CN105242388B - 投射光学***及投影装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种投射光学***及投影装置。本发明提供一种从缩小侧的第1像面向放大侧的第2像面进行投射的投射光学***(1)，其具有：第1折射光学***(11)，其包含透镜(L1)～(L8)这8个透镜，利用从缩小侧入射的光在放大侧形成第1中间图像(31)；第2折射光学***(12)，其包含透镜(L9)～(L14)这6个透镜，使缩小侧的第1中间图像(31)在放大侧成像为第2中间图像(32)；以及第1反射光学***(20)，其包含位于比第2中间图像(32)靠放大侧的位置的正折射力的第1反射面(21a)。

Description

投射光学***及投影装置
本申请是申请人日东光学株式会社于2012年7月5日提出的PCT申请PCT/JP2012/004384于2014年03月04日进入国家阶段的申请号为201280043000.9、发明名称为投射光学***及投影装置的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及投影装置的投射光学***。
背景技术
在日本国专利公开公报2004－258620号(文献1)中记载了这样的技术：为了谋求投射画面的大画面化并缩小投射装置外的投影空间，采用包含反射面的成像光学***，并且实现了还能够校正色像差的投射光学***以及使用这样的投射光学***的图像投射装置。为此，在文献1中记载了这样的内容：在光阀的投影侧自光阀侧起按第1、第2光学***的顺序配置第1、第2光学***，第1光学***包含1个以上折射光学***，具有正焦度，第2光学***包含1个以上具有焦度的反射面，具有正焦度，使利用光阀形成的图像在第1及第2光学***的光路上成像为中间图像，使中间图像进一步放大而投射在屏幕上。
在日本国专利公开公报2004－295107号(文献2)中记载了实现这样的变焦光学***的技术：该变焦光学***能获得期望的变焦比，并且抑制产生倍率色像差等诸像差，结构紧凑。文献2的变焦光学***由具有3个反射曲面的光学模块R、以及配置在比该光学模块R靠缩小侧的位置的光学模块C构成，光学模块C具有能够移动的多个透镜单元，利用多个透镜单元的移动进行变焦。而且，在光线从缩小侧向放大侧行进时，光学模块C在比光学模块R的最靠缩小侧的光学面(反射面)靠放大侧的位置形成缩小侧共轭点的图像。
在演示用、学校教育用等各种各样的用途中，期望一种更加紧凑且能够应对广角化的要求的投射光学***。
发明内容
本发明的一技术方案是从缩小侧的第1像面向放大侧的第2像面进行投射的投射光学***。该投射光学***具有：第1折射光学***，其包含多个透镜，利用从缩小侧入射的光在放大侧形成第1中间图像；第2折射光学***，其包含多个透镜，使缩小侧的第1中间图像在放大侧成像为第2中间图像；以及第1反射光学***，其包含位于比第2中间图像靠放大侧的位置的正折射力的第1反射面。
在该投射光学***中，第1折射光学***形成第1中间图像，第2折射光学***使该第1中间图像在放大侧成像为第2中间图像，从而能够减小第2折射光学***的放大侧的透镜直径。因而，能够使第2折射光学***紧凑，并且易于缩短第1反射面距第2折射光学***的空气间隔(光学距离)，能够使第1反射面小型化。
第1反射面不容易设计为与校正像散等一并校正梯形失真。在该投射光学***中，易于利用第1折射光学***形成校正了像散等像差的第1中间图像、利用第2折射光学***形成主要调整了梯形失真等的第2中间图像。因而，易于投射鲜明且被进行了梯形失真的校正的图像。
在该投射光学***中，第1中间图像、第2中间图像以及利用第1反射面形成的图像分别翻转。因而，在第1折射光学***使形成在第1像面的图像成像为第1中间图像的情况下，能够将投射光学***设计为：从第1像面的中心到达第2像面的中心的光线与第1折射光学***的光轴、第2折射光学***的光轴以及第1反射光学***的光轴中的任一者交叉3次而到达第2像面。
在第1折射光学***的光轴、第2折射光学***的光轴以及第1反射光学***的光轴重合的情况下从第1像面的中心到达第2像面的中心的光线与该重合的光轴交叉3次而到达第2像面，在1折射光学***的光轴、第2折射光学***的光轴以及第1反射光学***的光轴偏移的情况下从第1像面的中心到达第2像面的中心的光线与其中任一个光轴交叉3次而到达第2像面，在上述两种情况下，在第1像面和第1反射面之间光线与光轴均交叉2次。因而，能够将第1像面和第1反射面相对于光轴配置在相同方向上。即，能够将第1像面和第1反射面相对于包含光轴的第1面配置在相同方向上。因此，能够将对第1像面进行照明的照明光学***相对于第1面配置在与第1反射面的方向相同的方向上。因而，能够由照明光学***和第1反射面共有相对于第1面为相同方向的空间。因此，能够使包含投射光学***和照明光学***的投影仪薄型化。
优选的是，放大侧的第2折射光学***的最靠放大侧的透镜的有效直径小于缩小侧的第1折射光学***的最大有效直径。进一步优选的是，放大侧的第2折射光学***的最大有效直径小于缩小侧的第1折射光学***的最大有效直径。能够抑制到达第1反射面的光线和被第1反射面反射的光线相干涉，能够提供一种紧凑的投射光学***。
另外，优选的是，第1折射光学***是等倍或者放大光学***。第1中间图像也可以是缩小的图像，但通过将第1中间图像等倍或者放大，能够相对地抑制比第1折射光学***靠放大侧的光学***的倍率，像差校正变容易。因而，能够利用第1折射光学***校正像面弯曲、像散以及彗差等诸像差，并且，利用第2折射光学***校正梯形失真等畸变像差。
另外，优选的是，该投射光学***包含配置在第1中间图像和第2中间图像之间的光圈。能够使第2折射光学***的放大侧的尺寸更加紧凑。并且，由于能够缩短第2折射光学***和第1反射面之间的空气间隔，因此也能够使第1反射面的尺寸更加紧凑。
即，该投射光学***具有包含第1折射光学***和第2折射光学***的第1光学***，在第1光学***的内部形成第1中间图像，将第1光学***分割成第1折射光学***和第2折射光学***，从而能够使第1光学***的出射光瞳接近第1反射面一侧。因此，能够使第1反射面小型化。在这种情况下，优选的是，将配置在第1像面和第1中间图像之间的第1光圈作为第1光学***的光圈时的出射光瞳和第1反射面之间的光学距离EXP、以及第1像面和第1反射面之间的光学距离dw满足以下的条件(1)，
0.1＜EXP/dw＜0.6···(1)。
并且，通过在第1光学***的内部形成第1中间图像，将第1光学***分割成第1折射光学***和第2折射光学***，从而能够在第1中间图像和第2中间图像之间配置第2光圈而会聚光束。因此，能够使第1光学***的放大侧的透镜尺寸、特别是第2折射光学***的放大侧的透镜尺寸小型化。第2光圈也可以配置在第2折射光学***的内部。第2光圈优选为偏心光圈，能够阻断会导致耀斑、重影的散射光。
此外，由于能够减小第1光学***的放大侧、即第2折射光学***的放大侧的透镜尺寸，因此，即使使用以光轴为中心的旋转对称的透镜，也能够抑制来自第1反射面的光线和透镜相干涉。因此，为了确保第2折射光学***和第1反射面之间的距离，也可以在第2折射光学***的放大侧不配置负焦度的透镜。因而，第2折射光学***的最靠放大侧的透镜既可以是正透镜或者正弯月形透镜，也可以是接合透镜。
还期望第2折射光学***的最靠放大侧的透镜和第1反射面之间的光学距离dn、以及第1像面和第1反射面之间的光学距离dw满足以下的条件(2)，
0.1＜dn/dw＜0.3···(2)。
由于能够减小第2折射光学***所含有的透镜和第1反射面之间的空间，因此，透镜和第1反射面之间的用于射出投影光的开口部变小。因而，能够提供更加紧凑的投影，能够降低从开口部进入的尘土、灰尘等所导致的透镜和反射面的损伤风险。
在该投射光学***中，代表性的特征为第1中间图像和第2中间图像隔着光轴成像在相反侧。第1光学***也可以在第1中间图像的缩小侧形成有1个或者多个中间图像。此外，第1反射光学***也可以在第1反射面的前后包含1个或者多个反射面。此外，投射光学***也可以在第1反射光学***的放大侧还包含折射光学***。
此外，第1光学***也可以是变焦光学***。优选的是，第1光学***从缩小侧开始按顺序包含具有正折射力的透镜前组、具有正折射力的透镜中组、具有正折射力的透镜后组，在从广角端向望远端变焦时，透镜前组从缩小侧向放大侧移动，透镜中组以补偿透镜前组移动的方式移动，透镜后组固定，上述第1中间图像形成在透镜后组的内部。利用透镜中组能够将入射至透镜后组的光束补偿为恒定状态，能够抑制变焦过程中的第1中间图像的移动。因而，几乎不使第1中间图像和第2中间图像的位置移动就能够缩放投影在第2像面上的图像。
此外，在从广角端向望远端变焦时，能够利用透镜前组的移动主要变更第1中间图像的倍率，利用透镜中组的移动校正像面弯曲、像散以及彗差等诸像差。因此，能够提供一种包含抑制了像差变动和第1中间图像的位置变动的变焦光学***的高分辨率的投射光学***。
本发明的另一技术方案是具有上述投射光学***和用于在第1像面形成图像的光调制器的投影仪。
附图说明
图1是表示采用本发明的投射光学***的投影装置的概略结构的图，(a)是表示采用非远心的投射光学***的投影装置的概略结构的图，(b)是表示采用远心的投射光学***的投影装置的概略结构的图，(c)是表示采用不同的远心的投射光学***的投影装置的概略结构的图。
图2是表示第1实施方式的投射光学***的概略结构的图。
图3是表示第1实施方式的投射光学***的透镜数据的图。
图4是表示第1实施方式的投射光学***的诸数值的图，(a)表示基本数据，(b)表示间隔数据，(c)表示非球面数据。
图5是表示第1实施方式的投射光学***的中间图像附近的平面中的光束状态的图，(a)表示第1中间图像的附近，(b)表示第2中间图像的附近。
图6是表示第2实施方式的投射光学***的概略结构的图。
图7是表示第2实施方式的投射光学***的透镜数据的图。
图8是表示第2实施方式的投射光学***的诸数值的图，(a)表示基本数据，(b)表示间隔数据，(c)表示非球面数据，(d)表示变焦数据。
图9是表示第2实施方式的投射光学***的中间图像附近的平面中的光束状态的图，(a)表示第1中间图像的附近，(b)表示第2中间图像的附近。
图10是表示第3实施方式的投射光学***的概略结构的图。
图11是表示第3实施方式的投射光学***的透镜数据的图。
图12是表示第3实施方式的投射光学***的诸数值的图，(a)表示基本数据，(b)表示间隔数据，(c)表示非球面数据，(d)表示变焦数据。
图13是表示第3实施方式的投射光学***的中间图像附近的平面中的光束状态的图，(a)表示第1中间图像的附近，(b)表示第2中间图像的附近。
图14是表示采用以往的投射光学***的投影装置的概略结构的图。
具体实施方式
图1表示采用本发明的实施方式的典型的投射光学***的投影装置的概略结构，图1的(a)是表示采用非远心的投射光学***的投影装置的概略结构的图，图1的(b)是表示采用远心的投射光学***的投影装置的概略结构的图，图1的(c)是表示采用不同的远心的投射光学***的投影装置的概略结构的图。图14表示采用以往的投射光学***的投影装置的概略结构。
如图1的(a)～图1的(c)所示，投影仪(投影装置)100包括光调制器(光阀)5、用于向光阀5照射调制用的照明光的照明光学***90、以及将光阀5的像面作为缩小侧的第1像面、将利用光阀5形成的图像作为投影光91并向作为放大侧的第2像面的屏幕9放大地投射的投射光学***1。光阀5只要是能够形成LCD、数字微镜装置(DMD)或者有机EL等的图像的设备即可，既可以是单板式，也可以是分别形成各种颜色的图像的方式。另外，上述的光阀5既可以是反射型的LDC，也可以是透射型的LCD。光阀5是透射型的情况下的照明光学***90相对于光阀5配置在投射光学***1的光轴101方向上的相反侧。并且，屏幕9也可以是壁面、白板等。投影仪100既可以是前投式投影仪，也可以是包含屏幕的背投式投影仪。另外，光阀5表示光阀的第1像面的位置。
典型的光阀5是采用DMD(数字微镜装置)的单板式的视频投影仪。照明光学***90包括卤素灯等白色光源、以及圆盘型的旋转颜色分割滤色器(色轮)，DMD(面板、光阀)5分时地形成红、绿、蓝这3原色的图像。投射光学***1的DMD5一侧既可以如图1的(a)所示是非远心，也可以如图1的(b)所示使用TIR(Total Internal Reflection：全内反射)棱镜Pr等，成为远心。另外，在不是DMD方式而是液晶方式的情况下，也可以如图1的(c)所示使用合色棱镜6替代TIR棱镜Pr。在反射型液晶方式的情况下，也可以使用照明用棱镜或者使用线栅以及合色棱镜这两者。
如图1的(a)～图1的(c)所示，本发明的投射光学***1是从作为缩小侧的第1像面的DMD5向作为放大侧的第2像面的屏幕9投射的投射光学***。投射光学***1具有：第1光学***10，其包含多个透镜，使利用从缩小侧入射的光而成像在第1光学***10的内部的第1中间图像31在比第1光学***10靠放大侧的位置成像为第2中间图像32；第2光学***(第1反射光学***)20，其包含位于比第2中间图像32靠放大侧的位置的正折射力的第1反射面21a。并且，第1光学***10能够构成为包含使第1中间图像31成像的第1折射光学***11、以及使第1中间图像31成像为第2中间图像32的第2折射光学***12。
在该投射光学***1中，第1中间图像31、第2中间图像32以及利用第1反射面21a成像的图像分别翻转。因而，能够将投射光学***1设计为，从DMD5的中心到达屏幕9的中心的光线与第1光学***10和第2光学***20共同的光轴101交叉3次而到达屏幕9。
在从DMD5的中心到达屏幕9的中心的光线与第1折射光学***11、第2折射光学***12以及第2光学***20共同的光轴101交叉3次而到达屏幕9的情况下，在DMD5和第1反射面21a之间，光线与光轴101交叉2次。因而，能够将DMD5和第1反射面21a相对于光轴101配置在相同方向。即，能够将DMD5和第1反射面21a相对于包含光轴101的第1面111配置在相同方向的第1方向111a(下方)。
因此，能够将用于对DMD5进行照明的照明光学***90相对于第1面111配置在与第1反射面21a相同的第1方向111a。因而，与图14所示的以往的投影装置200不同，能够由照明光学***90和第1反射面21a共有相对于第1面111而言的相同的第1方向111a的空间111s。因此，能够将包含投射光学***1和照明光学***90的投影仪100的高度(厚度)薄型化到以往的投影仪200的一半以下。
如图1的(a)～图1的(c)所示，包含本发明的投射光学***1的投影仪100能够将照明光学***90和第1反射面21a相对于第1面111配置在相同方向的第1方向111a的空间111s中。因此，能够将照明光学***90收纳在用于收纳第1反射面21a的高度(厚度)h中。此外，即使在照明光学***90的厚度较厚的情况下，也能够将第1反射面21a收纳在照明光学***90的厚度h中。
第1实施方式
图2表示第1实施方式的投射光学***1。该投射光学***1是入射侧为远心的固定焦点型的投射光学***。投射光学***1从作为缩小侧的第1像面的DMD5一侧开始按顺序具有包含多个透镜的第1光学***10、以及包含将从第1光学***10出射的光投影到作为放大侧的第2像面的屏幕9的正焦度的第1反射面21a在内的第2光学***(第1反射光学***)20。具体地讲，第1光学***10包含透镜L1～L14这14个透镜。第2光学***20包含1个包括非球面形状的第1反射面21a在内的反射镜(凹面镜)21。本例子的投射光学***1是不进行变焦的单焦点(固定焦点)类型的光学***。在该投射光学***1中，通过借助第1光学***10的多个透镜L1～L14以及第2光学***20的反射镜21而投影在作为第2像面的屏幕9上的光，将形成在作为第1像面的DMD5上的图像放大地投射在屏幕9上。
该投射光学***1的第1光学***10将利用从DMD5入射的光而成像在第1光学***10的内部的第1中间图像31在比第1光学***10靠放大侧的位置成像为第2中间图像32。此外，第2光学***20的第1反射面21a配置在比第2中间图像32靠放大侧的位置。图2所示的第1光学***10是不包含镜面的折射光学***。该第1光学***10包含用于使利用DMD5形成的图像成像为第1中间图像31的第1折射光学***11、以及用于使第1中间图像31成像为第2中间图像32的第2折射光学***12。另外，第1光学***10也可以在适当的位置包含用于使光轴101弯折的镜面。
第1折射光学***11是整体具有正折射力的透镜***。第1折射光学***11由从DMD5一侧开始按顺序配置的、双凸的正透镜L1、向DMD5一侧凸出的正弯月形透镜L2、两个透镜粘合而成的第1接合透镜(胶合透镜(日文：バルサムレンズ)、双合透镜)LB1、向反射镜21一侧(放大侧)凸出的负弯月形透镜L5、向反射镜21一侧凸出的正弯月形透镜L6、向DMD5一侧(缩小侧)凸出的正弯月形透镜L7、以及双凸的树脂制的正弯月形透镜L8构成。第1接合透镜LB1由从DMD5一侧开始按顺序配置的双凸的正透镜L3、以及双凹的负透镜L4构成。负弯月形透镜L5的两个面、即靠DMD5一侧的面S8和靠反射镜21一侧的面S9是非球面。并且，正弯月形透镜L8的两个面、即靠DMD5一侧的面S14和靠反射镜21一侧的面S15也是非球面。
第1折射光学***11的从最靠放大侧数第2个正弯月形透镜L7在第1折射光学***11中是有效直径(口径)最大的透镜，是赋予第1折射光学***11的最大有效直径的透镜。同时，该正弯月形透镜L7在第1光学***10中是有效直径(口径)最大的透镜，利用第1折射光学***11的放大侧的透镜赋予第1光学***10的最大有效直径。
在负弯月形透镜L5的靠反射镜21一侧、即负弯月形透镜L5和正弯月形透镜L6之间的空间配置有用于形成第1中间图像31的第1开口光圈St1。在第1折射光学***11的DMD5一侧配置有1个玻璃制的棱镜(TIR棱镜)Pr，入射到该投射光学***1的光成为远心或者接近远心的状态。第1折射光学***11将利用DMD5形成的图像在比第1折射光学***11靠放大侧的位置、即第1折射光学***11和第2折射光学***12之间的空间Sp1成像为第1中间图像31。本例子的第1中间图像31与第1折射光学***11的最靠放大侧的正弯月形透镜L8隔开空气间隔(距离)3.74mm地成像于放大侧。
第2折射光学***12是整体与第1折射光学***11相比焦点距离较短且焦度较强的具有正折射力的透镜***。第2折射光学***12由从DMD5一侧开始按顺序配置的、向DMD5一侧凸出的树脂制的正弯月形透镜L9、双凸的正透镜L10、两个透镜粘合而成的第2接合透镜LB2、以及两个透镜粘合而成的第3接合透镜LB3构成。第2接合透镜LB2由从DMD5一侧开始按顺序配置的双凸的正透镜L11和双凹的负透镜L12构成。第3接合透镜LB3由从DMD5一侧开始按顺序配置的向DMD5一侧凸出的负弯月形透镜L13和双凸的正透镜L14构成。正弯月形透镜L9的两个面、即靠DMD5一侧的面S16和靠反射镜21一侧的面S17是非球面。
第2折射光学***12的最靠缩小侧的正弯月形透镜L9在第2折射光学***12中是有效直径(口径)最大的透镜，成为赋予第2折射光学***12的最大有效直径的透镜。在第2折射光学***12的靠反射镜21一侧配置有用于形成第2中间图像32的第2偏心光圈St2。本例子的第2偏心光圈St2的开口(圆形的开口)的中心自光轴101偏离，该开口的中心的偏心量为相对于包含光轴101的第1面111向下方向(第1方向)111a偏离1.5mm。第2折射光学***12使第2中间图像32成像在比第2折射光学***12靠放大侧的位置、即第2折射光学***12和第1反射面21a之间的空间Sp2。本例子的第2中间图像32与第2偏心光圈St2隔开空气间隔41.60mm地成像于第2偏心光圈St2的靠反射镜21一侧。
该投射光学***1中，第1折射光学***11使第1中间图像31成像在第1光学***10的内部的空间Sp1中，第2折射光学***12使第2中间图像32成像在在第1光学***10的放大侧且第2光学***20的第1反射面21a的缩小侧的空间Sp2中。并且，第2光学***20的非球面的反射面21a将第2中间图像32投影在屏幕9上，而将DMD5的图像放大投射在屏幕9上。
在该投射光学***1中，配置在第1光学***10的放大侧的第2折射光学***12使成像在第1光学***10的内部的第1中间图像31在第2折射光学***12的放大侧成像为第2中间图像32。第1中间图像31和第2中间图像32相对于光轴101翻转。因而，通过第2折射光学***12的光束与第2折射光学***12的光轴101交叉，通过第2折射光学***12的光束的面积易于集中在光轴101的周围。因此，能够使位于第1光学***10的放大侧的位置的第2折射光学***12的最大有效开口直径相对于第1折射光学***11的最大有效开口直径变小。特别是，能够使第2折射光学***12的广角侧的透镜直径相对于缩小侧的透镜直径变小。
即，第1折射光学***11使第1中间图像31成像在比光轴101靠上半侧的一区域(第1区域)101a，第2折射光学***12使第1中间图像31的上下左右翻转而成的第2中间图像32成像在以区域101a相反的一侧、即比光轴101靠下半侧的另一区域(第2区域)101b。因此，从第1中间图像31到达第2中间图像32的光束集中在光轴101的周围，能够使第2折射光学***12和第1反射面21a小型化。
并且，在该投射光学***1中，从形成在DMD5的第1像面的中心到达屏幕9的第2像面的中心的光线110与第1光学***10和第2光学***20共同的光轴101交叉3次而到达屏幕9。具体地讲，从DMD5射出来的光线110相对于光轴101从下方入射到投射光学***1，在第1折射光学***11的内部与光轴101交叉而在光轴101的上侧成像为第1中间图像31。然后，光线110在第2折射光学***12的内部与光轴101交叉而在光轴101的下侧成像为第2中间图像32。然后，光线110在光轴101的下侧被第1反射面21a反射，与光轴101交叉而投影在屏幕9上。另外，光轴101的上下是相对的位置关系，相对于光轴101的上下也可以对换，也可以是光轴101的左右。
并且，第1光学***10在其内部使第1中间图像31成像，将该第1中间图像31在放大侧成像为第2中间图像32。因此，能够将成像在放大侧的第2中间图像32用的偏心光圈St2设置在第1光学***10的较靠近放大侧的位置、或者比第1光学***10靠放大侧的位置。因而，能够缩短形成在第1反射面21a的缩小侧的第2中间图像32和偏心光圈St2之间的空气间隔。因此，能够相对于第2中间图像32的尺寸确保从第2中间图像32到达第1反射面21a的光束的扩散。因而，能够减小第2折射光学***12的放大侧的透镜直径，并且能够减小第1反射面21a的以光轴101为中心的旋转对称的面的直径。
并且，该投射光学***能够设计为，第1光学***10的出射光瞳和第1反射面21a之间的光学距离EXP、以及DMD5和第1反射面21a之间的光学距离dw满足以下的条件(1)。
0.1＜EXP/dw＜0.6···(1)
通过将第1光学***10的出射光瞳和第1反射面21a之间的距离EXP设在条件(1)的范围内，能够使第1光学***10的出射光瞳靠近第1反射面21a一侧。因此，能够使第1反射面21a小型化。在超出条件(1)的上限时，第1光学***10的放大侧的透镜和第1反射面21a之间的空气间隔变长，难以使第1反射面21a小型化。在超出条件(1)的下限时，难以抑制被第1反射面21a反射而射向屏幕9的光与第2折射光学***12相干涉。条件(1)的上限优选为0.4。此外，条件(1)的下限优选为0.2，更优选为0.24。
并且，由于能够减小第2折射光学***12的放大侧的透镜直径，因此，即使由具有以光轴101为中心的旋转对称的面的透镜形成第2折射光学***12，也能够抑制被第1反射面21a反射而射向屏幕9的光和第2折射光学***12相干涉。因而，能够缩短第2折射光学***12和第1反射面21a之间的空气间隔，能够提供一种整体紧凑且能够应对广角化的要求的投射光学***1。
因此，该投射光学***1能够设计为，配置在第1光学***10的放大侧、即最靠反射镜21一侧的透镜(在本例子中是正透镜L14)和第1反射面21a之间的距离dn、以及DMD5和第1反射面21a之间的距离dw满足以下的条件(2)。
0.1＜dn/dw＜0.3···(2)
通过将第1光学***10和第1反射面21a之间的距离dn设在条件(2)的范围内，能够减小第1光学***10和反射面21a之间的空间Sp2。因此，易于抑制第1光学***10的广角侧的透镜(正透镜L14)和反射面21a的机械性损伤。在超出条件(2)的上限时，广角侧的透镜L14和反射面21a之间的空间Sp2相对地变大，受到机械性损伤的可能性增加。在超出条件(2)的下限时，空间Sp2变小，第1反射面21a过于接近第2中间图像32而无法确保充分的广角化。条件(2)的上限优选为0.26。此外，条件(2)的下限优选为0.15。
并且，能够将第1反射面21a的有效直径MD与投射光学***1的缩小侧的成像圈IC之比设为以下的条件(3)。
1.0≤MD/IC≤6.0···(3)
条件(3)的上限也可以是5.0，更优选为4.5。此外，条件(3)的下限也可以是2.0，更优选为2.5。能够与成像圈IC的尺寸相应地减小第1反射面21a，能够提供一种更紧凑的投射光学***1。
此外，能够将第1光学***10的最靠广角侧的透镜(在本例子中是透镜L14)的有效直径LLD与投射光学***1的缩小侧的成像圈IC之比设为以下的条件(4)。
0.1≤LLD/IC≤2.0···(4)
条件(4)的上限也可以是1.5，更优选为1.0。此外，条件(4)的下限也可以是0.2，更优选为0.3。通过与成像圈IC的尺寸相应地减小第1光学***10的最靠广角侧的透镜直径(有效直径)，能够抑制被第1反射面21a反射来的光束(投影光)和透镜相干涉，能够提供一种更紧凑的投射光学***1。
并且，优选为，偏心光圈St2的直径STD2与投射光学***1的第1反射面21a的有效直径MD之比满足以下的条件(5)。
1.0≤MD/STD2≤30···(5)
条件(5)的上限也可以是25，优选为20，进一步优选为18。此外，条件(5)的下限也可以是2.0，优选为3.0，进一步优选为4.0。通过在投射光学***1的放大侧设置偏心光圈St2，并将第1反射面21a的有效直径MD设定在上述范围内，能够减小有效直径MD。
此外，第1折射光学***11的最大有效直径是正弯月形透镜L7的有效直径(在本例子中是49.0mm)，第2折射光学***12的最靠放大侧的正透镜L14的有效直径在本例子中是17.0mm。并且，第2折射光学***12的最大有效直径是正弯月形透镜L9的有效直径(在本例子中是36.0mm)。因而，第2折射光学***12的最靠放大侧的透镜L14的有效直径小于第1折射光学***11的最大有效直径，并且，第2折射光学***12的最大有效直径小于第1折射光学***11的最大有效直径。因而，第1光学***10在整体上放大侧的透镜直径小于缩小侧的透镜直径，并且，第2折射光学***12的放大侧的透镜直径小于缩小侧的透镜直径。
并且，第1光学***10构成为包含第1折射光学***11和第2折射光学***12，光线经由第1中间图像31继续行进。因而，能够将各个折射光学***11和折射光学***12构成为能向屏幕9投影鲜明的图像。即，从广角侧观察，第1反射面21a产生梯形失真，难以将第1反射面21a设计为与校正像散等一并校正梯形失真。因而，使第2中间图像32包含梯形失真，利用第1折射光学***11形成校正了像面弯曲、像散、彗差等像差的第1中间图像31，利用第2折射光学***12对该第1中间图像31主要调整了梯形失真等、即形成产生了与第1反射面21a所产生的失真相反方向(抵消方向)的失真的第2中间图像32。因而，能够利用包含第1光学***10和第2光学***20的投射光学***1来将鲜明的且进行了梯形校正的图像投影在屏幕9上。
这样，该投射光学***1包含隔着第1中间图像31的、比第1中间图像31靠缩小侧(DMD5一侧)的第1折射光学***11和比第1中间图像31靠放大侧(反射镜21一侧)的第2折射光学***12。因此，能够通过利用第1折射光学***11使第1中间图像31成像，校正像面弯曲、像散以及彗差等诸像差，进而通过利用第2折射光学***12使第2中间图像32成像，调整梯形失真而校正畸变像差。因而，利用第1中间图像31位于折射光学***11和折射光学***12这两个折射光学***之间的结构，能够将第1折射光学***11和第2折射光学***12分别设计为专用的光学***。因此，能够提高各个折射光学***11和折射光学***12的设计自由度。
在第1折射光学***11的第1中间图像31的缩小侧的最靠放大侧配置的双凸的树脂制的正弯月形透镜L8的焦度较弱，两个面S14和S15是非球面。因此，能够良好地校正诸像差，能够抑制第1中间图像31的MTF降低。此外，配置在第2折射光学***12的最靠缩小侧、即第1中间图像31的放大侧的向缩小侧凸出的树脂制的正弯月形透镜L9的缩小侧的面S16在第1光学***10中曲率半径最小(曲率最大)，广角侧的面S17仅次于面S16在第1光学***10中曲率半径第二小(曲率第二大)。因此，调整第1中间图像31的梯形失真而形成包含梯形失真的第2中间图像32较容易。并且，由于正弯月形透镜L9的两个面S16和S17是非球面，因此，也能够同时校正除梯形失真(畸变像差)之外的诸像差。因而，利用在第2折射光学***12的最靠DMD5一侧配置树脂制的正弯月形透镜L9的简易的结构，能够获得低成本且抑制了除梯形失真之外的诸像差的第2中间图像32。
图3表示投射光学***1的第1光学***10的各透镜的透镜数据。图4表示投射光学***1的诸数值。在透镜数据中，Ri表示从DMD(光阀)5一侧(缩小侧)开始按顺序排列的各透镜(各透镜面)的曲率半径(mm)，di表示从DMD5一侧开始按顺序排列的各透镜面之间的距离(mm)，Di表示从DMD5一侧开始按顺序排列的各透镜面的有效直径(mm)，nd表示从DMD5一侧开始按顺序排列的各透镜的折射率(d线)，vd表示从DMD5一侧开始按顺序排列的各透镜的阿贝数(d线)。在图3中，Flat表示平面。在图4的(c)中，“En”是指“10的n次方”的意思，例如“E-06”是指“10的-6次方”的意思。在之后的实施方式中也是同样的。在本说明书中，第1中间图像31的位置表示光轴101上的第1中间图像31的光束的焦点位置。此外，第2中间图像32的位置表示光轴101上的第2中间图像32距第2偏心光圈St2的光学距离d1与第2偏心光圈St2的最周边(最近处)的第2中间图像32距第2偏心光圈St2的光学距离d2差分的中点位置。在本例子中，由于d1是58.20mm，d2是25.00mm，因此，第2中间图像32的位置表示距第2偏心光圈St2有41.60mm的位置。在之后的实施方式中也是同样的。
图5利用点列图(日文：スポットダイアグラム)表示横穿投射光学***1的第1中间图像31附近和第2中间图像32附近的平面的光束的情形。如图5的(a)所示，在第1中间图像31的附近，利用DMD5形成的图像被第1折射光学***11上下左右翻转而成为放大了的图像。并且，如图5的(b)所示，在第2中间图像32的附近，第1中间图像31被第2折射光学***12上下左右翻转而成为存在梯形失真的图像。
本例子的投射光学***1的上述条件(1)的式子的值如图4的(b)所示，第1光学***10的出射光瞳和第1反射面21a之间的距离EXP是81.70mm，DMD5和反射镜21之间的距离dw是323.00mm，因此如以下那样。并且，本例子的投射光学***1的上述条件(2)的式子的值如图4的(b)所示，正透镜L14和反射镜21之间的距离dn是75.20mm，DMD5和反射镜21之间的距离dw是323.00mm，因此如以下那样。此外，其他的条件(3)～(5)如以下那样。另外，第1光学***10的出射光瞳的位置表示将缩小侧的第1光圈St1作为第1光学***10的光圈的情况下的出射光瞳的位置。
条件(1)EXP/dw＝0.25
条件(2)dn/dw＝0.23
条件(3)MD/ID＝2.8
条件(4)LLD/ID＝0.6
条件(5)STD2/MD＝4.7
因而，本例子的投射光学***1满足条件(1)～(5)。
因而，第1实施方式的投射光学***1是采用透镜L1～L14这14个透镜以及1个反射镜21的结构、固定焦点并且最大视角(全视角)为66.67度、焦点距离为6.20这样的比较广角、投射F值为1.90这样明亮的能够投射鲜明的图像的高性能的投射光学***1的一例。
另外，第1折射光学***11的负弯月形透镜L5的两个面S8和S9、第1折射光学***11的正弯月形透镜L8的两个面S14和S15、第2折射光学***12的正弯月形透镜L9的两个面S16和S17、第1反射面21a是旋转对称非球面。在将X设为光轴方向上的坐标，将Y设为与光轴垂直的方向上的坐标，将光的行进方向设为正，将R设为近轴曲率半径时，使用图4的(c)中的系数K、A、B、C、D、E以及F由下式表示非球面。在之后的实施方式中也是同样的。
X＝(1/R)Y2/[1+{1－(1+K)(1/R)2Y2}1/2]+AY4+BY6+CY8+DY10+EY12+FY14
第2实施方式
图6表示第2实施方式的投射光学***2。该投射光学***2是入射侧为非远心的能够变焦的投射光学***。投射光学***2从DMD5一侧(缩小侧)开始按顺序具有包含多个透镜的第1光学***10、以及包含将从第1光学***10出射的光反射而投影在屏幕9上的第1反射面21a在内的第2光学***(第1反射光学***)20。第1光学***10包含透镜L11～L13、L21～L22以及L31～L38这13个透镜，第2光学***20包含形成有非球面的第1反射面21a的反射镜(凹面镜)21。
本例子的投射光学***2是进行变焦的变焦类型的光学***。第1光学***10从DMD5一侧开始按顺序包含具有正折射力的第1透镜组(透镜前组)G1、具有正折射力的第2透镜组(透镜中组)G2、以及具有正折射力的第3透镜组(透镜后组)G3。此外，本例子的第1光学***10也是将在其内部成像的第1中间图像31在比第1光学***10靠放大侧的位置成像为第2中间图像32的光学***。该第1光学***10包含使利用DMD5形成的图像成像为第1中间图像31的正焦度的第1折射光学***11、以及使第1中间图像31成像为第2中间图像32的正焦度的第2折射光学***12。第1中间图像31成像在第3透镜组G3的内部，第1透镜组G1、第2透镜组G2、第3透镜组G3的最初(缩小侧)的透镜L31构成第1折射光学***11，第3透镜组G3的其他透镜构成第2折射光学***12。
最靠DMD5侧(最靠缩小侧)的第1透镜组(透镜前组)G1是整体具有正折射力的透镜组。第1透镜组G1由从DMD5一侧开始按顺序配置的、双凸的正透镜L11、双凹的负透镜L12、双凸的正透镜L13构成。正透镜L11的两个面、即靠DMD5一侧的面S1和靠反射镜21一侧的面S2是非球面。在正透镜L11的靠反射镜21一侧、即正透镜L11和负透镜L12之间的空间配置有第1开口光圈St1。在第1透镜组G1的靠DMD5一侧配置有1个玻璃制的玻璃盖片CG。
第2透镜组(透镜中组)G2是整体具有正折射力的透镜组。第2透镜组G2由两个透镜粘合而成的第1接合透镜(胶合透镜、双合透镜)LB1构成。第1接合透镜LB1由从DMD5一侧开始按顺序配置的向DMD5一侧凸出的负弯月形透镜L21和向DMD5一侧凸出的正弯月形透镜L22构成。
最靠反射镜21侧(放大侧)的第3透镜组(透镜后组)G3是整体具有正折射力的透镜组。第3透镜组G3由从DMD5一侧开始按顺序配置的、向DMD5一侧凸出的树脂制的正弯月形透镜L31、向DMD5一侧凸出的树脂制的正弯月形透镜L32、向反射镜21一侧凸出的正弯月形透镜L33、三个透镜粘合而成的第2接合透镜(胶合透镜、三合透镜)LB2、两个透镜粘合而成的第3接合透镜(胶合透镜、双合透镜)LB3构成。
第2接合透镜LB2由从DMD5一侧开始按顺序配置的、双凸的正透镜L34、双凹的负透镜L35、向DMD5一侧凸出的正弯月形透镜L36构成。第3接合透镜LB3由从DMD5一侧按顺序配置的双凸的正透镜L37和双凹的负透镜L38构成。正弯月形透镜L31的两个面、即靠DMD5一侧的面S10和靠反射镜21一侧的面S11是非球面。并且，正弯月形透镜L32的两个面、即靠DMD5一侧的面S12和靠反射镜21一侧的面S13也是非球面。在正弯月形透镜L36的靠反射镜21一侧、即正弯月形透镜L36和正透镜L37之间的空间配置有第2开口光圈St2。
本例子的投射光学***2在从广角端向望远端变焦时，第1透镜组(透镜前组)G1从缩小侧(DMD5侧)向放大侧(反射镜21侧)移动，第2透镜组(透镜中组)G2也从缩小侧向放大侧移动，第3透镜组(透镜后组)G3不移动。第1透镜组G1通过作为变焦透镜移动而进行变焦，第2透镜组G2作为补偿透镜以补偿第1透镜组G1的移动的方式移动，入射至作为中继透镜的第3透镜组G3的入射光束满足一定条件。本例子的投射光学***2是在变焦时不移动的第3透镜组G3内调整焦点的浮动聚焦(日文：フローティングフォーカス)或者内对焦类型(日文：インナーフォーカスタイプ)的光学***。通过使第3透镜组G3所包含的1个以上透镜移动来进行本例子的聚焦。
由第1透镜组G1、第2透镜组G2以及透镜L31构成的第1折射光学***11包含从DMD5一侧按顺序配置的、正透镜L11、第1光圈St1、负透镜L12、正透镜L13、第1接合透镜LB1、正弯月形透镜L31，在第1折射光学***11的放大侧、即第1折射光学***11和第2折射光学***12之间的空间Sp1中形成第1中间图像31。本例子的第1中间图像31自正弯月形透镜L31隔开空气间隔15.00mm地成像于放大侧。
由除了透镜L31之外的第3透镜组G3构成的第2折射光学***12包含从DMD5一侧按顺序配置的、正弯月形透镜L32、正弯月形透镜L33、第2接合透镜LB2、第2光圈St2、第3接合透镜LB3。在第2折射光学***12的放大侧、即第2折射光学***12和第1反射面21a之间的空间Sp2中形成第2中间图像32。本例子的第2中间图像32自第2光圈St2隔开空气间隔37.40mm地成像于放大侧。
在该投射光学***2中，也是第1折射光学***11使第1中间图像31成像在第1光学***10的内部的空间Sp1中，第2折射光学***12使第2中间图像32成像在比第1光学***10靠放大侧的空间Sp2中。在入射侧为非远心的投射光学***2中，第1折射光学***11的焦度设为与第2折射光学***12的焦度大致相同或者比第2折射光学***12的焦度大，在本例子的投射光学***2中，第1折射光学***11的焦度大于第2折射光学***12的焦度。在该投射光学***2中，第1中间图像31和第2中间图像32也分别形成在隔着光轴101的相反侧的区域101a和101b中，通过第2折射光学***12的光束集中在光轴101的周围。因而，能够紧凑地形成第2折射光学***12。
此外，在该投射光学***2中，从形成在DMD5中的第1像面的中心到达屏幕9的第2像面的中心的光线110也与第1光学***10和第2光学***20共同的光轴101交叉3次而到达屏幕9。并且，使第1中间图像31成像在第1光学***10的内部，使该第1中间图像31在第1光学***10的放大侧成像为第2中间图像32。因此，能够将用于形成第2中间图像32的第2光圈St2配置在第1光学***10的内部的接近放大侧的位置。因而，在该投射光学***2中，也与投射光学***1同样地能够减小第1光学***10的放大侧的透镜直径，能够缩短第1光学***10和第1反射面21a之间的空气间隔。因此，能够提供一种紧凑且能够广角化的投射光学***2。
并且，能够利用第1折射光学***11校正像面弯曲、像散以及彗差等诸像差，并且利用第2折射光学***12校正梯形失真等畸变像差。因此，能够提供一种高性能且能够变焦的投射光学***2。
向第1折射光学***11的最靠放大侧、即紧挨着第1中间图像31且配置在第1中间图像31的上游的向缩小侧凸出的树脂制的正弯月形透镜L31在本例子中的第1光学***10中焦度最弱，两个面S10和S11是非球面。因此，利用正弯月形透镜L31能够良好地调整诸像差，能够更加鲜明地形成将利用DMD5形成的图像放大而成的第1中间图像31。
此外，第1折射光学***11以图像距光轴101越远、即图像高度越高则越向缩小侧倾斜、距正弯月形透镜L32越远的方式形成第1中间图像31。并且，配置在第2折射光学***12的最靠缩小侧、即紧挨着第1中间图像31且位于第1中间图像31的下游的向缩小侧凸出的树脂制的正弯月形透镜L32的两个面S12和S13的曲率半径较小(曲率较大)。因此，易于调整第1中间图像31的梯形失真，能够成像为存在梯形失真的第2中间图像32。并且，由于正弯月形透镜L32的两个面S12和S13是非球面，因此，也能够良好地校正除梯形失真(畸变像差)之外的诸像差。并且，由于正弯月形透镜L32向DMD5一侧凸出且两个面S12和S13的曲率半径较小(曲率较大)，因此，能够广角地会聚从第1折射光学***11出射的光。因而，能够提供一种明亮的广视角的投射光学***2。
由正弯月形透镜L31(在本例子中是有效直径54.0mm)赋予第1折射光学***11的最大有效直径，正弯月形透镜L31具有第1光学***10的最大有效直径。第2折射光学***12的最靠放大侧的负透镜L38的有效直径在本例子中是26.0mm，小于第1折射光学***11的最大有效直径。并且，由正弯月形透镜L32(在本例子中是有效直径45.0mm)赋予第2折射光学***12的最大有效直径，小于第1折射光学***11的最大有效直径。这样，在投射光学***2中，也通过第1折射光学***11使利用DMD5形成的图像成像为第1中间图像31，从而能够使比第1中间图像31靠下流侧的第2折射光学***12小型化。
并且，第1折射光学***11使第1中间图像31成像在第1区域(一区域)101a，第2折射光学***12使第2中间图像32成像在第2区域(另一区域)101b。因此，能够将正弯月形透镜L32的两个面S12和S13的使用区域限定在第1区域101a，能够将反射镜21的使用区域限定在第2区域101b。
并且，第2折射光学***12使失真较少的第1中间图像31成像为上下左右翻转的第2中间图像32。因此，易于去除散射光(无用光)并且成像为存在梯形失真的第2中间图像32。因而，能够提供一种能够将梯形失真实质上抵消了的鲜明且放大的图像投射在屏幕9上的投射光学***2。
图7表示投射光学***2的第1光学***10的各透镜的透镜数据。图8表示投射光学***2的诸数值。此外，在本例子中，光轴101上的第2中间图像32距第2光圈St2的光学距离d1是53.30mm，第2光圈St2的最周边(最近处)的第2中间图像32距第2光圈St2的光学距离d2是21.40mm，因此，第2中间图像32的位置表示距第2光圈St2有37.40mm的位置。另外，变焦间隔V1表示玻璃盖片CG和第1透镜组G1之间的空气间隔，变焦间隔V2表示第1透镜组G1和第2透镜组G2之间的空气间隔，变焦间隔V3表示第2透镜组G2和第3透镜组G3之间的空气间隔。
图9利用点列图表示投射光学***2的第1中间图像31附近和第2中间图像32附近的光束的情形。可知第2中间图像32含有梯形失真，第1中间图像31被校正了梯形失真。
本例子的投射光学***2的上述条件(1)～(5)如以下那样。
条件(1)EXP/dw＝0.28
条件(2)dn/dw＝0.25
条件(3)MD/ID＝4.3
条件(4)LLD/ID＝1.0
条件(5)STD2/MD＝16.6
因而，本例子的投射光学***2也满足条件(1)～(5)。
这样，第2实施方式的投射光学***2是这样的高性能且非远心的投射光学***：采用透镜L11～L13、L21～L22以及L31～L38这13个透镜和1个反射镜21的结构，F值为2.62比较鲜明，能够变焦，最大视角(全视角)为75.34度，广角端的焦点距离为3.63这样的广角，能够投射鲜明的图像。
第3实施方式
图10表示第3实施方式的投射光学***3。该投射光学***3是入射侧为远心的能够变焦的投射光学***。投射光学***3从DMD5一侧(缩小侧)开始按顺序具有包含多个透镜的第1光学***10、以及包含将从第1光学***10出射的光反射而投影在放大侧的屏幕9上的第1反射面21a在内的第2光学***20。第1光学***10包含透镜L11、L21～L26、L31～L32以及L41～L47这16个透镜，第2光学***20包含包括非球面的第1反射面21a的反射镜(凹面镜)21。
本例子的第1光学***10是进行变焦的光学***，其从DMD5一侧开始按顺序包含具有正折射力的第1透镜组G1、具有正折射力的第2透镜组(透镜前组)G2、具有正折射力的第3透镜组(透镜中组)G3、具有正折射力的第4透镜组(透镜后组)G4。此外，本例子的第1光学***10也是使成像在其内部的第1中间图像31在比第1光学***10靠放大侧的位置成像为第2中间图像32的光学***，其包含用于使利用DMD5形成的图像成像为第1中间图像31的负焦度的第1折射光学***11、以及用于使第1中间图像31成像为第2中间图像32的正焦度的第2折射光学***12。第1中间图像31成像在第4透镜组G4的内部，第1透镜组G1、第2透镜组G2、第3透镜组G3、第4透镜组G4的最初(缩小侧)的透镜L41构成第1折射光学***11，第4透镜组G4的其他透镜构成第2折射光学***12。
最靠DMD5侧(最靠缩小侧)的第1透镜组G1是整体具有正折射力的透镜组。第1透镜组G1由向放大侧凸出的正弯月形透镜L11构成。在第1透镜组G1的靠DMD5一侧，从DMD5一侧开始按顺序配置有1个玻璃制的玻璃盖片CG和1个玻璃制的TIR棱镜Pr，来自DMD5的投影光以远心或者接近远心的状态进入到投射光学***3。
第2透镜组(透镜前组)G2是整体具有正折射力的透镜组。第2透镜组G2由从DMD5一侧开始按顺序配置的、双凸的正透镜L21、两个透镜粘合而成的第1接合透镜(胶合透镜、双合透镜)LB1、两个透镜粘合而成的第2接合透镜LB2、向放大侧凸出的正弯月形透镜L26构成。第1接合透镜LB1由从DMD5一侧开始按顺序配置的双凸的正透镜L22和双凹的负透镜L23构成。第2接合透镜LB2由从DMD5一侧开始按顺序配置的双凹的负透镜L24和双凸的正透镜L25构成。正透镜L25的放大侧的面S10是非球面。在正透镜L25的放大侧、即正透镜L25和正弯月形透镜L26之间的空间配置有第1开口光圈St1。
第3透镜组(透镜中组)G3是整体具有正折射力的透镜组。第3透镜组G3由从DMD5一侧开始按顺序配置的双凹的负透镜L31和双凸的正透镜L32构成。
最靠放大侧的第4透镜组(透镜后组)G4是整体具有正折射力的透镜组。第4透镜组G4由从DMD5一侧开始按顺序配置的、双凸的树脂制的正弯月形透镜L41、向DMD5一侧凸出的树脂制的正弯月形透镜L42、双凸的正透镜L43、两个透镜粘合而成的第3接合透镜LB3、两个透镜粘合而成的第4接合透镜LB4构成。第3接合透镜LB3由从DMD5一侧开始按顺序配置的双凸的正透镜L44和双凹的负透镜L45构成。第4接合透镜LB4由从DMD5一侧开始按顺序配置的双凹的负透镜L46和双凸的正透镜L47构成。正弯月形透镜L41的两个面、即靠缩小侧的面S17和靠放大侧的面S18是非球面。并且，正弯月形透镜L42的两个面S19和S20也是非球面。在第4透镜组G4的放大侧配置有第2开口光圈St2。
本例子的投射光学***3在从广角端向望远端变焦时，第1透镜组G1不移动，第2透镜组(透镜前组)G2从缩小侧向放大侧移动，第3透镜组(透镜中组)G3以补偿第2透镜组G2的移动的方式从放大侧向缩小侧移动，朝向作为中继透镜的第4透镜组G4的入射光束满足一定条件。第4透镜组(透镜后组)G4不移动。本例子的投射光学***3是在变焦时不移动的第4透镜组G4内调整焦点的浮动聚焦或者内对焦类型的光学***。通过使第4透镜组G4所含有的1个以上透镜移动来进行本例子的聚焦。
由第1～第3透镜组G1～G3以及透镜L41构成的第1折射光学***11是整体具有负折射力的透镜***，其包含从DMD5一侧开始按顺序配置的、正弯月形透镜L11、正透镜L21、第1接合透镜LB1、第2接合透镜LB2、第1光圈St1、正弯月形透镜L26、负透镜L31、正透镜L32、正弯月形透镜L41。在比第1折射光学***11靠放大侧、即第1折射光学***11和第2折射光学***12之间的空间Sp1形成有第1中间图像31。本例子的第1中间图像31自正弯月形透镜L41隔开距离1.00mm地成像于正弯月形透镜L41的放大侧。
由第4透镜组G4的其他的透镜L42～L47构成的第2折射光学***12是整体具有正折射力的透镜***，其包含从DMD5一侧开始按顺序配置的、正弯月形透镜L42、正透镜L43、第3接合透镜LB3、第4接合透镜LB4、第2光圈St2。在比第2折射光学***12靠放大侧、即第2折射光学***12和第1反射面21a之间的空间Sp2形成第2中间图像32。本例子的第2中间图像32自第2开口光圈St2隔开距离33.80mm地成像于第2开口光圈St2的放大侧。
在该投射光学***3中，也是第1折射光学***11使第1中间图像31成像在第1光学***10的内部的空间Sp1，第2折射光学***12使第2中间图像32成像在比第1光学***10靠放大侧的空间Sp2。在入射侧为远心的投射光学***3中，第1折射光学***11的焦度小于第2折射光学***12的焦度，第1中间图像31和第2中间图像32相对于非远心的投射光学***2向放大侧偏移，第1中间图像31和第2中间图像32分别形成在隔着光轴101的相反侧的区域101a和101b。因而，通过第2折射光学***12的光束进一步集中在光轴101的周围，能够更加紧凑地形成第2折射光学***12。
此外，在该投射光学***3中，从形成在DMD5中的第1像面的中心到达屏幕9的第2像面的中心的光线110也与第1光学***10和第2光学***20共同的光轴101交叉3次而到达屏幕9。因此，即使由绕光轴101旋转对称的透镜构成第1光学***10的放大侧、即第2折射光学***12，也能够抑制与被绕光轴101旋转对称的第1反射面21a反射来的投影光相干涉，能够从第1反射面21a射出更接近光轴101的光线。即，能够有效地利用旋转对称的第1反射面21a的直到接近光轴101的区域为止的部分，能够将相对于光轴101仰角较小、视角较大的图像放大投影在屏幕9上。
并且，由于使第1中间图像31成像在第1光学***10的内部，使该第1中间图像31在第1光学***10的放大侧成像为第2中间图像32，因此，能够将用于形成第2中间图像32的第2光圈St2配置在比第1光学***10靠放大侧的位置。因而，在该投射光学***3中，也与投射光学***1同样能够减小第1光学***10的放大侧的透镜直径，能够缩短第1光学***10和第1反射面21a之间的空气间隔。因此，能够提供一种紧凑且能够广角化的投射光学***3。
此外，能够提供这样的高性能且能够变焦的投射光学***3：能够利用第1折射光学***11校正像面弯曲、像散以及彗差等诸像差，并且利用第2折射光学***12校正梯形失真等畸变像差。此外，在该第1光学***10中，第1折射光学***11的最靠放大侧的双凸的树脂制的正透镜L41的两个面S17和S18也是非球面，能够明亮地形成将利用DMD5形成的图像放大而成的第1中间图像31。此外，在第2折射光学***12的最靠缩小侧的位置配置的向缩小侧凸出的正弯月形透镜L42的两个面S19和S20的曲率半径较小(曲率较大)，靠反射镜21一侧的面S20的曲率半径比面S19的曲率半径稍大(曲率比面S19的曲率稍大)。因此，成为易于使向缩小侧倾斜一些地形成的第1中间图像31成像为存在梯形失真的第2中间图像32的光学***。因而，能够将鲜明且被进行了梯形失真的校正的图像投影在屏幕9上。
此外，该第1折射光学***11的正透镜L41的有效直径是49.0mm，其成为赋予第1折射光学***11和第1光学***10的最大有效直径的透镜。第2折射光学***12的最靠放大侧的正透镜L47的有效直径在本例子中是11.0mm，小于第1折射光学***11的最大有效直径。并且，赋予第2折射光学***12的最大有效直径的正弯月形透镜L42的有效直径是32.0mm，第2折射光学***12的最大有效直径小于第1折射光学***11的最大有效直径。
并且，由于第2折射光学***12使失真较少的第1中间图像31成像为上下左右翻转的第2中间图像32，因此，能够提供一种易于去除散射光(无用光)并且成像为存在梯形失真的第2中间图像32，能够将梯形失真实质上抵消了的鲜明且放大的图像投射在屏幕9上的投射光学***3。
图11表示投射光学***3的第1光学***10的各透镜的透镜数据。图12表示投射光学***3的诸数值。此外，在本例子中，光轴101上的第2中间图像32距第2光圈St2的光学距离d1是59.00mm，第2光圈St2的最周边(最近处)的第2中间图像32距第2光圈St2的光学距离d2是8.50mm，因此，第2中间图像32的位置表示距第2光圈St2有33.80mm的位置。另外，变焦间隔V1～V3分别表示第1透镜组G1和第2透镜组G2、第2透镜组G2和第3透镜组G3、第3透镜组G3和第4透镜组G4之间的空气间隔。图13表示投射光学***3的第1中间图像31附近和第2中间图像32附近的平面中的光束的情形。
本例子的投射光学***3的上述条件(1)～(5)如以下那样。
条件(1)EXP/dw＝0.34
条件(2)dn/dw＝0.25
条件(3)MD/ID＝3.8
条件(4)LLD/ID＝0.4
条件(5)STD2/MD＝9.2
因而，本例子的投射光学***3也满足条件(1)～(5)。
因而，第3实施方式的投射光学***3是这样的高性能且远心的投射光学***：采用透镜L11、L21～L26、L31～L32以及L41～L47这16个透镜和1个反射镜21的结构，投射F值为2.43这样比较明亮，能够变焦，最大视角(全视角)为75.32度，广角端的焦点距离为3.46这样的广角，能够投射鲜明的图像。
另外，本发明并不限定于上述实施方式，包含权利要求书所记载的内容。上述记载的光学***是一例子，投射光学***所包含的透镜的面和/或镜面(反射面)既可以是旋转对称的球面或者非球面，也可以是非对称的面、例如自由曲面。并且，第1光学***所包含的透镜中的至少任一者和/或第2光学***所包含的反射面也可以自光轴偏心。在这种情况下，各光学***的光轴包含主要的光学元件的光轴。此外，第1光学***的光轴和第2光学***的光轴既可以重合，也可以偏心(偏移)。此外，光阀5也可以是利用分色滤光片(反射镜)等将白色光源分离成3种颜色的3板式的光调制器5，光调制器5也可以是LCD(液晶面板)、自发光型的有机EL等。此外，第1光学***10和第2光学***20也可以还包括使光路弯折的棱镜或者反射镜。例如，也可以在第1反射面21a的缩小侧和/或放大侧配置1个或多个反射镜或者棱镜。此外，也可以在第2光学***20的放大侧还包括折射光学***。

Claims (5)

1.一种投射光学***，其从缩小侧的第1像面向放大侧的第2像面进行投射，其中，
该投射光学***具有：
变焦光学***，其包含多个透镜，利用从缩小侧入射的光、经由在上述变焦光学***的内部形成的第1中间图像而在放大侧形成第2中间图像；以及
反射光学***，其包含位于比上述第2中间图像更靠放大侧的位置的具有正折射力的第1反射面，
其中上述变焦光学***从缩小侧开始按顺序包含透镜前组、透镜中组、透镜后组，上述透镜前组当变焦时移动，上述透镜中组当变焦时以补偿上述透镜前组移动的方式移动，并且上述透镜后组当变焦时固定，上述第1中间图像形成于上述透镜后组。
2.根据权利要求1所述的投射光学***，其中，
在从广角端向望远端变焦时，上述透镜前组从缩小侧向放大侧移动。
3.根据权利要求1所述的投射光学***，其中，
上述透镜前组具有正折射力，上述透镜中组具有正折射力，以及上述透镜后组具有正折射力。
4.一种投影仪，其中，
该投影仪具有权利要求1～3中任一项所述的投射光学***、以及用于在上述第1像面形成图像的光调制器。
5.根据权利要求4所述的投影仪，其中，
该投影仪还具有照明光学***，该照明光学***用于对上述第1像面进行照明，该照明光学***和上述第1反射面相对于包含光轴的第1面配置在相同方向上。
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