(57)【要約】【課題】主として３枚の曲面ミラーで構成され所定の条件式を満足することで、諸収差が良好で特に色収差がなく、低コストで広角で、高さ方向にコンパクトな反射型光学系およびこれを用いた投写型表示装置を得る。さらに、明るさの要請に応え、性能劣化の少ないフォーカス方式についても提案する。【解決手段】ライトバルブ５とスクリーン４との間に配された反射型光学系で、曲面は第１〜第３のミラー１〜３の３つの反射面のみである。また下記条件式を満足する。(1)θL<20度、(2)25度<θUL<55度、(3)20度<θM1<55度、(4)15度<θM2<50度、(5)8度<θM3<30度、(6)θL<15度、(7)30度<θUL、(8)7.5度<|θF|ただし、θL:瞳中心光線が拡大側結像面に対してなす最小角度、θUL:瞳中心光線が拡大側結像面に対してなす最大角度と最小角度との差、θM1、θM2、θM3:縮小側結像面の中央を通る瞳中心光線の第１〜第３のミラー１〜３における偏角、θF:縮小側瞳開き角。【選択図】          図１
2006184775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方を拡大側、他方を縮小側とする２つの結像面の間に配され、該２つの結像面の間に中間像を形成しない反射型光学系であって、
該反射型光学系を構成する光学面のうちで、曲面は前記拡大側結像面側から順に、第１のミラー、第２のミラーおよび第３のミラーの３つの反射面のみとされ、
以下の条件式（１）および（２）を満足することを特徴とする反射型光学系。
θＬ＜２０度    ・・・・・・・・（１）
２５度＜θＵＬ＜５５度    ・・・（２）
ただし、
θＬ  ：瞳中心光線が拡大側結像面に対してなす最小角度
θＵＬ：瞳中心光線が拡大側結像面に対してなす最大角度と最小角度との差
【請求項２】
前記反射型光学系において対称面が1つのみ存在し、この対称面において以下の条件式（３）〜（５）を満足することを特徴とする請求項１記載の反射型光学系。
２０度＜θＭ１＜５５度    ・・・（３）
１５度＜θＭ２＜５０度    ・・・（４）
８度＜θＭ３＜３０度    ・・・・（５）
ただし、
θＭ１：縮小側結像面の中央を通る瞳中心光線の第１のミラーにおける偏角
θＭ２：縮小側結像面の中央を通る瞳中心光線の第２のミラーにおける偏角
θＭ３：縮小側結像面の中央を通る瞳中心光線の第３のミラーにおける偏角
【請求項３】
以下の条件式（６）〜（８）を満足することを特徴とする請求項１または２記載の反射型光学系。
θＬ＜１５度    ・・・・・・・・（６）
３０度＜θＵＬ    ・・・・・・・（７）
７．５度＜｜θＦ｜    ・・・・・（８）
ただし、
θＦ：縮小側瞳開き角
【請求項４】
前記拡大側結像面と前記縮小側結像面とが非平行とされていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の反射型光学系。
【請求項５】
フォーカス操作は、前記第１のミラーを単体で移動させ、さらに前記第２のミラーと前記第３のミラーとを一体に移動させ、これら３つのミラーの移動軌跡がそれぞれ直線となるように構成したことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載の反射型光学系。
【請求項６】
フォーカス操作は、前記第１のミラーを単体で移動させ、さらに前記第２のミラーと前記第３のミラーとを前記縮小側結像面に対して固定せしめたことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載の反射型光学系。
【請求項７】
前記フォーカス操作において、前記第１のミラーの移動軌跡が直線となることを特徴とする請求項６記載の反射型光学系。
【請求項８】
縮小側瞳位置が無限遠に存在し、前記縮小側結像面上の各点において、縮小側結像面の法線に対して瞳中心光線がなす角度が互いに略等しいことを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１項記載の反射型光学系。
【請求項９】
前記第２のミラーと前記第３のミラーとの間に、光束径制御を行う絞りまたは可変絞りが配置されていることを特徴とする請求項８記載の反射型光学系。
【請求項１０】
縮小側瞳位置が前記第３のミラーの近傍に存在することを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１項記載の反射型光学系。
【請求項１１】
前記第３のミラーの近傍に、光束径制御を行う絞りまたは可変絞りが配置されていることを特徴とする請求項１０記載の反射型光学系。
【請求項１２】
前記縮小側結像面に表示された画像を前記拡大側結像面に拡大投写する投写光学系として用いられたことを特徴とする請求項１〜１１のうちいずれか１項記載の反射型光学系。
【請求項１３】
前記第３のミラーと前記縮小側結像面との間に色合成光学系が配置されたことを特徴とする請求項１２記載の反射型光学系。
【請求項１４】
前記色合成光学系と前記縮小側結像面との間に、該色合成光学系で発生する色収差を補正する少なくとも１つの色補正手段が配置されたことを特徴とする請求項１３記載の反射型光学系。
【請求項１５】
光源と、前記縮小側結像面に配置されたライトバルブと、前記光源からの光束を該ライトバルブへ導く照明光学部と、請求項１２〜１４のうちいずれか１項記載の反射型光学系とを備え、前記光源からの光束を前記ライトバルブで光変調し、該反射型光学系により、前記拡大側結像面に配置されたスクリーンに投写することを特徴とする投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、投写光学系またはＣＣＤ、撮像管などの撮像素子やフィルムなどを用いたカメラに使用される結像光学系に、適用可能な反射型光学系に関し、特にライトバルブの表示情報を拡大投写する投写光学系に好適な、反射型光学系およびこれを用いた投写型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
投写型プロジェクションディスプレイ装置や投写型テレビ装置の投写光学系においては、光学ガラスを用いた屈折光学系や、屈折光学系とミラーを組み合わせた構成のものが広く知られており、現在使用されている投写光学系のほとんどはこのタイプのものである。
しかし屈折光学系を用いた場合、光学ガラスの特性上どうしても色収差が発生してしまう。特に、長焦点の望遠タイプでは軸上色収差が、短焦点の広角タイプでは倍率色収差が、非常に問題となる。
【０００３】
このような色収差をなくすために、ミラーのみで構成された光学系が提案されている。下記特許文献１〜５では、曲面で構成されたミラーを３枚含み、ミラー枚数も少ない光学系が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１１１４５８号公報
【特許文献２】特開２００１−２２２０６３号公報
【特許文献３】特開２００１−２３５６８１号公報
【特許文献４】特開２００３−３４４７７２号公報
【特許文献５】特許第３０４３５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１〜５に記載のものでは、拡大側画角が狭い、拡大側結像面とのなす角度が大きい、縮小側光束開き角が小さい、フォーカス方式の具体的提案がなされていない、など実際に投写光学系として使用するには大きな問題が多数残されている。
【０００６】
拡大側画角が狭いと、拡大倍率を上げようとする場合に拡大側結像面と光学系との距離を離すことになるので、装置の大型化を招いたり配設位置の制約が増し、好ましくない。また、拡大側結像面とのなす角度が大きいと、拡大側結像面と光学系位置との高さ方向での差が大きくなるので、装置の大型化を招いたり配設位置の制約が増し、好ましくない。
【０００７】
縮小側光束開き角が小さいということは、いわばこの光学系のＦナンバが暗いことにも相当するので、より明るく、縮小側光束開き角を大きくする構成が望まれる。また、どのようなフォーカス方式とするか、例えば、どの部材をどのように移動させてフォーカシングを行うかの具体的提案なしには実用化は困難である。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、諸収差が良好で特に色収差がなく、低コストで広角で、投写光学系に用いた場合には、拡大側結像面と光学系位置とを高さ方向において近づけることのできる反射型光学系およびこれを用いた投写型表示装置の提供を目的とするものである。
【０００９】
さらに、本発明は、投写光学系として強く要望される、明るさの確保や性能劣化の少ないフォーカス方式についても配慮された、反射型光学系およびこれを用いた投写型表示装置の提供をも目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る反射型光学系は、一方を拡大側、他方を縮小側とする２つの結像面の間に配され、該２つの結像面の間に中間像を形成しない反射型光学系であって、
該反射型光学系を構成する光学面のうちで、曲面は前記拡大側結像面側から順に、第１のミラー、第２のミラーおよび第３のミラーの３つの反射面のみとされ、
以下の条件式（１）および（２）を満足することを特徴とするものである。
θＬ＜２０度    ・・・・・・・・（１）
２５度＜θＵＬ＜５５度    ・・・（２）
ただし、
θＬ  ：瞳中心光線が拡大側結像面に対してなす最小角度
θＵＬ：瞳中心光線が拡大側結像面に対してなす最大角度と最小角度との差
【００１１】
なお、本明細書において「瞳中心光線」とは、縮小側結像面に垂直かつ縮小側結像面の中央と拡大側結像面の中央とを含む平面に縮小側結像面の各位置からの反射型光学系有効光束を射影してできる各鋭角を、角度的に略２等分する各線が、この平面内で略交わる場合にはこの略交わる位置と縮小側結像面各位置とを通る各光線を示すものとし、前記各鋭角を角度的に略２等分する各線がこの平面内で互いに略平行な場合は、縮小側結像面各位置を通りその略平行な線に略平行となる各光線を示すものとする。
【００１２】
また、前記反射型光学系において対称面が1つのみ存在し、この対称面において以下の条件式（３）〜（５）を満足することが好ましい。
２０度＜θＭ１＜５５度    ・・・（３）
１５度＜θＭ２＜５０度    ・・・（４）
８度＜θＭ３＜３０度    ・・・・（５）
ただし、
θＭ１：縮小側結像面の中央を通る瞳中心光線の第１のミラーにおける偏角
θＭ２：縮小側結像面の中央を通る瞳中心光線の第２のミラーにおける偏角
θＭ３：縮小側結像面の中央を通る瞳中心光線の第３のミラーにおける偏角
【００１３】
また、以下の条件式（６）〜（８）を満足することを特徴とすることが好ましい。
θＬ＜１５度    ・・・・・・・・（６）
３０度＜θＵＬ    ・・・・・・・（７）
７．５度＜｜θＦ｜    ・・・・・（８）
ただし、
θＦ：縮小側瞳開き角
【００１４】
また、前記拡大側結像面と前記縮小側結像面とが非平行とされていることが好ましい。
【００１５】
また、フォーカス操作は、前記第１のミラーを単体で移動させ、さらに前記第２のミラーと前記第３のミラーとを一体に移動させ、これら３つのミラーの移動軌跡がそれぞれ直線となるように構成したことが好ましい。
【００１６】
また、フォーカス操作は、前記第１のミラーを単体で移動させ、さらに前記第２のミラーと前記第３のミラーとを前記縮小側結像面に対して固定せしめるようにしてもよい。なお、このフォーカス操作において、前記第１のミラーの移動軌跡が直線となることがより好ましい。
【００１７】
また、この反射型光学系において、縮小側瞳位置が無限遠に存在し、前記縮小側結像面上の各点において、縮小側結像面の法線に対して瞳中心光線がなす角度が互いに略等しいことが好ましい。この場合、前記第２のミラーと前記第３のミラーとの間に、光束径制御を行う絞りまたは可変絞りが配置されていることがより好ましい。
【００１８】
また、縮小側瞳位置が前記第３のミラーの近傍に存在するようにしてもよい。この場合、前記第３のミラーの近傍に、光束径制御を行う絞りまたは可変絞りが配置されていることがより好ましい。
【００１９】
また、この反射型光学系は、前記縮小側結像面に表示された画像を前記拡大側結像面に拡大投写する投写光学系として用いられることが好ましい。この場合、前記第３のミラーと前記縮小側結像面との間に色合成光学系が配置されることが好ましい。
【００２０】
また、前記色合成光学系と前記縮小側結像面との間に、該色合成光学系で発生する色収差を補正する少なくとも１つの色補正手段が配置されることが好ましい。
【００２１】
本発明に係る投写型表示装置は、光源と、前記縮小側結像面に配置されたライトバルブと、前記光源からの光束を該ライトバルブへ導く照明光学部と、上記いずれかの反射型光学系とを備え、前記光源からの光束を前記ライトバルブで光変調し、該反射型光学系により、前記拡大側結像面に配置されたスクリーンに投写することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の反射型光学系によれば、主として３枚の曲面ミラーで構成することにより、諸収差が良好で特に色収差がなく、低コストな反射型光学系とすることができ、さらに、瞳中心光線と拡大側結像面との角度関係を所定の条件式を満足するように構成することで、広角でありながら、拡大側結像面と光学系位置とが高さ方向において近づくようなコンパクトな配置が可能となる。
【００２３】
さらに、本発明の反射型光学系では、明るさの要請にも応え、性能劣化の少ないフォーカス方式についての具体的提案もなされているので、投写光学系として、またこれを用いた投写型表示装置として好適な反射型光学系を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係る反射型光学系およびこれを用いた投写型表示装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施例１に係る反射型光学系の構成を示すＹＺ平面断面図であり、まず、この図を代表として用いて本発明の実施形態を説明する。この反射型光学系は投写型表示装置の投写光学系として用いられており、図１（ａ）はこの反射型光学系の縮小側結像面から拡大側結像面までの全体を示す図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の主要部としての部分Ａを拡大して示す図である。
【００２５】
この投写型表示装置は、光源（不図示）からの光束を照明光学部（不図示）を介してライトバルブ５に照射し、ライトバルブ５により光変調され画像情報を担持した光束を、反射型光学系によりスクリーン４に拡大投写するものである。スクリーン４はこの反射型光学系の拡大側結像面に、またライトバルブ５はこの反射型光学系の縮小側結像面に略一致するように配置されている。ライトバルブ５の光出射側にはカバーガラス６（平行平面板）が配されている。
【００２６】
なお、本発明に係る反射型光学系は、この反射型光学系において対称面が1つのみ存在するように構成され、図１ではこの対称面が紙面の断面となるように示されている。すなわちこの反射型光学系は図１の紙面（対称面）に関して略面対称となる。そして、この対称面をＹＺ平面として、この面において縮小側結像面の伸びる方向をＹ方向とし、Ｙ方向に直交する方向をＺ方向としている。図１にはＺ軸が点線Ｚで記載されている。
【００２７】
ここで、本発明の反射型光学系は、拡大側結像面と縮小側結像面との間に配され、これら２つの結像面の間に中間像を形成しない反射型光学系であって、この反射型光学系を構成する光学面のうちで、曲面は拡大側結像面側から順に、第１のミラー１、第２のミラー２および第３のミラー３の３つの反射面のみとされている。なお、カバーガラス６のような平面部材を縮小側結像面と拡大側結像面との間に配することは任意である。
【００２８】
このように反射型光学系を構成する光学面のうちで、曲面は第１〜第３のミラー１〜３の３つの反射面のみとし、光学ガラスによる曲面を用いていないので、この反射型光学系は色収差の発生がなく良好な光学性能を有している。また、３枚という少ないミラー枚数で構成されているので、低コストな光学系である。
【００２９】
また、本発明の反射型光学系は、以下の条件式（１）および（２）を満足するように構成されている。
θＬ＜２０度    ・・・・・・・・（１）
２５度＜θＵＬ＜５５度    ・・・（２）
ただし、
θＬ  ：瞳中心光線が拡大側結像面に対してなす最小角度
θＵＬ：瞳中心光線が拡大側結像面に対してなす最大角度と最小角度との差
【００３０】
なお、上記「瞳中心光線」は、縮小側瞳の中心を通る光線のことで、一般の光学系では主光線に相当するものといえる。瞳中心光線は、図１ならびに以下の図６〜図１０および図１２〜図１８では一点鎖線で示されている。すなわち、本明細書において「瞳中心光線」とは、縮小側結像面に垂直かつ縮小側結像面の中央と拡大側結像面の中央とを含む平面（上記各図の紙面（ＹＺ平面）である）に縮小側結像面の各位置からの反射型光学系有効光束を射影してできる各鋭角を、角度的に略２等分する各線が、この平面内で略交わる場合にはこの略交わる位置と縮小側結像面各位置とを通る各光線を示すものとし、前記各鋭角を角度的に略２等分する各線がこの平面内で互いに略平行な場合は、縮小側結像面各位置を通りその略平行な線に略平行となる各光線を示すものとする。
【００３１】
またこの実施例では、条件式（１）に規定する角度θＬは、図１に示すとおりであるが、条件式（２）に規定する角度差θＵＬを計算する基となる、瞳中心光線が拡大側結像面に対してなす最大角度θＵは、この図１には示せないため、便宜的に対称面での点Ｕ′および角度θＵ′を示している。最大角度θＵは、点Ｕ′を紙面手前または奥に拡大側結像面の端辺に沿って最大に平行移動した位置での、瞳中心光線が拡大側結像面に対してなす角度である。角度θＬおよび角度差θＵＬは、各角度の方向性に依らず絶対値として考えてよい。
【００３２】
条件式（１）に規定する上限値を超えて角度θＬが大きくなると、拡大側結像面と反射型光学系の位置との高さ方向での差が大きくなるので好ましくない。図２は、この差について説明するために、図１（ａ）の反射型光学系を回転させ、拡大側結像面（スクリーン４）が紙面上下方向に伸びるように記載したものである。ここで、Ｈは、対称面において、拡大側結像面の最も反射型光学系に近い端辺から縮小側結像面（ライトバルブ５）の中央位置までの、拡大側結像面が伸びる方向における距離、を示している。このＨ、すなわち拡大側結像面と反射型光学系の位置との高さ方向での差が大きくなると、装置の大型化を招いたり配設位置の制約が増し、好ましくない。近年、需要が伸びているリアプロジェクションタイプでは、投写光学系までを例えばＴＶボックス等の筐体中に配設することになるので、特にコンパクト化の要請が強く、高さ方向でのコンパクト化も重要となっている。
【００３３】
条件式（２）は、瞳中心光線が拡大側結像面に対してなす最大角度と最小角度との差となる角度差θＵＬについて規定している。これは、いわば拡大側での画角に相当するものであり、画角が狭くなり角度差θＵＬが下限値を超えると、拡大倍率を上げようとする場合に拡大側結像位置と反射型光学系との距離を多く取る必要が出てくるので、装置の大型化を招いたり配設位置の制約が増し、好ましくない。図３に示す構成は、図２で示した反射型光学系の図において、スクリーン４と第１のミラー１との間に平面ミラー８を配したものである。このような平面ミラーにより紙面左右方向の厚みを薄くすることができるものであるが、角度差θＵＬが下限値を超えると、拡大倍率を上げようとする場合にスクリーン４と平面ミラー８との距離を長くする必要が生じてしまう。
【００３４】
また、広角が望ましいとはいえ、角度差θＵＬが上限値を超えると、曲面ミラーに限らず平面ミラーであっても、光路内に配設する部材を大きくすることになるので、光学系の大型化につながり好ましくない。このように条件式（２）の上限値、下限値を超えると光学系や装置が大型化し、リアプロジェクションタイプでは筐体の大型化を招くことになってしまう。
【００３５】
さらに、本発明の反射型光学系は、上述した対称面において以下の条件式（３）〜（５）を満足するように構成されることが好ましい。
２０度＜θＭ１＜５５度    ・・・（３）
１５度＜θＭ２＜５０度    ・・・（４）
８度＜θＭ３＜３０度    ・・・・（５）
ただし、
θＭ１：縮小側結像面の中央を通る瞳中心光線の第１のミラー１における偏角
θＭ２：縮小側結像面の中央を通る瞳中心光線の第２のミラー２における偏角
θＭ３：縮小側結像面の中央を通る瞳中心光線の第３のミラー３における偏角
【００３６】
なお、θＭ１〜θＭ３は図１（ｂ）にも示されるとおり、縮小側結像面の中央を通る瞳中心光線が第１〜第３のミラー１〜３での反射でそれぞれなす角である（見易さのためにθＭ２、θＭ３は対頂角を示す）。各角度は方向性に依らず絶対値として考えてよい。
条件式（３）〜（５）の下限値を超えて偏角が小さくなると、光束の進行を妨げることなく、また部材同士が干渉しあったりすることなく、ミラーやライトバルブ等の部材を配設することが難しくなる。また、これらの上限値を超えて偏角が大きくなると、ミラーが大型化したり、光学系全体が大型化する。
【００３７】
さらに、本発明の反射型光学系は、以下の条件式（６）〜（８）を満足するように構成されることが好ましい。
θＬ＜１５度    ・・・・・・・・（６）
３０度＜θＵＬ    ・・・・・・・（７）
７．５度＜｜θＦ｜    ・・・・・（８）
ただし、
θＦ：縮小側瞳開き角
【００３８】
条件式（６）および条件式（７）は、上述した条件式（１）および条件式（２）の範囲をさらに規定するもので、これらを満足することにより、上述した作用効果を一層有効とすることができる。
条件式（８）に規定する縮小側瞳開き角θＦは、図１（ｂ）にも示されるとおり、縮小側結像面の任意の点において、この点を通る瞳中心光線に対するこの点を通る瞳最周辺光線の、光束開き角である。例えば投写光学系に用いるには、明るい光学系とすることが望ましいが、下限値を超えると暗くなり実用的でない。
【００３９】
さらに、本発明の反射型光学系は拡大側結像面と縮小側結像面とが非平行とされていることが好ましい。図１においても、スクリーン４とライトバルブ５とは、非平行に配設されている。このように構成することにより、歪曲収差が良好に補正され、解像性能を向上させることができる。なお、拡大側結像面と縮小側結像面との平行／非平行関係は、平面ミラー等、光束を偏向させるだけで収束または発散させることのない面を除外した場合のものとする。本発明の反射型光学系に平面ミラー等を配置した結果、拡大側結像面と縮小側結像面とが一見したところ平行となっても、本発明の反射型光学系の一態様とみなすものである。
【００４０】
また、本発明の反射型光学系においては、以下の２つの方式によるフォーカス操作が有効である。
【００４１】
第１の方式によるフォーカス操作は、第１のミラー１を単体で移動させ、さらに第２のミラー２と第３のミラー３とを一体に移動させ、これら３つのミラーの移動軌跡がそれぞれ直線となるように行うものである。
【００４２】
第２の方式によるフォーカス操作は、第１のミラー１を単体で移動させ、さらに第２のミラー２と第３のミラー３とを縮小側結像面に対して固定せしめて行うものである。なお、このとき第１のミラー１の移動軌跡は直線となることが好ましい。
【００４３】
フォーカス操作は、特に投写光学系では拡大側結像面と縮小側結像面との位置関係が変化する場合も想定されるので、この反射型光学系においても要望される。共軸系での結像光学系のように部材を光軸上で移動させるものではないため設計の難易度が高く、従来、具体的なフォーカス方式の提案はなされていなかったが、上記２つの方式によるフォーカス操作によれば、光学性能を劣化させることなくフォーカシングが可能となる。いずれの方式を用いるかは、構成例に応じて適宜選択可能であり、移動部材が多ければ変数が多いだけ理想的な配置が可能となり、移動部材が少なければ、そして直線的な移動ならばさらに、移動機構の簡略化などのメリットがある。
【００４４】
例えば図１の反射型光学系では第２の方式を採用しており、第１のミラー１が紙面の状態から紙面右下方向（第１フォーカス状態）または紙面左上方向（第２フォーカス状態）に移動され、第２のミラー２と第３のミラー３とは縮小側結像面に対して固定された状態で、フォーカス操作がなされる。ミラー１の実際の移動方向および移動量は、後述する実施例１に記載の数値に基づく。
【００４５】
また、本発明の反射型光学系においては、縮小側瞳位置は、以下の２つの位置のいずれかとなるように構成することが好ましい。
【００４６】
第１の縮小側瞳位置としては、これを無限遠に設定するものである。例えば、投写光学系に用いる場合には、ライトバルブ５への入射角度差が投写画面での照度ムラを招くような特性を有するライトバルブ５もあることから、このようなライトバルブ５にも対応可能な構成として有用である。縮小側瞳位置を無限遠とする場合には、縮小側結像面上の各点において、縮小側結像面の法線に対して瞳中心光線がなす角度が互いに略等しくなる。図１の反射型光学系では縮小側瞳位置はこのように設定されており、縮小側結像面の法線に対して瞳中心光線がなす角度θＰ（見易さのために対頂角を示す）が示されている。縮小側瞳位置が無限遠に設定されているので、紙面内だけでなく縮小側結像面上の各点から、瞳中心光線は全て互いに平行な状態で反射型光学系の第３のミラー３に向かうことになる。
【００４７】
また、縮小側瞳位置がこのように設定された場合、縮小側結像面上の各点からの瞳中心光線が第２のミラー２と第３のミラー３との間で交わるようにミラー３の曲面を設定し、この位置近傍に、光束径制御を行う絞りまたは可変絞りが配置されていることが好ましい。図１の反射型光学系ではこの位置近傍に絞り７が配され、効率よく光束径制御を行いうる構成となっている。
【００４８】
第２の縮小側瞳位置としては、これを第３のミラー３の近傍に設定するものである。このような構成は第３のミラー３の小型化を可能とする。後述する実施例８はこのような構成とされている。縮小側瞳位置がこのように設定された場合、縮小側結像面上の各点からの瞳中心光線は第３のミラー３の近傍で交わることとなるため、この位置近傍に光束径制御を行う絞りまたは可変絞りを配置し、効率よく光束径制御を行いうる構成とすることが好ましい。
【００４９】
なお、本発明の反射型光学系では、反射型光学系を構成する光学面のうちで、曲面は拡大側結像面側から順に、第１のミラー１、第２のミラー２および第３のミラー３の３つの反射面のみとしているが、縮小側結像面と拡大側結像面との間に平面部材を配することは任意である。例えば、カバーガラス６のような、光透過部材の両面が平面とされているものや、図３に示した平面ミラー８のような光反射部材の反射面が平面とされているもの等を配していても、本発明の利点が損なわれるものではない。
【００５０】
以下、本発明に係る反射型光学系の具体的な実施例について説明する。
なお、実施例２〜１０に係る反射型光学系は、実施例１のものと同様に投写型表示装置の投写光学系として用いられているが、それらの構成を示す図は、図１（ａ）に相当する全体図を省略し、図１（ｂ）に相当する主要部の拡大図のみ記載している。また、実施例２〜１０の主要部拡大図において、実施例１と同様の作用効果をなす部材には同一の符号を付し、その説明は省略している。
【００５１】
また、実施例１〜１０に係る反射型光学系では、例えば各部材面の曲率半径、Ｚ方向の面間隔、Ｙ方向のシフト量など、長さを表す数値は、縮小側結像面のＸ方向での有効エリアの長さを１．０として、規格化されている。
なお、以下の実施例１〜１０では、第１のミラー１、第２のミラー２および第３のミラー３の曲面は、いずれも自由曲面とされている。自由曲面形状は下記自由曲面形状式により表される。
【００５２】
【数１】
2006184775.tif 000003
【００５３】
自由曲面では面形状の設計自由度が高いので、光線の偏向方向を設定する自由度が高い。また、自由曲面を用いることにより歪曲収差等の諸収差を良好に補正することができる。また、以下の実施例１〜１０では、自由曲面は１面の対称面（紙面に略一致する）を有するように構成されている。面対称性を有する自由曲面は、製造や評価における難易度が低いというメリットがある。
【００５４】
＜実施例１＞
本実施例１に係る反射型光学系の構成は、図１に示すとおりである。
【００５５】
下記表１の左上段に、本実施例１の反射型光学系の各部材面の曲率半径、各部材のＺ方向の面間隔（各部材間の空気間隔および各部材の中心厚）、各部材のｄ線における屈折率Ｎｄおよびアッベ数νｄを示す。また、面番号の左側に＊を付した面は偏心面であることを表している。表１の右上段に、これら偏心面の偏心データとして、Ｙ方向におけるシフト量と、Ｘ軸に関する回転量を示す。この反射型光学系では、拡大側結像面がＸ軸を軸として回転（以下、単に「Ｘ軸回転」と称する）されており、拡大側結像面と縮小側結像面とが非平行とされている。
【００５６】
また、表１の左下段に、この実施例においてフォーカス操作がなされる場合の、移動部材の移動位置に関するデータとして、Ｚ方向の面間隔と、Ｙ方向におけるシフト量を示す。この実施例では、フォーカス１、フォーカス２の２つのフォーカス移動位置が設定されている。この実施例のフォーカス操作は上述した第２の方式による。また、第１のミラー１の移動軌跡は直線となる。
【００５７】
これら曲率半径等の表、偏心面データの表、フォーカス移動データの表において、面番号の数字は、拡大側結像面を面番号Ｓ１として拡大側結像面側から順次増加し、面番号Ｓ６が縮小側結像面となるようになっている（以下の実施例２〜１０の各表においても同じ）。
【００５８】
また、表１の右中段には、この実施例の縮小側瞳位置（縮小側結像面からのＺ方向の距離）、縮小側瞳中心角度（縮小側結像面の法線に対して瞳中心光線がなす角度θＰ）、縮小側瞳開き角（θＦ）を示している。この実施例の縮小側瞳位置は無限遠とされ、上記第１の位置とされている。この反射型光学系では、縮小側結像面上の各点からの瞳中心光線が第２のミラー２と第３のミラー３との間で交わるように構成されており、この位置近傍に絞り７が配されている。
また、表１の右下段には、この実施例の縮小側結像面の有効エリアのＸ方向およびＹ方向の長さを示す。
【００５９】
【表１】
2006184775.tif 000004
【００６０】
さらに、下記表２に、第１のミラー１、第２のミラー２および第３のミラー３の自由曲面に関する離心率Ｋ、４次、６次、８次、１０次、１２次のＺ軸対称な各非球面係数Ａ４〜Ａ１２、およびＣ（ｉ，ｊ）のＺ軸非対称な各非球面係数を示す。
【００６１】
【表２】
2006184775.tif 000005
【００６２】
また、本実施例に係る反射型光学系では、上記条件式（１）〜（８）に対応する値は後述する表２１のようになっている。この反射型光学系は条件式（１）〜（８）を全て満足している。
【００６３】
また、図４および図５は本実施例１に係る反射型光学系の結像性能を示すものである。図４は、縮小側結像面で正方形状の網目に対応する拡大側結像面における投写歪曲を示している。この実施例では縮小側結像面および拡大側結像面はアスペクト比４：３とされている。図５は縮小側結像面でのスポット図である。縮小側結像面の中央をｘ＝０．０、ｙ＝０．０とし、各々左方に数値表記された（ｘ，ｙ）位置でのスポット形状を示している。図４および図５に示されるとおり、この反射型光学系は、各収差を良好に補正し得る高性能な反射型光学系とされている。
【００６４】
＜実施例２＞
本実施例２に係る反射型光学系の構成として、図６に主要部の拡大図を示す。
この反射型光学系の構成は実施例１のものと略同様とされているが、図６において縮小側結像面の光出射側には、カバーガラスに代えてプリズム部８が記載されている。本発明の反射型光学系ではこのように、縮小側結像面と拡大側結像面との間に平面部材を配することができる。例えば後述するように色合成用のクロスダイクロイックプリズムなどを配する場合には、縮小側結像面に配されたライトバルブ５の光出射側に配されたカバーガラスとクロスダイクロイックプリズムとが、このプリズム部８に相当することになる。
【００６５】
この実施例のフォーカス操作は上述した第２の方式による。また、第１のミラー１の移動軌跡は直線となる。この実施例では、フォーカス１、フォーカス２の２つのフォーカス移動位置が設定されている。
【００６６】
また、この実施例の縮小側瞳位置は無限遠とされ、上記第１の位置とされている。この反射型光学系では、縮小側結像面上の各点からの瞳中心光線が第２のミラー２と第３のミラー３との間で交わるように構成されており、この位置に絞りを配することが好ましい。
また、この反射型光学系では、拡大側結像面がＸ軸回転されており、拡大側結像面と縮小側結像面とが非平行とされている。
【００６７】
下記表３に、本実施例２の、実施例１の表１と同様の項目についてのデータを示す。
【００６８】
【表３】
2006184775.tif 000006
【００６９】
下記表４に、本実施例２の、実施例１の表２と同様の項目についての、自由曲面に関するデータを示す。
【００７０】
【表４】
2006184775.tif 000007
【００７１】
また、本実施例に係る反射型光学系では、上記条件式（１）〜（８）に対応する値は後述する表２１のようになっている。この反射型光学系は条件式（１）〜（８）を全て満足している。
【００７２】
この反射型光学系の光学性能は、実施例１と略同等に各収差を良好に補正し得る高性能なものであり、縮小側結像面で正方形状の網目に対応する拡大側結像面における投写歪曲および縮小側結像面でのスポット形状は、図４および図５に示されたものと略同程度の性能を示すものとなっている。
【００７３】
＜実施例３＞
本実施例３に係る反射型光学系の構成として、図７に主要部の拡大図を示す。
この反射型光学系の構成は実施例１のものと略同様とされている。
この実施例のフォーカス操作は上述した第２の方式による。また、第１のミラー１の移動軌跡は直線となる。この実施例では、フォーカス１、フォーカス２の２つのフォーカス移動位置が設定されている。
【００７４】
また、この実施例の縮小側瞳位置は無限遠とされ、上記第１の位置とされている。この反射型光学系では、縮小側結像面上の各点からの瞳中心光線が第２のミラー２と第３のミラー３との間で交わるように構成されており、この位置に絞りを配することが好ましい。
また、この反射型光学系では、拡大側結像面がＸ軸回転されており、拡大側結像面と縮小側結像面とが非平行とされている。
【００７５】
下記表５に、本実施例３の、実施例１の表１と同様の項目についてのデータを示す。
【００７６】
【表５】
2006184775.tif 000008
【００７７】
下記表６に、本実施例３の、実施例１の表２と同様の項目についての、自由曲面に関するデータを示す。
【００７８】
【表６】
2006184775.tif 000009
【００７９】
また、本実施例に係る反射型光学系では、上記条件式（１）〜（８）に対応する値は後述する表２１のようになっている。この反射型光学系は条件式（１）〜（８）を全て満足している。
【００８０】
この反射型光学系の光学性能は、実施例１と略同等に各収差を良好に補正し得る高性能なものであり、縮小側結像面で正方形状の網目に対応する拡大側結像面における投写歪曲および縮小側結像面でのスポット形状は、図４および図５に示されたものと略同程度の性能を示すものとなっている。
【００８１】
＜実施例４＞
本実施例４に係る反射型光学系の構成として、図８に主要部の拡大図を示す。
この反射型光学系の構成は実施例１のものと略同様とされているが、図８において縮小側結像面の光出射側には、カバーガラスに代えてプリズム部８が記載されている。
この実施例のフォーカス操作は上述した第２の方式による。また、第１のミラー１の移動軌跡は直線となる。この実施例では、フォーカス１、フォーカス２の２つのフォーカス移動位置が設定されている。
【００８２】
また、この実施例の縮小側瞳位置は無限遠とされ、上記第１の位置とされている。この反射型光学系では、縮小側結像面上の各点からの瞳中心光線が第２のミラー２と第３のミラー３との間で交わるように構成されており、この位置に絞りを配することが好ましい。
また、この反射型光学系では、拡大側結像面がＸ軸回転されており、拡大側結像面と縮小側結像面とが非平行とされている。
【００８３】
下記表７に、本実施例４の、実施例１の表１と同様の項目についてのデータを示す。
【００８４】
【表７】
2006184775.tif 000010
【００８５】
下記表８に、本実施例４の、実施例１の表２と同様の項目についての、自由曲面に関するデータを示す。
【００８６】
【表８】
2006184775.tif 000011
【００８７】
また、本実施例に係る反射型光学系では、上記条件式（１）〜（８）に対応する値は後述する表２１のようになっている。この反射型光学系は条件式（１）〜（８）を全て満足している。
【００８８】
この反射型光学系の光学性能は、実施例１と略同等に各収差を良好に補正し得る高性能なものであり、縮小側結像面で正方形状の網目に対応する拡大側結像面における投写歪曲および縮小側結像面でのスポット形状は、図４および図５に示されたものと略同程度の性能を示すものとなっている。
【００８９】
＜実施例５＞
本実施例５に係る反射型光学系の構成として、図９に主要部の拡大図を示す。
この反射型光学系の構成は実施例１のものと略同様とされている。
この実施例のフォーカス操作は上述した第２の方式による。また、第１のミラー１の移動軌跡は直線となる。この実施例では、フォーカス１、フォーカス２の２つのフォーカス移動位置が設定されている。
【００９０】
また、この実施例の縮小側瞳位置は無限遠とされ、上記第１の位置とされている。この反射型光学系では、縮小側結像面上の各点からの瞳中心光線が第２のミラー２と第３のミラー３との間で交わるように構成されており、この位置に絞りを配することが好ましい。
また、この反射型光学系では、拡大側結像面がＸ軸回転されており、拡大側結像面と縮小側結像面とが非平行とされている。
【００９１】
下記表９に、本実施例５の、実施例１の表１と同様の項目についてのデータを示す。
【００９２】
【表９】
2006184775.tif 000012
【００９３】
下記表１０に、本実施例５の、実施例１の表２と同様の項目についての、自由曲面に関するデータを示す。
【００９４】
【表１０】
2006184775.tif 000013
【００９５】
また、本実施例に係る反射型光学系では、上記条件式（１）〜（８）に対応する値は後述する表２１のようになっている。この反射型光学系は条件式（１）〜（８）を全て満足している。
【００９６】
この反射型光学系の光学性能は、実施例１と略同等に各収差を良好に補正し得る高性能なものであり、縮小側結像面で正方形状の網目に対応する拡大側結像面における投写歪曲および縮小側結像面でのスポット形状は、図４および図５に示されたものと略同程度の性能を示すものとなっている。
【００９７】
＜実施例６＞
本実施例６に係る反射型光学系の構成として、図１０に主要部の拡大図を示す。
この反射型光学系の構成は実施例１のものと略同様とされているが、ライトバルブ５の縮小側有効エリアのサイズがアスペクト比１６：９のものとなっている。スクリーン（不図示）のサイズもこれに対応したものとなる。
この実施例のフォーカス操作は上述した第２の方式による。また、第１のミラー１の移動軌跡は直線となる。この実施例では、フォーカス１、フォーカス２の２つのフォーカス移動位置が設定されている。
【００９８】
また、この実施例の縮小側瞳位置は無限遠とされ、上記第１の位置とされている。この反射型光学系では、縮小側結像面上の各点からの瞳中心光線が第２のミラー２と第３のミラー３との間で交わるように構成されており、この位置に絞りを配することが好ましい。
また、この反射型光学系では、拡大側結像面がＸ軸回転されており、拡大側結像面と縮小側結像面とが非平行とされている。
【００９９】
下記表１１に、本実施例６の、実施例１の表１と同様の項目についてのデータを示す。
【０１００】
【表１１】
2006184775.tif 000014
【０１０１】
下記表１２に、本実施例６の、実施例１の表２と同様の項目についての、自由曲面に関するデータを示す。
【０１０２】
【表１２】
2006184775.tif 000015
【０１０３】
また、本実施例に係る反射型光学系では、上記条件式（１）〜（８）に対応する値は後述する表２１のようになっている。この反射型光学系は条件式（１）〜（８）を全て満足している。
【０１０４】
この反射型光学系の光学性能は、実施例１と略同等に各収差を良好に補正し得る高性能なものである。図１１は本実施例６に係る反射型光学系の、縮小側結像面での有効エリアをＸ方向に１６分割、Ｙ方向に１２分割した網目に対応する拡大側結像面における投写歪曲を示している。この実施例では縮小側結像面および拡大側結像面はアスペクト比１６：９とされているが、本発明によれば、アスペクト比に関わらず歪曲収差を良好に補正することができる。また、縮小側結像面でのスポット形状は、図５に示されたものと略同程度の性能を示すものとなっている。
【０１０５】
＜実施例７＞
本実施例７に係る反射型光学系の構成として、図１２に主要部の拡大図を示す。
この反射型光学系の構成は実施例１のものと略同様とされている。
この実施例のフォーカス操作は上述した第２の方式による。また、第１のミラー１の移動軌跡は直線となる。この実施例では、フォーカス１、フォーカス２の２つのフォーカス移動位置が設定されている。
【０１０６】
また、この実施例の縮小側瞳位置は無限遠とされ、上記第１の位置とされている。この反射型光学系では、縮小側結像面上の各点からの瞳中心光線が第２のミラー２と第３のミラー３との間で交わるように構成されており、この位置に絞りを配することが好ましい。
また、この反射型光学系では、拡大側結像面がＸ軸回転されており、拡大側結像面と縮小側結像面とが非平行とされている。
【０１０７】
下記表１３に、本実施例７の、実施例１の表１と同様の項目についてのデータを示す。
【０１０８】
【表１３】
2006184775.tif 000016
【０１０９】
下記表１４に、本実施例７の、実施例１の表２と同様の項目についての、自由曲面に関するデータを示す。
【０１１０】
【表１４】
2006184775.tif 000017
【０１１１】
また、本実施例に係る反射型光学系では、上記条件式（１）〜（８）に対応する値は後述する表２１のようになっている。この反射型光学系は条件式（１）〜（８）を全て満足している。
【０１１２】
この反射型光学系の光学性能は、実施例１と略同等に各収差を良好に補正し得る高性能なものであり、縮小側結像面で正方形状の網目に対応する拡大側結像面における投写歪曲および縮小側結像面でのスポット形状は、図４および図５に示されたものと略同程度の性能を示すものとなっている。
【０１１３】
＜実施例８＞
本実施例８に係る反射型光学系の構成として、図１３に主要部の拡大図を示す。
この反射型光学系の構成は実施例１のものと略同様とされているが、この反射型光学系では、縮小側瞳位置は第３のミラー３の近傍とされ、上記第２の位置とされている。第３のミラー３の近傍に絞りを配することが好ましい。
【０１１４】
この実施例のフォーカス操作は上述した第２の方式による。また、第１のミラー１の移動軌跡は直線となる。この実施例では、フォーカス１、フォーカス２の２つのフォーカス移動位置が設定されている。
また、この反射型光学系では、拡大側結像面がＸ軸回転されており、拡大側結像面と縮小側結像面とが非平行とされている。
【０１１５】
下記表１５に、本実施例８の、実施例１の表１と同様の項目についてのデータを示す。ただし、この反射型光学系では縮小側瞳が有限位置にあるので、表１５の右中段にはそのデータとして、縮小側瞳位置の、縮小側結像面からのＺ方向での距離と縮小側結像面中央からのＹ方向での距離とを示し、さらに、この縮小側瞳の半径を示す。
【０１１６】
【表１５】
2006184775.tif 000018
【０１１７】
下記表１６に、本実施例８の、実施例１の表２と同様の項目についての、自由曲面に関するデータを示す。
【０１１８】
【表１６】
2006184775.tif 000019
【０１１９】
また、本実施例に係る反射型光学系では、上記条件式（１）〜（８）に対応する値は後述する表２１のようになっている。この反射型光学系は条件式（１）〜（８）を全て満足している。
【０１２０】
この反射型光学系の光学性能は、実施例１と略同等に各収差を良好に補正し得る高性能なものであり、縮小側結像面で正方形状の網目に対応する拡大側結像面における投写歪曲および縮小側結像面でのスポット形状は、図４および図５に示されたものと略同程度の性能を示すものとなっている。
【０１２１】
＜実施例９＞
本実施例９に係る反射型光学系の構成として、図１４に主要部の拡大図を示す。
この反射型光学系の構成は実施例１のものと略同様とされているが、この実施例のフォーカス操作は上述した第１の方式による。すなわち、第１のミラー１が単体で移動し、さらに第２のミラー２と第３のミラー３とは一体に移動し、これら３つのミラーの移動軌跡がそれぞれ直線となる。ミラー１〜３の実際の移動方向および移動量は、表１７に記載の数値に基づく。この実施例では、フォーカス１、フォーカス２の２つのフォーカス移動位置が設定されている。
【０１２２】
また、この実施例の縮小側瞳位置は無限遠とされ、上記第１の位置とされている。この反射型光学系では、縮小側結像面上の各点からの瞳中心光線が第２のミラー２と第３のミラー３との間で交わるように構成されており、この位置に絞りを配することが好ましい。
【０１２３】
下記表１７に、本実施例９の、実施例１の表１と同様の項目についてのデータを示す。
【０１２４】
【表１７】
2006184775.tif 000020
【０１２５】
下記表１８に、本実施例９の、実施例１の表２と同様の項目についての、自由曲面に関するデータを示す。
【０１２６】
【表１８】
2006184775.tif 000021
【０１２７】
また、本実施例に係る反射型光学系では、上記条件式（１）〜（８）に対応する値は後述する表２１のようになっている。この反射型光学系は条件式（１）〜（８）を全て満足している。
【０１２８】
この反射型光学系の光学性能は、実施例１と略同等に各収差を良好に補正し得る高性能なものであり、縮小側結像面で正方形状の網目に対応する拡大側結像面における投写歪曲および縮小側結像面でのスポット形状は、図４および図５に示されたものと略同程度の性能を示すものとなっている。
【０１２９】
＜実施例１０＞
本実施例１０に係る反射型光学系の構成として、図１５に主要部の拡大図を示す。
この反射型光学系の構成は実施例１のものと略同様とされているが、この実施例のものではフォーカス操作は行われない。
また、この実施例の縮小側瞳位置は無限遠とされ、上記第１の位置とされている。この反射型光学系では、縮小側結像面上の各点からの瞳中心光線が第２のミラー２と第３のミラー３との間で交わるように構成されており、この位置に絞りを配することが好ましい。
【０１３０】
下記表１９に、本実施例１０の、実施例１の表１と同様の項目についてのデータを示す。ただし、この反射型光学系ではフォーカス操作は行われないので、フォーカス移動データの表は省略されている。
【０１３１】
【表１９】
2006184775.tif 000022
【０１３２】
下記表２０に、本実施例１０の、実施例１の表２と同様の項目についての、自由曲面に関するデータを示す。
【０１３３】
【表２０】
2006184775.tif 000023
【０１３４】
また、本実施例に係る反射型光学系では、上記条件式（１）〜（８）に対応する値は後述する表２１のようになっている。この反射型光学系は条件式（１）〜（８）を全て満足している。
【０１３５】
この反射型光学系の光学性能は、実施例１と略同等に各収差を良好に補正し得る高性能なものであり、縮小側結像面で正方形状の網目に対応する拡大側結像面における投写歪曲および縮小側結像面でのスポット形状は、図４および図５に示されたものと略同程度の性能を示すものとなっている。
【０１３６】
【表２１】
2006184775.tif 000024
【０１３７】
次に、本発明の反射型光学系を投写型表示装置の投写光学系として用いる場合に好適な、ライトバルブと色合成光学系について説明する。
【０１３８】
図１６は、反射型のライトバルブ１５を用いる場合のライトバルブ近辺の光線図である。ライトバルブ１５に対して斜め方向から照明光が入射され、ライトバルブ１５で反射されて、画像情報を担持した投写光が本発明の反射型光学系の第３のミラー１３に入射される様子が示されている。このような反射型のライトバルブ１５としては、例えば、テキサス・インスツルメント社製のデジタルマイクロミラーデバイスのような、傾きを変えることができる微小な鏡が略平面上に多数形成された微小ミラー素子が知られている。また反射型のライトバルブとして、反射型の液晶表示素子（ＬＣＯＳ）も知られている。ライトバルブ１５の光出射側には、必要に応じてカバーガラス１６や偏光板等からなる平行平面板が配されてもよい。ライトバルブが１つの、単板式投写型表示装置であっても、例えば時系列的に色分解された照明光を照射し、各色光に対応させて画像情報を時系列的に切り替えてライトバルブ１５に表示することにより、カラー画像を投写することが可能となる。
【０１３９】
図１７は、反射型の３枚のライトバルブ２５ａ〜２５ｃを用いた３板式投写型表示装置の、ライトバルブ近辺の光線図である。ライトバルブ２５ａ〜２５ｃには、各々、３原色のうちの互いに異なる１色の光が照射され、各ライトバルブ２５ａ〜２５ｃをその色光に対応する画像情報に基づいて制御することにより、各ライトバルブ２５ａ〜２５ｃでは各色光に応じた画像情報を担持した投写光が反射されることになる。これら３色の投写光は互いに異なる方向からクロスダイクロイックプリズム２８に入射され、このクロスダイクロイックプリズム２８の内部で合成されて出射される。なお、図１７において、カバーガラス等や偏光板の記載は省略している。また、図１７（ａ）のＹＺ断面図には第３のミラー２３までの光路を示し、図１７（ｂ）のＸＺ断面図にはクロスダイクロイックプリズム２８での合成の様子を示している。
【０１４０】
図１８は、同じ３板式投写型表示装置であるが、透過型の３枚のライトバルブ３５ａ〜３５ｃを用いた装置の、ライトバルブ近辺の光線図である。このような透過型のライトバルブ３５ａ〜３５ｃとしては、例えば、透過型の液晶表示素子が知られている。ライトバルブ３５ａ〜３５ｃには、各々、３原色のうちの互いに異なる１色の光が照射され、各ライトバルブ３５ａ〜３５ｃをその色光に対応する画像情報に基づいて制御することにより、各ライトバルブ３５ａ〜３５ｃでは各色光に応じた画像情報を担持した投写光が透過されることになる。これら３色の投写光は互いに異なる方向からクロスダイクロイックプリズム３８に入射され、このクロスダイクロイックプリズム３８の内部で合成されて出射される。なお、図１８において、カバーガラス等や偏光板の記載は省略している。また、図１８（ａ）のＹＺ断面図には第３のミラー３３までの光路を示し、図１８（ｂ）のＸＺ断面図にはクロスダイクロイックプリズム３８での合成の様子を示している。
【０１４１】
図１７および図１８に示すように、本発明の反射型光学系を投写光学系として用いる場合に、第３のミラー２３、３３と縮小側結像面（ライトバルブ２５ａ〜２５ｃ、３５ａ〜３５ｃ）との間に、例えばクロスダイクロイックプリズム２８、３８のような、色合成光学系を配置することができる。
【０１４２】
なお、色合成光学系としてはクロスダイクロイックプリズムに限られず、例えばＰＢＳを用いることも可能であるが、いずれの場合もこのような色合成光学系では、各色光がガラス部材を透過するので色収差が発生することがある。そこで、本発明の、反射型光学系の色収差なしという利点を活かすためには、色合成光学系と縮小側結像面との間に、色合成光学系で発生する色収差を補正する少なくとも１つの色補正手段を配することが好ましい。色補正手段の例としては、一部の色光のガラス部材内での光路長だけを他と異ならせるように、プリズム形状を設定したり、ほとんど屈折力のない薄いレンズを一部の色光の縮小側結像面近傍に配置したりする手法がある。このような場合に、一部の色光の光路では、反射型光学系を構成する光学面のうちで、曲面が第１〜第３のミラーの３つの反射面のみとならない場合もありうるが、少なくとも１つの光路で曲面が第１〜第３のミラーの３つの反射面のみとなっていれば、本発明の実施形態に含まれるものである。
【０１４３】
本発明に係る反射型光学系およびこれを用いた投写型表示装置としては、上述したものに限られるものではなく、種々の態様の変更が可能である。例えば、ミラーの曲面形状や配設位置は適宜設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】実施例１に係る反射型光学系の構成を示す図
【図２】図１の反射型光学系を回転させた図
【図３】図２の反射型光学系に平面ミラーを配設した図
【図４】実施例１に係る反射型光学系の拡大側結像面における投写歪曲図
【図５】実施例１に係る反射型光学系の縮小側結像面でのスポット図
【図６】実施例２に係る反射型光学系の構成を示す図
【図７】実施例３に係る反射型光学系の構成を示す図
【図８】実施例４に係る反射型光学系の構成を示す図
【図９】実施例５に係る反射型光学系の構成を示す図
【図１０】実施例６に係る反射型光学系の構成を示す図
【図１１】実施例６に係る反射型光学系の拡大側結像面における投写歪曲図
【図１２】実施例７に係る反射型光学系の構成を示す図
【図１３】実施例８に係る反射型光学系の構成を示す図
【図１４】実施例９に係る反射型光学系の構成を示す図
【図１５】実施例１０に係る反射型光学系の構成を示す図
【図１６】反射型ライトバルブを用いた単板式投写型表示装置のライトバルブ近辺の光線図
【図１７】反射型ライトバルブを用いた３板式投写型表示装置のライトバルブ近辺の光線図
【図１８】透過型ライトバルブを用いた３板式投写型表示装置のライトバルブ近辺の光線図
【符号の説明】
【０１４５】
１    第１のミラー
２    第２のミラー
３、１３、２３、３３    第３のミラー
４    スクリーン
５    ライトバルブ
６、１６    カバーガラス
７    絞り
８    プリズム部
９    平面ミラー
１５、２５ａ〜２５ｃ    反射型ライトバルブ
２８、３８    クロスダイクロイックプリズム
３５ａ〜３５ｃ    透過型ライトバルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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