(57)【要約】  本技術の一形態に係る画像表示装置は、光源と、画像生成部と、投射光学系とを具備する。前記画像生成部は、前記光源から出射される光束を変調して画像光を生成する。前記投射光学系は、第１のレンズ系と、第１の反射光学系と、第２のレンズ系と、第２の反射光学系とを有する。前記第１のレンズ系は、全体で正の屈折力を有し、前記生成された画像光を屈折させる。前記第１の反射光学系は、前記第１のレンズ系により屈折された前記画像光を折り返して反射する２以上の反射面を有する。前記第２のレンズ系は、全体で正の屈折力を有し、前記第１の反射光学系により反射された前記画像光を屈折させる。前記第２の反射光学系は、前記第２のレンズ系により屈折された前記画像光を被投射物に向けて反射する凹面反射面を有する。
2019012795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から出射される光束を変調して画像光を生成する画像生成部と、
全体で正の屈折力を有し、前記生成された画像光を屈折させる第１のレンズ系と、
前記第１のレンズ系により屈折された前記画像光を折り返して反射する２以上の反射面を有する第１の反射光学系と、
全体で正の屈折力を有し、前記第１の反射光学系により反射された前記画像光を屈折させる第２のレンズ系と、
前記第２のレンズ系により屈折された前記画像光を被投射物に向けて反射する凹面反射面を有する第２の反射光学系と
を有する投射光学系と
を具備する画像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像表示装置であって、
前記画像生成部と前記第１の反射光学系との間の第１の中間結像面に、前記画像光により構成される画像の第１の中間像が結像され、
前記第１の反射光学系と前記第２のレンズ系との間の第２の中間結像面に、前記画像光により構成される画像の第２の中間像が結像され、
前記第２のレンズ系と前記第２の反射光学系との間の第３の中間結像面に、前記画像光により構成される画像の第３の中間像が結像される
投影光学系。
【請求項３】
請求項１に記載の画像表示装置であって、
前記画像生成部と前記第１の反射光学系との間の第１の中間結像面に、前記画像光により構成される画像の第１の中間像が結像され、
前記２以上の反射面に含まれる第１の反射面と第２の反射面との間の第２の中間結像面に、前記画像光により構成される画像の第２の中間像が結像され、
前記第２のレンズ系と前記第２の反射光学系との間の第３の中間結像面に、前記画像光により構成される画像の第３の中間像が結像される
投影光学系。
【請求項４】
請求項１に記載の画像表示装置であって、
第２の反射光学系は、前記被投射物に含まれる平面部分に前記画像光により構成される画像を結像する
画像表示装置。
【請求項５】
請求項１に記載の画像表示装置であって、
前記画像光の主光線は、前記第１のレンズ系に含まれる前記画像生成部に最も近いレンズの光軸を延長した基準軸と、４回以上交差する
画像表示装置。
【請求項６】
請求項５に記載の画像表示装置であって、
前記画像光の主光線は、前記基準軸に対して、前記第１のレンズ系内の第１の交点、前記２以上の反射面に含まれる第１の反射面と第２の反射面との間の第２の交点、前記第１の反射光学系と前記第２の反射光学系との間の第３の交点、及び前記第２の反射光学系と前記被投射物との間の第４の交点の各々にて、交差する。
画像表示装置。
【請求項７】
請求項３に記載の画像表示装置であって、
前記第１の反射面は、前記第１のレンズ系により屈折された前記画像光を折り返して反射し、
前記第２の反射面は、前記第１の反射面により反射された前記画像光を折り返して、前記第２のレンズ系に反射する
画像表示装置。
【請求項８】
請求項２に記載の画像表示装置であって、
前記第１の中間結像面、前記第２の中間結像面、及び第３の中間結像面の各々は、前記基準軸に略垂直な平面ではない
画像表示装置。
【請求項９】
請求項５に記載の画像表示装置であって、
前記画像生成部側を第１の側とし、その反対側を第２の側とすると、
前記基準軸上の前記第１のレンズ系の最も前記第１の側に対応する第１の点から前記凹面反射面の最も前記第２の側に対応する第２の点までの長さＴと、前記基準軸上の前記第１のレンズ系の最も前記第２の側に対応する第３の点から前記第２の点までの長さＴ２とが、
（１）  ０．２＜Ｔ２／Ｔ＜０．８
の関係を満たすように構成される
画像表示装置。
【請求項１０】
請求項５に記載の画像表示装置であって、
前記画像生成部側を第１の側とし、その反対側を第２の側とすると、
前記画像光の主光線の、前記第１のレンズ系の最も前記第２の側のレンズ面から前記凹面反射面までの光路長ＴＷＤ２が、
（２）  ０．２＜Ｔ２／ＴＷＤ＜０．８
の関係を満たすように構成される
画像表示装置。
【請求項１１】
請求項５に記載の画像表示装置であって、
前記画像生成部側を第１の側とし、その反対側を第２の側とすると、
前記基準軸上の前記第２のレンズ系の最も前記第１の側に対応する点から前記第２のレンズ系の最も前記第２の側に対応する点までの長さＴＲＬが、
（３）  ５＜Ｔ／ＴＲＬ＜５０
の関係を満たすように構成される
画像表示装置。
【請求項１２】
請求項５に記載の画像表示装置であって、
前記第１のレンズ系の最も有効径が大きい光学部品の有効径ＳＡ１ｍａｘと、前記第２のレンズ系の最も有効径が大きい光学部品の有効径ＳＡ２ｍａｘとが、
（４）  １．３＜ＳＡ１ｍａｘ/ＳＡ２ｍａｘ＜５
の関係を満たすように構成される
画像表示装置。
【請求項１３】
請求項５に記載の画像表示装置であって、
前記２以上の反射面は、前記第１のレンズ系により屈折された前記画像光を折り返して反射する第１の反射面と、前記第１の反射面により反射された前記画像光を折り返して前記第２のレンズ系に反射する第２の反射面とを有し、
前記画像光の主光線の前記第１の反射面から前記第２の反射面までの光路と前記基準軸とが交差する角度ｒｙ１と、前記第２の反射面から前記第２のレンズ系までの光路と前記基準軸とが交差する角度ｒｙ２とが、
（５）  ０．５＜｜ｒｙ１−ｒｙ２｜/ｒｙ２＜２．５
の関係を満たすように構成される
画像表示装置。
【請求項１４】
請求項５に記載の画像表示装置であって、
前記第１のレンズ系は、前記第１のレンズ系に含まれる１以上の光学部品の各々の光軸が、前記基準軸に略一致するように構成され、
前記第２のレンズ系は、前記第２のレンズ系に含まれる１以上の光学部品の各々の光軸が、前記基準軸に略一致するように構成される
画像表示装置。
【請求項１５】
請求項５に記載の画像表示装置であって、
前記凹面反射面は、回転対称軸が前記基準軸に略一致するように構成され、
前記２以上の反射面の各々は、凹面反射面であり、回転対称軸が前記基準軸に略一致するように構成される
画像表示装置。
【請求項１６】
請求項５に記載の画像表示装置であって、
前記凹面反射面及び前記２以上の反射面の少なくとも１つは、回転対称軸を有さない自由曲面である
画像表示装置。
【請求項１７】
請求項１に記載の画像表示装置であって、
前記２以上の反射面の少なくとも１つは、前記画像光を反射する反射領域と前記画像光が透過する透過領域とを含む主面を有する光学部材の、前記反射領域により構成される
画像表示装置。
【請求項１８】
請求項１に記載の画像表示装置であって、
前記２以上の反射面は、前記第１のレンズ系により屈折された前記画像光を折り返して反射する第１の反射面と、前記第１の反射面により反射された前記画像光を折り返して前記第２のレンズ系に反射する第２の反射面とを有し、
前記画像光の主光線の前記第１の反射面から前記第２の反射面までの光路が、屈折率が１以上２以下の媒質内に構成される
画像表示装置。
【請求項１９】
光源から出射される光束を変調して生成された画像光を投射する投射光学系であって、
全体で正の屈折力を有し、前記生成された画像光を屈折させる第１のレンズ系と、
前記第１のレンズ系により屈折された前記画像光を折り返して反射する２以上の反射面を有する第１の反射光学系と、
全体で正の屈折力を有し、前記第１の反射光学系により反射された前記画像光を屈折させる第２のレンズ系と、
前記第２のレンズ系により屈折された前記画像光を被投射物に向けて反射する凹面反射面を有する第２の反射光学系と
を具備する投射光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、例えばプロジェクタ等の画像表示装置、及び投射光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スクリーン上に投射画像を表示する投射型の画像表示装置として、プロジェクタが広く知られている。最近では、投射空間が小さくても大画面を表示できる超広角のフロント投射型プロジェクタの需要が高まってきている。このプロジェクタを用いれば、スクリーンに対して斜めかつ広角に打ち込むことで、限定された空間において大画面を投射することが可能となる。【０００３】
特許文献１に記載の超広角の投射型プロジェクタでは、投射光学系に含まれる一部の光学部品を移動させることで、スクリーン上に投射される投射画像を移動させる画面シフトが可能となっている。この画面シフトを用いることで、画像位置等の微調整が容易に実行可能となっている（特許文献１の明細書段落［００２３］［００２４］等）。【０００４】
特許文献２には、半導体露光装置用の対物光学系について記載されている。この対物光学系は、互いに対向する２つの凹面鏡を有し中間像を結像可能な光学系を含む（特許文献２の明細書段落［００５４］図１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５３６５１５５号公報
【特許文献２】特開２０１４−５９５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
今後とも超広角に対応したプロジェクタは普及していくものと考えられ、装置の小型化・高性能化を実現するための技術が求められている。【０００７】
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、超広角に対応可能であり、装置の小型化・高性能化を実現可能な画像表示装置、及び投射光学系を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る画像表示装置は、光源と、画像生成部と、投射光学系とを具備する。
前記画像生成部は、前記光源から出射される光束を変調して画像光を生成する。
前記投射光学系は、第１のレンズ系と、第１の反射光学系と、第２のレンズ系と、第２の反射光学系とを有する。
前記第１のレンズ系は、全体で正の屈折力を有し、前記生成された画像光を屈折させる。
前記第１の反射光学系は、前記第１のレンズ系により屈折された前記画像光を折り返して反射する２以上の反射面を有する。
前記第２のレンズ系は、全体で正の屈折力を有し、前記第１の反射光学系により反射された前記画像光を屈折させる。
前記第２の反射光学系は、前記第２のレンズ系により屈折された前記画像光を被投射物に向けて反射する凹面反射面を有する。【０００９】
この画像表示装置では、第１のレンズ系により屈折された画像光が、第１の反射光学系の２以上の反射面の各々により折り返して反射される。これにより投射光学系を大型化することなく、画像光の光路長を十分に確保することが可能となる。この結果、装置の小型化を実現することが可能となる。また第２のレンズ系及び第２の反射光学系を介して、精度の高い画像を被投射物に投射することが可能となり、高性能化が実現される。【００１０】
前記画像生成部と前記第１の反射光学系との間の第１の中間結像面に、前記画像光により構成される画像の第１の中間像が結像されてもよい。この場合、前記第１の反射光学系と前記第２のレンズ系との間の第２の中間結像面に、前記画像光により構成される画像の第２の中間像が結像されてもよい。また前記第２のレンズ系と前記第２の反射光学系との間の第３の中間結像面に、前記画像光により構成される画像の第３の中間像が結像されてもよい。【００１１】
前記２以上の反射面に含まれる第１の反射面と第２の反射面との間の第２の中間結像面に、前記画像光により構成される画像の第２の中間像が結像されてもよい。【００１２】
第２の反射光学系は、前記被投射物に含まれる平面部分に前記画像光により構成される画像を結像してもよい。【００１３】
前記画像光の主光線は、前記第１のレンズ系に含まれる前記画像生成部に最も近いレンズの光軸を延長した基準軸と、４回以上交差してもよい。【００１４】
前記画像光の主光線は、前記基準軸に対して、前記第１のレンズ系内の第１の交点、前記２以上の反射面に含まれる第１の反射面と第２の反射面との間の第２の交点、前記第１の反射光学系と前記第２の反射光学系との間の第３の交点、及び前記第２の反射光学系と前記被投射物との間の第４の交点の各々にて、交差してもよい。【００１５】
前記第１の反射面は、前記第１のレンズ系により屈折された前記画像光を折り返して反射してもよい。この場合、前記第２の反射面は、前記第１の反射面により反射された前記画像光を折り返して、前記第２のレンズ系に反射してもよい。【００１６】
前記第１の中間結像面、前記第２の中間結像面、及び第３の中間結像面の各々は、前記基準軸に略垂直な平面ではなくてもよい。【００１７】
前記画像生成部側を第１の側とし、その反対側を第２の側とすると、前記基準軸上の前記第１のレンズ系の最も前記第１の側に対応する第１の点から前記凹面反射面の最も前記第２の側に対応する第２の点までの長さＴと、前記基準軸上の前記第１のレンズ系の最も前記第２の側に対応する第３の点から前記第２の点までの長さＴ２とが、
（１）  ０．２＜Ｔ２／Ｔ＜０．８
の関係を満たすように構成されてもよい。【００１８】
前記画像生成部側を第１の側とし、その反対側を第２の側とすると、前記画像光の主光線の、前記第１のレンズ系の最も前記第２の側のレンズ面から前記凹面反射面までの光路長ＴＷＤ２が、
（２）  ０．２＜Ｔ２／ＴＷＤ＜０．８
の関係を満たすように構成されてもよい。
前記画像生成部側を第１の側とし、その反対側を第２の側とすると、前記基準軸上の前記第２のレンズ系の最も前記第１の側に対応する点から前記第２のレンズ系の最も前記第２の側に対応する点までの長さＴＲＬが、
（３）  ５＜Ｔ／ＴＲＬ＜５０
の関係を満たすように構成されてもよい。【００１９】
前記第１のレンズ系の最も有効径が大きい光学部品の有効径ＳＡ１ｍａｘと、前記第２のレンズ系の最も有効径が大きい光学部品の有効径ＳＡ２ｍａｘとが、
（４）  １．３＜ＳＡ１ｍａｘ/ＳＡ２ｍａｘ＜５
の関係を満たすように構成されてもよい。
前記２以上の反射面は、前記第１のレンズ系により屈折された前記画像光を折り返して反射する第１の反射面と、前記第１の反射面により反射された前記画像光を折り返して前記第２のレンズ系に反射する第２の反射面とを有してもよい。この場合、前記画像光の主光線の前記第１の反射面から前記第２の反射面までの光路と前記基準軸とが交差する角度ｒｙ１と、前記第２の反射面から前記第２のレンズ系までの光路と前記基準軸とが交差する角度ｒｙ２とが、
（５）  ０．５＜｜ｒｙ１−ｒｙ２｜/ｒｙ２＜２．５
の関係を満たすように構成されてもよい。【００２０】
前記第１のレンズ系は、前記第１のレンズ系に含まれる１以上の光学部品の各々の光軸が、前記基準軸に略一致するように構成されてもよい。この場合、前記第２のレンズ系は、前記第２のレンズ系に含まれる１以上の光学部品の各々の光軸が、前記基準軸に略一致するように構成されてもよい。【００２１】
前記凹面反射面は、回転対称軸が前記基準軸に略一致するように構成されてもよい。この場合、前記２以上の反射面の各々は、凹面反射面であり、回転対称軸が前記基準軸に略一致するように構成されてもよい。【００２２】
前記凹面反射面及び前記２以上の反射面の少なくとも１つは、回転対称軸を有さない自由曲面であってもよい。【００２３】
前記２以上の反射面の少なくとも１つは、前記画像光を反射する反射領域と前記画像光が透過する透過領域とを含む主面を有する光学部材の、前記反射領域により構成されてもよい。【００２４】
前記画像光の主光線の前記第１の反射面から前記第２の反射面までの光路が、屈折率が１以上２以下の媒質内に構成されてもよい。【００２５】
本技術の一形態に係る投射光学系は、光源から出射される光束を変調して生成された画像光を投射する投射光学系であって、前記第１のレンズ系と、前記第１の反射光学系と、前記第２のレンズ系と、第２の反射光学系とを具備する。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本技術によれば、超広角に対応可能であり、装置の小型化・高性能化を実現することが可能となる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】超広角対応の液晶プロジェクタの他の利点を説明するための概略図である。
【図２】第１の実施形態に係る投射型の画像表示装置の構成例を示す概略図である。
【図３】第１の実施形態に係る投射光学系の概略構成例を示す光路図である。
【図４】第１の実施形態に係る投射光学系の概略構成例を示す光路図である。
【図５】第１の実施形態に係る投射光学系の概略構成例を示す光路図である。
【図６】画像投影に関するパラメータの一例を示す表である。
【図７】画像表示装置のレンズデータである。
【図８】投射光学系に含まれる光学部品の非球面係数の一例を示す表である。
【図９】条件式（１）〜（５）で用いられるパラメータの数値を示す表である。
【図１０】投射光学系による投影画像の一例を示す模式図である。
【図１１】投影画像に関する横収差図の一例を示すグラフである。
【図１２】第２の実施形態に係る投射光学系の概略構成例を示す光路図である。
【図１３】第２の実施形態に係る投射光学系の概略構成例を示す光路図である。
【図１４】第２の実施形態に係る投射光学系の概略構成例を示す光路図である。
【図１５】画像投影に関するパラメータの一例を示す表である。
【図１６】画像表示装置のレンズデータである。
【図１７】投射光学系に含まれる光学部品の非球面係数、自由曲面係数、ＸＹＺ方向における偏心成分、及びＸＹＺの各軸回りの回転成分の一例を示す表である。
【図１８】投射光学系に含まれる光学部品の非球面係数、自由曲面係数、ＸＹＺ方向における偏心成分、及びＸＹＺの各軸回りの回転成分の一例を示す表である。
【図１９】条件式（１）〜（５）で用いられるパラメータの数値を示す表である。
【図２０】投射光学系による投影画像の一例を示す模式図である。
【図２１】投影画像に関する横収差図の一例を示すグラフである。
【図２２】第３の実施形態に係る投射光学系の概略構成例を示す光路図である。
【図２３】第３の実施形態に係る投射光学系の概略構成例を示す光路図である。
【図２４】第３の実施形態に係る投射光学系の概略構成例を示す光路図である。
【図２５】画像投影に関するパラメータの一例を示す表である。
【図２６】画像表示装置のレンズデータである。
【図２７】投射光学系に含まれる光学部品の非球面係数の一例を示す表である。
【図２８】条件式（１）〜（５）で用いられるパラメータの数値を示す表である。
【図２９】投射光学系による投影画像の一例を示す模式図である。
【図３０】投影画像に関する横収差図の一例を示すグラフである。
【図３１】第４の実施形態に係る投射光学系の概略構成例を示す光路図である。
【図３２】第４の実施形態に係る投射光学系の概略構成例を示す光路図である。
【図３３】第４の実施形態に係る投射光学系の概略構成例を示す光路図である。
【図３４】画像投影に関するパラメータの一例を示す表である。
【図３５】画像表示装置のレンズデータである。
【図３６】投射光学系に含まれる光学部品の非球面係数の一例を示す表である。
【図３７】条件式（１）〜（５）で用いられるパラメータの数値を示す表である。
【図３８】投射光学系による投影画像の一例を示す模式図である。
【図３９】投影画像に関する横収差図の一例を示すグラフである。
【図４０】第５の実施形態に係る投射光学系の概略構成例を示す光路図である。
【図４１】第５の実施形態に係る投射光学系の概略構成例を示す光路図である。
【図４２】第５の実施形態に係る投射光学系の概略構成例を示す光路図である。
【図４３】画像投影に関するパラメータの一例を示す表である。
【図４４】画像表示装置のレンズデータである。
【図４５】投射光学系に含まれる光学部品の非球面係数の一例を示す表である。
【図４６】条件式（１）〜（５）で用いられるパラメータの数値を示す表である。
【図４７】投射光学系による投影画像の一例を示す模式図である。
【図４８】投影画像に関する横収差図の一例を示すグラフである。
【図４９】第６の実施形態に係る投射光学系の概略構成例を示す光路図である。
【図５０】第６の実施形態に係る投射光学系の概略構成例を示す光路図である。
【図５１】第６の実施形態に係る投射光学系の概略構成例を示す光路図である。
【図５２】画像投影に関するパラメータの一例を示す表である。
【図５３】画像表示装置のレンズデータである。
【図５４】投射光学系に含まれる光学部品の非球面係数の一例を示す表である。
【図５５】第１の反射面を構成する光学部材の構成例を示す模式図である。
【図５６】条件式（１）〜（５）で用いられるパラメータの数値を示す表である。
【図５７】投射光学系による投影画像の一例を示す模式図である。
【図５８】投影画像に関する横収差図の一例を示すグラフである。
【図５９】第１及び第２の反射面の他の構成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２９】
［投射型画像表示装置の概要］
投射型の画像表示装置の概要について、液晶プロジェクタを例に挙げて簡単に説明する。液晶プロジェクタは、光源から照射される光を空間的に変調することで、映像信号に応じた光学像（画像光）を形成する。光の変調には、画像変調素子である液晶表示素子等が用いられる。例えばＲＧＢのそれぞれに対応するパネル状の液晶表示素子（液晶パネル）を備えた、三板式の液晶プロジェクタが用いられる。
【００３０】
光学像は、投射光学系により拡大投影され、スクリーン上に表示される。ここでは投射光学系が、例えば半画角が７０°近辺となる超広角に対応しているものとして説明を行う。もちろんこの角度に限定される訳ではない。
【００３１】
超広角に対応する液晶プロジェクタでは、小さい投射空間であっても大画面を表示することが可能である。すなわち液晶プロジェクタとスクリーンとの距離が短い場合でも、拡大投影が可能である。これにより以下のような利点が発揮される。
【００３２】
液晶プロジェクタをスクリーンに近接して配置することができるので、液晶プロジェクタからの光が人間の目に直接入る可能性を十分に抑制することが可能であり、高い安全性が発揮される。
画面（スクリーン）に人間等の影が映らないため、効率的なプレゼンテーションが可能である。
設置場所の選択の自由度が高く、狭い設置空間や障害物が多い天井等にも、簡単に設置可能である。
壁に設置して使用することで、天井に設置する場合と比べてケーブルの引き回し等のメンテナンスが容易である。
例えば打ち合わせスペース、教室、及び会議室等のセッティングの自由度を増やすことが可能である。
【００３３】
図１は、超広角対応の液晶プロジェクタの他の利点を説明するための概略図である。図１に示すように、テーブル上に超広角対応の液晶プロジェクタ１を設置することで、同じテーブル上に、拡大された画像２を投影することが可能となる。このような使い方も可能であり、空間を効率的に利用することができる。
【００３４】
最近では、学校や職場等での電子黒板（Interactive White Board）等の普及に伴い、超広角対応の液晶プロジェクタの需要が高まっている。またデジタルサイネージ（電子広告）等の分野でも同様の液晶プロジェクタが使われている。なお電子黒板としては、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＰＤＰ（Plasma Display Panel）といった技術を用いることも可能である。これらと比較して、超広角対応の液晶プロジェクタを用いることで、コストを抑えて大画面を提供することが可能となる。なお超広角対応の液晶プロジェクタは、短焦点プロジェクタや超短焦点プロジェクタ等とも呼ばれる。
【００３５】
＜第１の実施形態＞
［画像表示装置］
図２は、本技術の第１の実施形態に係る投射型の画像表示装置の構成例を示す概略図である。画像表示装置１００は、光源１０、照明光学系２０、及び投射光学系３０を含む。
【００３６】
光源１０は、照明光学系２０に対して光束を発するように配置される。光源１０としては、例えば高圧水銀ランプ等が使用される。その他、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＬＤ(Laser Diode)等の固体光源が用いられてもよい。
【００３７】
照明光学系２０は、光源１０から発せられた光束を、１次像面となる画像変調素子(液晶パネルＰ)の面上に均一照射するようになっている。照明光学系２０では、光源１０からの光束が、２つのフライアイレンズＦＬと、偏光変換素子ＰＳと、集光レンズＬとを順に通り、偏光の揃った均一な光束に変換される。
【００３８】
集光レンズＬを通った光束は、特定の波長帯域の光だけを反射するダイクロイック・ミラーＤＭによって、ＲＧＢの各色成分光にそれぞれ分離される。ＲＧＢの各色成分光は、全反射ミラーＭやレンズＬ等を介して、ＲＧＢの各色に対応して設けられた液晶パネルＰ（画像変調素子）に入射される。そして、各液晶パネルＰにより、映像信号に応じた光変調が行われる。光変調された各色成分光がダイクロイック・プリズムＰＰによって合成され、画像光が生成される。そして生成された画像光が投射光学系３０に向けて出射される。
【００３９】
照明光学系２０を構成する光学部品等は限定されず、上で述べた光学部品とは異なる光学部品が用いられてもよい。例えば画像変調素子として、透過型の液晶パネルＰに代えて、反射型の液晶パネルやデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等が用いられてもよい。また例えば、ダイクロイック・プリズムＰＰに代えて、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、ＲＧＢ各色の映像信号を合成する色合成プリズム、又はＴＩＲ（Total Internal Reflection）プリズム等が用いられてもよい。本実施形態において、照明光学系２０は、画像生成部に相当する。
【００４０】
投射光学系３０は、照明光学系２０から出射された画像光を調節し、２次像面となるスクリーン上への拡大投影を行う。すなわち、投射光学系３０により、１次像面（液晶パネルＰ）の画像情報が調節され、２次像面（スクリーン）に拡大投影される。
【００４１】
本実施形態においてスクリーンは被投射物に相当し、スクリーンの画像が投射される部分が被投射物の平面部分に相当する。その他、被投射物は限定されず、図１に示すようなテーブルや建物等の壁等、任意の被投射物への画像の表示に、本技術は適用可能である。
【００４２】
図３〜図５は、第１の実施形態に係る投射光学系の概略構成例を示す光路図である。ここでは、照明光学系２０の液晶パネルＰ及びダイクロイック・プリズムＰＰが模式的に図示されている。
【００４３】
以下、ダイクロイック・プリズムＰＰから投射光学系に出射される画像光の出射方向をＺ方向とする。また１次像面（液晶パネルＰ）の横方向をＸ方向とし、縦方向をＹ方向とする。当該Ｘ及びＹ方向は、２次像面（スクリーン）に拡大投影される画像の横方向及び縦方向に対応する方向となる。
【００４４】
また便宜的に、投射光学系を側方から見ているとして、図中のＺ方向を左右方向、Ｙ方向を上下方向として説明を行う場合がある。もちろん画像光の進行方向がこの方向に限定される訳ではなく、画像表示装置１００の向きや姿勢等に応じて画像光の進行方向は定まる。
【００４５】
投射光学系３０は、第１の光学系Ｌ１と、第２の光学系Ｌ２とを含む。第１の光学系Ｌ１は、全体で正の屈折力を有し、照明光学系２０により生成された画像光を屈折させる。
【００４６】
図３に示すように、第１の光学系Ｌ１は、第１の光学系Ｌ１に含まれる１以上の光学部品の各々の光軸が、Ｙ方向に延在する共通の基準軸と略一致するように構成される（以下、この基準軸を光軸Ｏと記載する）。なお光学部品の光軸は、典型的には、光学部品のレンズ面や反射面等の光学面の中央を通る軸である。例えば光学部品の光学面が回転対称軸を有する場合には、その回転対称軸が光軸に相当する。
【００４７】
本実施形態では、光軸Ｏは、第１の光学系Ｌ１に含まれる、照明光学系２０に最も近いレンズＬ１１の光軸（回転対称軸）を延長した軸である。すなわちレンズＬ１１の光軸を延長した軸上に、他の光学部品が配置される。なお画像光は、光軸Ｏから垂直方向（上下方向）にオフセットされた位置から、光軸Ｏに沿って出射される。本実施形態において、第１の光学系Ｌ１は、第１のレンズ系に相当する。
【００４８】
第２の光学系Ｌ２は、第１の反射面Ｍｒ１、第２の反射面Ｍｒ２、第２のレンズ系ＴＲ、及び凹面反射面Ｍｒ３を有する。第１の反射面Ｍｒ１は、光軸Ｏの下方側に配置され、第１の光学系Ｌ１により屈折された画像光を折り返して反射する。具体的には、左側から入射する画像光を、左上方に向けて折り返して反射する。
【００４９】
第１の反射面Ｍｒ１は、凹面反射面である。具体的には第１の反射面Ｍｒ１は、回転対称軸が光軸Ｏに一致するように構成された回転対称非球面であり、画像光が入射する領域である有効領域を反射可能な部分のみで構成されている。すなわち回転対称非球面の全体を配置するのではなく、回転対称非球面の必要な部分のみが配置されている。これにより装置の小型化を実現することが可能となる。
【００５０】
第２の反射面Ｍｒ２は、光軸Ｏの上方側に配置され、第１の反射面Ｍｒ１により反射された画像光を折り返して、第２のレンズ系ＴＲに向けて反射する。具体的には、右下方から入射する画像光を、右側に向けて折り返して反射する。
【００５１】
第２の反射面Ｍｒ２は、凹面反射面である。具体的には第２の反射面Ｍｒ２は、回転対称軸が光軸Ｏに一致するように構成された回転対称非球面であり、画像光が入射する領域である有効領域を反射可能な部分のみで構成されている。すなわち回転対称非球面の全体を配置するのではなく、回転対称非球面の必要な部分のみが配置されている。これにより装置の小型化を実現することが可能となる。
【００５２】
本実施形態では、第１及び第２の反射面Ｍｒ１及びＭｒ２により、第１の反射光学系が構成される。また第１及び第２の反射面Ｍｒ１及びＭｒ２は、２以上の反射面に含まれる反射面となる。
【００５３】
第２のレンズ系ＴＲは、全体で正の屈折率を有し、第１の反射光学系により反射された画像光、すなわち第２の反射面Ｍｒ２により反射された画像光を屈折させる。図３に示すように、第２のレンズ系ＴＲは、第２のレンズ系ＴＲに含まれる１以上の光学部品の各々の光軸が、光軸Ｏに略一致するように構成される。
【００５４】
凹面反射面Ｍｒ３は、第２のレンズ系ＴＲにより屈折された画像光をスクリーンに向けて反射する。凹面反射面Ｍｒ３は、回転対称軸が光軸Ｏに一致するように構成された回転対称非球面であり、画像光が入射する領域である有効領域を反射可能な部分のみで構成されている。すなわち回転対称非球面の全体を配置するのではなく、回転対称非球面の必要な部分のみが配置されている。これにより装置の小型化を実現することが可能となる。
【００５５】
本実施形態では、凹面反射面Ｍｒ３により、第２の反射光学系が構成される。
【００５６】
図３に示すように、本実施形態では、共通の光軸Ｏ上に、第１の光学系Ｌ１及び第２の光学系Ｌ２が構成される。すなわち照明光学系２０に最も近いレンズＬ１１の光軸（回転対称軸）を延長した軸が、各々の光軸（回転対称軸）と略一致するように、第１の光学系Ｌ１、第１及び第２の反射面Ｍｒ１及びＭｒ２、第２のレンズ系ＴＲ、及び凹面反射面Ｍｒ３が構成される。これによりＹ方向におけるサイズを小さくすることが可能となり、装置の小型化を図ることが可能となる。
【００５７】
図３〜図５を参照して、画像光の光路について説明する。図４に示すように、ダイクロイック・プリズムＰＰから投射光学系３０に出射される画像光のうち、液晶パネルＰの中心から出射される光線を、画像光の主光線Ｃ２として説明を行う。
【００５８】
光軸Ｏから上方にオフセットした位置から、光軸Ｏに沿って投射光学系３０に出射された画像光は、第１の光学系Ｌ１内で光軸Ｏと交差して、下方側へ進む。具体的には、画像光の主光線Ｃ２が、光軸Ｏに対して、第１の光学系Ｌ１内の第１の交点ｐｕ１にて交差する。
【００５９】
第１の光学系Ｌ１から出射された画像光は、第１の反射面Ｍｒ１により左上方に折り返され、再び光軸Ｏと交差する。具体的には、画像光の主光線Ｃ２が、光軸Ｏに対して、第１の反射面Ｍｒ１と第２の反射面Ｍｒ２との間の第２の交点ｐｕ２にて交差する。
【００６０】
左上方に折り返された画像光は、第２の反射面Ｍｒ２により折り返され、第２のレンズ系ＴＲに向けて反射される。そして画像光は、再び光軸Ｏと交差して右下方へ進む。具体的には、画像光の主光線Ｃ２が、光軸Ｏに対して、第１の反射光学系と第２の反射光学系との間、すなわち第２の反射面Ｍｒ２と凹面反射面Ｍｒ３との間の第３の交点ｐｕ３にて交差する。
【００６１】
本実施形態では、第３の交点ｐｕ３は、第２のレンズ系ＴＲの右側に位置する。すなわち第２の反射面Ｍｒ２により反射された画像光は、第２のレンズ系ＴＲを透過した後に、光軸Ｏと交差する。
【００６２】
右下方へ進む画像光は、凹面反射面Ｍｒ３により反射され、再び光軸Ｏと交差して、スクリーンに向けて進む。具体的には、画像光の主光線Ｃ２が、光軸Ｏに対して、第２の反射光学系と被投射物との間、すなわち凹面反射面Ｍｒ３とスクリーンとの間の第４の交点ｐｕ４にて交差する。
【００６３】
このように本実施形態では、主光線Ｃ２が光軸Ｏと４回交差するように、画像光の光路が構成される。これにより、凹面反射面Ｍｒ３までの画像光の光路を、光軸Ｏの近傍で構成することが可能となる。この結果、Ｙ方向における装置のサイズを小さくすることが可能となり、装置の小型化を図ることが可能となる。
【００６４】
また第１及び第２の反射面Ｍｒ１及びＭｒ２の各々により、画像光が折り返して反射される。これにより画像光の光路長を十分に確保することが可能となる。この結果、Ｘ方向における装置のサイズを小さくすることが可能となり、装置の小型化を図ることが可能となる。
【００６５】
また図３に示すように、本実施形態に係る投射光学系３０では、照明光学系２０に含まれるダイクロイック・プリズムＰＰと第１の反射光学系との間、すなわちダイクロイック・プリズムＰＰと第１の反射面Ｍｒ１との間の第１の中間結像面ＩＭ１に、第１の中間像が結像される。ここで中間像とは、画像光より構成される画像の中間像である。
【００６６】
また第１の反射面Ｍｒ１と第２の反射面Ｍｒ２との間の第２の中間結像面ＩＭ２に、第２の中間像が結像される。さらに、第２のレンズ系ＴＲと第２の反射光学系との間、すなわち第２のレンズ系ＴＲと凹面反射面Ｍｒ３との間の第３の中間結像面ＩＭ３に、第３の中間像が結像される。
【００６７】
そして凹面反射面Ｍｒ３によりスクリーンに画像が結像される。これにより超広角で画像光を投射することが可能である。例えばプロジェクタとスクリーンとの距離が短い場合でも大画面を表示することが可能である。
【００６８】
凹面反射面Ｍｒ３により、平面状のスクリーンに高精度の画像を結像させるためには、照明光学系２０により生成された画像を光学的に適正に補正して、凹面反射面Ｍｒ３に導くことが重要となる。本実施形態では、第１及び第２の反射面Ｍｒ１及びＭｒ２により、画像光の光路長を十分に確保することが可能であるので、画像の光学的な補正を精度よく行うことが可能である。すなわち適正な中間像を生成することが可能となり、高精度の画像を容易にスクリーンに結像させることが可能である。
【００６９】
また光路長が十分に確保されるので、適正な中間像を生成するために必要な光学的な負荷を抑えることが可能となり、投射光学系３０に含まれる各光学部品の光学的なパワーを抑えることが可能である。この結果、各光学部品の小型化を図ることが可能となり、装置全体の小型化を実現することが可能となる。
【００７０】
また投射光学系３０内にて第１〜第３の３つの中間像が結像されるので、最適な中間像を精度よく生成することが可能となる。この結果、凹面反射面Ｍｒ３により精度の高い画像をスクリーンに表示させることが可能となる。このように本実施形態に係る投射光学系３０を用いることで、装置の高性能化を実現することが可能となる。
【００７１】
なお図３に示すように、第１〜第３の３つの中間結像面ＩＭ１〜ＩＭ３の各々は、光軸Ｏに略垂直な平面ではない。平面形状ではない結像面に中間像を結像することで中間像の最適化が実現されており、凹面反射面Ｍｒ３によるスクリーンへの画像の結像精度が向上されている。
【００７２】
ここで、本発明者は、投射光学系３０に対して、装置の小型化・高性能化に関する５つの条件（１）〜（５）を見出した。これらの条件を、図４を参照して説明する。
【００７３】
（条件１）
光軸Ｏのダイクロイック・プリズムＰＰ側（図４では左側）を第１の側とし、その反対側（図４では右側）を第２の側とする。
光軸Ｏ上の第１の光学系Ｌ１の最も第１の側に対応する第１の点と、凹面反射面Ｍｒ３の最も第２の側に対応する第２の点の長さをＴとする。長さＴは、投射光学系３０のＸ方向における全長に相当する。
光軸Ｏ上の第１のレンズ系Ｌ１の最も第２の側に対応する第３の点から第２の点までの長さをＴ２とする。長さＴ２は、第２の光学系Ｌ２のＸ方向における全長に相当する。
上記長さＴと長さＴ２とが、以下の関係を満たすように構成される。
（１）  ０．２＜Ｔ２／Ｔ＜０．８
【００７４】
なお第１の光学系Ｌ１の最も第１の側の部分が光軸Ｏと交差していない場合には、その最も第１の側の部分から光軸Ｏまで垂線を作成し、その交点が第１の点となる。同様に、凹面反射面Ｍｒ３の最も第２の側の部分が光軸Ｏと交差していない場合には、その最も第２の側の部分から光軸Ｏまで垂線を作成し、その交点が第２の点となる。このことは「最も〜側に対応する点」という表現について共通した事項である。
【００７５】
この条件式（１）は、第２の光学系Ｌ２の適切なレンズ全長を規制したものである。Ｔ２／Ｔが、条件式（１）に規定する下限に満たない場合、第２の光学系Ｌ２の全長が短すぎて適正な中間像を生成することが難しくなり、高性能を維持することが困難となる。Ｔ２／Ｔが、条件式（１）に規定する上限を超えた場合、第２の光学系Ｌ２が大型化してしまい、装置がの小型化が難しい。
【００７６】
（条件２）
画像光の主光線Ｃ２の、第１の光学系Ｌ１の最も前記第２の側のレンズ面から、凹面反射面Ｍｒ３までの光路長ＴＷＤ２が、以下の関係を満たすように構成される。光路長ＴＷＤ２は、第１の光学系Ｌ１の最も後段の光学部品の出射位置から、凹面反射面Ｍｒ３までの光路長である。
（２）  ０．２＜Ｔ２／ＴＷＤ＜０．８
【００７７】
この条件式（２）は、第２の光学系Ｌ２の第１及び第２の反射面Ｍｒ１及びＭｒ２の折り返し距離を適切に規制したものである。Ｔ２／ＴＷＤが、条件式（２）に規定する下限に満たない場合、折り返し距離が長くなり、第２の光学系Ｌ２全体が大型化する。Ｔ２／ＴＷＤが、条件式（２）に規定する上限を超えた場合、折り返し距離が短くなるため、適正な中間像を生成することが難しくなり、高性能を維持する事が困難となる。
【００７８】
（条件３）
光軸Ｏ上の第２のレンズ系ＴＲの最も第１の側に対応する点から、第２のレンズ系ＴＲの最も前記第２の側に対応する点までの長さＴＲＬが、以下の関係を満たすように構成される。長さＴＲＬは、第２のレンズ系ＴＲのＸ方向における全長に相当する。
（３）  ５＜Ｔ／ＴＲＬ＜５０
【００７９】
この条件式（３）は、第２のレンズ系ＴＲの適切な大きさを規制したものである。Ｔ／ＴＲＬが、条件式（３）に規定する下限に満たない場合、第２のレンズ系ＴＲが大きくなり、投射光学系３０全体が大型化する。Ｔ／ＴＲＬが、条件式（３）に規定する上限を超えた場合、第２のレンズ系ＴＲが小さくなりすぎて適正な中間像を生成することが難しくなり、高性能を維持する事が困難となる。
【００８０】
（条件４）
第１のレンズ系Ｌ１の最も有効径が大きい光学部品の有効径をＳＡ１ｍａｘとする。すなわち第１のレンズ系Ｌ１に含まれる光学部品のうち、画像光が入射する有効領域の径が最も大きい光学部品の、当該有効径がＳＡ１ｍａｘとなる。
第２のレンズ系ＴＲの最も有効径が大きい光学部品の有効径をＳＡ２ｍａｘとする。すなわち第２のレンズ系ＴＲに含まれる光学部品のうち、画像光が入射する有効領域の径が最も大きい光学部品の、当該有効径がＳＡ２ｍａｘとなる。
上記有効径ＳＡ１ｍａｘと有効径ＳＡ２ｍａｘとが、以下の関係を満たすように構成される。
（４）  １．３＜ＳＡ１ｍａｘ/ＳＡ２ｍａｘ＜５
【００８１】
この条件式（４）は、第１の光学系Ｌ１と第２の光学系Ｌ２との適切な大きさを規制したものである。ＳＡ１ｍａｘ/ＳＡ２ｍａｘが、条件式（４）に規定する下限に満たない場合、第２のレンズ系ＴＲの外径が大きくなり、投射光学系３０全体が大型化する。ＳＡ１ｍａｘ/ＳＡ２ｍａｘが、条件式（４）に規定する上限を超えた場合、第２のレンズ系ＴＲが小さくなりすぎて適正な中間像を生成することが難しくなり、高性能を維持する事が困難となる。
【００８２】
（条件５）
画像光の主光線Ｃ２の、第１の反射面Ｍｒ１から第２の反射面Ｍｒ２までの光路と光軸Ｏとが交差する角度をｒｙ１とする。
画像光の主光線Ｃ２の、第２の反射面Ｍｒ２から第２のレンズ系ＴＲまでの光路と光軸Ｏとが交差する角度をｒｙ２とする。
上記角度ｒｙ１と角度ｒｙ２とが、以下の関係を満たすように構成される。
（５）  ０．５＜｜ｒｙ１−ｒｙ２｜/ｒｙ２＜２．５
【００８３】
この条件式（５）は、第１の反射面Ｍｒ１及び第２の反射面Ｍｒ２への光線入射角度、凹面形状を適切に規制したものである。｜ｒｙ１−ｒｙ２｜が、条件式（５）に規定する下限に満たない場合、第１の反射面Ｍｒ１と第２の反射面Ｍｒ２からの反射光線が干渉しやすくなる。すなわち第２の反射面Ｍｒ２で反射された光の一部が、第１の反射面Ｍｒ１に入射してしまうといったことが発生する可能性が高くなる。｜ｒｙ１−ｒｙ２｜が、条件式（５）に規定する上限を超えた場合、第２の反射面Ｍｒ２からの反射光線が光軸Ｏに対して浅くなりすぎるため、投射光学系３０の全長が大型化する。
【００８４】
条件式（１）〜（５）の各々の下限値及び上限値は、上記した値に限定される訳ではない。例えば照明光学系２０や投射光学系３０等の構成に応じて、適切な範囲を示す各条件式の下限値及び上限値を適宜変更することも可能である。例えば上記した範囲内に含まれる任意の値を下限値及び上限値として選択し、改めて最適な範囲として設定されてもよい。例えば条件式（５）を、以下の範囲に設定すること等が可能である。
０．５＜｜ｒｙ１−ｒｙ２｜/ｒｙ２＜２．０
０．５＜｜ｒｙ１−ｒｙ２｜/ｒｙ２＜１．５
０．５＜｜ｒｙ１−ｒｙ２｜/ｒｙ２＜１．２
【００８５】
以上のように構成された投射光学系３０について、具体的な数値例を挙げて簡単な説明を行う。
【００８６】
図６は、画像投影に関するパラメータの一例を示す表である。投射光学系３０の１次像面側の開口数ＮＡは０．１６７である。画像変調素子（液晶パネルＰ）の、横方向及び縦方向の長さ（Ｈ×ＶＳｐ）は１３．４ｍｍ及び７．５ｍｍである。画像変調素子の中心位置（Ｃｈｐ）は、光軸Ｏから上方５．５ｍｍの位置である。
【００８７】
１次像面側のイメージサークル（ｉｍｃ）は、φ２２・９ｍｍである。スクリーンの、横方向及び縦方向の長さ（Ｈ×ＶＳｓ）は１７７１ｍｍ及び９９６ｍｍである。画像変調素子の中心位置（Ｃｈｓ）は、光軸Ｏから上方７２２ｍｍの位置である。
【００８８】
図７は、画像表示装置のレンズデータである。図７には、１次像面（Ｐ）側から２次像面（Ｓ）側に向かって配置されるｓ１〜ｓ２２の光学部品（レンズ面）についてのデータが示されている。各光学部品（レンズ  面）のデータとして、曲率半径（ｍｍ）と、芯厚ｄ（ｍｍ）と、ｄ線（５８７．５６ｎｍ）での屈折率ｎｄと、ｄ線でのアッベ数νｄとが記載されている。
【００８９】
また図７には、第１のレンズ系Ｌ１の最も有効径が大きい光学部品の有効径ＳＡ１ｍａｘ、第２のレンズ系ＴＲの最も有効径が大きい光学部品の有効径ＳＡ２ｍａｘが記載されている。
【００９０】
なお、非球面を有する光学部品は、以下の式に従う。
【００９１】
【数１】
2019012795.tif 000003
【００９２】
図８は、投射光学系に含まれる光学部品の非球面係数の一例を示す表である。図８には、図７で＊印を付加された非球面の各光学部品、ｓ１４〜ｓ１７、及びｓ２２についての非球面係数がそれぞれ示されている。図例の非球面係数は上記の式（数１）に対応したものである。
【００９３】
図９は、本実施形態において、上記した条件式（１）〜（５）で用いられるパラメータの数値を示す表である。
Ｔ２／Ｔ  ０．５３
Ｔ２／ＴＷＤ  ０．５９
Ｔ／ＴＲＬ  ２６．８
ＳＡ１ｍａｘ/ＳＡ２ｍａｘ  ２．４８
｜ｒｙ１−ｒｙ２｜/ｒｙ２  ０．８７
このような結果となり、条件式（１）〜（５）を満たしていることが分かる。また図９には、（Ｃｈｓ／ＶＳｓ）／（Ｃｈｐ／ＶＳｐ）の値である１．０も記載されている。
【００９４】
図１０は、投射光学系による投影画像の一例を示す模式図である。図１０では、投影画像４０が太線で示されており、ポイント１〜３が、図４に示す光線Ｃ１〜Ｃ３が結像する位置に相当する。すなわち液晶パネルＰの中心から出射される主光線Ｃ２は、スクリーンに投影される画像の中心に結像される。図１０に示すように、ほぼ矩形の平面画像が投影され、高い性能が発揮されていることが分かる。
【００９５】
図１１は、投影画像に関する横収差図の一例を示すグラフである。図１１には、図１０に示すポイント１〜４における横方向（Ｘ方向）の断面での収差と、縦方向（Ｙ方向）の断面での収差とがそれぞれ図示されている。点線、実線、及び１点鎖線で書かれた６２０ｎｍ、５５０ｎｍ、及び４６０ｎｍの波長において、像面でのずれ（縦軸）は、約２ｍｍ以内の範囲となっており、高精度の画像が投影可能であることが分かる。
【００９６】
以上、本実施形態に係る画像表示装置１００では、第１の光学系Ｌ１より屈折された画像光が、第１の反射光学系の第１及び第２の反射面Ｍｒ１及びＭｒ２の各々により折り返して反射される。これにより投射光学系３０を大型化することなく、画像光の光路長を十分に確保することが可能となる。この結果、装置の小型化を実現することが可能となる。また第２のレンズ系ＴＲ及び凹面反射面Ｍｒ３を介して、精度の高い画像をスクリーンに投射することが可能となり、高性能化が実現される。
【００９７】
超広角の投射型プロジェクタを実現させるために、最もスクリーン側に大型の凹面反射面を配置する光学系を構成する場合、屈折系（レンズ系）のみで構成された光学系と比べて、色収差が発生しにくく広角化が比較的容易となる。
【００９８】
ここでレンズ系を用いて、凹面反射面までの光路に中間像を１つ結像する場合を考える。この場合、凹面反射面の曲面としての特性と、スクリーンとなる２次像面が屈折系の光軸に略垂平面である関係から、中間像として、１次像面側に大きく弯曲した像面を持ち、かつタンジェンシャル面がサジタル面と比べてより大きく弯曲している必要がある。
【００９９】
そのため、高性能化に関して、中間結像面を凹面反射面の形状に合わせるように配置する必要があり、下記のように屈折系部分に負担のかかる構成となる。
凹面反射面を非球面形状にし、かつ非球面係数を増やす。
凹面反射面を含む光学系全体を一定以上の大きさにする。
屈折系のレンズ枚数を多くし、必要に応じて非球面レンズを追加する。
このような構成を採用することによい、スクリーン上に平面で結像させることが実現するが、凹面反射面や屈折系が大型化するため、小型化や低コスト化は困難である。
【０１００】
このような問題に対して、屈折系内にリレー光学系をもう一つ設けることで、さらにもう一つ弯曲した像面を持つ中間結像面を配置させることが考えられる。これにより中間像が１つである場合では完全に補正しきれなかった残存する像面弯曲が、より適切に補正される。従って、同じ性能で画像を結像させる場合、より小さな凹面反射面での結像が可能となる。
【０１０１】
その一方で、複数枚の屈折系を持つリレー光学系が増加するため、レンズ枚数を減らすことが難しく、結果的に低コスト化への効果は少ない。また、複数のリレー光学系を光軸方向に配置するため、前述のように径方向では小型化出来るものの、高性能化を維持したまま、光学系全体の全長を短くすることは困難となる。
【０１０２】
最もスクリーン側の凹面反射面と１次像面間に数枚の凸面鏡および凹面鏡を配置することで、像面弯曲を補正することも考えられる。しかしながら凸面鏡は、光線を発散させる機能を持つため、次の反射面は必然的に発散させた光線を取り込むための大きな反射面が必要となる。また光線の発散により、光軸から離れる方向に光線が進行するため、光学系自体が高さ方向に大きくなってしまう。
【０１０３】
本実施形態では、第１及び第２の反射面Ｍｒ１及びＭｒ２により光路が折り返されるので、装置の全長を長くすることなく、適正な中間像を生成することが可能となり、また中間結像面の数を増やすことが可能となる。この結果、超広角に対応可能でありつつも、装置の小型化・高性能化を実現することが可能となる。
【０１０４】
なお上記した特許文献２には、半導体露光装置用の対物光学系として、互いに対向する２つの凹面鏡を有し中間像を結像可能な光学系について記載されている。この対物光学系では、縮小側から拡大側の順に構成を見た場合、縮小側屈折系の後、中間結像面を配置される。そして２枚の凹面反射面を向かい合うように構成した後に、再度中間結像面が配置され、拡大側屈折系を透過し拡大側に結像する。
【０１０５】
特許文献２には、このような光学系を、超広角な投射型プロジェクタに適用する旨の記載や示唆は全くない。また仮に適用させようとすると、拡大側屈折系の凹面鏡に近いレンズ位置が、拡大側屈折系内に配置される瞳面から離れており、かつレンズ枚数も多いためレンズ全体が長くなっている。これは拡大側屈折系側の凹面鏡から、拡大側屈折系への光線入射角度が、光軸に対して浅い角度入射しているためであって、故に拡大側屈折系のレンズ径が大きくなっている。すなわち光学系では、小型化には不十分であり、またレンズ枚数も減らないため低コスト化も困難である。
【０１０６】
＜第２の実施形態＞
本技術の第２の実施形態に係る投射型の画像表示装置について説明する。これ以降の説明では、上記の実施形態で説明した画像表示装置１００における構成及び作用と同様な部分については、その説明を省略又は簡略化する。
【０１０７】
図１２〜図１４は、第２の実施形態に係る投射光学系の概略構成例を示す光路図である。
図１５は、画像投影に関するパラメータの一例を示す表である。
図１６は、画像表示装置のレンズデータである。
図１７及び図１８は、投射光学系に含まれる光学部品の非球面係数、自由曲面係数、ＸＹＺ方向における偏心成分、及びＸＹＺの各軸回りの回転成分の一例を示す表である。
【０１０８】
本実施系形態では、第１の反射面Ｍｒ１、第２の反射面Ｍｒ２、及び凹面反射面Ｍｒ３が、回転対称軸を有さない自由曲面で構成されている。また第１の反射面Ｍｒ１、第２の反射面Ｍｒ２、及び凹面反射面Ｍｒ３は、光軸Ｏに対して偏心されており、傾けられている。
【０１０９】
なお、自由曲面を有する光学部品は、以下の式に従う。
【０１１０】
【数２】
2019012795.tif 000004
【０１１１】
図１７及び図１８に例示する自由曲面係数は上記の式（数２）に対応したものである。また図１７及び図１８に例示するＸＤＥ、ＹＤＥ、及びＺＤＥは、面の偏心のＸ方向成分（単位：ｍｍ）、Ｙ方向成分（単位：ｍｍ）、及びＺ方向成分（単位：ｍｍ）を示している。ＡＤＥ、ＢＤＥ、及びＣＤＥは、面の回転のθｘ方向成分（Ｘ軸廻りの回転成分；単位：度）、θｙ方向成分（Ｙ軸廻りの回転成分；単位：度）、及びθｚ方向成分（Ｚ軸廻りの回転成分；単位：度）を示している。
【０１１２】
またＤＡＲは、当該面より後ろの座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が変化しないことを意味している。すなわち、ＤＡＲと記載してある面で偏心していても、その後側の面は偏心した新たな座標に従うことなく、ＤＡＲと記載してある面だけの単独の偏心である。
【０１１３】
本実施形態に係る投射光学系２３０でも、画像光の主光線Ｃ２が、光軸Ｏに対して、第１〜第４の交点ｐｕ１〜ｐｕ４にて、４回交差する。また第１〜第３の中間結像面にて、第１〜第３の３つの中間像が結像される。なお本実施形態では、第１の反射光学系と第２のレンズ系ＴＲとの間、すなわち第２の反射面Ｍｒ２と第２のレンズ系ＴＲとの間の第２の中間結像面に、第２の中間像が結像される。
【０１１４】
第１の実施形態のように、第１及び第２の反射面Ｍｒ１及びＭｒ２の間に第２の中間像を結像させる場合には、第２の反射面Ｍｒ２の光学パワーを、第２の中間像の結像に用いることが可能となる。この結果、第２のレンズ系ＴＲの小型化に有利である。一方で本実施形態のように、第２の反射面Ｍｒ２の光学パワーを第２の中間像の結像に用いる場合には、第１の光学系Ｌ１及び第１の反射面Ｍｒ１にかかる光学的な負荷を抑えるのに有利である。
【０１１５】
図１９は、本実施形態において、上記した条件式（１）〜（５）で用いられるパラメータの数値を示す表である。
Ｔ２／Ｔ  ０．５６
Ｔ２／ＴＷＤ  ０．６０
Ｔ／ＴＲＬ  １１．４
ＳＡ１ｍａｘ/ＳＡ２ｍａｘ  １．５４
｜ｒｙ１−ｒｙ２｜/ｒｙ２  ０．７５
このような結果となり、条件式（１）〜（５）を満たしていることが分かる。
【０１１６】
図２０は、投射光学系による投影画像の一例を示す模式図である。図２１は、投影画像に関する横収差図の一例を示すグラフである。図２０に示すように、ほぼ矩形の平面画像が投影され、高い性能が発揮されていることが分かる。また図２１に示すように、６２０ｎｍ、５５０ｎｍ、及び４６０ｎｍの波長において、像面でのずれ（縦軸）は、約２ｍｍ以内の範囲となっており、高精度の画像が投影可能であることが分かる。
【０１１７】
このように第１の反射面Ｍｒ１、第２の反射面Ｍｒ２、及び凹面反射面Ｍｒ３が自由曲面で構成され、偏心及び傾斜される場合でも、第１の実施形態と同様に、装置の小型化・高性能化を実現することが可能となる。なお第１の反射面Ｍｒ１、第２の反射面Ｍｒ２、及び凹面反射面Ｍｒ３の少なくとも１つ、あるいは任意の２つを自由曲面で構成し、偏心及び傾斜させる構成でも、同様の効果を発揮する投射光学系を実現することが可能である。
【０１１８】
＜第３の実施形態＞
図２２〜図２４は、本技術の第３の実施形態に係る投射光学系の概略構成例を示す光路図である。
図２５は、画像投影に関するパラメータの一例を示す表である。
図２６は、画像表示装置のレンズデータである。
図２７は、投射光学系に含まれる光学部品の非球面係数の一例を示す表である。
【０１１９】
本実施形態に係る投射光学系３３０でも、画像光の主光線Ｃ２が、光軸Ｏに対して、第１〜第４の交点ｐｕ１〜ｐｕ４にて、４回交差する。また第１〜第３の中間結像面にて、第１〜第３の３つの中間像が結像される。なお本実施形態では、第１の反射面Ｍｒ１と第２の反射面Ｍｒ２との間の第２の中間結像面ＩＭ２に、第２の中間像が結像される。
【０１２０】
図２８は、本実施形態において、上記した条件式（１）〜（５）で用いられるパラメータの数値を示す表である。
Ｔ２／Ｔ  ０．６２
Ｔ２／ＴＷＤ  ０．５８
Ｔ／ＴＲＬ  ２０．７
ＳＡ１ｍａｘ/ＳＡ２ｍａｘ  １．９２
｜ｒｙ１−ｒｙ２｜/ｒｙ２  １．１７
このような結果となり、条件式（１）〜（５）を満たしていることが分かる。
【０１２１】
図２９は、投射光学系による投影画像の一例を示す模式図である。図３０は、投影画像に関する横収差図の一例を示すグラフである。図２９に示すように、ほぼ矩形の平面画像が投影され、高い性能が発揮されていることが分かる。また図３０に示すように、６２０ｎｍ、５５０ｎｍ、及び４６０ｎｍの波長において、像面でのずれ（縦軸）は、約１ｍｍ以内の範囲となっており、高精度の画像が投影可能であることが分かる。すなわち本実施形態に係る構成でも、上記の実施形態と同様に、装置の小型化・高性能化を実現することが可能となる。
【０１２２】
＜第４の実施形態＞
図３１〜図３３は、本技術の第４の実施形態に係る投射光学系の概略構成例を示す光路図である。
図３４は、画像投影に関するパラメータの一例を示す表である。
図３５は、画像表示装置のレンズデータである。
図３６は、投射光学系に含まれる光学部品の非球面係数の一例を示す表である。
【０１２３】
本実施形態に係る投射光学系４３０でも、画像光の主光線Ｃ２が、光軸Ｏに対して、第１〜第４の交点ｐｕ１〜ｐｕ４にて、４回交差する。また第１〜第３の中間結像面にて、第１〜第３の３つの中間像が結像される。なお本実施形態では、第１の反射面Ｍｒ１と第２の反射面Ｍｒ２との間の第２の中間結像面ＩＭ２に、第２の中間像が結像される。
【０１２４】
図３７は、本実施形態において、上記した条件式（１）〜（５）で用いられるパラメータの数値を示す表である。
Ｔ２／Ｔ  ０．６３
Ｔ２／ＴＷＤ  ０．６１
Ｔ／ＴＲＬ  １８．０
ＳＡ１ｍａｘ/ＳＡ２ｍａｘ  ２．１２
｜ｒｙ１−ｒｙ２｜/ｒｙ２  １．１９
このような結果となり、条件式（１）〜（５）を満たしていることが分かる。
【０１２５】
図３８は、投射光学系による投影画像の一例を示す模式図である。図３９は、投影画像に関する横収差図の一例を示すグラフである。図３８に示すように、ほぼ矩形の平面画像が投影され、高い性能が発揮されていることが分かる。また図３９に示すように、６２０ｎｍ、５５０ｎｍ、及び４６０ｎｍの波長において、像面でのずれ（縦軸）は、約１ｍｍ以内の範囲となっており、高精度の画像が投影可能であることが分かる。すなわち本実施形態に係る構成でも、上記の実施形態と同様に、装置の小型化・高性能化を実現することが可能となる。
【０１２６】
＜第５の実施形態＞
図４０〜図４２は、本技術の第５の実施形態に係る投射光学系の概略構成例を示す光路図である。
図４３は、画像投影に関するパラメータの一例を示す表である。
図４４は、画像表示装置のレンズデータである。
図４５は、投射光学系に含まれる光学部品の非球面係数の一例を示す表である。
【０１２７】
本実施形態に係る投射光学系５３０でも、画像光の主光線Ｃ２が、光軸Ｏに対して、第１〜第４の交点ｐｕ１〜ｐｕ４にて、４回交差する。また第１〜第３の中間結像面にて、第１〜第３の３つの中間像が結像される。なお本実施形態では、第１の反射面Ｍｒ１と第２の反射面Ｍｒ２との間の第２の中間結像面ＩＭ２に、第２の中間像が結像される。
【０１２８】
図４６は、本実施形態において、上記した条件式（１）〜（５）で用いられるパラメータの数値を示す表である。
Ｔ２／Ｔ  ０．５０
Ｔ２／ＴＷＤ  ０．６１
Ｔ／ＴＲＬ  ３５．５
ＳＡ１ｍａｘ/ＳＡ２ｍａｘ  ３．１３
｜ｒｙ１−ｒｙ２｜/ｒｙ２  １．００
このような結果となり、条件式（１）〜（５）を満たしていることが分かる。
【０１２９】
図４７は、投射光学系による投影画像の一例を示す模式図である。図４８は、投影画像に関する横収差図の一例を示すグラフである。図４７に示すように、ほぼ矩形の平面画像が投影され、高い性能が発揮されていることが分かる。また図４８に示すように、６２０ｎｍ、５５０ｎｍ、及び４６０ｎｍの波長において、像面でのずれ（縦軸）は、約２ｍｍ以内の範囲となっており、高精度の画像が投影可能であることが分かる。すなわち本実施形態に係る構成でも、上記の実施形態と同様に、装置の小型化・高性能化を実現することが可能となる。
【０１３０】
＜第６の実施形態＞
図４９〜図５１は、本技術の第６の実施形態に係る投射光学系の概略構成例を示す光路図である。
図５２は、画像投影に関するパラメータの一例を示す表である。
図５３は、画像表示装置のレンズデータである。
図５４は、投射光学系に含まれる光学部品の非球面係数の一例を示す表である。
【０１３１】
図５５は、第１の反射面Ｍｒ１を構成する光学部材の構成例を示す模式図である。光学部材７０は、透明アクリルやガラス等の光透過材料からなり、回転対称非球面からなる主面７１を有する。図５５に示すように、主面７１には、画像光を反射する反射領域７２と、画像光を透過する透過領域７３とが形成される。例えばアルミニウム等からなる反射膜を成膜することで、所望の領域を反射領域７２とすることが可能である。また透過領域７３に反射防止膜を成膜することで、光量の損失等を十分に抑えることが可能である。
【０１３２】
本実施形態では、光学部材７０の反射領域７２により、第１の反射面Ｍｒ１が構成される。そして光学部材７０の透過領域７３が、第２の反射面Ｍｒ２により反射された画像光の光路となる。従って、光学部材７０の主面７１は、所望の第１の反射面Ｍｒ１が得られるように形状が適宜設計される。
【０１３３】
例えば第１の反射面Ｍｒ１として凹面ミラー等が配置される場合、組み立て精度のばらつき、凹面ミラーを保持する機構のためのスペースの確保等を考慮して、第２の反射面Ｍｒ２により反射される画像光の光路と、第１の反射面Ｍｒ１との間に、ある程度の間隔が必要となる場合が多い。すなわち画像光の光束の最下端と、凹面ミラーの最上端との間隔に、ある程度のマージンが必要となる場合がある。
【０１３４】
本実施形態に係る光学部材７０では、第１の反射面Ｍｒ１となる反射領域７２と、画像光の光路が構成される透過領域７３とが一体的に構成されるる。これにより第１の反射面Ｍｒ１と、画像光との光路との間隔を小さくすること可能となり、各々を光軸Ｏに近付けることが可能となる。この結果、Ｙ方向におけるサイズを小さくすることが可能となり、装置の小型化を図ることが可能となる。
【０１３５】
第１の反射面Ｍｒ１のみならず、第２の反射面Ｍｒ２も、図５５に例示するような光学部材７０により構成されてもよい。すなわち反射領域７２と透過領域７３とを含む主面７１を有する光学部材７０の、当該反射領域７２により第２の反射面Ｍｒ２が構成されてもよい。これにより装置の小型化を図ることが可能となる。もちろん第２の反射面Ｍｒ２のみが、図５５に例示するような光学部材７０により構成される場合もあり得る。
【０１３６】
本実施形態に係る投射光学系６３０でも、画像光の主光線Ｃ２が、光軸Ｏに対して、第１〜第４の交点ｐｕ１〜ｐｕ４にて、４回交差する。また第１〜第３の中間結像面にて、第１〜第３の３つの中間像が結像される。なお本実施形態では、第１の反射面Ｍｒ１と第２の反射面Ｍｒ２との間の第２の中間結像面ＩＭ２に、第２の中間像が結像される。
【０１３７】
図５６は、本実施形態において、上記した条件式（１）〜（５）で用いられるパラメータの数値を示す表である。
Ｔ２／Ｔ  ０．５６
Ｔ２／ＴＷＤ  ０．６２
Ｔ／ＴＲＬ  ２４．６
ＳＡ１ｍａｘ/ＳＡ２ｍａｘ  １．９４
｜ｒｙ１−ｒｙ２｜/ｒｙ２  ０．９２
このような結果となり、条件式（１）〜（５）を満たしていることが分かる。
【０１３８】
図５７は、投射光学系による投影画像の一例を示す模式図である。図５８は、投影画像に関する横収差図の一例を示すグラフである。図５７に示すように、ほぼ矩形の平面画像が投影され、高い性能が発揮されていることが分かる。また図５８に示すように、６２０ｎｍ、５５０ｎｍ、及び４６０ｎｍの波長において、像面でのずれ（縦軸）は、約２ｍｍ以内の範囲となっており、高精度の画像が投影可能であることが分かる。すなわち本実施形態に係る構成でも、上記の実施形態と同様に、装置の小型化・高性能化を実現することが可能となる。
【０１３９】
＜その他の実施形態＞
本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
【０１４０】
図５９は、第１及び第２の反射面の他の構成例を示す模式図である。例えば画像光の主光線Ｃ２の第１の反射面Ｍｒ１から第２の反射面Ｍｒ２までの光路が、屈折率が１以上２以下の媒質Ｍ内に構成されてもよい。すなわち第１及び第２の反射面Ｍｒ１及びＭｒ２の間が、屈折率が１以上２以下の媒質Ｍにより充填されてもよい。これにより、光学的な光路を長くすることが可能となる。この結果、適正な中間像を生成するために必要な光学的な負荷を抑えることが可能となり、投射光学系に含まれる各光学部品の光学的なパワーを抑えることが可能となる。
【０１４１】
なお屈折率が１以上２以下の媒質Ｍにより構成され、第１及び第２の反射面Ｍｒ１及びＭｒ２が形成されたプリズム等を用いることで、容易に媒質Ｍ内に光路を構成することが可能となる。もちろん他の構成が用いられてもよい。
【０１４２】
第１及び第２の反射面Ｍｒ１及びＭｒ２として、平面反射面が用いられてもよい。この場合、画像光は屈折されないが、折り返して反射されるので、光路長は十分に確保される。この結果、装置の小型化・高性能化を図ることが可能である。
【０１４３】
画像光の主光線Ｃ２が光軸Ｏと交差する回数は、４回に限定されない。例えば画像光の主光線Ｃ２が光軸Ｏと４回以上交差する場合でも、装置の小型化・高性能化を図ることが可能である。
【０１４４】
中間像の数も限定されず、２つの中間像が生成される場合や、３つ以上の中間像が生成される場合もあり得る。いずれにせよ、第１及び第２の反射面Ｍｒ１及びＭｒ２により光路長が十分に確保されるので、装置の小型化・高性能化を図ることが可能である。
【０１４５】
以上説明した本技術に係る特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。すなわち各実施形態で説明した種々の特徴部分は、各実施形態の区別なく、任意に組み合わされてもよい。また上記で記載した種々の効果は、あくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果が発揮されてもよい。
【０１４６】
なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
（１）  光源と、
前記光源から出射される光束を変調して画像光を生成する画像生成部と、
全体で正の屈折力を有し、前記生成された画像光を屈折させる第１のレンズ系と、
前記第１のレンズ系により屈折された前記画像光を折り返して反射する２以上の反射面を有する第１の反射光学系と、
全体で正の屈折力を有し、前記第１の反射光学系により反射された前記画像光を屈折させる第２のレンズ系と、
前記第２のレンズ系により屈折された前記画像光を被投射物に向けて反射する凹面反射面を有する第２の反射光学系と
を有する投射光学系と
を具備する画像表示装置。
（２）（１）に記載の画像表示装置であって、
前記画像生成部と前記第１の反射光学系との間の第１の中間結像面に、前記画像光により構成される画像の第１の中間像が結像され、
前記第１の反射光学系と前記第２のレンズ系との間の第２の中間結像面に、前記画像光により構成される画像の第２の中間像が結像され、
前記第２のレンズ系と前記第２の反射光学系との間の第３の中間結像面に、前記画像光により構成される画像の第３の中間像が結像される
投影光学系。
（３）（１）に記載の画像表示装置であって、
前記画像生成部と前記第１の反射光学系との間の第１の中間結像面に、前記画像光により構成される画像の第１の中間像が結像され、
前記２以上の反射面に含まれる第１の反射面と第２の反射面との間の第２の中間結像面に、前記画像光により構成される画像の第２の中間像が結像され、
前記第２のレンズ系と前記第２の反射光学系との間の第３の中間結像面に、前記画像光により構成される画像の第３の中間像が結像される
投影光学系。
（４）（１）から（３）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、
第２の反射光学系は、前記被投射物に含まれる平面部分に前記画像光により構成される画像を結像する
画像表示装置。
（５）（１）から（４）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、
前記画像光の主光線は、前記第１のレンズ系に含まれる前記画像生成部に最も近いレンズの光軸を延長した基準軸と、４回以上交差する
画像表示装置。
（６）（５）に記載の画像表示装置であって、
前記画像光の主光線は、前記基準軸に対して、前記第１のレンズ系内の第１の交点、前記２以上の反射面に含まれる第１の反射面と第２の反射面との間の第２の交点、前記第１の反射光学系と前記第２の反射光学系との間の第３の交点、及び前記第２の反射光学系と前記被投射物との間の第４の交点の各々にて、交差する。
画像表示装置。
（７）（３）又は（６）に記載の画像表示装置であって、
前記第１の反射面は、前記第１のレンズ系により屈折された前記画像光を折り返して反射し、
前記第２の反射面は、前記第１の反射面により反射された前記画像光を折り返して、前記第２のレンズ系に反射する
画像表示装置。
（８）（２）又は（３）に記載の画像表示装置であって、
前記第１の中間結像面、前記第２の中間結像面、及び第３の中間結像面の各々は、前記基準軸に略垂直な平面ではない
画像表示装置。
（９）（５）又は（６）に記載の画像表示装置であって、
前記画像生成部側を第１の側とし、その反対側を第２の側とすると、
前記基準軸上の前記第１のレンズ系の最も前記第１の側に対応する第１の点から前記凹面反射面の最も前記第２の側に対応する第２の点までの長さＴと、前記基準軸上の前記第１のレンズ系の最も前記第２の側に対応する第３の点から前記第２の点までの長さＴ２とが、
（１）  ０．２＜Ｔ２／Ｔ＜０．８
の関係を満たすように構成される
画像表示装置。
（１０）（５）（６）及び（９）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、
前記画像生成部側を第１の側とし、その反対側を第２の側とすると、
前記画像光の主光線の、前記第１のレンズ系の最も前記第２の側のレンズ面から前記凹面反射面までの光路長ＴＷＤ２が、
（２）  ０．２＜Ｔ２／ＴＷＤ＜０．８
の関係を満たすように構成される
画像表示装置。
（１１）（５）（６）（９）及び（１０）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、
前記画像生成部側を第１の側とし、その反対側を第２の側とすると、
前記基準軸上の前記第２のレンズ系の最も前記第１の側に対応する点から前記第２のレンズ系の最も前記第２の側に対応する点までの長さＴＲＬが、
（３）  ５＜Ｔ／ＴＲＬ＜５０
の関係を満たすように構成される
画像表示装置。
（１２）（５）（６）（９）から（１１）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、
前記第１のレンズ系の最も有効径が大きい光学部品の有効径ＳＡ１ｍａｘと、前記第２のレンズ系の最も有効径が大きい光学部品の有効径ＳＡ２ｍａｘとが、
（４）  １．３＜ＳＡ１ｍａｘ/ＳＡ２ｍａｘ＜５
の関係を満たすように構成される
画像表示装置。
（１３）（５）（６）（９）から（１２）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、
前記２以上の反射面は、前記第１のレンズ系により屈折された前記画像光を折り返して反射する第１の反射面と、前記第１の反射面により反射された前記画像光を折り返して前記第２のレンズ系に反射する第２の反射面とを有し、
前記画像光の主光線の前記第１の反射面から前記第２の反射面までの光路と前記基準軸とが交差する角度ｒｙ１と、前記第２の反射面から前記第２のレンズ系までの光路と前記基準軸とが交差する角度ｒｙ２とが、
（５）  ０．５＜｜ｒｙ１−ｒｙ２｜/ｒｙ２＜２．５
の関係を満たすように構成される
画像表示装置。
（１４）（５）（６）（９）から（１３）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、
前記第１のレンズ系は、前記第１のレンズ系に含まれる１以上の光学部品の各々の光軸が、前記基準軸に略一致するように構成され、
前記第２のレンズ系は、前記第２のレンズ系に含まれる１以上の光学部品の各々の光軸が、前記基準軸に略一致するように構成される
画像表示装置。
（１５）（５）（６）（９）から（１４）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、
前記凹面反射面は、回転対称軸が前記基準軸に略一致するように構成され、
前記２以上の反射面の各々は、凹面反射面であり、回転対称軸が前記基準軸に略一致するように構成される
画像表示装置。
（１６）（５）（６）（９）から（１５）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、
前記凹面反射面及び前記２以上の反射面の少なくとも１つは、回転対称軸を有さない自由曲面である
画像表示装置。
（１７）（１）から（１６）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、
前記２以上の反射面の少なくとも１つは、前記画像光を反射する反射領域と前記画像光が透過する透過領域とを含む主面を有する光学部材の、前記反射領域により構成される
画像表示装置。
（１８）（１）から（１７）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、
前記２以上の反射面は、前記第１のレンズ系により屈折された前記画像光を折り返して反射する第１の反射面と、前記第１の反射面により反射された前記画像光を折り返して前記第２のレンズ系に反射する第２の反射面とを有し、
前記画像光の主光線の前記第１の反射面から前記第２の反射面までの光路が、屈折率が１以上２以下の媒質内に構成される
画像表示装置。
（１９）  光源から出射される光束を変調して生成された画像光を投射する投射光学系であって、
全体で正の屈折力を有し、前記生成された画像光を屈折させる第１のレンズ系と、
前記第１のレンズ系により屈折された前記画像光を折り返して反射する２以上の反射面を有する第１の反射光学系と、
全体で正の屈折力を有し、前記第１の反射光学系により反射された前記画像光を屈折させる第２のレンズ系と、
前記第２のレンズ系により屈折された前記画像光を被投射物に向けて反射する凹面反射面を有する第２の反射光学系と
を具備する投射光学系。
【符号の説明】
【０１４７】
Ｃ２…主光線
ＩＭ１…第１の中間結像面
ＩＭ２…第２の中間結像面
ＩＭ３…第３の中間結像面
Ｌ１…第１の光学系
Ｌ２…第２の光学系
Ｍｒ１…第１の反射面
Ｍｒ２…第２の反射面
Ｍｒ３…凹面反射面
ｐｕ１…第１の交点
ｐｕ２…第２の交点
ｐｕ３…第３の交点
ｐｕ４…第４の交点
１…液晶プロジェクタ
２０…照明光学系
３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０…投射光学系
４０…投影画像
７０…光学部材
７０…光学部品
７１…主面
７２…反射領域
７３…透過領域
１００…画像表示装置
【図１】
2019012795.tif 000005
【図２】
2019012795.tif 000006
【図３】
2019012795.tif 000007
【図４】
2019012795.tif 000008
【図５】
2019012795.tif 000009
【図６】
2019012795.tif 000010
【図７】
2019012795.tif 000011
【図８】
2019012795.tif 000012
【図９】
2019012795.tif 000013
【図１０】
2019012795.tif 000014
【図１１】
2019012795.tif 000015
【図１２】
2019012795.tif 000016
【図１３】
2019012795.tif 000017
【図１４】
2019012795.tif 000018
【図１５】
2019012795.tif 000019
【図１６】
2019012795.tif 000020
【図１７】
2019012795.tif 000021
【図１８】
2019012795.tif 000022
【図１９】
2019012795.tif 000023
【図２０】
2019012795.tif 000024
【図２１】
2019012795.tif 000025
【図２２】
2019012795.tif 000026
【図２３】
2019012795.tif 000027
【図２４】
2019012795.tif 000028
【図２５】
2019012795.tif 000029
【図２６】
2019012795.tif 000030
【図２７】
2019012795.tif 000031
【図２８】
2019012795.tif 000032
【図２９】
2019012795.tif 000033
【図３０】
2019012795.tif 000034
【図３１】
2019012795.tif 000035
【図３２】
2019012795.tif 000036
【図３３】
2019012795.tif 000037
【図３４】
2019012795.tif 000038
【図３５】
2019012795.tif 000039
【図３６】
2019012795.tif 000040
【図３７】
2019012795.tif 000041
【図３８】
2019012795.tif 000042
【図３９】
2019012795.tif 000043
【図４０】
2019012795.tif 000044
【図４１】
2019012795.tif 000045
【図４２】
2019012795.tif 000046
【図４３】
2019012795.tif 000047
【図４４】
2019012795.tif 000048
【図４５】
2019012795.tif 000049
【図４６】
2019012795.tif 000050
【図４７】
2019012795.tif 000051
【図４８】
2019012795.tif 000052
【図４９】
2019012795.tif 000053
【図５０】
2019012795.tif 000054
【図５１】
2019012795.tif 000055
【図５２】
2019012795.tif 000056
【図５３】
2019012795.tif 000057
【図５４】
2019012795.tif 000058
【図５５】
2019012795.tif 000059
【図５６】
2019012795.tif 000060
【図５７】
2019012795.tif 000061
【図５８】
2019012795.tif 000062
【図５９】
2019012795.tif 000063
【国際調査報告】
2019012795.tif 000064
2019012795.tif 000065
2019012795.tif 000066
2019012795.tif 000067