(57)【要約】【課題】縮小側から拡大側に向かう結像光束を、光路上において一度、中間像として結像させたのち、拡大側に結像させる新規な投射光学系を実現する。【解決手段】縮小側から拡大側へ第１光学群Ｇ１、第２光学群Ｇ２を配し、縮小側からの結像光束を、拡大側共役面に至る光路上において一度、中間像として結像させたのち、投射画像として結像させる投射光学系であって、第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群、光路分離光学手段ＳＰＤ、反射光学手段ＲＦＤを有して構成され、光路分離光学手段ＳＰＤは、縮小側から反射光学手段ＲＦＤへ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段ＲＦＤにより反射されて第２光学群Ｇ２へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有し、第１レンズ群は、少なくともその一部が入射結像光束と反射結像光束とに共通化され、第２光学群Ｇ２は、複数のレンズにより構成される屈折光学系である。【選択図】図１
2018097037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群、第２光学群を配して構成され、縮小側共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側共役面に至る光路上において一度、中間像として結像させたのち、前記拡大側共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系であって、
前記第１光学群は、第１レンズ群と、光路分離光学手段と、該光路分離光学手段の側からの前記結像光束を、前記第２光学群の側へ反射する反射面を有する反射光学手段とを有して構成され、
前記光路分離光学手段は、前記原画像から前記反射光学手段へ向かう入射結像光束の光路と、前記反射光学手段により反射されて前記第２光学群へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有し、
前記第１レンズ群は、少なくともその一部が、前記入射結像光束と前記反射結像光束とに共通化され、
前記第２光学群は、複数のレンズにより構成される屈折光学系である投射光学系。
【請求項２】
請求項１記載の投射光学系であって、前記中間像は、前記第１光学群と前記第２光学群の間に結像する投射光学系。
【請求項３】
請求項１または２記載の投射光学系であって、  
前記縮小側共役面から前記拡大側共役面に至る光路上における結像光束の、前記原画像の位置における最大有効径：２Ｙｏｂ、前記中間像の近軸上の位置における最大の主光線高さ：Ｙｉｍが、条件： 
（１）  ０．５  ≦ Ｙｉｍ／Ｙｏｂ ＜  １．０
を満足する投射光学系。
【請求項４】
請求項１〜３記載の投射光学系であって、  
前記第１レンズ群を構成する複数のレンズのうち、正の屈折力を持つレンズが少なくとも１枚、前記光路分離光学手段の拡大側に配置されている投射光学系。
【請求項５】
請求項４に記載の投射光学系であって、
前記光路分離光学手段の拡大側に配置される前記第１レンズ群の前記正の屈折力を持つレンズのｄ線に対する屈折率の平均値：Ｎｄａｖが、条件：
（２）  １．６  ≦ Ｎｄａｖ 
を満足する投射光学系。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の投射光学系であって、
前記第１レンズ群は、前記光路分離光学手段の拡大側に１枚以上のレンズを配置され、該１枚以上のレンズの少なくとも１面が非球面である投射光学系。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載の投射光学系であって、
前記反射光学手段の、前記入射結像光束を反射する前記反射面が、開口絞りを兼ねる投射光学系。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載の投射光学系であって、  
前記反射光学手段の、前記入射結像光束を反射する前記反射面が、前記第１レンズ群の前記入射結像光束が最後に入射するレンズ面に形成されている投射光学系。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか１項に記載の投射光学系であって、  
前記反射光学手段の前記入射結像光束を反射する前記反射面が曲面である投射光学系。
【請求項１０】
請求項１〜８の何れか１項に記載の投射光学系であって、  
前記反射光学手段の前記入射結像光束を反射する前記反射面が平面である投射光学系。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか１項に記載の投射光学系であって、  
前記第２光学群を構成する前記複数のレンズのうちの１以上を光軸方向に移動させて、前記拡大側共役面へのフォーカシングを行う投射光学系。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れか１項に記載の投射光学系であって、  
前記縮小側に略テレセントリックである投射光学系。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れか１項に記載の投射光学系であって、  
前記光路分離光学手段の前記縮小側における光軸と、前記光路分離光学手段の前記拡大側における光軸との角度：θＡＸが、条件：
（３）    ４５°≦  θＡＸ  ≦  ９０°
を満足することを特徴とする投射光学系。
【請求項１４】
請求項１〜１３の何れか１項に記載の投射光学系であって、
前記光路分離光学手段が、前記入射結像光束となるべき部分、および、前記反射結像光束となるべき部分の、一方を反射し、他方を通過させることにより、これら両結像光束の光路の分離を行うものである投射光学系。
【請求項１５】
請求項１４記載の投射光学系であって、  
前記光路分離光学手段が、偏光合成手段、偏光分離手段および位相差板を有する投射光学系。
【請求項１６】
請求項１〜１５の何れか１項に記載の投射光学系を搭載してなる投射装置。
【請求項１７】
請求項１〜１５の何れか１項に記載の投射光学系を搭載し、拡大側にある物体の、縮小側にできる像を、撮像手段により撮像する撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、投射光学系および投射装置および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子やＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）等の「画像表示素子」に表示された原画像をスクリーン等の被投射面上に拡大画像として投射する投射装置（以下「プロジェクタ」とも言う。）は、近来広く普及している。
【０００３】
原画像の拡大画像を投射する投射光学系においては、原画像と拡大画像とが共役関係にあり、原画像は縮小側共役面（縮小側における共役面を言う。）に表示され、拡大画像は拡大側共役面（拡大側における共役面を言う。）に結像される。
【０００４】
このような投射光学系として、縮小側共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側共役面に至る光路上において一度、中間像として結像させたのち、拡大側共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系が知られている（特許文献１ないし４等）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は、縮小側共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側共役面に至る光路上において一度、中間像として結像させたのち、拡大側共役面上に拡大画像として結像させる新規な投射光学系の実現を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の投射光学系は、縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群、第２光学群を配して構成され、縮小側共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側共役面に至る光路上において一度、中間像として結像させたのち、前記拡大側共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系であって、前記第１光学群は、第１レンズ群と、光路分離光学手段と、該光路分離光学手段の側からの前記結像光束を、前記第２光学群の側へ反射する反射面を有する反射光学手段とを有して構成され、前記光路分離光学手段は、前記原画像から前記反射光学手段へ向かう入射結像光束の光路と、前記反射光学手段により反射されて前記第２光学群へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有し、前記第１レンズ群は、少なくともその一部が、前記入射結像光束と前記反射結像光束とに共通化され、前記第２光学群は、複数のレンズにより構成される屈折光学系である。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、縮小側共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側共役面に至る光路上において一度、中間像として結像させたのち、拡大側共役面上に拡大画像として結像させる新規な投射光学系を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の投射光学系の構成を示す図である。
【図２】実施例１の投射距離７００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図３】実施例１の投射距離７００ｍｍにおけるコマ収差を示す図である。
【図４】実施例１の投射距離１０００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図５】実施例１の投射距離１０００ｍｍにおけるコマ収差を示す図である。
【図６】実施例２の投射光学系の構成を示す図である。
【図７】実施例２の投射距離７００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図８】実施例２の投射距離７００ｍｍにおけるコマ収差を示す図である。
【図９】実施例３の投射光学系の構成を示す図である。
【図１０】実施例３の投射距離７００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図１１】実施例３の投射距離７００ｍｍにおけるコマ収差を示す図である。
【図１２】実施例４の投射光学系の構成を示す図である。
【図１３】実施例４の投射距離７００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図１４】実施例４の投射距離７００ｍｍにおけるコマ収差を示す図である。
【図１５】実施例５の投射光学系の構成を示す図である。
【図１６】実施例５の投射距離７００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図１７】実施例５の投射距離７００ｍｍにおけるコマ収差を示す図である。
【図１８】実施例５の投射光学系の別形態の構成を示す図である。
【図１９】実施例５の投射光学系の別形態の構成を示す図である。
【図２０】実施例３の投射光学系に矩形の画像表示素子を配置して使用した一例の光路を示す図である。
【図２１】投射光学系の別の実施の形態を特徴部分のみ説明図として示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施の形態を説明する。  
図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９に、投射光学系の実施の形態を７例示す。繁雑を避けるため、これらの図において符号を共通化する。  
これらの図において、符号Ｇ１は第１光学群、符号Ｇ２は第２光学群を示す。  
符号ＭＤは、画像表示素子を示す。以下に説明する実施の形態においては、画像表示素子ＭＤとしては透過型の３板式液晶パネルが想定されている。即ち、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）用の３枚の液晶パネルが用意され、これら３枚の液晶パネルにそれぞれ赤画像成分、緑画像成分、青画像成分が「原画像」として表示される。図においては、３枚の液晶パネルを便宜的に１枚に纏めて描いている。  
符号Ｐは、色合成用のプリズムを示す。３枚の液晶パネルの原画像からの光は、プリズムＰにより色合成されて「原画像からの結像光束」となって投射光学系に入射する。  
符号ＳＰＤは「光路分離光学手段」、符号ＩＭは「中間像」を示す。また、符号ＲＦＤは「反射光学手段」を示す。  
光路分離光学手段ＳＰＤに関して、画像表示素子ＭＤの側が「縮小側」、中間像ＩＭの側が「拡大側」である。即ち、画像表示素子ＭＤの画像表示面が「縮小側共役面」である。
【００１０】
符号ＡＸ１は「光路分離光学手段ＳＰＤの縮小側における光軸」を示し、符号ＡＸ２は「光路分離光学手段ＳＰＤの拡大側における光軸」を示す。光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２のなす角を角度：θＡＸとする。  
図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８に示す実施の形態においては、角度：θＡＸは９０度である。また、図１９に示す実施の形態では、角度：θＡＢは、９０度より小さい角である。
【００１１】
図１を参照する。  
図１に示す実施の形態では、光路分離光学手段ＳＰＤは直角プリズム状であって、対角斜面上における「光軸ＡＸ１とＡＸ２との交点」よりも、図で右上の部分が反射面Ｒ１となっており、上記交点よりも左下の部分は「透過面」となっている。  
原画像からの結像光束（プリズムＰにより色合成されている。）は、光路分離光学手段ＳＰＤに入射すると、上記反射面Ｒ１により反射光学手段ＲＦＤの側へ反射される。  
第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群と光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとにより構成されている。第１レンズ群は、光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配置された７枚のレンズと、光路分離光学手段ＳＰＤの拡大側（中間像ＩＭ側）に配置された１枚の正の屈折力を持つレンズ（以下、正レンズと記す）との８枚のレンズにより構成されている。  
反射光学手段ＲＦＤは平面鏡で、その反射面が開口絞りＳと合致している。  
第２光学群Ｇ２は中間像ＩＭの拡大側に配され、８枚のレンズにより構成されている。
【００１２】
即ち、画像表示素子ＭＤの画像表示面からの結像光束（原画像からの結像光束）は、光路分離光学手段ＳＰＤの反射面Ｒ１により反射され、「入射結像光束」となって反射光学手段ＲＦＤに入射し、反射されると「反射結像光束」となって、光路分離光学手段ＳＰＤの「透過面」を透過し、光路分離光学手段ＳＰＤの拡大側に配された上記正レンズ（第１レンズ群の最も拡大側のレンズ）を透過して中間像ＩＭとして結像した後、第２光学群Ｇ２を透過して、図１において図示を省略されている拡大側共役面（一般に「スクリーン」である。）上に原画像の拡大画像を結像する。
【００１３】
このように、図１に実施の形態を示す投射光学系は、縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群Ｇ１、第２光学群Ｇ２を配して構成され、縮小側共役面である画像表示素子ＭＤの画像表示面からの結像光束を、拡大側共役面に至る光路上において一度、中間像ＩＭとして結像させたのち、拡大側共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系である。  
第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群と、光路分離光学手段ＳＰＤと、光路分離光学手段ＳＰＤ側からの結像光束を、第２光学群Ｇ２の側へ反射する反射面を有する反射光学手段ＲＦＤとを有して構成され、光路分離光学手段ＳＰＤは、原画像から反射光学手段ＲＦＤへ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段ＲＦＤにより反射されて第２光学群Ｇ２へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有する。  
第１レンズ群は、少なくともその一部（光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配置された７枚のレンズにより構成される部分）が「入射結像光束と反射結像光束とに共通化」されている。そして、第２光学群Ｇ２は、中間像ＩＭの拡大側に位置した複数（８枚）のレンズにより構成される屈折光学系である。
【００１４】
図６に実施の形態を示す投射光学系も、図１に示す実施の形態のものと同様、縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群Ｇ１、第２光学群Ｇ２を配して構成され、縮小側共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側共役面に至る光路上において中間像ＩＭとして結像させたのち、拡大側共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系である。
【００１５】
第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群と、光路分離光学手段ＳＰＤと、光路分離光学手段ＳＰＤ側からの結像光束を、第２光学群Ｇ２側へ反射する反射面を有する反射光学手段ＲＦＤとを有して構成され、光路分離光学手段ＳＰＤは、原画像から反射光学手段ＲＦＤへ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段ＲＦＤにより反射されて第２光学群Ｇ２へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有する。  
光路分離光学手段ＳＰＤは、図１の実施の形態における光路分離光学手段ＳＰＤと同様「直角プリズム状」で、対角斜面上における「光軸ＡＸ１とＡＸ２との交点」よりも、図で右上の部分が反射面Ｒ１となっており、上記交点よりも左下の部分は「透過面」となっている。  
図６に示す投射光学系は、図１の投射光学系と異なり、反射光学手段ＲＦＤの「開口絞りＳを兼ねた反射面」が凹面であり屈折力を有する。
【００１６】
第１レンズ群は、少なくともその一部（光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配置される６枚のレンズ）が、入射結像光束と反射結像光束とに共通化され、第２光学群Ｇ２は、中間像ＩＭの拡大側に位置した複数（８枚）のレンズにより構成される屈折光学系となっている。
【００１７】
從って、図６に実施の形態を示す投射光学系は、縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群Ｇ１、第２光学群Ｇ２を配して構成され、縮小側共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側共役面に至る光路上において一度、中間像ＩＭとして結像させたのち、拡大側共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系である。  
第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群と、光路分離光学手段ＳＰＤと、光路分離光学手段ＳＰＤ側からの結像光束を、第２光学群Ｇ２の側へ反射する反射面を有する反射光学手段ＲＦＤとを有して構成され、光路分離光学手段ＳＰＤは、原画像から反射光学手段ＲＦＤへ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段ＲＦＤにより反射されて第２光学群Ｇ２へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有する。  
第１レンズ群は、少なくともその一部が「入射結像光束と反射結像光束とに共通化」されている。そして、第２光学群Ｇ２は、中間像ＩＭの拡大側に位置した複数（８枚）のレンズにより構成される屈折光学系である。
【００１８】
図９に実施の形態を示す投射光学系は、縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群Ｇ１、第２光学群Ｇ２を配して構成され、縮小側共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側共役面に至る光路上において一度、中間像ＩＭとして結像させたのち、拡大側共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系である。  
第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群と、光路分離光学手段ＳＰＤと、光路分離光学手段ＳＰＤ側からの結像光束を、第２光学群Ｇ２側へ反射する反射面を有する反射光学手段ＲＦＤとを有して構成される。光路分離光学手段ＳＰＤは、図１、図６に示すものと同様、直角プリズム状で、対角斜面上における「光軸ＡＸ１とＡＸ２との交点」よりも、図で右上の部分が反射面Ｒ１となっており、上記交点よりも左下の部分は「透過面」となっており、原画像から反射光学手段ＲＦＤへ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段ＲＦＤにより反射されて第２光学群Ｇ２へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有する。  第１レンズ群は、少なくともその一部（光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配された５枚のレンズ）が、入射結像光束と反射結像光束とに共通化され、第２光学群Ｇ２は、中間像ＩＭの拡大側に位置した複数（８枚）のレンズにより構成される屈折光学系となっている。  
図９に示す投射光学系は、図６の投射光学系と同様に、反射光学手段ＲＦＤの「開口絞りＳを兼ねた反射面」が凹面であり、屈折力を有する。
【００１９】
図１２に実施の形態を示す投射光学系は、縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群Ｇ１、第２光学群Ｇ２を配して構成され、縮小側共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側共役面に至る光路上において一度、中間像ＩＭとして結像させたのち、拡大側共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系である。  
第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群と、光路分離光学手段ＳＰＤと、光路分離光学手段側からの結像光束を、第２光学群Ｇ２側へ反射する反射面を有する反射光学手段ＲＦＤとを有して構成されている。光路分離光学手段ＳＰＤは、図１、図６、図９に示すものと同様「直角プリズム状」で、反射面Ｒ１と「透過面」を有し、原画像から反射光学手段ＲＦＤへ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段ＲＦＤにより反射されて第２光学群Ｇ２へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有する。  
第１レンズ群は、少なくともその一部（光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配された７枚のレンズ）が、入射結像光束と反射結像光束とに共通化され、正レンズと負レンズによる２枚のレンズが、この順序で光路分離光学手段ＳＰＤの拡大側に配されている。  
第２光学群Ｇ２は、中間像ＩＭの拡大側に位置した複数（９枚）のレンズにより構成される屈折光学系となっている。
【００２０】
図１２に示す投射光学系は、図１、図６、図９の投射光学系と異なり、反射光学手段ＲＦＤが、第１レンズ群のうち「入射結像光束が最後に入射するレンズ面」に形成された反射膜により構成され、該反射膜が開口絞りＳを兼ねている。開口絞りＳを兼ねた該レンズ面は入射側に凹面を向けている。  
この例に限らず、開口絞りを兼ねる「入射結像光束が最後に入射する、反射膜を形成されたレンズ面」は平面であることができる。
【００２１】
図１５に実施の形態を示す投射光学系は、縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群Ｇ１、第２光学群Ｇ２を配して構成され、縮小側共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側共役面に至る光路上において一度、中間像ＩＭとして結像させたのち、拡大側共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系である。
【００２２】
第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群と、光路分離光学手段ＳＰＤと、光路分離光学手段側からの結像光束を、第２光学群Ｇ２側へ反射する反射面を有する反射光学手段ＲＦＤとを有して構成されている。光路分離光学手段ＳＰＤは、図１における光路分離光学手段における反射面Ｒ１と等価な反射面を有する「平面鏡」であり、原画像から反射光学手段ＲＦＤへ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段ＲＦＤにより反射されて第２光学群Ｇ２へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有する。  
光路分離光学手段ＳＰＤは、１枚の平板透過部材の一部に反射面を形成した形態でも、あるいは、図１５のように「透過領域を切除した形態」でも同じ機能を有する。
【００２３】
反射光学手段ＲＦＤは、図１２に示す実施の形態におけるものと同じく「入射結像光束が最後に入射するレンズ面に形成された反射膜」により構成され、該反射膜が開口絞りＳを兼ねている。開口絞りＳを兼ねたレンズ面は入射側に凹面を向けている。  
第１レンズ群は、少なくともその一部（光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配された７枚のレンズ）が、入射結像光束と反射結像光束とに共通化され、１枚の正レンズが、光路分離光学手段ＳＰＤの拡大側に配されている。  
第２光学群Ｇ２は、中間像ＩＭの拡大側に位置する複数（８枚）のレンズにより構成される屈折光学系となっている。
【００２４】
図１８に示す実施の形態は、図１５に実施に形態を示す投射光学系と同じレンズを使用して成るが、原画像からの結像光束は、入射結像光束として直接に反射光学手段ＲＦＤに入射し、反射光学手段ＲＦＤにより反射された反射結像光束は、光路分離光学手段ＳＰＤにより反射されて第２光学群Ｇ２の側に向かう。
【００２５】
図１９に実施の形態を示す投射光学系は、図１８に示す実施の形態における光路分離光学手段ＳＰＤである平面鏡を、図１８の面内で「時計回りに回転させる」ことにより、光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２とがなす角度：θＡＢが「９０度より小さい角度」となるように構成した例である。  
従って、図１９に示す投射光学系も、縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群Ｇ１、第２光学群Ｇ２を配して構成され、縮小側共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側共役面に至る光路上において一度、中間像ＩＭとして結像させたのち、拡大側共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系である。  
第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群と、光路分離光学手段ＳＰＤと、光路分離光学手段ＳＰＤ側からの結像光束を、第２光学群Ｇ２側へ反射する反射面を有する反射光学手段ＲＦＤとを有して構成されている。光路分離光学手段ＳＰＤは、図１５の光路分離光学手段と同じ平面鏡であり、原画像から反射光学手段ＲＦＤへ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段ＲＦＤにより反射されて第２光学群Ｇ２へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有する。  
原画像からの結像光束は、入射結像光束として直接に反射光学手段ＲＦＤに入射し、反射光学手段ＲＦＤにより反射された反射結像光束は、光路分離光学手段ＳＰＤにより反射されて第２光学群Ｇ２の側に向かう。  
以上、この発明の投射光学系の光学配置を７例示したが、投射光学系の光学配置は、上の７例に限定されるものではない。例えば、図１、図６、図９、図１２に示す実施の形態において、光路分離光学手段ＳＰＤを、図１５や図１８、図１９に示すものに代えることができる。  
光路分離光学手段は、縮小側共役面上の原画像からの結像光束のうち「入射結像光束となるべき部分、および、前記反射結像光束となるべき部分の、一方を反射し、他方を通過させる」ことにより、これら両結像光束の光路の分離を行うものであり、上に示した各実施の形態における光路分離光学手段ＳＰＤは、このようになっている。  
光路分離光学手段は、後述する例のように「偏光合成手段、偏光分離手段および位相差板を有する」構成とすることもできる。また、光路分離光学手段ＳＰＤを「ハーフミラー」で構成することもできる。  
また、図１２、図１５、図１８、図１９に示す実施の形態において、反射光学手段ＲＦＤを図１、図６に示すものに代えることもできる。  
第１レンズ群の「入射結像光束が最後に入射するレンズ面」には、上記の如く、反射膜を形成して反射光学手段とすることができるが、反射膜を形成する場合も形成しない場合も、「入射結像光束が最後に入射するレンズ面」は、曲面とすることも平面とすることもできる。
【００２６】
拡大側共役面上に結像させる拡大画像のサイズ変更は、第２光学群から拡大側共役面（スクリーン等）までの投射距離を変えて行うが、投射光学系が広画角になると投射距離の変動に対し、像面湾曲やディストーションが増大し易い。
【００２７】
拡大画像を「拡大側共役面（スクリーン等）」に合焦（フォーカシング）させるには種々の方法が可能であるが、上に説明した各実施の形態では、第２光学群Ｇ２が複数のレンズを有して構成されており、第２光学群Ｇ２を構成する１枚以上のレンズを光軸方向へ移動させてフォーカシングを行うことができる。  
第２光学群Ｇ２は結像光束の射出側に近く、アクセスが容易であり、第２光学群Ｇ２内の１以上のレンズ群を移動させることで、像面の湾曲とディストーションを良好に保ちながらピント合わせが可能である。  
投射光学系はまた、縮小側に「略テレセントリック」であることが好ましい。
【００２８】
この発明の投射光学系は、以下の条件（１）ないし（３）の任意の１以上を満足することが好ましい。  
（１）  ０．５  ≦ Ｙｉｍ／Ｙｏｂ ＜  １．０
（２）  １．６  ≦ Ｎｄａｖ 
（３）    ４５°≦ θＡＸ ≦  ９０°
これら条件（１）ないし（３）のパラメータにおける各記号の意味は、以下の通りである。  
「２Ｙｏｂ」は、縮小側共役面から拡大側共役面に至る光路上における結像光束の、原画像位置における最大有効径である。
【００２９】
「Ｙｉｍ」は、近軸計算で求められる中間像の軸上位置における、主光線の最大高さ（光軸と主光線の距離で最大なもの）である。  
「Ｎｄａｖ」は、光路分離光学手段ＳＰＤの拡大側に配されている第１レンズ群の正レンズのｄ線（５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率の平均値である。  
「θＡＸ」は、光路分離光学手段ＳＰＤの縮小側における光軸と、光路分離光学手段の拡大側における光軸との角度である。
【００３０】
条件（１）のパラメータ：Ｙｉｍ／Ｙｏｂが小さくなると、中間像が原画像よりも小さくなるので、これをスクリーンに拡大投射する第２光学群のレンズ径の小径化が容易となる。しかし、条件（１）の下限を超えると、第１レンズ群の屈折力が過大となり、球面収差、コマ収差を始めとする諸収差の抑制が困難となり易い。  
条件（１）のパラメータ：Ｙｉｍ／Ｙｏｂが上限を超えると「中間像を作る投射光学系の利点」であるレンズ径の小径化が困難となり易い。  
条件（２）のパラメータ：Ｎｄａｖが下限を超えると、第１レンズ群の正レンズの屈折率が平均として小さくなり、屈折率の小さい正レンズのレンズ面の曲率が増大し、球面収差、コマ収差が過大となり易く、光学性能が低下し易い。  
また、中間像に向かう主光線の角度が小さくなるので、第２光学群の縮小側でレンズ径が大きくなり易い。  
また、条件（３）を満足することにより、自由度の大きい光学配置が「無理なく可能」である。
【００３１】
図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９に実施の形態を示す投射光学系では、光路分離光学手段ＳＰＤの拡大側に「第１レンズ群において入射結像光束と反射結像光束とに共通化されていないレンズ」が配されている。  
この発明の投射光学系のように、縮小側共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側共役面に至る光路上において一度、中間像ＩＭとして結像させたのち、拡大側共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系において、中間像ＩＭは、第２光学群の結像作用における「物体」である。  
第２光学群のレンズ径を小さくコンパクトにして且つ、良好な拡大画像を結像するためには、中間像ＩＭが「原画像より小さく」、第２光学群にとって「良好な物体」であることが好ましい。
【００３２】
上に説明した実施の各形態においては、光路分離光学手段ＳＰＤの拡大側に正レンズを配置することにより、原画像より小さい中間像ＩＭを結像させ、さらにその形状と「第２光学群Ｇ２に向かう主光線の方向」とを整えることで、第２光学群Ｇ２が「良好な投射画像を結像し易い」ようにしている。  
このように、第１レンズ群における「光路分離光学手段ＳＰＤの拡大側のレンズ」により「中間像ＩＭの大きさ・形状、主光線方向を整える」観点からすると、該レンズの少なくとも１面を非球面とすることが好ましい。
【００３３】
この発明の投射光学系は、前述の如く、第１レンズ群の少なくとも一部が「入射結像光束と反射結像光束とに共通化」され、この共通化された部分が所謂「折り返し光学系」となっている。このように、第１レンズ群の一部を「折り返し光学系」とすることにより、第１レンズ群を構成するレンズ枚数を少なくしつつ、良好な中間像を実現できる。
【００３４】
また、第１レンズ群の一部を「折り返し光学系」としたことにより、第１レンズ群の光軸上の長さを短縮でき、投射光学系の光学サイズをコンパクト化できる。  
第１レンズ群の一部を「折り返し光学系」としたことにより、第１レンズ群を「対称的な等倍光学系に近い構成」とすることができ、反射光学手段：ＲＦＤの反射面を開口絞りとして設定することができる。また、図１２や図１５、図１８、図１９に示す実施の形態のように、入射結像光束が入射する最後のレンズ面に反射膜を形成して反射光学手段ＲＦＤとすることにより、部品点数を減少できる。  
また、第１光学群Ｇ１が「等倍光学系に近い構成」のため、反射光学手段：ＲＦＤは、反射面を平面とした平面鏡にすることができ、投射光学系を組み立て易い光学系とすることができる。あるいは、反射光学手段：ＲＦＤの反射面を曲面化することで設計の自由度が上がり、投射光学系の性能向上が可能となる。
【００３５】
このような投射光学系を搭載して、投射性能に優れた投射装置を実現できる。投射装置の実施の１形態を図２０に示す。この投射装置は、この発明の投射光学系ＰＲＳを用い、縮小側共役面に配置された画像表示素子ＭＤ（図１等におけると同様、３枚の液晶パネルを便宜的に１枚に纏めて描いている。）に表示された画像を、拡大側共役面であるスクリーンＳＣ上に結像させるものである。  
また、この発明の投射光学系を搭載し、縮小側共役点に撮像素子を配置することにより、拡大側共役面上の画像を撮像できる撮像装置を実現できる。
【００３６】
「実施例」
以下、投射光学系の具体的な実施例を５例挙げる。  
各実施例において、面番号は縮小側（原画像側）から拡大側に数えた数字で表す。原画像が表示される「画像表示素子の画像表示面」が、投射光学系の縮小側共役面でありデータ中に「物面」と表示している。また、拡大画像を投射されるスクリーン等の拡大側共役面（スクリーン等）を「像面」と表示している。
【００３７】
「Ｒ」により各面（開口絞りＳの面および、色合成用であるプリズムＰ、を含む）の曲率半径（非球面にあっては近軸曲率半径）を表し、「Ｄ」により光軸上の面間隔を表す。尚、長さの単位は「ｍｍ」である。  
面間隔：Ｄは「反射面の前後で符号を反転」させて表示している。「Ｎｄ及びνｄ」により、各レンズの材質の「ｄ線に対する屈折率およびアッベ数」を示す。  
「焦点距離」は、d線における投射光学系の焦点距離（各実施例とも、投射距離：７００ｍｍにおける値を示している。）、「ＮＡ」は縮小側の開口数、「物体高」は、画像表示面（物面）上における光軸からの最大光線高さで、条件（１）のＹｏｂである。近軸計算で求められる中間像の軸上位置における、主光線の最大高さＹｉｍも併せて記す。
【００３８】
非球面の形状は、光軸との交点を原点として、光軸からの高さ：ｈ、光軸方向の変位量：Ｚ、近軸曲率半径：Ｒ、円錐定数：Ｋ、ｎ次の非球面係数：Ａｎ、として、周知の次式
Ｚ＝（１/Ｒ）・ｈ２/［１＋√{１−(１＋Ｋ)・（１/Ｒ）２・ｈ２}］
+Ａ4・ｈ4+Ａ６・ｈ6+Ａ８・ｈ8+・・・+Ａｎ・ｈn 
で表し、上記Ｒ、Ｋ、Ａｎを与えて形状を特定する。非球面は、面番号に「＊印」を付して表す。
【００３９】
「実施例１」  
実施例１は、図１に実施の形態として示した投射光学系の具体例である。  
面番号     Ｒ         Ｄ         Ｎｄ      νｄ      
物面       ∞        3.000 
1          ∞       19.000      1.77250     49.6      プリズムＰ
2          ∞        1.000 
3          ∞       16.000      1.77250     49.6      光路分離光学手段ＳＰＤ
4          ∞      -16.000      1.77250     49.6      反射面Ｒ１
5          ∞       -0.700          
6     -140.200      -5.319      1.84666     23.8
7       64.953     -17.985 
8      -14.056      -1.572      1.49700     81.6 
9      -14.255      -4.046 
10     -23.042      -5.804      1.49700     81.6 
11      26.472      -0.701      1.74950     35.3 
12     -13.340      -5.996      1.49700     81.6 
13      62.267      -0.100 
14     -18.976      -6.180      1.85478     24.8 
15      60.889      -1.353 
16      66.816      -2.095      1.79504     28.7 
17     -13.443      -2.148 
18         ∞        2.148     （開口絞りＳ）          反射光学手段ＲＦＤ
19     -13.443       2.095      1.79504     28.7 
20      66.816       1.353 
21      60.889       6.180      1.85478     24.8 
22     -18.976       0.100 
23      62.267       5.996      1.49700     81.6 
24     -13.340       0.701      1.74950     35.3 
25      26.472       5.804      1.49700     81.6 
26     -23.042       4.046 
27     -14.255       1.572      1.49700     81.6 
28     -14.056      17.985 
29      64.953       5.319      1.84666     23.8 
30    -140.200       0.700 
31          ∞      16.000      1.77250     49.6        光路分離光学手段ＳＰＤ
32          ∞      16.000      1.77250     49.6        透過面
33          ∞       2.458 
34       13.100      7.000      1.91082     35.3 
35       14.238      3.434 
36          ∞      17.145                             中間像ＩＭ
37     6681.629      2.604      1.49700     81.6 
38      -21.977      1.501 
39      103.956      0.720      1.84666     23.8 
40       14.813      3.397      1.60311     60.7 
41      -41.599     （可変）    
42       31.438      6.477      1.59282     68.6 
43      -30.903      3.479 
44*     -27.406      4.995      1.83441     37.3 
45*     -22.062     （可変）
46       30.347      5.000      1.49700     81.6 
47       19.105      7.997 
48      -11.395      4.976      1.90043     37.4 
49     -598.478     15.885 
50*     -14.569      5.000      1.58913     61.3 
51*      67.670    700.000 
像面        ∞                                                       。
【００４０】
フォーカシングは、第２光学群Ｇ２を構成するレンズのうち、拡大側から４、５番目のレンズを一体として光軸方向へ変位して行っている。
【００４１】
「非球面データ」
非球面のデータを以下に挙げる。  
第４４面  
K= -5.17202   A4= -7.60256E-05   A6= 9.78385E-08   A8= 4.69878E-10 
A10= -1.06186E-12   
第４５面  
K= -0.13732   A4= -1.78304E-05   A6= 5.18172E-08   A8= 2.74425E-10  
A10= -3.33740E-13           
第５０面 
K= -0.52399   A4= -3.29523E-07   A6= -2.76180E-08  A8= 8.16828E-11 
A10= 4.78113E-13    
第５１面  
K= 4.44359    A4= -1.16473E-05   A6= 1.32514E-08   A8= -8.59634E-12  
A10= 1.29052E-15    。
なお、上の表記において、例えば「1.29052E-15」は「1.29052×10-15」を表している。以下においても同様である。
【００４２】
「可変面間隔」
投射距離（第２光学群Ｇ２の最も拡大側のレンズ面と拡大側共役面との光軸上の距離）：700ｍｍと1000ｍｍに対する可変面間隔を以下に示す。  
投射距離    700.000     1000.000  
Ｄ41         10.752       10.802   
Ｄ45         11.102       11.052              。
【００４３】
「各種データ」
焦点距離      ６．８６  
ＮＡ          ０．２３  
物体高（Ｙｏｂ）１０．００  
Ｙｉｍ            ７．３４                    。
【００４４】
「条件式のパラメータの値」
（１）Ｙｉｍ／Ｙｏｂ＝０．７３４  
（２）Ｎｄａｖ＝１．９１０８２  
（３）θＡＸ＝９０°          。
【００４５】
実施例１の投射光学系の投射距離：７００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差を図２に、コマ収差を図３に示す。各収差図は「像面（スクリーン）を物体として縮小側を評価した状態」を示している。以下の実施例の収差図においても同様である。  
波長は緑色光である波長：５３２ｎｍを代表として収差を示すが、球面収差図、コマ収差図には赤、青の光である波長：６３８ｎｍと４５０ｎｍの収差も併せて表示している。非点収差の図におけるＳはサジタル像、Ｍはメリディオナル像の収差を示す。  
実施例１の投射距離：１０００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差を図４に、コマ収差を図５に、それぞれ、図２、図３に倣って示す。
【００４６】
「実施例２」
実施例２は、図６に実施の形態として示した投射光学系の具体例である。  
面番号     Ｒ         Ｄ         Ｎｄ      νｄ      
物面         ∞        3.000 
1            ∞       19.000      1.77250     49.6       プリズムＰ
2            ∞        1.000 
3            ∞       16.000      1.77250     49.6       光路分離光学手段ＳＰＤ
4            ∞      -16.000      1.77250     49.6       反射面Ｒ１
5            ∞       -1.000 
6        -98.828      -8.000      1.89286     20.4 
7         83.095      -0.891 
8        -30.758     -10.619      1.49700     81.6 
9       -124.409      -2.116 
10       -21.025      -4.702      1.92119     24.0 
11       -13.404      -5.773      1.49700     81.6 
12        28.641      -5.500      1.95375     32.3 
13       -20.135      -2.690 
14       -23.620      -5.000      1.58267     46.4 
15       881.123      -0.500 
16       112.686       0.500   （開口絞りＳ）           反射光学手段ＲＦＤ
17       881.123       5.000      1.58267     46.4 
18       -23.620       2.690 
19       -20.135       5.500      1.95375     32.3 
20        28.641       5.773      1.49700     81.6 
21       -13.404       4.702      1.92119     24.0 
22       -21.025       2.116 
23      -124.409      10.619      1.49700     81.6 
24       -30.758       0.891 
25        83.095       8.000      1.89286     20.4 
26       -98.828       1.000 
27           ∞       16.000      1.77250     49.6       光路分離光学手段ＳＰＤ
28           ∞       16.000      1.77250     49.6       透過面
29           ∞        0.300 
30        16.232       3.565      1.88100     40.1 
31        27.306       0.117 
32        10.910       3.498      1.85478     24.8 
33        10.663       3.491 
34           ∞        9.379                                    中間像ＩＭ
35*      -75.687       6.331      1.49700     81.6 
36        -9.777       0.100 
37       -10.939       0.735      1.90366     31.3 
38        48.840       3.230      1.49700     81.6 
39       -12.753     （可変） 
40*     -111.262       3.023      1.80139     45.4 
41       -22.115       1.732 
42      -570.729       6.500      1.53775     74.7 
43       -20.521     （可変） 
44        19.144       9.000      1.49700     81.6 
45        14.406      18.674 
46       -14.076       4.000      1.76182     26.6 
47       486.938      14.912 
48*      -12.543       4.500      1.53159     55.7 
49*      -68.205     700.000 
像面         ∞                                       。
【００４７】
フォーカシングは、第２光学群Ｇ２を構成するレンズのうち、拡大側から４、５番目のレンズを一体として光軸方向へ変位して行っている。  
また、反射光学手段ＲＦＤの反射面（Ｒ１６）は凹球面となっている。
【００４８】
「非球面データ」
非球面のデータを以下に挙げる。  
第３５面 
K= 16.16497     A4= -1.55569E-04    A6= 9.09790E-07    A8= -3.34870E-08  
第４０面  
K= -92.05702    A4= -2.68912E-05    A6= 4.21676E-08    A8= -1.57288E-10  
第４８面  
K= -0.65686     A4= 8.63131E-06     A6= -3.99383E-08   A8= 1.33759E-10  
A10= 4.75866E-13   
第４９面  
K= 4.40420     A4= -7.05941E-06     A6= 8.85377E-09    A8= -6.08156E-12   
A10= 1.32387E-15               。
【００４９】
「可変面間隔」
投射距離（第２光学群Ｇ２の最も拡大側のレンズ面と拡大側共役面との光軸上の距離）：700ｍｍと1000ｍｍに対する可変面間隔を以下に示す。  
投射距離    700.000     1000.000  
Ｄ39          5.011        4.995 
Ｄ43         10.423       10.439  
「各種データ」
焦点距離      ６．８１  
ＮＡ          ０．２３  
物体高（Ｙｏｂ）１０．００  
Ｙｉｍ            ６．７６        。
【００５０】
「条件式のパラメータの値」
（１）Ｙｉｍ／Ｙｏｂ＝０．６７６  
（２）Ｎｄａｖ＝１．８６７８９  
（３）θＡＸ＝９０°      。
【００５１】
実施例２の投射光学系の投射距離：７００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差の図を図７に、コマ収差の図を図８に示す。
【００５２】
「実施例３」  
実施例３は、図９に実施の形態として示した投射光学系の具体例である。  
面番号     Ｒ         Ｄ         Ｎｄ      νｄ      
物面         ∞        3.000 
1            ∞       19.000      1.77250     49.6      プリズムＰ
2            ∞        1.000 
3            ∞       16.000      1.77250     49.6      光路分離光学手段ＳＰＤ
4            ∞      -16.000      1.77250     49.6      反射面Ｒ１ 
5            ∞       -2.000 
6         88.630      -3.886      1.64769     33.8 
7         29.809      -8.025 
8        -19.524      -7.284      1.49700     81.6 
9       -143.790      -6.837 
10       -20.505      -3.003      1.48749     70.4 
11       -72.322      -1.937 
12        61.774      -0.850      1.91082     35.3 
13       -12.861      -9.017      1.49700     81.6 
14      -122.365      -1.162 
15        79.617       1.162   （開口絞りＳ）           反射光学手段ＲＦＤ
16      -122.365       9.017      1.49700     81.6 
17       -12.861       0.850      1.91082     35.3 
18        61.774       1.937 
19       -72.322       3.003      1.48749     70.4 
20       -20.505       6.837 
21      -143.790       7.284      1.49700     81.6 
22       -19.524       8.025 
23        29.809       3.886      1.64769     33.8 
24        88.630       2.000 
25           ∞       16.000      1.77250     49.6       光路分離光学手段ＳＰＤ
26           ∞       16.000      1.77250     49.6       透過面
27           ∞        0.100 
28*       10.944       5.351      1.80139     45.4 
29        16.620       5.852 
30           ∞        9.730                             中間像ＩＭ
31       -21.486       5.287      1.49700     81.6 
32       -12.925       0.100 
33        50.826       0.850      1.80100     35.0 
34        12.663       3.558      1.72000     46.0 
35       -55.004     （可変） 
36        40.090       5.878      1.75700     47.8 
37       -38.304       1.269 
38*      -42.860       4.102      1.88202     37.2 
39*      -34.967     （可変） 
40        95.754       5.000      1.84666     23.8 
41        25.214      13.766 
42       -12.478       1.000      1.60342     38.0 
43       -69.257     （可変）
44*      -13.811       4.500      1.58313     59.4 
45*      -53.124     700.000 
像面         ∞                                  。
【００５３】
実施例３では、フォーカシングは、第２光学群Ｇ２を構成するレンズのうち、拡大側から２、３番目のレンズと４、５番目のレンズとを一体として光軸方向へ変位して行っている。また、反射光学手段ＲＦＤの反射面（Ｒ１５）は凹球面となっている。
【００５４】
「非球面データ」
非球面のデータを以下に挙げる。  
第２８面  
K= -0.31314    A4= 8.50576E-07   A6= 5.95180E-08   A8= -2.71611E-10   
A10= 3.79498E-12 
第３８面  
K= -13.00639   A4= -6.62049E-05   A6= 8.08577E-08   A8= 3.15146E-10   
A10= -6.89194E-13   
第３９面  
K= 0.50175    A4= -2.85065E-05   A6= 5.78532E-08   A8= 1.82624E-10   
A10= -3.50072E-13 
第４４面
K= -0.68025   A4= 5.85819E-06   A6= 2.13313E-09   A8= 1.39737E-10   
A10= -8.24595E-14 
第４５面  
K= 1.89270    A4= -4.45808E-06   A6= 8.24516E-09   A8= -7.79907E-12   
A10= 3.02740E-15   。
【００５５】
「可変面間隔」
投射距離（第２光学群Ｇ２の最も拡大側のレンズ面と拡大側共役面との光軸上の距離）：700ｍｍと1000ｍｍに対する可変面間隔を以下に示す。  
投射距離    700.000     1000.000  
Ｄ35         17.330       17.452
Ｄ39         15.123       15.059
Ｄ43         14.414       14.357                              。
【００５６】
「各種データ」
焦点距離      ６．７９  
ＮＡ          ０．２６  
物体高（Ｙｏｂ）１０．００  
Ｙｉｍ            ７．２７                                      。
【００５７】
「条件式のパラメータの値」
（１）Ｙｉｍ／Ｙｏｂ＝０．７２７
（２）Ｎｄａｖ＝１．８０１３９
（３）θＡＸ＝９０°                                            。
【００５８】
実施例３の投射光学系の投射距離：７００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差の図を図１０に、コマ収差の図を図１１に示す。
【００５９】
「実施例４」  
実施例４は、図１２に実施の形態を示した投射光学系の具体例である。  
面番号    Ｒ         Ｄ         Ｎｄ      νｄ      
物面        ∞        3.000 
1           ∞       20.500      1.77250     49.6      プリズムＰ
2           ∞       16.000      1.77250     49.6      光路分離光学手段ＳＰＤ
3           ∞      -16.000      1.77250     49.6      反射面Ｒ１ 
4           ∞       -1.000 
5      -149.540      -8.105      1.84666     23.8 
6        60.682      -0.100 
7       -28.294      -8.287      1.48749     70.4 
8       -59.023     -15.632 
9       -18.063      -2.500      1.91082     35.3 
10      -11.291      -4.651      1.49700     81.6 
11       21.578      -0.655      1.91082     35.3 
12     -144.536      -0.800 
13       63.521      -0.650      1.69350     53.2 
14      -28.104      -0.100 
15      -23.096      -3.646      1.51680     64.2 
16       88.839       3.646      1.51680     64.2     反射光学手段ＲＦＤ
17      -23.096       0.100 
18      -28.104       0.650      1.69350     53.2 
19       63.521       0.800 
20     -144.536       0.655      1.91082     35.3 
21       21.578       4.651      1.49700     81.6 
22      -11.291       2.500      1.91082     35.3 
23      -18.063      15.632 
24      -59.023       8.287      1.48749     70.4 
25      -28.294       0.100 
26       60.682       8.105      1.84666     23.8 
27     -149.540       1.000 
28          ∞       16.000      1.77250     49.6     光路分離光学手段ＳＰＤ
29          ∞       16.000      1.77250     49.6     透過面
30          ∞        0.300 
31       13.463       5.632      1.80139     45.4 
32*      40.874       0.429 
33       35.820       1.036      1.84666     23.8 
34       26.335       4.124 
35          ∞       10.889                            中間像ＩＭ
36      -17.830       3.695      1.49700     81.6 
37      -15.542       0.396 
38     -726.246       4.552      1.80518     25.5 
39       21.683       2.463      1.63854     55.4 
40      -22.088     （可変）
41       40.276       8.230      1.61800     63.4 
42      -25.577       1.392 
43*     -24.368       2.455      1.83441     37.3 
44*     -24.561     （可変）
45       18.233       5.000      1.49700     81.6 
46       16.880      10.936 
47      -14.471       2.000      1.78180     37.1 
48      187.944       15.178 
49*     -10.389        2.000     1.62263     58.2 
50*     -22.199        1.599 
51*     -25.335        2.000     1.53159     55.7 
52*     -58.936      700.000 
像面        ∞                                    。
【００６０】
実施例４では、フォーカシングは、第２光学群Ｇ２を構成するレンズのうち、拡大側から５、６番目のレンズを一体として光軸方向へ変位して行っている。  
第１光学群中の光路分離光学手段ＳＰＤは、実施例１〜３と同様にプリズム状のものが使用されているが、プリズム：Ｐと張り合わせられている。  
反射光学手段ＲＦＤは、入射結像光束が入射する最後のレンズ面（第１６面）に反射膜として形成されている。
【００６１】
「非球面データ」
非球面のデータを以下に挙げる。  
第３２面 
K= -1.69243      A4= 3.52311E-05    A6= -6.71714E-08    A8= 6.62225E-10  
A10= -2.56984E-12  
第４３面  
K= -3.41234      A4= -6.52216E-05    A6= 6.94484E-08    A8= 3.99164E-10 
A10= -9.33176E-13  
第４４面  
K= -0.18768      A4= -2.05340E-05    A6= 4.71938E-08    A8= 2.87819E-10 
A10= -5.64092E-13  
第４９面  
K= -0.60481      A4= -5.03819E-05    A6= 4.80918E-07    A8= -9.83434E-10  
A10= 2.17617E-12  
第５０面  
K= 0.24709      A4= -3.62663E-06    A6= 3.72413E-09    A8= 5.52109E-11 
A10= -4.29186E-14  
第５１面  
K= -0.46511      A4= 6.82106E-06    A6= -1.94767E-07    A8= 4.25404E-10 
A10= -6.38462E-13  
第５２面  
K= 3.41275      A4= -1.15789E-05    A6= 1.20001E-08    A8= -1.32717E-11  
A10= 1.13597E-14  。
【００６２】
「可変面間隔」
投射距離（第２光学群Ｇ２の最も拡大側のレンズ面と拡大側共役面との光軸上の距離）：700ｍｍと1000ｍｍに対する可変面間隔を以下に示す。  
投射距離    700.000     1000.000  
Ｄ40         13.732       13.900 
Ｄ44         15.964       15.796  
「各種データ」
焦点距離      ６．８２  
ＮＡ          ０．２０  
物体高（Ｙｏｂ）１０．００  
Ｙｉｍ            ６．９９                                。
【００６３】
「条件式のパラメータの値」
（１）Ｙｉｍ／Ｙｏｂ＝０．６９９
（２）Ｎｄａｖ＝１．８０１３９  
（３）θＡＸ＝９０°        。
【００６４】
実施例４の投射光学系の投射距離：７００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差の図を図１３に、コマ収差の図を図１４に示す。
【００６５】
上に挙げた実施例１乃至４の投射光学系の構成を示す図１、図６、図９、図１２は、いずれも画像表示面上における原画像の最大光線高さである「物体高」の光線群を各光学素子が含みうる大きさで描かれた図である。一般にプロジェクタにおいて、原画像が表示される画像表示素子の画像表示面の形状は矩形であるので、２次元上に示されるレンズ構成図中の「光路分離光学手段ＳＰＤ」は実使用状態より大きく描かれている。
【００６６】
「実施例５」  
実施例５は、図１５に実施形態を示した投射光学系の具体例である。  
面番号    Ｒ         Ｄ         Ｎｄ      νｄ      
物面        ∞       2.000 
1           ∞      20.500       1.77250     49.6    プリズムＰ
2           ∞       1.000  
3           ∞      16.000                          光路分離光学手段ＳＰＤ
4           ∞     -16.000                          反射面Ｒ
5           ∞      -1.000 
6      -271.629     -3.268      1.84666     23.8 
7        69.344     -2.128 
8       -30.105     -5.667      1.51823     59.0 
9       -91.947    -20.631 
10      -17.556     -2.294      1.89190     37.1 
11      -11.491     -5.220      1.49700     81.6 
12       23.840     -0.700      1.91082     35.3 
13      -73.042     -0.800 
14      107.340     -2.763      1.90043     37.4 
15      -28.325     -0.100 
16      -23.100     -2.015      1.51680     64.2 
17      100.084      2.015      1.51680     64.2（開口絞りＳ）反射光学手段ＲＦＤ
18      -23.100      0.100 
19      -28.3248     2.763      1.90043     37.4 
20      107.340      0.800 
21      -73.042      0.700      1.91082     35.3 
22       23.840      5.220      1.49700     81.6 
23      -11.491      2.294      1.89190     37.1 
24      -17.556     20.631 
25      -91.947      5.667      1.51823     59.0 
26      -30.105      2.128 
27       69.344      3.268      1.84666     23.8 
28     -271.629      1.000 
29          ∞      16.000                       光路分離光学手段ＳＰＤ(空気)
30          ∞      16.000 
31          ∞       0.300 
32       12.431      4.523      1.90270     31.0 
33*      23.101      5.062 
34          ∞      14.018                        中間像ＩＭ
35      -17.118      2.059      1.49700     81.6 
36      -15.102      0.586 
37      131.383      2.733      1.84666     23.8 
38       18.647      2.726      1.69350     53.2 
39      -27.745    （可変）
40*      38.613      5.216      1.59201     67.0 
41*     -24.132    （可変）
42       24.856      4.825      1.49700     81.6 
43       30.071      8.011 
44      -14.441      1.500      1.62004     36.3 
45      102.006     15.678 
46*      -9.476      2.000      1.62263     58.2 
47*     -23.469      0.800 
48*     -27.137      2.000      1.53159     55.7 
49*     -62.829    700.000 
像面        ∞                                   。
【００６７】
実施例５においては、光路分離光学手段ＳＰＤとして「平面鏡」を用い、反射光学手段ＲＦＤへの入射結像光束と反射結像光束が干渉しないように配置している。フォーカシングは、第２光学群Ｇ２を構成するレンズのうち、拡大側から５番目のレンズを光軸方向へ変位して行っている。
【００６８】
「非球面データ」
非球面のデータを以下に挙げる。  
第３３面 
K= -3.10307      A4= 6.16304E-05    A6= 8.79019E-08    A8= 1.89359E-10  
A10= -1.34348E-12  
第４０面  
K= -1.51072      A4= -3.75326E-06    A6= 2.05601E-08    A8= -6.91280E-11 
A10= 7.72106E-14 
第４１面  
K= -0.46035      A4= 9.88634E-06    A6= -8.23128E-10    A8= -7.92557E-12 
A10= -1.60462E-14  
第４６面  
K= -0.63241      A4= -5.57663E-05    A6= 5.94629E-07    A8= -1.57019E-09  
A10= 5.06543E-12  
第４７面  
K= 0.48558      A4= -1.00873E-05    A6= 5.12154E-09    A8= 9.01886E-11 
A10= -1.07694E-13  
第４８面  
K= -0.11083      A4= -1.06994E-06    A6= -1.93855E-07    A8= 4.78266E-10 
A10= -6.43745E-13  
第４９面  
K= 3.42415      A4= -1.12340E-05    A6= 1.53185E-08    A8= -8.09706E-12  
A10= 4.78365E-15      。
【００６９】
「可変面間隔」
投射距離（第２光学群Ｇ２の最も拡大側のレンズ面と拡大側共役面との光軸上の距離）：700ｍｍと1000ｍｍに対する可変面間隔を以下に示す。  
投射距離    700.000     1000.000  
Ｄ39          9.281        4.440 
Ｄ41         17.683       17.524  
「各種データ」
焦点距離      ６．８４  
ＮＡ          ０．２０  
物体高（Ｙｏｂ）１０．００
Ｙｉｍ            ７．６５                                    。
【００７０】
「条件式のパラメータの値」
（１）Ｙｉｍ／Ｙｏｂ＝０．７６５  
（２）Ｎｄａｖ＝１．９０２７０  
（３）θＡＸ＝９０°        。
【００７１】
実施例５の投射光学系の投射距離：７００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差の図を図１６に、コマ収差の図を図１７に示す。
【００７２】
実施例１〜５の投射光学系とも、光学系内部に中間像を作ることで、第２光学群Ｇ２のレンズ径を小さくし、且つ、光学系の一部を折り返すことで全長の短いコンパクトな投射光学系としながらも、遠距離から近距離の幅広い投射距離に亘り、良好な光学性能を維持している。
【００７３】
実施例５のレンズ構成を示す図１５では、原画像からの結像光束を光路分離素子ＳＰＤの反射面により「先に偏向」した構成の投射光学系を示しているが、図１８に示したように、反射光学手段ＲＦＤで折り返してきた反射結像光束を偏向する構成としてもよいし、図１９に示したように、分離された入射結像光束と反射結像光束について、条件（３）のパラメータ：θＡＸが９０度より小さい値となるようにすることもできる。図１９に示す例では、パラメータ：θＡＸは６０度としている。なお、パラメータ：θＡＸは実使用において、紙面内に留まるものではない。  
実施例１〜５の投射光学系は何れも「縮小側に略テレセントリック」である。
【００７４】
実施例１〜５の構成を示す図は、いずれも紙面内にある光線のみを表示しているが、プロジェクタの原画像を表示する画像表示素子：ＭＤは、横（水平方向）に長い矩形として配置される場合が一般的である。図２０に示すプロジェクタの例では、実施例３の投射光学系を用いて画像表示素子の４隅の点から射出する光線と共に立体図として示している。
【００７５】
上述の如く、この発明の投射光学系は、画像表示素子に表示される原画像の大きさ、配置位置、照明光学系の形態等に応じて、光路の折り曲げ方向、角度、順番を適宜に対応でき、実施例に示したものに限らない。  
上に、図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９に即して説明した実施の形態では、何れも「斜光線」による結像光束を使用している。即ち、各実施例とも、縮小側共役面からの結像光束は「光路分離光学手段ＳＰＤの縮小側の光軸ＡＸ１」からずれて、プリズムＰに入射している。これは、光路分離光学手段（ＳＰＤ）が、入射結像光束となるべき部分、および、反射結像光束となるべき部分の、一方を反射し、他方を通過させることにより、これら両結像光束の光路の分離を行うものであることによっている。
【００７６】
しかし、これに限らず、縮小側共役面からの結像光束の中心の主光線が、光路分離光学手段ＳＰＤの縮小側における光軸ＡＸ１に合致し、反射結像光束の中心の主光線が拡大側における光軸ＡＸ２に合致するようにすることもできる。  
この場合の１例を、図２１に要部のみ、説明図的に示す。  
図２１において、符号Ｐ１は「色合成用のプリズム」、符号Ｓ１は特定波長域に位相差を与える「波長選択１／２λ位相差板」、符号Ｐ２は「広帯域偏光ビームスプリッタ」、符号Ｓ２は「広帯域１／４λ位相差板」を示す。  
また、符号Ｌ１０は、第１光学群の第１レンズ群のうち、広帯域１／４λ位相差板Ｓ２と反射光学手段ＲＦＤとの間に配置された部分、即ち「入射結像光束と反射結像光束とに共有されるレンズ系部分」である。
【００７７】
色合成用のプリズムＰ１は、この実施の形態においては「クロスプリズム」で、プロジェクタに一般的に使われているものである。  
図示を省略された画像表示素子を照明する照明装置の光源としては、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の「直線偏光した光」を放射するものが用いられている。
【００７８】
これら光源から放射され画像表示素子により結像光束となった結像光Ｒ（Ｓ）、Ｂ（Ｓ）は、図２１（ａ）に示すように、プリズムＰ１の偏光膜に対して「Ｓ偏光」として入射し、偏光膜に反射されて偏光ビームスプリッタＰ２に向かう。  
一方、結像光束となった結像光Ｇ（Ｐ）は、プリズムＰ１の偏光膜に対して「Ｐ偏光」として入射し、偏光膜を透過して偏光ビームスプリッタＰ２に向かう。  
このようにして、３色の結像光Ｒ（Ｓ）、Ｇ（Ｐ）、Ｂ（Ｓ）が色合成される。  
図２１においては、説明の簡単のため、これら３色の光線を互いに分離して描いているが、実際には「各結像光束の中心光線が合致する」ように合成される。  
色合成された結像光Ｒ（Ｓ）、Ｇ（Ｐ）、Ｂ（Ｓ）は、波長選択１／２λ位相差板Ｓ１に入射する。波長選択１／２λ位相差板Ｓ１は、結像光Ｒ（Ｓ）、Ｂ（Ｓ）は、そのままの偏光状態で透過させるが、結像光Ｇ（Ｐ）は、その偏光方向を９０度旋回させ、結像光Ｇ（Ｓ）として透過させる。このような特定波長域に位相差を与える「波長選択１／２λ位相差板」としては例えば、市販のカラーセレクト（商品名  カラーリンク・ジャパン株式会社製）を用いることができる。  
波長選択１／２λ位相差板Ｓ１により偏光方向を揃えられた結像光Ｒ（Ｓ）、Ｇ（Ｓ）、Ｂ（Ｓ）は、広帯域偏光ビームスプリッタＰ２に入射し、反射光学手段ＲＦＤ側に向けて反射され、広帯域１／４λ位相差板Ｓ２に入射し、Ｓ偏光から「円偏光」とされ、入射結像光束としてレンズ系部分Ｌ１０を透過し、反射光学手段ＲＦＤに入射して反射される。
【００７９】
反射光学手段ＲＦＤにより反射された反射結像光束は、図２１（ｂ）に示すように、レンズ系部分Ｌ１０を透過して、広帯域１／４λ位相差板Ｓ２を透過し、円偏光からＰ偏光とされ、反射結像光束Ｒ（Ｐ）、Ｇ（Ｐ）、Ｂ（Ｐ）となって広帯域偏光ビームスプリッタＰ２を透過する。  
広帯域１／４λ位相差板Ｓ２は、レンズ系部分Ｌ１０と反射光学手段ＲＦＤとの間に配置しても良く、この場合、広帯域１／４λ位相差板Ｓ２は開口絞り近くに配されるので小さくすることができる。
【００８０】
広帯域１／４λ位相差板Ｓ２としては例えば、市販の位相差板（シグマ光機株式会社製  品番：ＷＰＱＷ−ＶＩＳ−４Ｍ）を用いることができ、広帯域偏光ビームスプリッタＰ２としては例えば、市販の広帯域偏向ビームスプリッタ（シグマ光機株式会社製  品番：ＰＢＳＷ−１０−３/７）を用いることができる。  
このようにして、原画像から反射光学手段ＲＦＤへ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段により反射されて第２光学群へ向かう反射結像光束の光路とが分離される。このとき、反射光学手段ＲＦＤに向かう入射結像光束の光束中心、反射光学手段ＲＦＤに反射された反射結像光束の光束中心は、何れも、レンズ系部分Ｌ１０の光軸（即ち投射光学系の光軸）に合致している。  
図２１に示す実施の形態においては、色合成用のプリズムＰ１、広帯域偏光ビームスプリッタＰ２、波長選択１／２λ位相差板Ｓ１および広帯域１／４λ位相差板Ｓ２が「光路分離光学手段」を構成している。  
なお、図２１に示す「光路分離光学手段」は、図１等に即して説明した実施例等のように「斜光線による結像」の場合に用いることもできる。
【００８１】
以上に説明したように、この発明によれば、以下の如き投射光学系、投射装置、撮像装置を実現できる。  
［１］
縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群（Ｇ１）、第２光学群（Ｇ２）を配して構成され、縮小側共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側共役面に至る光路上において一度、中間像（ＩＭ）として結像させたのち、前記拡大側共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系であって、前記第１光学群（Ｇ１）は、第１レンズ群と、光路分離光学手段（ＳＰＤ）と、該光路分離光学手段の側からの前記結像光束を、前記第２光学群（Ｇ２）の側へ反射する反射面を有する反射光学手段（ＲＦＤ）とを有して構成され、前記光路分離光学手段（ＳＰＤ）は、前記原画像から前記反射光学手段（ＲＦＤ）へ向かう入射結像光束の光路と、前記反射光学手段により反射されて前記第２光学群（Ｇ２）へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有し、前記第１レンズ群は、少なくともその一部が、前記入射結像光束と前記反射結像光束とに共通化され、前記第２光学群（Ｇ２）は、複数のレンズにより構成される屈折光学系である投射光学系（実施例１〜５  図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。
【００８２】
［２］
［１］記載の投射光学系であって、前記中間像（ＩＭ）は、前記第１光学群（Ｇ１）と前記第２光学群（Ｇ２）の間に結像する投射光学系（実施例１〜５  図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。
【００８３】
［３］
［１］または［２］記載の投射光学系であって、  
前記縮小側共役面から前記拡大側共役面に至る光路上における結像光束の、前記原画像位置における最大有効径：２Ｙｏｂ、前記中間像（ＩＭ）の近軸上の位置における最大の主光線高さ：Ｙｉｍが、条件： 
（１）  ０．５  ≦ Ｙｉｍ／Ｙｏｂ ＜  １．０
を満足する投射光学系（実施例１〜５  図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。
【００８４】
［４］
［１］〜［３］の任意の１に記載の投射光学系であって、前記光路分離光学手段（ＳＰＤ）の拡大側に、前記第１レンズ群（Ｇ１）を構成する複数のレンズのうち、正の屈折力を持つレンズが少なくとも１枚配置されている投射光学系（実施例１〜５  図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。
【００８５】
［５］
［４］に記載の投射光学系であって、前記光路分離光学手段（ＳＰＤ）の拡大側に配置される前記第１レンズ群の前記正の屈折力を持つレンズのｄ線に対する屈折率の平均値：Ｎｄａｖが、条件：
（２）  １．６  ≦ Ｎｄａｖ 
を満足する投射光学系（実施例１〜５  図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。
【００８６】
［６］
［１］〜［５］の何れか１に記載の投射光学系であって、前記第１レンズ群は、前記光路分離光学手段（ＳＰＤ）の拡大側に１枚以上のレンズを配置され、該１枚以上のレンズの少なくとも１面が非球面である投射光学系（実施例１〜５  図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。
【００８７】
［７］
［１］〜［６］の何れか１に記載の投射光学系であって、前記反射光学手段（ＲＦＤ）の、前記入射結像光束を反射する前記反射面が、開口絞り（Ｓ）を兼ねる投射光学系（実施例１〜５  図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。
【００８８】
［８］
［１］〜［７］の何れか１に記載の投射光学系であって、前記反射光学手段（ＲＦＤ）の、前記入射結像光束を反射する前記反射面が、前記第１レンズ群の前記入射結像光束が最後に入射するレンズ面に形成されている投射光学系（実施例４、５  図１２、図１５、図１８、図１９）。
【００８９】
［９］
［１］〜［８］の何れか１に記載の投射光学系であって、前記反射光学手段（ＲＦＤ）の、前記入射結像光束を反射する前記反射面が曲面である投射光学系（実施例２〜５  図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。
【００９０】
［１０］
［１］〜［８］の何れか１に記載の投射光学系であって、前記反射光学手段（ＲＦＤ）の前記入射結像光束を反射する前記反射面が平面である投射光学系（実施例１  図１）。
【００９１】
［１１］
［１］〜［１０］の何れか１に記載の投射光学系であって、前記第２光学群（Ｇ２）を構成する前記複数のレンズのうちの１以上を光軸方向に移動させて、前記拡大側共役面へのフォーカシングを行う投射光学系（実施例１〜５  図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。
【００９２】
［１２］
［１］〜［１１］の何れか１に記載の投射光学系であって、前記縮小側に略テレセントリックである投射光学系（実施例１〜５  図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。
【００９３】
［１３］
［１］〜［１２］の何れか１に記載の投射光学系であって、前記光路分離光学手段（ＳＰＤ）の縮小側における光軸と、前記光路分離光学手段（ＳＰＤ）の拡大側における光軸との角度：θＡＸが、条件：
（３）    ４５°≦  θＡＸ  ≦  ９０°
を満足する投射光学系（実施例１〜５  図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９、図２１）。
【００９４】
［１４］
［１］〜［１３］の何れか１に記載の投射光学系であって、前記光路分離光学手段（ＳＰＤ）が、前記入射結像光束となるべき部分、および、前記反射結像光束となるべき部分の、一方を反射し、他方を通過させることにより、これら両結像光束の光路の分離を行うものである投射光学系（実施例１〜５  図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。
【００９５】
［１５］
［１４］記載の投射光学系であって、前記光路分離光学手段が、偏光合成手段（Ｐ１）、偏光分離手段（Ｐ２）と位相差板（Ｓ１、Ｓ２）を有する投射光学系（図２１）。
【００９６】
［１６］
［１］〜［１５］の何れか１に記載の投射光学系を搭載してなる投射装置（図２０）。
【００９７】
［１７］
［１］〜［１５］の何れか１に記載の投射光学系を搭載し、拡大側にある物体の、縮小側にできる像を、撮像手段により撮像する撮像装置。
【００９８】
以上、発明の好ましい実施の形態について説明したが、この発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。  
この発明の実施の形態に記載された効果は、発明から生じる好適な効果を列挙したに過ぎず、発明による効果は「実施の形態に記載されたもの」に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００９９】
Ｇ１    第１光学群  
Ｇ２    第２光学群  
ＩＭ    中間像  
ＳＰＤ  光路分離光学手段  
ＡＸ１  光路分離光学手段の縮小側における結像光束の光軸  
ＡＸ２  光路分離光学手段の拡大側における結像光束の光軸  
ＲＦＤ  反射光学手段  
Ｐ      色合成用のプリズム  
ＭＤ    画像表示素子  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１００】
【特許文献１】特許第５８７１７４３号公報
【特許文献２】特開２００５-１２８２８６号公報
【特許文献３】特表２００６-５２３３１８号公報
【特許文献４】特開２０１６-１４３０３２号公報
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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