(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像表示素子に表示される画像を被投射面に拡大投影するための投射光学系であって、
投射光路上の、拡大側に反射光学系、縮小側に屈折光学系を配してなり、
前記反射光学系は、パワーを有する反射光学素子を少なくとも１つ有し、
前記屈折光学系は、拡大側に前群、縮小側に後群を配してなり、
前記前群は、拡大側から縮小側へ向かって順に、正または負の屈折力を持つ第１レンズ
群、負の屈折力を持つ第２レンズ群、正の屈折力を持つ第３レンズ群を配してなり、前記
第１レンズ群と前記第３レンズ群が、ともに１枚のレンズにより構成され、
前記後群は正の屈折力を持ち、
遠距離側から近距離側へのフォーカシングに際して、前記第１レンズ群が拡大側へ、前
記第２レンズ群と前記第３レンズ群は縮小側へ移動する投射光学系。
【請求項２】
請求項１記載の投射光学系であって、
前記屈折光学系の前群における第２レンズ群の焦点距離：Ｆ２、第３レンズ群の焦点距
離：Ｆ３が、条件：
（１）−０．２０  ＞  Ｆ２／Ｆ３  ＞  −０．５
を満足する投射光学系。
【請求項３】
請求項１または２記載の投射光学系であって、
前記屈折光学系の後群が、フォーカシングに際して不動である投射光学系。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか１項に記載の投射光学系であって、
前記屈折光学系の後群は、複数のレンズを有し、隣接するレンズの外径差が最大となる
部分で２つのレンズ群に分かれ、該２つのレンズ群における拡大側のレンズの外径がより
大きい投射光学系。
【請求項５】
請求項４記載の投射光学系であって、
前記２つのレンズ群は、拡大側に配された第４レンズ群と、縮小側に配された第５レン
ズ群である投射光学系。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか１項に記載の投射光学系であって、
前記反射光学系のパワーを有する反射光学素子が、自由曲面形状をもつ凹面ミラーであ
る投射光学系。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか１項に記載の投射光学系であって、
拡大投射された画像のサイズが最大となるときの前記屈折光学系の焦点距離：ＦＬ、前
記第１レンズ群の焦点距離：Ｆ１が、条件：
（２）  １０  ＜Ｆ１／ＦＬ＜８０
を満足する投射光学系。
【請求項８】
画像表示素子を有する画像表示手段と、
該画像表示手段の前記画像表示素子に表示される画像を被投射面に拡大投射する投射光
学系と、
レンズ保持機構と、を有し、
前記投射光学系は、投射光路上の、拡大側に反射光学系、縮小側に屈折光学系を配して
なり、
前記反射光学系は、パワーを有する反射光学素子を少なくとも１つ有し、
前記屈折光学系は、拡大側に前群、縮小側に後群を配してなり、
前記前群は、拡大側から縮小側へ向かって順に、正または負の屈折力を持つ第１レンズ
群、負の屈折力を持つ第２レンズ群、正の屈折力を持つ第３レンズ群を配してなり、
前記第１レンズ群と前記第３レンズ群が、ともに１枚のレンズにより構成され、
前記後群は正の屈折力を持ち、
前記第１レンズ群が拡大側へ、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群は縮小側へ移動し
て、遠距離側から近距離側へフォーカシングするものであり、
前記レンズ保持機構は、前記屈折光学系をフォーカシング可能に保持する投射装置。
【請求項９】
請求項８記載の投射装置であって、
前記屈折光学系の後群は、複数のレンズを有し、隣接するレンズの外径差が最大となる
部分で第４レンズ群と第５レンズ群に分かれ、拡大側に配される第４レンズ群のレンズ径
がより大きく、
前記レンズ保持機構において前記屈折光学系の各レンズ群を保持する保持部材のうち、
前記前群の第２レンズ群を保持する第２レンズ群保持部材と、前記第４レンズ群を保持す
る第４レンズ群保持部材とが、前記レンズ保持機構における同一の部材に接して保持され
る投射装置。
【請求項１０】
請求項９記載の投射装置であって、
前記第２レンズ群を保持する第２レンズ群保持部材と、第４レンズ群を保持する第４レ
ンズ群保持部材が接して保持される同一の部材が回転筒である投射装置。
【請求項１１】
請求項９記載の投射装置であって、
前記第２レンズ群保持部材と前記第４レンズ群保持部材が接して保持される同一の部材
が、前記第１レンズ群の回転を抑制する部材である投射装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の投射装置であって、
前記第２レンズ群保持部材と前記第４レンズ群保持部材が接して保持される同一の部材
が、直進筒である投射装置。
【請求項１３】
請求項１１記載の投射装置であって、
前記第２レンズ群保持部材と前記第４レンズ群保持部材が接して保持される同一の部材
が、位置決めピンである投射装置。
【請求項１４】
請求項１１記載の投射装置であって、
前記第２レンズ群保持部材と前記第４レンズ群保持部材が接して保持される同一の部材
が、直進筒であり、前記第４レンズ群保持部材を兼ねる投射装置。
【請求項１５】
請求項９ないし１４の何れか１項に記載の投射装置であって、
前記レンズ保持機構は、前記第５レンズ群を光軸方向に移動可能に保持する投射装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の投射装置であって、
前記レンズ保持機構は、ヘリコイドを介して前記第４レンズ群保持部材に連結され、前記第５レンズ群を保持する第５レンズ群保持部材を備える投射装置。
【請求項１７】
請求項９ないし１６の何れか１項に記載の投射装置であって、
前記レンズ保持機構は、前記第５レンズ群を光軸周りに回転可能に保持する投射装置。
【請求項１８】
画像表示素子に表示される画像を被投射面に拡大投影する投射装置と前記被投射面としてのスクリーンを含む投射システムであって、
前記投射装置は請求項８ないし１７の何れか１項に記載のものであり、前記投射光学系
の前記屈折光学系の光軸と、前記反射光学系のパワーを有する反射光学素子との交点から
前記スクリーンまでの、該スクリーンに直交する方向における距離：Ｌと前記スクリーン
の横幅：Ｗとの比：ＴＲ（＝Ｌ／Ｗ）が条件：
（３）  ＴＲ＜０．３０
を満足する投射システム。
【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投射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
画像表示素子に表示される画像をスクリーン等の被投射面に拡大投射する投射装置は、各種のプロジェクタとして実施されている。以下において、投射装置をプロジェクタとも言う。  
画像表示素子は、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）や各種の液晶パネル等であり、画像を「画素の配列」として表示する。画像表示素子において、画像を表示される面を「画像表示面」と称する。  
投射光学系は、画像表示素子に表示された画像を被投射面上に拡大像として結像する。
【０００３】
投射光学系として、「レンズ系による屈折光学系」と「パワーを持つ反射光学素子」を組み合わせたものが知られ（特許文献１〜４等）、投射装置と被投射面との距離である「投射距離」を短縮した所謂「超短投射距離」での投射を可能としている。  
投射装置では一般に、投射距離を変えることにより「被投射面上に投射される拡大像の大きさ」を変化させる。このとき、変化させた投射距離に応じて、被投射面上に投射される拡大像のピントを合わせるための「フォーカシング」が行われる。  
フォーカシングとしては従来、投射光学系を構成する光学素子を個別に変位させて行う所謂「フローティング・フォーカス」が種々知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明は、屈折光学系とパワーを持つ反射光学系とを有し、フローティング・フォーカスを行う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】
【０００５】
この発明の投射光学系は、画像表示素子に表示される画像を被投射面に拡大投影するための投射光学系であって、投射光路上の、拡大側に反射光学系、縮小側に屈折光学系を配してなり、前記反射光学系は、パワーを有する反射光学素子を少なくとも１つ有し、前記屈折光学系は、拡大側に前群、縮小側に後群を配してなり、前記前群は、拡大側から縮小側へ向かって順に、正または負の屈折力を持つ第１レンズ群、負の屈折力を持つ第２レンズ群、正の屈折力を持つ第３レンズ群を配してなり、前記第１レンズ群と前記第３レンズ群が、ともに１枚のレンズにより構成され、前記後群は正の屈折力を持ち、遠距離側から近距離側へのフォーカシングに際して、前記第１レンズ群が拡大側へ、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群は縮小側へ移動する。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によればフローティング・フォーカスを行う新規な投射光学系を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】投射装置の実施の１形態を説明図として示す図である。
【図２】屈折光学系に対する画像表示面の位置を説明する図である。
【図３】屈折光学系の１例を説明するための図である。
【図４】屈折光学系の別例を説明するための図である。
【図５】図３に示す屈折光学系における各画角の光線分離を説明する図である。
【図６】投射光学系の特性を評価する評価位置を説明する図である。
【図７】実施例１の投射光学系の遠距離での投射のスポットダイアグラムを示す図である。
【図８】実施例１の投射光学系の基準位置での投射のスポットダイアグラムを示す図である。
【図９】実施例１の投射光学系の近距離での投射のスポットダイアグラムを示す図である。
【図１０】実施例２の投射光学系の遠距離での投射のスポットダイアグラムを示す図である。
【図１１】実施例２の投射光学系の基準位置での投射のスポットダイアグラムを示す図である。
【図１２】実施例２の投射光学系の近距離での投射のスポットダイアグラムを示す図である。
【図１３】レンズ保持機構の形態例１を説明するための図である。
【図１４】レンズ保持機構の形態例２を説明するための図である。
【図１５】レンズ保持機構の形態例３を説明するための図である。
【図１６】レンズ保持機構の形態例４を説明するための図である。
【図１７】レンズ保持機構の形態例５を説明するための図である。
【図１８】レンズ保持機構の形態例６を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を説明する。
【０００９】
図１は、投射装置の実施の１形態を説明図として示している。  
図１において、符号ＬＶは「画像表示素子の画像表示面」、符号ＬＳは「照明光学系」を示す。  
画像表示面ＬＶを有する画像表示素子と照明光学系ＬＳとは、この実施の形態における「画像表示手段」を構成し、画像表示面ＬＶに「投射されるべき画像」が表示される。  
図の例では、画像表示素子における画像表示面ＬＶは、透明な平行平板Ｆによりカバーされている。以下、平行平板Ｆを「カバーガラスＦ」と称する。即ち、画像表示素子の画像形成面ＬＶはカバーガラスＦにより保護されている。
【００１０】
図１に示す形態例では、画像表示素子としてＤＭＤが想定され、画像表示面ＬＶに２次元的に配列されたマイクロミラーを個別的に傾けることにより「投射されるべき画像」が表示される。  
画像表示素子としてのＤＭＤには自己発光機能が無いので、画像表示面ＬＶに表示された画像を照明光学系ＬＳにより照明する。照明光学系ＬＳによる照明光は、画像を構成するマイクロミラーによる反射で強度変調されて「画像光束」となる。
【００１１】
画像表示素子は勿論、ＤＭＤに限定されるものではなく、各種の液晶パネル等を適宜、画像表示素子として用いることができる。  
説明中の実施の形態では、画像表示素子が「自己発光機能を持たないＤＭＤ」であるため照明光学系ＬＳが用いられている。しかし、ＬＥＤアレイ等の「自己発光機能を持つ画像表示素子」を用いる場合であれば照明光学系ＬＳは不要であり「自己発光機能を持つ画像表示素子単独で画像表示手段を構成」できる。
【００１２】
照明光学系ＬＳは、画像表示面ＬＶを効率よく照明できるものが好ましい。また「ロッドインテグレータやフライアイインテグレータ等」を用いて、照明強度分布を「より均一化」することは好ましい。  
照明光学系ＬＳの光源としては、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプや、ＬＥＤ等の白色光源、単色ＬＥＤ、ＬＤ等の単色光源も用いることが出来る。
【００１３】
図１において、符号１１、１２、１３により示す部分は「投射光学系」を説明図的に示している。符号１１で示す部分は「屈折光学系」で「レンズ系」として構成されている。図中の「軸Ａ」は屈折光学系１１の光軸であり、以下において「軸Ａ」とも言う。  
符号１２および１３で示す部分は「反射光学系」を構成している。即ち、図１の形態例では、反射光学系は「平面鏡１２と凹面ミラー１３」により構成されている。  
照明光学系ＬＳからの照明光で照明され、画像表示面ＬＶ上の画像により反射されて強度変調された光は、前述の如く「画像光束」となり、屈折光学系１１を透過し、平面鏡１２、凹面ミラー１３により順次反射される。  
凹面ミラー１３により反射された画像光束は「結像光束」となり、防塵ガラス１４を透過して、「被投射面」をなすスクリーンＳＣ上に前記画像の拡大像を結像する。  
画像表示素子、該画像表示素子と照明光学系ＬＳとで構成される「画像表示手段」、投射光学系１１、１２、１３及び防塵ガラス１４は、ハウジングＨに組み付けられている。
【００１４】
画像光束は、屈折光学系１１を透過し、反射光学系の平面鏡１２、凹面ミラー１３により順次反射されて結像光束となり、防塵ガラス１４からスクリーンＳＣに向かって射出する。画像表示面ＬＶからスクリーンＳＣに至る画像光束・結像光束の光路を「投射光路」と称する。画像表示面ＬＶ側は「投射光路の縮小側」、スクリーンＳＣ側は「投射光路の拡大側」である。  
即ち、投射光学系は、投射光路上の、拡大側に反射光学系１２、１３、縮小側に屈折光学系１１を配してなる。反射光学系は、パワーを有する反射光学素子を少なくとも１つ有する。説明中の形態例では、反射光学系を構成する平面鏡１２と凹面ミラー１３のうち、凹面ミラー１３がパワー（正のパワー）を有する。  
説明中の形態例では、屈折光学系１１は、画像表示面ＬＶに形成された画像の共役像を「中間像」として平面鏡１２と凹面ミラー１３との間の投射光路上に結像させる。  
この「中間像」は、凹面ミラー１３の正のパワーにより、スクリーンＳＣ上に拡大像として結像される。中間像は「平面像として結像」する必要はなく、その結像位置は、屈折光学系１１と凹面ミラー１３との間であればよく、説明中の形態例のように「平面鏡１２と凹面ミラー１３との間の投射光路上」である必要はない。
【００１５】
「屈折光学系」については後に詳述するが、投射光路上の拡大側に「前群」を配し、縮小側に「後群」を配してなる。  
後述のように、前群は、拡大側から縮小側へ向かって順に、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群を配してなる。これらの３レンズ群のうち、第２レンズ群は「負の屈折力」を持ち、第３レンズ群は「正の屈折力」を持つ。第１レンズ群の屈折力は、正・負の何れとすることもできる。縮小側に配置される「後群」は正の屈折力を有する。  
屈折光学系１１は「画像表示面ＬＶ上の画像の中間像を実像として結像」させるから、全体として正の屈折力を有することは言うまでもない。
【００１６】
前群を構成する第１レンズ群ないし第３レンズ群は「フォーカシング」に関連するレンズ群であり、第１レンズ群が拡大側へ移動し、第２レンズ群と第３レンズ群は縮小側へ移動して「遠距離側から近距離側へフォーカシング」する。フォーカシングの際に変位する第１レンズ群ないし第３レンズ群を、以下において「フォーカス群」とも言う。  
投射距離が大きく、投射画像のサイズも大きい「遠距離」側でピントが合っている状態から、投射距離が短く投射画像のサイズも小さい「近距離」側の投射画像にピントを合わせる際に、第１〜第３レンズ群は上記の如く移動する。このように、この発明の投射光学系は「フローティング・フォーカス」によるフォーカシングを行う。  
屈折光学系１１は、後述する「レンズ保持機構」に保持される。レンズ保持機構は上記「フォーカス群の移動」を可能とするように屈折光学系１１を保持する。
【００１７】
上記の如く、図１に示す投射装置は、画像表示素子を有する画像表示手段と、該画像表示手段の画像表示素子に表示される画像を被投射面（ＳＣ）に拡大投射する投射光学系（１１、１２、１３）と、レンズ保持機構」とを有する。  
投射光学系は、投射光路上の、拡大側に反射光学系（１２、１３）、縮小側に屈折光学系（１１）を配してなり、反射光学系は、パワーを有する反射光学素子（１３）を少なくとも１つ有する。  
屈折光学系（１１）は、拡大側に前群、縮小側に後群を配してなり、前群は、拡大側から縮小側へ向かって順に、正または負の屈折力を持つ第１レンズ群、負の屈折力を持つ第２レンズ群、正の屈折力を持つ第３レンズ群を配してなり、後群は正の屈折力を持つ。
【００１８】
屈折光学系の第１レンズ群が拡大側へ、第２レンズ群と第３レンズ群は縮小側へ移動して「遠距離側から近距離側へフォーカシング」を行う。  
屈折光学系は「レンズ保持機構」により、フォーカシング可能に保持される。
【００１９】
屈折光学系は、前群における第２レンズ群の焦点距離：Ｆ２（＜０）、第３レンズ群の焦点距離：Ｆ３（＞０）が、条件：
（１）−０．２０  ＞  Ｆ２／Ｆ３  ＞  −０．５
を満足することが好ましい。  
条件（１）のパラメータ：Ｆ２／Ｆ３が小さくなることは、第２レンズ群の負のパワーが相対的に強くなることを意味する。第２レンズ群の負のパワーが強くなると、フォーカシングに際しての第２レンズ群の移動量を小さくできる。
從って、パラメータ：Ｆ２／Ｆ３は小さい方が「フォーカス群の移動空間」を小さくでき、屈折光学系、延いては投射光学系の小型化に有利である。しかし、条件（１）の下限を超えると、第２レンズ群の負のパワーが過剰に強くなって、投射光学系の製造誤差感度が大きくなり易い。
条件（１）の上限を超えると、フォーカス群の移動空間が大きくなり易く、投射光学系の小型化が困難となり易い。従って、投射光学系の「大型化と製造誤差感度の増大とを共に抑制」するには、条件（１）を満足するのが良い。
条件（１）のパラメータ：Ｆ２／Ｆ３は、より好ましくは、以下の条件：
（１Ａ）  −０．２５  ＞  Ｆ２／Ｆ３  ＞  −０．３
を満足するのが良い。
【００２０】
屈折光学系の「後群」にも、フォーカシングの機能を分担させ「フォーカシングに際して移動させる」ようにすることもできる。しかし「フォーカシングの際に後群を固定」すれば、フォーカシング機構を簡略化でき、屈折光学系を保持するレンズ保持機構を小型化できる。
前群を構成する第１レンズ群ないし第３レンズ群のうち、第１レンズ群と第３レンズ群は共に「１枚のレンズ」で構成されている。
第１レンズ群、第３レンズ群を１枚のレンズで構成すると、これらレンズの移動範囲を確保し易く、屈折光学系ひいては投射光学系の小型化・高性能化に資することができる。
【００２１】
「後群」は種々の構成が可能であるが、拡大側の第４レンズ群と縮小側の第５レンズ群との「２群構成」とすると、投射光学系の構成やフォーカシング機構が簡単化され、投射光学系の小型化も容易となる。  
後群は、複数のレンズで構成されるが、これら複数のレンズの配列中の「隣接するレンズの外径差が最大となる部分」で、２つのレンズ群に分け、拡大側に位置するレンズの外径が、その縮小側に隣接するレンズの外径よりも大きくなるようにできる。  
上述した「拡大側の第４レンズ群と縮小側の第５レンズ群とで後群を構成」する場合であれば、第４レンズ群と第５レンズ群との境界部分で「レンズ外径差が最大」となる。
【００２２】
投射光学系の拡大側に配される反射光学系は、図１に示す平面鏡１２と凹面ミラー１３のように「２枚の反射鏡で構成」することができる。しかし、これに限らず、凹面ミラーを１面のみ用いる構成でもよいし、３以上の反射光学素子を用いて反射光学系を構成することもできる。  
パワーを有する反射光学素子を１個だけ用いて反射光学系を構成する場合、反射光学系のコストを低減できる。  
また、図１に示す例の如く、２つの反射光学素子１２、１３を用いると、屈折光学系１１の光軸（軸Ａ）方向における投射光学系のサイズを小さくできる。  
反射光学系は「パワーを有する反射光学素子」を少なくとも１つ有するから、反射光学系に「パワーを持つ反射光学素子」が２以上含まれていてもよい。  
パワーを持つ反射光学素子は「自由曲面を持つ凹面ミラー」であることが好ましい。  
反射光学系中に、自由曲面を持つ凹面ミラーを用いることにより、被投射面上に結像される拡大像の諸収差を良好に補正して、高品質の投射画像を実現できる。
【００２３】
この発明の投射光学系はまた、被投射面上に拡大投射された画像のサイズが最大となるとき（即ち「投射距離が最大」となるとき）の屈折光学系の焦点距離：ＦＬ、第１レンズ群の焦点距離：Ｆ１が、条件：
（２）  １０  ＜Ｆ１／ＦＬ＜８０  
を満足することが好ましい。条件（２）が満足されるのは「第１レンズ群の屈折力が正」である場合である。  
条件（２）のパラメータ：Ｆ１／ＦＬが大きくなると、第１レンズ群の「正の屈折力」が弱くなり、フォーカシングに伴う第１レンズ群の移動距離が大きくなり易い。投射画像のサイズが最大になる「投射距離最大（遠距離）」では、第１レンズ群は最も縮小側に位置し、近距離側へのフォーカシングの際に拡大側へ移動する。  
従って「反射光学系の反射光学素子と第１レンズ群との機械的な干渉」、「反射光学素子からの反射光線との光学的な干渉」を避けるためには、第１レンズ群と反射光学素子の間隔を十分に確保する必要がある。条件（２）の上限を超えると、フォーカシングに伴う第１レンズ群の移動範囲が過大となり、前記機械的干渉や光学的干渉を避けるために投射光学系の大型化を招来し易い。  
また、パラメータ：Ｆ１／ＦＬが小さくなると、第１レンズ群の屈折力は大きくなり、フォーカシングに伴う第１レンズ群の移動量は小さくなる。しかし、条件（２）の下限を超えると、第１レンズ群の屈折力が過度に強くなり、組み立て誤差に対する感度が大きくなり、投射光学系の製造が困難化し易い。
【００２４】
条件（２）を満足することにより、投射光学系の「大型化と製造困難性の増大」を共に有効に抑制できる。  
条件（２）のパラメータ：Ｆ１／ＦＬは、より好ましくは、条件（２）よりも若干狭い以下の条件：
（２Ａ）  １３  ＜  Ｆ１／ＦＬ  ＜  ５０  
を満足するのが良い。  
補足すると、図１に示した実施の形態及び以下に説明する全ての実施の形態において、投射画像の結像は「斜光束」により行われる。  
図１の「図面に平行な面内」において、互いに直交する２方向：Ｙ及びＺを図の如く設定し、図面に直交する方向をＸ方向とする。Ｙ方向は、図の「軸Ａ（屈折光学系の光軸）」に平行であり、Ｚ方向はスクリーンＳＣに立てた法線の方向に平行である。  
なお、後の説明における「角度の向き」は、図１に示す如く、Ｘ方向に平行な軸の回りの時計回りの方向を「正」とする。  
画像表示面ＬＶからの画像光束は、屈折光学系１１の軸Ａに対して傾いた斜光束として屈折光学系１１の光学作用を受ける。
【００２５】
図２は、画像表示面（Ｘ方向に長い矩形形状である。）ＬＶの「軸Ａに対する位置関係」を示している。  
図２に示す如く、画像表示面ＬＶの中心０は、軸ＡからＺ方向の正の側へずれている。
【００２６】
上述の如く、この発明の投射光学系では、画像表示面に形成される画像の中間像を、屈折光学系と「反射光学系のパワーを持った反射光学素子」との間に結像させ、この中間像の拡大像を「パワーを持った反射光学素子」により被投射面上に結像させる。  
そして、フォーカシングにより「中間像の倍率」を変化させ、投射距離に応じたサイズの拡大像を結像させる。このとき、「中間像の結像位置」は投射距離に応じて変化する。投射距離による中間像の結像位置の変化が大きくなると、パワーを持った反射光学素子を大きくする必要があり、投射光学系全体に大型化を齎す。
【００２７】
この発明の投射光学系は、上述のフローティング・フォーカスを採用して、フォーカシングの際に移動する「フォーカス群（第１〜第３レンズ群）」の移動量の増大を抑制し、中間像の「像面湾曲、歪曲収差の高度の補正」と小型化を可能としている。
【００２８】
後述する投射光学系の「具体的な実施例」では、画像表示面上の画像を「屈折光学系と凹面ミラーの間」に中間像として結像させ、該中間像の像面湾曲、歪曲収差を「凹面ミラーに設定された自由曲面」で補正することで、超短投射距離での投射を可能としている。
【００２９】
この発明の投射装置と被投射面であるスクリーンとを含めた全体を「投射システム」として構成した場合、以下の条件（３）が満足されることが好ましい。  
（３）  ＴＲ＜０．３０  
条件（３）のパラメータ：ＴＲは、投射光学系における屈折光学系の光軸（軸Ａ）と、パワーを有する反射光学素子との交点から前記スクリーンまでの、該スクリーンに直交する方向における距離：Ｌとスクリーンの横幅：Ｗとの比：Ｌ／Ｗである。
【００３０】
距離：Ｌは、投射距離に対応する距離であり、条件（３）を満足する場合には、この距離がスクリーンの横幅：Ｗの３０％以下であるから、最大の拡大画像の場合でも極めて短い投射距離で投射できる。
【００３１】
以下、投射光学系における屈折光学系の実施の形態を、図３及び図４を参照して２例説明する。  
図３及び図４に示す屈折光学系はこの順序で、後述の投射光学系の実施例１、実施例２の屈折光学系に該当する。繁雑を避けるため、これらの２図において符号を共通化する。  
図３及び図４は、投射距離が最も長い「遠距離側」と、最も短い「近距離側」における屈折光学系のレンズ配置を、断面図的に示している。  
被投射面に投射される「拡大画像の対角線長」は、図３に対応する実施例１、図４に対応する実施例２ともに、遠距離側では１００インチ、近距離側では６０インチである。  
図３、図４の上段及び下段の図において、図の右側が拡大側、左方が縮小側である。縮小側には、画像表示面ＬＶとカバーガラスＦが示されている。
【００３２】
図３及び図４に示す投射光学系は５レンズ群で構成されている。即ち、拡大側から縮小側へ向かって、第１レンズ群Ｉ、第２レンズ群ＩＩ、第３レンズ群ＩＩＩ、第４レンズ群ＩＶ、第５レンズ群Ｖを軸Ａ上に配置してなる。  
これら５レンズ群のうち第１レンズ群Ｉ〜第３レンズ群ＩＩＩは「フォーカス群」で、図示のように、遠距離側から近距離側へのフォーカシングに際して、第１レンズ群Ｉは拡大側、第２レンズ群ＩＩ、第３レンズ群ＩＩＩは縮小側へ移動する。  
フォーカス群をなす第１レンズ群Ｉ〜第３レンズ群ＩＩＩは「前群」を構成する。  
第４レンズ群ＩＶ及び第５レンズ群Ｖは「後群」を構成する。  
図３および図４に示す第１レンズ群Ｉ〜第５レンズ群Ｖの屈折力は、第１レンズ群Ｉが「正」、第２レンズ群ＩＩが「負」、第３レンズ群が「正」、第４レンズ群ＩＶ及び第５レンズ群Ｖは共に「正」である。  
第４レンズ群ＩＶ及び第５レンズ群Ｖにより構成される「後群」は、フォーカス群ではないからフォーカシングに際しては変位しない。
【００３３】
図３、図４に示す屈折光学系の例では、第１レンズ群Ｉと第３レンズ群ＩＩＩは、何れも１枚の正レンズで構成され、第２レンズ群ＩＩは、図３の例では「２枚の負レンズ」により構成され、図４の例では「３枚の負レンズ」で構成されている。
【００３４】
「後群」の第４レンズ群ＩＶは１枚の正レンズ（両凸レンズ）で構成され、第５レンズ群Ｖは「正または負の屈折力を持つ９枚のレンズ」により構成されている。
【００３５】
第５レンズ群Ｖの最も拡大側は「両凹レンズと両凸レンズの接合レンズ」で、拡大側は「両凹レンズ」である。この「両凹レンズ」とこれに隣接する第４レンズ群ＩＶとの間で、レンズの外径差が最大となっている。
【００３６】
屈折光学系の、このような構成の意義を、図５を参照して説明する。  
図３、図４に例示する屈折光学系は、後述する実施例のように反射光学系と組み合わせることにより「小型で超短距離からの投射」を可能とするように構成されている。  
一般に、超短投射距離の投射光学系では、被投射面に対する像面位置の高度な補正を行うために「フォーカス群へ入射する各画角の光線」をできるだけ分離する構成を取る。  
即ち、図５に示すように、画像表示面ＬＶから屈折光学系に入射し、第５レンズ群Ｖを透過した画像光束は、第５レンズ群Ｖの「最も拡大側にある両凹レンズ」により、各画角の光線が分離される。  
このように分離された「各画角の光線」は、第４レンズ群ＩＶの正の屈折力により集束傾向を与えられてフォーカス群に入射する。  
このように、光線の分離は「レンズ外径差の最も大きい部分」で行われる。
【００３７】
第４レンズ群ＩＶは「第５レンズ群Ｖを構成する各レンズ」に対してレンズ外径が大きく、そのため「フォーカス群（前群）」に対する偏心感度が高い。  
図５のように「レンズ外径差の最も大きい部分」で光線の分離を行う」ようにすると、後群を、フォーカス群に対して「偏心感度の高い第４レンズ群ＩＶ」と「偏心感度の低い第５レンズ群Ｖ）」に分離でき、製造誤差感度の上昇を抑制することが可能となる。  
図５の場合、偏心感度が特に大きくなるのは、第４レンズ群ＩＶを構成する「両凸レンズ」と、第２レンズ群ＩＩにおける縮小側の「両凹レンズ」である。
【００３８】
仮に、第５レンズ群Ｖを構成する各レンズのレンズ外径を、第４レンズ群ＩＶのレンズ外径と略同程度にすると、第５レンズ群を保持する鏡筒が太くなり屈折光学系の大型化に繋がり易い。
【００３９】
また、第４レンズ群ＩＶはフォーカシングに際して固定されるが、仮に、第４レンズ群ＩＶをフォーカシングの際に移動させる構成にすると、より高度な像面補正が必要となりフォーカシング機構の複雑化や、投射画像の品質が投射距離により変動し易い。  
図３、図４の屈折光学系では、フォーカシングに際して「後群（第４レンズ群ＩＶ、第５レンズ群Ｖ）を固定」とし、かつ、後群を「レンズ外径差が最も大きい部分」で分離している。このようにすることにより、製造誤差感度の上昇を抑え、鏡胴径の肥大化を防ぐことができる。
【００４０】
図３、図４に示す屈折光学系では、フォーカス群のうち第１レンズ群Ｉをなす正レンズは屈折力が比較的弱く「主に像面湾曲の補正」を行う。そして、負の屈折力の第２レンズ群ＩＩと正の屈折力の第３レンズ群ＩＩＩで主として「像の倍率を変化」させる。  
互いに逆の屈折力を持つ第２レンズ群ＩＩと第３レンズ群ＩＩＩが「同じ向きに移動」することにより、収差変動を抑制しつつ倍率を効率的に変化させることができ、フォーカス群の移動距離を小さくでき、屈折光学系の小型化が容易となる。  
フォーカス群の移動量が小さくなることで、反射光学系による反射光線との干渉を避けることが容易となり、最も拡大側の第１レンズ群Ｉのレンズ有効径を大きくでき、より短距離での投射が可能となる。  
上述の如く、第４レンズ群ＩＶと第５レンズ群Ｖとの間で「各画角の光線を十分に分離する」とともに、第４レンズ群ＩＶと第５レンズ群Ｖを「フォーカシング時に固定する」ことにより、フォーカシングの際の収差変動を有効に抑制できる。  
「近距離側の投射」は焦点深度が狭いため「より高度な像面補正」が必要となる。近距離側へのフォーカシングでは「第１レンズ群Ｉが拡大側に、第２レンズ群ＩＩと第３レンズ群ＩＩＩが縮小側」に移動する。從って、近距離側では「第１レンズ群Ｉと第２レンズ群ＩＩとの間隔」が広がり、第１レンズ群Ｉに入射する各画角の光線を良好に分離でき、近距離側でも高度な像面補正が可能となり、投射距離のさらなる短距離化が可能となる。
【００４１】
「投射光学系の具体的な実施例」
以下に、投射光学系の具体的な実施例を２例挙げる。  
実施例１は、図３に示した屈折光学系を反射光学系（平面鏡と凹面ミラー）と組み合わせた投射光学系の実施例である。実施例２は、図４に示した屈折光学系を反射光学系と組み合わせた投射光学系の実施例である。  
反射光学系は、図１の投射装置における如く、平面鏡１２と凹面ミラー１３により構成される。凹面ミラー１３の鏡面形状は「自由曲面」である。
【００４２】
以下に挙げる実施例中の各記号の意味は以下の通りである。  
Ｒ  ：曲率半径（非球面にあっては近軸曲率半径）  
Ｄ  ：面間隔  
Ｎｄ：屈折率  
νｄ：アッベ数                                      。
【００４３】
屈折光学系中には「非球面」が使用されている。  
非球面は、光軸方向における非球面量：ξ、近軸曲率：Ｃ、光軸（軸Ａ）からの高さ：ｈ、円錐定数：Ｋ、第ｉ次の非球面係数：Ａｉを用いて周知の次式（Ａ）で表現する。  
ξ＝Ｃ・ｈ２／［１＋√（１−（１＋Ｋ）Ｃ２・ｈ２）］  
＋ΣＡｉ・ｈｉ                                        （Ａ）  
式（Ａ）の右辺第２項の和は、非球面の次数：ｉについてとる。
【００４４】
凹面ミラーに採用された「自由曲面」は、自由曲面に固有の直交座標系である「ローカル座標系（ｘ，ｙ，ｚ）」を用い、ｘ，ｙの多項式を含む以下の式（Ｂ）で表現される。
【００４５】
η＝Ｃ・ｈ２／［１＋√（１−（１＋Ｋ）Ｃ２・ｈ２）］  
＋ΣＣｊ・ｘｍｙｎ                                    （Ｂ）  
式（Ｂ）左辺の「η」は、ローカル座標系の「ｚ軸方向の自由曲面量」である。  
式（Ｂ）右辺の「ｈ」はローカル座標系におけるｚ軸からの高さ、「Ｃ」は近軸曲率（自由曲面とｚ軸との交点近傍の曲率）、「Ｋ」は円錐定数、「Ｃｊ」は自由曲面係数である。
【００４６】
図１に、説明図的に「ローカル座標系（ｘ，ｙ，ｚ）」を示す。  
ローカル座標系のｘ軸は「図１の図面に直交する方向」、ｙ軸は「図１に平行な面内でｘ軸に直交する方向」である。  
式（Ｂ）の右辺第２項におけるｘ、ｙは、ローカル座標系のｚ軸から距離：ｈにおける座標であり、「ｘ」は、図１のローカル座標系において「図面に直交するｘ軸方向の位置座標」、「ｙ」は「ｙ軸方向における座標」である。
【００４７】
式（Ｂ）の右辺第２項における自由曲面係数：Ｃｊの「ｊ」は、座標：ｘ、ｙのべき乗：ｍ、ｎにより以下の様に与えられる。  
ｊ＝［｛(ｍ＋ｎ)２＋ｍ＋３ｎ｝/２］＋１                    
「実施例１」
実施例１は上記の如く、図３にレンズ構成を示した屈折光学系と、拡大側に配置される平面鏡（図１において平面鏡１２）と凹面ミラー（図１において凹面ミラー１３）を組み合わせてなる投射光学系の具体例である。  
「屈折光学系」は、図３に示すように、第１レンズ群Ｉ、第２レンズ群ＩＩ、第３レンズ群ＩＩＩ、第４レンズ群ＩＶ、第５レンズ群Ｖにより構成されている。
【００４８】
第１レンズ群Ｉは「拡大側に凸面を向けた樹脂製の両面非球面正メニスカスレンズ１枚」で構成され、正の屈折力を有する。負の屈折力を持つ第２レンズ群ＩＩは、拡大側から順に「縮小側に凸面を向けた樹脂製の両面非球面負メニスカスレンズと、その縮小側に配置され、縮小側の曲率が大きい両凹レンズ」からなる。  
正の屈折力を持つ第３レンズ群ＩＩＩは「縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズ１枚」で構成されている。これら第１レンズ群Ｉ、第２レンズ群ＩＩ、第３レンズ群ＩＩＩは「屈折光学系の前群」を構成する。
【００４９】
「後群」を構成する、拡大側の第４レンズ群ＩＶは「縮小側に曲率の大きい凸面を向けた両凸レンズ１枚」で構成されている。  
正の屈折力を持つ第５レンズ群Ｖは「９枚のレンズ」で構成され、以下、便宜的に、これら９枚のレンズを拡大側から順に第１レンズ〜第９レンズとする。  
第１レンズは「縮小側に曲率がより大きい凹面を有する両凹レンズ」、第２レンズは「拡大側に曲率がより大きい凸面を向けた両凸レンズ」で第１レンズに接合されている。  
第３レンズは「縮小側に凸面を向けた負メニスカスレンズ」、第４レンズは「拡大側の曲率がより大きい両面非球面両凸レンズ」、第５レンズは「拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズ」である。  
第６レンズは「縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズ」、第７レンズは「縮小側に凸面を向けた負メニスカスレンズ」で、第６レンズと接合されている。  
第８レンズは「縮小側に凸面を向けた負メニスカスレンズ」で、第９レンズは「縮小側の曲率がより大きい両面非球面両凸レンズ」である。  
第５レンズと第６レンズとの間に「開口絞り」が配置されている。
【００５０】
図１に例示したように、屈折光学系の拡大側には、平面鏡１２と凹面ミラー１３が配置されている。凹面ミラー１３の鏡面形状は自由曲面である。
【００５１】
実施例１の投射光学系のデータを表１に示す。  
表１の最左列の「面番」は、画像表示素子側から数えた面（開口絞りの面を含む）の番号であり、「面番１」は画像表示面ＬＶ、面番２と面番３は「カバーガラスＦの両面」であり、面番４以下が「屈折光学系の各面」である。  
「＊を付した面番」は非球面、「＊＊を付した面番」は自由曲面を示す。なお、長さの次元を持つ量の単位は、特に断らない限り「ｍｍ」である。
【００５２】
【表１】
0006604090.tif 000002
【００５３】
「可変間隔」
実施例１の投射光学系では、遠距離で投射される最大拡大画像の画面サイズ（対角長）は１００インチ、近距離で投射される最小拡大画像の画面サイズは６０インチ、基準位置で投射される基準拡大画像の画面サイズは「８０インチ」である。
【００５４】
これら近距離、基準位置、遠距離における可変間隔（表１中に、可変Ａ〜可変Ｅで表示している。）を表２に示す。可変Ａ〜可変Ｅを表２のように変化させることによりフォーカシングが行われる。
【００５５】
【表２】
0006604090.tif 000003
【００５６】
「非球面データ」
非球面のデータ（円錐定数：Ｋ、非球面係数：Ａｉ）を表３に示す。
【００５７】
【表３】
0006604090.tif 000004
【００５８】
上の表記において、例えば「2.24094E-21」は「2.24094×10-21」を表す。以下においても同様である。
【００５９】
「自由曲面データ」
自由曲面のデータ（円錐定数：Ｋ、自由曲面係数：Ｃｊ）のデータを表４に示す。
【００６０】
【表４】
0006604090.tif 000005
【００６１】
「平面鏡と凹面ミラーの位置」
撮像光学系における前群の第１レンズ群Ｉは、投射距離が最短の「近距離」となったとき最も拡大側に位置する。この状態において、第１レンズ群Ｉの拡大側の面の光軸位置を基準（Ｙ＝Ｚ＝０）として、平面鏡と凹面ミラーの位置を表５に示す。
【００６２】
【表５】
0006604090.tif 000006
【００６３】
表５において、３０面は「平面鏡の鏡面」であり、該鏡面の位置は、屈折光学系の光軸（軸Ａ）との交点の位置であり、傾き：αは、該交点において鏡面に立てた法線が軸Ａに対してなす角（軸Ａの側から測った角）である。  
また、３１面は「凹面ミラーの鏡面」であり、該鏡面の位置は、自由曲面を表す「ローカル座標の原点（ｘ＝ｙ＝ｚ＝０）」の位置で、傾き：αは「ｚ軸の傾き角」である。
【００６４】
傾き角（屈折光学系の光軸と反射面の光軸とのなす角）：α（度）は、図１に即して示したように、Ｘ軸の回りの時計回りの角を正としている。
【００６５】
「条件のパラメータの値」
条件（１）および（２）のパラメータの値は、以下の通りである。
【００６６】
条件（１）    Ｆ２／Ｆ３＝−０．２７  
条件（２）    Ｆ１／ＦＬ＝１６．１１                              。
【００６７】
「パラメータ：ＴＲの値」  
条件（３）のパラメータ：ＴＲ（＝Ｌ／Ｗ）の値を表６に示す。
【００６８】
【表６】
0006604090.tif 000007
【００６９】
近距離、基準位置、遠距離の何れにおいても、条件（３）が満足され、最大拡大画像でも極めて短い投射距離で投射できる。
【００７０】
全系の焦点距離：ｆ、開口数：ＮＡは以下の通りである。  
近距離            基準位置            遠距離
ｆ          ２０．８９        ２１．０７          ２１．３８
ＮＡ        ０．２００        ０．２００          ０．２００
画像表示素子（ＤＭＤ）の画像表示面ＬＶは、図２に示した如くであるが、その具体的なサイズは以下の通りである。
【００７１】
Ｘ方向の長さ：１４．５１５２ｍｍ  
Ｚ方向の長さ：  ８．１６４８ｍｍ  
ドットサイズ：７．５６μｍ  
屈折光学系の光軸（軸Ａ）から画像表面中心までの距離：５．３０ｍｍ        。
【００７２】
以下に、実施例１の投射光学系の「スポットダイアグラムによる評価結果」を示す。
【００７３】
図６に示すように、画像表示面ＬＶの「画像形成領域」内に、評価位置：Ｆ１〜Ｆ１３を設定し、評価位置：Ｆ１〜Ｆ１３から射出した光の「光線追跡によるスポットダイアグラム」を求める。
【００７４】
このように求められたスポットダイアグラムを図７〜図９に示す。図７は、拡大画像の対角線サイズ：１００インチ（遠距離）におけるスポットダイアグラムである。図８及び図９は、拡大画像の対角線サイズ：８０インチ（基準位置）および６０インチ（近距離）におけるスポットダイアグラムである。
【００７５】
これらスポットダイアグラムは、波長：６２５ｎｍ（赤）、５５０ｎｍ（緑）、４２５ｎｍ（青）に関するものを重畳したものであり、これらの図から、投射光学系は色収差も良好に補正され、良好な光学特性を有することが分かる。
【００７６】
なお、図６において画像表示領域の右半分は「左半分と左右対称」であるから、評価位置：Ｆ１〜Ｆ１３を右半分に設定しても得られるスポットダイアグラムは、図７〜図９と同じになる。  
「実施例２」
実施例２は、図４にレンズ構成を示した屈折光学系と拡大側に配置される平面鏡（図１において平面鏡１２）と凹面ミラー（図１において凹面ミラー１３）を組み合わせてなる投射光学系の具体例である。
【００７７】
「屈折光学系」は、図４に示すように、第１レンズ群Ｉは「拡大側に凸面を向けた樹脂製の両面非球面正メニスカスレンズ１枚」で構成され、正の屈折力を有する。  
負の屈折力を持つ第２レンズ群ＩＩは、拡大側から順に「縮小側に凸面を向けた樹脂製の両面非球面負メニスカスレンズと、縮小側の曲率がより大きい両凹レンズと、縮小側に凸面を向けた負メニスカスレンズ」の３枚により構成される。
【００７８】
正の屈折力を持つ第３レンズ群ＩＩＩは「縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズ１枚」で構成されている。以上の第１レンズ群Ｉ、第２レンズ群ＩＩ、第３レンズ群ＩＩＩは屈折光学系の「前群」を構成する。
【００７９】
後群における、拡大側の第４レンズ群ＩＶは「縮小側に曲率の大きい凸面を向けた両凸レンズ」で構成されている。  
正の屈折力を持つ第５レンズ群Ｖは、９枚のレンズにより構成されている。以下、実施例１におけると同様に、これら９枚のレンズを拡大側から順に、第１レンズ〜第９レンズとする。  
第１レンズは「縮小側の曲率がより大きい凹面を有する両凹レンズ」、第２レンズは「拡大側に曲率がより大きい凸面を向けた両凸レンズ」で第１レンズに接合されている。  
第３レンズは「縮小側に凸面を向けた負メニスカスレンズ」、第４レンズは「拡大側の曲率がより大きい両面非球面両凸レンズ」、第５レンズは「拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズ」である。  
第６レンズは「縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズ」、第７レンズは「縮小側に凸面を向けた負メニスカスレンズ」で、第６レンズと接合されている。  
第８レンズは「縮小側に凸面を向けた負メニスカスレンズ」で、第９レンズは「縮小側の曲率がより大きい両面非球面両凸レンズ」である。  
上記第５レンズと第６レンズとの間に「開口絞り」が配置されている。
【００８０】
図１に例示したように、屈折光学系の拡大側には、平面鏡と凹面ミラーが配置されている。凹面ミラーの鏡面形状は自由曲面である。
【００８１】
実施例２の投射光学系のデータを表１に倣って、表７に示す。
【００８２】
【表７】
0006604090.tif 000008
【００８３】
「可変間隔」
実施例２の投射光学系でも、遠距離で投射される最大拡大画像の画面サイズ（対角長）は１００インチ、近距離で投射される最小拡大画像の画面サイズは６０インチ、基準位置で投射される基準拡大画像の画面サイズは８０インチである。  
これら近距離、基準位置、遠距離における可変間隔を表２に倣って表８に示す。
【００８４】
【表８】
0006604090.tif 000009
【００８５】
「非球面データ」
非球面のデータ（円錐定数：Ｋ、非球面係数：Ａｉ）を表３に倣って表９に示す。
【００８６】
【表９】
0006604090.tif 000010
【００８７】
「自由曲面データ」
自由曲面のデータ（円錐定数：Ｋ、自由曲面係数：Ｃｊ）のデータを表４に倣って表１０に示す。
【００８８】
【表１０】
0006604090.tif 000011
【００８９】
「平面鏡と凹面ミラーの位置」
撮像光学系における前群の第１レンズ群Ｉは、投射距離が最短の「近距離」となったとき最も拡大側に位置する。この状態において、第１レンズ群Ｉの拡大側の面の光軸位置を基準（Ｙ＝Ｚ＝０）として、平面鏡（３２面）と凹面ミラー（３３面）の位置と傾き：αを表５にならって表１１に示す。
【００９０】
【表１１】
0006604090.tif 000012
【００９１】
「条件のパラメータの値」
条件（１）および（２）のパラメータの値は、以下の通りである。
【００９２】
条件（１）    Ｆ２／Ｆ３＝−０．２７  
条件（２）    Ｆ１／ＦＬ＝１６．３７                              。
【００９３】
「パラメータ：ＴＲの値」  
条件（３）のパラメータ：ＴＲ（＝Ｌ／Ｗ）の値を表５に倣って表１２に示す。
【００９４】
【表１２】
0006604090.tif 000013
【００９５】
実施例１の場合と同様、最大の拡大画像の場合でも極めて短い投射距離で投射できる。
【００９６】
全系の焦点距離：ｆ、開口数：ＮＡは以下の通りである。
【００９７】
近距離            基準位置            遠距離
ｆ        ２０．１９          ２０．４２          ２０．８６
ＮＡ      ０．２００          ０．２００          ０．２００
画像表示素子（ＤＭＤ）の画像表示面ＬＶの具体的なサイズは以下の通りである。
【００９８】
Ｘ方向の長さ：１４．５１５２ｍｍ  
Ｚ方向の長さ：  ８．１６４８ｍｍ  
ドットサイズ：７．５６μｍ  
屈折光学系の光軸（軸Ａ）から画像表面中心までの距離：５．３０ｍｍ      
即ち、画像表示素子とその配置は、実施例１の場合と同じである。
【００９９】
実施例２の投射光学系の「スポットダイアグラムによる評価結果」を示す。  
実施例１の場合と同様、図６の画像表示面の「画像形成領域」内に、評価位置：Ｆ１〜Ｆ１３を設定し、これら評価位置：Ｆ１〜Ｆ１３から射出した光の光線追跡によるスポットダイアグラムを求める。  
このように求められたスポットダイアグラムを図１０〜図１２に示す。図１０は、拡大画像サイズ：１００インチ（遠距離）におけるスポットダイアグラムである。図１１及び図１２は、拡大画像サイズ：８０インチ（基準位置）および６０インチ（近距離）におけるスポットダイアグラムである。  
実施例１の場合と同様、これらスポットダイアグラムは、波長：６２５ｎｍ（赤）、５５０ｎｍ（緑）、４２５ｎｍ（青）に関するものを重畳したものであり、これらの図から、投射光学系は色収差も良好に補正され、良好な光学特性を有することが分かる。
【０１００】
実施例１、実施例２とも、屈折光学系の後群は「フォーカシングに際して固定」される。
【０１０１】
なお、実施例１、２とも屈折光学系は「非テレセントリック」である。  
以上のように、この発明によれば、以下の如き投射光学系を実現できる。
【０１０２】
［１］
画像表示素子に表示される画像を被投射面に拡大投影するための投射光学系であって、投射光路上の、拡大側に反射光学系（１２、１３）、縮小側に屈折光学系（１１）を配してなり、反射光学系は、パワーを有する反射光学素子（１３）を少なくとも１つ有し、屈折光学系（１１）は、拡大側に前群、縮小側に後群を配してなり、前群は、拡大側から縮小側へ向かって順に、正または負の屈折力を持つ第１レンズ群（Ｉ）、負の屈折力を持つ第２レンズ群（ＩＩ）、正の屈折力を持つ第３レンズ群（ＩＩＩ）を配してなり、後群は正の屈折力を持ち、遠距離側から近距離側へのフォーカシングに際して、第１レンズ群（Ｉ）が拡大側へ、第２レンズ群（ＩＩ）と第３レンズ群（ＩＩＩ）は縮小側へ移動する投射光学系（図３、図４、実施例１、実施例２）。
【０１０３】
［２］
［１］記載の投射光学系であって、屈折光学系の前群における第２レンズ群（ＩＩ）の焦点距離：Ｆ２、第３レンズ群（ＩＩＩ）の焦点距離：Ｆ３が、条件：
（１）  −０．２０  ＞  Ｆ２／Ｆ３  ＞  −０．５
を満足する投射光学系（実施例１、実施例２）。
【０１０４】
［３］
［１］または［２］記載の投射光学系であって、屈折光学系の後群が、フォーカシングに際して不動である投射光学系（図３、図４、実施例１、実施例２）。
【０１０５】
［１］〜［３］に記載の投射光学系は何れも、屈折光学系の前群における第１レンズ群（Ｉ）と第３レンズ群（ＩＩＩ）が、ともに１枚のレンズにより構成されている（図３、図４、実施例１、実施例２）。
【０１０６】
［４］
［１］〜［３］の何れか１に記載の投射光学系であって、屈折光学系の後群は、複数のレンズを有し、隣接するレンズの外径差が最大となる部分で２つのレンズ群（ＩＶ、Ｖ）に分かれ、該２つのレンズ群における拡大側のレンズ（ＩＶ）の外径がより大きい投射光学系（図３、図４、実施例１、実施例２）。
【０１０７】
［５］
［４］記載の投射光学系であって、２つのレンズ群は、拡大側に配された第４レンズ群（ＩＶ）と、縮小側に配された第５レンズ群（Ｖ）である投射光学系（図３、図４、実施
例１、実施例２）。
【０１０８】
［６］
［１］〜［５］の何れか１に記載の投射光学系であって、反射光学系のパワーを有する反射光学素子（１３）が、自由曲面形状をもつ凹面ミラーである投射光学系（実施例１、実施例２）。
【０１０９】
［７］
［１］〜［６］の何れか１に記載の投射光学系であって、拡大投射された画像のサイズが最大となるときの屈折光学系の焦点距離：ＦＬ、第１レンズ群（Ｉ）の焦点距離：Ｆ１が、条件：
（２）  １０  ＜Ｆ１／ＦＬ＜８０
を満足する投射光学系（実施例１、実施例２）。
【０１１０】
「レンズ保持機構の形態例」
「投射装置」は、上述の如き投射光学系を用いるプロジェクタであり、投射光学系の屈折光学系はレンズ保持機構により保持される。レンズ保持機構は、フォーカシングの際に「屈折光学系のフォーカス群の変位」を許すものでなければならない。  
以下「レンズ保持機構」の実施の形態を６例挙げる。これら６例の実施の形態を順次、形態例１〜形態例６と称する。形態例１〜６のうち、形態例１〜５は「実施例１の投射光学系における屈折光学系」を保持する形態例であり、形態例６は「実施例２の投射光学系における屈折光学系」を保持する形態例である。
【０１１１】
「形態例１」
形態例１を図１３に即して説明する。  
図１３において、符号Ｈ１は「第１レンズ群保持部材」、符号Ｈ２は「第２レンズ群保持部材」、符号Ｈ３は「第３レンズ群保持部材」、符号Ｈ４は「第４レンズ群保持部材」、符号Ｈ５は「第５レンズ群保持部材」を示す。以下、これらを「レンズ群保持部材Ｈ１〜レンズ群保持部材Ｈ５」と略記する。レンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ５はそれぞれ、第１レンズ群Ｉ〜第５レンズ群Ｖを固定的に保持しており、レンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ４は「円環状」であり、レンズ群保持部材Ｈ５は「鏡筒」状である。  
図１３において、符号ＳＴは「直進筒」、符号ＲＴは「回転筒」で、これらは中空シリンダ状に形成されている。  
レンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ４は、直進筒ＳＴに「接して保持」されている。「接して保持される」とは、保持される部材（Ｈ１〜Ｈ４）の外周面と保持する部材（ＳＴ）の内周面が互いに近接もしくは接した状態で、保持が行われることを意味する。  
從って、円環状のレンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ４の外周面は、直進筒ＳＴの内周面に接触もしくは近接し、近接若しくは接触する面相互の「精度を出す」ことで、軸Ａに直交する方向への第１レンズ群Ｉ〜第４レンズ群ＩＶの偏心を抑えている。
【０１１２】
形態例１においては、円環状のレンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ４の外周面の径が、直進筒ＳＴの内周面の径と同径であるが、これらの径は互いに僅かに異なっていてもよい。  
直進筒ＳＴは、筐体ＢＸに調整板ＡＰを介して固定されている。直進筒ＳＴの外側に設けられた回転筒ＲＴは、軸Ａの回りに回転できるようになっている。  
レンズ群保持部材Ｈ４は直進筒ＳＴに固定的に保持され、レンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ３は、直進筒ＳＴに対して「軸Ａに平行な方向に変位可能」に保持されている。  
レンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ３は、直進筒ＳＴに形成された「軸Ａ方向に平行な長穴」を介して回転筒ＲＴに形成された曲線カムに連結している。回転筒ＲＴを回転させることによりレンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ３を軸Ａの方向へ変位させることができる。  
この変位の際、直進筒ＳＴは、レンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ３の「軸Ａの回りの回転」を防止し、レンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ３の軸Ａ方向の「直進的な変位のみ」を許容する。  
回転筒ＲＴの「曲線カム」は、レンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ３に保持された第１レンズ群Ｉ〜第３レンズ群ＩＩＩが、所定の位置関係で変位するように形状を設定されている。  
従って、回転筒ＲＴを回転させることにより、フォーカス群である第１レンズ群Ｉ〜第３レンズ群ＩＩＩを軸Ａ方向に変位させて前述のフォーカシングを行うことができる。
【０１１３】
第５レンズ群Ｖを保持するレンズ群保持部材Ｈ５は、ヘリコイドＨＬを介して直進筒ＳＴに連結され、押さえ部材ＦＶによりヘリコイドＨＬに固定されている。押さえ部材ＦＶによるレンズ群保持部材Ｈ５の固定状態は、適宜に解除できるようになっている。
【０１１４】
ヘリコイドＨＬを回転させることにより、第５レンズ群Ｖを軸Ａ方向に移動させることができる。図１３は、ヘリコイドＨＬの回転により、第５レンズ群Ｖが、第４レンズ群ＩＶに最も近い側まで変位した状態を示している。
【０１１５】
ヘリコイドＨＬの回転で「軸Ａの回りに回転した第５レンズ群Ｖ」は、押さえ部材ＦＶによる固定を解除することにより「軸Ａ方向に変位した位置を保ったまま、ヘリコイドＨＬに対して光軸周りに回転させる」ことができる。從って、この回転により第５レンズ群Ｖ内の偏心と「第４レンズ群ＩＶよりも拡大側のレンズ」の偏心との関係を「バックフォーカス調整前の状態と同じ状態」に維持することができる。
【０１１６】
筐体ＢＸの底面部分には「画像表示素子（図には、画像表示素子の主たる部分ＬＶＡとカバーガラスＦのみが描かれている。）」が固定的に設けられている。
【０１１７】
超短投射距離での投射を行うプロジェクタでは、像面湾曲が「屈折光学系と画像表示素子との間の距離の誤差」に敏感に影響されるので、バックフォーカスの調整は高精度で行う必要がある。  
屈折光学系と画像表示素子との間隔は、ヘリコイドＨＬの回転による第５レンズ群Ｖの軸Ａ方向の変位、および、筐体ＢＸと鏡胴の直進筒ＳＴおよび回転筒ＲＴとの間に挿入された間隔調整板ＡＰの板厚の変更により調整することが可能である。
【０１１８】
従って、第５レンズ群Ｖの変位調整と、間隔調整板ＡＰの板厚調整とを組み合わせて、
前記バックフォーカスの調整を高精度に行うことができ、投射装置の組み立て工程での歩留まりを改善できる。
【０１１９】
「形態例２」
形態例２を、図１４を参照して説明する。  
繁雑を避けるため、混同の恐れが無いと思われるものについては、図１３と符号を共通化する。図１４においても、符号Ｈ１〜Ｈ５により「第１レンズ群保持部材〜第５レンズ群保持部材」を示し、これらを「レンズ群保持部材Ｈ１〜レンズ群保持部材Ｈ５」と略記する。レンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ５はそれぞれ、第１レンズ群Ｉ〜第５レンズ群Ｖを固定的に保持しており、円環状である。  
符号ＳＴは「直進筒」、符号ＲＴは「回転筒」で、これらは中空シリンダ状に形成されている。レンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ３は直進筒ＳＴに接して保持され、レンズ群保持部材Ｈ４は直進筒ＳＴに固定されている。図のように、直進筒ＳＴに対してレンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ３が近接若しくは接する外周面の径と、レンズ群保持部材Ｈ４の外周面の径とは互いに異なっている。
【０１２０】
直進筒ＳＴは、これに固定されたレンズ群保持部材Ｈ４により、筐体ＢＸに調整板ＡＰを介して固定され、直進筒ＳＴの外側に設けられた回転筒ＲＴは、軸Ａの回りに回転できるようになっている。  
レンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ３は、直進筒ＳＴに対して「軸Ａ方向に変位可能」に保持され、直進筒ＳＴに形成された「軸Ａ方向に平行な長穴」を介して回転筒ＲＴに形成された曲線カムに連結している。從って、回転筒ＲＴを回転させてレンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ３を軸Ａの方向へ変位させることができる。  
この変位の際、直進筒ＳＴはレンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ３の「軸Ａの回りの回転」を防止し、レンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ３に軸Ａ方向の「直進的な変位のみ」を許容する。
【０１２１】
回転筒ＲＴの「曲線カム」は、レンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ３に保持された第１レンズ群Ｉ〜第３レンズ群ＩＩＩが、フォーカシングに伴う変位を実現できるように形状を設定されている。従って、回転筒ＲＴを回転させることにより、フォーカス群（第１レンズ群Ｉ〜第３レンズ群ＩＩＩ）を軸Ａ方向に変位させて前述のフォーカシングを実行できる。
【０１２２】
第５レンズ群Ｖを保持するレンズ群保持部材Ｈ５は、ヘリコイドＨＬを介して直進筒ＳＴに連結され、押さえ部材ＦＶによりヘリコイドＨＬに対して固定され、ヘリコイドＨＬを回転させて、第５レンズ群Ｖを軸Ａ方向に移動させることが可能となっている。ヘリコイドＨＬの回転により「軸Ａの回りに回転した第５レンズ群Ｖ」は、押さえ部材ＦＶの固定を解除することにより「軸Ａ方向に変位した位置を保ったまま、ヘリコイドＨＬに対して光軸周りに回転させる」ことが可能である。從って、この回転により第５レンズ群Ｖ内の偏心と「第４レンズ群ＩＶよりも拡大側のレンズ」の偏心との関係を「バックフォーカス調整前の状態と同じ状態」に維持することが可能である。  
筐体ＢＸの底面部分には「画像表示素子」が固定的に設けられている。図には、画像表示素子の主たる部分ＬＶＡとカバーガラスＦが描かれている。
【０１２３】
底面部に画像表示素子を配設された筐体ＢＸと鏡胴の直進筒ＳＴに固定して設けられたレンズ群保持部材Ｈ４との間に挿入された間隔調整板ＡＰの板厚の調整により、屈折光学系と画像表示素子との間隔を変更調整できる。
【０１２４】
従って、形態例２においても形態例１におけると同様にして「屈折光学系のバックフォーカスの調整」を高精度に調整できる。  
「形態例３」
形態例３を、図１５を参照して説明する。繁雑を避けるため、混同の恐れが無いと思われるものについては図１５においても図１３、図１４と符号を共通化する。
【０１２５】
上述の「形態例２」においては、第４レンズ群ＩＶを保持するレンズ群保持部材Ｈ４は直進筒ＳＴとは別部材で、直進筒ＳＴに固定されている。
【０１２６】
形態例３では、第４レンズ群ＩＶを保持する部分（符号Ｈ４で示す。）が「直進筒ＳＴ４の一部」として一体に形成されている。形態例２との差異は、この点のみである。
【０１２７】
従って、フォーカシングに伴う第１レンズ群Ｉ〜第３レンズ群ＩＩＩの移動、第５レンズ群Ｖの「ヘリコイドＨＬの回転による軸Ａ方向への変位」、「軸Ａ方向に変位した位置を保った光軸周りの回転」等は、形態例２の場合と全く同様である。
【０１２８】
形態例１、２と同様、第５レンズ群Ｖの変位調整と、間隔調整板ＡＰの板厚調整とを組み合わせて、前記バックフォーカスの調整を高精度に行うことができ、投射装置の組み立て工程での歩留まりを改善できる。
【０１２９】
「形態例４」
形態例４を、図１６を参照して説明する。  
繁雑を避けるため、混同の恐れが無いと思われるものについては図１６においても、図１３〜図１５と符号を共通化する。
【０１３０】
レンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ５はそれぞれ、第１レンズ群Ｉ〜第５レンズ群Ｖを固定的に保持しており、レンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ４は「円環状」である。
図１６において、符号ＳＴ１は「直進筒」、符号ＲＴは「回転筒」である、これらは中空シリンダ状に形成されている。
レンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ４は、直進筒ＳＴの底部を構成するフランジ状部分に「軸Ａと平行」に設けられた位置決めピンＰ１、Ｐ２に接して保持されている。即ち、位置決めピンＰ１、Ｐ２はレンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ４を軸Ａと平行な方向に貫通し、貫通部において互いに接触もしくは近接する面相互の精度を出すことで、軸Ａに直交する方向への第１レンズ群Ｉ〜第４レンズ群ＩＶの偏心を抑えている。
【０１３１】
直進筒ＳＴ１は、筐体ＢＸに調整板ＡＰを介して固定され、直進筒ＳＴ１の外側に設けられた回転筒ＲＴは、軸Ａの回りに回転できるようになっている。  
レンズ群保持部材Ｈ４は位置決めピンＰ１、Ｐ２に固定的に保持され、レンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ３は、位置決めピンＰ１、Ｐ２に沿って、直進筒ＳＴに対して「軸Ａの方向に変位可能」である。  
レンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ３は、回転筒ＲＴに形成された曲線カムに直進筒ＳＴ１を介して連結し、回転筒ＲＴを回転させることにより軸Ａの方向へ変位させることができる。直進筒ＳＴ１は、フランジ状部分に設けられた位置決めピンＰ１、Ｐ２により上記変位の際に、レンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ３の「軸Ａの回りの回転」を防止し、レンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ３の変位が軸Ａの方向の「直進的な変位のみ」を許容する。  
回転筒ＲＴの「曲線カム」は、レンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ３に保持された第１レンズ群Ｉ〜第３レンズ群ＩＩＩの「フォーカシングに伴う変位」を実現する形状に設定され、回転筒ＲＴの回転により第１レンズ群Ｉ〜第３レンズ群ＩＩＩを軸Ａ方向に変位させる。
【０１３２】
レンズ群保持部材Ｈ５は、ヘリコイドＨＬを介して直進筒ＳＴに連結され、押さえ部材ＦＶによりヘリコイドＨＬに対して固定されており、ヘリコイドＨＬを回転させて、第５レンズ群Ｖを軸Ａ方向に移動させることが可能となっている。
図１６は、ヘリコイドＨＬの回転により、第５レンズ群Ｖが、第４レンズ群ＩＶに最も近い側まで変位した状態を示している。
【０１３３】
ヘリコイドＨＬの回転により「軸Ａの回りに回転した第５レンズ群Ｖ」は、形態例１の場合と同様に、押さえ部材ＦＶによる固定を解除することにより「軸Ａ方向に変位した位置を保って光軸周りに回転させる」ことができる。  
形態例１におけると同様に、筐体ＢＸの底面部分に「画像表示素子」が固定的に設けられている。形態例１におけると同様、第５レンズ群Ｖの変位と、間隔調整板ＡＰの板厚の調整により、屈折光学系と画像表示素子との間隔（バックフォーカス）を高精度に調整できる。なお、位置決めピンの本数は２本に限らず、１本もしくは３本以上でもよい。
【０１３４】
「形態例５」
形態例５を図１７に即して説明する。    
繁雑を避けるため、混同の恐れが無いと思われるものについては、図１３と符号を共通化する。図１７においても、符号Ｈ１〜Ｈ５により「第１レンズ群保持部材〜第５レンズ群保持部材」を示し、これらを「レンズ群保持部材Ｈ１〜レンズ群保持部材Ｈ５」と略記する。レンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ５はそれぞれ、第１レンズ群Ｉ〜第５レンズ群Ｖを固定的に保持しており、円環状である。
図１７において、符号ＳＴ５は「直進筒」、符号ＲＴ１は「回転筒」で、これらは中空シリンダ状に形成されている。
形態例５においては、回転筒ＲＴ１が「直進筒ＳＴ５の内側」に配備されている。
【０１３５】
レンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ４は、回転筒ＲＴ１に「接して保持」されている。即ち、円環状のレンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ４の外周面は、回転筒ＲＴ１の内周面に接触もしくは近接し、回転筒ＲＴ１の内周面との間の「精度を出す」ことで、第１レンズ群Ｉ〜第４レンズ群ＩＶの「軸Ａに直交する方向への偏心」を抑制している。
【０１３６】
形態例５においては、円環状のレンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ４の外周面の径が、回転筒ＲＴ１の内周面の径と同径であるが、これらの径は互いに僅かに異なっていてもよい。  
回転筒ＲＴ１は軸Ａの回りに回転可能であり、回転筒ＲＴ１の外側に配置された直進筒ＳＴ５は、調整板ＡＰを介して筐体ＢＸに固定されている。  
レンズ群保持部材Ｈ４は回転筒ＲＴ１に固定的に保持され、レンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ３は、回転筒ＲＴ１に対して「軸Ａの方向に変位可能」に保持されている。  
レンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ３は、回転筒ＲＴ１に形成された「曲線カム孔」を介して、直進筒ＳＴ５に形成された「軸Ａ方向に平行な長溝」に連結している。回転筒ＲＴ１を回転させると、レンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ３は、直進筒ＳＴ５に形成された「軸Ａ方向に平行な長溝」により移動方向を「軸Ａに平行な方向」に規制されつつ、曲線カム溝の形状に從って変位する。  
即ち、直進筒ＳＴ５は、レンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ３の「軸Ａの回りの回転」を防止し、レンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ３の軸Ａ方向の「直進的な変位のみ」を許容する。  
回転筒ＲＴ１の「曲線カム溝」は、レンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ３に保持された第１レンズ群Ｉ〜第３レンズ群ＩＩＩが「フォーカシングに伴う変位を実現」するように形状を設定されている。從って、回転筒ＲＴ１の回転により、フォーカス群（第１レンズ群Ｉ〜第３レンズ群ＩＩＩ）を軸Ａ方向に変位させて前述のフォーカシングを行うことができる。
【０１３７】
第５レンズ群Ｖを保持するレンズ群保持部材Ｈ５は、ヘリコイドＨＬを介して直進筒ＳＴ５に連結され、押さえ部材ＦＶによりヘリコイドＨＬに対して固定されている。  
従って、ヘリコイドＨＬを回転させることにより、第５レンズ群Ｖを軸Ａに沿って移動させることができる。図１７は、ヘリコイドＨＬの回転により、第５レンズ群Ｖが、第４レンズ群ＩＶに最も近い側まで変位した状態を示している。
【０１３８】
ヘリコイドＨＬの回転で「軸Ａの回りに回転した第５レンズ群Ｖ」は、押さえ部材ＦＶによる固定を解除することにより「軸Ａ方向に変位した位置を保ったまま、ヘリコイドＨＬに対して光軸周りに回転させる」ことができる。從って、第５レンズ群Ｖを「軸Ａ方向に変位した位置を保って、ヘリコイドＨＬに対して回転」させて、第５レンズ群Ｖ内の偏心と「第４レンズ群ＩＶよりも拡大側のレンズ」の偏心との関係を「バックフォーカス調整前の状態と同じ状態」に維持できる。
【０１３９】
形態例１におけると同様に、筐体ＢＸの底面部分に「画像表示素子」が固定的に設けられている。形態例１におけると同様、第５レンズ群Ｖの変位と、間隔調整板ＡＰの板厚の調整により、屈折光学系と画像表示素子との間隔（バックフォーカス）を高精度に調整できる。
【０１４０】
「形態例６」
形態例６を、図１８を参照して説明する。  
繁雑を避けるため、混同の恐れが無いと思われるものについては図１８においても、図１３〜図１７と符号を共通化する。
【０１４１】
形態例６は、上に形態例１として説明したレンズ保持機構に「実施例２の投射光学系の屈折光学系」を保持させた形態例である。
【０１４２】
形態例１との差異は、レンズ群保持部材Ｈ１〜Ｈ４に保持された第１レンズ群Ｉ〜第４レンズ群ＩＶのうち、第２レンズ群ＩＩが「３枚の負レンズ」で構成されている点のみである。
【０１４３】
レンズ保持機構としての機能、即ち、フォーカス群である第１レンズ群Ｉ〜第３レンズ群ＩＩＩを移動させる機能、第５レンズ群Ｖを軸Ａの方向へ変位させ、軸Ａの回りに回転させる機能は、何れも形態例１と同じであるので、形態例１の説明を援用する。
【０１４４】
「実施例２の投射光学系の屈折光学系」はまた、上記形態例１〜形態例５における「実施例１の屈折光学系」と同様に、レンズ保持機構に保持させることができる。
【０１４５】
以上に説明したように、この発明によれば、以下の如き投射装置を実現できる。
【０１４６】
［８］
画像表示素子を有する画像表示手段と、該画像表示手段の画像表示素子に表示される画像を被投射面（ＳＣ）に拡大投射する投射光学系（１１、１２、１３）と、レンズ保持機構と、を有し、前記投射光学系は、投射光路上の、拡大側に反射光学系（１２、１３）、縮小側に屈折光学系（１１）を配してなり、反射光学系（１２、１３）は、パワーを有する反射光学素子（１３）を少なくとも１つ有し、屈折光学系（１１）は、拡大側に前群、縮小側に後群を配してなり、前群は、拡大側から縮小側へ向かって順に、正または負の屈折力を持つ第１レンズ群（Ｉ）、負の屈折力を持つ第２レンズ群（ＩＩ）、正の屈折力を持つ第３レンズ群（ＩＩＩ）を配してなり、第１レンズ群（Ｉ）と第３レンズ群（ＩＩＩ）は、ともに１枚のレンズにより構成され、後群は正の屈折力を持ち、第１レンズ群（Ｉ）が拡大側へ、第２レンズ群（ＩＩ）と第３レンズ群（ＩＩＩ）は縮小側へ移動して、遠距離側から近距離側へフォーカシングするものであり、レンズ保持機構は、屈折光学系（１１）をフォーカシング可能に保持する投射装置（図１、図３、図４、実施例１、実施例２、形態例１〜６）。
【０１４７】
［９］
［８］記載の投射装置であって、屈折光学系（１１）の後群は、複数のレンズを有し、隣接するレンズの外径差が最大となる部分で第４レンズ群（ＩＶ）と第５レンズ群（Ｖ）に分かれ、拡大側に配される第４レンズ群（ＩＶ）のレンズ径がより大きく、レンズ保持機構において屈折光学系（１１）の各レンズ群を保持する保持部材のうち、前群の第２レンズ群を保持する第２レンズ群保持部材（Ｈ２）と、第４レンズ群（ＩＶ）を保持する第４レンズ群保持部材（Ｈ４）とが、レンズ保持機構における同一の部材に接して保持される投射装置（図１３〜図１８、形態例１〜６）。
【０１４８】
［１０］
［９］記載の投射装置であって、第２レンズ群（ＩＩ）を保持する第２レンズ群保持部材（Ｈ２）と、第４レンズ群（ＩＶ）を保持する第４レンズ群保持部材（Ｈ４）が接して保持される同一の部材が回転筒（ＲＴ１）である投射装置（図１７、形態例５）。
【０１４９】
［１１］
［９］記載の投射装置であって、第２レンズ群保持部材（Ｈ２）と第４レンズ群保持部材（１４）が接して保持される同一の部材が、第１ないし第３レンズ群（Ｉ〜ＩＩＩ）の回転を抑制する部材である投射装置（図１３〜１６、図１８、形態例１〜４、６）。
【０１５０】
［１２］
［１１］記載の投射装置であって、第２レンズ群保持部材（Ｈ２）と第４レンズ群保持部材（Ｈ４）が接して保持される同一の部材が、直進筒（ＳＴ、ＳＴ４）である投射装置（図１３〜１５、図１８、形態例１〜３、６）。
【０１５１】
［１３］
［１１］記載の投射装置であって、第２レンズ群保持部材（Ｈ２）と第４レンズ群保持部材（Ｈ４）が接して保持される同一の部材が、位置決めピン（Ｐ１、Ｐ２）である投射装置（図１６、形態例４）。
【０１５２】
［１４］
［１１］記載の投射装置であって、第２レンズ群保持部材（Ｈ２）と第４レンズ群保持部材（Ｈ４）が接して保持される同一の部材が、直進筒（ＳＴ４）であり、第４レンズ群保持部材（Ｈ４）を兼ねる投射装置（図１５、形態例３）。
【０１５３】
［１５］
［９］ないし［１４］の何れか１に記載の投射装置であって、レンズ保持機構は、第５
レンズ群（Ｖ）を光軸（軸Ａ）方向に移動可能に保持する投射装置（図１３〜図１８、形
態例１〜６）。
【０１５４】
［１６］
［１５］記載の投射装置であって、レンズ保持機構は、ヘリコイド（ＨＬ）を介して前記第４レンズ群保持部材に連結され、前記第５レンズ群（Ｖ）を保持する第５レンズ群保持部材（Ｈ５）を備える投射装置（図１３〜図１８、形態例１〜６）。
【０１５５】
［１７］
［９］ないし［１６］の何れか１に記載の投射装置であって、レンズ保持機構は、第５
レンズ群（Ｖ）を光軸（軸Ａ）周りに回転可能に保持する投射装置（図１３〜図１７、形
態例１〜６）。
【０１５６】
また、この発明によれば、以下の如き「投射システム」を実現できる。  
［１８］
画像表示素子に表示される画像を被投射面に拡大投影する投射装置と前記被投射面としてのスクリーンを含む投射システムであって、投射装置は［８］〜［１７］の何れか１に記載のものであり、屈折光学系（１１）の光軸と、パワーを有する反射光学素子（１３）との交点からスクリーン（ＳＣ）までの、スクリーンに直交する方向における距離：Ｌとスクリーン（ＳＣ）の横幅：Ｗとの比：ＴＲ（＝Ｌ／Ｗ）が条件：
（３）  ＴＲ＜０．３０
満足する投射システム（図１、形態例１〜６）。
上に説明した、形態例１〜６においては、第１レンズ群Ｉ〜第４レンズ群ＩＶが、同一の部材（直進筒ＳＴ、ＳＴ４、位置決めピンＰ１、Ｐ２、回転筒ＲＴ１）に「接して保持」されている。
【０１５７】
これら直進筒や位置決めピン、回転筒は「第１レンズ群Ｉ〜第４レンズ群ＩＶの偏心を抑制」する機能を持っている。
【０１５８】
図５に即して説明したように、図３や図４に示す屈折光学系では、正の屈折力を持つ第４レンズ群ＩＶと「フォーカス群中で負の屈折力を持つ第２レンズ群ＩＩ」との偏心感度が特に高い。
【０１５９】
從って、これら偏心感度が特に高い第２レンズ群ＩＩと第４レンズ群ＩＶとを「同一の部材」に接して保持させることにより、第２レンズ群ＩＩと第４レンズ群ＩＶとの相対的な偏心を有効に軽減させることができる。
【０１６０】
この観点からすると、同一の部材（直進筒ＳＴ、ＳＴ４、位置決めピンＰ１、Ｐ２、回転筒ＲＴ１）には、第２レンズ群ＩＩと第４レンズ群ＩＶを「接して保持」させるようにし、第１レンズ群Ｉと第３レンズ群ＩＩＩとは「別の部材」に保持させてもよい。
【０１６１】
形態例１〜３、６のように、フォーカス群を直進筒に接して保持させることにより、部品点数の増加や、構成の複雑化を抑えることができる、鏡胴の小径化が可能になる。  
形態例４のように、レンズ群保持部材Ｈ２とレンズ群保持部材Ｈ４を、位置決めピンＰ１、Ｐ２に接して保持させると、第２レンズ群ＩＩと第４レンズ群ＩＶの偏心を「より高度に抑える」ことが可能となる。
【０１６２】
形態例３のように、第４レンズ群ＩＶを直進筒ＳＴ４と一体化することで、第２レンズ群ＩＩと第４レンズ群ＩＶとの「組み立て誤差の積み上がり」を減らすことが可能となり、偏心をさらに抑えつつレンズ保持機構が簡略化され、小型化が可能となる。
【０１６３】
なお、第５レンズ群Ｖの最も画像表示素子側のレンズに対し「画像表示素子が軸Ａに沿って移動できる」ように構成すると、バックフォーカスの調整に「画像表示素子の変位」も利用できる。このようにすると、バックフォーカス調整の精度を「形態例１〜６」の場合よりもさらに高めることが可能になる。
【０１６４】
以上、発明の好ましい実施の形態、形態例について説明した。  
この発明は上述した特定の実施形態、形態例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】
【０１６５】
ＬＶ          画像表示素子の画像表示面  
Ｆ            画像表示面のカバーガラス  
１１          投射光学系の屈折光学系  
１２          反射光学素子としての平面鏡  
１３          パワーを持つ反射光学素子としての凹面ミラー  
Ｈ            ハウジング  
ＬＳ          照明光学系  
Ｉ            第１レンズ群  
ＩＩ          第２レンズ群  
ＩＩＩ        第３レンズ群  
ＩＶ          第４レンズ群  
Ｖ            第５レンズ群  
Ｈ１          第１レンズ群保持部材  
Ｈ２          第２レンズ群保持部材  
Ｈ３          第３レンズ群保持部材  
Ｈ４          第４レンズ群保持部材  
Ｈ５          第５レンズ群保持部材  
ＳＴ          直進筒  
ＲＴ          回転筒  
ＨＬ          ヘリコイド  
ＢＸ          筐体  
ＳＣ          被投射面（スクリーン）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１６６】
【特許文献１】特開２００７−０７９５２４号公報
【特許文献２】特開２００９−２５１４５８号公報
【特許文献３】特開２０１１−２４２６０６号公報
【特許文献４】特開２００９−２１６８８３号公報
【図１】
0006604090.tif 000014
【図２】
0006604090.tif 000015
【図３】
0006604090.tif 000016
【図４】
0006604090.tif 000017
【図５】
0006604090.tif 000018
【図６】
0006604090.tif 000019
【図７】
0006604090.tif 000020
【図８】
0006604090.tif 000021
【図９】
0006604090.tif 000022
【図１０】
0006604090.tif 000023
【図１１】
0006604090.tif 000024
【図１２】
0006604090.tif 000025
【図１３】
0006604090.tif 000026
【図１４】
0006604090.tif 000027
【図１５】
0006604090.tif 000028
【図１６】
0006604090.tif 000029
【図１７】
0006604090.tif 000030
【図１８】
0006604090.tif 000031