投影光学系统以及图像投影装置的制作方法

1.本发明涉及投影光学系统以及图像投影装置。


背景技术：

2.在摄像机、投影仪为代表的、使用反射型的投影光学系统的图像投影装置等的光学装置中,需求进一步小型化,反射镜的小型化成为课题。
3.作为用于解决这样的问题的装置,公知有例如兼具具有屈光力的透镜、以及曲面反射镜的性质的折射反射元件。
4.但是,对于这样的折射反射元件,一般来说,由于曲面反射镜的反射面为非球面,透镜侧即入射面以及出射面侧由相同球面构成,因此两面成为不同的制造工序,从而产生导致成本上升的课题。
5.为了解决该问题,可以考虑使用具有反射面的反射面部件和与反射面部件紧密配置的折射介质部在边界面接合的单一的光学元件(例如参照专利文献1等)。
6.但是,特别是在投影光学系统中,优选能够进行保持倍率不变而改变在投影光学系统整体的焦点距离的、所谓对焦调整的调整。在这样的对焦调整中,产生了难以设计也加入了具有屈光力的折射反射光学元件的光学系统的问题。
7.《现有技术文献》
8.《专利文献》
9.专利文献1：日本国特开2020-042103号公报


技术实现要素：

10.《本发明要解决的问题》
11.本发明是鉴于以上的课题而成的,其目的在于提供一种使用能够容易进行对焦的折射反射元件的投影光学系统。
12.《用于解决问题的手段》
13.为了解决上述问题,本发明的投影光学系统是将显示于图像显示元件的图像显示面的图像在被投影面之上作为投影图像进行放大投影,该投影光学系统构成为自上述图像显示面一侧朝向上述被投影面一侧依次配置折射光学系统和折射反射光学元件,上述折射光学系统具有多个由一枚或多枚透镜构成的透镜组,该投影光学系统包括使上述透镜组中的至少一个透镜组向光轴方向移动的透镜驱动装置,上述折射反射光学元件具有:反射面部件,其具有反射面；以及折射介质部,其与上述反射面部件紧密配置,上述反射面部件和上述折射介质部构成为在边界面接合的单一的光学元件,自上述折射光学系统射出的成像光束的入射面和出射面形成于上述折射介质部,上述反射面是具有屈光力的曲面,在上述折射光学系统和上述折射反射光学元件中,成像一个以上显示于上述图像显示面的图像的中间像,在上述折射反射光学元件的上述入射面和上述反射面之间,成像一个以上显示于上述图像显示面的图像的上述中间像。
14.《发明的效果》
15.根据本发明,能够提供一种使用能够容易进行对焦的折射反射元件的投影光学系统。
附图说明
16.图1是示出本发明的实施方式中的图像投影装置的构成的一个例子的图。
17.图2是示出本发明的第一实施例中的透镜单元的构成的一个例子的图。
18.图3是本发明的第一实施例中的纵向像差图。
19.图4是本发明的第一实施例中的横向像差图。
20.图5是示出将图2所示透镜单元的透镜位置变更至pos1的例子的图。
21.图6是图5所示实施例中的纵向像差图。
22.图7是图5所示实施例中的横向像差图。
23.图8是示出将图2所示透镜单元的透镜位置变更至pos3的例子的图。
24.图9是图8所示实施例中的纵向像差图。
25.图10是图8所示实施例中的横向像差图。
26.图11是示出本发明的透镜单元的构成的变形例的图。
27.图12是示出本发明的第二实施例的图。
28.图13是图12所示实施例中的纵向像差图。
29.图14是图12所示实施例中的横向像差图。
30.图15是示出将图12所示透镜单元的透镜位置变更至pos5时的纵向像差图的图。
31.图16是示出将图12所示透镜单元的透镜位置变更至pos5时的纵向像差图的图。
32.附图标记说明
33.10
ꢀꢀꢀꢀ
折射光学系统
34.11
ꢀꢀꢀꢀ
第一可动透镜组
35.12
ꢀꢀꢀꢀ
第二可动透镜组
36.13
ꢀꢀꢀꢀ
第三可动透镜组
37.11a、12a、13a
ꢀꢀꢀ
透镜驱动装置
38.20
ꢀꢀꢀꢀ
折射反射光学元件(接合透镜)
39.20a
ꢀꢀꢀ
折射反射光学元件的入射面
40.20b
ꢀꢀꢀ
折射反射光学元件的反射面
41.20c
ꢀꢀꢀ
折射反射光学元件的出射面
42.21
ꢀꢀꢀꢀ
反射面部件
43.22
ꢀꢀꢀꢀ
折射介质部
44.23
ꢀꢀꢀꢀ
边界面
45.100
ꢀꢀꢀ
图像投影装置
46.102
ꢀꢀꢀ
图像显示元件
47.104
ꢀꢀꢀ
投影面
48.200
ꢀꢀꢀ
透镜单元
49.300
ꢀꢀꢀ
透镜单元
50.ln1～ln17
ꢀꢀꢀ
构成折射光学系统的透镜
51.im1
ꢀꢀꢀ
中间像
具体实施方式
52.作为本发明的实施方式之一,在图1中示出图像投影装置的构成的一个例子。
53.图像投影装置100具有:光源101,其射出成为成像光束的光束l0；以及图像显示元件102,其显示想要投影于图像显示面的图像,并且将图像信息付与透过的光束。
54.图像投影装置100还具有:透镜单元200,其包括用于将图像投影于作为投被影面的投影面104的投影光学系统；以及控制部,其为了显示想要投影于投影面104的图像而对图像显示元件102进行控制。
55.光源101使用作为使光线出射的发光源的卤素灯,从而使白色光大致并行出射。这里作为光源还可以使用金属卤化物灯、高圧水银灯、led。
56.光源101虽然是白色光源,但是其也可以是使用多个激光光源那样的单色光源,将转换为与r、g、b等的一个或多个基本色对应的波长的光进行组合的光源、或者将转换的光和该激光光源的单色光组合的光源。
57.图像显示元件102是通过使入射的光束透过并付与其空间调制后使其出射而给予其图像信息的图像显示装置,在本实施方式中,其是dmd(数字微反射镜装置)那样的反射型的空间光调制元件。需要说明的是,图像显示元件102可以为液晶面板,也可以使用自发光性的发光元件阵列那样的装置。另外,图像显示元件102可以显示自计算机灯的外部机器输入的图像,也可以显示通过配置于图像投影装置内部的控制部构成的图像数据。
58.对于透镜单元200的构成进行说明。
59.将向透镜单元200的入射光的光轴即透镜光轴设定为z轴,将与z轴垂直的方向中的、与图2中的纸面上下方向平行的轴设定为y轴,将分别与z轴和y轴垂直的轴设定为x轴。需要说明的是,对于x轴、y轴、z轴各自的方向,将图2所示箭头的方向分别设定为正方向。
60.如图2所示,透镜单元200具有:多个透镜ln1～ln17,其在z轴之上配置而构成折射光学系统10；以及作为折射反射光学元件的接合透镜20,其配置于比透镜ln17靠z方向下游侧,用于将成像光束朝向投影面104进行投影。
61.即在本实施方式中,透镜单元200构成“自图像显示面一侧朝向投影面104一侧依次配置折射光学系统和折射反射光学元件”而成的投影光学系统。
62.折射光学系统10是由多枚透镜ln1～ln17构成的折射光学系统。另外,也可以是这些透镜中的两枚以上彼此接合的接合透镜。另外,在本实施方式中,虽然描述了使用17枚透镜的构成,但是并不限定构成折射光学系统10的透镜的枚数,可以根据各种光学设计条件使用适当的枚数。
63.接合透镜20具有:入射面20a,其供来自折射光学系统10的成像光束l1入射；反射面20b,其作为凹面反射镜起作用；以及出射面20c,其供在反射面20b被反射的成像光束l1作为投影光束l2进行出射。
64.在接合透镜20中,反射面部件21和折射介质部22在边界面23中彼此紧密设置,并且反射面部件21和折射介质部22一体形成从而构成为“单一的光学元件”。
65.自折射光学系统10出射的成像光束l1自接合透镜20的入射面20a入射,自折射介
质部22经由反射面部件21被反射面20b反射,之后自出射面20c朝向作为被投影面的投影面104射出。
66.这里接合透镜20的入射面20a、反射面20b、出射面20c中的、至少反射面20b为“具有屈光力的曲面”,入射面20a、出射面20c中的、至少一者可以具有屈光力。需要说明的是,在这里具有屈光力的情况下,具有正、负何种屈光力均可。另外,具有该屈光力的面的形状除了凸球面、凹球面等的球面形状,还可以是非球面形状、圆柱面那样的变形形状、自由曲面。
67.图像显示元件102的图像显示面与在投影面104上放大投影的投影图像通过投影光学系统为共轭的关系。另外,该投影光学系统在接合透镜20的内部,换言之在自入射至入射面20a至在出射面20c出射为止的光路中的至少一个以上的位置中,使显示于图像显示面的图像的“中间像”进行成像。
68.另外,由于此时在接合透镜20的内部中成像有1个以上的中间像,因此存在在折射光学系统10之中也暂时成像的情况。因此,中间像在投影光学系统整体之中成像1个以上。
69.反射面部件21在内面侧具有凹面且非球面形状的反射面20b,其配置于折射介质部22的+z方向侧。需要说明的是,在本实施方式中,虽然与折射介质部22的边界面23设定为与xy平面平行的面,但是不限于该构成。
70.折射介质部22由玻璃、塑料等的光学材料构成,其在-z方向侧的图2中的下部分形成有入射面20a,在-z方向侧的图2中的上部分形成有出射面20c,该入射面20a和出射面20c在相同球面上形成。
71.通过该反射面部件21与折射介质部22在边界面23接合,接合透镜20作为-z方向侧的面为球面且+z方向侧的面为非球面的折射反射光学元件起作用。需要说明的是,该“边界面”也可以称为反射面部件21与折射介质部22的“接合面”。
72.一般而言,在光学元件中,使用通过透镜研磨、金属模具进行的成型等。
73.但是,在如此与折射同时进行反射的情况下,由于透镜厚度增加,因此是困难的。
74.如本实施例那样,通过使反射面部件21和折射介质部22一体形成,能够制造更易于制造且廉价的折射反射光学元件。
75.但是,仅将两个光学元件一体接合的话,担心因在边界面23之上附着的异物等引起光学性能的降低。
76.因此,在本实施例中,如图2中主要的光路图所示,中间像im1在接合透镜20内部,具体而言在接合透镜20的入射面20a和反射面20b之间至少形成一个。
77.如此,通过中间像im1配置于接合透镜20内部,能够抑制进入边界面23的异物等的缺陷的影响。
78.在本实施方式中,投影光学系统10由多个可移动的透镜组构成。
79.具体而言,具有由透镜ln1构成的第一可动透镜组11、ln11的第二可动透镜组12、以及透镜ln12～ln15的第三可动透镜组13。这些透镜组使用用于使其在光轴方向即
±
z方向移动的透镜驱动装置即第一凸轮11a、第二凸轮12a、第三凸轮13a而各自被一体驱动。
80.需要说明的是,在本实施方式中,由于第一凸轮11a、第二凸轮12a、第三凸轮13a均可以为公知的透镜驱动装置,另外,其凸轮形状等也可以根据透镜的大小、重量适当设计,因此省略说明。
81.对于投影光学系统10,优选投影面104在设计上可以在一定程度的范围内自由设置,并且需求对于这样的投影面104以对焦的状态对图像显示面的图像进行投影。
82.一般而言,在这样的投影光学系统10中,优选具有在投影面104的位置确定后,能够进行所谓焦距调整(对焦)的构成。
83.在本实施方式中,通过使第一凸轮11a、第二凸轮12a、以及第三凸轮13a作为用于使第一可动透镜组11、第二可动透镜组12、以及第三可动透镜组13分别在光轴方向即
±
z方向移动的透镜驱动装置起作用,从而能够进行焦距调整。
84.在焦距调整中,以如下方式进行调整:图像显示面与投影面104的位置不改变,通过使投影光学系统10的整个系统的焦点改变,显示于图像显示面的像在投影面104之上成像。
85.即,在焦距调整时,从原理上来说,需求自图像显示面出射的主光线中的、自出射面20c向屏幕出射的出射光线的角度不改变。
86.如此,抑制自出射面20c向投影面104出射的出射光线的角度变动换言之等同于主光线的高度在第一可动透镜组11、第二可动透镜组12、以及第三透镜组13的各移动的前后不改变。根据这样的构成,对于在投影面104中投影的图像,由于投影面104的位置不改变,因此其与图像显示元件102的大小的比应该不改变。即,能够将焦距调整时的倍率变动抑制为较低。
87.接下来,在这样的透镜单元200中,与具体的光学系统数据一同示出数值实施例。
88.如图2所示,数值实施例中的折射光学系统10构成为自物体侧朝向像侧依次排列17枚透镜ln1～ln17。透镜ln3～ln6这4枚被接合,在透镜ln8和透镜ln9之间配置有孔径光阑s。
89.接合透镜20是“两凸透镜形状”,入射面20a和出射面20c为相同的透镜面,反射面20b形成为将蒸镀形成于透镜面的反射膜作为“反射面部件”。
90.另外,在数值实施例中,“斜光束”被用作成像光束l1。即,如图2所示,显示于图像显示元件102的图像相对于投影光学系统的透镜光轴在+y方向侧错位。作为成像光束l1的斜光束在折射光学系统10和接合透镜20的入射面20a的正的屈光力作用下,在折射介质部22的内部作为倒立像成像中间像im1。
91.将中间像im1作为物体,在反射面20b和出射面20c的正的屈光力的作用下,投影图像朝向投影面104进行放大投影。需要说明的是,对于之后的实施例,省略投影面104的图示。
92.需要说明的是,位于比孔径光阑靠像侧的透镜可以以“不遮挡”被反射面20b反射的成像光束l1的方式,设定为切除不使用的透镜部分的形状(例如,d切割透镜那样的形状)。
93.第一实施例的投影光学系统假定如下方式:将在具有像素:1920
×
1080且间距:7.56μm的图像显示面的图像显示元件102的图像显示面中显示的图像在具有106.7英寸的对角长度的投影面104之上放大投影。
94.在将面号码s0设定为作为进行放大投影的屏幕的投影面104,将面号码si设定为图像显示元件102的图像显示面时,通过投影光学系统10,s0面和si面彼此光学共轭。
95.即,例如s0面的面间隔d＝-554.813时,图像投影装置100相对于位于-554.813mm
前方的位置的投影面104为“对焦”状态即被对焦的状态即可。此时的投影面104的尺寸与图像显示元件102的尺寸的比显示为“倍率”。
96.另外,实际的投影面104的位置与该s0面的位置不同的状态为“焦点偏移”状态。通过使用透镜驱动装置使第一可动透镜组11、第二可动透镜组12、以及第三可动透镜组13分别在
±
z方向移动规定的量,从而使焦点偏移状态改变为使自图像投影装置100至投影面104的距离与投影光学系统10的透镜系统中的至s0面的距离一致的调整是“焦距调整”(对焦)。
97.如此,若考虑实际运用,虽然本实施方式的图像投影装置100起到“倍率在焦距调整的前后不改变”的效果,但是在作为投影光学系统10考虑时,由于通过该移动焦点距离等同于改变,因此取后述pos1、pos2、pos3的各自的位置时的投影面104相对于图像显示元件102的倍率改变。
98.对于表1所示
※
面,使用数学式1所示非球面,各非球面系数在表2中示出。
99.在表1所示数值实施例中,投影距离是在面号码s0中显示的
“‑
554.813mm”,投影倍率为“162.7倍”。
100.在以下所示光学系统数据中,“面号码”由自放大侧朝向缩小侧计数的数字表示,被投影面作为屏幕的面设定为“s0”,图像显示面设定为“si”。
[0101]“r”表示孔径光阑s的面、包括颜色合成棱镜p的各面的曲率半径(非球面为近轴曲率半径)。
[0102]“d”表示光轴之上的面间隔。
[0103]“nd”和“vd”表示各透镜的材质在d线处的折射率和阿贝数。
[0104]“有效直径”表示各面的光学有效直径。具有长度的维度的量的单位不特别声明的话为“mm”。
[0105]
曲率半径:在r栏付与(
※
)的记号的面为“非球面”。
[0106]
非球面使用非球面量:z、自光轴的高度:r、圆锥常数:k、2次～20次的偶数次的非球面系数:a、b、
···
、g、h、j,由公知的下式表达。
[0107]
(数学式1)
[0108][0109]
在表1中示出实施例的光学系统数据。需要说明的是,对于表1中由
△
表示的部分,在表3中各自的位置的数值如后述那样可变,分别在pos1、pos2、pos3所示实施方式中示出了第一可动透镜组11、第二可动透镜组12、第三可动透镜组13移动后的情况。
[0110]
(表1)
[0111]
面号码rdndvd有效直径s0
ꢀ‑
554.813(δ)
ꢀꢀꢀ
s1-45.764-30.8281.5163364.173.193s2
ꢀ‑
14.1721.5163364.130.252
s331.328(
※
)141721.5163364.148.655s4 30.8281.5163364.148.481s5-45.7641.044
ꢀꢀ
54.296s6-105.243(
※
)7.0001.5090056.054.450s7-92.983(
※
)1.500
ꢀꢀ
59.651s8-72.5299.2031.5927035.460.195s9-46.7742.654(δ)
ꢀꢀ
62.350s10-42.167(
※
)4.9811.5090056.060.567s1155.595(
※
)12.375
ꢀꢀ
59.955s12-58.4222.8001.5927035.458.706s13116.1804.819
ꢀꢀ
60.192sto-641.83113.9331.5186069.960.267s15-44.2007.953
ꢀꢀ
61.132s16-17.644(
※
)6.5181.5090056.058.951s17-19.419(
※
)10.923(δ)
ꢀꢀ
56.391s18-169.2924.6471.7200046.050.950s19-64.28125.800(δ)
ꢀꢀ
50.923s20-88.1101.6001.6204160.327.394s2156.1681.500
ꢀꢀ
26.064s2228.9305.2161.7704729.725.430s23-1255.06711.603
ꢀꢀ
24.478s24 3.000
ꢀꢀ
15.250s25 1.033
ꢀꢀ
13.806s26-23.8840.9001.8515040.813.812s2752.8620.200
ꢀꢀ
15.175s2822.9404.7841.5891361.117.578s29-42.7680.300
ꢀꢀ
18.409s3028.3850.9501.8061033.319.600s3115.74410.3851.5186069.919.289s32-13.3701.8001.8340037.219.702s3322.2627.6211.5186069.924.188s34-47.4190.716
ꢀꢀ
26.440s3548.397(
※
)11.4371.5163364.133.093s36-27.888(
※
)0.642(δ)
ꢀꢀ
35.224s37-73.6794.2631.8696620.036.200s38-355549.460(δ)
ꢀꢀ
36.774s39 3.000
ꢀꢀ
32.804s40 25.0001.5168064.231.981s41 2.000
ꢀꢀ
27.494
s42 3.0001.5099963.626.948s43 0.450
ꢀꢀ
26.400si 0.000
ꢀꢀꢀ
[0112]
「非球面的数据」
[0113]
在表2中示出非球面数据。
[0114]
在非球面的数据中例如“2.507680e-11”表示“2.507680
×
10-11”。
[0115]
如在“表1”中所示，反射折射光学元件的入射面(s28)、出射面(s30)是同一面且为“凸球面”，反射面(s29)是“相对于光轴旋转对称的非球面”。
[0116]
(表2)
[0117]
(
※
)非球面的非球面式系数
[0118] s3s6s7s10s11s16s17s35s36rdy31.328-105.243-92.983-42.16755.595-17.644-19.41948.397-27.888k-0.3313499.5427633.108759-20.6493380.88504-1.137379-0.641497-10.304368-0.810486a-9.140098e-06-2.856348e-05-1.069279e-052.782538e-05-4.427746e-06-2.132331e-05-2.106591e-063.190367e-087.302933e-06b9.921973e-093.189144e-082.566219e-08-2.987491e-088.282329e-097.904902e-083.826316e-088.901912e-094.298194e-10c-2.507680e-111.017939e-11-2.085236e-112.382361e-11-4.894987e-11-5.125389e-11-1.005569e-11-1.656343e-11-1.031644e-12d3.051300e-14-3.364949e-149.736959e-17-1.773010e-146.531992e-14-3.788105e-141.566651e-14-1.432963e-141.560188e-14e6.576752e-18-1.086330e-173.316313e-182.223998e-18-4.013319e-176.390679e-17-4.224711e-175.434224e-16-6.07644e-17f-7.391163e-204.363750e-201.483475e-212.540891e-211.070782e-20-2.185024e-203.117732e-20-2.113616e-186.56919e-19g8.50221e-23-1.27907e-23000001.94357e-211.62178e-21h-3.21951e-2600000000j000000000
[0119]
在图3以及图4中示出实施例的像差图。
[0120]
图3是球差、像散、畸变的纵向像差图。图4是表示彗差的横向像差图。
[0121]
在像散的图中“粗线”与“子午光线”相关，“细线”与“弧矢光线”相关。自图3、图4明确可知，像差良好地被校正，实施例的投影光学系统为高性能。
[0122]
另外，图5是示出分别将第一可动透镜组11、第二可动透镜组12、以及第三可动透镜组13自图2所示pos2移动后的pos1的光线图的图。
[0123]
该透镜组的位置pos1假定将显示于图像显示元件102的图像在具有305.9英寸的对角长度的投影面104中进行放大投影的方式。
[0124]
此时，如表3所示，pos1中的s0的间隔-1632.778mm实际上表示投影距离，图像显示面的图像以倍率466.6向投影面104投影。
[0125]
在图6以及图7中示出此时的像差图。
[0126]
图6是球差、像散、畸变的纵向像差图。图7是表示彗差的横向像差图。
[0127]
(表3)
[0128] s0s9s17s19s36s38pos.1-1632.7772.00012.02125.3570.7539.350pos.2-554.8132.65410.92325.8000.6429.460pos.3-306.1693.4059.54426.4280.5009.603
[0129]
另外，图8是示出分别将第一可动透镜组11、第二可动透镜组12、以及第三可动透镜组13自图2所示pos2移动后的pos3的光线图的图。
[0130]
该透镜组的位置pos3假定将显示于图像显示元件102的图像在具有60.7英寸的对角长度的投影面104中进行放大投影的方式。
[0131]
此时,如表3所示,pos3中的s0的间隔-306.169mm实质上表示投影距离,图像显示面的图像以倍率92.6向投影面104投影。
[0132]
在图9以及图10中示出此时的像差图。
[0133]
图9是球差、像散、畸变的纵向像差图。图10是表示彗差的横向像差图。
[0134]
如此,通过将pos2设定为基准位置,并且能够将各透镜组移动至pos1、pos3的各自的位置,从而能够使投影距离在-306.169～-1632.778mm改变,并且能够进行焦距调整且能够进行60.7英寸～305.9英寸的放大投影。
[0135]
但是,在为了该焦距调整而使用透镜驱动装置使各透镜组的位置改变为pos1～pos3时,若图像显示元件102中的最大物体高度12.5mm的主光线的自接合透镜20的出射面20c朝向投影面104的光线角度改变,则投影面104中的图像的位置改变。在该情况下,每次进行焦距调整时需要对屏幕、图像投影装置100的位置关系进行调整。
[0136]
因此,在本实施方式中,以在透镜驱动装置使第一可动透镜组11、第二可动透镜组12、以及第三可动透镜组13的各自移动时,投影光学系统10的主光线的高度的变化被抑制在规定的范围内的方式,决定各透镜的性能。
[0137]
换言之,在本实施方式中,以该出射光线的角度在焦距调整的移动前后被抑制在规定的范围内的方式,决定各透镜的性能。
[0138]
具体而言,本实施方式中的图像显示元件102侧的最大物体高度12.5mm的主光线的自接合透镜20的出射面20c朝向投影面104的光线角度为pos1:74.2259度、pos2:74.2532度、以及pos3:74.2652度。即,向屏幕投影的光线角度的角度变动量被抑制为-0.0273～0.012度的范围内,倍率变动被抑制为-0.18～0.08％以内。
[0139]
如此,通过将在进行焦距调整时的透镜组的移动前后的倍率变动抑制为0.5％以内,能够顺利进行焦距调整。
[0140]
另外,在图2的实施例中,对于作为折射反射光学元件使用的接合透镜20,虽然对于折射介质部22与反射面部件21之间的边界面23为平面进行了说明,但是不限于该构成,例如如图11所示,边界面23也可以为曲面。
[0141]
需要说明的是，在如此将边界面23设定为曲面的情况下，优选构成为中间像im1形成的位置位于与边界面23不重复的位置，并且成像光束l1中的、主要的光线集中的位置均配置于接合透镜20中的折射介质部22的内部。
[0142]
通过该构成，由于中间像im1不跨边界面23，因此能够制造更容易且廉价的折射反射元件。
[0143]
如此，通过以接合透镜20的边界面23与中间像im1所形成的位置不重复的方式进行配置，能够进一步降低边界面23中的污垢、异物等的影响。
[0144]
另外，通过该构成，能够也考虑边界面23的屈光力而进行调整，另外，根据边界面23的形状，考虑折射介质部22的形状、反射面部件21的形状，从而能够实现接合透镜20的进一步小型化，并且能够更容易且廉价地制造接合透镜20。
[0145]
作为本发明的第二实施例，在图12中示出透镜单元300。需要说明的是，对于透镜单元300中的、与已经说明的第一实施例相同的构成，付与相同的附图标记而适当省略说明。
[0146]
透镜单元300是将图2所示投影光学系统10中的、pos2的透镜配置作为基准，减少可移动的透镜组的数量的实施方式。
[0147]
在本实施方式中，如表4所示，对于进行动作的透镜组，仅第一数值实施例中的除了第一可动透镜组11、第二透镜组12之外的、第三透镜组13进行动作，面号码s9、s17的各自的位置改变。
[0148]
(表4)
[0149] s0s9s17pos.4-604.8132.57611.001pos.2-554.8132.65410.923pos.5-504.8132.74910.828
[0150]
对于表4所示pos2，其为与第一数值实施例中的pos2相同的光学性能，省略重复的说明。
[0151]
表4的pos4所示位置假定将显示于图像显示元件102的图像在具有115.9英寸的对角长度的投影面104中进行放大投影的方式。
[0152]
如表4所示，s0的间隔-604.813mm表示实质上的投影距离，以图像倍率176.8倍向投影面104投影。
[0153]
另外,在图13中示出该位置关系中的纵向像差图,在图14中示出横向像
[0154]
另外,对于将第二可动透镜组12、第三可动透镜组13分别自pos2移动后的pos5中的各构成,也在表4中进行记载。
[0155]
该透镜组的位置pos5假定将显示于图像显示元件102的图像在具有97.5英寸的对角长度的投影面104中进行放大投影的方式。
[0156]
此时,如表4所示,pos5中的s0的间隔-504.813mm表示实质的投影距离,图像显示面的图像以倍率148.7向投影面104投影。
[0157]
在图15以及图16中示出此时的像差图。
[0158]
图15与图13相同为球差、像散、畸变的纵向像差图。图16与图14相同为表示彗差的横向像差图。
[0159]
如上所述,将pos2作为基准,通过一个透镜移动组即第三透镜移动组13,能够将各透镜组移动至pos4、pos5的各自的位置,从而能够使投影距离改变为-504.813～-604.813mm,并且能够进行焦距调整且能够进行97.5英寸～115.9英寸的放大投影。
[0160]
另外,在本实施方式中,同样以在透镜驱动装置使第三可动透镜组13移动时,投影光学系统10的主光线的高度的变化被抑制为规定的范围内的方式,决定各透镜的性能。
[0161]
换言之,在本实施方式中,以该出射光线的角度在焦距调整的移动前后被抑制为规定的范围内的方式,决定各透镜的性能。
[0162]
具体而言,本实施方式中的图像显示元件102侧的最大物体高度12.5mm的主光线的自接合透镜20的出射面20c朝向投影面104的光线角度为pos4:74.2414度、pos2:74.2532度、以及pos5:74.2677度。即,向屏幕投影的光线角度的角度变动量被抑制为-0.0118～
0.0145度的范围内,倍率变动被抑制为-0.08～0.10％以内。
[0163]
如此,通过将在进行焦距调整时的透镜组的移动前后的透镜单元300整体的倍率变动抑制为0.5％以内,能够顺利地进行焦距调整。
[0164]
以上,虽然对发明的优选实施方式进行了说明,但是该发明不限于上述特定的实施方式,只要在上述说明中不特别限定,则在权利要求书中记载的发明的主旨的范围内,各种变形/变更是可能的。
[0165]
例如,虽然折射反射光学元件是“单一的光学元件”,但是“单一”是形态上的。以上虽然对折射介质部为单一构造的情况进行了说明,但是作为折射介质部的构造不限于此,例如,如接合透镜方式那样,可以为两个以上的不同的光学介质的复合构造。若如此使折射介质部由多个光学介质构成,则用于调整投影光学系统的性能的参数增多,投影光学系统的设计变得容易。
[0166]
本发明的实施方式中记载的效果只是列举了发明产生的良好的效果,基于发明的效果不限于“实施方式中记载的效果”。