一体化する構成としてもよい。
　［反射光学系の構成］
　上記実施の形態では、反射光学系を含む投射光学系に本発明を適用した場合を例に説明したが、本発明の適用は、これに限定されるものではない。反射光学系を含む光学系全般に適用できる。したがって、本発明はカメラ等に用いられる撮像光学系にも適用できる。
　また、上記実施の形態では、３つの反射面（第１反射面Ｒ１、第２反射面Ｒ２及び第３反射面Ｒ３）を有する反射光学系ＧＲに本発明を適用した場合を例に説明したが、本発明の適用は、これに限定されるものではない。少なくとも２つの反射面を有する反射光学系に適用できる。すなわち、入射光を少なくとも２回反射して出射させる反射光学系に適用できる。
　また、上記実施の形態では、第１反射面Ｒ１及び第３反射面Ｒ３を同じ１つの光学素子（第１光学素子１０）に備える場合について説明したが、第１反射面Ｒ１と第３反射面Ｒ３とを異なる光学素子に備える構成としてもよい。この場合、第１反射面Ｒ１と第３反射面Ｒ３とを上記実施の形態で説明した手法で接合し、一体化させることが好ましい。所定のアライメント精度で接合できるように、第１反射面Ｒ１とその接合面を同一加工面で構成し、かつ、第３反射面Ｒ３とその接合面を同一加工面で構成する。
　［投射型表示装置］
　以下、上記実施の形態の投射光学系１を用いた投射型表示装置について説明する。
　図２５は、投射型表示装置の一例を示す図である。
　図２５に示す投射型表示装置１００は、投射光学系１と、光源１１０と、各色光に対応したライトバルブとしての透過型表示素子１１１ａ～１１１ｃと、色分解のためのダイクロイックミラー１１２、１１３と、色合成のためのクロスダイクロイックプリズム１１４と、コンデンサレンズ１１５ａ～１１５ｃと、光軸を偏向するための全反射ミラー１１６ａ～１１６ｃと、を備える。
　なお、便宜上、図２５では、投射光学系１を概略的に図示している。また、光源１１０とダイクロイックミラー１１２との間には、インテグレーターが配されているが、図２５では、図示を省略している。
　光源１１０からの白色光は、ダイクロイックミラー１１２、１１３で緑色光（Green光：Ｇ光）、青色光（Blue光：Ｂ光）、及び、赤色光（Red光：Ｒ光）に分解される。各色の光束は、それぞれコンデンサレンズ１１５ａ～１１５ｃを経て、透過型表示素子１１１ａ～１１１ｃに入射し、光変調される。透過型表示素子１１１ａ～１１１ｃで光変調された各色の光束は、クロスダイクロイックプリズム１１４により色合成された後、投射光学系１に入射する。
　投射光学系１は、透過型表示素子１１１ａ～１１１ｃにより光変調された光による光学像を投影面であるスクリーンＳ上に投射する。
　図２６は、投射型表示装置の他の一例を示す図である。
　図２６に示す投射型表示装置２００は、投射光学系１と、光源２１０と、各色光に対応したライトバルブとしてのＤＭＤ（Digital Micromirror Device：登録商標）素子２１１ａ～２１１ｃと、色分解及び色合成のためのＴＩＲ（Total Internal Reflection）プリズム２１２ａ～２１２ｃと、照明光と投射光とを分離する偏光分離プリズム２１３と、を備える。
　なお、便宜上、図２６では、投射光学系１を概略的に図示している。また、光源２１０と偏光分離プリズム２１３との間には、インテグレーターが配されているが、図２６では、図示を省略している。
　光源２１０からの白色光は、偏光分離プリズム２１３内部の反射面で反射された後、ＴＩＲプリズム２１２ａ～２１２ｃにより、Ｇ光、Ｂ光及びＲ光に分解される。分解後の各色の光束は、それぞれ対応するＤＭＤ素子２１１ａ～２１１ｃに入射して光変調される。ＤＭＤ素子２１１ａ～２１１ｃで光変調された各色の光束は、再びＴＩＲプリズム２１２ａ～２１２ｃを逆向きに進行して色合成された後、偏光分離プリズム２１３を透過して、投射光学系１に入射する。投射光学系１は、ＤＭＤ素子２１１ａ～２１１ｃにより光変調された光による光学像を投影面であるスクリーンＳ上に投射する。
　図２７は、投射型表示装置の他の一例を示す図である。
　図２７に示す投射型表示装置３００は、投射光学系１と、光源３１０と、各色光に対応したライトバルブとしての反射型表示素子３１１ａ～３１１ｃと、色分離のためのダイクロイックミラー３１２、３１３と、色合成のためのクロスダイクロイックプリズム３１４と、光軸偏向のための全反射ミラー３１５と、偏光分離プリズム３１６ａ～３１６ｃと、を備える。
　なお、便宜上、図２７では、投射光学系１を概略的に図示している。また、光源３１０とダイクロイックミラー３１２との間には、インテグレーターが配されているが、図２７では、図示を省略している。
　光源３１０からの白色光は、ダイクロイックミラー３１２、３１３により、Ｇ光、Ｂ光及びＲ光に分解される。分解後の各色の光束は、それぞれ偏光分離プリズム３１６ａ～３１６ｃを経て反射型表示素子３１１ａ～３１１ｃに入射し、光変調される。反射型表示素子３１１ａ～３１１ｃにより光変調された各色の光束は、クロスダイクロイックプリズム３１４により色合成された後、投射光学系１に入射する。投射光学系１は、反射型表示素子３１１ａ～３１１ｃにより光変調された光による光学像を投影面であるスクリーンＳ上に投射する。
　本発明が適用される投射型表示装置は、上記構成のものに限定されない。たとえば、光束分離又は光束合成に用いられる光学部材及びライトバルブは、種々の態様の変更が可能である。ライトバルブは、光源からの光を画像表示素子により空間変調して、画像データに基づく光学像として出力する態様に限定されず、自発光型の画像表示素子から出力された光自体を、画像データに基づく光学像として出力する態様であってもよい。自発光型の画像表示素子としては、たとえば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、又は、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）等の発光素子が２次元配列された画像表示素子が挙げられる。
　また、上記の例では、投射光学系１を介して光学像をスクリーンＳに投影する構成としているが、光学像を投影する対象（投影面）は、これに限定されるものではない。
　［付記］
　本明細書において、「同じ」の用語の意味には、完全な同一の意味の他に、設計上及び製造上において許容される誤差を含む「ほぼ同じ」の意味も含まれる。また、本明細書において、「同軸」の用語の意味には、完全な同軸の意味の他に、設計上及び製造上において許容される誤差を含む「ほぼ同軸」の意味も含まれる。また、本明細書において、「直交」の用語の意味には、完全な直交の意味の他に、設計上及び製造上において許容される誤差を含む「ほぼ直交」の意味も含まれる。また、本明細書において、「平行」の用語の意味には、完全な平行の意味の他に、設計上及び製造上において許容される誤差を含む「ほぼ平行」の意味も含まれる。
１…投射光学系
１０…第１光学素子
１０Ｐ…第１接合面
１１…ネジ穴
１２…接着部
１２Ａ…接着剤塗布部
１２Ｂ…接着剤逃げ部
２０…第２光学素子
２０Ｐ…第２接合面
２１…貫通穴
３０…ベース
３０Ｈ…ベースの水平部
３０Ｖ…ベースの垂直部
３１…ベースの貫通穴
３２…レンズマウント
４０…ネジ
５０…成型用金型
５１…固定側型板
５２…可動側型板
５２Ａ…第１成形面
５２Ｂ…第２成形面
１００…投射型表示装置
１１０…光源
１１１ａ…透過型表示素子
１１１ｂ…透過型表示素子
１１１ｃ…透過型表示素子
１１２…ダイクロイックミラー
１１３…ダイクロイックミラー
１１４…クロスダイクロイックプリズム
１１５ａ…コンデンサレンズ
１１５ｂ…コンデンサレンズ
１１５ｃ…コンデンサレンズ
１１６ａ…全反射ミラー
１１６ｂ…全反射ミラー
１１６ｃ…全反射ミラー
２００…投射型表示装置
２１０…光源
２１１ａ…ＤＭＤ素子
２１１ｂ…ＤＭＤ素子
２１１ｃ…ＤＭＤ素子
２１２ａ…プリズム
２１２ｂ…プリズム
２１２ｃ…プリズム
２１３…偏光分離プリズム
３００…投射型表示装置
３１０…光源
３１１ａ…反射型表示素子
３１１ｂ…反射型表示素子
３１１ｃ…反射型表示素子
３１２…ダイクロイックミラー
３１３…ダイクロイックミラー
３１４…クロスダイクロイックプリズム
３１５…全反射ミラー
３１６ａ…偏光分離プリズム
３１６ｂ…偏光分離プリズム
３１６ｃ…偏光分離プリズム
Ａ…光束
Ｂ…光束
ＣＳ…第２反射面と第２接合面をつなぐ曲面
Ｄ…面間隔
ＧＬ…屈折光学系
ＧＲ…反射光学系
ＬＢ…レンズ鏡筒
Ｍ１…第１中間像
Ｍ２…第２中間像
ＰＰ…光学部材
Ｒ１…第１反射面
Ｒ２…第２反射面
Ｒ２ａ…第２反射面を構成する第１曲面
Ｒ２ｂ…第２反射面を構成する第２曲面
Ｒ３…第３反射面
Ｓ…スクリーン
Ｚ…光軸
Ｚ１…第１基軸
Ｚ２…第２基軸

Claims (21)

  1. 　光路に沿って順に、曲面形状を有する第１反射面と、２つの曲面形状を有する第２反射面と、を有する反射光学系であって、
    　前記第１反射面が、第１接合面を有する第１光学素子に備えられ、
    　前記第２反射面が、第２接合面を有する第２光学素子に備えられ、
    　前記第１接合面と前記第２接合面とが接合された、
    　反射光学系。
  2. 　前記接合により、前記第１反射面と前記第２反射面とが所定のアライメント精度で配置される、
    　請求項１に記載の反射光学系。
  3. 　前記アライメント精度は、前記第１反射面と前記第２反射面との間隔精度が、±０．０２ｍｍ以下、及び／又は、前記第１反射面と前記第２反射面との相対倒れ精度が、±０．０１分以下である、
    　請求項２に記載の反射光学系。
  4. 　前記第１反射面は、前記第１光学素子の前記第１接合面側に備えられ、
    　前記第２反射面は、前記第２光学素子の前記第２接合面側に備えられる、
    　請求項１に記載の反射光学系。
  5. 　前記第１光学素子において、前記第１接合面と前記第１反射面とが分離して配置され、前記第１接合面と前記第１反射面との間が、前記第１接合面及び前記第１反射面を構成する面と共に同一加工機上で加工可能な形状を有する、
    　及び／又は、
    　前記第２光学素子において、前記第２接合面と前記第２反射面とが分離して配置され、前記第２接合面と前記第２反射面との間が、前記第２接合面及び前記第２反射面を構成する面と共に同一加工機上で加工可能な形状を有する、
    　請求項４に記載の反射光学系。
  6. 　前記第１反射面及び前記第２反射面が、非球面形状又は自由曲面形状を有する、
    　請求項１に記載の反射光学系。
  7. 　前記第１接合面と前記第２接合面とを接合させた前記第１光学素子と前記第２光学素子とが、締結部材による締結又は接着により、一体化される、
    　請求項１に記載の反射光学系。
  8. 　前記第１光学素子において、前記第１反射面及び前記第１接合面が、同一加工機上で加工された面で構成され、
    　前記第２光学素子において、前記第２反射面及び前記第２接合面が、同一加工機上で加工された面で構成される、
    　請求項１から７のいずれか１項に記載の反射光学系。
  9. 　前記第１光学素子及び前記第２光学素子が樹脂成形品で構成され、
    　前記第１光学素子を樹脂成形する金型において、前記第１反射面及び前記第１接合面を成形する面が、同一加工機上で加工された面で構成され、
    　前記第２光学素子を樹脂成形する金型において、前記第２反射面及び前記第２接合面を成形する面が、同一加工機上で加工された面で構成される、
    　請求項１から７のいずれか１項に記載の反射光学系。
  10. 　光路に沿って順に、前記第１反射面と、前記第２反射面と、曲面形状を有する第３反射面と、を有し、
    　前記第３反射面が、前記第１光学素子に備えられる、
    　請求項１から７のいずれか１項に記載の反射光学系。
  11. 　順に、屈折光学系と、請求項１０に記載の反射光学系と、を有し、
    　前記反射光学系が、光路に沿って順に、前記第１反射面と、前記第２反射面と、前記第３反射面と、を有する、
    　光学装置。
  12. 　前記屈折光学系の光軸方向において、前記第２光学素子が、前記第１光学素子と前記屈折光学系との間に配置され、かつ、前記屈折光学系の一部を遮蔽する位置に配置される、
    　請求項１１に記載の光学装置。
  13. 　前記第２光学素子は、少なくとも前記屈折光学系を遮蔽する部位の外周に光吸収層を有する、
    　請求項１２に記載の光学装置。
  14. 　光学像を出力するライトバルブと、
    　請求項１１に記載の光学装置と、
    　を備え、前記光学装置は、前記ライトバルブから出力された前記光学像を投影面に投射する、
    　投射型表示装置。
  15. 　光路に沿って順に、曲面形状を有する第１反射面と、２つの曲面形状を有する第２反射面と、を有する反射光学系の製造方法であって、
    　前記第１反射面と、第１接合面と、を有する第１光学素子を生成し、
    　前記第２反射面と、第２接合面と、を有する第２光学素子を生成し、
    　前記第１接合面と前記第２接合面とを接合する、
    　反射光学系の製造方法。
  16. 　前記接合により、前記第１反射面と前記第２反射面とを所定のアライメント精度で配置する、
    　請求項１５に記載の反射光学系の製造方法。
  17. 　前記第１反射面及び前記第１接合面を構成する面を同一加工機上で加工して、前記第１光学素子を生成し、
    　前記第２反射面及び前記第２接合面を構成する面を同一加工機上で加工して、前記第２光学素子を生成する、
    　請求項１５に記載の反射光学系の製造方法。
  18. 　前記反射光学系は、光路に沿って順に、前記第１反射面と、前記第２反射面と、曲面形状を有する第３反射面と、を有し、
    　前記第１反射面、前記第３反射面及び前記第１接合面を構成する面を同一加工機上で加工して、前記第１反射面、前記第３反射面及び前記第１接合面を有する前記第１光学素子を生成し、
    　前記第１接合面と前記第２接合面とを接合して、前記第１反射面と、前記第２反射面と、前記第３反射面とを所定のアライメント精度で配置する、
    　請求項１７に記載の反射光学系の製造方法。
  19. 　前記第１光学素子及び前記第２光学素子を樹脂成形により生成し、
    　前記第１光学素子を樹脂成形する金型は、前記第１反射面及び前記第１接合面を成形する面が同一加工機上で加工され、
    　前記第２光学素子を樹脂成形する金型は、前記第２反射面及び前記第２接合面を成形する面が同一加工機上で加工される、
    　請求項１５に記載の反射光学系の製造方法。
  20. 　前記反射光学系は、光路に沿って順に、前記第１反射面と、前記第２反射面と、曲面形状を有する第３反射面と、を有し、
    　前記第１反射面と、前記第３反射面と、前記第１接合面と、を有する前記第１光学素子を樹脂成形により生成し、
    　前記第１光学素子を樹脂成形する金型は、前記第１反射面、前記第３反射面及び前記第１接合面を成形する面が同一加工機上で加工され、
    　前記第１接合面と前記第２接合面とを接合して、前記第１反射面と、前記第２反射面と、前記第３反射面とを所定のアライメント精度で配置する、
    　請求項１９に記載の反射光学系の製造方法。
  21. 　前記アライメント精度は、前記第１反射面と前記第２反射面との間隔精度が、±０．０２ｍｍ以下、及び／又は、前記第１反射面と前記第２反射面との相対倒れ精度が、±０．０１分以下である、
    　請求項１６に記載の反射光学系の製造方法。
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