本發(fā)明涉及一種投影儀裝置的投射光學系統(tǒng)。

背景技術：

日本專利公開公報2004-258620號(文獻1)中記載了實現(xiàn)如下的投射光學系統(tǒng)和使用這樣的投射光學系統(tǒng)的圖像投射裝置，該投射光學系統(tǒng)為了實現(xiàn)投射畫面的大畫面化并且縮小投射裝置外的投影空間而采用包括反射面的成像光學系統(tǒng)，并且也能夠校正色像差。因此，文獻1中記載了以下內(nèi)容：從燈泡側(cè)起至燈泡的投影側(cè)，將第一光學系統(tǒng)、第二光學系統(tǒng)按上述順序配置，第一光學系統(tǒng)包括一個以上的折射光學系統(tǒng)，具有正的焦度，第二光學系統(tǒng)包括一個以上的具有焦度的反射面，具有正的焦度，使由燈泡形成的圖像在第一光學系統(tǒng)和第二光學系統(tǒng)的光路上成像為中間像，將中間像進一步放大后投射到屏幕上。

技術實現(xiàn)要素：

在展示用、學校教育用等各種用途中，迫切期望更為小型且能夠支持廣角化的要求的投射光學系統(tǒng)。

本發(fā)明的一個方式是從縮小側(cè)的第一像面向放大側(cè)的第二像面進行投射的投射光學系統(tǒng)。該投射光學系統(tǒng)具有：第一光學系統(tǒng)，其包括多個透鏡，將第一中間像在比該第一光學系統(tǒng)靠放大側(cè)的位置處成像為第二中間像，該第一中間像是由從縮小側(cè)入射的光在該第一光學系統(tǒng)的內(nèi)部成像得到的；第二光學系統(tǒng)，其包括第一反射面，該第一反射面位于比第二中間像靠放大側(cè)的位置處，具有正的折射力；以及玻璃塊，其配置于第一光學系統(tǒng)與第一反射面之間，從第一光學系統(tǒng)到達第二中間像的光線通過該玻璃塊。

在想要將玻璃塊插入到光路中來控制光路的情況下，在使用凸面鏡的系統(tǒng)中，對于凸面鏡而言的入射光和出射光通過玻璃塊，因此入射光與出射光發(fā)生干擾。因此，很難插入玻璃塊。在使用凹面鏡的系統(tǒng)中，從透鏡系統(tǒng)到達放大側(cè)的凹面鏡的光束散射，特別是，在想要以廣角對像進行投影的系統(tǒng)中，從透鏡系統(tǒng)到達凹面鏡的光線寬度變大，很難以對其間的全部光線大致均等地產(chǎn)生作用的方式插入玻璃塊。對此，本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過采用在內(nèi)部形成中間像的第一光學系統(tǒng)，能夠?qū)⒌谝恢虚g像置于縮小側(cè)的第一像面同形成于第一光學系統(tǒng)與第一反射面之間的第二中間像之間，能夠抑制從第一光學系統(tǒng)到達第一反射面的光線的散射。因而，在本發(fā)明的投射光學系統(tǒng)中，能夠?qū)牡谝还鈱W系統(tǒng)到達第一反射面的全部光線產(chǎn)生作用，還能夠?qū)⒉ＡK以不與從第一反射面輸出的光發(fā)生干擾的方式插入。

當想要將視場角高的圖像投影到第二像面時，第一反射面的大小(直徑)變大，若想要抑制直徑的增加則第一光學系統(tǒng)的焦度變大，從而難以進行各像差的校正。通過組合在內(nèi)部形成中間像的第一光學系統(tǒng)，能夠抑制從第一光學系統(tǒng)到達第一反射面的光束的散射。因此，能夠使用小型的第一反射面對視場角高的圖像進行投影。并且，通過在從第一光學系統(tǒng)到第一反射面的光路中配置作為折射率高的介質(zhì)的玻璃塊，能夠降低光線高度，不增強第一光學系統(tǒng)特別是縮小側(cè)的光學系統(tǒng)的焦度就能夠抑制第一反射面變大，從而能夠提供更為小型的投射光學系統(tǒng)。

第一光學系統(tǒng)也可以是在內(nèi)部形成多個中間像的結(jié)構(gòu)。典型地，第一光學系統(tǒng)包括第一折射光學系統(tǒng)和第二折射光學系統(tǒng)，該第一折射光學系統(tǒng)配置于縮小側(cè)，用于形成第一中間像，該第二折射光學系統(tǒng)配置于放大側(cè)，用于將第一中間像形成于第一反射面的縮小側(cè)。典型地，具有正的折射力的第一反射面為凹面鏡，將第二中間像向第二像面進行放大投影。第一反射面既可以是旋轉(zhuǎn)對稱的，也可以是非旋轉(zhuǎn)對稱的。

在該投射光學系統(tǒng)中，能夠使第一反射面相對于縮小側(cè)的第一像面的像高來說小型。在投射光學系統(tǒng)中也可以是，第一像面的像高ih與第一反射面的直徑mr滿足以下的式子。

2.0＜mr/ih＜4.5···(1)

在該投射光學系統(tǒng)中，對由第一反射面的大致半圓的部分反射的光進行投影。因而也可以是，第一像面的像高ih與第一反射面的半徑mr滿足以下的式子。

1.0＜mr/ih＜2.25···(2)

在該投射光學系統(tǒng)中，使在第一反射面中使用的面積相對于第一像面的發(fā)光面積變小。因而也可以是，第一像面的發(fā)光面積vs與第一反射面的有效面積ms滿足以下的式子。

1.0＜ms/vs＜6.0···(3)

在該投射光學系統(tǒng)中，能夠使第二中間像縮小。因而也可以是，第一像面的發(fā)光面積vs與第二中間像的面積i2s滿足以下的式子。

1.0＜i2s/vs＜3.0···(4)

在該投射光學系統(tǒng)中期望的是，第一像面的發(fā)光面積vs與第一中間像的面積i1s滿足以下的式子。能夠提供性能與尺寸之間取得良好的平衡的投射光學系統(tǒng)。

0.5＜i1s/vs＜2.0···(5)

玻璃塊也可以配置于第一光學系統(tǒng)與第二中間像之間。通過將第二中間像形成于玻璃塊之外，能夠防止在第二中間像中呈現(xiàn)出玻璃塊的物理影響、例如傷痕、污物的影響，能夠抑制最終投影到第二像面的圖像的質(zhì)量降低。

也可以是，玻璃塊包括靠第一光學系統(tǒng)側(cè)的入射面、靠第一反射面?zhèn)鹊某錾涿嬉约俺錾涿媾c入射面之間的側(cè)面，側(cè)面的至少一部分相對于第一光學系統(tǒng)與第一反射面之間的光軸傾斜。例如也可以是，側(cè)面包括以與從第一反射面到達第二像面的投射光的下限光線大致平行的方式傾斜的面。能夠抑制下限光線與玻璃塊之間的干擾。也可以是，玻璃塊的側(cè)面包括對從第一光學系統(tǒng)到達第一反射面的光線進行反射的內(nèi)部反射面。

期望的是，玻璃塊的沿著上述第一光學系統(tǒng)與第一反射面之間的光軸的長度gbl同第一光學系統(tǒng)與第一反射面之間的沿著光軸的長度lml滿足以下的式子。

0.1＜gbl/lml＜0.9···(6)

期望的是，玻璃塊的沿著第一光學系統(tǒng)與第一反射面之間的光軸的長度gbl、第一光學系統(tǒng)與第一反射面之間的沿著光軸的長度lml以及玻璃塊的折射率gbn滿足以下的式子。

0.05＜gbl/gbn/lml＜0.7···(7)

期望的是，玻璃塊的阿貝數(shù)gbv滿足以下的式子。

30＜gbv＜100···(8)

期望的是，第一光學系統(tǒng)在隔著離第一中間像的廣角側(cè)最近的非球面透鏡的廣角側(cè)包括折射力為正的透鏡組g2r，透鏡組g2r的焦距g2rf滿足以下的式子。

0＜g2rf＜1000···(9)

更為優(yōu)選的是，第一光學系統(tǒng)與第一反射面之間的最周邊像高的上限光線的光路長度op1d和下限光線的光路長度op2d滿足以下的式子。

1＜op1d/op2d＜1.15···(10)

本發(fā)明的不同的方式之一是具有上述的投射光學系統(tǒng)和在第一像面形成圖像的調(diào)光器的投影儀。投影儀也可以包括對第一像面進行照明的照明光學系統(tǒng)。

附圖說明

圖1的(a)～(d)是表示包括玻璃塊的類型的投射光學系統(tǒng)的布局和不包括玻璃塊的類型的投射光學系統(tǒng)的布局的圖。

圖2的(a)是表示各類型的各數(shù)值的圖，圖2的(b)是表示各類型的條件的圖，圖2的(c)和(d)是表示像高和反射鏡尺寸的圖。

圖3是包括玻璃塊的投射光學系統(tǒng)的一例。

圖4是表示透鏡數(shù)據(jù)的圖。

圖5是表示非球面數(shù)據(jù)的圖。

圖6是表示像差的圖。

圖7是對玻璃塊進行放大表示的圖。

圖8是表示不同的投射光學系統(tǒng)的例子的圖。

圖9是例示與投影儀的主體發(fā)生的干擾的圖。

圖10是表示不同的投射光學系統(tǒng)的圖。

具體實施方式

圖1的(a)～(d)中示出投影儀的幾個例子。投影儀1包括從縮小側(cè)的調(diào)光器(燈泡)5的像面(第一像面)5a向放大側(cè)的屏幕或者壁面(第二像面)6進行投射的投射光學系統(tǒng)10或者90。燈泡5只要是lcd、數(shù)字微鏡器件(dmd)或者有機el等能夠形成圖像的結(jié)構(gòu)即可，既可以是單板式，也可以是分別形成各顏色的圖像的方式。燈泡5既可以是發(fā)光型，也可以是照明型。在照明型的情況下，投影儀1還包括照明光學系統(tǒng)(未圖示)。屏幕6也可以是壁面、白板等，投影儀1既可以是前投式投影儀，也可以是包括屏幕的背投式投影儀。

投射光學系統(tǒng)10和90包括第一光學系統(tǒng)11和第二光學系統(tǒng)12，其中，第一光學系統(tǒng)11包括多個透鏡，第二光學系統(tǒng)12包括具有正的折射力的第一反射面m1。第二光學系統(tǒng)12的反射面(第一反射面)m1對從第一光學系統(tǒng)11輸出的光進行反射并將其作為投影光19投射到屏幕6。第一光學系統(tǒng)11是將由從縮小側(cè)入射的光在第一光學系統(tǒng)11的內(nèi)部成像的第一中間像51在比第一光學系統(tǒng)11靠放大側(cè)的位置處成像為第二中間像52的折射光學系統(tǒng)(透鏡系統(tǒng))。第一光學系統(tǒng)11包括配置于縮小側(cè)(輸入側(cè))的第一透鏡組(第一折射光學系統(tǒng))g1以及隔著第一中間像51配置于放大側(cè)(輸出側(cè))的第二透鏡組(第二折射光學系統(tǒng))g2。第二透鏡組g2將第一中間像51在第一反射面(反射鏡)m1的縮小側(cè)成像為第二中間像52。反射鏡m1將第二中間像52放大投影到屏幕6上。

圖1的(a)和(b)所示的投影儀1的投射光學系統(tǒng)10還包括配置于第一光學系統(tǒng)11與第一反射面(反射鏡)m1之間的玻璃塊(gb，棱鏡)30。從第一光學系統(tǒng)11到達第二中間像52的光線通過玻璃塊30。

圖1的(a)～(d)所示的光學系統(tǒng)10和90是形成多個中間像的光學系統(tǒng)。即，這些光學系統(tǒng)10和90包括第一光學系統(tǒng)(典型地為折射光學系統(tǒng))11與反射鏡m1的組合，第一光學系統(tǒng)11在內(nèi)部形成中間像51并且在反射鏡m1之前形成第二投影用的中間像52。這些光學系統(tǒng)10和90的最大優(yōu)點是能夠使非球面反射鏡m1相對于文獻1所示的僅形成一個中間像的光學系統(tǒng)大幅度地小型化。

并且，在圖1的(a)和(b)所示的投射光學系統(tǒng)10中，在第二透鏡組g2與反射鏡m1之間插入了玻璃塊30。首先，通過采用在內(nèi)部形成中間像51的第一光學系統(tǒng)11，能夠在第一光學系統(tǒng)11與反射鏡m1之間的中間像(第二中間像)52的上游的、比燈泡5的像更靠近形成于第二中間像52的位置處形成中間像51。因而，能夠抑制從在內(nèi)部包括中間像51的第一光學系統(tǒng)11經(jīng)由反射鏡m1的上游的第二中間像52到達反射鏡m1的光線的散射。因此，能夠?qū)⒉ＡK30以使從第一光學系統(tǒng)11到達反射鏡m1的全部光線通過該玻璃塊30的方式插入到第二透鏡組g2與反射鏡m1之間。由此，能夠使反射鏡m1的尺寸相對于圖1的(c)和(d)所示的無玻璃塊的光學系統(tǒng)90中的反射鏡m1的尺寸進一步小型化。

圖2的(a)中示出圖1的(a)～(d)的各類型的光學系統(tǒng)中的(以下，有時稱為類型a、類型b、類型c以及類型d)各數(shù)值。如圖2的(c)所示，像高ih是燈泡5中的像高，與影像圈5c的半徑對應。作為第一像面的燈泡5設置于從折射光學系統(tǒng)11的透鏡光軸9偏移了偏移量5f的位置處，作為與燈泡5的離透鏡光軸9最遠的一端外接的外接圓的圓盤被設定為影像圈5c。發(fā)光面積vs為燈泡5的發(fā)光面積，關于各類型的光學系統(tǒng)的燈泡5的尺寸(水平尺寸、垂直尺寸、偏移值(mm))，類型a為(19.35、12.10、8.00)，類型b為(19.15、14.36、10.14)，類型c為(14.52、8.16、5.60)，類型d為(14.01、10.51、8.48)。

第一中間像面積i1s和第二中間像面積i2s是將燈泡5的發(fā)光面積vs成像為第一中間像51和第二中間像52時的、在與各光軸垂直的面上觀察到的(投影出的)面積(mm²)。如圖2的(d)所示，反射鏡半徑mr和直徑mr是將反射鏡m1向與其光軸39垂直的面投影時的圓的半徑和直徑，在圖1所示的各類型的光學系統(tǒng)中，反射鏡m1實際上如圖2的(d)所示那樣僅使用比光軸39靠下側(cè)的部分。另外，實際設置的反射鏡m1的尺寸也可以比上述的尺寸大，圖2的(a)所記載的數(shù)值實際上是離光軸39最遠的照射面積(由來自燈泡5的光所照射的面積)的外接圓(有效圓)的半徑和直徑。反射鏡面積(有效面積)ms是反射鏡m1將由來自燈泡5的發(fā)光面積vs的光(光束)所照射的面積向與光軸39垂直的面投影時的面積。

一般來說，在使用反射鏡的投射光學系統(tǒng)中，存在影像圈越大則反射鏡尺寸(反射鏡的有效直徑)mr也越大的趨勢。在圖1的(c)和(d)所示的無玻璃塊的光學系統(tǒng)(類型c和類型d)中，像高ir與反射鏡尺寸mr存在相關性。另一方面，在圖1的(a)和(b)所示的有玻璃塊gb的光學系統(tǒng)(類型a和類型b)中，反射鏡尺寸mr依然為類型d的反射鏡尺寸，像高ir比類型d的像高大，進而可知不改變反射鏡尺寸mr就能夠增大像高。

因而，根據(jù)玻璃塊30的效果，能夠在維持反射鏡尺寸mr的同時增大像高，能夠提供更小型且能夠投影更大的圖像的投影儀1。關于玻璃塊30的效果，例如能夠用反射鏡尺寸(反射鏡m1的有效直徑(直徑)，mm)mr與像高ir的比率mir1來表示，能夠設定為滿足以下的式(1)的范圍。

mir1＝反射鏡尺寸(直徑)mr/像高ih

2.0＜mir1＜4.5···(1)

在形成多個中間像的光學系統(tǒng)90中，mir1為5.5以下，優(yōu)選為小到5.1以下。在包括玻璃塊30的光學系統(tǒng)10中，能夠進一步減小mir1。在包括玻璃塊30的光學系統(tǒng)10中，關于mir1，進一步優(yōu)選為4.4以下，更優(yōu)選為4.2以下，更進一步優(yōu)選為4.1以下。若考慮良好地校正折射光學系統(tǒng)(第一光學系統(tǒng))11的像差，則下限為2.0左右。

關于玻璃塊30的效果，例如還能夠用反射鏡m1的有效半徑(mm)mr與像高ir的比率mir2來表示，能夠設定為滿足以下的式(2)的范圍。

mir2＝反射鏡尺寸(半徑)mr/像高ih

1.0＜mir2＜2.25···(2)

關于mir2，與上述同樣地優(yōu)選為2.2以下，更優(yōu)選為2.1以下，進一步優(yōu)選為2.05以下。若考慮良好地校正折射光學系統(tǒng)11的像差，則下限為1.0左右。

關于玻璃塊30的效果，能夠用第一像面、即燈泡5的發(fā)光面積vs和作為第一反射面的反射鏡m1的有效面積ms來表示，能夠設定為滿足以下的式子的范圍。

mvr＝反射鏡面積ms/發(fā)光面積vs

1.0＜mvr＜6.0···(3)

關于mvr，優(yōu)選為5.8以下，更優(yōu)選為5.6以下，進一步優(yōu)選為5.5以下。若考慮良好地校正折射光學系統(tǒng)11的像差，則下限為1.0左右。

關于玻璃塊30的效果，還能夠用第一像面、即燈泡5的發(fā)光面積vs和第二中間像52的面積i2s來表示，能夠設定為滿足以下的式子的范圍。

ivr2＝中間像的面積i2s/發(fā)光面積vs

1.0＜ivr2＜3.0···(4)

關于ivr2，優(yōu)選為2.8以下，更優(yōu)選為2.6以下，進一步優(yōu)選為2.5以下。若考慮良好地校正折射光學系統(tǒng)11的像差，則下限為1.0左右。

在該光學系統(tǒng)1中，若考慮是放大投射光學系統(tǒng)，則作為像尺寸，優(yōu)選按燈泡5的像、折射光學系統(tǒng)11的內(nèi)部的中間像(透鏡內(nèi)中間像)、折射光學系統(tǒng)11與反射鏡m1之間的空中的中間像(空中像)的順序階梯式地增大。即，優(yōu)選發(fā)光面積vs、第一中間像51的面積is1以及第二中間像52的面積i2s滿足以下的條件。

vs＜i1s＜i2s···(4.5)

另一方面，當透鏡內(nèi)中間像變大時，反射鏡m1的尺寸相對地變大。當想要在透鏡內(nèi)中間像大的狀態(tài)下使反射鏡m1小型化時，需要增強折射光學系統(tǒng)11的焦度，不利于像差校正。若透鏡內(nèi)中間像的倍率大幅度低于等倍，則在考慮為放大投射時不利于像差校正。當透鏡內(nèi)中間像的倍率大幅度高于等倍時，會招致反射鏡m1的大型化，在強行將反射鏡m1小型化的情況下，需要增強折射光學系統(tǒng)11的焦度，不利于像差校正。期望的是，根據(jù)這些關系，使燈泡5的像(發(fā)光面積vs)與中間像(第一中間像51的面積i1s)的比率收斂于以下條件的范圍。

ivr1＝中間像的面積i1s/發(fā)光面積vs

0.5＜ivr1＜2.0···(5)

無論有無玻璃塊gb，該條件對于包括類型a～d在內(nèi)的在折射光學系統(tǒng)11的內(nèi)部形成中間像的全部的光學系統(tǒng)而言都是有效的。關于上限，期望為1.8以下，更優(yōu)選為1.6以下。關于下限，優(yōu)選為0.6以上，更優(yōu)選為0.7以上。

圖3中示出包括玻璃塊30的投射光學系統(tǒng)10的更具體的一例。圖4中示出投射光學系統(tǒng)10的各元件的數(shù)據(jù)。圖5示出各元件中的非球面數(shù)據(jù)。該投射光學系統(tǒng)10是上述的類型b的具體例之一。因而，滿足圖2的(a)和(b)所記載的類型b的各數(shù)值和條件。

在圖4中，rdy為從縮小側(cè)起按順序排列的各元件(在透鏡的情況下為各透鏡面)的曲率半徑(mm)，各元件的曲面類型(sph為球面，asp為非球面)，thi為從縮小側(cè)起按順序排列的各元件的面之間的距離(mm)，h*2為各元件的有效直徑(mm)，并且，在各元件為玻璃的情況下，示出玻璃種類、折射率(d線)、阿貝數(shù)(d線)。

當將x設為光軸方向上的坐標、將y設為與光軸垂直的方向上的坐標、將光的行進方向設為正、將r設為近軸曲率半徑時，使用圖5中示出的系數(shù)r、k、a3、a4、a6、a8、a10以及a12來用下式表示非球面。此外，“en”意味著“10的n次方”。

x＝(1/r)y²/[1+{1－(1+k)(1/r)²y²}1/2+a3y³+a4y⁴+a6y⁶+a8y⁸+a10y¹⁰+a12y¹²

圖6中示出各像高的橫向像差圖。如該圖所示，能夠良好地校正彗形像差，將清晰的像投影到屏幕6。此外，關于彗形像差，示出波長620nm(長虛線)、波長546nm(實線)、波長450nm(短虛線)，并分別示出切向光線(t)和弧矢光線(s)的像差。

投射光學系統(tǒng)10具有從縮小側(cè)起配置的第一光學系統(tǒng)(折射光學系統(tǒng)、透鏡系統(tǒng))11和第二光學系統(tǒng)(反射光學系統(tǒng)、反射鏡系統(tǒng))12，第一光學系統(tǒng)11包括入射側(cè)的玻璃塊15、第一透鏡組g1以及第二透鏡組g2，第二光學系統(tǒng)12包括輸出側(cè)的玻璃塊30和反射鏡m1。第一透鏡組g1利用從縮小側(cè)的第一像面5a入射的光在放大側(cè)形成第一中間像51。第一透鏡組g1包括17個透鏡l11～l17，在透鏡l11與透鏡l12之間配置有光圈s。第二透鏡組g2將縮小側(cè)的第一中間像51在放大側(cè)成像為第二中間像52。第二透鏡組g2包括6個透鏡l21～l26，包括由面對第一中間像51的非球面且具有正的焦度的凸彎月透鏡l21構(gòu)成的前組g2f和由其它的5個透鏡l22～l26構(gòu)成的后組g2r。各透鏡l11～l17以及l(fā)21～l26的類型如圖4的透鏡數(shù)據(jù)所示。

在不設置輸出側(cè)的玻璃塊30以使反射鏡m1小型化的情況下，需要增強第一透鏡組g1的焦度。增強第一透鏡組g1的焦度會導致彗形像差的增大，可能有損周邊的分辨率性能。通過在第一光學系統(tǒng)11的輸出側(cè)插入玻璃塊30，能夠降低通過玻璃塊30去向反射鏡m1的光線的光線高度。由此，不增強第一透鏡組g1的焦度就能夠減小反射鏡m1。通過適當?shù)剡x擇玻璃塊30的厚度(沿著光軸39的長度)，還能夠反而減弱第一透鏡組g1的焦度來促進高分辨率化。因此，能夠?qū)⑷鐖D6所示那樣良好地校正了各像差的圖像投影到屏幕6。

關于該效果，玻璃塊30占第一光學系統(tǒng)11與反射鏡m1之間的距離的比例越多，則效果越強。因而，期望的是，玻璃塊30的沿著第一光學系統(tǒng)11與反射鏡(第一反射面)m1之間的光軸39的長度gbl同第一光學系統(tǒng)11與反射鏡m1之間的沿著光軸39的長度lml的比率處于以下的式(6)的范圍。在圖3所示的投射光學系統(tǒng)10中，該比率為0.59(75/127.45)。

0.1＜gbl/lml＜0.9···(6)

關于式(6)的下限，優(yōu)選為0.40，更優(yōu)選為0.50。

玻璃塊30的折射率gbn對由玻璃塊30得到的上述的效果進行補充。因而，期望折射率gbn高。然而，折射率高的玻璃的阿貝數(shù)低，藍色光的透過率變差。因此，優(yōu)選為包括玻璃塊30的折射率gbn在內(nèi)的以下的式(7)的范圍。圖3所示的投射光學系統(tǒng)10中的式(7)(光路換算尺寸)為0.34(75/1.743198)。

0.05＜gbl/gbn/lml＜0.7···(7)

關于式(7)的下限，優(yōu)選為0.15，更優(yōu)選為0.25。關于上限，優(yōu)選為0.6，更優(yōu)選為0.5。若該值過大，則玻璃塊30的厚度過大，與光線(由反射鏡m1反射的光線)發(fā)生干擾的可能性變高。另外，若折射率gbn變低，則使反射鏡m1小型化的效果會減弱。

另外，當考慮藍色的透過率和成本時，期望玻璃塊30的阿貝數(shù)gbv滿足以下的式(8)。在圖3所示的投射光學系統(tǒng)中為49.3。

30＜gbv＜100···(8)

關于式(8)的下限，優(yōu)選為40，更優(yōu)選為50。當考慮成本時，上限優(yōu)選為75，更優(yōu)選為65。

另外，期望第二透鏡組g2的后組g2r的焦距g2rf滿足以下的式(9)。后組g2r整體具有正的焦度，其焦距對第二中間像的位置產(chǎn)生影響，進而對反射鏡m1的大小也產(chǎn)生影響。在圖3所示的投射光學系統(tǒng)中為111.0mm。

0＜g2rf＜1000(mm)···(9)

關于上限，從使反射鏡m1減小出發(fā)，優(yōu)選為500，更優(yōu)選為200。

在比第一中間像51靠反射鏡m1側(cè)的光學系統(tǒng)中，若使除了離第一中間像51最近并且具有正的焦度的非球面透鏡l21以外的后組g2r長焦距化來使焦度減小，則對彗形像差校正是有意義的。另外，通過減少焦度，能夠確保用于插入玻璃塊30的距離。因而，關于式(9)的下限，優(yōu)選為31，更優(yōu)選為40，進一步優(yōu)選為50。

另外，在比第一中間像51靠反射鏡m1側(cè)的光學系統(tǒng)中，為了將玻璃塊30插入到第一光學系統(tǒng)11與反射鏡m1之間，除了離第一中間像51最近并且具有正的焦度的非球面透鏡l21以外的部位(后組g2r)的合成焦距gwrf為正是重要的。

圖7中示出通過玻璃塊30之中的光線的概要。最周邊視場角的光束的光線、特別是下限光線op2通過反射鏡m1的最周邊。因而，成為用于決定反射鏡m1的尺寸的最重要的參數(shù)之一。反射鏡m1為非球面鏡，根據(jù)想要獲得的視場角在某種程度上決定其形狀。當著眼于靠近周邊的像高時，光束的上限光線op1和下限光線op2在反射鏡m1的面上的反射角大不相同。由此，容易產(chǎn)生大的像散和彗形像差。對于該像差校正，透鏡(第一光學系統(tǒng))11與反射鏡m1之間的光路差起到很大的作用。期望的是，將下限光線op2的光路長度取為相對于由反射鏡m1反射后的光線(投射光)19的光路長度長。因此，對于任意的光學規(guī)格而言，都分別可存在最佳的反射鏡m1的尺寸。因而，在想要通過最佳反射鏡尺寸將反射鏡m1設計得小的情況下，無法取足夠的反射鏡反射后的上限光線與下限光線的光路差。

通過插入玻璃塊30，能夠通過折射率的效果來獲得對上述的光路差進行校正的效果。由此，即使減小反射鏡尺寸也能夠確保性能。優(yōu)選的是，第一光學系統(tǒng)11與反射鏡(第一反射面)m1之間的最周邊像高的上限光線op1的光路長度op1d和下限光線op2的光路長度op2d滿足以下的式子。在圖3所示的投射光學系統(tǒng)10中為1.04(178.2/171.56)。

1＜op1d/op2d＜1.15···(10)

關于上限，優(yōu)選為1.10，更優(yōu)選為1.05。

根據(jù)式(6)，玻璃塊30長時容易獲得使反射鏡m1小型的效果。另一方面，當使玻璃塊30接近反射鏡m1時，存在玻璃塊30的出射面32與第二中間像52重疊的可能性。當?shù)诙虚g像52跨越出射面(射出面)32時，附著于出射面32的污物、傷痕可能會轉(zhuǎn)移到影像上。另外，在作為投影儀1使用的情況下，也存在由于高照度的光而污物在出射面32上燒焦的可能性。因而，防止這樣的不良狀況于未然的方法之一是設為第二中間像52不跨越玻璃塊30的出射面32的構(gòu)造。

另一方面，在第二中間像52中，關于接近最周邊像高的視場角，成像狀態(tài)不會那么良好地被控制。并且，第二中間像52以最周邊像高接近玻璃塊30的方式向縮小側(cè)傾斜。因此，第二中間像52的接近玻璃塊30的成像的光斑尺寸變大，如果只是接近最周邊的像高，則即使跨越玻璃塊30的射出面32，對投影到屏幕6的圖像的品質(zhì)的影響也少，另一方面，容易獲得使反射鏡m1減小的效果。

因而，為了實現(xiàn)兼顧反射鏡尺寸和畫質(zhì)，優(yōu)選的是，第二中間像52的像面中的到最大像高的50％為止的成像點不跨越射出面32。另一方面，在優(yōu)先考慮畫質(zhì)的情況下，優(yōu)選的是，到最大像高的75％為止的成像點不跨越射出面32，更優(yōu)選的是，到最大像高的90％為止的成像點不跨越射出面32。

另外，如圖7所示，為了避免與來自反射鏡m1的反射光線、特別是投影圖像的下限光線19a發(fā)生干擾，優(yōu)選玻璃塊30的上表面33與下限光線19a大致平行。典型的玻璃塊30是如下的玻璃塊：縮小側(cè)的入射面31和出射面32平行且垂直于光軸39，連接入射面31與出射面32的側(cè)面、特別是投影側(cè)的側(cè)面33相對于光軸39傾斜。在該例中，側(cè)面33整體傾斜，但也可以是側(cè)面33的一部分傾斜。

若考慮投影側(cè)的下限光線19a并考慮能夠?qū)⒌谝恢虚g像51與第二中間像52設置在隔著光軸39的相反側(cè)，則優(yōu)選出射面32相對于入射面31向光軸39的與投影側(cè)相反的一側(cè)偏移。玻璃塊30也可以是平行地變形的圓筒狀或者長方體狀。在該投射光學系統(tǒng)10中，若考慮從第一光學系統(tǒng)11到達反射鏡m1的光束收斂，則玻璃塊30也可以為在放大側(cè)變細的角錐或者圓錐狀。

圖8中示出包括不同的玻璃塊30的投射光學系統(tǒng)10和包括投射光學系統(tǒng)10的投影儀1。在該投射光學系統(tǒng)10中，通過使在玻璃塊30的內(nèi)部(側(cè)面)具有兩個反射面35和36，能夠改變投射方向、確保光線19例如下限光線19a與反射鏡m1之間的偏移量。

圖9中示出將圖3所示的投射光學系統(tǒng)10收納于外殼(主體)2的一例。在作為投影儀1使用的情況下，需要避免由反射鏡m1反射后的下限光線19a與投射光學系統(tǒng)10本身及投影儀1的主體2這兩方發(fā)生干擾。

在無玻璃塊的光學系統(tǒng)的情況下，存在增加燈泡5的離軸量以提高下限光線19a的方法。在該避免方法中，需要將離軸量增加為所需以上，因此存在屏幕上的投影儀與投射畫面的位置關系遠離的問題。另外，影像圈也變大，存在在光學設計性能以及反射鏡尺寸的觀點看來變得不利的問題。

如圖9的(a)所示，通過插入玻璃塊30，能夠通過確保反射鏡m1與主體2之間的距離來改善該問題。然而，若如圖9的(a)所示那樣與主體2發(fā)生干擾，則需要提高下限光線19a來控制能夠向屏幕6投影的高度，以防止如圖9的(b)所示那樣與主體2發(fā)生干擾。

在有玻璃塊30的情況下，如圖8所示，通過在玻璃塊30內(nèi)設置反射面35和36，不增加燈泡5的離軸量就能夠提高下限光線19a，從而能夠避免光線的干擾。在將玻璃塊30也用作棱鏡的情況下，期望對置的反射面35和36大致平行。另外，若在反射面35和36保持大致平行的關系的狀態(tài)下使傾斜角大于45度，則向反射面35和37入射的光線的角度超過全反射角。如果向反射面35和36入射的光線全部成為全反射，則也可以不在反射面35和36上涂敷反射膜，能夠減少成本。因而，期望玻璃塊30的處于大致平行關系的反射面35和36的相對于入射面31的角度大于45度。

圖10中示出包括另外的不同的玻璃塊30的投射光學系統(tǒng)10和包括投射光學系統(tǒng)10的投影儀1。該投影儀1能夠是垂直放置方式，例如，使投影儀1倚靠于壁面，能夠向投影儀1的上方在屏幕6中投影出廣大的圖像。該玻璃塊30在內(nèi)部包括45度的反射面35，入射面31與出射面32不平行，并且，與出射面32鄰接的投影側(cè)的面33是與下限光線19a大致平行且相對于光軸傾斜的面。為了避免干擾，優(yōu)選與光線相對的面33同下限光線19a大致平行。通過像這樣在玻璃塊(棱鏡)30中設置45度的反射面35，能夠獲得能夠通過玻璃塊30使反射鏡m1小型化的效果以及能夠變更投射方向的效果。

在玻璃塊(棱鏡)30的反射面為一個的情況下，需要設為45度。在反射面為兩個的情況下，如果將這兩個面設為相同的角度則光學性能得到補償。例如，能夠準備兩個50度的反射面來調(diào)整光路。另外，如果設為該角度，通過藍色的光路入射的光線在斜面上超過全反射臨界角，即使不對斜面進行涂敷也能夠獲得高反射率。

反射面35也可以使用金屬系的反射膜來形成。另一方面，在光線集中的情況下，有可能由于金屬的光吸收所導致的發(fā)熱而產(chǎn)生溫度漂移。對于45度面35，也可以使用電介質(zhì)多層膜。也可以用金屬與電介質(zhì)多層膜的復合膜來形成反射面35。如果不存在設計上的約束，則也可以將反射面35設為能夠確保全反射的面。

即，在棱鏡30包括兩個作為反射面的斜面的情況下，期望的是，這些斜面彼此的角度大致平行，比45度更傾斜，并且是從燈泡5放射的全部光束在這些斜面形成全反射的角度。在棱鏡30包括一個作為反射面的斜面的情況下，既可以應用于斜面的膜是帶電介質(zhì)多層膜的金屬反射膜，也可以應用于斜面的膜是電介質(zhì)多層反射膜。

也可以是，玻璃塊30的入射面31和出射面32這兩方或者其中一方是具有焦度的面。另外，玻璃塊30也可以由多個折射率和/或阿貝數(shù)的玻璃的接合體構(gòu)成。也可以是玻璃塊30能夠是多個折射率和/或阿貝數(shù)的玻璃的接合體，在接合面具有焦度。