(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射型表示素子の表示面を縮小側の１次像面として、その１次像面から拡大側の２次像面への斜め方向の拡大投影を行う斜め投影光学系であって、
縮小側から順に、屈折レンズ群と、正パワーを有する反射面と、負パワーを有する反射面と、を備え、
前記正パワーを有する反射面と負パワーを有する反射面が、絞りよりも２次像面側に配置されており、
前記１次像面から前記２次像面までに中間実像を結像することなく、前記１次像面の画面中心から絞りの中心を通り前記２次像面の画面中心に到達する光線を画面中心光線とするとき、画面中心光線は前記２次像面に斜めに入射し、以下の条件式を満たすことを特徴とする斜め投影光学系；
0.40＜S1／S＜0.9
0.51＜θi／θfy＜2.5
ただし、
S ：１次像面から２次像面までの画面中心光線の光路長、
S1：２次像面から最初のパワーを有する光学面までの画面中心光線の光路長、
θfy：１次像面の画面中心における斜め投影断面での光束のはり角度、
θi：画面中心光線が１次像面の法線となす角度、
である。
【請求項２】
以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１記載の斜め投影光学系；
0.5＜θis／θi＜1.5
ただし、
θis：１次像面に最も近い屈折光学面の画面中心光線通過位置での法線が１次像面の法線となす角度、
である。
【請求項３】
更にプリズム面を有し、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１記載の斜め投影光学系；
θp＜25°
ただし、
θp：プリズム面に対する画面中心光線の入射角度、
である。
【請求項４】
前記１次像面の画面最周辺から絞りの中心を通り前記２次像面の画面最周辺に到達する光線を画面周辺光線とするとき、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項３記載の斜め投影光学系；
θt＜8°
ただし、
θt：１次像面近傍で画面中心光線と画面周辺光線とがなす角度、
である。
【請求項５】
前記屈折レンズ群のうち最も１次像面側に配置されている屈折レンズが正のパワーを有し、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１記載の斜め投影光学系；
-1.7＜fs×βy／S＜-0.8
ただし、
fs ：最も１次像面側の正の屈折レンズの焦点距離、
βy：斜め投影方向の拡大倍率、
である。
【請求項６】
前記屈折レンズ群が非球面又は自由曲面を有することを特徴とする請求項１記載の斜め投影光学系。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は斜め投影光学系に関するものであり、例えば１次像面から２次像面への斜め方向の拡大投影を行う、画像投影装置に好適な斜め投影光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ(ＬＣＤ：liquid crystal display)等に表示された画像をスクリーンに拡大投影する画像投影装置において、スクリーンの大型化を達成しつつも投影装置全体をコンパクトにする目的で、画像を斜め方向からスクリーンに拡大投影する装置が種々提案されている。その具体的な例としては、投影光学系のすべての光学要素を反射ミラーで構成した装置(特開平１０−１１１４７４号公報)、反射ミラーと屈折レンズとが組み合わされた投影光学系を有する装置(特開平９−１７９０６４号公報)が挙げられる。また近年、反射型ＬＣＤ等のように、透過型に比べてコンパクトで低コストな反射型表示素子が実用化されてきており、これを用いた画像投影装置も実用化されてきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１０−１１１４７４号公報で提案されているように、すべての光学要素を反射ミラーで構成すると、構成要素を少なくすることができる。しかし、反射ミラーには色収差補正の自由度がないため、反射型表示素子からの投影光の色合成にダイクロイックプリズムを用いようとすると、偏光ビームスプリッター(ＰＢＳ)が必要となり、その分のコストが高くなってしまう。特開平９−１７９０６４号公報で提案されているように、反射ミラーと屈折レンズとを組み合わせれば、偏心したレンズ群は少なくて済み、投影光学系の構成も簡単になる。また、ダイクロイックプリズムを用いても、そこで発生する色収差を屈折レンズで補正することができるため、反射型表示素子に対する斜め照明が可能である。したがってＰＢＳは不要となるが、パワーを有するとともに面積の非常に大きい製造困難なミラーが必要となるため、やはりコストは高くなってしまう。
【０００４】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、反射型表示素子の表示映像を拡大投影するのに適し、かつ、斜め投影角度を十分にとりながらコンパクト化を達成した、製造容易で高性能な斜め投影光学系を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明の斜め投影光学系は、反射型表示素子の表示面を縮小側の１次像面として、その１次像面から拡大側の２次像面への斜め方向の拡大投影を行う斜め投影光学系であって、縮小側から順に、屈折レンズ群と、正パワーを有する反射面と、負パワーを有する反射面と、を備え、前記正パワーを有する反射面と負パワーを有する反射面が、絞りよりも２次像面側に配置されており、前記１次像面から前記２次像面までに中間実像を結像することなく、前記１次像面の画面中心から絞りの中心を通り前記２次像面の画面中心に到達する光線を画面中心光線とするとき、画面中心光線は前記２次像面に斜めに入射し、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
0.40＜S1／S＜0.9
0.51＜θi／θfy＜2.5
ただし、
S ：１次像面から２次像面までの画面中心光線の光路長、
S1：２次像面から最初のパワーを有する光学面までの画面中心光線の光路長、
θfy：１次像面の画面中心における斜め投影断面での光束のはり角度、
θi：画面中心光線が１次像面の法線となす角度、
である。
【０００６】
第２の発明の斜め投影光学系は、上記第１の発明の構成において、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
0.5＜θis／θi＜1.5
ただし、
θis：１次像面に最も近い屈折光学面の画面中心光線通過位置での法線が１次像面の法線となす角度、
である。
【０００７】
第３の発明の斜め投影光学系は、上記第１の発明の構成において、更にプリズム面を有し、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
θp＜25°
ただし、
θp：プリズム面に対する画面中心光線の入射角度、
である。
【０００８】
第４の発明の斜め投影光学系は、上記第３の発明の構成において、前記１次像面の画面最周辺から絞りの中心を通り前記２次像面の画面最周辺に到達する光線を画面周辺光線とするとき、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
θt＜8°
ただし、
θt：１次像面近傍で画面中心光線と画面周辺光線とがなす角度、
である。
【０００９】
第５の発明の斜め投影光学系は、上記第１の発明の構成において、前記屈折レンズ群のうち最も１次像面側に配置されている屈折レンズが正のパワーを有し、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
-1.7＜fs×βy／S＜-0.8
ただし、
fs ：最も１次像面側の正の屈折レンズの焦点距離、
βy：斜め投影方向の拡大倍率、
である。
第６の発明の斜め投影光学系は、上記第１の発明の構成において、前記屈折レンズ群が非球面又は自由曲面を有することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施した斜め投影光学系を、図面を参照しつつ説明する。図１に第１の実施の形態の１次像面(I1)から２次像面(I2)までの投影光路全体を示し、図２に第１の実施の形態の光学構成及び投影光路要部を示し、図３にその一部を照明光路と共に拡大して示す。図６に第２の実施の形態の１次像面(I1)から２次像面(I2)までの投影光路全体を示し、図７に第２の実施の形態の光学構成及び投影光路要部を示し、図８にその一部を照明光路と共に拡大して示す。また、図１１に第３の実施の形態の１次像面(I1)から２次像面(I2)までの投影光路全体を示し、図１２に第３の実施の形態の光学構成及び投影光路要部を示し、図１３にその一部を照明光路と共に拡大して示す。なお、これらの光路図は後述の直交座標系(X,Y,Z)におけるY-Z断面構成を示しており、図２，図７及び図１２中、*印が付された面は非球面、$印が付された面は自由曲面であることを示している。
【００１１】
各実施の形態は、反射型表示素子の表示面を縮小側の１次像面(I1)として、その１次像面(I1)から拡大側の２次像面(I2)への斜め方向の拡大投影を行う、画像投影装置用の斜め投影光学系である。したがって、反射型表示素子(例えば反射型ＬＣＤ)の表示面に表示された２次元画像は、２次像面(I2)に相当するスクリーン面上に投影されることになる。なお、２次像面(I2)から１次像面(I1)への斜め方向の縮小投影を行う斜め投影光学系として、各実施の形態を画像読み取り装置に用いることも可能である。その場合、１次像面(I1)は画像読み取りを行う受光素子[例えばＣＣＤ(Charge Coupled Device)]の受光面に相当し、２次像面(I2)は読み取り画像面(つまりフィルム等の原稿面)に相当する。
【００１２】
第１の実施の形態(図１〜図３)は、１次像面(I1)側(縮小側)から順に、プリズムブロック(Pr)と、偏心した１枚の屈折レンズから成る第１屈折レンズ群(G1)と、共軸系を成す４枚の屈折レンズから成る第２屈折レンズ群(G2)と、絞り(ST)と、正パワーを有する第１反射ミラー(M1)と、負パワーを有する第２反射ミラー(M2)と、で構成されている。第１屈折レンズ群(G1)を構成している屈折レンズの縮小側面は非球面から成っており、第１，第２反射ミラー(M1,M2)の反射面は自由曲面から成っている。
【００１３】
第２の実施の形態(図６〜図８)は、１次像面(I1)側(縮小側)から順に、プリズムブロック(Pr)と、偏心した１枚の屈折レンズから成る第１屈折レンズ群(G1)と、共軸系を成す４枚の屈折レンズから成る第２屈折レンズ群(G2)と、絞り(ST)と、偏心した１枚の屈折レンズから成る第３屈折レンズ群(G3)と、偏心した１枚の屈折レンズから成る第４屈折レンズ群(G4)と、負パワーを有する第１反射ミラー(M1)と、で構成されている。第１屈折レンズ群(G1)を構成している屈折レンズの縮小側面は非球面から成っており、第４屈折レンズ群(G4)を構成している屈折レンズの拡大側面は自由曲面から成っており、第１反射ミラー(M1)の反射面は自由曲面から成っている。なお、第２の実施の形態には正パワーを有する反射面が無いため、この点で第２の実施の形態は本発明の参考のための一形態にすぎず、本発明には属さないものである。
【００１４】
第３の実施の形態(図１１〜図１３)は、１次像面(I1)側(縮小側)から順に、第１反射ミラー(M1)と、第２反射ミラー(M2)と、絞り(ST)と、第３反射ミラー(M3)と、第４反射ミラー(M4)と、第５反射ミラー(M5)と、第６反射ミラー(M6)と、で構成されている。第１〜第４反射ミラー(M1〜M4)の反射面は自由曲面から成っている。また、第５，第６反射ミラー(M5,M6)は光路折り返しのための平面ミラーである。なお、第３の実施の形態には屈折レンズ群が無いため、この点で第３の実施の形態は本発明の参考のための一形態にすぎず、本発明には属さないものである。
【００１５】
各実施の形態のように、パワーを有する反射面(M1,…)を１面以上備え、１次像面(I1)から２次像面(I2)までに中間実像を結像することなく、１次像面(I1)の画面中心から絞り(ST)の中心を通り２次像面(I2)の画面中心に到達する光線を「画面中心光線」とするとき、以下の条件式(1)〜(3)を満たすことが望ましい。
10°＜θo＜70°      …(1)
0.40＜S1／S＜0.9     …(2)
0.51＜θi／θfy＜2.5 …(3)
ただし、
θo：画面中心光線が２次像面(I2)の法線となす角度、
S ：１次像面(I1)から２次像面(I2)までの画面中心光線の光路長、
S1：２次像面(I2)から最初のパワーを有する光学面までの画面中心光線の光路長、
θfy：１次像面(I1)の画面中心における斜め投影断面[つまり画面中心光線が２次像面(I2)に対して斜めに位置する断面]での光束のはり角度、
θi：画面中心光線が１次像面(I1)の法線となす角度、
である。
【００１６】
条件式(1)の上限を超えると、斜め投影による台形歪みを補正することが困難になる。条件式(1)の下限を超えると、斜め投影による薄型化の効果が小さくなってしまう。条件式(2)の上限を超えると、投影距離が長くなりすぎて薄型化の効果が小さくなる。条件式(2)の下限を超えると、拡大側の２次像面(I2)に近い光学素子の径が過大となり、コストアップとともにその製造が困難になる。
【００１７】
条件式(3)の上限を超えると、表示素子への斜め照明の角度が必要以上に大きくなり、収差補正が困難になったり投影光学系が大きくなったりする。条件式(3)の下限を超えると、照明光と投影光とが近づきすぎて光路分離が困難になる。各実施の形態のように、反射型表示素子の表示面に対して照明光の画面中心光線が斜め方向から入射して、その反射光の画面中心光線が斜め方向に射出する構成(図３等)にすれば、ＰＢＳが必要ないためコスト的に有利になる。したがって、条件式(3)を満たすことにより、反射型表示素子の表示映像を斜め拡大投影するのに適した投影光学系を実現することができる。
【００１８】
さらに以下の条件式(4)を満たすことが望ましい。
40°＜θo＜60°  …(4)
【００１９】
条件式(4)は、角度θoの更に好ましい条件範囲を規定している。条件式(4)の上限を超えると、台形歪み及び像面湾曲を補正するために自由曲面が多く必要になり、その分コストが高くなる。さらに、投影スクリーンに対する入射角度が大きくなるため、スクリーンにおいて観察者の方向に大きく光を曲げる必要が生じる。したがって、スクリーンの構造が複雑になりコストが高くなる。条件式(4)の下限を超えると、斜め投影による効果的な薄型化が難しくなる。
【００２０】
さらに以下の条件式(5)を満たすことが望ましい。
0.5＜θis／θi＜1.5 …(5)
ただし、
θis：１次像面(I1)に最も近い屈折光学面の画面中心光線通過位置での法線が１次像面(I1)の法線となす角度、
である。
【００２１】
条件式(5)の上限を超えると、縮小側の１次像面(I1)に近接した屈折光学面と表示素子面との干渉を防ぐために、２つの面の面間隔を十分とる必要が生じる。２つの面の面間隔を十分にとれば、投影光学系のレンズバックが伸びるため、投影光学系の全長が大きくなる。条件式(5)の下限を超えると、縮小側の１次像面(I1)に近接した屈折光学面と表示素子面とが平行に近くなり、１次像面(I1)に近接した屈折光学面で反射した照明光のゴーストの多くが投影光学系に直接入射するため、映像のコントラストが低下することになる。
【００２２】
プロジェクターに用いられるカラー化のための多板構成では、光束分離プリズム(例えばＰＢＳ)や色合成プリズム(例えばダイクロイックプリズム)等のガラスブロックが一般に必要とされるが、ガラスブロックの入射面や射出面に対して斜めに投影光が通過すると色収差が発生してしまう。第１，第２の実施の形態に用いられているプリズムブロック(Pr)は、照明光束と投影光束とを分離するＴＩＲ(Total Internal Reflection)プリズムであるが、この場合もプリズムブロック(Pr)の１次像面(I1)側プリズム面を投影光が斜めに通過することになる。
【００２３】
上記のようにプリズム面を有する投影光学系においては、以下の条件式(6)を満たすことが望ましい。
θp＜25°  …(6)
ただし、
θp：プリズム面に対する画面中心光線の入射角度、
である。
【００２４】
条件式(6)を満たすことにより、色収差の発生を抑えながら反射型表示素子を斜め方向から照明することが可能になる。したがって、ＰＢＳ等を用いる必要がないため、その分の低コスト化が可能になる。条件式(6)の上限を超えると、プリズム面に対して斜めに光線が入射するために発生する色収差が過大となり、補正が困難になる。なお、第１，第２の実施の形態における角度θpは、プリズムブロック(Pr)の１次像面(I1)側入射面の法線と画面中心光線とがなす角度である。
【００２５】
さらに以下の条件式(7)を満たすことが望ましい。
θp＜8°  …(7)
【００２６】
条件式(7)は、角度θpの更に好ましい条件範囲を規定している。条件式(7)の上限を超えると、プリズム面で発生する色収差を補正するための屈折レンズの枚数が増加してコストが高くなる。
【００２７】
さらに、１次像面(I1)の画面最周辺から絞り(ST)の中心を通り２次像面(I2)の画面最周辺に到達する光線を「画面周辺光線」とするとき、以下の条件式(8)を満たすことが望ましい。また、前記条件式(6)又は(7)とともに以下の条件式(8)を満たすことが更に望ましい。
θt＜8°  …(8)
ただし、
θt：１次像面(I1)近傍で画面中心光線と画面周辺光線とがなす角度、
である。
【００２８】
条件式(8)は、投影光学系の縮小側のテレセントリック度合を規定している。画面中心光線について収差補正されていても画面周辺光線の傾きが大きいと、各像高での主光線の入射角が違うために色収差の補正は困難になる。色合成プリズムを用いた場合、ダイクロイック面に対する主光線の入射角度が各像高で大きく異なると、ダイクロイック面を構成する誘電体多層膜の角度特性により色分離の波長が変化するため、画面に色ムラが生じることになる。条件式(8)を満たせば、各像高の主光線が略平行(テレセントリック)になるため、色ムラの発生を抑えることができる。条件式(8)の上限を超えると、画面の中心と周辺とで色合成プリズムに対する主光線の入射角度が異なってしまうため、色合成を行うダイクロイック面の特性が変化して色ムラが許容できなくなる。
【００２９】
さらに以下の条件式(9)を満たすことが望ましい。
θt＜4°  …(9)
【００３０】
条件式(9)は、角度θtの更に好ましい条件範囲を規定している。条件式(9)の上限を超えると、プリズム面への斜め入射角度が大きい像高が生じるため、プリズム面で発生する色収差を補正するための屈折レンズの枚数が増加してコストが高くなる。
【００３１】
第１，第２の実施の形態のように、パワーを有する屈折レンズを１つ以上備え、そのうち最も１次像面(I1)側に配置されている屈折レンズ(G1)が正のパワーを有し、以下の条件式(10)を満たすことが望ましい。
-1.7＜fs×βy／S＜-0.8  …(10)
ただし、
fs：最も１次像面(I1)側の正の屈折レンズ(G1)の焦点距離、
βy：斜め投影方向の拡大倍率、
である。
【００３２】
条件式(10)の下限を超えると、表示素子からの光がテレセントリックから大きく外れるため、色合成プリズムで発生する色ムラが許容できなくなるとともに、投影光学系の全長が大きくなりすぎてしまう。条件式(10)の上限を超えると、このレンズのパワーが強くなりすぎるために発生する像面湾曲と歪曲が過大となり、補正が困難になる。
【００３３】
フォーカスに関しては、一部の光学要素を動かすことで行うのが望ましい。表示素子移動によるフォーカスは、多板方式においてフォーカスに伴う画素ズレを生じさせやすい。したがって、フォーカスと画素ズレ調整を同時に行う必要が生じるため、作業時間が長くなるという問題がある。また、光学系全体を動かすフォーカスは、移動部材が大きいためフォーカス機構自体も大きくなり、コストが高くなる。したがって、一部の光学要素(屈折系の光学素子，反射系の光学素子)を動かすことでフォーカスを行う構成が望ましい。この構成によると、多板構成における画素ズレ調整のための表示素子移動とフォーカスとが独立するため、フォーカス及び画素ズレ調整作業が簡単になり、フォーカス機構自体もコンパクト化が達成される。一部の光学要素を平行に動かすこと(すなわち平行移動)でフォーカスを行うことが更に望ましい。これにより、フォーカスの移動機構がより簡単になり、コストを安くすることができる。
【００３４】
各実施の形態のように、反射面の１面以上が自由曲面形状を有することが望ましい。自由曲面形状とは、大きく偏心した非球面を含むとともに回転対称軸を有効領域内に持たないような回転非対称な面形状である(各実施の形態に用いられている反射面は、Y-Z平面に対して対称な自由曲面形状を有する。)。斜め投影では非軸対称な収差補正が必要となるが、自由曲面形状を有する反射面を１面以上用いることにより、少ない光学要素で斜め投影による非軸対称な収差補正が可能となる。また、２面以上の自由曲面を用いることが更に望ましい。自由曲面形状を有する反射面を２面以上用いることにより、斜め投影の台形歪みを主に補正する自由曲面[２次像面(I2)に近接した自由曲面]と、斜め投影による非対称な像面湾曲及び非点隔差を補正する自由曲面[絞り(ST)に近接した自由曲面]と、に収差補正が分担可能になるため、より高性能な投影光学系を達成することができる。
【００３５】
ところで、投影光学系を反射ミラーのみで構成する場合には、できるだけ多くのミラー面を自由曲面形状にする必要がある。自由曲面や非球面は、一般にプラスチックで形成することがコスト的に有利であるが、プラスチック面上に多層の誘電体多層膜を形成することは困難である。このため、プラスチックで構成された自由曲面ミラーでは、その反射率が可視域での平均で９５％以下となる。残りの数％の光はプラスチック面に吸収されて熱になるため、反射ミラーの温度は上昇してしまう。プラスチック製の反射ミラーは耐熱性が低いため、温度上昇によって反射面形状が変形し、それが収差の悪化や耐久性の低下を招くことになる。
【００３６】
特に１次像面(I1)近傍から絞り(ST)近傍にかけての領域では、光が集中することになるため、上記熱の問題は重大であり、その領域にプラスチック製の自由曲面ミラーを配置することは不可能である。この問題を解決するには、１次像面(I1)近傍から絞り(ST)近傍にかけての領域に、非球面又は自由曲面を有するプラスチックレンズ，ガラスレンズ等の屈折系の光学素子を配置することが望ましい。屈折系の光学素子であれば、その透過率が１面で９９％程度に抑えられるため、自由曲面をプラスチックで構成しても上記熱の問題を回避することができる。また１次像面(I1)近傍から絞り(ST)近傍にかけての領域に、ガラス成型により得られる自由曲面ミラーを配置してもよい。ガラスはプラスチックよりも耐熱性が高いため、上記熱の問題を回避することが可能である。
【００３７】
【実施例】
以下、本発明を実施した斜め投影光学系の構成を、コンストラクションデータ，スポットダイアグラム等を挙げて、更に具体的に説明する。ここで例として挙げる実施例１〜３は、前述した第１〜第３の実施の形態にそれぞれ対応しており、各実施の形態を表す図(図１〜図３，図６〜図８，図１１〜図１３)は、対応する各実施例の光路等をそれぞれ示している。したがって、第２，第３の実施の形態に対応する実施例２，３は本発明の単なる参考例であり、本発明に属さないものである。
【００３８】
各実施例のコンストラクションデータにおいて、si(i=1,2,3,...)は、縮小側の１次像面(I1；拡大投影における物面に相当する。)及び拡大側の２次像面(I2；拡大投影における像面に相当する。)を含めた系において、縮小側から数えてi番目の面であり、ri(i=1,2,3,...)は面siの曲率半径(mm)である。また、di(i=1,2,3,...)は、縮小側から数えてi番目の軸上面間隔(mm，偏心面間隔は偏心データとして記載。)を示しており、Ni(i=1,2,3,...),νi(i=1,2,3,...)は縮小側から数えてi番目の光学素子のｄ線に対する屈折率(Nd),アッベ数(νd)をそれぞれ示している。なお、各フィールドポジションに対応する１次像面(I1)側の物高(mm)を併せて示し、また、表１に各実施例の条件式対応値及び関連データを示す。
【００３９】
*印が付された面siは軸対称な非球面であり、その面形状は面頂点を原点とする直交座標系(x,y,z)を用いた以下の式(AS1)で定義される。また、$印が付された面siは自由曲面であり、その面形状は面頂点を原点とする直交座標系(x,y,z)を用いた以下の式(AS2)で定義される。非球面データ及び自由曲面データを他のデータと併せて示す。
【００４０】
z＝(c・h2)／[1+√[1-c2・h2]]＋(A・h4+B・h6+C・h8+D・h10) …(AS1)
【数１】
0004419244.tif 000002
【００４１】
ただし、
z：高さhの位置での光軸方向の基準面からの変位量、
h：光軸に対して垂直な方向の高さ(h2=x2+y2)、
c：近軸曲率(=1／曲率半径)、
A,B,C,D：非球面係数、
K：コーニック定数、
C(m,n)：自由曲面係数、
である。
【００４２】
縮小側直前に位置する面に対して偏心した面については、偏心データを直交座標系(X,Y,Z)に基づいて示す。直交座標系(X,Y,Z)においては、１次像面(s1)の中心位置を原点(0,0,0)とする面頂点座標(XDE,YDE,ZDE)=[X軸方向の平行偏心位置(mm)，Y軸方向の平行偏心位置(mm)，Z軸方向の平行偏心位置(mm)]で、平行偏心した面の位置を表すとともに、その面の面頂点を中心とするX軸回りの回転角ADE(°)で、回転偏心位置(光路図中、紙面に向かって反時計回りを正とする。)を表す。光路図中、X軸方向は紙面に対して垂直方向であり(紙面の裏面方向を正とする。)、Y軸方向は１次像面(s1)と紙面とが交わる直線方向であり(光路図の上方向を正とする。)、Z軸方向は１次像面(s1)の法線方向である[２次像面(I2)側を正とする。]。
【００４３】
各実施例の光学性能をスポットダイアグラム(図４，図９，図１４)と歪曲図(図５，図１０，図１５)でそれぞれ示す。スポットダイアグラムは２次像面(I2)での結像特性(mm)をｄ線，ｇ線及びｃ線の３波長(ただし実施例３については１波長)について示しており、歪曲図は１次像面(I1)での長方形状網目に対応する２次像面(I2)での光線位置(mm)を示している。歪曲図中、D1(実線)が実施例の歪曲格子であり、D0(点線)がアナモ比を考慮した理想像点の格子(歪曲無し)である。なお、X軸と同方向にx軸をとり、x軸に対して垂直で、かつ、１次像面(I1)に対して平行な方向にy軸をとった場合、物高は１次像面(I1)の画面中心を原点とする座標(x,y)で表される。また、X軸と同方向にx'軸をとり、x'軸に対して垂直で、かつ、２次像面(I2)に対して平行な方向にy'軸をとった場合、像高は２次像面(I2)の画面中心を原点とする座標(x',y')で表される。したがって、各歪曲図はx'-y'平面に対して垂直方向から見た２次像面(I2)上での実際の像の歪曲状態(ただしx'の負側のみ)を示していることになる。
【００４４】
《実施例１》
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【００４５】
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【００４６】
《実施例２》
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【００４７】
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【００４８】
《実施例３》
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【００４９】
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【００５０】
【表１】
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【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、反射型表示素子の表示映像を拡大投影するのに適し、かつ、斜め投影角度を十分にとりながらコンパクト化を達成した、製造容易で高性能な斜め投影光学系を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態(実施例１)の光路図。
【図２】第１の実施の形態(実施例１)の光学構成及び投影光路要部を示す図。
【図３】第１の実施の形態(実施例１)の光学構成及び投影光路要部を照明光路と共に示す拡大図。
【図４】実施例１のスポットダイアグラム。
【図５】実施例１の歪曲図。
【図６】第２の実施の形態(実施例２)の光路図。
【図７】第２の実施の形態(実施例２)の光学構成及び投影光路要部を示す図。
【図８】第２の実施の形態(実施例２)の光学構成及び投影光路要部を照明光路と共に示す拡大図。
【図９】実施例２のスポットダイアグラム。
【図１０】実施例２の歪曲図。
【図１１】第３の実施の形態(実施例３)の光路図。
【図１２】第３の実施の形態(実施例３)の光学構成及び投影光路要部を示す図。
【図１３】第３の実施の形態(実施例３)の光学構成及び投影光路要部を照明光路と共に示す拡大図。
【図１４】実施例３のスポットダイアグラム。
【図１５】実施例３の歪曲図。
【符号の説明】
I1  …１次像面
I2  …２次像面
Pr  …プリズムブロック
G1  …第１屈折レンズ群
G2  …第２屈折レンズ群
G3  …第３屈折レンズ群
G4  …第４屈折レンズ群
ST  …絞り
M1  …第１反射ミラー
M2  …第２反射ミラー
M3  …第３反射ミラー
M4  …第４反射ミラー
M5  …第５反射ミラー
M6  …第６反射ミラー
【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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