JP2018060131A - 投射光学系および投射装置および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像、第２中間像として結像させたのち、拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる新規な投射光学系の実現を課題とする。
【解決手段】投射光学系の第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群と、光路分離光学手段ＳＰＤと、反射光学手段ＲＦＤとを有して構成され、光路分離光学手段ＳＰＤは、原画像から反射光学手段へ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段により反射されて第２光学群Ｇ２へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有し、第１レンズ群は、少なくともその一部が、入射結像光束と反射結像光束とに共通化され、第３光学群Ｇ３は、第２中間像ＩＭ２の拡大側に位置する凹面ミラーを有する。
【選択図】図１

Description

この発明は、投射光学系および投射装置および撮像装置に関する。

液晶表示素子、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）等の画像表示素子に表示された原画像をスクリーン等の被投射面上に拡大画像として投射する投射装置（以下「プロジェクタ」とも言う。）は、近来広く普及している。

原画像の拡大画像を投射する投射光学系においては、原画像と拡大画像とが共役関係にあり、原画像は縮小側の共役面に表示され、拡大画像は拡大側の共役面に結像される。

このような投射光学系として、縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像、第２中間像として結像させたのち、拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系が知られている（特許文献１ないし４等）。

この発明は、縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像、第２中間像として結像させたのち、拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる新規な投射光学系の実現を課題とする。

この発明の投射光学系は、縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群、第２光学群、第３光学群を配して構成され、前記縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、前記拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像、第２中間像として結像させたのち、前記拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系であって、前記第１光学群は、第１レンズ群と、光路分離光学手段と、該光路分離光学手段側からの前記結像光束を、前記第２光学群側へ反射する反射面を有する反射光学手段とを有して構成され、前記光路分離光学手段は、前記原画像から前記反射光学手段へ向かう入射結像光束の光路と、前記反射光学手段により反射されて前記第２光学群へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有し、前記第１レンズ群は、少なくともその一部が、前記入射結像光束と前記反射結像光束とに共通化され、前記第３光学群は、前記第２中間像の前記拡大側に位置する凹面ミラーを有する。

この発明によれば、縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像、第２中間像として結像させたのち、拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる新規な投射光学系を実現できる。

実施例１の投射光学系の構成を示す図である。 実施例１の投射距離７００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 実施例１の投射距離７００ｍｍにおけるコマ収差を示す図である。 実施例１の投射距離１０００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 実施例１の投射距離１０００ｍｍにおけるコマ収差を示す図である。 実施例２の投射光学系の構成を示す図である。 実施例２の投射距離７００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 実施例２の投射距離７００ｍｍにおけるコマ収差を示す図である。 実施例３の投射光学系の構成を示す図である。 実施例３の投射距離７００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 実施例３の投射距離７００ｍｍにおけるコマ収差を示す図である。 実施例４の投射光学系の構成を示す図である。 実施例４の投射距離７００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 実施例４の投射距離７００ｍｍにおけるコマ収差を示す図である。 実施例５の投射光学系の構成を示す図である。 実施例５の投射距離７００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。 実施例５の投射距離７００ｍｍにおけるコマ収差を示す図である。 実施例５の投射光学系の別形態の構成を示す図である。 実施例５の投射光学系の別形態の構成を示す図である。 実施例１の投射光学系に矩形の表示素子を配置して使用した一例の光路を示す図である。 投射光学系の別の実施の形態を特徴部分のみ説明図として示す図である。

以下、実施の形態を説明する。
図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９に、投射光学系の実施の形態を７例示す。繁雑を避けるため、これらの図において符号を共通化する。
これらの図において、符号Ｇ１は第１光学群、符号Ｇ２は第２光学群、符号Ｇ３は第３光学群を示す。
符号ＭＤは、画像表示素子を示す。以下に説明する実施の形態においては、画像表示素子ＭＤとしては透過型の３板式液晶パネルが想定されている。即ち、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）用の３枚の液晶パネルが用意され、これら３枚の液晶パネルにそれぞれ赤画像成分、緑画像成分、青画像成分が「原画像」として表示される。図においては、３枚の液晶パネルを便宜的に１枚に纏めて描いている。

符号Ｐは、色合成用のプリズムを示す。３枚の液晶パネルの原画像からの光は、プリズムＰにより色合成されて「原画像からの結像光束」となって投射光学系に入射する。
符号ＳＰＤは「光路分離光学手段」、符号ＩＭ１は「第１中間像」、符号ＩＭ２は「第２中間像」をそれぞれ示す。また、符号ＲＦＤは「反射光学手段」を示す。
光路分離光学手段ＳＰＤに関して、画像表示素子ＭＤの側が「縮小側」、第１中間像ＩＭ１の側が「拡大側」である。従って、画像表示素子ＭＤの画像表示面が「縮小側の共役面」である。
符号ＡＸ１は「光路分離光学手段ＳＰＤの縮小側の光軸」を示し、符号ＡＸ２は「光路分離光学手段ＳＰＤの拡大側の光軸」を示す。光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２のなす角（光軸ＡＸ１から光軸ＡＸ２への時計回りの角度）を角度：θＡＸとする。
図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８に示す実施の形態においては、角度：θＡＸは９０度である。また、図１９に示す実施の形態では、角度：θＡＢは、９０度より小さい角である。

図１を参照する。
図１に示す実施の形態では、光路分離光学手段ＳＰＤは直角プリズム状であって、対角斜面上における光軸ＡＸ１とＡＸ２との交点よりも、図で左下の部分が反射面Ｒ１となっており、上記交点よりも右上の部分は「透過面」となっている。
原画像からの結像光束（プリズムＰにより色合成されている。）は、光路分離光学手段ＳＰＤに入射すると、上記反射面により反射光学手段ＲＦＤの側へ反射される。
第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群と光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとにより構成されている。第１レンズ群は、光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配置された７枚のレンズと、光路分離光学手段ＳＰＤの拡大側に配置された１枚のレンズＰＦＬとの８枚のレンズにより構成されている。
反射光学手段ＲＦＤは平面鏡であり、その反射面が開口絞りＳと合致している。
第２光学群Ｇ２は、第１レンズ群Ｇ１におけるもっとも拡大側のレンズＰＦＬの拡大側に配され、３枚のレンズにより構成されている。
第３光学群Ｇ３は、第２光学群Ｇ２の拡大側に配置された「凹面ミラー」で構成されている。
即ち、画像表示素子ＭＤの画像表示面からの結像光束（原画像からの結像光束）は、光路分離光学手段ＳＰＤの反射面Ｒ１により反射され、「入射結像光束」となって反射光学手段ＲＦＤに入射し、反射されると「反射結像光束」となって、光路分離光学手段ＳＰＤの「透過面」を透過し、レンズＰＦＬを透過し、第１中間像ＩＭ１を結像した後、第２光学群Ｇ２を透過して第２中間像ＩＭ２を結像する。
その後、第３光学群Ｇ３により反射され、図１において図示を省略されている拡大側の共役面（一般にスクリーンである。）上に原画像の拡大画像を結像する。

このように、図１に実施の形態を示す投射光学系は、縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群Ｇ１、第２光学群Ｇ２、第３光学群Ｇ３を配して構成され、縮小側の共役面である画像表示素子ＭＤの画像表示面からの結像光束を、拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像ＩＭ１、第２中間像ＩＭ２として結像させたのち、拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系である。
第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群と、光路分離光学手段ＳＰＤと、光路分離光学手段ＳＰＤ側からの結像光束を、第２光学群Ｇ２側へ反射する反射面を有する反射光学手段ＲＦＤとを有して構成され、光路分離光学手段ＳＰＤは、原画像から反射光学手段ＲＦＤへ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段ＲＦＤにより反射されて第２光学群Ｇ２へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有する。
第１レンズ群は、少なくともその一部（光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配置された７枚のレンズにより構成される部分）が「入射結像光束と反射結像光束とに共通化され」ている。そして、第３光学群Ｇ３は、第２中間像ＩＭ２の拡大側に位置する凹面ミラーを有する。
図６に実施の形態を示す投射光学系も、図１に示す実施の形態のものと同様である。
縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群Ｇ１、第２光学群Ｇ２、第３光学群Ｇ３を配して構成され、縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像ＩＭ１、第２中間像ＩＭ２として結像させたのち、拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系である。
第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群と、光路分離光学手段ＳＰＤと、光路分離光学手段側からの結像光束を、第２光学群Ｇ２側へ反射する反射面を有する反射光学手段ＲＦＤとを有して構成され、光路分離光学手段ＳＰＤは、原画像から反射光学手段ＲＦＤへ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段ＲＦＤにより反射されて第２光学群Ｇ２へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有する。
光路分離光学手段ＳＰＤは、図１の実施の形態における光路分離光学手段ＳＰＤと同様に、直角プリズム状で、対角斜面上における光軸ＡＸ１とＡＸ２との交点よりも、図で左下の部分が反射面Ｒ１となっており、上記交点よりも右上の部分は「透過面」となっている。
反射光学手段ＲＦＤも図１の実施の形態における反射光学手段ＲＦＤと同様、平面鏡であり、その反射面が開口絞りＳと合致している。
第１レンズ群は、少なくともその一部（光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配置される７枚のレンズ）が、入射結像光束と反射結像光束とに共通化され、第３光学群Ｇ３は、第２中間像Ｇ２の拡大側に位置する凹面ミラーを有する。

從って、図６に実施の形態を示す投射光学系は、縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群Ｇ１、第２光学群Ｇ２、第３光学群Ｇ３を配して構成され、縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像ＩＭ１、第２中間像ＩＭ２として結像させたのち、拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系である。
第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群と、光路分離光学手段ＳＰＤと、光路分離光学手段側からの結像光束を、第２光学群側へ反射する反射面を有する反射光学手段ＲＦＤとを有して構成され、光路分離光学手段ＳＰＤは、原画像から反射光学手段ＲＦＤへ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段ＲＦＤにより反射されて第２光学群Ｇ２へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有する。
第１レンズ群は、少なくともその一部が「入射結像光束と反射結像光束とに共通化」され、第３光学群Ｇ３は、第２中間像Ｇ２の拡大側に位置する凹面ミラーを有する。

図９に実施の形態を示す投射光学系は、縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群Ｇ１、第２光学群Ｇ２、第３光学群Ｇ３を配して構成され、縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像ＩＭ１、第２中間像ＩＭ２として結像させたのち、拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系である。
第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群Ｇ１と、光路分離光学手段ＳＰＤと、光路分離光学手段側からの結像光束を、第２光学群Ｇ２側へ反射する反射面を有する反射光学手段ＲＦＤとを有して構成される。光路分離光学手段ＳＰＤは、図１、図６に示すものと同様、直角プリズム状で、対角斜面上における光軸ＡＸ１とＡＸ２との交点よりも、図で左下の部分が反射面Ｒ１となっており、上記交点よりも右上の部分は「透過面」となっており、原画像から反射光学手段ＲＦＤへ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段ＲＦＤにより反射されて第２光学群Ｇ２へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有する。
第１レンズ群は、少なくともその一部（光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配された６枚のレンズ）が、入射結像光束と反射結像光束とに共通化され、第３光学群Ｇ３は、第２中間像ＩＭ２の拡大側に位置する凹面ミラーを有する。
図９に示す投射光学系は、図１、図６の投射光学系と異なり、反射光学手段ＲＦＤの「開口絞りＳを兼ねた反射面」が凹面であり、屈折力を有する。

図１２に実施の形態を示す投射光学系は、縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群Ｇ１、第２光学群Ｇ２、第３光学群Ｇ３を配して構成され、縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像ＩＭ１、第２中間像ＩＭ２として結像させたのち、拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系である。
第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群Ｇ１と、光路分離光学手段ＳＰＤと、光路分離光学手段側からの結像光束を、第２光学群Ｇ２側へ反射する反射面を有する反射光学手段ＲＦＤとを有して構成されている。光路分離光学手段ＳＰＤは、図１、図６に示すものと同様、直角プリズム状で、反射面Ｒ１と「透過面」を有し、原画像から反射光学手段ＲＦＤへ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段ＲＦＤにより反射されて第２光学群Ｇ２へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有する。
第１レンズ群は、少なくともその一部（光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配された７枚のレンズ）が、入射結像光束と反射結像光束とに共通化され、第３光学群Ｇ３は、第２中間像ＩＭ２の拡大側に位置する凹面ミラーを有する。
図１２に示す投射光学系は、図１、図６、図９の投射光学系と異なり、反射光学手段ＲＦＤが、第１レンズ系のうち、入射結像光束が最後に入射するレンズ面に形成された反射膜により構成され、該反射膜が開口絞りを兼ねている。開口絞りを兼ねた該レンズ面は入射側に凹面を向けている。
この例に限らず、開口絞りを兼ねる「反射膜を形成された入射結像光束が最後に入射するレンズ面」は平面であることができる。

図１５に実施の形態を示す投射光学系は、縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群Ｇ１、第２光学群Ｇ２、第３光学群Ｇ３を配して構成され、縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像ＩＭ１、第２中間像ＩＭ２として結像させたのち、拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系である。
第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群と、光路分離光学手段ＳＰＤと、光路分離光学手段側からの結像光束を、第２光学群Ｇ２側へ反射する反射面を有する反射光学手段ＲＦＤとを有して構成されている。光路分離光学手段ＳＰＤは、図１における光路分離光学手段における反射面Ｒ１と等価な反射面を有する平面鏡であり、原画像から反射光学手段ＲＦＤへ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段ＲＦＤにより反射されて第２光学群Ｇ２へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有する。
反射光学手段ＲＦＤは、図１に示す実施の形態におけるものと同じく、平面鏡であり、その反射面が開口絞りＳと合致している。
前記第１レンズ群は、少なくともその一部（光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配された７枚のレンズ）が、入射結像光束と反射結像光束とに共通化され、第３光学群Ｇ３は、第２中間像ＩＭ２の拡大側に位置する凹面ミラーを有する。
図１５に実施の形態を示す投射光学系では、第１レンズ群は「光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配された７枚のレンズ」と、光路分離光学手段ＳＰＤの拡大側に配された２枚のレンズとにより構成されている。

図１８に実施に形態を示す投射光学系は、縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群Ｇ１、第２光学群Ｇ２、第３光学群Ｇ３を配して構成され、縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像ＩＭ１、第２中間像ＩＭ２として結像させたのち、拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系である。
第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群と、光路分離光学手段ＳＰＤと、光路分離光学手段側からの結像光束を、第２光学群Ｇ２側へ反射する反射面を有する反射光学手段ＲＦＤとを有して構成されている。光路分離光学手段ＳＰＤは、図１５の光路分離光学手段と同じ平面鏡であり、原画像から反射光学手段ＲＦＤへ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段ＲＦＤにより反射されて第２光学群Ｇ２へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有する。
図１８に示す実施の形態では、原画像からの結像光束は、入射結像光束として直接に反射光学手段ＲＦＤに入射し、反射光学手段ＲＦＤにより反射された反射結像光束は、光路分離光学手段ＳＰＤにより反射されて第２光学群の側に向かう。
反射光学手段ＲＦＤは、図１に示す実施の形態におけるものと同じく、平面鏡であり、その反射面が開口絞りＳと合致している。
前記第１レンズ群は、少なくともその一部（光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配された７枚のレンズ）が、入射結像光束と反射結像光束とに共通化され、第３光学群Ｇ３は、第２中間像ＩＭ２の拡大側に位置する凹面ミラーを有する。
図１８に実施の形態を示す投射光学系でも、第１レンズ群は「光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配された７枚のレンズ」と、光路分離光学手段ＳＰＤの拡大側に配された２枚のレンズとにより構成されている。

図１９に実施の形態を示す投射光学系は、図１８に示す実施の形態における光路分離光学手段ＳＰＤである平面鏡を、図１８の面内で「反時計回りに回転させる」ことにより、光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２とがなす角度：θＡＢが「９０度より小さい角度」となるように構成した例である。
従って、図１９に示す投射光学系も、縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群Ｇ１、第２光学群Ｇ２、第３光学群Ｇ３を配して構成され、縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像ＩＭ１、第２中間像ＩＭ２として結像させたのち、拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系である。
第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群と、光路分離光学手段ＳＰＤと、光路分離光学手段側からの結像光束を、第２光学群Ｇ２側へ反射する反射面を有する反射光学手段ＲＦＤとを有して構成されている。光路分離光学手段ＳＰＤは、図１５の光路分離光学手段と同じ平面鏡であり、原画像から反射光学手段ＲＦＤへ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段ＲＦＤにより反射されて第２光学群Ｇ２へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有する。
原画像からの結像光束は、入射結像光束として直接に反射光学手段ＲＦＤに入射し、反射光学手段ＲＦＤにより反射された反射結像光束は、光路分離光学手段ＳＰＤにより反射されて第２光学群の側に向かう。
反射光学手段ＲＦＤは、図１に示す実施の形態におけるものと同じく、平面鏡であり、その反射面が開口絞りＳと合致している。
前記第１レンズ群は、少なくともその一部（光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配された７枚のレンズ）が、入射結像光束と反射結像光束とに共通化され、第３光学群Ｇ３は、第２中間像ＩＭ２の拡大側に位置する凹面ミラーを有する。
第１レンズ群は「光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配された７枚のレンズ」と、光路分離光学手段ＳＰＤの拡大側に配された２枚のレンズとにより構成されている。

以上、この発明の投射光学系の光学配置を７例示したが、投射光学系の光学配置は、上の７例に限定されるものではない。例えば、図１、図６、図９、図１２に示す実施の形態において、光路分離光学手段ＳＰＤを、図１５や図１８、図１９に示すものに代えることができる。
光路分離光学手段は、縮小側の共役面上の原画像からの結像光束のうち「入射結像光束となるべき部分、および、前記反射結像光束となるべき部分の、一方を反射し、他方を通過させる」ことにより、これら両結像光束の光路の分離を行うものであり、上に示した各実施の形態における光路分離光学手段ＳＰＤは、このようになっている。
光路分離光学手段は、後述する例のように「偏光合成手段、偏光分離手段および位相差板を有する」構成とすることもできる。また、光路分離光学手段ＳＰＤを「ハーフミラー」で構成することもできる。
また、図１５、図１８、図１９に示す実施の形態において、反射光学手段ＲＦＤを図９、図１２に示すものに代えることもできる。
第１レンズ群の「入射結像光束が最後に入射するレンズ面」には、上記の如く、反射膜を形成して反射光学手段とすることができるが、反射膜を形成する場合も形成しない場合も、「入射結像光束が最後に入射するレンズ面」は、曲面とすることも平面とすることもできる。

拡大側の共役面上に結像させる拡大画像のサイズ変更は、第３光学群から拡大側の共役面（スクリーン等）までの投射距離を変えて行うが、投射光学系が広画角になると投射距離の変動に対し、像面湾曲やディストーションが増大し易い。

拡大画像を「拡大側の共役面（スクリーン等）」に合焦（フォーカシング）させるには、種々の方法が可能であるが、上に説明した各実施の形態では、第２光学系Ｇ２が複数（３枚）のレンズを有して構成されており、第２光学群Ｇ２を構成する１枚以上のレンズを光軸方向へ移動させてフォーカシングを行うことができる。
第２光学群Ｇ２は結像光束の射出側に近く、アクセスが容易であり、第２光学群内の１以上のレンズ群を移動させることで、像面の湾曲とディストーションを良好に保ちながらピント合わせが可能である。
投射光学系はまた、縮小側に「略テレセントリック」であることが好ましい。

この発明の投射光学系は、以下の条件（１）ないし（３）の任意の１以上を満足することが好ましい。
（１） １．５ ＜ Ｙｍ／Ｙｉ ＜ ５．０
（２） ０．２５ ＜ Ｌｍ／Ｌｒ ＜ ０．５５
（３） ４５°≦ θＡＸ ≦ ９０°
これら条件（１）ないし（３）のパラメータにおける各記号の意味は、以下の通りである。
「２Ｙｉ」は、縮小側の共役面から拡大側の共役面に至る光路上における結像光束の、原画像位置における最大有効径、「２Ｙｍ」は、第３光学群の凹面ミラーの鏡面上における最大有効径である。
「Ｌｒ」は、反射光学手段の反射面と第２光学群の最も拡大側のレンズ面との光軸上の距離、「Ｌｍ」は、第２光学群の最も拡大側のレンズ面と第３光学群の凹面ミラー面との光軸上の距離である。
「θＡＢ」は、光路分離光学手段の縮小側の光軸と、光路分離光学手段の拡大側の光軸との角度である。

条件（１）のパラメータ：Ｙｍ／Ｙｉ小さくなると、凹面ミラーの鏡面上の光束の最大有効径が小さくなるので、第３光学系の凹面ミラーの小型化が容易となる。しかし、条件（１）の下限を超えると、凹面ミラーの鏡面上における各像高の主光線密度が過大となり、凹面ミラーで主に補正しているディストーションを始めとする諸収差の抑制が困難となり易い。
条件（１）のパラメータ：Ｙｍ／Ｙｉが上限を超えると、第３光学群の凹面ミラーが大型化し易く、投射光学系をコンパクトに構成することが困難となり易い。
条件（２）のパラメータ：Ｌｍ／Ｌｒが小さくなる場合としては、Ｌｍが小さくなる場合、Ｌｒが大きくなる場合があるが、距離：Ｌｍは、第２中間像Ｉｍ２を結像させるスペースとしてある程度の大きさが必要であり、このスペースを確保しつつ、パラメータ：Ｌｍ／Ｌｒが小さくなると、距離：Ｌｒが大きくなる。

条件（２）のパラメータ：Ｌｍ／Ｌｒが下限を超えると、第１光学群と第２光学群の光軸上の長さ（Ｌｒ＋Ｌｍ）が大きくなり、投射光学系が長大化し易い。
条件（２）のパラメータ：Ｌｍ／Ｌｒが上限を超えると、第１光学群と第２光学群の光軸上の長さを小さくできるが、球面収差、コマ収差等が大きくなり易く、光学性能の維持が困難になり易い。また、第１光学群と第２光学群の光軸上の長さの増大を抑制すると、第２光学群と凹面ミラーの距離が大きくなり、同時に凹面ミラーも大きくなり易く、投射光学系をコンパクトに実現することが困難となり易い。
また、条件（３）を満足することにより、無理のない光学配置が可能である。

図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９に実施の形態を示す投射光学系では、第１レンズ群の最も拡大側のレンズＰＦＬは正レンズである。そして、正レンズＰＦＬは、第１中間像ＩＭ１の縮小側もしくは「第１中間像ＩＭ１を含む位置（図１の実施の形態の場合）」に配置されている。
この発明の投射光学系のように、縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像ＩＭ１、第２中間像ＩＭ２として結像させたのち、拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系において、第２中間像ＩＭ２は、第３光学群の凹面ミラーの結像における「物体（物点）」である。
そして、第１中間像ＩＭ１は、第２光学群の結像における「物体（物点）」である。
拡大側の共役面上に良好な拡大画像を結像するためには、第２中間像ＩＭ２が「良好な像」であることが好ましい。第２中間像ＩＭ２が良好な像でないと、良好な拡大画像を結像するためには、凹面ミラーのミラー形状が複雑な形状となり易い。良好な第２中間像ＩＭ２を結像するには、第１中間像が「良好な像」であることが好ましい。

上に説明した実施の各形態においては、第１レンズ群Ｇ１の最も拡大側のレンズＰＦＬを上記の如く、第１中間像ＩＭ１の縮小側もしくは「第１中間像ＩＭ１を含む位置」に配置することにより、第１中間像ＩＭ１の形状と「第２光学群Ｇ２に向かう主光線の方向」とを整え、第２光学群Ｇ２が良好な第２中間像ＩＭ２を結像し易いようにしている。
このように、レンズＰＦＬにより「第１中間像ＩＭ１の形状、主光線方向を整える」観点からすると、レンズＰＦＬの少なくとも１面を非球面とすることが好ましい。
この発明の投射光学系は、前述の如く、第１レンズ群の少なくとも一部が「入射結像光束と反射結像光束とに共通化」され、この共通化された部分が所謂「折り返し光学系」となっている。このように、第１レンズ群の一部を「折り返し光学系」とすることにより、第１レンズ群を構成するレンズ枚数を少なくしつつ、良好な第１中間像を実現できる。

また、第１レンズ群の一部を「折り返し光学系」としたことにより、第１レンズ群の光軸上の長さを短縮でき、投射光学系の光学サイズをコンパクト化できている。
第１レンズ群の一部を折り返し光学系としたことにより、第１レンズ群を「対称的な等倍光学系に近い構成」とすることができ、反射光学手段：ＲＦＤの反射面を開口絞りに設定することができる。また、図１２に示す実施の形態のように、入射結像光束が入射する最後のレンズ面に反射膜を形成して反射光学手段ＲＦＤとすることにより、部品点数を減少できる。
また、第１光学群Ｇ１が「等倍光学系に近い構成」のため、反射光学手段：ＲＦＤは、反射面を平面とした平面鏡にすることができ、投射光学系を組み立て易い光学系とすることができる。あるいは、反射光学手段：ＲＦＤの反射面を曲面化することで設計の自由度が上がり、投射光学系の性能向上が可能となる。

このような投射光学系を搭載して、投射性能に優れた投射装置を実現できる。投射装置の実施の１形態を図２０に示す。この投射装置は、この発明の投射光学系ＰＲＳを用い、縮小側の共役面に配置された画像表示素子ＭＤ（図１等におけると同様、３枚の液晶パネルを便宜的に１枚に纏めて描いている。）に表示された画像を、拡大側の共役面であるスクリーンＳＣ上に結像させるものである。
また、この発明の投射光学系を搭載し、縮小側の共役点に撮像素子を配置することにより、拡大側の共役面上の画像を撮像できる撮像装置を実現できる。

「実施例」
以下、投射光学系の具体的な実施例を５例挙げる。
各実施例において、面番号は縮小側（原画像側）から拡大側に数えた数字で表す。原画像が表示される「画像表示素子の画像表示面」が、投射光学系の縮小側の共役面でありデータ中に「物面」として表示している。また、拡大画像を投射されるスクリーン等の拡大側の共役面（スクリーン等）を「像面」として示している。

「Ｒ」により各面（開口絞りＳの面および、色合成用であるプリズムＰ、を含む）の曲率半径（非球面にあっては近軸曲率半径）を表し、「Ｄ」により光軸上の面間隔を表す。尚、長さの単位は「ｍｍ」である。
面間隔：Ｄは「反射面の前後で符号を反転」させて表示している。「Ｎｄ及びνｄ」により、各レンズの材質の「ｄ線に対する屈折率およびアッベ数」を示す。
「焦点距離」は、d線における投射光学系の焦点距離（各実施例とも、投射距離：７００ｍｍにおける値を示している。）、「ＮＡ」は縮小側の開口数、「物体高」は、画像表示面（物面）上における光軸からの最大光線高さである。
非球面の形状は、光軸との交点を原点として、光軸からの高さ：ｈ、光軸方向の変位量：Ｚ、近軸曲率半径：Ｒ、円錐定数：Ｋ、ｎ次の非球面係数：Ａn、として、周知の次式
Ｚ＝（１/Ｒ）・ｈ^２/［１＋√{１−(１＋Ｋ)・（１/Ｒ）^２・ｈ^２}］
+Ａ4・ｈ⁴+Ａ６・ｈ⁶+Ａ８・ｈ⁸+・・・+Ａn・ｈⁿ
で表し、上記Ｒ、Ｋ、Ａn、を与えて形状を特定する。非球面は、面番号に「＊印」を付して表す。

「実施例１」
実施例１は、図１に実施の形態として示した投射光学系の具体例である。
面番号 Ｒ Ｄ Ｎｄ νｄ
物面 ∞ 3.000
1 ∞ 19.000 1.77250 49.6 プリズムＰ
2 ∞ 1.000
3 ∞ 16.000 1.77250 49.6 光路分離光学手段ＳＰＤ
4 ∞ -16.000 1.77250 49.6 反射面Ｒ１
5 ∞ -0.700
6 -178.212 -4.744 1.80518 25.5
7 43.148 -4.738
8 -14.258 -1.670 1.49700 81.6
9 -14.921 -2.664
10 -21.252 -5.506 1.49700 81.6
11 51.706 -0.100
12 50.662 -0.766 1.76181 26.6
13 -11.843 -9.000 1.49700 81.6
14 310.425 -2.321
15 -15.316 -4.187 1.84666 23.8
16 94.401 -1.296
17 56.043 -2.079 1.80000 29.8
18 -12.713 -1.493
19 ∞ 1.493 （開口絞りＳ） 反射光学手段ＲＦＤ
20 -12.713 2.079 1.80000 29.8
21 56.043 1.296
22 94.401 4.187 1.84666 23.8
23 -15.316 2.321
24 310.425 9.000 1.49700 81.6
25 -11.843 0.766 1.76181 26.6
26 50.662 0.100
27 51.706 5.506 1.49700 81.6
28 -21.252 2.664
29 -14.921 1.670 1.49700 81.6
30 -14.258 4.738
31 43.148 4.744 1.80518 25.5
32 -178.212 0.700
33 ∞ 16.000 1.77250 49.6 光路分離光学手段ＳＰＤ
34 ∞ 16.000 1.77250 49.6 透過面
35 ∞ 8.282
36* 21.591 5.862 1.80420 46.5 レンズＰＦＬ
37* -26.818 （可変）
38* -7.751 4.500 1.77250 49.6
39* -7.133 (可変）
40* 14.185 1.000 1.84666 23.8
41* 7.579 0.839
42* 14.688 3.046 1.62299 58.1
43* -10.176 40.839
44* -17.716 -700.000 凹面ミラーＧ３
像面 ∞
フォーカシングは、第２光学群Ｇ２を構成する３枚のレンズのうち、最も縮小側のレンズを光軸方向へ変位して行っている。

「非球面データ」
非球面のデータを以下に挙げる。
第３６面
K=2.915703 A4=5.62046E-05 A6=-1.18034E-06 A8=2.24920E-08
A10=-2.37010E-10 A12=9.49591E-13
第３７面
K=-0.863225 A4=2.52066E-04 A6=-8.03667E-07 A8=7.18714E-09
A10=-2.41923E-10 A12=2.36632E-12
第３８面
K=-0.636376 A4=-4.45113E-05 A6=2.53876E-06 A8=2.40648E-08
A10=1.89421E-09 A12=-1.73584E-11
第３９面
K=-1.569243 A4=1.93658E-04 A6=-1.00718E-05 A8=3.45432E-07
A10=-5.88910E-09 A12=5.88827E-11
第４０面
K=-0.679846 A4=-7.25686E-05 A6=-6.06854E-06 A8=3.02542E-07
A10=-7.49194E-09 A12=6.51695E-11
第４１面
K=-2.552383 A4=-4.14707E-04 A6=1.11392E-05 A8=-7.69006E-08
A10=-3.31496E-09 A12=6.54793E-11
第４２面
K=3.245191 A4=-5.01414E-04 A6=1.12614E-06 A8=1.34021E-07
A10=-7.01951E-09 A12=8.79689E-11
第４３面
K=-1.638918 A4=-4.35977E-05 A6=-2.67086E-06 A8=1.23500E-07
A10=-3.92457E-09 A12=4.42236E-11
第４４面
K=-0.852265 A4=3.50352E-06 A6=5.87818E-09 A8=-4.54047E-11
A10=3.04132E-14 A12=1.33901E-16 A14=5.91253E-20 A16=-6.15105E-22
A18=-1.30006E-24 A20=3.33841E-27
上の表記において、例えば「3.33841E-27」は「3.33841×10^-27」を表している。

「可変面間隔」
投射距離（凹面ミラーの反射面と拡大側の共役面との光軸上の距離）：1000ｍｍと700ｍｍに対する可変面間隔を以下に示す。
投射距離 -1000.000 -700.000
Ｄ37 8.740 8.763
Ｄ39 3.393 3.370
「各種データ」
焦点距離 ５．２４
ＮＡ ０．２３
物体高 １０．００
「条件式のパラメータの値」
（１）Ｙｍ／Ｙｉ＝１．９９
（２）Ｌｍ／Ｌｒ＝０．３７
（３）θＡＸ＝９０° 。

実施例１の投射光学系の投射距離：７００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差を図２に、コマ収差を図３に示す。各収差図は「像面（スクリーン）を物体として縮小側を評価した状態」を示している。以下の実施例の収差図においても同様である。
波長は緑色光である波長：５３２ｎｍを代表として収差を示すが、球面収差図、コマ収差図には赤、青の光である波長：６３８ｎｍと４５０ｎｍの収差も併せて表示している。非点収差の図におけるＳはサジタル像、Ｍはメリディオナル像の収差を示す。
実施例１の投射距離：１０００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差を図４に、コマ収差を図５に、それぞれ、図２、図３に倣って示す。

「実施例２」
実施例２は、図６に実施の形態として示した投射光学系の具体例である。
面番号 Ｒ Ｄ Ｎｄ νｄ
物面 ∞ 3.000
1 ∞ 19.000 1.77250 49.6 プリズムＰ
2 ∞ 1.000
3 ∞ 16.000 1.77250 49.6 光路分離光学手段ＳＰＤ
4 ∞ -16.000 1.77250 49.6 反射面Ｒ１
5 ∞ -1.000
6 -82.443 -2.993 1.89286 20.4
7 117.893 -5.934
8 -26.668 -2.824 1.49700 81.6
9 -79.796 -0.100
10 -22.538 -1.110 1.56883 56.1
11 -25.045 -0.100
12 -17.220 -3.382 1.92119 24.0
13 -11.344 -6.097 1.49700 81.6
14 66.298 -7.500 1.95375 32.3
15 -14.756 -4.407
16 -20.800 -1.891 1.58267 46.4
17 100.614 -3.162
18 ∞ 3.162 （開口絞りＳ） 反射光学手段ＲＦＤ
19 100.614 1.891 1.58267 46.4
20 -20.800 4.407
21 -14.756 7.500 1.95375 32.3
22 66.298 6.097 1.49700 81.6
23 -11.344 3.382 1.92119 24.0
24 -17.220 0.100
25 -25.045 1.110 1.56883 56.1
26 -22.538 0.100
27 -79.796 2.824 1.49700 81.6
28 -26.668 5.934
29 117.893 2.993 1.89286 20.4
30 -82.443 1.000
31 ∞ 16.000 1.77250 49.6 光路分離光学手段ＳＰＤ
32 ∞ 16.000 1.77250 49.6 透過面
33 ∞ 4.190
34* 19.768 5.283 1.62041 60.3 レンズＰＦＬ
35* -21.937 （可変）
36* -5.860 5.000 1.62041 60.3
37* -6.248 （可変）
38* 11.372 0.619 1.75520 27.5
39* 6.681 1.026
40* 14.377 3.021 1.62041 60.3
41* -10.593 39.845
42* -14.978 -700.000 凹面ミラーＧ３
像面 ∞
フォーカシングは、第２光学群Ｇ２を構成する３枚のレンズのうち、最も縮小側のレンズを光軸方向へ変位して行っている。

「非球面データ」
非球面のデータを以下に挙げる。
第３４面
K=1.603407 A4=6.62499E-05 A6=-1.47855E-06 A8=2.13965E-08
A10=-1.61087E-10 A12=3.04660E-13
第３５面
K=-16.185981 A4=1.37057E-04 A6=-2.00047E-06 A8=2.34483E-08
A10=-1.88936E-10 A12=6.14870E-13
第３６面
K=-0.861684 A4=1.60081E-04 A6=-4.15035E-06 A8=2.11338E-07
A10=-5.58538E-09 A12=7.82222E-11
第３７面
K=-1.275659 A4=2.13278E-04 A6=-7.81789E-06 A8=2.11280E-07
A10=-3.44166E-09 A12=3.20992E-11
第３８面
K=-1.368834 A4=-7.65177E-05 A6=-1.14321E-05 A8=1.55813E-07
A10=-1.29025E-09 A12=9.12296E-12
第３９面
K=-1.887530 A4=-4.10972E-04 A6=2.51109E-06 A8=-1.14759E-07
A10=-8.20290E-10 A12=3.33966E-11
第４０面
K=3.612239 A4=-5.44430E-04 A6=9.39714E-07 A8=8.94005E-08
A10=-7.43024E-09 A12=-1.10566E-12
第４１面
K=-1.503654 A4=-5.15554E-05 A6=-2.40135E-06 A8=6.31180E-08
A10=-2.66825E-10 A12=-5.60088E-11
第４２面
K=-1.139257 A4=9.49690E-06 A6=-4.09789E-08 A8=-1.23159E-11
A10=1.00687E-13 A12=6.06898E-16 A14=-9.02169E-19 A16=-2.03782E-21
A18=-3.03450E-23 A20=9.00292E-26 。

「可変面間隔」
投射距離：1000ｍｍと700ｍｍに対する可変面間隔を以下に示す。
投射距離 -1000.000 -700.000
Ｄ35 9.272 9.294
Ｄ37 5.743 5.721
「各種データ」
焦点距離 ５．１８
ＮＡ ０．２０
物体高 １０．００
「条件式のパラメータの値」
（１）Ｙｍ／Ｙｉ＝１．６８
（２）Ｌｍ／Ｌｒ＝０．３７
（３）θＡＸ＝９０°
実施例２の投射光学系の投射距離：７００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差の図を図７に、コマ収差の図を図８に示す。

「実施例３」
実施例３は、図９に実施の形態として示した投射光学系の具体例である。
面番号 Ｒ Ｄ Ｎｄ νｄ
物面 ∞ 3.000
1 ∞ 19.000 1.77250 49.6 プリズムＰ
2 ∞ 1.000
3 ∞ 16.000 1.77250 49.6 光路分離光学手段ＳＰＤ
4 ∞ -16.000 1.77250 49.6 反射面Ｒ１
5 ∞ -2.000
6 73.643 -3.405 1.57135 53.0
7 27.072 -0.100
8 -18.596 -6.987 1.49700 81.6
9 361.909 -0.100
10 -17.174 -5.075 1.60342 38.0
11 -54.030 -1.440
12 207.372 -7.873 1.91082 35.3
13 -7.844 -3.866 1.49700 81.6
14 -31.346 -0.100
15 -15.027 -1.000 1.48749 70.4
16 -16.258 -0.996
17 155.771 0.996 （開口絞りＳ） 反射光学手段ＲＦＤ
18 -16.258 1.000 1.48749 70.4
19 -15.027 0.100
20 -31.346 3.866 1.49700 81.6
21 -7.844 7.873 1.91082 35.3
22 207.372 1.440
23 -54.030 5.075 1.60342 38.0
24 -17.174 0.100
25 361.909 6.987 1.49700 81.6
26 -18.596 0.100
27 27.072 3.405 1.57135 53.0
28 73.643 2.000
29 ∞ 16.000 1.77250 49.6 光路分離光学手段ＳＰＤ
30 ∞ 16.000 1.77250 49.6 透過面
31 ∞ 8.202
32 52.914 3.419 1.91082 35.3 レンズＰＦＬ
33* -15.784 （可変）
34* -13.020 5.152 1.83481 42.7
35* -9.533 （可変）
36* 15.094 0.550 1.84666 23.8
37* 8.588 2.037
38* 17.424 3.364 1.59349 67.0
39* -9.968 （可変）
40* -18.133 -700.000 凹面ミラーＧ３
像面 ∞
実施例３では、フォーカシングは、第２光学群Ｇ２を構成する３枚のレンズのうち、最も縮小側のレンズを変位させるとともに、拡大側の２枚のレンズを一体として変位させて行っている。
また、反射光学手段ＲＦＤの反射面（Ｒ１７）は凹球面となっている。

「非球面データ」
非球面のデータを以下に挙げる。
第３３面
K=-28.096426 A4=-6.77425E-05 A6=-5.90182E-07 A8=2.94466E-08
A10=-3.06620E-10 A12=1.04612E-12
第３４面
K=-1.670922 A4=4.80203E-05 A6=-1.44409E-06 A8=1.39862E-07
A10=-3.08812E-09 A12=3.68637E-11
第３５面
K=-1.803642 A4=2.62605E-04 A6=-6.98860E-06 A8=2.32598E-07
A10=-4.33412E-09 A12=4.51871E-11
第３６面
K=-3.660291 A4=-1.36764E-04 A6=-6.18455E-06 A8=1.48461E-07
A10=-5.25541E-09 A12=5.84470E-11
第３７面
K=-2.861026 A4=-4.65468E-04 A6=5.22020E-06 A8=-1.25681E-07
A10=-9.52226E-10 A12=3.62857E-11
第３８面
K=2.168481 A4=-3.93818E-04 A6=1.32053E-06 A8=3.46782E-08
A10=-2.00594E-09 A12=2.01621E-11
第３９面
K=-1.557297 A4=-6.74713E-05 A6=-2.59035E-06 A8=7.47685E-08
A10=-1.67863E-09 A12=1.09976E-11
第４０面
K=-0.872009 A4=4.27235E-06 A6=-9.56036E-10 A8=-1.42920E-11
A10=-9.33863E-14 A12=2.84688E-16 A14=-2.32211E-20 A16=4.02465E-21
A18=-2.16771E-23 A20=2.84301E-26 。

「可変面間隔」
投射距離：1000ｍｍと700ｍｍに対する可変面間隔を以下に示す。
投射距離 -1000.000 -700.000
Ｄ33 8.939 8.970
Ｄ35 4.088 4.080
Ｄ39 41.748 41.725
「各種データ」
焦点距離 ５．３３
ＮＡ ０．２６
物体高 １０．００
「条件式のパラメータの値」
（１）Ｙｍ／Ｙｉ＝１．８９
（２）Ｌｍ／Ｌｒ＝０．４１
（３）θＡＸ＝９０°
実施例３の投射光学系の投射距離：７００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差の図を図１０に、コマ収差の図を図１１に示す。

「実施例４」
実施例４は、図１２に実施の形態を示した投射光学系の具体例である。
面番号 Ｒ Ｄ Ｎｄ νｄ
物面 ∞ 3.000
1 ∞ 20.500 1.77250 49.6 プリズムＰ
2 ∞ 16.000 1.77250 49.6 光路分離光学手段ＳＰＤ
3 ∞ -16.000 1.77250 49.6 反射面Ｒ１
4 ∞ -1.000
5 -111.998 -3.964 1.89286 20.4
6 59.644 -0.291
7 -20.687 -2.872 1.49700 81.6
8 -37.516 -1.486
9 -17.781 -3.013 1.92119 24.0
10 -11.646 -5.796 1.49700 81.6
11 55.993 -7.000 1.95375 32.3
12 -15.729 -4.115
13 -22.272 -7.000 1.58267 46.4
14 -48.734 -1.548
15 -36.312 -2.417 1.51680 64.2
16 244.089 2.417 1.51680 64.2 （開口絞りＳ）反射光学手段ＲＦＤ
17 -36.312 1.548
18 -48.734 7.000 1.58267 46.4
19 -22.272 4.115
20 -15.729 7.000 1.95375 32.3
21 55.993 5.796 1.49700 81.6
22 -11.646 3.013 1.92119 24.0
23 -17.781 1.486
24 -37.516 2.872 1.49700 81.6
25 -20.687 0.291
26 59.644 3.964 1.89286 20.4
27 -111.998 1.000
28 ∞ 16.000 1.77250 49.6 光路分離光学手段ＳＰＤ
29 ∞ 16.000 1.77250 49.6 透過面
30 ∞ 2.774
31* 23.465 4.969 1.67790 50.7 レンズＰＦＬ
32* -19.746 （可変）
33* -6.383 5.000 1.62041 60.3
34* -6.437 （可変）
35* 12.168 0.650 1.75520 27.5
36* 6.714 1.051
37* 14.087 3.420 1.62041 60.3
38* -10.353 41.360
39* -15.695 -700.000 凹面ミラーＧ３
像面 ∞
フォーカシングは、実施例１、２と同様に、第２光学群Ｇ２を構成する３枚のレンズのうち、最も縮小側の１枚を光軸方向に変位させて行っている。
第１光学群中の光路分離光学手段ＳＰＤは、実施例１〜３と同様にプリズム状のものが使用されているが、プリズム：Ｐと張り合わせられている。
反射光学手段ＲＦＤは、入射結像光束が入射する最後のレンズ面（第１６面）に反射膜として形成されている。

「非球面データ」
非球面のデータを以下に挙げる。
第３１面
K=-0.929159 A4=1.07790E-04 A6=-1.34251E-06 A8=1.92303E-08
A10=-1.41442E-10 A12=3.25560E-13
第３２面
K=-15.730675 A4=1.36967E-04 A6=-2.17077E-06 A8=2.42200E-08
A10=-1.76205E-10 A12=5.19923E-13
第３３面
K=-0.823506 A4=1.35284E-04 A6=-4.93090E-06 A8=2.39756E-07
A10=-6.53768E-09 A12=8.70535E-11
第３４面
K=-1.287323 A4=2.18563E-04 A6=-7.97156E-06 A8=2.01418E-07
A10=-3.23617E-09 A12=3.00384E-11
第３５面
K=-2.092687 A4=-1.17823E-04 A6=-1.06700E-05 A8=1.98389E-07
A10=-2.12011E-09 A12=-1.87671E-12
第３６面
K=-2.167473 A4=-4.53662E-04 A6=2.77479E-06 A8=-8.28418E-08
A10=-1.42869E-10 A12=9.64186E-12
第３７面
K=2.814082 A4=-5.85877E-04 A6=1.47679E-06 A8=7.18255E-08
A10=-7.28339E-09 A12=4.64457E-11
第３８面
K=-1.313465 A4=-6.71534E-05 A6=-2.16340E-06 A8=3.88675E-08
A10=-5.92669E-10 A12=-3.70224E-11
第３９面
K=-1.120260 A4=9.74773E-06 A6=-3.71100E-08 A8=-5.72869E-12
A10=5.50651E-14 A12=4.84098E-16 A14=-6.36902E-19 A16=4.11658E-22
A18=-2.54437E-23 A20=5.79065E-26 。

「可変面間隔」
投射距離：1000ｍｍと700ｍｍに対する可変面間隔を以下に示す。
投射距離 -1000.000 -700.000
Ｄ32 9.177 9.199
Ｄ34 5.598 5.576
「各種データ」
焦点距離 ５．１４
ＮＡ ０．２０
物体高 １０．００
「条件式のパラメータの値」
（１）Ｙｍ／Ｙｉ＝１．７３
（２）Ｌｍ／Ｌｒ＝０．３９
（３）θＡＸ＝９０°
実施例４の投射光学系の投射距離：７００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差の図を図１３に、コマ収差の図を図１４に示す。

上に挙げた実施例１乃至４の投射光学系の構成を示す図１、図６、図９、図１２は、いずれも画像表示面上における原画像の最大光線高さである「物体高」の光線群を各光学素子が含みうる大きさで描かれた図である。一般にプロジェクタにおいて、原画像を表示される画像表示素子の画像表示面の形状は矩形であるので、２次元上に示されるレンズ構成図中の「光路分離光学手段ＳＰＤ」は実使用状態より大きく描かれている。

「実施例５」
実施例５は、図１５に実施形態を示した投射光学系の具体例である。
面番号 Ｒ Ｄ Ｎｄ νｄ
物面 ∞ 3.000
1 ∞ 20.000 1.77250 49.6 プリズムＰ
2 ∞ 0.000
3 ∞ 16.000 光路分離光学手段ＳＰＤ
4 ∞ -16.000
5 ∞ -1.000
6 -62.929 -4.595 1.737999 32.26
7 60.578 -0.100
8 -14.834 -1.330 1.496997 81.61
9 -15.147 -7.447
10 -22.211 -6.951 1.496997 81.61
11 30.538 -0.800 1.7552 27.53
12 -11.507 -4.594 1.53775 74.7
13 -384.765 -7.253
14 -23.026 -3.605 1.805181 25.46
15 30.809 -0.295
16 34.789 -0.800 1.697002 48.52
17 -14.895 -2.230
18 ∞ 2.230 （開口絞りＳ）反射光学手段ＲＦＤ
19 -14.895 0.800 1.697002 48.52
20 34.789 0.295
21 30.809 3.605 1.805181 25.46
22 -23.026 7.253
23 -384.765 4.594 1.53775 74.7
24 -11.507 0.800 1.7552 27.53
25 30.538 6.951 1.496997 81.61
26 -22.211 7.447
27 -15.147 1.330 1.496997 81.61
28 -14.834 0.100
29 60.578 4.595 1.737999 32.26
30 -62.929 1.000
31 ∞ 16.000 光路分離光学手段ＳＰＤ(空気)
32 ∞ 16.000
33 ∞ 3.224
34 -24.238 4.500 1.882997 40.77
35 -21.511 0.100
36 152.523 3.365 1.834805 42.72 レンズＰＦＬ
37* -17.138 （可変）
38* -16.272 5.880 1.8042 46.5
39* -9.453 （可変）
40* 20.014 0.800 1.846663 23.78
41* 7.617 2.027
42* 14.959 3.147 1.589129 61.25
43* -10.049 （可変）
44* -17.384 -700.000
像面 ∞
実施例５においては、光路分離光学手段ＳＰＤとして「平面鏡」を用い、反射光学手段ＲＦＤへの入射結像光束と反射結像光束が干渉しないように配置している。フォーカシングは、実施例３の場合と同様、第２光学群Ｇ２を構成する３枚のレンズのうち、最も縮小側のレンズを変位させるとともに、拡大側の２枚のレンズを一体として変位させて行っている。

「非球面データ」
非球面のデータを以下に挙げる。
第３７面
K=-0.429722 A4=2.14785E-04 A6=-2.24509E-06 A8=1.99647E-08
A10=-9.55644E-11 A12=1.79738E-13
第３８面
K=-4.945603 A4=1.37493E-04 A6=2.67595E-06 A8=1.97759E-08
A10=-8.36109E-10 A12=8.55167E-12
第３９面
K=-4.186418 A4=3.31687E-04 A6=-6.07612E-06 A8=3.16769E-07
A10=-6.32160E-09 A12=6.90243E-11
第４０面
K=-14.671774 A4=-1.73473E-04 A6=-1.91202E-06 A8=1.99566E-07
A10=-1.46132E-08 A12=2.45877E-10
第４１面
K=-5.738160 A4=-4.92591E-04 A6=8.28085E-06 A8=-2.01226E-07
A10=-2.76139E-09 A12=1.11235E-10
第４２面
K=2.045825 A4=-7.14286E-04 A6=7.58939E-06 A8=-1.06669E-07
A10=-2.41779E-09 A12=3.42255E-11
第４３面
K=-1.184088 A4=-8.13286E-05 A6=-2.65166E-06 A8=1.06600E-07
A10=-3.21074E-09 A12=7.19981E-12
第４４面
K=-0.851521 A4=3.78547E-06 A6=7.56716E-09 A8=-7.39249E-11
A10=7.92718E-14 A12=2.32744E-16 A14=6.84150E-21 A16=-8.19406E-22
A18=-3.49332E-24 A20=8.39654E-27 。

「可変面間隔」
投射距離：1000ｍｍと700ｍｍに対する可変面間隔を以下に示す。
投射距離 -1000.000 -700.000
Ｄ37 11.428 11.464
Ｄ39 3.251 3.245
Ｄ43 41.278 41.248
「各種データ」
焦点距離 ５．３０
ＮＡ ０．２３
物体高 １０．５０
「条件式のパラメータの値」
（１）Ｙｍ／Ｙｉ＝１．７１
（２）Ｌｍ／Ｌｒ＝０．３７
（３）θＡＸ＝９０°
実施例５の投射光学系の投射距離：７００ｍｍにおける球面収差、非点収差、歪曲収差の図を図１６に、コマ収差の図を図１７に示す。

実施例１〜５の投射光学系とも、各収差図に示されたように、第３光学群Ｇ３の凹面ミラーが小さくコンパクトでありながらも、遠距離から近距離の幅広い投射距離に亘り、良好な光学性能を維持している。

実施例５のレンズ構成を示す図１５では、原画像からの結像光束を光路分離素子ＳＰＤの反射面により「先に偏向」した構成の投射光学系を示しているが、図１８に示したように、反射光学手段ＲＦＤで折り返してきた反射結像光束を偏向する構成としてもよいし、図１９に示したように、分離された入射結像光束と反射結像光束について、条件（３）のパラメータ：θＡＸが９０度より小さい値となるようにすることもできる。図１９に示す例では、パラメータ：θＡＸは７０度としている。なお、パラメータ：θＡＸは実使用において、紙面内に留まるものではない。
実施例１〜５の投射光学系は何れも「縮小側に略テレセントリック」である。

実施例１〜５の構成を示す図は、いずれも紙面内にある光線のみを表示しているが、プロジェクタの原画像の表示素子：ＭＤは、横（水平方向）に長い矩形として配置される場合が一般的である。図２０に示すプロジェクタの例では、実施例１の投射光学系を用いて画像表示素子の４隅の点から射出する光線と共に立体図として示している。

上述の如く、この発明の投射光学系は、画像表示素子に表示される原画像の大きさ、配置位置、照明光学系の形態等に応じて、光路の折り曲げ方向、角度、順番を適宜に対応でき、実施例に示したものに留まらない。
上に、図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９に即して説明した実施例では、何れも「斜光線」による結像光束を使用している。即ち、各実施例とも、縮小側の共役面からの結像光束は「光路分離光学手段ＳＰＤの縮小側の光軸ＡＸ１」からずれて、プリズムＰに入射している。これは、光路分離光学手段（ＳＰＤ）が、入射結像光束となるべき部分、および、反射結像光束となるべき部分の、一方を反射し、他方を通過させることにより、これら両結像光束の光路の分離を行うものであることによっている。

しかし、これに限らず、縮小側の共役面からの結像光束の主光線が、光路分離光学手段ＳＰＤの縮小側の光軸ＡＸ１に合致し、反射結像光束の主光線が拡大側の光軸ＡＸ２に合致するようにすることもできる。
この場合の１例を、図２１に要部のみ、説明図的に示す。
図２１において、符号Ｐ１は「色合成用のプリズム」、符号Ｓ１は特定波長域に位相差を与える「波長選択１／２λ位相差板」、符号Ｐ２は「広帯域偏光ビームスプリッタ」、符号Ｓ２は「広帯域１／４λ位相差板」を示す。
また、符号Ｌ１０は、第１光学群の第１レンズ群のうち、広帯域１／４λ位相差板Ｓ２と反射光学手段ＲＦＤとの間に配置された部分、即ち「入射結像光束と反射結像光束とに共有されるレンズ系部分」である。

色合成用のプリズムＰ１は、この実施の形態においては「偏光プリズム」で、プロジェクタに一般的に使われているものである。
図示を省略された画像表示素子を照明する照明装置の光源としては、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の「直線偏光した光」を放射するものが用いられている。

これら光源から放射され画像表示素子により結像光束となった結像光Ｒ（Ｓ）、Ｂ（Ｓ）は、図２１（ａ）に示すように、プリズムＰ１の偏光膜に対して「Ｓ偏光」として入射し、偏光膜に反射されて偏光ビームスプリッタＰ２に向かう。
一方、結像光束となった結像光Ｇ（Ｐ）は、プリズムＰ１の偏光膜に対して「Ｐ偏光」として入射し、偏光膜を透過して偏光ビームスプリッタＰ２に向かう。
このようにして、３色の結像光Ｒ（Ｓ）、Ｇ（Ｐ）、Ｂ（Ｓ）が色合成される。
図２１においては、説明の簡単のため、これら３色の光線を互いに分離して描いているが、実際には「各結像光束の中心光線が合致する」ように合成される。
色合成された結像光Ｒ（Ｓ）、Ｇ（Ｐ）、Ｂ（Ｓ）は、波長選択１／２λ位相差板Ｓ１に入射する。波長選択１／２λ位相差板Ｓ１は、結像光Ｒ（Ｓ）、Ｂ（Ｓ）は、そのままの偏光状態で透過させるが、結像光Ｇ（Ｐ）は、その偏光方向を９０度旋回させ、結像光Ｇ（Ｓ）として透過させる。このような特定波長域に位相差を与える「波長選択１／２λ位相差板」としては、市販のカラーセレクト（商品名 カラーリンク・ジャパン株式会社製）を用いることができる。
波長選択１／２λ位相差板Ｓ１により偏光方向を揃えられた結像光Ｒ（Ｓ）、Ｇ（Ｓ）、Ｂ（Ｓ）は、広帯域偏光ビームスプリッタＰ２に入射し、反射光学手段ＲＦＤ側に向けて反射され、広帯域１／４λ位相差板Ｓ２に入射し、Ｓ偏光から円偏光とされ、入射結像光束としてレンズ系部分Ｌ１０を透過し、反射光学手段ＲＦＤに入射して反射される。
反射光学手段ＲＦＤにより反射された反射結像光束は、図２１（ｂ）に示すように、レンズ系部分Ｌ１０を透過して、広帯域１／４λ位相差板Ｓ２を透過し、円偏光からＰ偏光とされ、反射結像光束Ｒ（Ｐ）、Ｇ（Ｐ）、Ｂ（Ｐ）となって広帯域偏光ビームスプリッタＰ２を透過する。
広帯域１／４λ位相差板Ｓ２は、レンズ系部分Ｌ１０と反射光学手段ＲＦＤとの間に配置しても良く、この場合、広帯域１／４λ位相差板Ｓ２は開口絞り近くに配されるので小さくすることができる。

広帯域１／４λ位相差板Ｓ２としては、市販の位相差板（シグマ光機株式会社製 品番：ＷＰＱＷ−ＶＩＳ−４Ｍ）を用いることができ、広帯域偏光ビームスプリッタＰ２としては、広帯域偏向ビームスプリッタ（シグマ光機株式会社製 品番：ＰＢＳＷ−１０−３/７）を用いることができる。
このようにして、原画像から反射光学手段ＲＦＤへ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段により反射されて第２光学群へ向かう反射結像光束の光路とが分離される。このとき、反射光学手段ＲＦＤに向かう入射結像光束の光束中心、反射光学手段ＲＦＤに反射された反射結像光束の光束中心は、何れも、レンズ系部分Ｌ１０の光軸（即ち投射光学系の光軸）に合致している。
図２１に示す実施の形態においては、色合成用のプリズムＰ１、広帯域偏光ビームスプリッタＰ２、波長選択１／２λ位相差板Ｓ１および広帯域１／４λ位相差板Ｓ２が「光路分離光学手段」を構成している。
なお、図２１に示す「光路分離光学手段」は、図１等に即して説明した実施例等のように「斜光線による結像」の場合に用いることもできる。

以上に説明したように、この発明によれば、以下の如き投射光学系、投射装置、撮像装置を実現できる。
［１］
縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群（Ｇ１）、第２光学群（Ｇ２）、第３光学群を（Ｇ３）配して構成され、前記縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、前記拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像（ＩＭ１）、第２中間像（ＩＭ２）として結像させたのち、前記拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系であって、前記第１光学群（Ｇ１）は、第１レンズ群と、光路分離光学手段（ＳＰＤ）と、該光路分離光学手段側からの前記結像光束を、前記第２光学群側へ反射する反射面を有する反射光学手段（ＲＦＤ）とを有して構成され、前記光路分離光学手段（ＳＰＤ）は、前記原画像から前記反射光学手段へ向かう入射結像光束の光路と、前記反射光学手段により反射されて前記第２光学群へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有し、前記第１レンズ群は、少なくともその一部が、前記入射結像光束と前記反射結像光束とに共通化され、前記第３光学群（Ｇ３）は、前記第２中間像の前記拡大側に位置する凹面ミラーを有する投射光学系（実施例１〜５ 図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。

［２］
［１］記載の投射光学系であって、前記縮小側の共役面から拡大側の共役面に至る光路上における結像光束の、前記原画像位置における最大有効径：２Ｙｉ、前記凹面ミラーの鏡面上における最大有効径：２Ｙｍが、条件：
（１） １．５ ＜ Ｙｍ／Ｙｉ ＜ ５．０
を満足する投射光学系（実施例１〜５ 図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。

［３］
［１］または［２］記載の投射光学系であって、
前記反射光学手段の反射面と前記第２光学群の最も拡大側のレンズ面との光軸上の距離：Ｌｒ、前記第２光学群の前記レンズ面と前記第３光学群の前記凹面ミラー面との光軸上の距離：Ｌｍが、条件：
（２） ０．２５ ＜ Ｌｍ／Ｌｒ ＜ ０．５５
を満足する投射光学系（実施例１〜５ 図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。

［４］
［１］〜［３］の任意の１に記載の投射光学系であって、第１レンズ群（Ｇ１）の最も拡大側は正レンズ（ＰＦＬ）であり、第１中間像（ＩＭ１）の縮小側もしくは第１中間像を含む位置に配置されている投射光学系（実施例１〜５ 図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。

［５］
［４］に記載の投射光学系であって、第１レンズ群（Ｇ１）の最も拡大側の正レンズ（ＰＦＬ）は、少なくとも１面が非球面である投射光学系実施例１〜５ 図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。

［６］
［１］〜［５］の何れか１に記載の投射光学系であって、反射光学手段（ＲＦＤ）の、入射結像光束を反射する反射面が、開口絞りである投射光学系（実施例１〜５ 図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。

［７］
［１］〜［６］の何れか１に記載の投射光学系であって、反射光学手段（ＲＦＤ）の、入射結像光束を反射する反射面が、第１レンズ群の、入射結像光束が最後に入射するレンズ面に形成されている投射光学系（実施例４ 図１２）。

［８］
［１］〜［６］の何れか１に記載の投射光学系であって、第１レンズ群の、前記反射光学手段（ＲＦＤ）の入射結像光束を反射する反射面が曲面である投射光学系（実施例３、実施例４ 図９、図１２）。

［９］
［１］〜［６］の何れか１に記載の投射光学系であって、反射光学手段（ＲＦＤ）の、入射結像光束を反射する反射面が平面である投射光学系（実施例１、２、５ 図１、図６、図１５、図１８、図１９）。

［１０］
［１］〜［９］の何れか１に記載の投射光学系であって、第２光学系（Ｇ２）は複数のレンズを有し、これら複数のレンズの１以上を光軸方向に移動させて、拡大側の共役面へのフォーカシングを行う投射光学系（実施例１〜５ 図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。

［１１］
［１］〜［１０］の何れか１に記載の投射光学系であって、縮小側に略テレセントリックである投射光学系（実施例１〜５ 図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。

［１２］
［１］〜［１０］の何れか１に記載の投射光学系であって、光路分離光学手段（ＳＰＤ）の縮小側の光軸と、光路分離光学手段の拡大側の光軸との角度：θＡＸが、条件：
（３） ４５°≦ θＡＸ ≦ ９０°
を満足することを特徴とする投射光学系（実施例１〜５ 図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９、図２１）。

［１３］
［１］〜［１２］の何れか１に記載の投射光学系であって、光路分離光学手段（ＳＰＤ）が、入射結像光束となるべき部分、および、反射結像光束となるべき部分の、一方を反射し、他方を通過させることにより、これら両結像光束の光路の分離を行うものである投射光学系（実施例１〜５ 図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。

［１４］
［１３］記載の投射光学系であって、光路分離光学手段が、偏光合成手段（Ｐ１）、偏光分離手段（Ｐ２）と位相差板（Ｓ１、Ｓ２）を有する投射光学系（図２１）。

［１５］
［１］〜［１４］の何れか１に記載の投射光学系を搭載してなる投射装置（図２０）。

［１６］
［１］〜［１４］の何れか１に記載の投射光学系を搭載し、拡大側にある物体の縮小側にできる像を、撮像手段により撮像する撮像装置。

以上、発明の好ましい実施の形態について説明したが、この発明は上述した特定の実施形態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。
例えば、第３光学群Ｇ３は、凹面ミラーの他に１枚以上のレンズやミラーを有することができる。
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。

Ｇ１ 第１光学群
Ｇ２ 第２光学群
Ｇ３ 第３光学群
ＩＭ１ 第１中間像
ＩＭ２ 第２中間像
ＳＰＤ 光路分離光学手段
ＡＸ１ 光路分離光学手段の縮小側における結像光束の光軸
ＡＸ２ 光路分離光学手段の拡大側における結像光束の光軸
ＲＦＤ 反射光学手段
ＰＦＬ 第１光学群の最も拡大側の正レンズ
Ｐ 色合成用のプリズム
ＭＤ 画像表示素子

特許第５７２８２０２号公報 特許第５７６７６１４号公報 特許第５９６０５７９号公報 特開２０１５-２００８２９号公報

符号Ｐは、色合成用のプリズムを示す。３枚の液晶パネルの原画像からの光は、プリズムＰにより色合成されて「原画像からの結像光束」となって投射光学系に入射する。
符号ＳＰＤは「光路分離光学手段」、符号ＩＭ１は「第１中間像」、符号ＩＭ２は「第２中間像」をそれぞれ示す。また、符号ＲＦＤは「反射光学手段」を示す。
光路分離光学手段ＳＰＤに関して、画像表示素子ＭＤの側が「縮小側」、第１中間像ＩＭ１の側が「拡大側」である。従って、画像表示素子ＭＤの画像表示面が「縮小側の共役面」である。
符号ＡＸ１は「光路分離光学手段ＳＰＤの縮小側の光軸」を示し、符号ＡＸ２は「光路分離光学手段ＳＰＤの拡大側の光軸」を示す。光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２のなす角を、角度：θＡＸとする。
図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８に示す実施の形態においては、角度：θＡＸは９０度である。また、図１９に示す実施の形態では、角度：θＡＸは、９０度より小さい角である。

図１を参照する。
図１に示す実施の形態では、光路分離光学手段ＳＰＤは直角プリズム状であって、対角斜面上における光軸ＡＸ１とＡＸ２との交点よりも、図で左下の部分が反射面Ｒ１となっており、上記交点よりも右上の部分は「透過面」となっている。
原画像からの結像光束（プリズムＰにより色合成されている。）は、光路分離光学手段ＳＰＤに入射すると、上記反射面により反射光学手段ＲＦＤの側へ反射される。
第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群と光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとにより構成されている。第１レンズ群は、光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配置された７枚のレンズと、光路分離光学手段ＳＰＤの拡大側に配置された１枚のレンズＰＦＬとの８枚のレンズにより構成されている。
反射光学手段ＲＦＤは平面鏡であり、その反射面が開口絞りＳと合致している。
第２光学群Ｇ２は、第１光学群Ｇ１におけるもっとも拡大側のレンズＰＦＬの拡大側に配され、３枚のレンズにより構成されている。
第３光学群Ｇ３は、第２光学群Ｇ２の拡大側に配置された「凹面ミラー」で構成されている。
即ち、画像表示素子ＭＤの画像表示面からの結像光束（原画像からの結像光束）は、光路分離光学手段ＳＰＤの反射面Ｒ１により反射され、「入射結像光束」となって反射光学手段ＲＦＤに入射し、反射されると「反射結像光束」となって、光路分離光学手段ＳＰＤの「透過面」を透過し、レンズＰＦＬを透過し、第１中間像ＩＭ１を結像した後、第２光学群Ｇ２を透過して第２中間像ＩＭ２を結像する。
その後、第３光学群Ｇ３により反射され、図１において図示を省略されている拡大側の共役面（一般にスクリーンである。）上に原画像の拡大画像を結像する。

図９に実施の形態を示す投射光学系は、縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群Ｇ１、第２光学群Ｇ２、第３光学群Ｇ３を配して構成され、縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像ＩＭ１、第２中間像ＩＭ２として結像させたのち、拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系である。
第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群と、光路分離光学手段ＳＰＤと、光路分離光学手段側からの結像光束を、第２光学群Ｇ２側へ反射する反射面を有する反射光学手段ＲＦＤとを有して構成される。光路分離光学手段ＳＰＤは、図１、図６に示すものと同様、直角プリズム状で、対角斜面上における光軸ＡＸ１とＡＸ２との交点よりも、図で左下の部分が反射面Ｒ１となっており、上記交点よりも右上の部分は「透過面」となっており、原画像から反射光学手段ＲＦＤへ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段ＲＦＤにより反射されて第２光学群Ｇ２へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有する。
第１レンズ群は、少なくともその一部（光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配された６枚のレンズ）が、入射結像光束と反射結像光束とに共通化され、第３光学群Ｇ３は、第２中間像ＩＭ２の拡大側に位置する凹面ミラーを有する。
図９に示す投射光学系は、図１、図６の投射光学系と異なり、反射光学手段ＲＦＤの「開口絞りＳを兼ねた反射面」が凹面であり、屈折力を有する。

図１２に実施の形態を示す投射光学系は、縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群Ｇ１、第２光学群Ｇ２、第３光学群Ｇ３を配して構成され、縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像ＩＭ１、第２中間像ＩＭ２として結像させたのち、拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系である。
第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群と、光路分離光学手段ＳＰＤと、光路分離光学手段側からの結像光束を、第２光学群Ｇ２側へ反射する反射面を有する反射光学手段ＲＦＤとを有して構成されている。光路分離光学手段ＳＰＤは、図１、図６に示すものと同様、直角プリズム状で、反射面Ｒ１と「透過面」を有し、原画像から反射光学手段ＲＦＤへ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段ＲＦＤにより反射されて第２光学群Ｇ２へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有する。
第１レンズ群は、少なくともその一部（光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配された７枚のレンズ）が、入射結像光束と反射結像光束とに共通化され、第３光学群Ｇ３は、第２中間像ＩＭ２の拡大側に位置する凹面ミラーを有する。
図１２に示す投射光学系は、図１、図６、図９の投射光学系と異なり、反射光学手段ＲＦＤが、第１レンズ系のうち、入射結像光束が最後に入射するレンズ面に形成された反射膜により構成され、該反射膜が開口絞りを兼ねている。開口絞りを兼ねた該レンズ面は入射側に凹面を向けている。
この例に限らず、開口絞りを兼ねる「反射膜を形成された入射結像光束が最後に入射するレンズ面」は平面であることができる。

図１９に実施の形態を示す投射光学系は、図１８に示す実施の形態における光路分離光学手段ＳＰＤである平面鏡を、図１８の面内で「反時計回りに回転させる」ことにより、光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２とがなす角度：θＡＸが「９０度より小さい角度」となるように構成した例である。
従って、図１９に示す投射光学系も、縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群Ｇ１、第２光学群Ｇ２、第３光学群Ｇ３を配して構成され、縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像ＩＭ１、第２中間像ＩＭ２として結像させたのち、拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系である。
第１光学群Ｇ１は、第１レンズ群と、光路分離光学手段ＳＰＤと、光路分離光学手段側からの結像光束を、第２光学群Ｇ２側へ反射する反射面を有する反射光学手段ＲＦＤとを有して構成されている。光路分離光学手段ＳＰＤは、図１５の光路分離光学手段と同じ平面鏡であり、原画像から反射光学手段ＲＦＤへ向かう入射結像光束の光路と、反射光学手段ＲＦＤにより反射されて第２光学群Ｇ２へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有する。
原画像からの結像光束は、入射結像光束として直接に反射光学手段ＲＦＤに入射し、反射光学手段ＲＦＤにより反射された反射結像光束は、光路分離光学手段ＳＰＤにより反射されて第２光学群の側に向かう。
反射光学手段ＲＦＤは、図１に示す実施の形態におけるものと同じく、平面鏡であり、その反射面が開口絞りＳと合致している。
前記第１レンズ群は、少なくともその一部（光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配された７枚のレンズ）が、入射結像光束と反射結像光束とに共通化され、第３光学群Ｇ３は、第２中間像ＩＭ２の拡大側に位置する凹面ミラーを有する。
第１レンズ群は「光路分離光学手段ＳＰＤと反射光学手段ＲＦＤとの間に配された７枚のレンズ」と、光路分離光学手段ＳＰＤの拡大側に配された２枚のレンズとにより構成されている。

この発明の投射光学系は、以下の条件（１）ないし（３）の任意の１以上を満足することが好ましい。
（１） １．５ ＜ Ｙｍ／Ｙｉ ＜ ５．０
（２） ０．２５ ＜ Ｌｍ／Ｌｒ ＜ ０．５５
（３） ４５°≦ θＡＸ ≦ ９０°
これら条件（１）ないし（３）のパラメータにおける各記号の意味は、以下の通りである。
「２Ｙｉ」は、縮小側の共役面から拡大側の共役面に至る光路上における結像光束の、原画像位置における最大有効径、「２Ｙｍ」は、第３光学群の凹面ミラーの鏡面上における最大有効径である。
「Ｌｒ」は、反射光学手段の反射面と第２光学群の最も拡大側のレンズ面との光軸上の距離、「Ｌｍ」は、第２光学群の最も拡大側のレンズ面と第３光学群の凹面ミラー面との光軸上の距離である。
「θＡＸ」は、光路分離光学手段の縮小側の光軸と、光路分離光学手段の拡大側の光軸との角度である。

上に説明した実施の各形態においては、第１光学群Ｇ１の最も拡大側のレンズＰＦＬを上記の如く、第１中間像ＩＭ１の縮小側もしくは「第１中間像ＩＭ１を含む位置」に配置することにより、第１中間像ＩＭ１の形状と「第２光学群Ｇ２に向かう主光線の方向」とを整え、第２光学群Ｇ２が良好な第２中間像ＩＭ２を結像し易いようにしている。
このように、レンズＰＦＬにより「第１中間像ＩＭ１の形状、主光線方向を整える」観点からすると、レンズＰＦＬの少なくとも１面を非球面とすることが好ましい。
この発明の投射光学系は、前述の如く、第１レンズ群の少なくとも一部が「入射結像光束と反射結像光束とに共通化」され、この共通化された部分が所謂「折り返し光学系」となっている。このように、第１レンズ群の一部を「折り返し光学系」とすることにより、第１レンズ群を構成するレンズ枚数を少なくしつつ、良好な第１中間像を実現できる。

しかし、これに限らず、縮小側の共役面からの結像光束の中心の主光線が、光路分離光学手段ＳＰＤの縮小側の光軸ＡＸ１に合致し、反射結像光束の主光線が拡大側の光軸ＡＸ２に合致するようにすることもできる。
この場合の１例を、図２１に要部のみ、説明図的に示す。
図２１において、符号Ｐ１は「色合成用のプリズム」、符号Ｓ１は特定波長域に位相差を与える「波長選択１／２λ位相差板」、符号Ｐ２は「広帯域偏光ビームスプリッタ」、符号Ｓ２は「広帯域１／４λ位相差板」を示す。
また、符号Ｌ１０は、第１光学群の第１レンズ群のうち、広帯域１／４λ位相差板Ｓ２と反射光学手段ＲＦＤとの間に配置された部分、即ち「入射結像光束と反射結像光束とに共有されるレンズ系部分」である。

色合成用のプリズムＰ１は、この実施の形態においては「クロスダイクロイックプリズム」で、プロジェクタに一般的に使われているものである。
図示を省略された画像表示素子を照明する照明装置の光源としては、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の「直線偏光した光」を放射するものが用いられている。

［４］
［１］〜［３］の任意の１に記載の投射光学系であって、第１レンズ群の最も拡大側は正レンズ（ＰＦＬ）であり、第１中間像（ＩＭ１）の縮小側もしくは第１中間像を含む位置に配置されている投射光学系（実施例１〜５ 図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。

［５］
［４］に記載の投射光学系であって、第１レンズ群の最も拡大側の正レンズ（ＰＦＬ）は、少なくとも１面が非球面である投射光学系実施例１〜５ 図１、図６、図９、図１２、図１５、図１８、図１９）。

Claims (16)

1. 縮小側から拡大側へ向かう光路上に順次、第１光学群、第２光学群、第３光学群を配して構成され、前記縮小側の共役面上の原画像からの結像光束を、前記拡大側の共役面に至る光路上において順次、第１中間像、第２中間像として結像させたのち、前記拡大側の共役面上に拡大画像として結像させる投射光学系であって、
   前記第１光学群は、第１レンズ群と、光路分離光学手段と、該光路分離光学手段側からの前記結像光束を、前記第２光学群側へ反射する反射面を有する反射光学手段とを有して構成され、
   前記光路分離光学手段は、前記原画像から前記反射光学手段へ向かう入射結像光束の光路と、前記反射光学手段により反射されて前記第２光学群へ向かう反射結像光束の光路とを分離する機能を有し、
   前記第１レンズ群は、少なくともその一部が、前記入射結像光束と前記反射結像光束とに共通化され、
   前記第３光学群は、前記第２中間像の前記拡大側に位置する凹面ミラーを有する投射光学系。
2. 請求項１記載の投射光学系であって、
   前記縮小側の共役面から拡大側の共役面に至る光路上における結像光束の、前記原画像位置における最大有効径：２Ｙｉ、前記凹面ミラーの鏡面上における最大有効径：２Ｙｍが、条件：
   （１） １．５ ＜ Ｙｍ／Ｙｉ ＜ ５．０
   を満足する投射光学系。
3. 請求項１または２記載の投射光学系であって、
   前記反射光学手段の反射面と前記第２光学群の最も拡大側のレンズ面との光軸上の距離：Ｌｒ、前記第２光学群の前記レンズ面と前記第３光学群の前記凹面ミラー面との光軸上の距離：Ｌｍが、条件：
   （２） ０．２５ ＜ Ｌｍ／Ｌｒ ＜ ０．５５
   を満足する投射光学系。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の投射光学系であって、
   前記第１レンズ群の最も拡大側は正レンズであり、前記第１中間像の縮小側もしくは前記第１中間像を含む位置に配置されている投射光学系。
5. 請求項４に記載の投射光学系であって、
   前記第１レンズ群の最も拡大側の正レンズは、少なくとも１面が非球面である投射光学系。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の投射光学系であって、
   前記反射光学手段の、前記入射結像光束を反射する反射面が、開口絞りである投射光学系。
7. 請求項１〜６の何れか１項に記載の投射光学系であって、
   前記反射光学手段の、前記入射結像光束を反射する前記反射面が、前記第１レンズ群の、前記入射結像光束が最後に入射するレンズ面に形成されている投射光学系。
8. 請求項１〜７の何れか１項に記載の投射光学系であって、
   前記第１レンズ群の、前記反射光学手段の、前記入射結像光束を反射する前記反射面が曲面である投射光学系。
9. 請求項１〜７の何れか１項に記載の投射光学系であって、
   前記第１レンズ群の、前記反射光学手段の、前記入射結像光束を反射する前記反射面が平面である投射光学系。
10. 請求項１〜９の何れか１項に記載の投射光学系であって、
    前記第２光学系は複数のレンズを有し、これら複数のレンズの１以上を光軸方向に移動させて、拡大側の共役面へのフォーカシングを行う投射光学系。
11. 請求項１〜１０の何れか１項に記載の投射光学系であって、
    縮小側に略テレセントリックである投射光学系。
12. 請求項１〜１１の何れか１項に記載の投射光学系であって、
    前記光路分離光学手段の前記縮小側の光軸と、前記光路分離光学手段の前記拡大側の光軸との角度：θＡＸが、条件：
    （３） ４５°≦ θＡＸ ≦ ９０°
    を満足することを特徴とする投射光学系。
13. 請求項１〜１２の何れか１項に記載の投射光学系であって、
    前記光路分離光学手段が、前記入射結像光束となるべき部分、および、前記反射結像光束となるべき部分の、一方を反射し、他方を通過させることにより、これら両結像光束の光路の分離を行うものである投射光学系。
14. 請求項１３記載の投射光学系であって、
    前記光路分離光学手段が、偏光合成手段、偏光分離手段および位相差板を有する投射光学系。
15. 請求項１〜１４の何れか１項に記載の投射光学系を搭載してなる投射装置。
16. 請求項１〜１４の何れか１項に記載の投射光学系を搭載し、拡大側にある物体の縮小側にできる像を、撮像手段により撮像する撮像装置。

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