CN110286465B - 投射光学***以及投射型图像显示装置 - Google Patents

Abstract

提供投射光学***以及投射型图像显示装置，能够使光学***整体形成为紧凑的结构。形成中间像的第1光学组(40a)和对由第1光学组(40a)形成的中间像进行放大投射的第2光学组(40b)满足各种条件。由此，首先，在投射光学***(40)被组装到投影仪(2)中的情况下，成为以半视场角为50°以上的视场角进行放大投影的超广角结构。接着通过将具有两个光路偏转部(AP1、AP2)的光路偏转光学***(60)配置在第1光学组(40a)与第2光学组(40b)之间，抑制了性能劣化，并且使光路弯折。

Description

投射光学***以及投射型图像显示装置

技术领域

本发明涉及适合组装到对图像显示元件的图像进行放大投影的投影仪等投射型图像显示装置中的投射光学***以及使用了该投射光学***的投射型图像显示装置。

背景技术

近年来，例如专利文献1等所示的那样，提出了能够从近距离进行投射而获得大画面的投影仪用的投射光学***。

但是，在如专利文献1那样仅由折射光学***构成投射光学***的情况下，当想要获得非常宽的视场角时，特别是位于放大侧的透镜会变得非常大。另外，在专利文献1的情况下，半视场角为60°左右是宽视场角化的界限。与此相对，例如在专利文献2中，通过使用折射光学***和凹面镜，例如还能够实现半视场角为70°以上的超宽视场角化。但是，在专利文献2中，构成为随着形成中间像而使透镜全长变长。

此外，例如在专利文献3中，通过使用了凹面镜的投射光学***来使光路偏转，从而实现小型化。但是，在专利文献3的例子中，将第1个反射面设置在中继***透镜内，在中继***透镜内使光路弯折一次，还将第2个反射面设置在一次成像面的位置，在一次成像面处进行弯折，从而实现小型化。这样，当在中继***透镜内设置反射面时，有可能因构成该中继***的前级透镜组与后级透镜组之间的光轴的偏移或歪斜等而产生性能劣化。

专利文献1：日本特开2007-147970号公报

专利文献2：日本特开2006-235516号公报

专利文献3：日本特开2010-237356号公报

发明内容

本发明的投射光学***从缩小侧起依次具有：第1光学组，其由多个透镜构成；以及第2光学组，其由至少1个光学元件构成，该投射光学***的特征在于，第1光学组形成配置在缩小侧共轭位置的图像显示元件的中间像，第2光学组以半视场角为50°以上的视场角对由第1光学组形成的中间像进行放大投影，该投射光学***具有光路偏转光学***，该光路偏转光学***配置在第1光学组与第2光学组之间，具有第1光路偏转部和第2光路偏转部，其中，该第1光路偏转部使第1光学组的光轴发生偏转，该第2光路偏转部使被第1光路偏转部偏转后的光轴进一步偏转而回到第1光学组的光轴的行进方向，在将缩小侧共轭位置到第1光学组的最靠缩小侧的面的空气换算距离设为Fb1，将第1光学组的最靠放大侧的面到形成中间像的光轴上的近轴焦点位置的距离设为Fb2，将第1光学组的全长设为TL时，满足条件式

0.1＜Fb1/Fb2＜0.3···(1)

0.8＜Fb2/TL＜2.0···(2)。

在上述投射光学***中，形成中间像的第1光学组和对由第1光学组形成的中间像进行放大投射的第2光学组满足上述各种条件。由此，首先，在组装到投影仪等投射型图像显示装置中的情况下，成为以半视场角为50°以上的视场角进行放大投影的超广角结构，接着进一步通过将具有两个光路偏转部的光路偏转光学***配置在第1光学组与第2光学组之间，能够抑制性能劣化，并且使光路弯折而使结构紧凑。

并且，本发明的投射型图像显示装置具有：光调制元件，其对来自光源的光进行调制而形成图像光；以及上述投射光学***，其对光调制元件的图像进行投射。在该情况下，由于投射型图像显示装置具有上述投射光学***，所以成为以半视场角为50°以上的视场角进行放大投影的超广角结构，并且能够实现装置的紧凑化。

附图说明

图1是示出组装了第1实施方式的投射光学***的投影仪的概略结构的图。

图2是示意性地示出第1实施方式的组装到投影仪中的投射光学***的俯视图。

图3是示出将投射光学***组装到壳体中的投影仪的情形的俯视图。

图4是第1实施方式或实施例1的投射光学***中的物体面到凹面反射镜的结构和光线图。

图5是第1实施方式或实施例1的投射光学***中的物体面到凹面反射镜的结构和光线图。

图6是用于从其他方向示出投射光学***中的光路情形的后视图。

图7A是一个变形例的投射光学***中的物体面到凹面反射镜的结构和光线图。

图7B是用于从其他方向示出一个变形例的投射光学***中的光路的情形的后视图。

图8A是另一个变形例的投射光学***中的物体面到凹面反射镜的结构和光线图。

图8B是示出将另一个变形例的投射光学***组装到壳体中的投影仪的情形的俯视图。

图9是示出将第2实施方式或实施例4的投射光学***组装到壳体中的投影仪的情形的俯视图。

图10是第2实施方式或实施例4的投射光学***中的物体面到凹面反射镜的结构和光线图。

图11A是第2实施方式或实施例4的投射光学***中的物体面到凹面反射镜的结构和光线图。

图11B是用于从其他方向示出投射光学***中的光路的情形的后视图。

图12A是一个变形例的投射光学***中的物体面到凹面反射镜的结构和光线图。

图12B是用于从其他方向示出一个变形例的投射光学***中的光路的情形的后视图。

图13是示出实施例1的投射光学***的结构的图。

图14是实施例1的投射光学***的缩小侧像差图。

图15是实施例2的投射光学***中的物体面到凹面反射镜的结构和光线图。

图16是示出实施例2的投射光学***的结构的图。

图17是实施例2的投射光学***的缩小侧像差图。

图18是实施例3的投射光学***中的物体面到凹面反射镜的结构和光线图。

图19是示出实施例3的投射光学***的结构的图。

图20是实施例3的投射光学***的缩小侧像差图。

图21是示出实施例4的投射光学***的结构的图。

图22是实施例4的投射光学***的缩小侧像差图。

图23是实施例5的投射光学***中的物体面到凹面反射镜的结构和光线图。

图24是示出实施例5的投射光学***的结构的图。

图25是实施例5的投射光学***的缩小侧像差图。

图26是实施例6的投射光学***中的物体面到凹面反射镜的结构和光线图。

图27是示出实施例6的投射光学***的结构的图。

图28是实施例6的投射光学***的缩小侧像差图。

标号说明

2：投影仪；10：光源；11、12：积分透镜；13：偏振转换元件；14：重叠透镜；15：分色镜；16：反射镜；17G、17R、17B：场镜；18G、18R、18B：液晶面板；19：十字分色棱镜；21：分色镜；22：中继透镜；23：反射镜；40：投射光学***；40a：第1光学组；40b：第2光学组；41：第1-1透镜组；42：第1-2透镜组；43：第2-1透镜组；44：第2-2透镜组；45：第2-3透镜组；50：光学***部分；60：光路偏转光学***；80：电路装置；81：图像处理部；82：显示驱动部；83：透镜驱动部；88：主控制部；A1：方向；AC：致动器；AP1：第1光路偏转部；AP2：第2光路偏转部；D：距离；d：距离；E1：透镜组；E2：透镜组；F：焦距；F1：焦距；Fb1：空气换算距离；Fb2：距离；H1：有效半径；H2：有效半径；L1：透镜；L1-L19：透镜；MR：反射镜；OA：光轴；OA1：光轴；OA2：光轴；PI：面板面；PP：保持部；PR：棱镜；S1、S2：面；SC：壳体；θ：入射角；θt：角度。

具体实施方式

〔第1实施方式〕

以下，参照附图对本发明第1实施方式的投射光学***以及组装了该投射光学***的投射型图像显示装置进行详细说明。

如图1所示，作为组装有第1实施方式的投射光学***的投射型图像显示装置的投影仪2具有：光学***部分50，其投射图像光；以及电路装置80，其对光学***部分50的动作进行控制。

在光学***部分50中，光源10例如是超高压汞灯，其射出包含R光、G光和B光的光。这里，光源10可以是超高压汞灯以外的放电光源，也可以是LED或激光器那样的固体光源。第1积分透镜11和第2积分透镜12具有呈阵列状排列的多个透镜元件。第1积分透镜11将来自光源10的光束分割成多个。第1积分透镜11的各透镜元件使来自光源10的光束在第2积分透镜12的透镜元件附近会聚。第2积分透镜12的透镜元件与重叠透镜14协作地将第1积分透镜11的透镜元件的像形成在液晶面板18R、18G、18B上。利用这样的结构，来自光源10的光以大致均匀的明亮度对液晶面板18R、18G、18B的显示区域的整体进行照明。

偏振转换元件13将来自第2积分透镜12的光转换为规定的线偏振光。重叠透镜14经由第2积分透镜12使第1积分透镜11的各透镜元件的像在液晶面板18R、18G、18B的显示区域上重叠。

第1分色镜15使从重叠透镜14入射的R光反射，使G光和B光透过。被第1分色镜15反射的R光经过反射镜16和场镜17R而入射到作为光调制元件的液晶面板18R。液晶面板18R根据图像信号对R光进行调制，由此形成R色的图像。

第2分色镜21使来自第1分色镜15的G光反射，使B光透过。被第2分色镜21反射的G光经过场镜17G而入射到作为光调制元件的液晶面板18G。液晶面板18G根据图像信号对G光进行调制，由此形成G色的图像。透过了第2分色镜21的B光经过中继透镜22、24、反射镜23、25和场镜17B而入射到作为光调制元件的液晶面板18B。液晶面板18B根据图像信号对B光进行调制，由此形成B色的图像。

十字分色棱镜19是光合成用的棱镜，对被各液晶面板18R、18G、18B调制后的光进行合成而形成图像光，并使该图像光向投射光学***40行进。

投射光学***40是将被各液晶面板18G、18R、18B调制并被十字分色棱镜19合成的图像光放大投射在未图示的屏幕上的投射用变焦透镜。

电路装置80具有：图像处理部81，其被输入视频信号等外部图像信号；显示驱动部82，其根据图像处理部81的输出，对设置于光学***部分50的液晶面板18G、18R、18B进行驱动；透镜驱动部83，其使设置于投射光学***40的驱动机构(未图示)动作而对投射光学***40的状态进行调整；以及主控制部88，其对这些电路部分81、82、83等的动作进行统一控制。

图像处理部81将所输入的外部图像信号转换为包含各色的灰度等的图像信号。另外，图像处理部81还能够对外部图像信号进行失真校正、颜色校正等各种图像处理。

显示驱动部82能够根据从图像处理部81输出的图像信号使液晶面板18G、18R、18B进行动作，能够使与该图像信号对应的图像或与对该图像信号实施了图像处理后的信号对应的图像形成在液晶面板18G、18R、18B上。

透镜驱动部83在主控制部88的控制下进行动作，使构成投射光学***40的一部分光学要素经由致动器AC沿着光轴OA适当移动，由此能够在投射光学***40将图像投射到屏幕上的投射中进行伴随变倍的对焦(变倍时的对焦)。另外，透镜驱动部83通过使投射光学***40整体在与光轴OA垂直的上下方向上移动的倾斜的调整，还能够改变投射在屏幕上的图像的纵向位置。

如上所述，投影仪2是投射型图像显示装置，其具有：作为光调制元件的液晶面板18R、18G、18B，它们对来自光源10的光进行调制而形成图像；以及投射光学***40，其对作为光调制元件的液晶面板18R、18G、18B的图像进行投射。

以下，参照图2～图6对本实施方式的投射光学***40进行具体说明。另外，图2等所例示的投射光学***40采用了与后述的实施例1的投射光学***40相同的结构。

例如图4等所示，本实施方式的投射光学***40将形成于液晶面板18G(18R、18B)的图像投射到未图示的屏幕等被照射面上。这里，在投射光学***40与液晶面板18G(18R、18B)之间配置有相当于图1的十字分色棱镜19的棱镜PR。

投射光学***40从缩小侧起依次具有：第1光学组40a，其由多个透镜构成，具有正的屈光力；以及第2光学组40b，其由反射镜MR构成，该反射镜MR包含一个具有凹面非球面形状的反射面。

此外，例如在图2中示意性示出的那样，投射光学***40具有光路偏转光学***60，该光路偏转光学***60由第1光路偏转部AP1和第2光路偏转部AP2这两个光路偏转部构成。第1光路偏转部AP1和第2光路偏转部AP2作为形成有互相面对的两个反射面的部件而以一对结构的方式配置。使图像光的光路偏转。即，在光路偏转光学***60中，第1光路偏转部AP1和所述第2光路偏转部AP2由两个反射镜构成，以反射面互相面对的方式配置。另外，光路偏转光学***60将第1光路偏转部AP1和第2光路偏转部AP2定位于一体成型的保持部PP，由此成为相对于光轴OA以确定的角度倾斜的状态，并且以维持着彼此的配置关系的状态固定。另外，以下，关于投射光学***40的光轴OA，将投射光学***40中的第1光学组40a的光轴记作光轴OA1，将第2光学组40b的光轴记作光轴OA2。换句话说，可视为光路偏转光学***60能够对第1光学组40a的光轴OA1和第2光学组40b的光轴OA2之间的关系进行调整。

在本实施方式中，其特征在于，使投射光学***40的全长变长，特别是使第1光学组40a与第2光学组40b之间的间隔拉开得较大，并且通过设置在它们之间的第1和第2光路偏转部AP1、AP2使投射光学***40的光路屈曲，从而构成为实现装置整体的小型化。即，投射光学***40首先具有由透镜、曲面镜等构成的第1光学组40a和第2光学组40b来作为光学功能的主要部分。在此基础上，进一步在第1光学组40a与第2光学组40b之间设置光路偏转光学***60而使光路弯折，从而构成为将整体紧凑地折叠，其中，该光路偏转光学***60具有第1光路偏转部AP1和第2光路偏转部AP2，该第1光路偏转部AP1和第2光路偏转部AP2分别由具有相对于光轴OA倾斜的反射面的平面镜构成。在上述结构的情况下，光路偏转光学***60能够通过第1光路偏转部AP1使光路朝画面长度方向偏转，通过第2光路偏转部AP2使被第1光路偏转部AP1偏转后的光路回到与从第1光学组40a射出时的朝向相同的行进方向。

如上所述，通过采用对投射光学***40进行了折叠的结构，例如图3所示，在将投射光学***40组装到投影仪2的壳体SC中的情况下，能够将第1光学组40a配置在壳体SC的端部侧，并且将光线的光射出部配置在壳体SC的中央，在设计性、设置性等方面有利。具体来说，首先，在图示的情况下，投射光学***40中的第1光学组40a位于壳体SC的左侧即+X侧，但通过第1光路偏转部AP1处的弯折而使光路向右侧偏移。即，将整体上以+Z方向为主的方向设为行进方向的光路向以-X方向为主的方向偏转。接着，通过第2光路偏转部AP2处的弯折，光路的行进方向回到原来的以+Z方向为主的方向。最终通过反射镜MR处的反射，光路的行进方向变成以-Z方向为主的方向而进行放大投影。通过以上那样的路径，能够将第1光学组40a配置在壳体SC的端部侧，并且将光线的射出部配置在壳体的中央，能够在空旷的空间内例如配置电源和用于图像形成的电路装置80等。以上，能够实现投影仪2的设计性、设置性等的提高。

以下，参照图4和图5对投射光学***40中的作为光学功能的主要部分的第1光学组40a和第2光学组40b的结构进行说明。图4是本实施方式或实施例1的投射光学***中的物体面到凹面反射镜的结构和光线图，图3是与组装到壳体SC中的状态的投射光学***40对应的图。并且，图5是与图4对应的图。示出了从侧面观察投射光学***40时的情形。另外，图6是用于从其他方向示出投射光学***中的光路的情形的后视图。即，图6是从图像显示元件侧观察到的投射光学***40的图。如图4～6所示，投射光学***40将反射面倾斜配置，以使得光路不仅在上下方向即Y方向上弯折，还使光路在左右方向即X方向上弯折。

第1光学组40a形成配置在缩小侧共轭位置的作为图像显示元件的液晶面板18G(18R、18B)的中间像。

第2光学组40b以半视场角为50°以上的视场角将由第1光学组40a形成的中间像朝向屏幕等被照射面进行放大投影。

这里，在本实施方式中，在第1光学组40a与第2光学组40b之间配置有光路偏转光学***60。由此，能够在抑制光学功能的性能劣化的同时使光路弯折。假设当将构成光路偏转光学***60的第1光路偏转部AP1等的反射面设置在第1光学组40a那样的中继***透镜内(即设置在第1光学组40a中)而在第1光学组40a内使光路弯折时，有可能在构成第1光学组40a的透镜组中的、比第1光路偏转部AP1靠光路上游侧的前级透镜组与靠光路下游侧的后级透镜组之间因光轴的偏移、歪斜等而产生性能劣化。在本实施方式中，通过在第1光学组40a与第2光学组40b之间设置光路偏转光学***60来避免该情况。但是，在该情况下，需要在第1光学组40a与第2光学组40b之间设置较大的空气间隔。即，需要使第1光学组40a或第2光学组40b的后焦距变长。

与此相对，由于投射光学***40例如具有半视场角为50°以上的非常宽的视场角，所以放大投射侧的第2光学组40b的焦距非常短。因此，难以使第2光学组40b与中间像的距离(即第2光学组40b的缩小侧的后焦距)变长。在这种状况下，要想使用于将光路偏转光学***60配置在第1光学组40a与第2光学组40b之间的空气间隔足够宽，需要使第1光学组40a的放大侧的后焦距非常长。

并且，由于第2光学组40b具有非常宽的视场角，所以难以仅通过第2光学组40b来进行像差校正。因此，为了使第2光学组40b最终获得良好的图像，第1光学组40a需要预先考虑到由第2光学组40b产生的像差而形成使该像差消除的中间像。在本实施方式中，考虑到上述情况，构成了投射光学***40的第1光学组40a和第2光学组40b。

第1光学组40a由设置于缩小侧的第1-1透镜组41和设置于放大侧的第1-2透镜组42构成。另外，第1光学组40a由10个透镜L1～L10构成，这些透镜中的一部分是第1-1透镜组41，剩余的是第1-2透镜组42。

另外，第1-1透镜组41在内部具有开口光圈ST，这里，第1-1透镜组41由比开口光圈ST靠缩小侧的透镜组E1和比开口光圈ST靠放大侧的透镜组E2构成。在图示的例子中，透镜组E1由透镜L1～L7构成，透镜组E2由透镜L8构成。

并且，第1-2透镜组42由两个透镜即透镜L9、L10构成。另外，第1-2透镜组42具有多个非球面来作为透镜面。

第1-2透镜组42在伴随变倍的对焦时沿光轴方向移动。即，第1-2透镜组42在伴随变倍的对焦时通过致动器AC使两个透镜L9、L10中的至少1个透镜在沿着光轴方向即光轴OA的方向A1上移动，从而进行对焦。另外，基于致动器AC的透镜移动可根据变倍时的对焦方式而采用各种方式。例如，可以使透镜完全独立地移动，也可以利用凸轮机构等使它们互相联动地移动。

另外，第1光学组40a中的第1-1透镜组41采用用于高效地捕获来自作为图像显示元件的液晶面板18G(18R、18B)的光束的构造是很重要的。与此相对，第1-2透镜组42承担改变投射倍率时的对焦的作用。

以下，对与投射光学***40中的光学***的距离等相关的各种条件进行说明。

在第1光学组40a中，将作为缩小侧共轭位置的液晶面板18G(18R、18B)的面板面PI的位置到第1光学组40a的最靠缩小侧的面即透镜L1的缩小侧的面的空气换算距离设为空气换算距离Fb1。并且，将第1光学组40a的最靠放大侧的面到形成中间像的光轴OA上的近轴焦点位置的空气换算距离设为距离Fb2。进而，将第1光学组40a的全长设为长度TL。此时，满足条件式

0.1＜Fb1/Fb2＜0.3···(1)

0.8＜Fb2/TL＜2.0···(2)。

条件式(1)是关于空气换算距离Fb1与距离Fb2之比的条件，是用于维持足够的缩小侧后焦距并且设置第1光学组40a与第2光学组40b之间的间隔的条件。

当超过条件式(1)的下限时，第1光学组40a的放大侧的后焦距过长，难以在第1光学组40a中预先形成能够良好地消除由第2光学组40b产生的像差的中间像。即，换句话说，当想要在第2光学组40b中消除第1光学组40a的残余像差时，会造成构成第2光学组40b的反射镜尺寸增大，并且构成个数增加，因此从低成本化等方面来看，不优选。

当超过条件式(1)的上限时，第1光学组40a的放大侧的后焦距过短，难以高效地配置光路偏转光学***60。

条件式(2)是关于第1光学组40a的全长与第1光学组40a的放大侧的后焦距之比的条件。

当超过条件式(2)的下限时，第1光学组40a的全长过长，配置于缩小侧的液晶面板18G(18R、18B)的面板面PI的位置到第1光路偏转部AP1的距离过长。即，投射光学***40的最终屈曲后的全长延长，不优选。

当超过条件式(2)的上限时，第1光学组40a的全长相对于放大侧的后焦距过短，难以在维持着足够的缩小侧、放大侧的后焦距的同时使中间像良好地成像。

接着，在将第1光学组40a的最靠放大侧的面即透镜L10的放大侧的面S1到第2光学组40b的最靠缩小侧的面即反射镜MR的反射面S2的距离设为距离D，将面S1的有效半径设为有效半径H1，将面S2的有效半径设为有效半径H2时，投射光学***40满足条件式

0.2＜(H1+H2)/D＜0.6···(3)。

条件式(3)是关于第1光学组40a与第2光学组40b之间的间隔、以及第1光学组40a的最靠放大侧的面的有效半径和第2光学组40b的最靠缩小侧的面的有效半径的条件，是用于将由两个光路偏转部AP1、AP2构成的光路偏转光学***60高效地配置在第1光学组40a与第2光学组40b之间的条件。

当超过条件式(3)的下限时，第1光学组40a与第2光学组40b之间的间隔变宽，容易配置两个光路偏转部AP1、AP2，另一方面，有效半径H1、有效半径H2增大，即透镜L10、反射镜MR的直径增大，进而导致投射光学***40过大，不优选。

当超过条件式(3)的上限时，第1光学组40a与第2光学组40b之间的间隔过窄，无法充分地设置第1光路偏转部AP1与第2光路偏转部AP2之间的距离，偏转后的光束与构成第1光学组40a或第2光学组40b的透镜等光学元件发生干涉，或者与组装有透镜等的框和组装有两个光路偏转部AP1、AP2的框发生干涉，因此不优选。

接着，在将投射光学***40的整个***的焦距设为焦距F，将第1光学组40a的焦距设为焦距F1时，投射光学***40满足条件式

0.08＜F/F1＜0.16···(4)。

条件式(4)是用于由凹面的反射镜构成第2光学组40b的条件。如本实施方式那样，为了能够使第2光学组40b由至少1个凹面非球面镜构成，在由屈光力较强的凹面非球面镜构成第2光学组40b的情况下，从第1光学组40a朝向第2光学组40b的光线为发散光，并且需要在中间像中预先赋予消除由凹面非球面镜产生的较强的像面弯曲那样的像面弯曲。因此，优选第1光学组40a的焦距F1相对于投射光学***40的整个***的焦距F处于条件式(4)的范围内。

当超过条件式(4)的下限时，第1光学组40a的屈光力过弱，从第1光学组40a射出的光线的发散性较弱，无法在第2光学组40b中获得较宽的视场角，并且难以通过第1光学组40a消除第2光学组40b中的像面弯曲量，最终难以获得平坦的像面。

当超过条件式(4)的上限时，第1光学组40a的屈光力过强，从第1光学组40a射出的光线的发散性较强，但当使第1光学组40a与第2光学组40b之间的间隔变宽时，构成第2光学组40b的凹面镜的直径过大，从小型化的观点来看，不优选。

另外，在投射光学***40那样的超广角光学***中，由于焦距比通常的投射光学***短很多，所以变倍时的焦点移动相对较小。并且，在使用了凹面镜的光学***中，由于最终通过1个反射镜来进行广角化，所以当改变投射距离时，会产生较大的像面弯曲、像散，对比度下降，并且畸变像差也较大程度地变化。因此，要想使这些像差在对焦中被校正为足够小，优选在第1光学组40a的最靠放大侧配置多个非球面而对变倍时产生的各像差进行校正。因此，这里，优选使构成作为对焦组的第1-2透镜组42的两个非球面透镜的间隔发生变化，从而同时进行对焦和像差校正。

在本实施方式中，或者在与其对应的后述的实施例1中，由于变倍范围比较宽，所以使构成第1-2透镜组42的两个透镜独立地移动。但是，在将变倍范围设定得较小的情况下，即使有时仅移动其中的一个透镜或以两个透镜为一组来进行移动，也能够进行充分的对焦。

以下，从缩小侧起依次对投射光学***40中的构成第1光学组40a的各透镜进行说明。首先，如上述那样，第1光学组40a的第1-1透镜组41和第1-2透镜组42在整体上由10个透镜构成。第1-1透镜组41中的缩小侧的透镜组E1具有透镜L1～L7，放大侧的透镜组E2具有透镜L8。第1-2透镜组42具有两个透镜L9、L10。

关于第1-1透镜组41中的设置于比开口光圈ST靠缩小侧的透镜组E1，透镜L1、L2、L5、L7是正凸透镜，透镜L3、L6是负凹透镜。透镜L4是凸面朝向缩小侧的正凹凸透镜。透镜L2和透镜L3成为接合透镜，透镜L4是双面非球面的非球面透镜，透镜L5、透镜L6、透镜L7成为接合透镜。

关于第1-1透镜组41中的设置于比开口光圈ST靠放大侧的透镜组E2，透镜L8是凸面朝向放大侧的正凹凸透镜。

另外，透镜L1～L8是玻璃制的，除透镜L4之外都是球面透镜。并且，透镜L1～L8是相对于光轴OA呈轴对称的圆形。

第1-2透镜组42中的透镜L9是正凸透镜，透镜L10是负凹透镜。另外，透镜L9、L10是双面非球面的树脂制的非球面透镜，是相对于光轴OA呈轴对称的圆形。

如上所述，第1光学组40a整体上由10个透镜(透镜L1～L11)构成。

如上述那样，第2光学组40b由具有凹面非球面形状的相对于光轴OA呈轴对称的1个反射镜MR构成。反射镜MR将从第1光学组40a射出的影像光朝向屏幕等被照射面进行反射。

另外，如上所述，构成第1光学组40a的透镜L1～L10和构成第2光学组40b的反射镜MR是相对于光轴OA呈轴对称的形状。即，透镜L1～L10与反射镜MR所具有的反射面相对于共同的光轴OA呈旋转对称。

并且，在以上结构的投射光学***40中，如上述那样，通过第1光学组40a在第2光学组40b的近前侧形成中间像。即，投射光学***40首先在第1光学组40a中使图像成像在作为反射镜的第2光学组40b的近前侧，换言之，第1光学组40a在反射镜MR的近前侧形成1次像(中间像)。之后，投射光学***40通过第2光学组40b使图像在屏幕上再次成像，从而进行近距离投射。

并且，如图示那样，在投射光学***40中，缩小侧是大致远心的。由此，例如上述那样，当在十字分色棱镜19中对被各液晶面板18R、18G、18B调制后的光进行合成而形成图像光的情况下，能够容易地吸收组装上的偏差。

如上所述，在本实施方式的投射光学***40以及作为使用了该投射光学***40的投射型图像显示装置的投影仪2中，在投射光学***40中，形成中间像的第1光学组40a和对由第1光学组40a形成的中间像进行放大投射的第2光学组40b满足上述条件式(1)等各种条件。由此，首先，在投射光学***40被组装到投影仪2的情况下，成为以半视场角为50°以上的视场角进行放大投影的超广角的结构。此外，在上述结构中，通过将具有两个光路偏转部AP1、AP2的光路偏转光学***60配置在第1光学组40a与第2光学组40b之间，能够抑制性能劣化，并且使光路弯折而使结构紧凑。

另外，在上述例子中，例如图5或图6所示，构成为在第1光路偏转部AP1或第2光路偏转部AP2的弯折处使光轴OA相对于水平面即XZ面不倾斜。与此相对，作为一个变形例，如在图7A和7B(分别与图5和图6对应的图)中所例示的那样，也考虑了在第1光路偏转部AP1的反射处使光轴OA相对于XZ面倾斜。即，考虑了将第1光路偏转部AP1的反射平面配置成法线方向包含Y方向的成分。在图7B的例示中，以第1光学组40a的光轴OA1为中心绕图中逆时针方向倾斜15°。也就是说，在如图7B那样俯视观察的情况下，穿过表示第1光学组40a的光轴OA1和第2光学组40b的光轴OA2的点的直线相对于X方向倾斜15°。换言之，被第1光路偏转部AP1偏转后的光轴OA相对于缩小侧共轭位置的面的水平轴或垂直轴倾斜，也就是说，在与XY面平行的面内该光轴OA既不与X方向平行也不与Y方向平行。

在本实施方式的折射/反射复合光学***的情况下，在使从第1光学组射出的光束被第2光学组反射的关系上来看，从第1光学组射出的光轴附近的光束在被第2光学组反射之后，所返回的光束与第1光学组发生干涉，因此需要使画面整体沿上下方向移位到不与光束发生干涉的高度。在第2光学组40b中，实际使用的光学***的有效范围相对于第1光学组40a的光轴OA1向下侧移位。因此，例如，在如图5或图6的例子那样采用了不倾斜的结构的情况下，有可能形成向壳体下部局部突出的部分。并且，为了在大致位于光轴上的图像光的光线的射出位置配置玻璃罩等，也有可能需要切去壳体以使射出光线不与壳体SC发生干涉。此外，为了避免构成第2光学组40b的反射镜与第1光学组40a中的构成放大侧透镜的透镜发生干涉，也有可能需要形成为将透镜的一部分切去的形状等。与此相对，可考虑通过采用在图7A和7B中所例示的倾斜的结构，能够实现整体配置的简单化、装置的薄型化等，能够避免或抑制上述那些可能性。

并且，在图2～6所示的例子中，在光路偏转光学***60中，使第1光路偏转部AP1和第2光路偏转部AP2平行配置。即，第1光学组40a的光轴OA1和第2光学组40b的光轴OA2(即被光路偏转光学***60偏转后的光轴)是平行的，并且光轴OA1和光轴OA2的行进方向一致。在该情况下，例如图3所示，投射光学***40能够容纳在大致正方形的壳体SC中。与此相对，作为另一个变形例，如在图8A和8B(分别与图4和图3对应的图)中所例示的那样，也考虑了使第1光路偏转部AP1和第2光路偏转部AP2相对倾斜的状态。另外，在图示的例子中，示出了使第1光路偏转部AP1和第2光路偏转部AP2相对倾斜7.5°的情况。在该情况下，例如通过使光学引擎中的灯部分进一步弯折，能够使壳体SC的横向宽度进一步变窄。

〔第2实施方式〕

以下，参照图9～11对第2实施方式的投射光学***以及组装有该投射光学***的投射型图像显示装置进行详细地说明。本实施方式是第1实施方式的变形例，除了在投射光学***中第2光学组由多个透镜构成之外，其他部分与第1实施方式的情况相同，因此对具有相同功能的部分使用相同的名称、标号，并省略各部分的详细说明。

图9是示出将本实施方式或实施例4的投射光学***组装到壳体中的投影仪的情形的俯视图，是与图3对应的图。图10和图11A是投射光学***中的物体面到凹面反射镜的结构和光线图，是与图4和图5分别对应的图。图11B是从其他方向示出投射光学***的光路的情形的后视图，是与图6对应的图。

本实施方式的投射光学***40在如下方面与第1实施方式不同，在第1实施方式中，第1光学组40a和第2光学组40b中的第2光学组40b由包含1个凹面非球面的反射面的反射镜构成，在本实施方式中，第1光学组40a和第2光学组40b中的第2光学组40b构成为具有多个透镜，在该多个透镜中包含至少1个具有负的屈光力的非球面透镜。即，在本实施方式中，通过构成第2光学组40b的多个透镜，以半视场角为50°以上的视场角朝向屏幕等被照射面对由第1光学组40a形成的中间像进行放大投影。

以下，参照图10和图11A等对本实施方式的投射光学***40进行具体说明。另外，图5等所例示的投射光学***40为与后述的实施例4的投射光学***40相同的结构。

首先，在本实施方式中，也将由第1和第2光路偏转部AP1、AP2构成的光路偏转光学***60配置在第1光学组40a与第2光学组40b之间。由此，构成为抑制了光学功能的性能劣化，并且使光路弯折而实现了装置整体的小型化。

以下，对投射光学***40中的作为光学功能的主要部分的第1光学组40a和第2光学组40b的结构的具体的一个结构例进行说明。

投射光学***40从缩小侧起依次具有：第1光学组40a，其由多个透镜构成；以及第2光学组40b，其由多个透镜构成。即，第2光学组40b仅由折射***构成，不具有反射光学***。

另外，与第1实施方式的情况同样，第1光学组40a形成配置在缩小侧共轭位置的图像显示元件的中间像，第2光学组40b将由第1光学组40a形成的中间像朝向屏幕等被照射面进行放大投影。

第1光学组40a包含：第1-1透镜组41，其设置于缩小侧，具有正的屈光力；以及第1-2透镜组42，其设置于放大侧，具有正或负的屈光力。另外，第1光学组40a由9个透镜L1～L9构成，这些透镜中的一部分是第1-1透镜组41，剩余的是第1-2透镜组42。

另外，第1-1透镜组41在内部具有开口光圈ST，这里，第1-1透镜组41由比开口光圈ST靠缩小侧的透镜组E1和比开口光圈ST靠放大侧的透镜组E2构成。在图示的例子中，透镜组E1由透镜L1～L6构成，透镜组E2由透镜L7构成。

并且，在图示的例子中，第1-2透镜组42由两个透镜即透镜L8、L9构成。其中，缩小侧的透镜L8是凸面朝向放大侧的正凹凸透镜。另一方面，放大侧的透镜L9是凸面朝向缩小侧的正凹凸透镜。

第1-1透镜组41和第1-2透镜组42都是在对焦等时不沿光轴方向移动的固定组。

第2光学组40b包含：第2-1透镜组43，其设置于缩小侧；第2-2透镜组44，其设置于第2-1透镜组43的放大侧；以及第2-3透镜组45，其设置于第2-2透镜组44的放大侧即最靠放大侧。另外，第2光学组40b由10个透镜L10～L19构成，这些透镜中的一部分是第2-1透镜组43，另一部分是第2-2透镜组44，剩余的是第2-3透镜组45。

第2-1透镜组43由1个透镜L10构成，第2-2透镜组44由8个透镜L11～L18构成，第2-3透镜组45由1个透镜L19构成。

在图示的例子中，第2-1透镜组43和第2-3透镜组45都是在对焦时等不沿光轴方向移动的固定组。另一方面，第2-2透镜组44在伴随变倍的对焦时沿光轴方向移动。即，第2-2透镜组44在伴随变倍的对焦时通过致动器AC使8个透镜L11～L18中的至少1个透镜在沿着光轴方向即光轴OA的方向A1上移动，从而进行对焦。另外，基于致动器AC的透镜移动可根据变倍时的对焦方式而采用各种方式。例如，可以使透镜完全独立地移动，也可以利用凸轮机构等使它们互相联动地移动。

并且，在本实施方式中，也与第1实施方式的情况同样，满足条件式(1)～(3)。但是，关于投射光学***40的整个***与第1光学组40a的焦距的条件，代替第1实施方式的条件式(4)而满足以下的条件式

|F/F1|＜0.06···(5)。

条件式(5)是用于由多个透镜构成第2光学组40b的条件。

这里，在本实施方式中，如上述那样，可以对多个透镜进行组合而构成第2光学组40b。在如第1实施方式所例示说明的那样由凹面镜构成第2光学组40b的情况下，优选从第1光学组40a射出的光线作为发散光被凹面镜接收。与此相对，在如本实施方式那样利用只有透镜的折射***来受光的情况下，从第2光学组40b的缩小侧的透镜变得非常大的可能性、第2光学组40b中的色像差的产生的可能性来看，优选从第1光学组40a射出的光线为接近远心的状态。即，优选第1光学组40a具有正或负的较弱的屈光力。这是因为能够合理地进行第2光学组40b的像差校正。

当第1光学组40a的负屈光力过强而超过条件式(5)的上限时，从第1光学组40a射出的光线过度地会聚，因此，虽然第2光学组40b的缩小侧的透镜的尺寸形成得较小，但第1光学组40a的放大侧的透镜尺寸过大，因而不优选。

当第1透镜组的正的屈光力过强而超过条件式(5)的上限时，从第1透镜组射出的光线过度地发散，因此，虽然第1光学组40a的放大侧的透镜尺寸形成得较小，但第2光学组40b的缩小侧的透镜尺寸变大，并且难以进行第2光学组40b内的像差校正，透镜结构较复杂，从成本上来看不优选。

以下，参照图10和图11A从缩小侧起对投射光学***40中的构成第1光学组40a和第2光学组40b的各透镜依次进行说明。首先，如上述那样，第1光学组40a的第1-1透镜组41和第1-2透镜组42整体上由9个透镜构成。第1-1透镜组41中的缩小侧的透镜组E1具有透镜L1～L6，放大侧的透镜组E2具有透镜L7。第1-2透镜组42具有两个透镜L8、L9。

关于第1-1透镜组41中的设置于比开口光圈ST靠缩小侧的透镜组E1，透镜L1、L2、L3、L6是正凸透镜，透镜L4、L5是负凹透镜。透镜L3和透镜L4成为接合透镜，透镜L5和透镜L6成为接合透镜。

关于第1-1透镜组41中的设置于比开口光圈ST靠放大侧的透镜组E2，透镜L7是凸面朝向放大侧的正的凹凸透镜。另外，透镜L1～L7是玻璃制的，全部都是球面透镜，是相对于光轴OA呈轴对称的圆形。

第1-2透镜组42中的透镜L8是凸面朝向放大侧的正凹凸透镜，透镜L9是凸面朝向缩小侧的正凹凸透镜。另外，透镜L8、L9是玻璃制的，全部都是球面透镜，是相对于光轴OA呈轴对称的圆形。

如上所述，第1光学组40a整体上由9个透镜(透镜L1～L9)构成。

接着，关于第2光学组40b，如上述那样，第2-1透镜组43、第2-2透镜组44和第2-3透镜组45整体上由10个透镜构成。第2-1透镜组43具有透镜L10，第2-2透镜组44具有透镜L11～L18，第2-3透镜组45具有透镜L19。

第2-1透镜组43的透镜L10是光轴附近为凸面形状的正透镜。另外，透镜L10是双面非球面的树脂制的非球面透镜，是相对于光轴OA呈轴对称的圆形。

第2-2透镜组44中的透镜L11是凸面朝向缩小侧的负凹凸透镜。透镜L12是正凸透镜。透镜L13是凸面朝向缩小侧的正凹凸透镜。透镜L14是正凸透镜。透镜L15是负凹透镜。透镜L16是凸面朝向缩小侧的正凹凸透镜。透镜L17是凸面朝向放大侧的正凹凸透镜。透镜L18是凸面朝向放大侧的负凹凸透镜。另外，透镜L11～L18是玻璃制的，全部都是球面透镜，是相对于光轴OA呈轴对称的圆形。

第2-3透镜组45的透镜L19是光轴附近为凹面形状的负透镜。另外，透镜L19是双面非球面的树脂制的非球面透镜，是相对于光轴OA呈轴对称的圆形。

如上所述，在本实施方式的投射光学***40以及作为使用了该投射光学***40的投射型图像显示装置的投影仪2中，在投射光学***40中，形成中间像的第1光学组40a和对由第1光学组40a形成的中间像进行放大投射的第2光学组40b满足上述条件式(1)等各种条件。由此，首先，在投射光学***40被组装到投影仪2中的情况下，成为以半视场角为50°以上的视场角进行放大投影的超广角结构。此外，在上述内容中，通过将具有两个光路偏转部AP1、AP2的光路偏转光学***60配置在第1光学组40a与第2光学组40b之间，能够抑制性能劣化，并且使光路弯折而使结构紧凑。

特别是在本实施方式中，仅由多个透镜(即仅由折射光学***)来构成作为中继光学***的第2光学组40b。在该情况下，当与第1实施方式所示的使用了凹面镜的光学***相比时全长变长。但是，在使用了凹面镜的光学***中，当光路在第2光学组40b中折返而回到第1光学组40a侧时，光路有可能与透镜等发生干涉。因此，有可能产生无法使用使投射画面的上下位置等移动的移位机构等的限制。与此相对，如本实施方式那样，在仅由折射光学***构成的超广角投射光学***中，认为能够使上述画面位置的移位变得容易。

另外，在上述的例子中，例如图11A或11B所示，构成为通过第1光路偏转部AP1或第2光路偏转部AP2处的弯折而使光轴OA相对于水平面即XZ面不倾斜。与此相对，作为一个变形例，如在图12A和12B(分别与图11A和11B对应的图)中所例示的那样，也考虑了在第1光路偏转部AP1的反射中使光轴OA相对于XZ面倾斜。即，考虑了将第1光路偏转部AP1的反射平面配置成法线方向包含Y方向的成分。在图12B的例示中，以第1光学组40a的光轴OA1为中心绕图中顺时针方向倾斜10°。也就是说，在如图12B那样俯视观察的情况下，穿过表示第1光学组40a的光轴OA1和第2光学组40b的光轴OA2的点的直线相对于X方向倾斜10°，第2光学组40b侧朝-Y侧下降。

如本实施方式那样，在进行移位投射的情况下，高度方向即Y方向的尺寸大致根据第1光学组40a的放大侧透镜的有效直径的高度和第2光学组40b的放大侧透镜的有效直径的高度来确定。因此，例如，如图11B所示，可想到第2光学组40b的上部比第1光学组40a远远突出的状态。与此相对，在图12B所示的情况下，在通过第1光路偏转部AP1时相对于第1光学组40a的光轴OA1向图中顺时针的方向旋转10°。由此，从第2光学组40b射出的光束的高度降低，能够使壳体整体变低。

〔其他条件〕

以下，记载了在上述第1和第2实施方式中共同的条件。除了上述条件式(1)～(3)之外，在各实施方式中示出的投射光学***40还满足下述条件式(6)～(8)。

首先，在将第1光学组40a的最靠放大侧的面到第2光学组40b的最靠缩小侧的面的距离设为距离D，将光路偏转光学***60的两个光路偏转部AP1、AP2在光轴上的距离设为距离d时，投射光学***40满足条件式

0.3＜d/D＜0.6···(6)。

条件式(6)是关于第1光学组40a和第2光学组40b之间的距离D与配置在两个光学组40a、40b之间的两个光路偏转部AP1、AP2在光轴上的距离d之比的条件，这是用于在通过光路偏转光学***60使光轴偏转时使光束不会因两个光学组40a、40b、两个光路偏转部AP1、AP2而发生干涉的条件。

当超过条件式(6)的下限时，两个光路偏转部AP1、AP2的光轴间距离过短，第1光学组40a的光轴OA1和第2光学组40b的光轴OA2过近。在该情况下，特别是在第1实施方式那样由反射镜构成第2光学组40b的情况下，第1光路偏转部AP1与第2光学组40b发生干涉的可能性变高，因而不优选。

当超过条件式(6)的上限时，两个光路偏转部AP1、AP2的光轴间距离过长，从第1光路偏转部AP1射出的图像光的光束与第1光学组40a发生干涉、入射到第2光路偏转部AP2的光束与第2光学组40b发生干涉的可能性变高，因而不优选。

并且，在将离开第1光学组40a的光轴OA1向第1光路偏转部AP1入射的入射角设为入射角θ时，投射光学***40满足条件式

30°＜θ＜50°···(7)。

当超过条件式(7)的下限时，相对于第1光路偏转部AP1的入射角度过小，从第1光学组40a经第1光路偏转部AP1偏转后的光束容易发生干涉，因此，当想要避免干涉时，其结果是，需要将第1光学组40a与第2光学组40b之间的间隔进一步拉开得较大，第2光学组40b的大小增大，因而不优选。

当超过条件式(7)的上限时，特别是在如第1实施方式那样由凹面镜构成第2光学组40b的情况下，由于凹面镜具有较深的反射面，所以在构成第2光路偏转部AP2和第2光学组40b时，难以在不互相干涉的情况下良好地配置。

因此，优选在条件式(7)的范围内进行设定，上述实施方式所例示的结构满足上述条件。

并且，在投射光学***40中，在将第1光路偏转部AP1的反射面与第2光路偏转部AP2的反射面所成的角度设为角度θt时，光路偏转光学***60满足条件式

θt＜15°···(8)。

在使两个光路偏转部AP1、AP2平行的情况(即在条件式(8)中角度θt＝0°的情况)下，例如如果两个光路偏转部AP1、AP2是通过一体化制作而成的，则可想到容易进行使用了准直仪等的检查等优点。另一方面，如参照图8A和8B所说明的那样，在想要使装置整体进一步小型化的情况下，也会想到两个光路偏转部AP1、AP2不平行而稍微有些偏移。但是，当构成两个光路偏转部AP1、AP2的两个反射面所成的角度θt偏离出条件(8)的范围而过大时，难以在确保光路时防止与画面周边部对应的光束互相发生干涉。

〔实施例〕

以下，对投射光学***40的具体实施例进行说明。下面，总结了以下说明的实施例1～6中共同的各元素的含义。另外，偏心或旋转表示构成第1和第2光路偏转部AP1、AP2的各反射面的斜率。

f 整个***的焦距

ω 半视场角

NA 数值孔径

R 曲率半径

D 轴上面间隔(透镜厚度或透镜间隔)

Nd d线的折射率

Vd d线的阿贝数

H 有效半径

非球面利用以下的多项式(非球面式)来确定。

偶数次高阶非球面

奇数次高阶非球面

其中，

c：曲率(1/R)

h：从光轴起的高度

k：非球面的圆锥系数

Ai：非球面的高阶非球面系数

另外，OBJ表示面板面PI，STO表示开口光圈ST，IMG表示屏幕上的像面(被投射面)。并且，在面编号的前面记载有“＊”、“＊＊”的面是具有非球面形状的面，“＊”是偶数次高阶非球面，“＊＊”是奇数次高阶非球面。

(实施例1)

在以下的表1中示出了实施例1的透镜面的数据。

〔表1〕

在以上的表1和以下的表中，使用E(例如1.00E+18)来表示10的乘方(例如1.00×10⁺¹⁸)。

以下的表2是实施例1的透镜面的非球面系数。

〔表2〕

偶数次非球面系数

以下的表3示出了在变更了投射距离的情况下表1中的可变间隔d16、d18、d20、d25的值。

〔表3〕

可变间隔

图13是实施例1的投射光学***的剖视图。图13的投射光学***相当于第1实施方式的投射光学***40。另外，在图示中，省略了仅使光路弯折而不具有屈光力的第1和第2光路偏转部AP1、AP2，这些部位处的弯折形成在展开后的图中。在

图13中，投射光学***40以与到屏幕的距离对应的倍率对面板面PI上的像进行放大投射。投射光学***40的第1光学组40a从缩小侧起依次具有如下这10个透镜L1～L10：透镜L1～L6，它们构成第1-1透镜组41的透镜组E1；透镜L8，其构成透镜组E2；以及透镜L9、L10，它们构成第1-2透镜组42。例如从壁面投射变更为地面投射的情况那样，通过改变投射位置(改变投射距离)来进行变倍。在伴随这样的变倍的对焦时，第1-1透镜组41保持被固定的状态，另一方面，第1-2透镜组42分别移动。即，第1-2透镜组42在变倍时通过使两个透镜L10、L11独立地移动而进行对焦。

另外，参照图4等对各透镜L1～L10等的详细内容进行了说明，以下，当从缩小侧起依次进行汇总描述时，第1光学组40a由以下这10个透镜构成：双凸形状的正的第1透镜L1；双凸形状的正的第2透镜L2和双凹形状的负的第3透镜L3的接合透镜；凸面朝向缩小侧的凹凸形状的对两个面赋予了非球面的正的第4透镜L4；双凸形状的正的第5透镜L5、双凹形状的负的第6透镜L6和双凸形状的正的第7透镜L7这3个透镜的接合透镜；凸面朝向放大侧的凹凸形状的正的第8透镜L8；光轴附近为双凸形状的对两个面赋予了非球面的正的第9透镜L9；以及光轴附近为双凹形状的对两个面赋予了非球面的负的第10透镜L10。

并且，在第1光学组40a与第2光学组40b之间，经由第1光路偏转部AP1和第2光路偏转部AP2而最终通过第2光学组40b进行放大投影，其中，该第1光路偏转部AP1使第1光学组40a的光轴OA1发生偏转，该第2光路偏转部AP2使被第1光路偏转部AP1弯折后的光轴OA回到第1光学组40a的光轴OA1的行进方向。

这里，当将入射到第1光路偏转部AP1的第1光学组40a的入射角度设为45°时，会偏转90°，但当将入射角θ设为45°以下时，能够在光轴方向上压缩第2光学组40b的位置，因此有利于小型化。因此，在实施例1中，θ＝35°。

并且，构成第2光学组40b的反射镜MR由1个凹面形状的非球面镜构成。另外，各透镜的曲率等具体数据如上述表1所示。

图14是变更了投射倍率时的投射光学***的缩小侧像差图(球面像差、像散、畸变像差)，上段、中段、下段分别与表3的基准距离、近距离、远距离下的缩小侧像差图对应。

(实施例2)

在以下的表4中示出了实施例2的透镜面的数据。

〔表4〕

以下的表5是实施例2的透镜面的非球面系数。

〔表5〕

偶数次非球面系数

以下的表6示出了在变更了投射距离的情况下表4中的可变间隔d15、d17、d19、d24的值。

〔表6〕

可变间隔

图15是实施例2的投射光学***中的物体面到凹面反射镜的结构和光线图。并且，图16是实施例2的投射光学***的剖视图。另外，在图示中，省略了仅使光路弯折而不具有屈光力的第1和第2光路偏转部AP1、AP2，这些部位处的弯折形成在展开后的图中。在图15或图16中，投射光学***40以与到屏幕的距离对应的倍率对面板面PI上的像进行放大投射。投射光学***40的第1光学组40a从缩小侧依次具有如下这10个透镜L1～L10：第1-1透镜L1～L7，它们构成透镜组41的透镜组E1；透镜L8，其构成透镜组E2；以及透镜L9、L10，它们构成第1-2透镜组42。

以下，当从缩小侧起依次进行汇总描述时，第1光学组40a由以下这10个透镜构成：双凸形状的正的第1透镜L1；双凸形状的正的第2透镜L2、双凹形状的负的第3透镜L3和凸面朝向放大侧的凹凸形状的正的第4透镜L4这3个透镜的接合透镜；双凸形状的正的第5透镜L5、双凹形状的负的第6透镜L6和凸面朝向放大侧的凹凸形状的正的第7透镜L7这3个透镜的接合透镜；凸面朝向缩小侧的凹凸形状的对两个面赋予了非球面的正的第8透镜L8；光轴附近为双凸形状的对两个面赋予了非球面的正的第9透镜L9；以及光轴附近为凸面朝向放大侧的凹凸形状的对两个面赋予了非球面的负的第10透镜L10。

并且，构成第2光学组40b的反射镜MR由1个凹面形状的非球面镜构成。另外，各透镜的曲率等具体数据如上述表4所示。

图17是变更了投射倍率时的投射光学***的缩小侧像差图(球面像差、像散、畸变像差)，上段、中段、下段分别与表6的基准距离、近距离、远距离下的缩小侧像差图对应。

(实施例3)

在以下的表7中示出了实施例3的透镜面的数据。

〔表7〕

以下的表8是实施例3的透镜面的非球面系数。

〔表8〕

偶数次非球面系数

以下的表9示出了在变更了投射距离的情况下表7中的可变间隔d15、d17、d19、d24的值。

〔表9〕

可变间隔

图18是实施例3的投射光学***中的物体面到凹面反射镜的结构和光线图。并且，图19是实施例3的投射光学***的剖视图。另外，在图示中，省略了仅使光路弯折而不具有屈光力的第1和第2光路偏转部AP1、AP2，这些部位处的弯折形成在展开后的图中。在图18或图19中，投射光学***40以与到屏幕的距离对应的倍率对面板面PI上的像进行放大投射。投射光学***40的第1光学组40a从缩小侧起依次具有如下这9个透镜L1～L9：透镜L1～L6，它们构成第1-1透镜组41的透镜组E1；透镜L7，其构成透镜组E2；以及透镜L8、L9，它们构成第1-2透镜组42。

以下，当从缩小侧起依次进行汇总描述时，第1光学组40a由以下这9个透镜构成：双凸形状的正的第1透镜L1；双凸形状的正的第2透镜L2和双凹形状的负的第3透镜L3的接合透镜；双凸形状的正的第4透镜L4；双凸形状的正的第5透镜L5和双凹形状的负的第6透镜L6的接合透镜；凸面朝向放大侧的凹凸形状的正的第7透镜L7；光轴附近为凸面朝向缩小侧的凹凸形状的对两个面赋予了非球面的正的第8透镜L8；以及光轴附近为凸面朝向放大侧的凹凸形状的对两个面赋予了非球面的负的第9透镜L9。

并且，构成第2光学组40b的反射镜MR由1个凹面形状的非球面镜构成。另外，各透镜的曲率等具体数据如上述表7所示。

图20是变更了投射倍率时的投射光学***的缩小侧像差图(球面像差、像散、畸变像差)，上段、中段、下段分别与表9的基准距离、近距离、远距离下的缩小侧像差图对应。

(实施例4)

在以下的表10中示出了实施例4的透镜面的数据。

〔表10〕

以下的表11是实施例4的透镜面的非球面系数。

〔表11〕

偶数次非球面系数

奇数次非球面系数

以下的表12示出了在变更了投射距离的情况下表10中的可变间隔d25、d33、d39、d41的值。

〔表12〕

可变间隔

图21是实施例4的投射光学***的剖视图。图21的投射光学***相当于第2实施方式的投射光学***40。另外，在图示中，省略了仅使光路弯折而不具有屈光力的第1和第2光路偏转部AP1、AP2，这些部位处的弯折形成在展开后的图中。在图21中，投射光学***40以与到屏幕的距离对应的倍率对面板面PI上的像进行放大投射。投射光学***40的第1光学组40a从缩小侧起依次具有如下这9个透镜L1～L9：透镜L1～L6，它们构成第1-1透镜组41的透镜组E1；透镜L7，其构成透镜组E2；以及透镜L8、L9，它们构成第1-2透镜组42。投射光学***40的第2光学组40b从缩小侧起依次具有：透镜L10，其构成第2-1透镜组43；透镜L11～L18，它们构成第2-2透镜组44；以及透镜L19，其构成第2-3透镜组45。例如从壁面投射变更为地面投射的情况那样，通过改变投射位置(改变投射距离)来进行变倍。在伴随这样的变倍的对焦时，第1光学组40a、第2-1透镜组43以及第2-3透镜组45保持被固定的状态，另一方面，第2-2透镜组44分别进行移动。即，第2-2透镜组44在变倍时通过使8个透镜L11～L18移动而进行对焦。

在第1光学组40a与第2光学组40b之间，经由第1光路偏转部AP1和第2光路偏转部AP2而最终通过第2光学组40b进行放大投影，其中，该第1光路偏转部AP1使第1光学组40a的光轴OA1发生偏转，该第2光路偏转部AP2使被第1光路偏转部AP1弯折后的光轴OA回到第1光学组40a的光轴OA1的行进方向。

另外，参照图10等对各透镜L1～L19等的详细内容进行了说明，以下，当从缩小侧起依次进行汇总描述时，第1光学组40a由以下这9个透镜构成：双凸形状的正的第1透镜L1；双凸形状的正的第2透镜L2；双凸形状的正的第3透镜L3和双凹形状的负的第4透镜L4的接合透镜；双凹形状的负的第5透镜L5和双凸形状的正的第6透镜L6的接合透镜；凸面朝向放大侧的凹凸形状的正的第7透镜L7；凸面朝向放大侧的凹凸形状的正的第8透镜L8；以及凸面朝向缩小侧的凹凸形状的正的第9透镜L9。

并且，第2光学组40b由以下这10个透镜构成：光轴附近为双凸形状的对两个面赋予了非球面的正的第10透镜L10；凸面朝向缩小侧的凹凸形状的负的第11透镜L11和双凸形状的正的第12透镜的接合透镜L12；凸面朝向缩小侧的凹凸形状的正的第13透镜L13；双凸形状的正的第14透镜L14和双凹形状的负的第15透镜L15的接合透镜；凸面朝向缩小侧的凹凸形状的正的第16透镜L16；凸面朝向放大侧的凹凸形状的对两个面赋予了非球面的负的第17透镜L17；凸面朝向放大侧的凹凸形状的负的第18透镜L18；以及光轴附近为双凹形状的对两个面赋予了非球面的负的第19透镜L19。

另外，各透镜的曲率等具体数据如上述表10所示。

图22是变更了投射倍率时的投射光学***的缩小侧像差图(球面像差、像散、畸变像差)，上段、中段、下段分别与表12的基准距离、近距离、远距离下的缩小侧像差图对应。

(实施例5)

在以下的表13中示出了实施例5的透镜面的数据。

〔表13〕

以下的表14是实施例5的透镜面的非球面系数。

〔表14〕

偶数次非球面系数

奇数次非球面系数

以下的表15示出了在变更了投射距离的情况下表13中的可变间隔d27、d36、d40、d42的值。

〔表15〕

可变间隔

图23是实施例5的投射光学***中的物体面到凹面反射镜的结构和光线图。并且，图24是实施例5的投射光学***的剖视图。另外，在图示中，省略了仅使光路弯折而不具有屈光力的第1和第2光路偏转部，这些部位处的弯折形成在展开后的图中。在图23或图24中，投射光学***40以与到屏幕的距离对应的倍率对面板面PI上的像进行放大投射。投射光学***40的第1光学组40a从缩小侧起依次具有如下的10个透镜L1～L10：透镜L1～L6，它们构成第1-1透镜组41的透镜组E1；透镜L7，其构成透镜组E2；以及透镜L8～L10，它们构成第1-2透镜组42。投射光学***40的第2光学组40b从缩小侧起依次具有：透镜L11，其构成第2-1透镜组43；透镜L12～L18，它们构成第2-2透镜组44；以及透镜L19，其构成第2-3透镜组45。例如从壁面投射变更为地面投射的情况那样，通过改变投射位置(改变投射距离)来进行变倍。在伴随这样的变倍的对焦时，第1光学组40a、第2-1透镜组43以及第2-3透镜组45保持被固定的状态，另一方面，第2-2透镜组44分别进行移动。即，第2-2透镜组44在变倍时通过使7个透镜L12～L18中的至少一部分移动而进行对焦。

在第1光学组40a与第2光学组40b之间，隔着第1光路偏转部AP1和第2光路偏转部AP2而最终通过第2光学组40b进行放大投影，其中，该第1光路偏转部AP1使第1光学组40a的光轴OA1发生偏转，该第2光路偏转部AP2使被第1光路偏转部AP1弯折后的光轴OA回到第1光学组40a的光轴OA1的行进方向。

以下，当从缩小侧起依次进行汇总描述时，第1光学组40a由以下这10个透镜构成：凸面朝向放大侧的凹凸形状的正的第1透镜L1；双凸形状的正的第2透镜L2；双凸形状的正的第3透镜L3、双凹形状的负的第4透镜L4和双凸形状的正的第5透镜L5这3个透镜的接合透镜；凸面朝向缩小侧的凹凸形状的正的第6透镜L6；凸面朝向缩小侧的凹凸形状的正的第7透镜L7；双凹形状的负的第8透镜L8；凸面朝向放大侧的凹凸形状的正的第9透镜L9；以及双凸形状的正的第10透镜L10。

并且，第2光学组40b由以下这9个透镜构成：凸面朝向放大侧的凹凸形状的正的第11透镜L11；光轴附近为凸面朝向缩小侧的凹凸形状的对两个面赋予了非球面的正的第12透镜L12；双凸形状的正的第13透镜L13；双凸形状的正的第14透镜L14；双凸形状的正的第15透镜L15和双凹形状的负的第16透镜L16的接合透镜；凸面朝向放大侧的凹凸形状的正的第17透镜L17；凸面朝向放大侧的凹凸形状的负的第18透镜L18；以及光轴附近为双凹形状的对两个面赋予了非球面的负的第19透镜L19。

另外，各透镜的曲率等具体数据如上述表13所示。

图25是变更了投射倍率时的投射光学***的缩小侧像差图(球面像差、像散、畸变像差)，上段、中段、下段分别与表15的基准距离、近距离、远距离下的缩小侧像差图对应。

(实施例6)

在以下的表16中示出了实施例6的透镜面的数据。

〔表16〕

以下的表17是实施例6的透镜面的非球面系数。

〔表17〕

偶数次非球面系数

奇数次非球面系数

以下的表18示出了在变更了投射距离的情况下表16中的可变间隔d10、d12、d14、d15的值。

〔表18〕

可变间隔

图26是实施例6的投射光学***中的物体面到凹面反射镜的结构和光线图。并且，图27是实施例6的投射光学***的剖视图。另外，在图示中，省略了仅使光路弯折而不具有屈光力的第1和第2光路偏转部，这些部位处的弯折形成在展开后的图中。在图26或图27中，投射光学***40以与到屏幕的距离对应的倍率对面板面PI上的像进行放大投射。投射光学***40的第1光学组40a从缩小侧起依次具有如下这8个透镜L1～L8：透镜L1～L4，它们构成第1-1透镜组41的透镜组E1；透镜L5，其构成透镜组E2；以及透镜L6～L8，它们构成第1-2透镜组42。投射光学***40的第2光学组40b从缩小侧起依次具有：透镜L9，其构成第2-1透镜组43；透镜L10～L15，它们构成第2-2透镜组44；以及透镜L16，其构成第2-3透镜组45。例如从壁面投射变更为地面投射的情况那样，通过改变投射位置(改变投射距离)来进行变倍。在伴随这样的变倍的对焦时，第1光学组40a、第2-1透镜组43以及第2-3透镜组45保持被固定的状态，另一方面，第2-2透镜组44分别进行移动。即，第2-2透镜组44在变倍时通过使6个透镜L10～L15移动而进行对焦。

在第1光学组40a与第2光学组40b之间，经由第1光路偏转部AP1和第2光路偏转部AP2而最终通过第2光学组40b进行放大投影，其中，该第1光路偏转部AP1使第1光学组40a的光轴OA1发生偏转，该第2光路偏转部AP2使被第1光路偏转部AP1弯折后的光轴OA回到第1光学组40a的光轴OA1的行进方向。

以下，当从缩小侧起依次进行汇总描述时，第1光学组40a由以下这8个透镜构成：双凸形状的正的第1透镜L1；双凸形状的正的第2透镜L2、双凹形状的负的第3透镜L3和双凸形状的正的第4透镜L4这3个透镜的接合透镜；双凸形状的对两个面赋予了非球面的正的第5透镜L5；凸面朝向放大侧的凹凸形状的负的第6透镜L6；凸面朝向放大侧的凹凸形状的正的第7透镜L7；以及双凸形状的正的第8透镜L8。

并且，第2光学组40b由以下这8个透镜构成：光轴附近为双凸形状的对两个面赋予了非球面的正的第9透镜L9；双凸形状的正的第10透镜L10；凸面朝向缩小侧的凹凸形状的正的第11透镜L11；双凸形状的正的第12透镜L12和双凹形状的负的第13透镜L13的接合透镜；凸面朝向缩小侧的凹凸形状的正的第14透镜L14；凸面朝向放大侧的凹凸形状的负的第15透镜L15；以及光轴附近为双凹形状的对两个面赋予了非球面的负的第16透镜L16。

另外，各透镜的曲率等具体数据如上述表16所示。

图28是变更了投射倍率时的投射光学***的缩小侧像差图(球面像差、像散、畸变像差)，上段、中段、下段分别与表15的基准距离、近距离、远距离下的缩小侧像差图对应。

〔实施例的总结〕

在任意的实施例中，既能够实现广角端的半视场角为70度以上的宽视场角，还能够实现紧凑的结构。另外，关于各实施例，各条件式(1)～(8)的上述各种条件如下，任意的实施例均满足。但是，仅实施例1～3满足条件式(4)，仅实施例4～6满足条件式(5)。并且，关于条件式(8)，在例示的实施例1的变形例中θt＝7.5°，除此之外θt＝0°。

〔表19〕

如上所述，在本发明的具体方面中，其特征在于，在将第1光学组的最靠放大侧的面到第2光学组的最靠缩小侧的面的距离设为D，将第1光学组的最靠放大侧的面的有效半径设为H1，将第2光学组的最靠缩小侧的面的有效半径设为H2时，投射光学***满足条件式

0.2＜(H1+H2)/D＜0.6···(3)。

在该情况下，能够使第1光学组与第2光学组之间形成得较大，例如能够高效地配置由两个光路偏转部构成的光路偏转光学***。

并且，在本发明的另一方面中，其特征在于，第2光学组包含至少1个凹面形状的非球面反射面，在将整个***的焦距设为F，将第1光学组的焦距设为F1时，满足条件式

0.08＜F/F1＜0.16···(4)。

在该情况下，能够由凹面的反射镜构成第2光学组。

并且，在本发明的又一个方面中，其特征在于，第2光学组具有多个透镜，该多个透镜包含至少1个具有负的屈光力的非球面透镜，

在将整个***的焦距设为F，将第1光学组的焦距设为F1时，满足条件式

|F/F1|＜0.06···(5)。

在该情况下，能够由多个透镜构成第2光学组。

并且，在本发明的又一个方面中，其特征在于，在光路偏转光学***中，第1光路偏转部和第2光路偏转部由两个反射镜构成，配置成反射面互相面对。在该情况下，能够通过两个反射镜使图像光的光路偏转。

并且，在本发明的又一个方面中，其特征在于，在将第1光学组的最靠放大侧的面到第2光学组的最靠缩小侧的面的距离设为D，将光路偏转光学***的第1光路偏转部和第2光路偏转部在光轴上的距离设为d时，满足条件式

0.3＜d/D＜0.6···(6)。

在该情况下，在通过光路偏转光学***使光轴偏转时，光束不会因作为两个光学组的第1光学组和第2光学组、构成光路偏转光学***的两个光路偏转部而发生干涉。

并且，在本发明的又一个方面中，其特征在于，第1光学组的光轴和被光路偏转光学***偏转后的第2光学组的光轴是平行的，并且光轴的行进方向是一致的。在该情况下，能够使光学***形成得紧凑，例如，能够将光学***收纳在大致正方形的壳体中。

并且，在本发明的又一个方面中，其特征在于，在将离开第1光学组的光轴向第1光路偏转部入射的入射角设为θ时，满足条件式

30°＜θ＜50°···(7)。

在该情况下，抑制了光的干涉或第2光学组的增大，并且在第2光学组由凹面镜构成的情况下能够使该凹面镜不是较深的反射面。

并且，在本发明的又一个方面中，其特征在于，在将第1光路偏转部的反射面与第2光路偏转部的反射面所成的角度设为θt时，光路偏转光学***满足条件式

θt＜15°···(8)。

在该情况下，从装置整体的进一步小型化来看，能够在确保光路时维持与画面周边部对应的光束不互相干涉。

并且，在本发明的又一个方面中，其特征在于，被第1光路偏转部偏转后的光轴相对于缩小侧共轭位置的面的水平轴或垂直轴倾斜。在该情况下，能够使光学***的整体配置简单化，使装置薄型化。

并且，在本发明的又一个方面中，其特征在于，在光路偏转光学***中，第1光路偏转部和第2光路偏转部由一体成型的保持部进行定位。在该情况下，在第1光路偏转部与第2光路偏转部之间，能够成为相对于光轴以确定的角度倾斜的状态，并且在维持着彼此的配置关系的状态下固定。

本发明并不限于上述实施方式或实施例，能够在不脱离其主旨的范围内以各种方式实施。

例如，在各实施例中，可以在构成各透镜组的透镜的前后或之间追加1个以上的实际上不具有屈光力的透镜。

并且，投射光学***40所放大投射的对象不限于液晶面板，还能够利用投射光学***40对由将微镜作为像素的数字微镜器件等光调制元件形成的图像进行放大投射。

Claims (10)

1.一种投射光学***，该投射光学***从缩小侧起依次具有：第1光学组，其由多个透镜构成；以及第2光学组，其由至少1个光学元件构成，该投射光学***的特征在于，

所述第1光学组形成缩小侧共轭位置的图像的中间像，

所述第2光学组以半视场角为50°以上的视场角对由所述第1光学组形成的中间像进行放大投影，

该投射光学***具有光路偏转光学***，该光路偏转光学***配置在所述第1光学组与所述第2光学组之间，具有第1光路偏转部和第2光路偏转部，其中，该第1光路偏转部使所述第1光学组的光轴发生偏转，该第2光路偏转部使被所述第1光路偏转部偏转后的光轴进一步偏转而回到所述第1光学组的光轴的行进方向，

所述投射光学***仅为所述第1光学组、所述第2光学组以及所述光路偏转光学***，

在将所述缩小侧共轭位置到所述第1光学组的最靠缩小侧的面的空气换算距离设为Fb1，将所述第1光学组的最靠放大侧的面到形成中间像的光轴上的近轴焦点位置的距离设为Fb2，将所述第1光学组的全长设为TL时，满足条件式

0.1＜Fb1/Fb2＜0.3···(1)

0.8＜Fb2/TL＜2.0···(2)，

并且，所述第2光学组具有多个透镜，该多个透镜包含至少1个具有负的屈光力的非球面透镜，

在将整个***的焦距设为F，将所述第1光学组的焦距设为F1时，满足条件式

|F/F1|＜0.06···(5)。

2.根据权利要求1所述的投射光学***，其特征在于，

在将所述第1光学组的最靠放大侧的面到第2光学组的最靠缩小侧的面的距离设为D，将所述第1光学组的最靠放大侧的面的有效半径设为H1，将所述第2光学组的最靠缩小侧的面的有效半径设为H2时，满足条件式

0.2＜(H1+H2)/D＜0.6···(3)。

3.根据权利要求1或2所述的投射光学***，其特征在于，

在所述光路偏转光学***中，所述第1光路偏转部和所述第2光路偏转部由两个反射镜构成，配置成反射面互相面对。

4.根据权利要求1或2所述的投射光学***，其特征在于，

在将所述第1光学组的最靠放大侧的面到第2光学组的最靠缩小侧的面的距离设为D，将所述光路偏转光学***的所述第1光路偏转部和所述第2光路偏转部在光轴上的距离设为d时，满足条件式

0.3＜d/D＜0.6···(6)。

5.根据权利要求1或2所述的投射光学***，其特征在于，

所述第1光学组的光轴和被所述光路偏转光学***偏转后的第2光学组的光轴是平行的，并且光轴的行进方向是一致的。

6.根据权利要求1或2所述的投射光学***，其特征在于，

在将离开所述第1光学组的光轴向所述第1光路偏转部入射的入射角设为θ时，满足条件式

30°＜θ＜50°···(7)。

7.根据权利要求1或2所述的投射光学***，其特征在于，

在将所述第1光路偏转部的反射面与所述第2光路偏转部的反射面所成的角度设为θt时，所述光路偏转光学***满足条件式

θt＜15°···(8)。

8.根据权利要求1或2所述的投射光学***，其特征在于，

被所述第1光路偏转部偏转后的光轴相对于所述缩小侧共轭位置的面的水平轴或垂直轴倾斜。

9.根据权利要求1或2所述的投射光学***，其特征在于，

在所述光路偏转光学***中，所述第1光路偏转部和所述第2光路偏转部由一体成型的保持部进行定位。

10.一种投射型图像显示装置，其具有：

光调制元件，其对来自光源的光进行调制而形成图像；以及

权利要求1～9中的任意一项所述的投射光学***，其投射所述光调制元件的所述图像。

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