(57)【要約】画像を斜めの位置から、投写面（１）に拡大して投写する投写光学系（１００）であって、透過光学系（１１０）と、透過素子（１４０）とを備える。透過光学系（１１０）は、レンズ素子を含み、画像表示素子（１３０）が表示する画像を拡大する。透過素子（１４０）は、透過光学系（１１０）と投写面（１）との間の光路上に配置され、画像の光線を遮蔽することなく透過する。透過素子（１４０）の入射面及び出射面の少なくとも一方の面において、画像から出射して透過光学系（１１０）の瞳の中心を通る主光線のうち、画像の中心から出射する光線が通過する点を基準交点とし、基準交点を通り、Ｙ軸の正の方向に対応する方向と平行な線を基準縦交線とする。透過素子（１４０）の一方の面の、基準縦交線と垂直な方向に対する曲率は、基準縦交線と平行な方向に対する曲率よりも大きい。主光線のうち、基準縦交線に入射する光線は、基準交点における一方の面の法線と平行になる光線を有する。
2017169577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＸＹＺ座標を用いて位置関係を表した場合に、画像表示素子に表示され、Ｘ軸の正の方向及びＹ軸の正の方向で定義され、前記Ｘ軸に平行な長辺と前記Ｙ軸に平行な短辺とを有する画像を、前記Ｙ軸とＺ軸とで定義される斜めの位置から、投写面に拡大して投写する投写光学系であって、
レンズ素子を含み、前記画像表示素子が表示する前記画像を拡大する透過光学系と、
前記透過光学系と前記投写面との間の光路上に配置され、前記画像の光線を遮蔽することなく透過する透過素子と、を備え、
前記透過素子の、前記光線が入射する入射面及び前記光線が出射する出射面の少なくとも一方の面において、
前記画像から出射して前記透過光学系の瞳の中心を通る主光線のうち、前記画像の中心から出射する光線が通過する点を基準交点とし、
前記基準交点を通り、前記Ｙ軸の前記正の方向に対応する方向と平行な線を基準縦交線とするとき、
前記一方の面の、前記基準縦交線と垂直な方向に対する曲率は、前記基準縦交線と平行な方向に対する曲率よりも大きく、
前記主光線のうち、前記基準縦交線に入射する光線は、前記基準交点における前記一方の面の法線と平行になる光線を有する、
投写光学系。
【請求項２】
以下の条件を満足する、請求項１に記載の投写光学系：
０  ＜  Ｙｐ  ＜  ０．９
ここで、
Ｙｐ： 前記投写面に投写される投影画像において、前記投影画像の中心を通り前記投影画像の短辺に平行な直線上の任意の点の位置を、前記Ｙ軸の前記正の方向に対応する方向に０から１で相対的に表した場合に、前記基準縦交線を通り前記法線に平行な前記主光線が到達する前記投影画像上の相対位置である。
【請求項３】
さらに、
前記透過光学系と前記透過素子との間に配置された反射光学系を備えた、請求項1に記載の投写光学系。
【請求項４】
前記透過素子の前記一方の面は、直交する二つの方向で互いに異なる曲率を有する、トロイダル面及び自由曲面のいずれかである、請求項1に記載の投写光学系。
【請求項５】
ＸＹＺ座標を用いて位置関係を表した場合に、画像をＹ軸及びＺ軸で定義される斜めの位置から投写面に拡大して投写する画像投写装置において、
Ｘ軸の正の方向及びＹ軸の正の方向で定義され、前記Ｘ軸に平行な長辺と前記Ｙ軸に平行な短辺とを有する、前記画像を表示する画像表示素子と、
レンズ素子を含み、前記画像を拡大する透過光学系と、
前記透過光学系と前記投写面との間の光路上に配置され、前記画像の光線を遮蔽することなく透過する透過素子と、を備え、
前記透過素子の、前記光線が入射する入射面及び前記光線が出射する出射面の少なくとも一方の面において、
前記画像から出射して前記透過光学系の瞳の中心を通る主光線のうち、前記画像の中心から出射する光線が通過する点を基準交点とし、
前記基準交点を通り、前記Ｙ軸の前記正の方向に対応する方向と平行な線を基準縦交線とするとき、
前記一方の面の、前記基準縦交線と垂直な方向に対する曲率は、前記基準縦交線と平行な方向に対する曲率よりも大きく、
前記主光線のうち、前記基準縦交線に入射する光線は、前記基準交点における前記一方の面の法線と平行になる光線を有する、
画像投写装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、投写光学系および投写光学系を備える画像投写装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、反射面を含む投写光学系を用いた投写装置を開示する。この投写装置は、ライトバルブに形成された画像を投影面に拡大投影するための投写光学系である。投写光学系は、複数のレンズからなり、投影面とライトバルブとの間に、画像の中間像を形成するための正のパワーを有するレンズ光学系と、中間像を結像した後の発散する光束を反射し、投影面上に結像させるための正のパワーを有する第１反射面と、レンズ光学系からの射出光を第１反射面に入射させるための第２反射面と、からなる。これにより、色収差および歪みが低減された大画面を投写することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１７４８８６号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示における投写光学系は、ＸＹＺ座標を用いて位置関係を表す場合に、画像表示素子に表示され、Ｘ軸の正の方向及びＹ軸の正の方向で定義され、Ｘ軸に平行な長辺とＹ軸に平行な短辺とを有する画像を、Ｙ軸とＺ軸とで定義される斜めの位置から、投写面に拡大して投写する。投写光学系は、透過光学系と透過素子とを備える。透過光学系は、レンズ素子を含み、画像表示素子が表示する画像を拡大する。透過素子は、透過光学系と投写面との間の光路上に配置され、画像の光線を遮蔽することなく透過する。透過素子の、光線が入射する入射面及び光線が出射する出射面の少なくとも一方の面において、画像から出射して透過光学系の瞳の中心を通る主光線のうち、画像の中心から出射する光線が通過する点を基準交点とし、基準交点を通り、Ｙ軸の正の方向に対応する方向と平行な線を基準縦交線とするとき、一方の面の、基準縦交線と垂直な方向に対する曲率は、基準縦交線と平行な方向に対する曲率よりも大きく、主光線のうち、基準縦交線に入射する光線は、基準交点における一方の面の法線と平行になる光線を有する。
【０００５】
本開示の画像投写装置は、ＸＹＺ座標を用いて位置関係を表す場合に、画像をＹ軸及びＺ軸で定義される斜めの位置から投写面に拡大して投写する。画像投写装置は、画像表示素子と、透過光学系と、透過素子と、を備える。画像表示素子は、Ｘ軸の正の方向及びＹ軸の正の方向で定義され、Ｘ軸に平行な長辺とＹ軸に平行な短辺とを有する、画像を表示する。透過光学系は、レンズ素子を含み、画像を拡大する。透過素子は、透過光学系と投写面との間の光路上に配置され、画像の光線を遮蔽することなく透過する。透過素子の、画像からの光線が入射する入射面及び光線が出射する出射面の少なくとも一方の面において、画像から出射して透過光学系の瞳の中心を通る主光線のうち、画像の中心から出射する光線が通過する点を基準交点とし、基準交点を通り、Ｙ軸の正の方向に対応する方向と平行な線を基準縦交線とするとき、一方の面の、基準縦交線と垂直な方向に対する曲率は、基準縦交線と平行な方向に対する曲率よりも大きく、主光線のうち、基準縦交線に入射する光線は、基準交点における一方の面の法線と平行になる光線を有する。
【０００６】
本開示における投写光学系によれば、投写面に投影される画像の輝度分布の均一性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施の形態１〜実施の形態３における画像投写装置を説明するための構成図である。
【図２】図２は、実施の形態１（数値実施例１）における透過光学系の構成図である。
【図３】図３は、実施の形態２（数値実施例２）における透過光学系の構成図である。
【図４】図４は、実施の形態３（数値実施例３）における透過光学系の構成図である。
【図５】図５は、実施の形態４における画像投写装置を説明するための構成図である。
【図６】図６は、実施の形態４における透過素子を説明する概略図である。
【図７】図７は、実施の形態４（数値実施例４）におけるスクリーン上の画像の位置と透過素子に入射する光の角度の関係を説明するグラフである。
【図８】図８は、実施の形態４（数値実施例５）におけるスクリーン上の画像の位置と透過素子に入射する光の角度の関係を説明するグラフである。
【図９】図９は、実施の形態４（数値実施例６）におけるスクリーン上の画像の位置と透過素子に入射する光の角度の関係を説明するグラフである。
【図１０】図１０は、実施の形態４（数値実施例７）におけるスクリーン上の画像の位置と透過素子に入射する光の角度の関係を説明するグラフである。
【図１１】図１１は、実施の形態４（数値実施例８）におけるスクリーン上の画像の位置と透過素子に入射する光の角度の関係を説明するグラフである。
【図１２】図１２は、実施の形態４（数値実施例９）におけるスクリーン上の画像の位置と透過素子に入射する光の角度の関係を説明するグラフである。
【図１３】図１３は、実施の形態４（数値実施例１０）におけるスクリーン上の画像の位置と透過素子に入射する光の角度の関係を説明するグラフである。
【図１４】図１４は、実施の形態４（数値実施例１１）におけるスクリーン上の画像の位置と透過素子に入射する光の角度の関係を説明するグラフである。
【図１５】図１５は、実施の形態４（数値実施例１２）におけるスクリーン上の画像の位置と透過素子に入射する光の角度の関係を説明するグラフである。
【図１６】図１６は、実施の形態４（数値実施例１３）におけるスクリーン上の画像の位置と透過素子に入射する光の角度の関係を説明するグラフである。
【図１７】図１７は、実施の形態４（数値実施例１４）におけるスクリーン上の画像の位置と透過素子に入射する光の角度の関係を説明するグラフである。
【図１８】図１８は、実施の形態４（数値実施例１５）におけるスクリーン上の画像の位置と透過素子に入射する光の角度の関係を説明するグラフである。
【図１９】図１９は、実施の形態４（数値実施例１６）におけるスクリーン上の画像の位置と透過素子に入射する光の角度の関係を説明するグラフである。
【図２０】図２０は、実施の形態４（数値実施例１７）におけるスクリーン上の画像の位置と透過素子に入射する光の角度の関係を説明するグラフである。
【図２１】図２１は、実施の形態４（数値実施例１８）におけるスクリーン上の画像の位置と透過素子に入射する光の角度の関係を説明するグラフである。
【図２２】図２２は、実施の形態４（数値実施例１９）におけるスクリーン上の画像の位置と透過素子に入射する光の角度の関係を説明するグラフである。
【図２３】図２３は、比較例１におけるスクリーン上の画像の位置と透過素子に入射する光の角度の関係を説明するグラフである。
【図２４】図２４は、比較例２におけるスクリーン上の画像の位置と透過素子に入射する光の角度の関係を説明するグラフである。
【図２５】図２５は、比較例３におけるスクリーン上の画像の位置と透過素子に入射する光の角度の関係を説明するグラフである。
【図２６】図２６は、比較例４におけるスクリーン上の画像の位置と透過素子に入射する光の角度の関係を説明するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【０００９】
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００１０】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１に係る画像投写装置１０を図１及び図２を用いて説明する。
【００１１】
実施の形態１の画像投写装置１０は、たとえば航空機の客室内で用いられる。画像投写装置１０は、たとえば手荷物用のロッカーの近傍など、限られたスペースに配置され、客室内の壁や天井に画像を投写する。
【００１２】
実施の形態１の画像投写装置１０は、投写光学系１００の構成により低背化を実現でき、さらに大画面でも画像歪みを低減できる。すなわち実施の形態１の画像投写装置１０は、投写光学系１００の、開口絞りＡよりも画像表示素子１３０側に配置された正レンズ（第１レンズＬ１、第３レンズＬ３、及び第５レンズＬ５）により、画像歪みを低減できる。また実施の形態１の画像投写装置１０は、開口絞りＡよりも投写面（スクリーン１）側に配置された、メニスカス形状の第１正レンズ（第１１レンズＬ１１）、負レンズ（第１２レンズＬ１２）、メニスカス形状の第２正レンズ（第１３レンズＬ１３）により、画像投写装置１０の低背化を実現しつつ、大画面でも画像歪みを低減できる。
【００１３】
［１−１．構成］
図１に示すように、実施の形態１に係る画像投写装置１０は、投写光学系１００と画像表示素子１３０とから構成される。投写光学系１００は、全体として正のパワーの透過光学系１１０と、反射光学系１２０とを備える。投写光学系１００は、画像表示素子１３０で形成された画像を、正対しない位置（斜めの位置）にあるスクリーン１に投写する。ここで、正対しない位置とは、スクリーン１上に投写される画像の中心における、スクリーン１に対する法線の方向と、投写光学系１００の最終面から出射する光線の内、画像の中心を通る光の方向とが一致しない場合を言う。
【００１４】
画像表示素子１３０は、画像信号を基にスクリーン１に投写する画像の光束（以下、画像光束という）を形成する。画像表示素子としては、ＤＭＤ（Ｄｅｇｉｔａｌ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）や透過型や反射型の液晶パネル等の空間変調素子を用いることができる。本開示における画像表示素子１３０の表示面は、図１のＸ軸方向（紙面垂直方向）に平行な長辺と、Ｙ軸方向に平行な短辺とを有する。
【００１５】
図２に示すように、透過光学系１１０は、プリズムＰＢと、開口絞りＡと、第１レンズＬ１〜第１３レンズＬ１３と、を有する。プリズムＰＢと、開口絞りＡと、第１レンズＬ１〜第１３レンズＬ１３とは、画像表示素子１３０とスクリーン１との間に配置される。
【００１６】
第１レンズＬ１は、第１レンズＬ１〜第１３レンズＬ１３のうち最も画像表示素子１３０側に配置される。第１３レンズＬ１３は、第１レンズＬ１〜第１３レンズＬ１３のうち最もスクリーン１側に配置される。第１レンズＬ１〜第１３レンズＬ１３は、この順に配置される。
【００１７】
プリズムＰＢは第１レンズＬ１と画像表示素子１３０との間に配置される。開口絞りＡは第５レンズＬ５と第６レンズＬ６との間に配置される。
【００１８】
以下、第１レンズＬ１〜第１３レンズＬ１３について説明する。以下、画像表示素子１３０からの光が入射する面を入射面とし、出射する面を出射面とする。
【００１９】
第１レンズＬ１〜第５レンズＬ５は、開口絞りＡよりも画像表示素子１３０側に配置されている。
【００２０】
第１レンズＬ１は、メニスカス形状の正のパワーのレンズである。第１レンズＬ１の入射面は凸面である。透過光学系１１０の入射面が凸面であることは、その凸面は画像表示素子１３０側を向いていることを示す。
【００２１】
第２レンズＬ２は、メニスカス形状の負のパワーのレンズである。第２レンズの入射面は、凸面である。第２レンズＬ２は、第３レンズＬ３の入射面側に接合されている。
【００２２】
第３レンズＬ３は、正のパワーのレンズである。第３レンズＬ３の入射面及び出射面は、凸面である。
【００２３】
第４レンズＬ４は、負のパワーのレンズである。第４レンズＬ４の入射面及び出射面は、凹面である。第４レンズＬ４は、第３レンズＬ３の出射面側に接合されている。
【００２４】
第５レンズＬ５は、正のパワーを持つ正レンズである。第５レンズＬ５の入射面及び出射面は凸面である。
【００２５】
開口絞りＡよりもスクリーン１側には、第６レンズＬ６〜第１３レンズＬ１３が配置されている。
【００２６】
第６レンズＬ６は、メニスカス形状の正のパワーのレンズである。第６レンズＬ６の出射面は凸面である。透過光学系１１０入射面が凸面であることは、その凸面は反射光学系１２０側を向いていることを示す。
【００２７】
第７レンズＬ７は、メニスカス形状の負のパワーのレンズである。第７レンズＬ７の出射面は凸面である。
【００２８】
第８レンズＬ８は、メニスカス形状の正のパワーのレンズである。第８レンズＬ８の入射面は凸面である。
【００２９】
第９レンズＬ９は、負のパワーのレンズである。第９レンズＬ９の入射面及び出射面は、いずれも凹面である。
【００３０】
第１０レンズＬ１０は、正のパワーのレンズである。第１０レンズＬ１０の入射面及び出射面は、いずれも凸面である。
【００３１】
第９レンズＬ９の出射面と第１０レンズＬ１０の入射面は接合され、第９レンズＬ９と第１０レンズＬ１０とで接合レンズを構成していることが望ましい。第９レンズＬ９には低分散性を有するレンズを用いている。本実施の形態では、第９レンズＬ９は、透過光学系１１０で最もアッベ数の大きいレンズ素子を用いている。
【００３２】
第１１レンズＬ１１は、メニスカス形状の正のパワーのレンズである。第１１レンズＬ１１の出射面は、凹面である。つまり第１１レンズＬ１１の凹面は、反射光学系１２０側を向いている。
【００３３】
第１２レンズＬ１２は、負のパワーのレンズである。第１２レンズＬ１２の入射面及び出射面は、いずれも凹面である。この第１２レンズＬ１２の入射面及び出射面の少なくとも一方の形状は、非球面形状であることが望ましい。具体的には、第１２レンズＬ１２の非球面形状を有する面は、レンズの中心から径方向に離れるに従って、曲率が小さくなる形状を有することが望ましい。すなわち、レンズの中心側に比べてレンズの外側のパワーが小さくなっていることが望ましい。
【００３４】
第１３レンズＬ１３は、メニスカス形状の正のパワーのレンズである。第１３レンズＬ１３の入射面は凹面である。つまり第１３レンズＬ１３の凹面は画像表示素子１３０側を向いている。第１３レンズＬ１３の形状は、透過光学系１１０に含まれるメニスカス形状のレンズの中で、最も偏肉比が大きい形状である。
【００３５】
第１１レンズＬ１１と第１３レンズＬ１３とは、互いの凹面を向かい合わせるように配置される。第１１レンズＬ１１と第１３レンズＬ１３との間には、第１２レンズＬ１２が配置される。
【００３６】
第１１レンズＬ１１及び第１３レンズＬ１３のそれぞれの入射面及び出射面のうち、少なくとも１つの面は、非球面形状を有することが望ましい。
【００３７】
実施の形態１の透過光学系１１０は、２つのレンズ群でフォーカスしている。一つのレンズ群は、第２レンズＬ２と、第３レンズＬ３と、第４レンズＬ４と、第５レンズＬ５とを有する。これらの第２レンズＬ２〜第５レンズＬ５は一体である。第４レンズＬ４と第５レンズとの間の間隔は変化しない。他のレンズ群は、第１１レンズＬ１１と、第１２レンズＬ１２と、第１３レンズＬ１３とを有する。これらの第１１レンズＬ１１〜第１３レンズＬ１３は一体である。第１１レンズＬ１１と第１２レンズＬ１２との間隔と、第１２レンズＬ１２と第１３レンズＬ１３との間隔は変化しない。フォーカシングの際、これらのレンズ群がそれぞれ一体で移動する。
【００３８】
反射光学系１２０は、透過光学系１１０が出射する光束を反射し、スクリーン１に投写する。反射光学系１２０は、第１ミラー１２１と第２ミラー１２２の２枚のミラーで構成される。第２ミラー１２２の反射面の形状は、自由曲面形状である。なお、反射光学系は、１枚以上のミラーから構成されればよく、ミラーの数は２枚に限定されるものではない。
【００３９】
透過光学系１１０とスクリーン１との間に中間像が結像される。図１および図２を用いて説明すると、たとえば実施の形態１では、第１３レンズＬ１３の出射面と第２ミラー１２２の反射面との間において、光線が交差する点を結ぶと、中間像が形成される。中間像を形成することで、透過光学系１１０から射出された光線と最もスクリーン側の第２ミラー１２２との共役位置が離れるため、第２ミラー１２２に入射する光線角度が緩くなり、反射光学系の小型化に有利である。
【００４０】
［１−２．効果］
実施の形態１の画像投写装置１０では、開口絞りＡよりも画像表示素子１３０側に正のレンズ（第１レンズＬ１、第３レンズＬ３、及び第５レンズＬ５）が配置されている。これらの正のレンズにより、画像表示素子１３０の表示面に対し垂直な方向に出射する光線を、開口絞りＡで一点に集めることができる。したがって、スクリーン１に投写される画像の画像歪みを低減できる。
【００４１】
実施の形態１の画像投写装置１０では、第１３レンズＬ１３により、第１ミラー１２１に入射する光線の広がりを抑制できる。すなわち、第１ミラー１２１に入射する光線が広がると、第１ミラー１２１を図１の紙面上の下方で大きくする必要があり、画像投写装置１０が大型化してしまう場合がある。実施の形態１では、第１３レンズＬ１３により光線の広がりを抑制できるため、第１ミラー１２１の位置をできるだけ第２ミラー１２２に近づけることができる。したがって、画像投写装置１０の小型化かつ低背化を実現できる。
【００４２】
実施の形態１の画像投写装置１０では、第１１レンズＬ１１、第１２レンズＬ１２及び第１３レンズＬ１３を用いることにより、像面湾曲を良好にバランスよく補正でき、スクリーン１に投写される画像歪みを補正できる。
【００４３】
実施の形態１では、第１２レンズＬ１２よりもスクリーン１側に配置される第１３レンズＬ１３の形状は、透過光学系１１０に含まれるメニスカス形状のレンズの中で、最も偏肉比が大きい形状である。これにより、第１３レンズＬ１３の中心と周辺での屈折力差が大きくできるため、像面湾曲の補正に有効である。
【００４４】
実施の形態１では、第９レンズＬ９及び第１０レンズＬ１０に入射する光束は、負のメニスカス形状の第７レンズＬ７によって大きくなっている。そして実施の形態１では、第９レンズＬ９及び第１０レンズＬ１０で構成される接合レンズの内、負のパワーの第９レンズＬ９に低分散レンズを用いている。これにより倍率色収差を良好に補正できる。なお、第９レンズＬ９及び第１０レンズＬ１０で構成される接合レンズは、全体として正の屈折力を有することで正の像面湾曲を良好に補正できる。
【００４５】
実施の形態１では、第２レンズＬ２〜第５レンズＬ５からなるレンズ群と第１１レンズＬ１１〜第１３レンズＬ１３からなるレンズ群が一体でそれぞれ移動し、フォーカシングの際に移動する。これにより、投写距離が変わっても良好な光学性能を満足できる。
【００４６】
実施の形態１では、透過光学系１１０とスクリーン１との間には中間像が形成される。これにより第１ミラー１２１及び第２ミラー１２２で反射させた画像の歪みが少なくなり、大画面化できる。すなわち画像表示素子１３０からスクリーン１までの距離が短くても、大画面化を実現できる。
【００４７】
実施の形態１では、透過光学系１１０を用いることで投写光学系１００を小型化できる。さらに反射光学系１２０を併用することで、光線を急峻に偏向させることができる。したがって、画像表示素子１３０からスクリーン１までの距離が短くても、大画面化を実現できる。
【００４８】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２に係る画像投写装置１０を図１及び図３を用いて説明する。実施の形態２の画像投写装置１０の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。さらに第１レンズＬ１〜第１３レンズＬ１３の基本的な構成については、実施の形態１と同様であるため、同じ符号を付し、説明を省略する。
【００４９】
［２−１．構成］
実施の形態２に係る投写光学系１００は、全体として正のパワーの透過光学系１１０と、反射光学系１２０とを備える。
【００５０】
実施の形態２では、第６レンズＬ６、第７レンズＬ７、第８レンズＬ８、第９レンズＬ９、第１０レンズＬ１０、第１１レンズＬ１１、第１２レンズＬ１２、及び第１３レンズＬ１３の位置は固定であり、互いの間隔は変化しない。
【００５１】
実施の形態２の透過光学系１１０は、少なくとも一つのレンズ群でフォーカスすることが好ましい。たとえば、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、及び第５レンズＬ５が一体となり、レンズ群を構成する。第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、及び第４レンズＬ４は、実施の形態１と同様に接合レンズを構成し、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５との間隔は変化しない。これらの第２レンズＬ２〜第５レンズＬ５で構成されたレンズ群が一体で移動し、フォーカシングを行うことが望ましい。これにより投写距離が変わっても良好な光学性能を実現できる。
【００５２】
［２−２．効果］
実施の形態２では、実施の形態１と同様に、投写光学系１００の構成により、画像投写装置１０の低背化を実現でき、さらに大画面でも画像歪みを低減できる。
【００５３】
（実施の形態３）
以下、実施の形態３に係る画像投写装置１０を、図４を用いて説明する。実施の形態３の画像投写装置１０の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。さらに第１レンズＬ１〜第７レンズＬ７、第９レンズＬ９、及び第１１レンズＬ１１〜第１３レンズＬ１３の基本的な構成については、実施の形態１と同様であるため、同じ符号を付し、説明を省略する。
【００５４】
［３−１．構成］
実施の形態３に係る投写光学系１００は、全体として正のパワーの透過光学系１１０と、反射光学系１２０と、を備える。
【００５５】
実施の形態３では、実施の形態１と異なり、図２の第８レンズＬ８に代えて図４の第１８レンズＬ１８を用いている。すなわち第１８レンズＬ１８は、第７レンズＬ７と第９レンズＬ９との間に配置されている。また実施の形態３では、実施の形態１と異なり、第１０レンズＬ１０を用いない。すなわち第９レンズＬ９のスクリーン１側には、第１１レンズＬ１１が配置されている。
【００５６】
つまり実施の形態３の透過光学系１１０は、画像表示素子１３０からスクリーン１までの間に、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、第６レンズＬ６、第７レンズＬ７、第１８レンズＬ１８、第９レンズＬ９、第１１レンズＬ１１、第１２レンズＬ１２、第１３レンズＬ１３を有し、これらのレンズは、上述の順に配置されている。
【００５７】
第１８レンズＬ１８は、正のパワーを持つ正レンズである。第１８レンズＬ１８の入射面及び出射面は凸面である。第１８レンズＬ１８と第９レンズＬ９とは、接合レンズを構成することが望ましい。すなわち第１８レンズＬ１８の出射面と第９レンズＬ９の入射面とは、接合されている事が望ましい。なお、負のパワーの第９レンズには低分散性を有するレンズを用いている。本実施の形態では、第９レンズＬ９は、透過光学系１１０で最もアッベ数の大きいレンズ素子である。第１８レンズＬ１８及び第９レンズＬ９の接合レンズは全体として正の屈折力を有する。
【００５８】
透過光学系１１０は、２つのレンズ群でフォーカスしている。一つのレンズ群は、第２レンズＬ２〜第５レンズＬ５を有する。これらの第２レンズＬ２〜第５レンズＬ５は一体である。また他のレンズ群は、第１１レンズＬ１１、第１２レンズＬ１２、及び第１３レンズＬ１３を有する。これらの第１１レンズＬ１１〜第１３レンズＬ１３は一体である。フォーカシングの際に、これらのレンズ群がそれぞれ一体で移動する。これにより投写距離が変わっても良好な光学性能を満足できる。
【００５９】
［３−２．効果］
実施の形態３では、実施の形態１と同様に、投写光学系１００の構成により、低背化を実現でき、さらに大画面でも画像歪みを低減できる。
【００６０】
実施の形態３では、第１８レンズＬ１８及び第９レンズＬ９に入射する光束は負のメニスカス形状の第７レンズＬ７によって大きくなっている。ここで実施の形態３では、接合レンズのうち負のパワーの第９レンズＬ９に低分散レンズを用いているため、接合レンズで色収差を良好に補正できる。なお、第１８レンズＬ１８及び第９レンズＬ９の接合レンズは全体として正の屈折力を有することで正の像面湾曲を良好に補正できる。
【００６１】
以下、例えば実施の形態１〜実施の形態３に示す投写光学系１００が満足することが好ましい条件を説明する。なお、実施の形態１〜実施の形態３に係る投写光学系１００に対して、複数の好ましい条件が規定されるが、これら複数の条件すべてを満足する構成が最も望ましい。しかしながら、個別の条件を満足することにより、それぞれ対応する効果を奏する投写光学系を得ることも可能である。
【００６２】
実施の形態１〜３に係る投写光学系において、互いに凹面を向かい合わせるように配置されるメニスカス形状の正のレンズ（第１１レンズＬ１１及び第１３レンズＬ１３）のうち、画像表示素子１３０側に配置されたレンズ（第１１レンズＬ１１）は、以下の条件（１−１）を満足することが望ましい。
【００６３】
１＜｜（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２−Ｒ１）｜＜１０  ・・・（１−１）
ここで、
Ｒ１：画像表示素子側に配置されたレンズの一方の面の曲率半径
Ｒ２：画像表示素子側に配置されたレンズのＲ１の反対の面の曲率半径
である。
【００６４】
これを満足することにより、投写面（スクリーン１）上にて像面湾曲を補正しながら、同時に、歪曲収差の発生を適切な量に抑制する効果を持つ。
【００６５】
さらに、以下の条件（１−２）を満足することで、上記した効果をより奏功することができる。
【００６６】
３＜｜（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２−Ｒ１）｜＜８  ・・・（１−２）
表１に、数値実施例１から数値実施例３に係る投写光学系について求めた各対応値を示す。対応値とは、（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２−Ｒ１）の値を示す。
【００６７】
（対応値）
【００６８】
【表１】
2017169577.tif 000003
【００６９】
（実施の形態４）
［４−１．構成］
実施の形態４に係る画像投写装置１０は、図５に示すように、全体として正のパワーの透過光学系１１０と、反射光学系１２０と、画像表示素子１３０と、透過素子１４０とを備える。透過光学系１１０と、反射光学系１２０と、透過素子１４０とで、実施の形態４の投写光学系１００を構成する。透過光学系１１０と、反射光学系１２０と、画像表示素子１３０の構成は、実施の形態１の透過光学系１１０、反射光学系１２０、画像表示素子１３０と同様の構成であるため、説明を省略する。
【００７０】
実施の形態４の画像投写装置１０は、実施の形態１の画像投写装置１０と同様に、画像表示素子１３０で形成された画像（図６の画像１３１）を正対しない位置にあるスクリーン１に投写する。画像表示素子１３０で形成された画像１３１の形状は、図５に示すＸ軸の正の方向と、Ｙ軸の正の方向で定義される長方形である。画像は、Ｘ軸に平行な長辺（図６の長辺１３１ａ）と、Ｙ軸に平行な短辺（図６の短辺１３１ｂ）とを有する。画像表示素子１３０は、スクリーン１の斜め上に配置され、斜め上から画像を投写する。斜め上とは、図５ではＹ軸の正の方向とＺ軸の正の方向とで定義される位置である。
【００７１】
透過素子１４０は、反射光学系１２０とスクリーン１との間に配置される。透過素子１４０は、反射光学系１２０が反射した光束をスクリーン１に透過させる光学素子である。透過素子１４０の材料は、樹脂である。ここで、透過素子１４０の、画像表示素子１３０の画像からの光線が入射する面を、入射面とする。また透過素子１４０の、画像表示素子１３０の画像からの光線が出射する面を、出射面とする。透過素子１４０の入射面および出射面は、トロイダル形状である。透過素子１４０の入射面は、画像表示素子１３０の長辺方向（図５の紙面に垂直なＸ軸方向）と、短辺方向に対応する方向（Ｙ軸方向に対応する方向）とで定義される面である。透過素子１４０の入射面および出射面は、画像表示素子１３０の長辺方向と、短辺方向に対応する方向とで異なる曲率を有する。つまり透過素子１４０は、トロイダルレンズであり、透過素子１４０の形状は、スクリーン１側に凸面を向けた形状である。透過素子１４０の入射面における画像表示素子１３０の長辺方向（Ｘ軸方向）の曲率は、短辺方向（Ｙ軸方向）に対応する方向の曲率よりも大きい。同様に、透過素子１４０の出射面における画像表示素子１３０の長辺方向（Ｘ軸方向）の曲率は、短辺方向（Ｙ軸方向）に対応する方向の曲率よりも大きい。
【００７２】
ここで、図６を用いて、透過素子１４０に入射する光線の角度の説明をする。画像表示素子１３０が表示する画像を、画像１３１とする。画像１３１から出射し、透過光学系１１０の瞳の中心を通る光線を、主光線Ｌとする。画像１３１の中心Ｏから出射した主光線Ｌが通過する透過素子１４０の入射面における位置を、基準交点ＢＯとする。その基準交点ＢＯを通過し画像１３１の短辺１３１ｂに平行な方向（Ｙ軸方向）に対応する方向と平行な交線を基準縦交線ＢＬとする。このとき、基準縦交線ＢＬに入射する主光線Ｌは、基準交点ＢＯにおける法線と平行になる光線を含む。このように、透過素子１４０の基準縦交線に入射する主光線Ｌが、基準交点ＢＯにおける法線と平行である光線を含む場合、画像１３１全体から出射される主光線Ｌの透過素子１４０に対する入射角を小さくすることができる（ただし、法線と平行な主光線Ｌの入射角を０度とする）。入射角が小さくなると、透過素子１４０での主光線Ｌの反射を抑制できる。これにより透過素子１４０を透過する光量の低下を抑制することができる。特に、本開示の画像投写装置１０のように画像投写装置１０とスクリーン１との距離が短く、スクリーン１に対して正対しない位置から投写する場合、上記の効果がよりいっそう奏功する。
【００７３】
実施の形態４に係る投写光学系１００において、透過素子１４０は、以下の条件式（２）を満足する様に配置することが望ましい。
【００７４】
０  ＜  Ｙｐ  ＜  ０．９  ・・・（２）
ここで、
Ｙｐ： スクリーン１に投写される画像（以下投影画像という）において、投影画像の中心を通り投影画像の短辺に平行な直線上の任意の点の位置を、画像１３１のＹ軸の正の方向に対応する方向に０から１で相対的に表した場合に、基準縦交線ＢＬを通り、基準交点ＢＯにおける法線に平行な主光線Ｌが到達するスクリーン１上の相対位置である。
【００７５】
相対位置Ｙｐについて、具体的に説明する。スクリーン１に投写される投影画像のうち、投写光学系１００の最終出射面（実施の形態４では、透過素子１４０の出射面）から一番近い位置に入射する光線の位置を０とする。投影画像のうち、投写光学系１００の最終出射面から最も離れた位置に入射する光線の位置を１とする。言い換えると、画像表示素子１３０で表示される画像１３１のうち、図５のＹ軸の正の方向において、最も下の位置（０地点）から出射する主光線Ｌが到達するスクリーン１での位置が「０」である。画像１３１のうち、Ｙ軸の正の方向において最も上の位置から出射する主光線Ｌが到達するスクリーン１での位置が「１」となる。
【００７６】
上記の条件（２）を満足することにより、主光線Ｌ全体の透過素子１４０に対する入射角を小さく抑えることができる。つまり、画像１３１の端部分から出射する主光線Ｌの光量の減衰を抑制できる。したがって、スクリーン１に投写される投影画像の輝度分布の均一性を向上できる。
【００７７】
さらに、以下の条件（２−１）を満足することで、上記の効果をより奏功することができる。
【００７８】
０＜  Ｙｐ  ＜  ０．６  ・・・（２−１）
さらに、以下の条件（２−２）を満足することで、上記の効果をより奏功することができる。
【００７９】
０＜  Ｙｐ  ＜  ０．５  ・・・（２−２）
なお、透過素子１４０は、画像投写装置１０の筐体に設けられた開口部に配置できる。開口部は、光束を通過させる。開口部には、開口部から画像投写装置１０の筐体内部へ埃やゴミ等が入らないように、カバーガラスが配置されることがある。したがって、透過素子１４０をカバーガラスとして併用できる。
【００８０】
表２に、数値実施例４から数値実施例１１の投写光学系１００における相対位置Ｙｐを示す。
【００８１】
【表２】
2017169577.tif 000004
【００８２】
表３に、数値実施例１２から数値実施例１９の投写光学系１００における相対位置Ｙｐを示す。
【００８３】
【表３】
2017169577.tif 000005
【００８４】
［４−２．効果］
実施の形態４では、透過素子１４０の入射面の、基準縦交線ＢＬと垂直な方向に対する曲率は、基準縦交線ＢＬと平行な方向に対する曲率よりも大きい。これにより画像１３１の長辺方向全体から出射する主光線Ｌの、透過素子１４０への入射角を小さくできる。したがって、画像１３１の長辺方向全体から出射する主光線Ｌの透過素子１４０での反射を抑制でき、投影画像の長辺方向全体の輝度分布を均一化できる。
【００８５】
実施の形態４では、基準縦交線ＢＬに入射する主光線Ｌは、基準交点ＢＯにおける透過素子１４０の入射面の法線と平行になる光線を有する。これにより画像１３１の短辺方向全体から出射する主光線Ｌの、透過素子１４０への入射角を小さくできる。したがって、画像１３１の短辺方向全体から出射する主光線Ｌの、透過素子１４０への入射角を小さくできる。したがって、画像１３１の短辺方向全体から出射する主光線Ｌの透過素子１４０での反射を抑制でき、投影画像の短辺方向全体の輝度分布を均一化できる。
【００８６】
［４−３．変形例］
なお、実施の形態４では、透過素子１４０の入射面および反射面の両方をトロイダル面としたが、入射面及び反射面の少なくとも一方が、直交する二つの方向で互いに異なる曲率を有する面であればよい。また、透過素子１４０の入射面及び反射面の少なくとも一方を自由曲面としてもよい。
【００８７】
実施の形態４の反射光学系１２０は、第１ミラー１２１と第２ミラー１２２とを有するが、たとえば第１ミラー１２１を有していなくてもよい。すなわち、反射光学系１２０が、反射面が自由曲面の凹面である第２ミラー１２２のみで構成されてもよい。
【００８８】
実施の形態４では、反射面が平面の第１ミラー１２１を反射面が凹面の第２ミラー１２２よりも画像表示素子１３０に近い位置に配置しているが、この配置位置以外でもよい。すなわち、第２ミラー１２２を第１ミラー１２１よりも画像表示素子１３０に近い位置に配置してもよい。
【００８９】
実施の形態４の投写光学系１００は、反射光学系１２０を有するが、反射光学系１２０を有していなくてもよい。
【００９０】
なお、実施の形態４の透過素子１４０の材料は、樹脂であるため、トロイダル面や自由曲面を加工しやすい。しかし、透過素子１４０の材料は、樹脂以外の材料でもよく、例えばガラスでもよい。
【００９１】
以下、上記各実施の形態に係る投写光学系を具体的に実施した数値実施例を説明する。なお、各数値実施例において、表中の長さの単位はすべて「ｍｍ」であり、画角の単位はすべて「°」である。また、各数値実施例において、「ｒ」は曲率半径、「ｄ」は面間隔、「ｎｄ」はｄ線に対する屈折率、「ｖｄ」はｄ線に対するアッベ数である。また、各数値実施例において、＊印を付した面は非球面であり、非球面形状は次式で定義している。
【００９２】
【数１】
2017169577.tif 000006
【００９３】
ここで、
Ｚ：光軸からの高さがｈの非球面上の点から、非球面頂点の接平面までの距離、
ｈ：光軸からの高さ、
ｒ：頂点曲率半径、
κ：円錐定数、
Ａｎ：ｎ次の非球面係数
である。
【００９４】
なお、非球面係数は、円錐常数Ｋ以外は０でない係数のみ記す。また、レンズ群データにおいて、レンズ構成長は、第１面から終面までの間隔、前側主点位置は、第１面からの距離、後側主点位置は、第１面からの距離である。
【００９５】
（数値実施例１）
以下のデータ１からデータ５に、数値実施例１の透過光学系の具体的なデータを示す。数値実施例１の透過光学系は、実施の形態１（図２）の透過光学系１１０に相当する。
【００９６】
データ１の面番号１の面は図２のプリズムＰＢの入射面、面番号２の面はプリズムＰＢの出射面を示す。面番号３の面は第１レンズＬ１の入射面、面番号４の面は第１レンズＬ１の出射面を示す。面番号５の面は第２レンズＬ２の入射面、面番号６の面は第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３の接合面、面番号７の面は第３レンズＬ３及び第４レンズＬ４の接合面、面番号８の面は第４レンズＬ４の出射面を示す。面番号９の面は第５レンズＬ５の入射面、面番号１０の面は第５レンズＬ５の出射面を示す。面番号１１の面は開口絞りＡを示す。面番号１２の面は第６レンズＬ６の入射面、面番号１３の面は第６レンズＬ６の出射面を示す。面番号１４の面は第７レンズＬ７の入射面、面番号１５の面は第７レンズＬ７の出射面を示す。面番号１６の面は第８レンズＬ８の入射面、面番号１７の面は第８レンズＬ８の出射面を示す。面番号１８の面は第９レンズＬ９の入射面、面番号１９の面は第９レンズＬ９及び第１０レンズＬ１０の接合面、面番号２０の面は第１０レンズＬ１０の出射面を示す。面番号２１の面は第１１レンズＬ１１の入射面、面番号２２の面は第１１レンズＬ１１の出射面を示す。面番号２３の面は第１２レンズＬ１２の入射面、面番号２４の面は第１２レンズＬ１２の出射面を示す。面番号２５の面は第１３レンズＬ１３の入射面、面番号２６の面は第１３レンズＬ１３の出射面を示す。
【００９７】
データ２の面番号とデータ１の面番号は同じである。
【００９８】
データ４のレンズ１はプリズムＰＢ、レンズ２〜レンズ１４は、それぞれ第１レンズＬ１〜第１３レンズＬ１３に相当する。
【００９９】
データ５のレンズ群１は第１レンズＬ１、レンズ群２は第２レンズＬ２〜第５レンズＬ５、レンズ群３は第６レンズＬ６〜第１０レンズＬ１０、レンズ群４は第１１レンズＬ１１〜第１３レンズＬ１３に相当する。
［データ１］
面データ
面番号         r           d           nd         vd     有効径     
画像表示素子             ∞                                               
1               ∞    14.99500     1.51680    64.2               
2               ∞    12.72300                                   
3*        17.23400     8.00300     1.59349    67.0               
4*       315.80500        可変                        15.904     
5         14.22900     1.50000     2.00069    25.5               
6          8.67800     5.15000     1.49700    81.6               
7        -34.20000     1.49900     1.90366    31.3               
8         19.05500     0.49900                                   
9         16.72300     6.17600     1.84666    23.8     4.690     
10       -156.51000        可変                                   
11(絞り)           ∞    14.49000                         4.365     
12       -120.75700     5.57200     1.78472    25.7               
13        -56.17000     4.58500                                   
14        -13.97000     1.00400     1.91082    35.2               
15        -21.26300     0.29600                                   
16         40.92700     7.46700     1.72342    38.0               
17      -1962.27200     2.30200                                   
18        -60.74800     1.19800     1.49700    81.6               
19         39.71400     7.66800     1.63854    55.4               
20       -168.43100        可変                                   
21         25.80000     5.91200     1.78590    43.9               
22         38.31000     9.60800                                   
23*       -53.54700     5.23500     1.68893    31.1    21.794     
24*        24.57000    10.18400                        24.740     
25*      -187.91700    11.83400     1.53775    74.7    21.205     
26*       -25.79200                                    21.794     
［データ２］
非球面データ
第3面
K=-6.09400E-02, A4= 1.98117E-05, A6= 1.56997E-08, A8=-4.62804E-10 
A10=-1.19399E-13, A12= 8.76682E-15, A14=-2.09485E-16, A16= 2.51704E-18 
第4面
K=-1.00000E+02, A4= 4.71492E-05, A6= 1.33281E-07, A8=-5.51156E-10 
A10=-1.55150E-11, A12=-2.25085E-14, A14= 2.52558E-15, A16=-7.77899E-18 
第23面
K= 1.11067E+00, A4= 6.33930E-06, A6=-2.59108E-07, A8= 9.71178E-10 
A10=-1.04904E-12, A12=-2.26872E-16, A14=-1.58698E-19, A16= 1.77042E-21 
第24面
K=-1.66300E-02, A4=-4.34030E-05, A6= 3.86699E-08, A8=-1.80419E-11 
A10=-1.24012E-13, A12= 1.25649E-16, A14= 1.87457E-19, A16=-5.10267E-22 
第25面
K=-9.41608E+01, A4=-4.67773E-05, A6=-2.01376E-07, A8= 1.51882E-09 
A10=-2.50674E-12, A12=-1.46260E-16, A14= 1.84046E-19, A16= 4.28649E-21 
第26面
K=-2.08200E-02, A4=-1.69368E-05, A6=-5.91673E-08, A8= 1.07391E-10 
A10= 1.23694E-13, A12=-2.06773E-16, A14=-2.43725E-20, A16= 8.16055E-22 
［データ３］
各種データ
投写エリア        80”      100”      50”
焦点距離      37.3470   37.3021   37.4561
d4           5.6380    5.4328    6.2488 
d10          4.3540    4.5571    3.7411 
d20          2.6040    2.8223    1.5986 
［データ４］
単レンズデータ
レンズ     始面     焦点距離
1         1          ∞
2         3       30.4108
3         5      -25.7030
4         6       14.5054
5         7      -13.3631
6         9       18.1415
7        12      128.9402
8        14      -47.8583
9        16       55.5055
10        18      -48.1287
11        19       51.0611
12        21       83.2253
13        23      -23.7961
14        25       54.2093
［データ５］
レンズ群データ
群   始面    焦点距離  レンズ構成長    前側主点位置  後側主点位置
1      1    30.41079    35.72100        22.32193      30.46131
2      5    75.30926    14.82400         0.46045       5.86471
3     11   219.36841    44.58200        31.27514      40.72933
4     21   717.01958    42.77300       138.60457     153.67075
（数値実施例２）
以下のデータ６からデータ９に、数値実施例２の透過光学系の具体的なデータを示す。数値実施例２の透過光学系は、実施の形態２（図３）に示す透過光学系１１０に相当する。
【０１００】
データ６の面番号は、データ１の面番号と同じ面を示す。
【０１０１】
データ７の面番号とデータ６の面番号は同じである。
【０１０２】
データ９のレンズ番号は、データ４のレンズ番号と同じレンズを示す。
［データ６］
面データ
面番号         r           d           nd         vd     有効径     
画像表示素子             ∞                                               
1               ∞    15.00000     1.51680    64.2               
2               ∞    12.66300                                   
3*        17.19300     8.00000     1.59349    67.0               
4*       290.32200     5.10600                        12.510     
5         14.48000     1.50000     2.00069    25.5               
6          8.78200     5.08500     1.49700    81.6               
7        -32.37200     1.50000     1.90366    31.3               
8         19.67100     0.50000                                   
9         17.21600     3.54300     1.84666    23.8     4.696     
10       -122.74800     6.15600                                   
11(絞り)           ∞    14.49800                         4.330     
12        -93.48000     4.07700     1.78472    25.7               
13        -52.70900     4.39600                                   
14        -13.56800     1.00000     1.91082    35.2               
15        -19.77000     0.50000                                   
16         40.73100    10.43500     1.72342    38.0               
17        973.57600     1.96300                                   
18        -77.44100     1.20000     1.49700    81.6               
19         36.71000    11.51300     1.63854    55.4               
20       -342.73900     2.60000                                   
21         25.66400     6.04000     1.78590    43.9               
22         37.83000     9.89400                                   
23*       -55.70200     3.94100     1.68893    31.1    21.756     
24*        24.47000    10.21300                        24.476     
25*      -210.37000    11.57500     1.53775    74.7    20.668     
26*       -25.63500                                    21.756     
［データ７］
非球面データ
第3面
K=-6.04699E-02, A4= 1.98616E-05, A6= 7.35058E-09, A8=-5.05794E-10 
A10= 8.61968E-13, A12= 1.71901E-14, A14=-2.36028E-16, A16= 2.18449E-18 
第4面
K=-1.00000E+02, A4= 4.69902E-05, A6= 1.18022E-07, A8=-5.22552E-10 
A10=-1.47332E-11, A12= 2.91990E-15, A14= 2.91462E-15, A16=-1.40152E-17 
第23面
K= 9.17327E-01, A4= 6.73643E-06, A6=-2.61030E-07, A8= 9.70513E-10 
A10=-1.04173E-12, A12=-2.23528E-16, A14=-2.05136E-19, A16= 1.76480E-21 
第24面
K=-8.76498E-03, A4=-4.37627E-05, A6= 4.02825E-08, A8=-1.52276E-11 
A10=-1.22414E-13, A12= 1.22226E-16, A14= 1.72616E-19, A16=-5.04200E-22 
第25面
K=-1.00000E+02, A4=-4.72581E-05, A6=-2.01657E-07, A8= 1.52205E-09 
A10=-2.49780E-12, A12=-1.19138E-16, A14= 2.16018E-19, A16= 4.21484E-21 
第26面
K=-1.08792E-02, A4=-1.70130E-05, A6=-6.04647E-08, A8= 1.04246E-10 
A10= 1.35513E-13, A12=-1.79293E-16, A14=-1.16542E-21, A16= 8.03042E-22 
［データ８］
各種データ
焦点距離      38.1700
［データ９］
単レンズデータ
レンズ     始面     焦点距離
1         1          ∞
2         3       30.4604
3         5      -25.6835
4         6       14.4940
5         7      -13.3576
6         9       18.0422
7        12      147.5199
8        14      -51.4384
9        16       58.4874
10        18      -49.9354
11        19       52.5497
12        21       83.3357
13        23      -24.1927
14        25       53.1220
（数値実施例３）
以下のデータ１０からデータ１４に、数値実施例３の透過光学系の具体的なデータを示す。数値実施例３の透過光学系は、実施の形態３（図４）の透過光学系１１０に相当する。
【０１０３】
データ１０の面番号１〜面番号１５は、データ１の面番号１〜面番号１５と同じ面を示す。データ１０の面番号１６は第１８レンズＬ１８の入射面、面番号１７は第１８レンズＬ１８及び第９レンズＬ９の接合面、面番号１８は第９レンズＬ９の出射面を示す。面番号１９は第１１レンズＬ１１の入射面、面番号２０は第１１レンズＬ１１の出射面を示す。面番号２１は第１２レンズＬ１２の入射面、面番号２２は第１２レンズＬ１２の出射面を示す。面番号２３は第１３レンズＬ１３の入射面、面番号２４は第１３レンズＬ１３の出射面を示す。
【０１０４】
データ１１の面番号とデータ１０の面番号は同じである。
【０１０５】
データ１３のレンズ１はプリズムＰＢ、レンズ２〜レンズ８は、第１レンズＬ１〜第７レンズＬ７に相当する。レンズ９は第１８レンズＬ１８に相当する。レンズ１０は第９レンズＬ９に相当する。レンズ１１〜レンズ１３は第１１レンズＬ１１〜第１３レンズＬ１３に相当する。
【０１０６】
データ１４のレンズ群１は第１レンズＬ１、レンズ群２は第２レンズＬ２〜第５レンズＬ５、レンズ群３は第６レンズＬ６、第７レンズＬ７、第１８レンズＬ１８、及び第９レンズＬ９に相当する。レンズ群４は第１１レンズＬ１１〜第１３レンズＬ１３に相当する。
［データ１０］
面データ
面番号         r           d           nd         vd     有効径     
画像表示素子             ∞                                               
1               ∞    15.00000     1.51680    64.2               
2               ∞    12.46900                                   
3*        16.60900     8.00000     1.59349    67.0               
4*       238.82100        可変                        15.490     
5         15.08000     1.50000     2.00069    25.5               
6          8.82500     5.31000     1.49700    81.6               
7        -29.89700     1.50000     1.90366    31.3               
8         18.82700     0.50000                                   
9         17.07700     7.44700     1.92119    24.0     4.680     
10       -120.94700        可変                                   
11(絞り)           ∞    14.62800                         4.382     
12       -303.76700     8.37600     1.75211    25.0               
13        -46.44600     2.92800                                   
14        -15.10700     1.00000     1.91082    35.2               
15        -27.46200     4.63100                                   
16         37.26600    11.91600     1.63854    55.4               
17        -37.26600     1.20000     1.49700    81.6               
18         90.86800        可変                                   
19         24.13000     6.09300     1.74400    44.8               
20         32.14500     9.13600                                   
21*       -65.96100     5.10000     1.68893    31.1    21.227     
22*        24.63500     9.98500                        20.654     
23*      -271.41000    11.80000     1.52500    70.3    21.801     
24*       -26.13800                                    21.801     
［データ１１］
非球面データ
第3面
K=-2.64764E-02, A4= 1.95203E-05, A6= 2.77906E-08, A8=-5.48222E-10 
A10= 1.45564E-12, A12= 2.44601E-14, A14=-2.53264E-16, A16= 2.83945E-18 
第4面
K=-1.00000E+02, A4= 5.09253E-05, A6= 1.64368E-07, A8=-2.22116E-10 
A10=-1.70214E-11, A12=-6.77176E-15, A14= 3.59876E-15, A16=-1.22797E-17 
第21面
K= 4.24168E-01, A4= 7.35890E-06, A6=-2.63924E-07, A8= 9.63867E-10 
A10=-1.04909E-12, A12=-2.43452E-16, A14=-2.45190E-19, A16= 2.11315E-21 
第22面
K= 9.83767E-03, A4=-4.47000E-05, A6= 4.34712E-08, A8=-8.91954E-12 
A10=-1.22273E-13, A12= 9.34976E-17, A14= 8.60890E-20, A16=-5.31655E-22 
第23面
K=-1.11269E+02, A4=-5.01495E-05, A6=-2.02921E-07, A8= 1.52178E-09 
A10=-2.49636E-12, A12=-1.24985E-16, A14= 1.70196E-19, A16= 3.87907E-21 
第24面
K=-1.91793E-03, A4=-1.75117E-05, A6=-6.08590E-08, A8= 1.03604E-10 
A10= 1.48543E-13, A12=-1.59856E-16, A14=-3.66014E-20, A16= 6.50430E-22 
［データ１２］
各種データ
投写エリア        80”      100”      50”
焦点距離      37.9403   37.8961   38.0889
d4           4.8310    4.6458    5.4573 
d10          4.3410    4.5260    3.7171 
d18          3.8260    4.0665    2.9391 
［データ１３］
単レンズデータ
レンズ     始面     焦点距離
1         1          ∞
2         3       29.6789
3         5      -24.1589
4         6       14.3637
5         7      -12.5997
6         9       16.6758
7        12       71.8962
8        14      -38.3461
9        16       31.1194
10        17      -53.0099
11        19       98.2208
12        21      -25.4504
13        23       54.1942
［データ１４］
レンズ群データ
群   始面    焦点距離  レンズ構成長    前側主点位置  後側主点位置
1      1    29.67893    35.46900        21.98797      30.14473
2      5    75.48370    16.25700         3.10935       9.06057
3     11   213.83645    44.67900        33.85084      43.49828
4     19   834.01525    42.11400       161.64749     183.52380
以下の数値実施例４〜数値実施例１１の透過光学系１１０は、実施の形態４（図５）の透過光学系１１０に相当する。数値実施例１２〜数値実施例１９の透過光学系１１０は、実施の形態４の変形例の透過光学系１１０に相当する。数値実施例４〜数値実施例１９では、反射光学系１２０とスクリーン１との間に透過素子１４０を配置した。
【０１０７】
数値実施例４、５、６および７における透過光学系１１０のレンズテータは数値実施例１と同様であるため説明を省略する。下記のデータ１５に、数値実施例４、５、６および７の透過素子１４０のレンズデータを示す。
【０１０８】
データ１５の面番号１は、透過素子１４０の入射面を示す。面番号２は、透過素子１４０の出射面を示す。
［データ１５］
面データ
面番号  Ｘ曲率半径  Ｙ曲率半径  ｄ    Ｎｄ    Ｖｄ
1     -198        ∞             2.0  1.5168    64.2
2     -200        ∞         
（数値実施例４）
数値実施例４では、透過素子１４０を、画像表示素子１３０の表示面に直交する方向に対して７０度の角度で傾けて配置した。
【０１０９】
その結果を図７に示す。図７のグラフの縦軸は、透過素子１４０の基準縦交線ＢＬに入射する主光線Ｌの角度（入射角）を示す。図７のグラフの横軸は、基準縦交線ＢＬに入射する主光線Ｌのスクリーン１上における相対位置（Ｙｐ）を示す。相対位置が０の位置とは、スクリーン１に投写される投影画像の内、投写光学系１００の最終出射面から一番近い位置に入射する主光線Ｌの位置を示す。相対位置が１である位置とは、スクリーン１に投写される投影画像の内、投写光学系１００の最終出射面から最も離れた位置に入射する光線の位置を示す。言い換えると、画像表示素子１３０から出射する光線の内、図５のＹ軸方向の最も下から出射する光線が到達するスクリーン１上の位置が０、最も上から出射する光線が到達するスクリーン１上の位置が１となる。
【０１１０】
図７に示すように、数値実施例４では、スクリーン１上の相対位置０．７に到達する主光線Ｌは、透過素子１４０の基準縦交線ＢＬに入射する角度が０となっている。また、基準縦交線ＢＬに入射する主光線Ｌの入射角の内、最も大きい角度は５０度であることが分かる。
【０１１１】
（数値実施例５）
数値実施例５では、透過素子１４０を、画像表示素子１３０の面に直交する方向に対して６０度の角度で傾けて配置した。その結果、図８に示す様に、数値実施例５では、スクリーン１上の相対位置０．４に到達する主光線Ｌは、透過素子１４０の基準縦交線ＢＬに入射する角度が０となっている。また、基準縦交線ＢＬに入射する主光線Ｌの入射角の内、最も大きい角度は４０度であることが分かる。
【０１１２】
（数値実施例６）
数値実施例６では、透過素子１４０を、画像表示素子１３０の面に直交する方向に対して５０度の角度で傾けて配置した。その結果、図９に示す様に、数値実施例６では、スクリーン１上の相対位置０．２５に到達する主光線Ｌは、透過素子１４０の基準縦交線ＢＬに入射する角度が０となっている。また、基準縦交線ＢＬに入射する主光線Ｌの入射角の内、最も大きい角度は、３０度であることが分かる。
【０１１３】
（数値実施例７）
数値実施例７では、透過素子１４０を、画像表示素子１３０の面に直交する方向に対して４０度の角度で傾けて配置した。その結果、図１０に示す様に、数値実施例７では、スクリーン１上の相対位置０．１２に到達する主光線Ｌは、透過素子１４０の基準縦交線ＢＬ位置に入射する角度が０となっている。また、基準縦交線ＢＬに入射する主光線Ｌの入射角の内、最も大きい角度は３５度であることが分かる。
【０１１４】
数値実施例８、９、１０および１１における透過光学系１１０のレンズテータは数値実施例１と同様であるため説明を省略する。下記データ１６に、数値実施例８、９、１０および１１の透過素子１４０のレンズデータを示す。
【０１１５】
データ１６の面番号１は、透過素子１４０の入射面を示す。面番号２は、透過素子１４０の出射面を示す。
［データ１６］
面データ
面番号  Ｘ曲率半径  Ｙ曲率半径  ｄ    Ｎｄ    Ｖｄ
1    -248        -298        2.0  1.5168    64.2
2    -250        -300         
（数値実施例８）
数値実施例８では、透過素子１４０を、画像表示素子１３０の面に直交する方向に対して７０度の角度で傾けて配置した。その結果、図１１に示す様に、数値実施例８では、スクリーン１上の相対位置０．８に到達する主光線Ｌは、透過素子１４０の基準縦交線ＢＬに入射する角度が０となっている。また、基準縦交線ＢＬに入射する主光線Ｌの入射角の内、最も大きい角度は、４７度であることが分かる。
【０１１６】
（数値実施例９）
数値実施例９では、透過素子１４０を、画像表示素子１３０の面に直交する方向に対して６０度の角度で傾けて配置した。その結果、図１２に示す様に、数値実施例９では、スクリーン１上の相対位置０．４６に到達する主光線Ｌは、透過素子１４０の基準縦交線ＢＬに入射する角度が０となっている。また、基準縦交線ＢＬに入射する主光線Ｌの入射角の内、最も大きい角度は、３８度であることが分かる。
【０１１７】
（数値実施例１０）
数値実施例１０では、透過素子１４０を、画像表示素子１３０の面に直交する方向に対して５０度の角度で傾けて配置した。その結果、図１３に示す様に、数値実施例１０では、スクリーン１上の相対位置０．２７に到達する主光線Ｌは、透過素子１４０の基準縦交線ＢＬに入射する角度が０となっている。また、基準縦交線ＢＬに入射する主光線Ｌの入射角の内、最も大きい角度は、２７度であることが分かる。
【０１１８】
（数値実施例１１）
数値実施例１１では、透過素子１４０を、画像表示素子１３０の面に直交する方向に対して４０度の角度で傾けて配置した。その結果、図１４に示す様に、数値実施例１１では、スクリーン１上の相対位置０．１５に到達する主光線Ｌは、透過素子１４０の基準縦交線ＢＬに入射する角度が０となっている。また、基準縦交線ＢＬに入射する主光線Ｌの入射角の内、最も大きい角度は、３４度であることが分かる。
【０１１９】
次に、数値実施例１２、１３、１４および１５について説明する。数値実施例１２〜１５は、実施の形態４の変形例に相当する。数値実施例１２〜１５における透過光学系１１０のレンズテータは数値実施例１と同様であるため説明を省略する。下記データ１７に、数値実施例１２〜１５の透過素子１４０のレンズデータを示す。
【０１２０】
データ１７の面番号１は、透過素子１４０の入射面を示す。面番号２は、透過素子１４０の出射面を示す。
［データ１７］
面データ
面番号  Ｘ曲率半径  Ｙ曲率半径  ｄ    Ｎｄ    Ｖｄ
1    -113        ∞          2.0  1.5168   64.2
2    -115        ∞         
以下の数値実施例１２〜１５では、第１ミラー１２１と第２ミラー１２２の配置位置を逆にした。つまり、反射面が自由曲面である第２ミラー１２２を、反射面が平面である第１ミラー１２１よりも画像表示素子１３０に近い位置に配置した。
【０１２１】
（数値実施例１２）
数値実施例１２では、透過素子１４０を、画像表示素子１３０の面に直交する方向に対して７０度の角度で傾けて配置した。その結果、図１５に示す様に、数値実施例１２では、スクリーン１上の相対位置０．０８に到達する主光線Ｌは、透過素子１４０の基準縦交線ＢＬに入射する角度が０となっている。また、基準縦交線ＢＬに入射する主光線Ｌの入射角の内、最も大きい角度は、３２度であることが分かる。
【０１２２】
（数値実施例１３）
数値実施例１３では、透過素子１４０を、画像表示素子１３０の面に直交する方向に対して６０度の角度で傾けて配置した。その結果、図１６に示す様に、数値実施例１３では、スクリーン１上の相対位置０．２に到達する主光線Ｌは、透過素子１４０の基準縦交線ＢＬに入射する角度が０となっている。また、基準縦交線ＢＬに入射する主光線Ｌの入射角の内、最も大きい角度は、２１度であることが分かる。
【０１２３】
（数値実施例１４）
数値実施例１４では、透過素子１４０を、画像表示素子１３０の面に直交する方向に対して５０度の角度で傾けて配置した。その結果、図１７に示す様に、数値実施例１４では、スクリーン１上の相対位置０．４６に到達する主光線Ｌは、透過素子１４０の基準縦交線ＢＬに入射する角度が０となっている。また、基準縦交線ＢＬに入射する主光線Ｌの入射角の内、最も大きい角度は、３１度であることが分かる。
【０１２４】
（数値実施例１５）
数値実施例１５では、透過素子１４０を、画像表示素子１３０の面に直交する方向に対して４０度の角度で傾けて配置した。その結果、図１８に示す様に、数値実施例１５では、スクリーン１上の相対位置０．９２に到達する主光線Ｌは、透過素子１４０の基準縦交線ＢＬに入射する角度が０となっている。また、基準縦交線ＢＬに入射する主光線Ｌの入射角の内、最も大きい角度は、４１度であることが分かる。
【０１２５】
次に、数値実施例１６、１７、１８および１９について説明する。数値実施例１６〜１９は、実施の形態４の変形例に相当する。数値実施例１６〜１９における透過光学系１１０のレンズテータは数値実施例１と同様であるため説明を省略する。下記データ１８に、数値実施例１６〜１９の透過素子１４０のレンズデータを示す。
【０１２６】
データ１８の面番号１は、透過素子１４０の入射面を示す。面番号２は、透過素子１４０の出射面を示す。
［データ１８］
面データ
面番号  Ｘ曲率半径  Ｙ曲率半径  ｄ    Ｎｄ    Ｖｄ
1    -113        ∞          2.0  1.5168    64.2
2    -115        ∞         
以下の数値実施例１６、１７、１８および１９では、平面ミラーである第１ミラー１２１を用いず、第２ミラー１２２のみを用いた。
【０１２７】
（数値実施例１６）
数値実施例１６では、透過素子１４０を、画像表示素子１３０の面に直交する方向に対して７０度の角度で傾けて配置した。その結果、図１９に示す様に、数値実施例１６では、スクリーン１上の相対位置０．０４に到達する主光線Ｌは、透過素子１４０の基準縦交線ＢＬに入射する角度が０となっている。また、基準縦交線ＢＬに入射する主光線Ｌの入射角の内、最も大きい角度は、３６度であることが分かる。
【０１２８】
（数値実施例１７）
数値実施例１７では、透過素子１４０を、画像表示素子１３０の面に直交する方向に対して６０度の角度で傾けて配置した。その結果、図２０に示す様に、数値実施例１７では、スクリーン１上の相対位置０．１６に到達する主光線Ｌは、透過素子１４０の基準縦交線ＢＬに入射する角度が０となっている。また、基準縦交線ＢＬに入射する主光線Ｌの入射角の内、最も大きい角度は、２６度であることが分かる。
【０１２９】
（数値実施例１８）
数値実施例１８では、透過素子１４０を、画像表示素子１３０の面に直交する方向に対して５０度の角度で傾けて配置した。その結果、図２１に示す様に、数値実施例１８では、スクリーン１上の相対位置０．３２に到達する主光線Ｌは、透過素子１４０の基準縦交線ＢＬに入射する角度が０となっている。また、基準縦交線ＢＬに入射する主光線Ｌの入射角の内、最も大きい角度は、２６度であることが分かる。
【０１３０】
（数値実施例１９）
数値実施例１９では、透過素子１４０を、画像表示素子１３０の面に直交する方向に対して４０度の角度で傾けて配置した。その結果、図２２に示す様に、数値実施例１９では、スクリーン１上の相対位置０．６２に到達する主光線Ｌは、透過素子１４０の基準縦交線ＢＬに入射する角度が０となっている。また、基準縦交線ＢＬに入射する主光線Ｌの入射角の内、最も大きい角度は、３６度であることが分かる。
【０１３１】
（比較例１）
数値実施例４、５、６及び７と比較するために、比較例１では、透過素子１４０を、画像表示素子１３０の面に直交する方向に対して９０度の角度で傾けて配置した。比較例１の投写光学系１００のその他の構成は、数値実施例４、５、６及び７と同様の構成である。その結果、図２３に示す様に、比較例１では、スクリーン１上に到達する主光線Ｌは、透過素子１４０の基準縦光線ＢＬに入射する角度が０とならない。そのため、基準縦交線ＢＬに入射する主光線Ｌの内、最も大きい角度は７０度となり、上記数値実施例４、５、６及び７に対して大きくなっていることが分かる。
【０１３２】
（比較例２）
数値実施例８、９、１０及び１１と比較するために、比較例２では、透過素子１４０を、画像表示素子１３０の面に直交する方向に対して９０度の角度で傾けて配置した。比較例２の投写光学系１００のその他の構成は、数値実施例８、９、１０及び１１と同様の構成である。その結果、図２４に示す様に、比較例２では、スクリーン１上に到達する主光線Ｌは、透過素子１４０の基準縦光線ＢＬに入射する角度が０とならない。そのため、基準縦交線ＢＬに入射する主光線Ｌの内、最も大きい角度は６６度となり、上記数値実施例８、９、１０及び１１に対して大きくなっていることが分かる。
【０１３３】
（比較例３）
数値実施例１２、１３、１４及び１５と比較するために、比較例３では、透過素子１４０を、画像表示素子１３０の面に直交する方向に対して９０度の角度で傾けて配置した。比較例３の投写光学系１００のその他の構成は、数値実施例１２、１３、１４及び１５と同様の構成である。その結果、図２５に示す様に、比較例３では、スクリーン１上に到達する主光線Ｌは、透過素子１４０の基準縦交線ＢＬに入射する角度が０とならない。比較例３では、基準縦交線ＢＬに入射する主光線Ｌの内、最も大きい角度（最大入射角）は４２度となり、上記数値実施例１２、１３、１４及び１５における最大入射角よりも大きくなっていることが分かる。また比較例３における最大入射角は、特に条件式（２）を満たす数値実施例１２、１３、及び１４における最大入射角よりも顕著に大きくなっていることが分かる。
【０１３４】
（比較例４）
数値実施例１６、１７、１８及び１９と比較するために、比較例４では、透過素子１４０を、画像表示素子１３０の面に直交する方向に対して９０度の角度で傾けて配置した。比較例４の投写光学系１００のその他の構成は、数値実施例１６、１７、１８及び１９と同様の構成である。その結果、図２６に示す様に、比較例４では、スクリーン１上に到達する主光線Ｌは、透過素子１４０の基準縦交線ＢＬに入射する角度が０とならない。そのため、基準縦交線ＢＬに入射する主光線Ｌの内、最も大きい角度は４６度となり、上記数値実施例１６、１７、１８及び１９に対して大きくなっていることが分かる。
【０１３５】
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１〜実施の形態４を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態１〜実施の形態４で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
【０１３６】
なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
本開示は、画像表示素子に表示された画像を投写する投写に適用可能である。具体的には、プロジェクターやヘッドアップディスプレイなどに、本開示は適用可能である。
【符号の説明】
【０１３８】
１  スクリーン
１０  画像投写装置
１００  投写光学系
１１０  透過光学系
１２０  反射光学系
１２１  第１ミラー
１２２  第２ミラー
１３０  画像表示素子
１３１  画像
１３１ａ  長辺
１３１ｂ  短辺
ＢＯ  基準交点
ＢＬ  基準縦交線
１４０  透過素子
Ａ  開口絞り
ＰＢ  プリズム
Ｌ１  第１レンズ（正レンズ）
Ｌ２  第２レンズ
Ｌ３  第３レンズ（正レンズ）
Ｌ４  第４レンズ
Ｌ５  第５レンズ（正レンズ）
Ｌ６  第６レンズ
Ｌ７  第７レンズ
Ｌ８  第８レンズ
Ｌ９  第９レンズ
Ｌ１０  第１０レンズ
Ｌ１１  第１１レンズ（第１正レンズ）
Ｌ１２  第１２レンズ（負レンズ）
Ｌ１３  第１３レンズ（第２正レンズ）
Ｌ１８  第１８レンズ
【図１】
2017169577.tif 000007
【図２】
2017169577.tif 000008
【図３】
2017169577.tif 000009
【図４】
2017169577.tif 000010
【図５】
2017169577.tif 000011
【図６】
2017169577.tif 000012
【図７】
2017169577.tif 000013
【図８】
2017169577.tif 000014
【図９】
2017169577.tif 000015
【図１０】
2017169577.tif 000016
【図１１】
2017169577.tif 000017
【図１２】
2017169577.tif 000018
【図１３】
2017169577.tif 000019
【図１４】
2017169577.tif 000020
【図１５】
2017169577.tif 000021
【図１６】
2017169577.tif 000022
【図１７】
2017169577.tif 000023
【図１８】
2017169577.tif 000024
【図１９】
2017169577.tif 000025
【図２０】
2017169577.tif 000026
【図２１】
2017169577.tif 000027
【図２２】
2017169577.tif 000028
【図２３】
2017169577.tif 000029
【図２４】
2017169577.tif 000030
【図２５】
2017169577.tif 000031
【図２６】
2017169577.tif 000032
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月9日(2017.11.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＸＹＺ座標を用いて位置関係を表した場合に、画像表示素子に表示され、Ｘ軸の正の方向及びＹ軸の正の方向で定義され、前記Ｘ軸に平行な長辺と前記Ｙ軸に平行な短辺とを有する画像を、前記Ｙ軸とＺ軸とで定義される斜めの位置から、投写面に拡大して投写する投写光学系であって、
レンズ素子を含み、前記画像表示素子が表示する前記画像を拡大する透過光学系と、
前記透過光学系と前記投写面との間の光路上に配置され、前記画像の光線を遮蔽することなく透過する透過素子と、を備え、
前記透過素子の、前記光線が入射する入射面及び前記光線が出射する出射面の少なくとも一方の面において、
前記画像から出射して前記透過光学系の瞳の中心を通る主光線のうち、前記画像の中心から出射する光線が通過する点を基準交点とし、
前記基準交点を通り、前記Ｙ軸の前記正の方向に対応する方向と平行な線を基準縦交線とするとき、
前記一方の面の、前記基準縦交線と垂直な方向に対する曲率は、前記基準縦交線と平行な方向に対する曲率よりも大きく、
前記主光線のうち、前記基準縦交線に入射する光線の、前記一方の面に対する入射角は、前記基準縦交線上の一点のみにおいて、ゼロである、
投写光学系。
【請求項２】
以下の条件を満足する、請求項１に記載の投写光学系：
０  ＜  Ｙｐ  ＜  ０．９
ここで、
Ｙｐ： 前記投写面に投写される投影画像において、前記投影画像の中心を通り前記投影画像の短辺に平行な直線上の任意の点の位置を、前記Ｙ軸の前記正の方向に対応する方向に０から１で相対的に表した場合に、前記基準縦交線を通り前記法線に平行な前記主光線が到達する前記投影画像上の相対位置である。
【請求項３】
さらに、
前記透過光学系と前記透過素子との間に配置された反射光学系を備えた、請求項1に記載の投写光学系。
【請求項４】
前記透過素子の前記一方の面は、直交する二つの方向で互いに異なる曲率を有する、トロイダル面及び自由曲面のいずれかである、請求項1に記載の投写光学系。
【請求項５】
請求項１に記載の投写光学系と、
前記画像表示素子とを備える、
画像投写装置。
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月30日(2018.1.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＸＹＺ座標を用いて位置関係を表した場合に、画像表示素子に表示され、Ｘ軸の正の方向及びＹ軸の正の方向で定義され、前記Ｘ軸に平行な長辺と前記Ｙ軸に平行な短辺とを有する画像を、前記Ｙ軸とＺ軸とで定義される斜めの位置から、投写面に拡大して投写する投写光学系であって、
レンズ素子を含み、前記画像表示素子が表示する前記画像を拡大する透過光学系と、
前記透過光学系と前記投写面との間の光路上に配置され、前記画像の光線を遮蔽することなく透過する透過素子と、を備え、
前記透過素子の、前記光線が入射する入射面及び前記光線が出射する出射面の少なくとも一方の面において、
前記画像から出射して前記透過光学系の瞳の中心を通る主光線のうち、前記画像の中心から出射する光線が通過する点を基準交点とし、
前記基準交点を通り、前記Ｙ軸の前記正の方向に対応する方向と平行な線を基準縦交線とするとき、
前記一方の面の、前記基準縦交線と垂直な方向に対する曲率は、前記基準縦交線と平行な方向に対する曲率よりも大きく、
前記主光線のうち、前記基準縦交線に入射する光線の、前記一方の面に対する入射角は、前記基準縦交線上の一点のみにおいて、ゼロである、
投写光学系。
【請求項２】
複数の主光線が前記透過素子上の同一位置を通過する、請求項１に記載の投写光学系。
【請求項３】
以下の条件を満足する、請求項１に記載の投写光学系：
０  ＜  Ｙｐ  ＜  ０．９
ここで、
Ｙｐ： 前記投写面に投写される投影画像において、前記投影画像の中心を通り前記投影画像の短辺に平行な直線上の任意の点の位置を、前記Ｙ軸の前記正の方向に対応する方向に０から１で相対的に表した場合に、前記基準縦交線を通り前記法線に平行な前記主光線が到達する前記投影画像上の相対位置である。
【請求項４】
さらに、
前記透過光学系と前記透過素子との間に配置された反射光学系を備えた、請求項１に記載の投写光学系。
【請求項５】
前記透過素子の前記一方の面は、直交する二つの方向で互いに異なる曲率を有する、トロイダル面及び自由曲面のいずれかである、請求項１に記載の投写光学系。
【請求項６】
請求項１に記載の投写光学系と、
前記画像表示素子とを備える、
画像投写装置。
【国際調査報告】
2017169577.tif 000033
2017169577.tif 000034