JP7424072B2

JP7424072B2 - 投写光学系、およびプロジェクター

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Publication number: JP7424072B2
Application number: JP2020009801A
Authority: JP
Inventors: 博隆柳澤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2020-01-24
Filing date: 2020-01-24
Publication date: 2024-01-30
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Description

本発明は、投写光学系、およびプロジェクターに関する。

画像形成部が形成した投写画像を、投写光学系により拡大して投写するプロジェクターは特許文献１に記載されている。同文献の投写光学系は、縮小側から拡大側に向かって順に第１光学系と、第２光学系と、からなる。第１光学系は屈折光学系を備える。第２光学系は凹形状の反射面を有する反射ミラーからなる。画像形成部は、光源とライトバルブとを備える。画像形成部は、投写光学系の縮小側結像面に投写画像を形成する。投写光学系は、第１光学系と反射面との間に中間像を形成し、拡大側結像面に配置されたスクリーンに最終像を投写する。

特開２０１０－２０３４４号公報

投写光学系およびプロジェクターには、投写距離を短くすることが要求されている。しかしながら、特許文献１の投写光学系を用いて、投写距離をさらに短縮しようとする場合、投写光学系の設計が困難になるという課題があった。

上記の課題を解決するために、本発明は、縮小側から拡大側に向かって順に、第１光学
系と、第２光学系と、を備える投写光学系において、前記第１光学系と前記第２光学系と
の間に光路を折り曲げる偏向素子を、有し、前記第２光学系は、前記縮小側から順に、第
１透過面、凹形状の反射面、および第２透過面を有する光学素子を備えることを特徴とす
る。
本発明の投写光学系は、縮小側から拡大側に向かって順に、第１光学系と、第２光学系
と、を備える投写光学系において、前記第１光学系と前記第２光学系との間に光路を折り
曲げる偏向素子を、有し、前記第２光学系は、前記縮小側から順に、第１透過面、反射面
、および第２透過面を有し、前記第１透過面、前記反射面および前記第２透過面の各間に
は空気層を含まない光学素子を備え、前記第１透過面は、縮小側に突出する凸形状であり
、前記反射面は、凹形状であり、前記第２透過面は、拡大側に突出する凸形状であり、前
記第１透過面の曲率半径の絶対値は、前記第２透過面の曲率半径の絶対値よりも大きいこ
とを特徴とする。

次に、本発明のプロジェクターは、上記の投写光学系と、前記投写光学系の縮小側結像面に投写画像を形成する画像形成部と、を有することを特徴とする。

投写光学系を備えるプロジェクターの概略構成図である。実施例１の投写光学系の全体を模式的に表す光線図である。実施例１の投写光学系の光線図である。第１光学系の最も拡大側に位置するレンズ、偏向素子、および第２光学系の光線図である。実施例１の投写光学系の拡大側のＭＴＦを示す図である。実施例２の投写光学系の全体を模式的に表す光線図である。実施例２の投写光学系の光線図である。第１光学系の最も拡大側に位置するレンズ、偏向素子、および第２光学系の光線図である。実施例２の投写光学系の拡大側のＭＴＦを示す図である。実施例３の投写光学系の全体を模式的に表す光線図である。実施例３の投写光学系の光線図である。第１光学系の最も拡大側に位置するレンズ、偏向素子、および第２光学系の光線図である。実施例３の投写光学系の拡大側のＭＴＦを示す図である。

以下に図面を参照して、本発明の実施形態に係る投写光学系およびこれを備えるプロジェクターについて詳細に説明する。

（プロジェクター）
図１は本発明の投写光学系３を備えるプロジェクターの概略構成図である。図１に示すように、プロジェクター１は、スクリーンＳに投写する投写画像を生成する画像形成部２と、投写画像を拡大してスクリーンＳに拡大像を投写する投写光学系３と、画像形成部２の動作を制御する制御部４と、を備える。

（画像生成光学系および制御部）
画像形成部２は、光源１０、第１インテグレーターレンズ１１、第２インテグレーターレンズ１２、偏光変換素子１３、重畳レンズ１４を備える。光源１０は、例えば、超高圧水銀ランプ、固体光源等で構成される。第１インテグレーターレンズ１１および第２インテグレーターレンズ１２は、アレイ状に配列された複数のレンズ素子をそれぞれ有する。第１インテグレーターレンズ１１は、光源１０からの光束を複数に分割する。第１インテグレーターレンズ１１の各レンズ素子は、光源１０からの光束を第２インテグレーターレンズ１２の各レンズ素子の近傍に集光させる。

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

また、画像形成部２は、第１ダイクロイックミラー１５、反射ミラー１６およびフィールドレンズ１７Ｒ、および、液晶パネル１８Ｒを備える。第１ダイクロイックミラー１５は、重畳レンズ１４から入射した光線の一部であるＲ光を反射させ、重畳レンズ１４から入射した光線の一部であるＧ光およびＢ光を透過させる。第１ダイクロイックミラー１５で反射されたＲ光は、反射ミラー１６およびフィールドレンズ１７Ｒを経て、液晶パネル１８Ｒへ入射する。液晶パネル１８Ｒは光変調素子である。液晶パネル１８ＲはＲ光を画像信号に応じて変調することにより、赤色の投写画像を形成する。

さらに、画像形成部２は、第２ダイクロイックミラー２１、フィールドレンズ１７Ｇ、および、液晶パネル１８Ｇを備える。第２ダイクロイックミラー２１は、第１ダイクロイックミラー１５からの光線の一部であるＧ光を反射させ、第１ダイクロイックミラー１５からの光線の一部であるＢ光を透過させる。第２ダイクロイックミラー２１で反射されたＧ光は、フィールドレンズ１７Ｇを経て、液晶パネル１８Ｇへ入射する。液晶パネル１８Ｇは光変調素子である。液晶パネル１８ＧはＧ光を画像信号に応じて変調することにより、緑色の投写画像を形成する。

また、画像形成部２は、リレーレンズ２２、反射ミラー２３、リレーレンズ２４、反射ミラー２５、およびフィールドレンズ１７Ｂ、および、液晶パネル１８Ｂを備える。第２ダイクロイックミラー２１を透過したＢ光は、リレーレンズ２２、反射ミラー２３、リレーレンズ２４、反射ミラー２５、およびフィールドレンズ１７Ｂを経て、液晶パネル１８Ｂへ入射する。液晶パネル１８Ｂは光変調素子である。液晶パネル１８ＢはＢ光を画像信号に応じて変調することにより、青色の投写画像を形成する。

液晶パネル１８Ｒ、液晶パネル１８Ｇ、および、液晶パネル１８Ｂは、クロスダイクロイックプリズム１９を３方向から囲んでいる。クロスダイクロイックプリズム１９は、光合成用のプリズムであり、各液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂで変調された光を合成した投写画像を生成する。

ここで、クロスダイクロイックプリズム１９は投写光学系３の一部分を構成する。投写光学系３は、クロスダイクロイックプリズム１９が合成した投写画像（各液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂが形成した画像）をスクリーンＳに拡大して投写する。スクリーンＳは、投写光学系３の拡大側結像面である。

制御部４は、ビデオ信号等の外部画像信号が入力される画像処理部６と、画像処理部６から出力される画像信号に基づいて液晶パネル１８Ｒ、液晶パネル１８Ｇおよび液晶パネル１８Ｂを駆動する表示駆動部７と、を備える。

画像処理部６は、外部の機器から入力された画像信号を各色の階調等を含む画像信号に変換する。表示駆動部７は、画像処理部６から出力された各色の投写画像信号に基づいて液晶パネル１８Ｒ、液晶パネル１８Ｇおよび液晶パネル１８Ｂを動作させる。これにより、画像処理部６は、画像信号に対応した投写画像を液晶パネル１８Ｒ、液晶パネル１８Ｇおよび液晶パネル１８Ｂに表示する。

（投写光学系）
次に、投写光学系３を説明する。以下では、プロジェクター１に搭載される投写光学系３の構成例として実施例１～３を説明する。なお、各実施例１～３において、投写光学系の光線図では、液晶パネル１８Ｒ、液晶パネル１８Ｇ、液晶パネル１８Ｂを、液晶パネル１８として表す。

（実施例１）
図２は、実施例１の投写光学系の全体を模式的に表す光線図である。図２では、本例の投写光学系３ＡからスクリーンＳに到達する光束を、光束Ｆ１～Ｆ３により模式的に示す。光束Ｆ１は最も像高が低い位置に達する光束である。光束Ｆ３は最も像高が高い位置に達する光束である。光束Ｆ２は光束Ｆ１と光束Ｆ３との間の位置に達する光束である。図３は、実施例１の投写光学系３Ａの光線図である。図４は、第１光学系の最も拡大側に位置するレンズ、偏向素子、および第２光学系の光線図である。

本例の投写光学系３Ａは、図３に示すように、縮小側から拡大側に向かって順に、第１光学系３１、および第２光学系３２からなる。また、投写光学系３Ａは、第１光学系３１と第２光学系３２との間に、第１光学系３１と第２光学系３２との間の光路を折り曲げる偏向素子３３を、有する。偏向素子３３は、平面ミラーである。本例では、偏向素子３３は、パワーを備えていない。偏向素子３３は、第１光学系３１と第２光学系３２との間で、光路を９０°折り曲げる。

第１光学系３１は、複数枚のレンズを備える屈折光学系である。第２光学系３２は、１つの光学素子３４である。光学素子３４は、縮小側から順に、第１透過面４１、凹形状の反射面４２、および第２透過面４３を有する。第１透過面４１は、縮小側に突出する凸形状である。第２透過面４３は、拡大側に突出する凸形状である。光学素子３４は、第１光学系３１の第１光軸Ｎに対して、反射面４２の第２光軸Ｍが交差するように配置されている。

投写光学系３Ａの縮小側結像面には、画像形成部２の液晶パネル１８が配置されている。液晶パネル１８は、第１光学系３１の第１光軸Ｎに垂直な面内に、第１光軸Ｎに対して一方側に投写画像を形成する。投写光学系３Ａの拡大側結像面には、スクリーンＳが配置されている。第１光学系３１と光学素子３４の反射面４２との間には、縮小側結像面と共役な中間像３５が結像される。中間像３５は拡大側結像面とも共役である。本例では、中間像３５は、光学素子の内側に形成される。すなわち、中間像３５は、光学素子３４の第１透過面４１と反射面４２との間に形成される。

以下の説明では、便宜上、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸（第１軸）、およびＺ軸とする。また、拡大側結像面であるスクリーンＳの幅方向をＸ軸方向、スクリーンＳの上下方向をＹ軸方向、スクリーンＳに垂直な方向をＺ軸方向とする。また、第１光学系３１の第１光軸Ｎおよび光学素子３４の反射面４２の第２光軸Ｍを含む平面をＹＺ平面とする。

本例では、第１光学系３１の第１光軸Ｎは、Ｙ軸方向に延びる。偏向素子３３は、Ｙ軸およびＺ軸に対して４５°傾斜している。光学素子３４の反射面４２の第２光軸Ｍは、Ｚ軸方向に延びる。すなわち、光学素子３４の反射面４２の第２光軸Ｍと、第１光学系３１の第１光軸Ｎとのなす角度は９０°である。図２、図３、図４は、ＹＺ平面上の光線図である。液晶パネル１８は、第１光学系３１の第１光軸Ｎを間に挟んでスクリーンＳとは反対側に投写画像を形成する。

図３に示すように、第１光学系３１は、クロスダイクロイックプリズム１９と、１４枚のレンズＬ１～Ｌ１４を有する。レンズＬ１～レンズＬ１４は縮小側から拡大側に向かってこの順に配置されている。本例では、レンズＬ２とレンズＬ３は接合された第１接合レンズＬ２１である。レンズＬ４とレンズＬ５は接合された第２接合レンズＬ２２である。レンズＬ９とレンズＬ１０は接合された第３接合レンズＬ２３である。レンズＬ７とレンズＬ８との間には、絞りＯが配置されている。

光学素子３４は、反射面４２の第２光軸Ｍを設計軸として設計されている。言い換えれば、第２光軸Ｍは、第１透過面４１、第２透過面４３および反射面４２の設計上の光軸である。図４に示すように、反射面４２の第２光軸Ｍは、Ｚ軸に沿って延びる。第１透過面４１および反射面４２は、第２光軸Ｍの下方Ｙ２に位置し、第２透過面４３は、第２光軸Ｍの上方Ｙ１に位置する。本例では、光学素子３４の第１透過面４１、反射面４２、および第２透過面４３は、反射面４２の第２光軸Ｍを回転軸として回転対称な形状を備える。従って、第１透過面４１と第２透過面４３とは回転対称な形状を備える。光学素子３４の第１透過面４１、反射面４２および第２透過面４３は、いずれも非球面である。反射面４２は、光学素子３４の第１透過面４１とは反対側の面に設けた反射コーティング層である。なお、非球面は、自由曲面の場合がある。この場合でも、自由曲面は、第２光軸Ｍを設計軸として設計されている。

図４に示すように、第２光学系３２の瞳Ｐは、光学素子３４の内側に位置する。ＹＺ平面における第２光学系３２の瞳Ｐは、第２透過面４３の有効光線範囲５０のＹ軸方向の上端を通過する上端光束５１の上周辺光線５１ａおよび有効光線範囲５０のＹ軸方向の下端を通過する下端光束５２の上周辺光線５２ａがＹＺ平面上で交差する上側交点５３と、上端光束５１の下周辺光線５１ｂおよび下端光束５２の下周辺光線５２ｂがＹＺ平面上で交差する下側交点５４とを結ぶ線で規定されるものである。瞳Ｐは、ＹＺ平面上で反射面４２の第２光軸Ｍと垂直な仮想垂直線Ｖに対して傾斜する。

図４に示すように、偏向素子３３は、Ｚ軸方向から見たときに、光学素子３４の一部と重なる。具体的には、偏向素子３３のＹ軸方向の上端部３６は、第２透過面４３の有効光線範囲５０のＹ軸方向の下端を通過する下端光束５２の下周辺光線５２ｂより、Ｙ軸方向において下側に位置するように、偏向素子３３を光学素子３４に対して配置する。

ここで、図４に示すとおり、第１光学系３１の最も拡大側に位置するレンズＬ１４（第１レンズ）の拡大側の第１面７１から光学素子３４の第１透過面４１までの光路長は、レンズＬ１４の第１面７１の直径よりも短い。光路長とは、レンズＬ１４の第１面７１と第１透過面４１との軸上面間距離である。また、レンズＬ１４の第１面７１から第１透過面４１までの光路長は、光学素子３４の直径よりも短い。言い換えれば、レンズＬ１４と第１透過面４１との光路長は、第２透過面４３の直径よりも短い。

（レンズデータ）
投写光学系３Ａのレンズデータは以下のとおりである。面番号は、縮小側から拡大側に順番に付してある。符号は、レンズ、偏向素子、第１透過面、反射面、および第２透過面の符号である。レンズ、偏向素子、第１透過面、反射面、および第２透過面に対応しない面番号のデータはダミーデータである。Ｒは曲率半径である。Ｄは軸上面間隔である。Ｃはアパーチャー半径であり、アパーチャー半径の２倍がレンズの面の直径となる。Ｒ、Ｄ、Ｃの単位はｍｍである。

符号面番号形状 R D 硝材屈折/反射 C
18 0 球無限 5.0771 屈折 0.0000
19 1 球無限 21.5089 SBSL7_OHARA 屈折 7.6247
2 球無限 3.0000 屈折 9.3606
3 球無限 0.0000 屈折 9.7298
4 球無限 0.0000 屈折 9.7298
5 球無限 0.0000 屈折 9.7298
L1 6 球 33.5245 4.9750 451767.7908 屈折 9.9143
7 球 -25.7550 0.1000 屈折 9.8932
L2 8 球 66.8570 4.7765 489548.5711 屈折 9.2823
L3 9 球 -16.6762 1.0000 836696.3786 屈折 8.9880
10 球 -53.0858 0.1000 屈折 8.9164
L4 11 球 65.2761 4.5431 450077.8059 屈折 8.6367
L5 12 球 -15.4257 1.0000 839236.3286 屈折 8.3723
13 球 -128.4896 0.1000 屈折 8.4006
L6 14 球 54.7227 2.3878 846663.2378 屈折 8.3609
15 球 -137.8214 0.5101 屈折 8.2228
L7 16 球 -45.2553 2.3755 444638.8595 屈折 8.2223
17 球 -21.2539 11.0686 屈折 8.0771
O 18 球無限 7.8486 屈折 6.2325
L8 19 球 -11.9123 1.0000 437001.951 屈折 5.9864
20 球 -13.9480 6.3146 屈折 6.3585
L9 21 球 46.4698 6.5007 648501.3148 屈折 8.7526
L10 22 球 -11.5110 1.0000 843577.2685 屈折 8.8745
23 球 29.9526 1.5880 屈折 10.1837
L11 24 球 265.4698 7.5224 658614.3083 屈折 10.1825
25 球 -13.1337 0.1000 屈折 10.9180
L12 26 球 -13.6596 1.0000 755000.5232 屈折 10.9175
27 球 -24.5937 0.1000 屈折 12.4210
L13 28 非球面 21.5855 3.5898 E48R_ZEON 屈折 14.8206
29 非球面 36.5832 5.7208 屈折 15.1878
L14 30 非球面 -157.3922 3.5898 E48R_ZEON 屈折 15.4993
31 非球面 56.7689 0.1292 屈折 16.6387
32 球無限 20.0000 屈折 16.6543
33 33 球無限 0.0000 反射 23.5657
34 球無限 -6.0000 屈折 16.7091
41 35 非球面 -36.3858 -23.4735 Z330R_ZEON 屈折 16.7435
36 球無限 0.0000 Z330R_ZEON 屈折 12.3233
42 37 非球面 12.9213 0.0000 Z330R_ZEON 反射 13.2928
38 球無限 23.4735 Z330R_ZEON 屈折 23.2518
43 39 非球面 -36.3858 65.8130 屈折 18.0836
40 球無限 56.8385 屈折 293.2386
41 球無限 180.0883 屈折 503.7218
S 42 球無限 0.0000 屈折 1170.6212

各非球面の非球面係数は以下のとおりである。

面番号 S28 S29 S30 S31
Y曲率半径 21.58550076 36.58324567 -157.3921587 56.76893916
コーニック定数(K) 0.263116414 -9.155361932 90 0
4次の係数(A) -5.49056E-05 -1.07810E-05 -7.03726E-05 -1.60989E-04
6次の係数(B) -3.93188E-08 -3.04961E-07 -3.11634E-07 2.69163E-07
8次の係数(C) -3.78918E-10 5.37969E-10 1.38410E-09 -2.45133E-10
10次の係数(D)
12次の係数(E)

面番号 S35 S37 S39
Ｙ曲率半径 -36.38584736 12.92129861 -36.38584736
コーニック定数(K) 2.48402187 -4.424620059 2.48402187
4次の係数(A) -3.62599E-05 5.93830E-05 -3.62599E-05
6次の係数(B) 1.62023E-07 -5.35444E-07 1.62023E-07
8次の係数(C) -5.50034E-10 2.05204E-09 -5.50034E-10
10次の係数(D) 9.55919E-13 -3.79129E-12 9.55919E-13
12次の係数(E) -8.32888E-16 -8.32888E-16

また、投写光学系３Ａの最大物体高、開口数、第１光軸から反射面までの第２光軸における距離、第１光軸から反射面までの第２光軸における距離を投写光学系３Ａの最大物体高で除算した値、反射面から偏向素子の最外形までのＺ軸方向における距離、反射面から偏向素子の最外形までのＺ軸方向における距離を投写光学系３Ａの最大物体高で除算した値、投写光学系３ＡのＹ軸方向の全長、投写光学系３ＡのＹ軸方向の全長を投写光学系３Ａの最大物体高で除した値、ＴＲは以下のとおりである。最大物体高は、液晶パネル１８面上において画像形成領域の中で、投写光学系３Ａの第１光軸Ｎから最も離れた点までの寸法である。最大物体高の単位はｍｍである。開口数はＮＡで示す。第１光軸から反射面までの第２光軸における距離はＷｈであり、図３に示すように、第１光軸Ｎから反射面４２までの第２光軸Ｍにおける距離であり、単位はｍｍである。反射面から偏向素子の最外形までのＺ軸方向における距離はＷａであり、図３に示すように、反射面４２から偏向素子３３までのＺ軸方向における距離であり、単位はｍｍである。投写光学系３ＡのＹ軸方向の全長はＴであり、図３に示すように、液晶パネル１８から光学素子３４の上方Ｙ１の端部までのＹ軸方向における距離であり、単位はｍｍである。ＴＲは、スローレシオであり、投写距離を、投写画像をスクリーンＳへ投写した時のＸ軸方向の寸法で除算した値である。

最大物体高(y) 7.0
NA 0.286
Wh 29.5
Wh/y 4.21
Wa 45.0
Wa/y 6.4
T 146.6
T/y 20.9
TR(0.37"16:9LV) 0.220

ここで、投写光学系３Ａにおいて、Ｗｈ／ｙの値が５．５以下であれば、投写光学系３ＡのＺ軸方向の大きさを抑制できるので、投写光学系３Ａを小型化できる。また、Ｗｈ／ｙの値が３以上であれば、投写光学系３Ａの設計が容易である。本例の投写光学系３Ａにおいて、Ｗｈ／ｙは４．２１である。

（作用効果）
本例の投写光学系３Ａは、縮小側から拡大側に向かって順に、第１光学系３１と、第２光学系３２と、第１光学系３１と第２光学系３２との間に光路を折り曲げる偏向素子３３と、からなる。第２光学系３２は、縮小側から順に、第１透過面４１、凹形状の反射面４２、および第２透過面４３を有する光学素子を備える。

従って、本例の投写光学系３Ａは、第２光学系３２において、反射面４２で反射した光束を、第２透過面４３で屈折させることができる。よって、第２光学系３２が、反射面４２のみを備える場合と比較して、投写光学系３Ａの投写距離を短くすることが容易である。言い換えれば、本例の投写光学系３Ａは、第２光学系が反射面のみを備える場合と比較して、投写光学系を短焦点化することができる。

また、光学素子３４が拡大側に突出する凸形状の第２透過面４３を備えるので、投写距離を短くする場合でも、中間像３５の拡大側に配置された反射面４２が大型化することを抑制できる。すなわち、第２透過面４３において光束を屈折させることができるので、スクリーンＳと共役となる中間像３５が、反射面４２の第２光軸Ｍに沿って傾斜して大きくなることを抑制できる。従って、中間像３５の拡大側に位置する反射面４２が大型化することを抑制できる。

さらに、投写光学系３Ａは、第１光学系３１と第２光学系３２との間の光路を折り曲げる偏向素子３３を備える。従って、投写光学系が偏向素子を有さない場合と比較して、第２光学系３２から射出される光束の向きを、自由に設定できる。これにより、第２光学系３２から射出される光束の向きを、第１光学系３１と干渉しない方向に向けることが容易である。

ここで、本例では、偏向素子３３の配置により、第１光学系３１と第２光学系３２との間で光路を９０°折り曲げている。言い換えれば、偏向素子３３の配置によって第１光学系３１の第１光軸Ｎと反射面４２の第２光軸Ｍとがなす角度を９０°としている。これにより、反射面４２からの反射光と、第１光学系３１との干渉を回避するために無駄なスペースを取る必要がなくなるため、Ｚ軸方向における投写光学系３Ａの寸法が大きくなることを抑制できる。

また、本例では、中間像３５は、光学素子３４における第１透過面４１と反射面４２との間に位置する。従って、中間像３５が第１光学系３１と光学素子３４との間に形成される場合と比較して、第１光学系３１と光学素子３４とを接近させることができる。これにより、投写光学系３Ａをコンパクトにすることができる。

さらに、本例では、第１光学系３１の最も拡大側に位置するレンズＬ１４（第１レンズ）の拡大側の第１面７１から光学素子３４の第１透過面４１までの光路長は、レンズＬ１４の第１面７１の有効半径の２倍よりも短い。従って、偏向素子３３は第１光学系３１に比較的近い位置に配置される。また、レンズＬ１４の第１面７１から第１透過面４１までの光路長は、光学素子３４の直径よりも短い。従って、偏向素子３３は第２光学系３２に比較的近い位置に配置される。よって、投写光学系３Ａを小型化することが容易である。

また、光学素子３４では、第１透過面４１、反射面４２、および第２透過面４３が、反射面４２の第２光軸Ｍを回転軸として回転対称な形状を備える。従って、光学素子３４の製造が容易となる。また、光学素子３４が回転対称な形状を備えるので、光学素子３４が回転対称な形状ではない場合と比較して、製造時における光学素子の歩留まりが向上する。

ここで、第２光学系３２の瞳Ｐは、反射面４２の第２光軸Ｍと垂直な仮想垂直線Ｖに対して傾斜している。従って、第２光学系３２の瞳Ｐが仮想垂直線Ｖと平行な場合と比較して、スクリーンＳの上方Ｙ１の周辺部の光量が低下することを抑制できる。すなわち、瞳Ｐが第２光軸Ｍと垂直な仮想垂直線Ｖに対して傾斜すれば、瞳Ｐが仮想垂直線Ｖと平行な場合と比較して、スクリーンＳの上部へ達する光束Ｆ１の光量が多くなる。また、スクリーンＳの上部へ達する光束Ｆ１の光量が多くなれば、スクリーンＳの下部へ達する光束Ｆ３の光量との差が小さくなる。従って、スクリーンＳの上部の周辺部の光量が、下部と比較して低下することを抑制できる。

さらに、本例では、光学素子３４において、中間像３５の縮小側に位置する第１透過面４１が非球面なので、中間像３５における収差の発生を抑制しやすい。また、光学素子３４の反射面４２、および第２透過面４３は、非球面である。従って、拡大側結像面において、収差の発生を抑制しやすい。

なお、投写光学系では、第２光学系の拡大側に、更に、レンズを配置してもよい。

図５は、投写光学系３Ａの拡大側のＭＴＦを示す図である。ＭＴＦを示す図５の横軸は空間周波数である。縦軸はコントラスト再現比である。図中において、黒色のグラフは、タンジェンシャル光線（T）を示し、灰色のグラフは、ラジアル光線（R）を示す。また、タンジェンシャル光線（T）およびラジアル光線（R）のそれぞれにおいて、実線は、光束Ｆ１であり、間隔の長い破線は、光束Ｆ２であり、破線は、光束Ｆ３である。図５に示すように、本例の投写光学系３Ａは、高い解像度を有する。

（実施例２）
図６は、実施例２の投写光学系の全体を模式的に表す光線図である。図６では、本例の投写光学系３ＢからスクリーンＳに到達する光束を、光束Ｆ１～Ｆ３により模式的に示す。光束Ｆ１は最も像高が低い位置に達する光束である。光束Ｆ３は最も像高が高い位置に達する光束である。光束Ｆ２は光束Ｆ１と光束Ｆ３との間の位置に達する光束である。図７は、実施例２の投写光学系３Ｂの光線図である。図８は、第１光学系の最も拡大側に位置するレンズ、偏向素子、および第２光学系の光線図である。

本例の投写光学系３Ｂは、図７に示すように、縮小側から拡大側に向かって順に、第１光学系３１、および第２光学系３２からなる。また、投写光学系３Ｂは、第１光学系３１と第２光学系３２との間に、第１光学系３１と第２光学系３２との間の光路を折り曲げる偏向素子３３を、有する。偏向素子３３は、平面ミラーである。本例では、偏向素子３３は、パワーを備えていない。偏向素子３３は、第１光学系３１と第２光学系３２との間で、光路を９０°以上の角度で折り曲げる。

投写光学系３Ｂの縮小側結像面には、画像形成部２の液晶パネル１８が配置されている。液晶パネル１８は、第１光学系３１の第１光軸Ｎに垂直な面内に、第１光軸Ｎに対して一方側に投写画像を形成する。投写光学系３Ｂの拡大側結像面には、スクリーンＳが配置されている。第１光学系３１と光学素子３４の反射面４２との間には、縮小側結像面と共役な中間像３５が結像される。中間像３５は拡大側結像面とも共役である。本例では、中間像３５は、光学素子の内側に形成される。すなわち、中間像３５は、光学素子３４の第１透過面４１と反射面４２との間に形成される。

本例では、光学素子３４の反射面４２の第２光軸Ｍは、Ｚ軸方向に延びる。第１光学系３１の第１光軸Ｎは、Ｙ軸方向に対して反時計回りに傾斜する。図７に示すように、第１光学系３１の第１光軸Ｎと反射面４２の第２光軸Ｍとのなす角度は１２０°であり、９０°以上となる。図６、図７、図８は、ＹＺ平面上の光線図である。

図７に示すように、第１光学系３１は、クロスダイクロイックプリズム１９と、１４枚のレンズＬ１～Ｌ１４を有する。レンズＬ１～レンズＬ１４は縮小側から拡大側に向かってこの順に配置されている。本例では、レンズＬ２とレンズＬ３は接合された第１接合レンズＬ２１である。レンズＬ４とレンズＬ５は接合された第２接合レンズＬ２２である。レンズＬ９とレンズＬ１０は接合された第３接合レンズＬ２３である。レンズＬ７とレンズＬ８との間には、絞りＯが配置されている。

光学素子３４は、反射面４２の第２光軸Ｍを設計軸として設計されている。言い換えれば、第２光軸Ｍは、第１透過面４１、第２透過面４３および反射面４２の設計上の光軸である。図８に示すように、反射面４２の第２光軸Ｍは、Ｚ軸に沿って延びる。第１透過面４１および反射面４２は、第２光軸Ｍの下方Ｙ２に位置し、第２透過面４３は、第２光軸Ｍの上方Ｙ１に位置する。本例では、光学素子の第１透過面４１、反射面４２、および第２透過面４３は、反射面４２の第２光軸Ｍを回転軸として回転対称な形状を備える。従って、第１透過面４１と第２透過面４３とは回転対称な形状を備える。光学素子３４の第１透過面４１、反射面４２および第２透過面４３は、いずれも非球面である。反射面４２は、光学素子３４の第１透過面４１とは反対側の面に設けた反射コーティング層である。なお、非球面は、自由曲面の場合がある。この場合でも、自由曲面は、第２光軸Ｍを設計軸として設計されている。

図８に示すように、第２光学系３２の瞳Ｐは、光学素子３４の内側に位置する。ＹＺ平面における第２光学系３２の瞳Ｐは、第２透過面４３の有効光線範囲５０のＹ軸方向の上端を通過する上端光束５１の上周辺光線５１ａおよび有効光線範囲５０のＹ軸方向の下端を通過する下端光束５２の上周辺光線５２ａがＹＺ平面上で交差する上側交点５３と、上端光束５１の下周辺光線５１ｂおよび下端光束５２の下周辺光線５２ｂがＹＺ平面上で交差する下側交点５４とを結ぶ線で規定されるものである。瞳Ｐは、ＹＺ平面上で反射面４２の第２光軸Ｍと垂直な仮想垂直線Ｖに対して傾斜する。

図８に示すように、偏向素子３３は、Ｚ軸方向から見たときに、光学素子３４の一部と重なる。具体的には、偏向素子３３のＹ軸方向の上端部３６は、第２透過面４３の有効光線範囲５０のＹ軸方向の下端を通過する下端光束５２の下周辺光線５２ｂより、Ｙ軸方向において下側に位置するように、偏向素子３３を光学素子３４に対して配置する。

（レンズデータ）
投写光学系３Ｂのレンズデータは以下のとおりである。面番号は、縮小側から拡大側に順番に付してある。符号は、レンズ、偏向素子、第１透過面、反射面、および第２透過面の符号である。レンズ、偏向素子、第１透過面、反射面、および第２透過面に対応しない面番号のデータはダミーデータである。Ｒは曲率半径である。Ｄは軸上面間隔である。Ｃはアパーチャー半径であり、アパーチャー半径の２倍がレンズの面の直径となる。Ｒ、Ｄ、Ｃの単位はｍｍである。

符号面番号形状 R D 硝材屈折/反射 C
18 0 球無限 5.0771 屈折 0.0000
19 1 球無限 21.5089 SBSL7_OHARA 屈折 7.6465
2 球無限 3.0000 屈折 9.4425
3 球無限 0.0000 屈折 9.8246
4 球無限 0.0000 屈折 9.8246
5 球無限 0.0000 屈折 9.8246
L1 6 球 28.8271 5.1536 452356.7857 屈折 10.0551
7 球 -28.1017 0.1000 屈折 10.0084
L2 8 球 78.8843 4.7704 456868.7491 屈折 9.4217
L3 9 球 -16.7422 1.0000 837952.3521 屈折 9.1250
10 球 -42.7163 0.1000 屈折 9.1033
L4 11 球 70.0583 4.4189 451345.7945 屈折 8.7649
L5 12 球 -16.4117 1.0000 837687.3573 屈折 8.4920
13 球 -93.9826 0.1000 屈折 8.4762
L6 14 球 55.4651 2.3579 846663.2378 屈折 8.3790
15 球 -152.2211 1.0184 屈折 8.2034
L7 16 球 -27.8181 2.0344 442924.8782 屈折 8.2026
17 球 -19.8208 11.0686 屈折 8.0771
O 18 球無限 4.6481 屈折 6.1589
L8 19 球 -13.3615 1.0000 437001.951 屈折 5.8000
20 球 -16.0364 8.5746 屈折 6.1452
L9 21 球 52.3826 6.8248 613135.3421 屈折 9.0128
L10 22 球 -11.4926 1.0000 842907.2763 屈折 9.1518
23 球 38.4604 1.7271 屈折 10.7385
L11 24 球 -297.1463 7.3537 657611.3089 屈折 10.7420
25 球 -13.9865 0.1000 屈折 11.5142
L12 26 球 -15.7568 1.0000 755000.5232 屈折 11.5827
27 球 -28.7176 0.1000 屈折 12.9300
L13 28 非球面 29.1171 3.5898 E48R_ZEON 屈折 14.7821
29 非球面 119.3209 10.0763 屈折 15.2519
L14 30 非球面 -234.7807 3.5898 E48R_ZEON 屈折 16.8886
31 非球面 67.8338 6.0357 屈折 17.7670
32 球無限 20.0000 屈折 17.4626
33 33 球無限 0.0000 反射 35.3567
34 球無限 -2.1986 屈折 17.0563
41 35 非球面 -38.6804 -23.4735 Z330R_ZEON 屈折 16.8787
36 球無限 0.0000 Z330R_ZEON 屈折 12.2859
42 37 非球面 13.0293 0.0000 Z330R_ZEON 反射 13.2997
38 球無限 23.4735 Z330R_ZEON 屈折 22.9284
43 39 非球面 -38.6804 65.8130 屈折 18.2148
40 球無限 56.8385 屈折 293.6181
41 球無限 180.0883 屈折 504.2411
S 42 球無限 0.0000 屈折 1171.5833

各非球面係数は以下のとおりである。

面番号 S28 S29 S30 S31
Y曲率半径 29.11712414 119.320922 -234.7806741 67.83379679
コーニック定数(K) 1.797322179 55.52307423 90 0
4次の係数(A) -1.30901E-05 1.63617E-05 -8.30813E-05 -1.54238E-04
6次の係数(B) -2.18344E-07 -3.88090E-07 -2.02881E-07 2.29404E-07
8次の係数(C) -2.87266E-10 4.48694E-10 7.85487E-10 -3.18649E-10
10次の係数(D)
12次の係数(E)

面番号 S35 S37 S39
Y曲率半径 -38.68037673 13.02927305 -38.68037673
コーニック定数(K) 2.692449382 -4.616458455 2.692449382
4次の係数(A) -4.92215E-05 6.34222E-05 -4.92215E-05
6次の係数(B) 2.93495E-07 -5.69130E-07 2.93495E-07
8次の係数(C) -1.28081E-09 2.15879E-09 -1.28081E-09
10次の係数(D) 2.91286E-12 -3.94198E-12 2.91286E-12
12次の係数(E) -2.98528E-15 -2.98528E-15

また、投写光学系３Ｂの最大物体高、開口数、ＴＲは以下のとおりである。最大物体高は、液晶パネル１８面上において画像形成領域の中で、投写光学系３Ｂの第１光軸Ｎから最も離れた点までの寸法である。最大物体高の単位はｍｍである。開口数はＮＡで示す。ＴＲは、スローレシオであり、投写距離を、投写画像をスクリーンＳへ投写した時のＸ軸方向の寸法で除算した値である。

最大物体高(y) 7.0
NA 0.272
TR(0.37"16:9LV) 0.221

（作用効果）
本例の投写光学系３Ｂでは、第１光学系３１の第１光軸ＮがスクリーンＳに対して傾斜している。従って、Ｚ軸方向において投写光学系３Ｂは大きくなるが、Ｙ軸方向において、投写光学系を小型化することが容易となり、プロジェクターの投写光学系以外の構成部品を収納するために有効なスペースを確保することができる。かかる効果の相違を除き、本例の投写光学系３Ｂは、実施例１の投写光学系と同様の作用効果を得ることができる。

図９は、投写光学系３Ｂの拡大側のＭＴＦを示す図である。図９に示すように、本例の投写光学系３Ｂは、高い解像度を有する。

（実施例３）
図１０は、実施例３の投写光学系の全体を模式的に表す光線図である。図１０では、本例の投写光学系３ＣからスクリーンＳに到達する光束を、光束Ｆ１～Ｆ３により模式的に示す。光束Ｆ１は最も像高が低い位置に達する光束である。光束Ｆ３は最も像高が高い位置に達する光束である。光束Ｆ２は光束Ｆ１と光束Ｆ３との間の位置に達する光束である。図１１は、実施例３の投写光学系３Ｃの光線図である。図１２は、第１光学系の最も拡大側に位置するレンズ、偏向素子、および第２光学系の光線図である。

本例の投写光学系３Ｃは、図１１に示すように、縮小側から拡大側に向かって順に、第１光学系３１、および第２光学系３２からなる。また、投写光学系３Ｃは、第１光学系３１と第２光学系３２との間に、第１光学系３１と第２光学系３２との間の光路を折り曲げる偏向素子３３を、有する。偏向素子３３は、平面ミラーである。本例では、偏向素子３３は、パワーを備えていない。偏向素子３３は、第１光学系３１と第２光学系３２との間で、光路を９０°折り曲げる。

投写光学系３Ｃの縮小側結像面には、画像形成部２の液晶パネル１８が配置されている。液晶パネル１８は、第１光学系３１の第１光軸Ｎに垂直な面内に、第１光軸Ｎに対して一方側に投写画像を形成する。投写光学系３Ｃの拡大側結像面には、スクリーンＳが配置されている。第１光学系３１と光学素子３４の反射面４２との間には、縮小側結像面と共役な中間像３５が結像される。中間像３５は拡大側結像面とも共役である。本例では、中間像３５は、光学素子の内側に形成される。すなわち、中間像３５は、光学素子３４の第１透過面４１と反射面４２との間に形成される。

本例では、第１光学系３１の第１光軸Ｎは、Ｙ軸方向に延びる。偏向素子３３は、Ｙ軸およびＺ軸に対して４５°傾斜している。光学素子３４の反射面４２の第２光軸Ｍは、Ｚ軸方向に延びる。すなわち、光学素子３４の反射面４２の第２光軸Ｍと、第１光学系３１の第１光軸Ｎとのなす角度は９０°である。図１０、図１１、図１２は、ＹＺ平面上の光線図である。液晶パネル１８は、第１光学系３１の第１光軸Ｎを間に挟んでスクリーンＳとは反対側に投写画像を形成する。

図１１に示すように、第１光学系３１は、クロスダイクロイックプリズム１９と、１４枚のレンズＬ１～Ｌ１４を有する。レンズＬ１～レンズＬ１４は縮小側から拡大側に向かってこの順に配置されている。本例では、レンズＬ２とレンズＬ３は接合された第１接合レンズＬ２１である。レンズＬ４とレンズＬ５は接合された第２接合レンズＬ２２である。レンズＬ９とレンズＬ１０は接合された第３接合レンズＬ２３である。レンズＬ７とレンズＬ８との間には、絞りＯが配置されている。

光学素子３４は、反射面４２の第２光軸Ｍを設計軸として設計されている。言い換えれば、第２光軸Ｍは、第１透過面４１、第２透過面４３および反射面４２の設計上の光軸である。図１２に示すように、反射面４２の第２光軸Ｍは、Ｚ軸に沿って延びる。第１透過面４１および反射面４２は、第２光軸Ｍの下方Ｙ２に位置し、第２透過面４３は、第２光軸Ｍの上方Ｙ１に位置する。本例では、光学素子３４の第１透過面４１および第２透過面４３は、互いに曲面形状が異なる。光学素子３４の第１透過面４１、反射面４２および第２透過面４３は、いずれも非球面である。反射面４２は、光学素子３４の第１透過面４１とは反対側の面に設けた反射コーティング層である。なお、非球面は、自由曲面の場合がある。この場合でも、自由曲面は、第２光軸Ｍを設計軸として設計されている。

図１２に示すように、第２光学系３２の瞳Ｐは、光学素子３４の内側に位置する。ＹＺ平面における第２光学系３２の瞳Ｐは、第２透過面４３の有効光線範囲５０のＹ軸方向の上端を通過する上端光束５１の上周辺光線５１ａおよび有効光線範囲５０のＹ軸方向の下端を通過する下端光束５２の上周辺光線５２ａがＹＺ平面上で交差する上側交点５３と、上端光束５１の下周辺光線５１ｂおよび下端光束５２の下周辺光線５２ｂがＹＺ平面上で交差する下側交点５４とを結ぶ線で規定されるものである。瞳Ｐは、ＹＺ平面上で反射面４２の第２光軸Ｍと垂直な仮想垂直線Ｖに対して傾斜する。

図１２に示すように、偏向素子３３は、Ｚ軸方向から見たときに、光学素子３４の一部と重なる。具体的には、偏向素子３３のＹ軸方向の上端部３６は、第２透過面４３の有効光線範囲５０のＹ軸方向の下端を通過する下端光束５２の下周辺光線５２ｂより、Ｙ軸方向において下側に位置するように、偏向素子３３を光学素子３４に対して配置する。

ここで、図１２に示すとおり、第１光学系３１の最も拡大側に位置するレンズＬ１４（第１レンズ）の拡大側の第１面７１から光学素子３４の第１透過面４１までの光路長は、レンズＬ１４の第１面７１の直径よりも短い。光路長とは、レンズＬ１４の第１面７１と第１透過面４１との軸上面間距離である。また、レンズＬ１４の第１面７１から第１透過面４１までの光路長は、光学素子３４の直径よりも短い。言い換えれば、レンズＬ１４と第１透過面４１との光路長は、第２透過面４３の直径よりも短い。

（レンズデータ）
投写光学系３Ｃのレンズデータは以下のとおりである。面番号は、縮小側から拡大側に順番に付してある。符号は、レンズ、偏向素子、第１透過面、反射面、および第２透過面の符号である。レンズ、偏向素子、第１透過面、反射面、および第２透過面に対応しない面番号のデータはダミーデータである。Ｒは曲率半径である。Ｄは軸上面間隔である。Ｃはアパーチャー半径であり、アパーチャー半径の２倍がレンズの面の直径となる。Ｒ、Ｄ、Ｃの単位はｍｍである。

符号面番号形状 R D 硝材屈折/反射 C
18 0 球無限 5.0771 屈折 0.0000
19 1 球無限 21.5089 SBSL7_OHARA 屈折 7.8755
2 球無限 3.0000 屈折 10.2986
3 球無限 0.0000 屈折 10.8159
4 球無限 0.0000 屈折 10.8159
5 球無限 0.0000 屈折 10.8159
L1 6 球 53.1966 4.2014 709164.2864 屈折 11.0147
7 球 -41.7022 0.1000 屈折 11.0290
L2 8 球 27.7082 6.4631 501766.7605 屈折 10.3531
L3 9 球 -18.9273 1.0000 803424.2331 屈折 9.9295
10 球 -97.5016 8.5675 屈折 9.6317
L4 11 球 19.8179 4.0089 449334.8023 屈折 7.0343
L5 12 球 -20.2548 1.0000 871163.3389 屈折 6.5623
13 球 14.8625 0.5687 屈折 6.1148
L6 14 球 16.6642 2.8992 783834.2385 屈折 6.1814
15 球 -144.2194 0.1695 屈折 5.9601
L7 16 球 -64.5022 2.5907 444411.8548 屈折 6.0310
17 球 -14.7211 2.4709 屈折 6.0041
O 18 球無限 4.0695 屈折 5.4350
L8 19 球 -16.9676 1.0000 755000.5232 屈折 5.0000
20 球 -36.6829 17.4568 屈折 5.3495
L9 21 球 24.5580 10.2499 651310.2952 屈折 12.7188
L10 22 球 -17.9317 1.0000 922860.2088 屈折 12.6256
23 球 31.5665 2.9993 屈折 13.4242
L11 24 球 198.1424 7.1234 846513.2229 屈折 14.0366
25 球 -23.4883 0.1000 屈折 14.6454
L12 26 球 -23.0481 1.0000 755000.5232 屈折 14.6425
27 球 -32.6368 0.1000 屈折 15.5539
L13 28 非球面 24.1159 5.2774 E48R_ZEON 屈折 16.7255
29 非球面 36.6129 4.8768 屈折 17.2476
L14 30 非球面 -177.4508 6.5704 E48R_ZEON 屈折 17.4000
31 非球面 31.7435 0.4200 屈折 20.0869
32 球無限 20.1307 屈折 18.9266
33 33 球無限 0.0000 反射 26.4907
34 球無限 -4.0000 屈折 16.1228
41 35 非球面 -62.8801 -20.0000 Z330R_ZEON 屈折 14.8689
36 球無限 0.0000 Z330R_ZEON 屈折 11.2107
42 37 非球面 9.1924 0.0000 Z330R_ZEON 反射 12.3542
38 球無限 20.0000 Z330R_ZEON 屈折 30.0167
43 39 非球面 -20.8076 65.8130 屈折 16.0664
40 球無限 56.8385 屈折 410.2392
41 球無限 90.0883 屈折 703.7207
S 42 球無限 0.0000 屈折 1168.8852

各非球面係数は以下のとおりである。

面番号 S28 S29 S30 S31
Y曲率半径 24.11588374 36.61286119 -177.4508012 31.7435443
コーニック定数(K) 0.009502919 -10.01999614 90 0
4次の係数(A) -5.64860E-05 -2.19351E-05 -4.35015E-05 -1.66493E-04
6次の係数(B) -5.81995E-08 -3.37031E-07 -4.01906E-07 2.90969E-07
8次の係数(C) -1.79555E-10 4.50036E-10 1.01699E-09 -2.67197E-10
10次の係数(D)
12次の係数(E)

面番号 S35 S37 S39
Y曲率半径 -62.88009276 9.192364066 -20.80763396
コーニック定数(K) -32.11570134 -2.912378628 0.622550578
4次の係数(A) -1.09445E-04 3.47114E-05 -1.00583E-07
6次の係数(B) 1.38609E-07 -5.96658E-07 9.20087E-08
8次の係数(C) 9.92629E-10 2.83434E-09 -9.00690E-10
10次の係数(D) -5.70113E-12 -6.81582E-12 3.40749E-12
12次の係数(E) 6.96267E-15 -5.07497E-15

また、投写光学系３Ｃの最大物体高、開口数、第１光軸から反射面までの第２光軸における距離、第１光軸から反射面までの第２光軸における距離を投写光学系３Ｃの最大物体高で除算した値、反射面から偏向素子の最外形までのＺ軸方向における距離、反射面から偏向素子の最外形までのＺ軸方向における距離を投写光学系３Ｃの最大物体高で除算した値、投写光学系３ＣのＹ軸方向の全長、投写光学系３ＣのＹ軸方向の全長を投写光学系３Ｃの最大物体高で除した値、ＴＲは以下のとおりである。最大物体高は、液晶パネル１８面上において画像形成領域の中で、投写光学系３Ｃの第１光軸Ｎから最も離れた点までの寸法である。最大物体高の単位はｍｍである。開口数はＮＡで示す。第１光軸から反射面までの第２光軸における距離はＷｈであり、図１１に示すように、第１光軸Ｎから反射面４２までの第２光軸Ｍにおける距離であり、単位はｍｍである。反射面から偏向素子の最外形までのＺ軸方向における距離はＷａであり、図１１に示すように、反射面４２から偏向素子３３までのＺ軸方向における距離であり、単位はｍｍである。投写光学系３ＣのＹ軸方向の全長はＴであり、図１１に示すように、液晶パネル１８から光学素子３４の上方Ｙ１の端部までのＹ軸方向における距離であり、単位はｍｍである。ＴＲは、スローレシオであり、投写距離を、投写画像をスクリーンＳへ投写した時のＸ軸方向の寸法で除算した値である。

最大物体高(y) 7.0
NA 0.241
Wh 24.0
Wh/y 3.43
Wa 41.4
Wa/y 5.91
T 162.1
T/y 23.15
TR(0.37"16:9LV) 0.155

ここで、投写光学系３Ｃにおいて、Ｗｈ／ｙの値が５．５以下であれば、投写光学系３ＣのＺ軸方向の大きさを抑制できるので、投写光学系３Ｃを小型化できる。また、Ｗｈ／ｙの値が３以上であれば、投写光学系３Ｃの設計が容易である。本例の投写光学系３Ｃにおいて、Ｗｈ／ｙは３．４３である。

（作用効果）
本例の投写光学系３Ｃでは、光学素子３４の第１透過面４１および第２透過面４３は、互いに曲面形状が異なる。従って、光学素子３４の製造が複雑になるが、投写距離を短くすることができる。かかる効果の相違を除き、本例の投写光学系は、実施例１の投写光学系と同様の作用効果を得ることができる。

図１３は、投写光学系３Ｃの拡大側のＭＴＦを示す図である。図１３に示すように、本例の投写光学系３Ｃは、高い解像度を有する。

１…プロジェクター、２…画像形成部、３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ…投写光学系、４…制御部、６…画像処理部、７…表示駆動部、１０…光源、１１…第１インテグレーターレンズ、１２…第２インテグレーターレンズ、１３…偏光変換素子、１４…重畳レンズ、１５…第１ダイクロイックミラー、１６…反射ミラー、１７Ｒ…フィールドレンズ、１７Ｇ…フィールドレンズ、１７Ｂ…フィールドレンズ、１８Ｒ…液晶パネル、１８Ｇ…液晶パネル、１８Ｂ…液晶パネル、１８Ｒ…各液晶パネル、１９…クロスダイクロイックプリズム、２１…第２ダイクロイックミラー、２２…リレーレンズ、２３…反射ミラー、２４…リレーレンズ、２５…反射ミラー、３１…第１光学系、３２…第２光学系、３３…偏向素子、３４…光学素子、３５…中間像、３６…上端部、４１…第１透過面、４２…反射面、４３…第２透過面、５０…有効光線範囲、５１…上端光束、５１ａ…上周辺光線、５１ｂ…下周辺光線、５２…下端光束、５２ａ…上周辺光線、５２ｂ…下周辺光線、５３…上側交点、５４…下側交点、７１…第１面、Ｆ１～Ｆ３…光束、Ｌ１～Ｌ１４…レンズ、Ｌ２１～Ｌ２３…接合レンズ、Ｎ…第１光軸、Ｍ…第２光軸、Ｐ…瞳、Ｓ…スクリーン、Ｖ…仮想垂直線。

Claims

縮小側から拡大側に向かって順に、第１光学系と、第２光学系と、を備える投写光学系
において、
前記第１光学系と前記第２光学系との間に光路を折り曲げる偏向素子を、有し、
前記第２光学系は、前記縮小側から順に、第１透過面、反射面、および第２透過面を有
し、前記第１透過面、前記反射面および前記第２透過面の各間には空気層を含まない光学
素子を備え、
前記第１透過面は、縮小側に突出する凸形状であり、
前記反射面は、凹形状であり、
前記第２透過面は、拡大側に突出する凸形状であり、
前記第１透過面の曲率半径の絶対値は、前記第２透過面の曲率半径の絶対値よりも大き
いことを特徴とする投写光学系。
前記光学素子は、前記第１光学系の第１光軸と前記反射面の第２光軸とが交差するよう
に配置されることを特徴とする請求項１に記載の投写光学系。
前記第２光軸と、前記第１光軸とのなす角度が９０°以上であることを特徴とする請求
項２に記載の投写光学系。
前記第２光軸と、前記第１光軸とのなす角度が略９０°である場合において、
前記第１光軸から前記反射面までの前記第２光軸上の距離をＷｈとし、
縮小側結像面における最大物体高をｙとすると、以下の条件式を満たすことを特徴とす
る請求項３に記載の投写光学系。
Ｗｈ／ｙ≦５．５
前記第１透過面、前記反射面、および前記第２透過面は、前記第２光軸を回転軸として
回転対称な形状を備えることを特徴とする請求項２から４のうちのいずれか一項に記載の
投写光学系。
前記第２光軸と直交する軸を第１軸とすると、
前記第２透過面の有効光線範囲の前記第１軸方向の上端を通過する上端光束の上周辺光
線および前記有効光線範囲の前記第１軸方向の下端を通過する下端光束の上周辺光線が前
記第１光軸および前記第２光軸を含む平面上で交差する上側交点と、前記上端光束の下周
辺光線および前記下端光束の下周辺光線が前記平面上で交差する下側交点とを結ぶ瞳は、
前記平面で前記第２光軸と垂直な仮想垂直線に対して傾斜していることを特徴とする請求
項２から５のうちのいずれか一項に記載の投写光学系。
前記第１透過面および前記反射面は、前記第２光軸に対して一方側に位置し、
前記第２透過面は、前記第２光軸に対して他方側に位置することを特徴とする請求項２
から６のうちのいずれか一項に記載の投写光学系。
前記反射面は、非球面であることを特徴とする請求項１から７のうちのいずれか一項に
記載の投写光学系。
前記第２透過面は、非球面であることを特徴とする請求項１から８のうちのいずれか一
項に記載の投写光学系。
前記第１透過面は、非球面であることを特徴とする請求項１から９のうちのいずれか一
項に記載の投写光学系。
前記反射面よりも前記縮小側に中間像が結像されることを特徴とする請求項１から１０
のうちのいずれか一項に記載の投写光学系。
前記第１光学系は、屈折光学系であることを特徴とする請求項１から１１のうちのいず
れか一項に記載の投写光学系。
請求項１から１２のうちのいずれか一項に記載の投写光学系と、
前記投写光学系の縮小側結像面に投写画像を形成する画像形成部と、
を有することを特徴とするプロジェクター。