(57)【要約】【課題】非球面ミラーを用いつつも、装置の小型化、薄型化を達成することができる投影光学系を提供すること。【解決手段】投影光学系は、表示素子側から順に、正のパワーを持つ第１ａ群と負のパワーを持つ第１ｂ群とを有し、全体として正のパワーを持つ第１光学系と、負のパワーを持つ反射面を有する第２光学系と、第１光学系から射出された光束を第２光学系に導く第１偏向手段と、を有し、第１偏向手段は、通常使用状態における投影装置のスクリーン中心を通り鉛直方向に延びる直線を含む断面において、第１光学系の上方に位置しており、入射した光束をスクリーンから遠ざかる方向に偏向して第２光学系に導き、第１光学系最終面から第２光学系までの距離Ｄ、第１光学系の焦点距離ｆ１、第１光学系最終面から射出瞳までの距離ＥＸＰ１について以下の各条件を満たす構成にした。６．０＞Ｄ／ｆ１＞２．６−１＞ＥＸＰ１／ｆ１＞−２．２【選択図】図１
2008009223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示素子が有する矩形状の表示領域の像をスクリーンに投影するリアプロジェクション方式の投影光学系であって、
前記表示素子側から順に、正のパワーを持つ第１ａ群と負のパワーを持つ第１ｂ群とを有し、全体として正のパワーを持つ第１光学系と、
負のパワーを持つ反射面を有する第２光学系と、
前記第１光学系から射出された光束を前記第２光学系に導く第１偏向手段と、を有し、
前記第１偏向手段は、通常使用状態における前記投影装置のスクリーン中心を通り鉛直方向に延びる直線および該スクリーンに直交する直線を含む断面において、前記第１光学系の上方に位置しており、入射した光束を前記スクリーンから遠ざかる方向に偏向して前記第２光学系に導き、
以下の各条件、
６．０＞Ｄ／ｆ１＞２．６
−１＞ＥＸＰ１／ｆ１＞−２．２
ただし、Ｄは、前記第１光学系最終面から前記第２光学系までの距離、
ｆ１は、前記第１光学系の焦点距離、
ＥＸＰ１は、前記第１光学系最終面から射出瞳までの距離、をそれぞれ表す、
を満たすことを特徴とする投影光学系。
【請求項２】
請求項１に記載の投影光学系において、
前記表示素子および前記第１光学系の少なくとも一部は、前記スクリーンの長手方向に沿って配設されており、
前記表示素子および前記第１光学系の少なくとも一部から射出された光束を前記スクリーンの中心に向かう方向に偏向する第２偏向手段をさらに有することを特徴とする投影光学系。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の投影光学系において、
以下の条件、
−１．２＜ｆ１／ｆ１ｂ＜−０．８
ただし、ｆ１ｂは、前記第１ｂ群の焦点距離を表す、
を満たすことを特徴とする投影光学系。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の投影光学系において、
以下の条件、
２＞Ｌ１ｂ／ｆ１＞０．７
ただし、Ｌ１ｂは、第１ａ群最終面から前記第１ｂ群最終面までの距離を表す、
を満たすことを特徴とする投影光学系。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の投影光学系において、
前記第２光学系から射出された光束を偏向し前記スクリーンに導く第３偏向手段を有することを特徴とする投影光学系。
【請求項６】
請求項５に記載の投影光学系において、
前記第３偏向手段は、以下の条件、
８６°＞θ＞７５°
ただし、θは、前記第３偏向手段の法線と前記スクリーンの面に対する法線とがなす角度を表す、
を満たすことを特徴とする投影光学系。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の投影光学系において、
前記第２光学系の反射面は、回転対称非球面であることを特徴とする投影光学系。
【請求項８】
請求項７に記載の投影光学系において、
光路を展開した状態において、前記第２光学系の回転中心は、前記第１光学系の光軸上に位置することを特徴とする投影光学系。
【請求項９】
表示素子が有する矩形状の表示領域の像をスクリーンに投影するリアプロジェクション方式の投影光学系であって、
前記表示素子側から順に、正のパワーを持つ第１ａ群と負のパワーを持つ第１ｂ群とを有し、全体として正のパワーを持つ第１光学系と、
負のパワーを持つ反射面を有する第２光学系と、
前記第１光学系から射出された光束を前記第２光学系に導く第１偏向手段と、を有し、
前記第１ａ群は、絞りを挟んで、正のパワーを持つ第１ａ１群と正のパワーを持つ第１ａ２群とを有し、
反射面を展開した状態において、少なくとも前記第１光学系、前記第２光学系は、それぞれ回転中心が共通の光軸上に存在する回転対称形状であり、
以下の各条件、
５０°＜Ｗ１＜７０°＜Ｗ２
６．０＞Ｄ／ｆ１＞２．６
−１．２＜ｆ１／ｆ１ｂ＜−０．８
−０．９＜ｆ２／ｆ１＜−０．２
ｆｔ＞０
ただし、Ｗ１は、前記スクリーンに入射する光線における最小入射角、
Ｗ２は、前記スクリーンに入射する光線における最大入射角、
Ｄは、前記第１光学系最終面から前記第２光学系までの距離、
ｆ１は、前記第１光学系の焦点距離、
ｆ１ｂは、第１ｂ群の焦点距離、
ｆ２は、前記第２光学系の焦点距離、
ｆｔは、前記第１ａ２群と前記第１ｂ群との合成焦点距離、をそれぞれ表す、
を満たすことを特徴とする投影光学系。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の投影光学系において、
前記第１光学系は、前記表示素子側でテレセントリックであることを特徴とする投影光学系。
【請求項１１】
光源と、
矩形状の表示領域を有し、前記光源からの光束が入射する表示素子と、
前記表示素子からの光束が入射する請求項１から請求項１０のいずれかに記載の投影光学系と、
前記投影光学系からの光束が背面側から斜めに入射することにより、前記表示領域の拡大像が投影されるスクリーンと、を有することを特徴とする投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、表示体の表示画像をスクリーンに斜めに投影する投影装置および該投影装置に好適な投影光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表示体の表示画像を台形歪みを生じることなくスクリーン上に斜めに投影する投影装置が知られている。このような投影装置は、例えば、スクリーン背後から表示画像を投影し、該画像をスクリーン正面から観察することができるいわゆるリアプロジェクターとして好適な構成とされる。このような投影装置は例えば特許文献１に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２０７１９０号公報
【０００４】
特許文献１に記載される構成は、多数のミラーを用いて必要な光路を確保している。そのため、各光学部材を、互いの反射作用により折り曲げられた光束の光路と交錯することがないように配置しなくてはならず、配置に関する自由度を高めるためには装置を大型化せざるをえない。
【０００５】
ここで、歪曲収差等の諸収差を抑えつつ効率よく像を拡大させるために非球面ミラーを用いることが考えられる。この場合、該非球面ミラーの収差補正作用等をより実効性あるものとするためには、装置内の光路を展開した状態において、可能な限りスクリーン近傍に該非球面ミラーを配設することが望まれる。ただしスクリーン近傍に配設しようとすると非球面ミラーは大型化してしまう。そのため配置に関する自由度が低い上記特許文献１に記載の構成では、上記非球面ミラーを効果的な位置に配設しようとすると、装置自体を大型化、厚型化することになり好ましくない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は上記の事情に鑑み、非球面ミラーを用いつつも、装置の小型化、薄型化を達成することができる投影光学系および投影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の投影光学系は、表示素子が有する矩形状の表示領域の像をスクリーンに投影するリアプロジェクション方式の投影光学系であって、表示素子側から順に、正のパワーを持つ第１ａ群と負のパワーを持つ第１ｂ群とを有し、全体として正のパワーを持つ第１光学系と、負のパワーを持つ反射面を有する第２光学系と、第１光学系から射出された光束を第２光学系に導く第１偏向手段と、を有し、第１偏向手段は、通常使用状態における投影装置のスクリーン中心を通り鉛直方向に延びる直線および該スクリーンに直交する直線を含む断面において、第１光学系のスクリーン中心方向に位置しており、入射した光束をスクリーンから遠ざかる方向に偏向して第２光学系に導き、Ｄを第１光学系最終面から第２光学系までの距離、ｆ１を第１光学系の焦点距離、ＥＸＰ１を第１光学系最終面から射出瞳までの距離として、以下の各条件、
６．０＞Ｄ／ｆ１＞２．６
−１＞ＥＸＰ１／ｆ１＞−２．２
を満たすことを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載のように構成することにより、非球面ミラーによって歪曲収差をはじめとする諸収差を良好に補正しつつも投影装置全体を小型化したり薄型化したりすることができる。
【０００９】
また請求項２に記載の投影装置によれば、表示素子および第１光学系の少なくとも一部は、スクリーンの長手方向に沿って配設されており、表示素子および第１光学系の少なくとも一部から射出された光束をスクリーン中心方向に偏向する第２偏向手段をさらに有することができる。
【００１０】
これにより、装置の鉛直方向の長さ（つまり装置の高さ）をスクリーンの鉛直方向の長さ（スクリーンの高さ）にほぼ一致させることができる。すなわち、投影装置をいわゆるフレームレス化させることが可能になる。
【００１１】
請求項３に記載の投影光学系によれば、以下の条件を満たすことが望ましい。
−１．２＜ｆ１／ｆ１ｂ＜−０．８
ただし、ｆ１ｂは、第１ｂ群の焦点距離を表す。
【００１２】
請求項４に記載の投影光学系によれば、さらに以下の条件を満たすことが望ましい。
２＞Ｌ１ｂ／ｆ１＞０．７
ただし、Ｌ１ｂは、第１ａ群最終面から第１ｂ群最終面までの距離を表す。
【００１３】
請求項５に記載の投影光学系によれば、第２光学系から射出された光束を偏向しスクリーンに導く第３偏向手段を有するように構成することができる。
【００１４】
また、請求項６に記載の投影光学系によれば、以下の条件をさらに満たすことが望ましい。
８６°＞θ＞７５°
ただし、θは、第３偏向手段の法線とスクリーンの面に対する法線とがなす角度を表す。
【００１５】
請求項７に記載の投影光学系によれば、第２光学系の反射面は回転対称非球面である。そして、請求項８に記載の投影光学系によれば、光路を展開した状態において、第２光学系の回転中心は、第１光学系の光軸上に位置することが好ましい。
【００１６】
また、別の観点から、請求項９に記載の投影装置は、表示素子が有する矩形状の表示領域の像をスクリーンに投影するリアプロジェクション方式の投影光学系であって、表示素子側から順に、正のパワーを持つ第１ａ群と負のパワーを持つ第１ｂ群とを有し、全体として正のパワーを持つ第１光学系と、負のパワーを持つ反射面を有する第２光学系と、第１光学系から射出された光束を第２光学系に導く第１偏向手段と、を有し、第１ａ群は、絞りを挟んで、正のパワーを持つ第１ａ１群と正のパワーを持つ第１ａ２群とを有し、光路を展開した状態において、少なくとも第１光学系、第２光学系は、それぞれ回転中心が共通の光軸上に存在する回転対称形状であり、以下の各条件、
５０°＜Ｗ１＜７０°＜Ｗ２
６．０＞Ｄ／ｆ１＞２．６
−１．２＜ｆ１／ｆ１ｂ＜−０．８
−０．９＜ｆ２／ｆ１＜−０．２
ｆｔ＞０
ただし、Ｗ１は、スクリーンにおける最小入射角、
Ｗ２は、スクリーンにおける最大入射角、
Ｄは、第１光学系最終面から前記第２光学系までの距離、
ｆ１は、第１光学系の焦点距離、
ｆ１ｂは、第１ｂ群の焦点距離、
ｆ２は、第２光学系の焦点距離、
ｆｔは、第１ａ２群と第１ｂ群との合成焦点距離、をそれぞれ表す、
を満たすことを特徴とする。
【００１７】
上述した各特徴を持つ投影光学系では、第１光学系は、表示素子側でテレセントリックである（請求項１０）。
【００１８】
請求項１１に記載の投影装置は、光源と、矩形状の表示領域を有し、光源からの光束が入射する表示素子と、表示素子からの光束が入射する請求項１から請求項１０のいずれかに記載の投影光学系と、投影光学系からの光束が背面側から斜めに入射することにより、前記表示領域の拡大像が投影されるスクリーンと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明に係る投影光学系によれば、収差補正等のための非球面ミラーを備えつつも装置の小型化や薄型化を達成することができる。さらに、所定の条件を満たすことにより、装置をいわゆるフレームレス化することも可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る投影光学系、および投影装置の具体的実施形態について説明する。なお、本文では、投影装置および該装置内部に配設される光学系を説明するにあたり、便宜上、該投影装置を接地面が地面に水平となるように設置した状態（以下、通常使用状態という。）を基準として各方向を定義付けする。すなわち、通常使用状態において、スクリーンＳの厚み方向をＸ方向、鉛直方向（高さ方向）をＹ方向、水平方向（幅方向）をＺ方向と定義する。
【００２１】
図１および図２は、通常使用状態における実施形態の投影装置１００の概略構成を示す断面図である。図１は、投影装置１００の正面側（図中左側）に設けられたスクリーンＳの中心を通り、鉛直方向（Ｙ方向）に延びる仮想上の直線および該スクリーンに直交する直線を含むＸ−Ｙ平面での断面図とする。また図２は、スクリーンＳの中心を通り、水平方向（Ｚ方向）に延びる仮想上の直線を含むＸ−Ｚ平面での断面図とする。
【００２２】
投影装置１００は、スクリーンＳの他に、内部に投影光学系１０を有する。投影光学系１０は、第１光学系Ｌ１と第２光学系Ｌ２、第１ミラーＭ１、第２ミラーＭ２、第３ミラーＭ３を有する。本実施形態の第１光学系Ｌ１は、光軸ＡＸがＺ方向に平行になるように配設されている。第１光学系Ｌ１は、全体として正のパワーを持ち、図示しない光源から照射され表示素子１０ａを介した光束を発散させつつ第２ミラーＭ２に導く。
【００２３】
第２ミラーＭ２は、第１光学系Ｌ１から射出された光束を投影装置１００上方に向かって偏向して、第１ミラーＭ１に導く。第１ミラーＭ１は、第２ミラーＭ２で反射した光束を、Ｘ−Ｙ断面においてスクリーンＳから遠ざかる方向に偏向し、第２光学系Ｌ２に導く。つまり、Ｘ−Ｙ断面において、装置正面側から順にスクリーンＳ、第１ミラーＭ１、第２光学系Ｌ２の順に配設されている。本実施形態の第２光学系Ｌ２は、負のパワーを持つ回転対称非球面ミラー一枚から構成される。第２光学系Ｌ２は第１光学系Ｌ１で補正しきれなかった収差を補正しつつ、装置上方に配設された第３ミラーＭ３に向かって入射光束を偏向する。
【００２４】
なお、第２光学系Ｌ２は、反射した光束のうち、最終的にスクリーン最下部に入射することになる光線（以下、最下部入射光線という。）に関する第２光学系Ｌ２、第３ミラーＭ３間の光路がスクリーンＳと略平行になるような位置に配設されている。最下部入射光線がスクリーンＳと略平行になることにより、第２光学系Ｌ２から装置背面（つまりスクリーンに対向する面）間の距離を最短に設定することができ、結果としてＸ方向の長さを短縮することができる、つまり薄型化することができる。
【００２５】
第３ミラーＭ３は、スクリーンＳに対して所定の角度（鋭角）をなすような状態で装置の天板面に取り付けられている。第３ミラーＭ３で反射した光束は、スクリーンＳの背面に像を投影する。第３ミラーＭ３は、反射した光束のうち、最終的にスクリーン最上部に入射することになる光線（以下、最上部入射光線という。）がスクリーンＳに入射するときの入射角をＷ１（単位：ｄｅｇ、本文における角度は全て同一単位とする。）、最下部入射光線がスクリーンＳに入射するときの入射角をＷ２とすると、以下の条件（１）を満たすようにスクリーンＳに対して傾けて配設される。なお、図１では、入射角Ｗ１を定義するために、第３ミラーＭ３反射後スクリーンＳに入射した最上部入射光線の光路を展開して二点鎖線で示している。
５０°＜Ｗ１＜７０°＜Ｗ２…（１）
【００２６】
条件（１）を満たすことにより、スクリーンＳに投影される拡大像を大きくしつつも第３ミラーＭ３で反射してスクリーンＳに向かう光束の光路が装置内部で占める割合を小さくし、装置全体の小型化、薄型化を実現している。本実施形態では、第３ミラーＭ３の法線とスクリーンＳの面に対する法線とがなす角度θを８６°よりも小さく７５°よりも大きい範囲内で設定することにより条件（１）を満たしている。なお、角度θは、第３ミラーＭ３とスクリーンＳがなす角度と同義である。
【００２７】
スクリーンＳには、図示しないフレネルレンズが貼り付けられている。そのため、斜めに入射した光束は、スクリーンＳの前面（つまりユーザに対向する面）からほぼ直角に射出される。
【００２８】
以下、投影光学系１０について詳述する。図３は、投影光学系１０の一部を拡大して示す図である。なお、図３では、便宜上、各光学系Ｌ１、Ｌ２間の光路を展開して示し、両者間に配設される、第１ミラーＭ１、第２ミラーＭ２は省略している。図３に示すように、第１光学系Ｌ１は、表示素子１０ａ側から順に、絞り１０ｓを含み全体として正のパワーを持つ第１ａ群と、全体として負のパワーを持つ第１ｂ群を有する。第１ａ群は、さらに絞り１０ｓを境にして、表示素子１０ａ側にある第１ａ１群と、第１ｂ群側にある第１ａ２群とに分割される。第１ａ１群と第１ａ２群は共に正のパワーを持つ。
【００２９】
上述したようにあるいは図３に示すように、本実施形態の第２光学系Ｌ２は、回転対称非球面のミラー面として構成される。第１光学系Ｌ１と第２光学系Ｌ２は、光路を展開した状態において、回転中心が同一の軸上、ここでは第１光学系Ｌ１の光軸ＡＸ上に位置する。また、第１光学系Ｌ１は、表示素子１０ａ側においてテレセントリックとなるように構成される。すなわち、絞り１０ｓより表示素子１０ａ側にある第１ａ１群の後側焦点近傍に絞り１０ｓを配置することによって、表示素子１０ａ近傍における軸外光束の主光線が、光軸ＡＸとほぼ平行となるように構成されている。
【００３０】
また、第２光学系Ｌ２は、第１光学系Ｌ１から最小の射出角度で射出された光線（つまり、最上部入射光線）が入射する位置（光軸ＡＸ近傍）から大きな傾きを持ち、周辺部に向かっても傾き変化が小さい非球面として構成される。なお、該非球面は、第１光学系Ｌ１において、広角側で狭い画角範囲を用いた場合に発生する正の歪曲収差等を良好に補正することができるような形状に設計される。
【００３１】
ここで投影光学系１０は、第１光学系最終面から第２光学系までの距離をＤ、第１光学系Ｌ１の焦点距離をｆ１、第１光学系Ｌ１最終面から射出瞳までの距離をＥＸＰ１とすると、以下の条件（２）、（３）を満たすように構成される。
６．０＞Ｄ／ｆ１＞２．６…（２）
−１＞ＥＸＰ１／ｆ１＞−２．２…（３）
【００３２】
条件（２）は、装置の薄型化を担保しつつも第１ミラーＭ１のための配置空間を確保するための距離Ｄに関する条件である。条件（２）において、下限値以下になる、つまり距離Ｄが短くなりすぎると、第１ミラーＭ１の配置空間が十分に確保することができなくなるため好ましくない。また、上限値以上になる、つまり距離Ｄが長くなりすぎると、第２光学系Ｌ２が必要以上に大きくなりすぎるため、やはり好ましくない。
【００３３】
条件（３）は、第１光学系Ｌ１の射出瞳位置に関する条件である。条件（３）を満たすことにより、第１光学系Ｌ１の最終面近傍を通る光束の光軸ＡＸからの高さを規定して、必要な画角を確保しつつも第１光学系Ｌ１の大径化を回避し、装置全体の薄型化を達成することができる。条件（３）において、下限値以下になると、射出瞳位置が第１光学系Ｌ１の最終面から離れすぎてしまうため、該最終面近傍でのレンズ径が大きくなってしまうため好ましくない。また、上限値以上になると、該最終面近傍を通る光束の周辺部が光軸ＡＸに近寄りすぎるため、該最終面近傍での歪曲収差やコマ収差等の補正作用が有効に得られなくなるためやはり好ましくない。
【００３４】
また、投影光学系１０は、第１ｂ群の焦点距離をｆ１ｂとすると、以下の条件（４）を満たすように構成される。
−１．２＜ｆ１／ｆ１ｂ＜−０．８…（４）
【００３５】
一般に、表示素子１０ａを使用するリアプロジェクタータイプの投影装置では、表示素子の直後に色成分を分離あるいは合成するためのダイクロイックプリズム等の色合成（分離）素子を配設する必要がある。条件（４）は、表示素子１０ａと第１光学系Ｌ１の最初の面間に該色合成（分離）素子の配設空間を確保するための条件である。条件（４）を満たすことにより、第１光学系Ｌ１の最終面近傍が負のパワーを有するようになる。これにより、第１光学系Ｌ１の主点位置を表示素子１０ａ側に近づけて、表示素子１０ａと第１光学系Ｌ１の最初の面（第一面）間に色合成（分離）素子の配設空間を確保することが可能になる。
【００３６】
条件（４）において、下限値以下になると、第１ｂ群の負のパワーが弱くなりすぎ、表示素子１０ａから第１光学系Ｌ１の第一面までの距離が小さくなりすぎるため好ましくない。また、上限値以上になると、第１ｂ群の負のパワーが強くなりすぎるため、正の歪曲収差やコマ収差が大きく発生してしまい、スクリーンＳに投影される画像の質が低下してしまうため好ましくない。
【００３７】
さらに、投影光学系１０は、第１ａ群最終面から第１ｂ群最終面までの距離をＬ１ｂとすると、以下の条件（５）を満たすように構成される。
２＞Ｌ１ｂ／ｆ１＞０．７…（５）
【００３８】
条件（５）は、第１ｂ群のパワー配分を適切に設定するための条件である。下限値以下になると、第１ｂ群の全長が短くなりすぎるため、第１ｂ群を構成するレンズ枚数を少なくする、換言すれば一枚あたりが負担すべきパワーが大きくなりすぎてしまう。これにより、コマ収差等の軸外収差が大きく発生しまい、結像性能が劣化するため好ましくない。上限値以上になると、第１ｂ群の全長が長くなりすぎるため、第１光学系Ｌ１全体を配置するために大きな空間が必要となる。つまり、装置の大型化、厚型化に繋がるため好ましくない。
【００３９】
以上の各条件を満たすことにより、図１に示すように本実施形態の投影装置１００は、薄型化されているだけでなく、装置のサイズがほぼスクリーンＳのサイズによって規定される、つまりフレームレス化されていることがわかる。
【００４０】
なお、上述した条件（１）、（２）、（４）を満たす場合、以下の条件（６）、（７）を満たすことによっても、上述した各条件を満たした場合と同様の効果を奏する。条件（６）は、第１光学系Ｌ１と第２光学系Ｌ２のパワー比に関する条件である。条件（７）は、第１ａ２群と第１ｂ群との合成焦点距離ｆｔに関する条件である。
【００４１】
−０．９＜ｆ２／ｆ１＜−０．２…（６）
ｆｔ＞０…（７）
【００４２】
一般に、第２光学系Ｌ２が持つ負のパワーを大きく設定すればするほど、第１光学系Ｌ１から射出される最下部入射光線が光軸ＡＸに対してなす角度が小さく抑えられる。これにより、第１光学系Ｌ１および第２光学系Ｌ２の有効径を小さく抑えることができる。ただし、第２光学系Ｌ２のパワーを極端に大きく設定してしまっては、収差が大きく発生してしまう等の不都合がおきるため、パワーバランスが重要になる。条件（６）は、以上の事情に鑑み設定されている。
【００４３】
条件（６）において、下限値以下になると、第２光学系Ｌ２のパワーが不足してしまい、該光学系Ｌ２の大口径化や第１光学系Ｌ１の必要以上の広角化といった現象が起こり好ましくない。また、上限値以上になると、第２光学系Ｌ２のパワーが過剰になってしまい、収差が発生するあるいは第１光学系Ｌ１で残存した収差を補正することができないといった問題が起こり好ましくない。
【００４４】
条件（７）において、合成焦点距離ｆｔを正にすることにより、第１光学系Ｌ１において発生する歪曲収差成分を小さく抑えることが可能になる。
【００４５】
なお、本発明に係る投影光学系は、上記の各条件のうち、少なくとも条件（２）、（３）を満たすのであれば、必ずしも上記構成を採る必要はなく、各部材を省略したり配置位置を変更したりしてもよい。例えば、図４に他の実施形態の投影光学系２０を搭載した投影装置２００を示す。
【００４６】
詳しくは、図４（ａ）は、投影装置２００の正面側に設けられたスクリーンＳの中心を通るＸ−Ｙ平面での断面図である。また図４（ｂ）は、スクリーンＳの中心を通るＹ−Ｚ平面での断面図である。
【００４７】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、投影光学系２０は、第１光学系Ｌ１、第２ミラーＭ２は既述の実施形態と同一の配置構成である。しかし、第３ミラーＭ３が装置背面に沿って配設されている点が異なる。第３ミラーＭ３の該配置に伴い、第１ミラーＭ１、第２光学系Ｌ２の偏向方向が既述の実施形態と反対になっている。
【００４８】
図４（ａ）、（ｂ）に示す投影装置２００によれば、スクリーンＳ下部に投影光学系２０の一部が突出しているため、いわゆるフレームレス化することはできず、装置２００の高さ（Ｙ方向の長さ）は長くなってしまう。しかし、第３ミラーＭ３が装置背面側に配設されるため、さらなる薄型化が達成されている。
【００４９】
なお、上記の各実施形態では、第１光学系Ｌ１をＺ方向に沿って配設するとともに第２ミラーＭ２を用いて該光学系から射出された光束を第１ミラーＭ１に向かって偏向している。このように複数の光学部材を配置するために所定長さが要求される第１光学系Ｌ１を、投影装置において比較的長尺となるスクリーンＳの横幅方向、つまりＺ方向に沿って配設することにより、第１光学系Ｌ１を構成するために必要な所定長さを確保しつつも装置全体の薄型化、小型化、さらにはフレームレス化を実現することができる。
【００５０】
ここで、第１光学系Ｌ１の構成次第、あるいは他の部材との配置関係によっては、第１光学系Ｌ１を上記のように配置するに及ばない。つまり、第２ミラーＭ２を省略して第１光学系Ｌ１から射出された光束を直接第１ミラーＭ１に入射させても良い。
【００５１】
以上説明した投影光学系１０の具体的実施例を５例説明する。実施例１〜４の各光学系Ｌ１、Ｌ２の概略構成は図３に示され、実施例５の各光学系Ｌ１、Ｌ２の概略構成は図１５に示される。
【実施例１】
【００５２】
図５は実施例１の投影光学系１０の第１光学系Ｌ１のレンズ配置を表す図である。また、表１は実施例１の投影光学系１０の具体的数値構成を表す。
【００５３】
【表１】
2008009223.tif 000003
【００５４】
表１中、Ｎｏ．は面番号、ｒはレンズ各面の曲率半径（単位：ｍｍ）、ｄはレンズ厚またはレンズ間の空気間隔（単位：ｍｍ）、ｎｄはｄ線（５８８ｎｍ）での屈折率、νｄはｄ線でのアッベ数である。以下の各表においても同様である。
【００５５】
表１において、面番号１〜１４までが第１ａ１群、面番号１５〜２１までが第１ａ２群、面番号２２〜２９までが第１ｂ群、面番号３０が第２光学系Ｌ２である。絞りは、面番号１４の面から０．２００ｍｍ後方に配設されている。なお、表１に示す実施例１の投影光学系１０の焦点距離は２．９４ｍｍ、第１光学系Ｌ１の焦点距離は３３．６３ｍｍである。
【００５６】
実施例１の投影光学系１０は、面番号８、２９、３０の面が回転対称非球面として構成される。非球面の形状は光軸からの高さがｈとなる非球面上の座標点の該非球面の光軸上での接平面からの距離（サグ量）をＸ（ｈ）、非球面の光軸上での曲率（１／ｒ）をＣ、円錐係数をＫ、四次、六次、八次、十次、十二次…の非球面係数をＡ２ｉ（但し、ｉは１以上の整数）として、以下の式で表される。
【００５７】
【数１】
2008009223.tif 000004
【００５８】
面番号８、２９、３０の各非球面の形状を規定する円錐係数と非球面係数は、表２に示される。なお各表における表記αＥ±β（αは有理数、βは整数）は１０を基数とする指数表記であり、α×１０βと同等の意味を持つ。
【００５９】
【表２】
2008009223.tif 000005
【００６０】
図６は、実施例１の投影光学系１０に関する非点収差図と歪曲収差図である。より詳しくは、各収差図は、スクリーンＳ側から投影光学系１０に光を入射させた場合に表示素子１０ａで生じる収差を表したものである。なお、非点収差図において、実線がサジタル断面での収差成分を、破線がメリジオナル断面での収差成分を、それぞれ表す。以下に示す各収差図においても同様である。
【実施例２】
【００６１】
図７は実施例２の投影光学系１０の第１光学系Ｌ１のレンズ配置を表す図である。また、表３は実施例２の投影光学系１０の具体的数値構成を表す。
【００６２】
【表３】
2008009223.tif 000006
【００６３】
表３において、面番号１〜１２までが第１ａ１群、面番号１３〜１９までが第１ａ２群、面番号２０〜２７までが第１ｂ群、面番号２８が第２光学系Ｌ２である。絞りは、面番号１２の面から１３．０６３ｍｍ後方に配設されている。なお、表３に示す実施例２の投影光学系１０の焦点距離は３．１６ｍｍ、第１光学系Ｌ１の焦点距離は３３．０９ｍｍである。
【００６４】
実施例２の投影光学系１０は、面番号６、２７、２８の面が回転対称非球面として構成される。各非球面の形状を規定する円錐係数と非球面係数は、表４に示される。また、図８は、実施例２の投影光学系１０に関する非点収差図と歪曲収差図である。
【００６５】
【表４】
2008009223.tif 000007
【実施例３】
【００６６】
図９は実施例３の投影光学系１０の第１光学系Ｌ１のレンズ配置を表す図である。また、表５は実施例３の投影光学系１０の具体的数値構成を表す。
【００６７】
【表５】
2008009223.tif 000008
【００６８】
表５において、面番号１〜１４までが第１ａ１群、面番号１５〜２１までが第１ａ２群、面番号２２〜２９までが第１ｂ群、面番号３０が第２光学系Ｌ２である。絞りは、面番号１４の面から４．７４７ｍｍ後方に配設されている。なお、表５に示す実施例３の投影光学系１０の焦点距離は３．１０ｍｍ、第１光学系Ｌ１の焦点距離は３７．７２ｍｍである。
【００６９】
実施例３の投影光学系１０は、面番号８、２９、３０の面が回転対称非球面として構成される。各非球面の形状を規定する円錐係数と非球面係数は、表６に示される。また、図１０は、実施例３の投影光学系１０に関する非点収差図と歪曲収差図である。
【００７０】
【表６】
2008009223.tif 000009
【実施例４】
【００７１】
図１１は実施例４の投影光学系１０の第１光学系Ｌ１のレンズ配置を表す図である。また、表７は実施例４の投影光学系１０の具体的数値構成を表す。
【００７２】
【表７】
2008009223.tif 000010
【００７３】
表７において、面番号１〜１１までが第１ａ１群、面番号１２〜２０までが第１ａ２群、面番号２１〜２６までが第１ｂ群、面番号２７が第２光学系Ｌ２である。絞りは、面番号１１の面から０．３５４ｍｍ後方に配設されている。なお、表７に示す実施例４の投影光学系１０の焦点距離は３．４８ｍｍ、第１光学系Ｌ１の焦点距離は３０．６８ｍｍである。
【００７４】
実施例４の投影光学系１０は、面番号６、２６、２７の面が回転対称非球面として構成される。各非球面の形状を規定する円錐係数と非球面係数は、表８に示される。また、図１２は、実施例４の投影光学系１０に関する非点収差図と歪曲収差図である。
【００７５】
【表８】
2008009223.tif 000011
【実施例５】
【００７６】
図１３は実施例５の投影光学系１０の第１光学系Ｌ１のレンズ配置を表す図である。実施例５の投影光学系１０は、他の実施例とは異なり、第２光学系Ｌ２として、非球面ミラーの代替としてフレネルミラーを利用している。従って、図１５に示すように光路を展開した状態において、第２光学系Ｌ２を光軸ＡＸに対してほぼ直角に配設することが可能になる。つまり、他の実施例に比べてより一層の薄型化が達成される。表９は実施例５の投影光学系１０の具体的数値構成を表す。
【００７７】
【表９】
2008009223.tif 000012
【００７８】
表９において、面番号１〜１２までが第１ａ１群、面番号１３〜１７までが第１ａ２群、面番号１８〜２３までが第１ｂ群、面番号２４が第２光学系Ｌ２である。絞りは、面番号１２の面から３．４２５ｍｍ後方に配設されている。なお、表９に示す実施例５の投影光学系１０の焦点距離は３．４０ｍｍ、第１光学系Ｌ１の焦点距離は３９．４６ｍｍである。
【００７９】
実施例５の投影光学系１０は、面番号６、２３の面が回転対称非球面として、また面番号２４の面が回転対称なフレネル反射面として構成される。各非球面の形状を規定する円錐係数と非球面係数は、表１０に示される。また、図１４は、実施例５の投影光学系１０に関する非点収差図と歪曲収差図である。
【００８０】
【表１０】
2008009223.tif 000013
【００８１】
表１１は、以上説明した各実施例の投影光学系１０について、各条件に関する数値を示す表である。また、表１２は、表１１に示す各数値に基づき算出された、上記条件（１）〜（４）、（６）の数値を示す表である。なお、条件（５）および条件（７）の数値は、表１１中のＷ１、Ｗ２、ｆｔを参照する。
【００８２】
【表１１】
2008009223.tif 000014
【００８３】
【表１２】
2008009223.tif 000015
【００８４】
表１２に示すように各実施例の投影光学系１０は、いずれも上記の各条件を全て満足していることが分かる。また、各実施例の説明中で提示した収差図によれば、いずれの実施例の投影光学系１０も、非点収差、歪曲収差ともに良好に補正されていることが分かる。なお、各実施例において歪曲収差は、若干の変化領域が存在している。しかし、第２光学系Ｌ２で実際に使用される有効領域、つまり第１ミラーＭ１で反射した光束が入射する領域は、比較的高い像高範囲（ここでは、約６ｍｍ〜最周辺近傍までの範囲）である。該範囲内で収差の変化がなければ、上記変化領域があったとしても実使用上は何ら問題ない。つまり、本発明によれば、光学性能を高く維持しつつも、投影装置全体の小型化や薄型化が達成されていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施形態の投影装置のＸ−Ｙ断面図である。
【図２】本発明の実施形態の投影装置のＸ−Ｚ断面図である。
【図３】本実施形態の投影光学系の一部を光路を展開して示す図である。
【図４】本発明の別の実施形態の投影装置の概略構成を示す図である。
【図５】実施例１の投影光学系のレンズ配置を示す図である。
【図６】実施例１の投影光学系の非点収差と歪曲収差を表す図である。
【図７】実施例２の投影光学系のレンズ配置を示す図である。
【図８】実施例２の投影光学系の非点収差と歪曲収差を表す図である。
【図９】実施例３の投影光学系のレンズ配置を示す図である。
【図１０】実施例３の投影光学系の非点収差と歪曲収差を表す図である。
【図１１】実施例４の投影光学系のレンズ配置を示す図である。
【図１２】実施例４の投影光学系の非点収差と歪曲収差を表す図である。
【図１３】実施例５の投影光学系のレンズ配置を示す図である。
【図１４】実施例５の投影光学系の非点収差と歪曲収差を表す図である。
【図１５】実施例５の投影光学系の一部を光路を展開して示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１０、２０  投影光学系
１００、２００  投影装置
Ｌ１  第１光学系
Ｌ２  第２光学系
Ｍ１〜Ｍ３  ミラー
【図１】
2008009223.tif 000016
【図２】
2008009223.tif 000017
【図３】
2008009223.tif 000018
【図４】
2008009223.tif 000019
【図５】
2008009223.tif 000020
【図６】
2008009223.tif 000021
【図７】
2008009223.tif 000022
【図８】
2008009223.tif 000023
【図９】
2008009223.tif 000024
【図１０】
2008009223.tif 000025
【図１１】
2008009223.tif 000026
【図１２】
2008009223.tif 000027
【図１３】
2008009223.tif 000028
【図１４】
2008009223.tif 000029
【図１５】
2008009223.tif 000030