CN112180570A - 投影光学系统及投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及投影光学系统以及投影装置。投影光学系统实质上从放大侧起依次由第一光学系统和第二光学系统组成。第二光学系统形成图像的中间像。第一光学系统将中间像进行放大投影。第一光学系统实质上从放大侧起依次由第一透镜组、第一反射光学元件、以及第二透镜组的一部分组成。第二光学系统实质上从放大侧起依次由第二透镜组的剩余部分、第二反射光学元件、以及第三透镜组组成。第二反射光学元件将从第三透镜组射出的光朝向第二透镜组反射。第一反射光学元件将从第二透镜组射出的光朝向第一透镜组反射。相对于第二透镜组，第一透镜组和第三透镜组被配置在投影侧。投影光学系统满足条件式：T1/T3>1.0。

Description

投影光学系统及投影装置

技术领域

本公开涉及投影光学系统及投影装置。

背景技术

近年来，对在投影装置上安装具有紧凑的结构和较宽的视场角的投影光学系统的要求越来越强烈。为了应对这种要求，(日本)特开2018-138944号公报以及(日本)特开2018-97375号公报公开了在形成中间像的中继型投影光学系统中，使用两个反射光学元件将投影光学系统的光轴弯折两次。

发明内容

然而，在(日本)特开2018-138944号公报所公开的投影光学系统中，在两个反射光学元件之间没有配置透镜组，两个反射光学元件之间的距离较短。相对于两个反射光学元件被配置在放大侧的放大侧的透镜组，在与放大侧的透镜组的光轴垂直的方向上被配置在包含图像显示元件的投影装置的主体部的附近。此外，放大侧的透镜组的长度与相对于两个反射光学元件被配置在缩小侧(主体部侧)的缩小侧的透镜组相比，具有更短的长度。因此，存在从投影光学系统投影的光的一部分被投影装置的主体部遮挡的问题。

在(日本)特开2018-97375号公报所公开的投影光学系统中，相对于两个反射光学元件被配置在放大侧的放大侧的透镜组与相对于两个反射光学元件被配置在缩小侧(主体部侧)的缩小侧的透镜组相比，也具有更短的长度。因此，存在从投影光学系统投影的光的一部分被投影装置的主体部遮挡的问题。

本发明是鉴于这样的课题而完成的，其目的在于提供一种投影光学系统及投影装置，其具有紧凑的结构和较宽的视场角，并且能够防止投影光的一部分被投影装置的主体部遮挡。

本发明的投影光学系统是将在图像显示面上显示的图像进行放大投影的投影光学系统，实际上从放大侧起依次由第一光学系统和第二光学系统组成。第二光学系统形成图像的中间像。第一光学系统将中间像进行放大投影。第一光学系统实际上从放大侧起依次由第一透镜组、第一反射光学元件、以及第二透镜组的一部分组成。第二光学系统实际上从放大侧起依次由第二透镜组的剩余部分、第二反射光学元件、以及第三透镜组组成。第二反射光学元件将从第三透镜组射出的光朝向第二透镜组反射。第一反射光学元件将从第二透镜组射出的光朝向第一透镜组反射。相对于第二透镜组，第一透镜组及第三透镜组被配置在投影侧。投影光学系统满足以下条件式(1)。

T1/T3>1.0···(1)

其中，T1：从第一透镜组的最靠近放大侧的面到第一透镜组的最靠近缩小侧的面的在光轴上的距离，

T3：从第三透镜组的最靠近放大侧的面到第三透镜组的最靠近缩小侧的面的在光轴上的距离。

优选地，投影光学系统满足以下的条件式(2)：

1.5<T2/T3<5.0···(2)

其中，

T2：从第二透镜组的最靠近放大侧的面到第二透镜组的最靠近缩小侧的面的在光轴上的距离。

优选地，投影光学系统满足以下的条件式(3)，

0.3<T2/Tw<0.5···(3)

其中，

Tw：从投影光学系统的最靠近放大侧的面到投影光学系统的最靠近缩小侧的面的在光轴上的距离。

优选地，投影光学系统作为能够以100°以上的视场角进行投影的单焦点透镜起作用。

优选地，第一透镜组的光轴与第三透镜组的光轴实际上相互平行。

优选地，第一反射光学元件将投影光学系统的光路以90°的第一角度弯折。

优选地，第二反射光学元件将投影光学系统的光路以90°的第二角度弯折。

优选地，第一反射光学元件或第二反射光学元件是平面镜。

优选地，第一反射光学元件或第二反射光学元件是直角棱镜，直角棱镜的斜面是反射面。

本发明的投影装置包括具有图像显示面的图像显示元件和对在图像显示面上显示的图像进行放大投影的本发明的投影光学系统。

通过结合附图理解的与本发明相关的以下的详细的描述，本发明的上述和其他目的、特征、方面和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是表示第一实施方式涉及的投影光学系统的结构的图。

图2是第一实施方式涉及的投影光学系统的展开图。

图3是表示第二实施方式涉及的投影光学系统的结构的图。

图4是第二实施方式涉及的投影光学系统的展开图。

图5是表示第三实施方式涉及的投影光学系统的结构的图。

图6是第三实施方式涉及的投影光学系统的展开图。

图7是表示第四实施方式涉及的投影光学系统的结构的图。

图8是第四实施方式涉及的投影光学系统的展开图。

图9是表示第五实施方式涉及的投影光学系统的结构的图。

图10是第五实施方式涉及的投影光学系统的展开图。

图11是表示第六实施方式涉及的投影光学系统的结构的图。

图12是第六实施方式涉及的投影光学系统的展开图。

图13是表示第七实施方式涉及的投影光学系统的结构的图。

图14是第七实施方式涉及的投影光学系统的展开图。

图15是表示第八实施方式涉及的投影光学系统的结构的图。

图16是第八实施方式涉及的投影光学系统的展开图。

图17是实施例1的纵向像差图。

图18是实施例2的纵向像差图。

图19是实施例3的纵向像差图。

图20是实施例4的纵向像差图。

图21是实施例5的纵向像差图。

图22是实施例6的纵向像差图。

图23是实施例7的纵向像差图。

图24是实施例8的纵向像差图。

图25是表示投影装置的实施方式的示意图。

图26是投影装置的主体部的示意图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式涉及的投影光学系统及投影装置。本实施方式的投影光学系统将显示在图像显示面上的图像进行放大投影，从放大侧起实际上依次由第一光学系统和第二光学系统组成。第二光学系统形成图像的中间像。第一光学系统将中间像进行放大投影。第一光学系统从放大侧起实际上依次由第一透镜组、第一反射光学元件和第二透镜组的一部分组成。第二光学系统从放大侧起实际上依次由第二透镜组的剩余部分、第二反射光学元件和第三透镜组组成。第二反射光学元件将从第三透镜组射出的光朝向第二透镜组反射。第一反射光学元件将从第二透镜组射出的光朝向第一透镜组反射。相对于第二透镜组，第一透镜组及第三透镜组被配置在投影侧。T1/T3满足以下条件式(1)：

T1/T3>1.0···(1)

其中，

T1：从第一透镜组的最靠近放大侧的面到第一透镜组的最靠近缩小侧的面的在光轴上的距离，

T3：从第三透镜组的最靠近放大侧的面到第三透镜组的最靠近缩小侧的面的在光轴上的距离。

另外，放大侧是指在投影光学系统的光轴上的投影有放大后的光学图像的屏幕面(放大侧的像面)的一侧(所谓的前侧)。缩小侧是指在投影光学系统的光轴上的配置有具有图像显示面的图像显示元件的一侧(所谓的后侧)。投影侧表示投影有放大后的光学图像的屏幕面(放大侧的像面)的一侧。

本实施方式的投影光学系统是实际上由形成中间像的第二光学系统和将中间像进行放大投影的第一光学系统组成的中继型的投影光学系统。此外，投影光学系统的光轴被第一反射光学元件及第二反射光学元件弯折两次，并且，相对于第二透镜组，第一透镜组及第三透镜组被配置在投影侧。因此，本实施方式的投影光学系统具有紧凑的结构和较宽的视场角。

条件式(1)规定了投影光学系统的光轴上的第一透镜组的第一长度相对于投影光学系统的光轴上的第三透镜组的第三长度的比率。本实施方式的投影光学系统满足条件式(1)，因此，投影光学系统的最靠近放大侧的面在第一透镜组的光轴方向上被配置在更前侧，即被配置为更靠近投影装置的主体部。由于在第一反射光学元件和第二反射光学元件之间包含第二透镜组，所以投影光学系统的最靠近放大侧的面在与第一透镜组的光轴垂直的方向上被配置为更远离投影装置的主体部。因此，本实施方式的投影光学系统能够防止投影光的一部分被投影装置的主体部遮挡。

进而，第一反射光学元件及第二反射光学元件被配置为远离中间像。因此，即使粉尘附着在第一反射光学元件的第一反射面或第二反射光学元件的第二反射面上，也能够防止粉尘映入屏幕面(被投影面)。

在本实施方式的投影光学系统中，优选地，T1/T3满足以下的条件式(1a)。

1.2<T1/T3<3.0···(1a)

条件式(1a)规定在上述条件式(1)所规定的条件范围中更优选的条件范围。因此，通过使T1/T3满足条件式(1a)，能够进一步提高上述效果。由于T1/T3小于条件式(1a)的上限，因此投影光学系统在第一透镜组的光轴方向上的尺寸变小。

在本实施方式的投影光学系统中，优选地，T2/T3满足以下的条件式(2)。

1.5<T2/T3<5.0···(2)

其中，

T2：从第二透镜组的最靠近放大侧的面到第二透镜组的最靠近缩小侧的面的在光轴上的距离。

条件式(2)规定投影光学系统的光轴上的第二透镜组的第二长度相对于投影光学系统的光轴上的第三透镜组的第三长度的比率。由于T2/T3大于条件式(2)的下限，因此被配置为，投影光学系统的最靠近放大侧的面在第二透镜组的光轴方向上更远离投影装置的主体部。因此，能更可靠地防止投影光的一部分被投影装置的主体部遮挡。由于T2/T3小于条件式(2)的上限，因此投影光学系统在第二透镜组的光轴方向上的尺寸变小。

在本实施方式的投影光学系统中，优选地，T2/T3满足以下的条件式(2a)。

2.0<T2/T3<4.5···(2a)

条件式(2a)规定在上述条件式(2)规定的条件范围中更优选的条件范围。因此，通过使T2/T3满足条件式(2a)，能够进一步提高上述效果。

在本实施方式的投影光学系统中，优选地，T2/Tw满足以下的条件式(3)。

0.3<T2/Tw<0.5···(3)

其中，

Tw：从投影光学系统的最靠近放大侧的面到投影光学系统的最靠近缩小侧的面的在光轴上的距离。

条件式(3)规定了在投影光学系统的光轴上的第二透镜组的长度相对于在投影光学系统的光轴上的投影光学系统的全长的比率。由于T2/Tw大于条件式(3)的下限，因此被配置为投影光学系统的最靠近放大侧的面在第二透镜组的光轴方向上更远离投影装置的主体部。因此，能更可靠地防止投影光的一部分被投影装置的主体部遮挡。此外，由于T2/Tw大于条件式(3)的下限，因此投影光学系统在第一透镜组的光轴方向上的尺寸及投影光学系统在第三透镜组的光轴方向上的尺寸变小。由于T2/Tw小于条件式(3)的上限，因此投影光学系统在第二透镜组的光轴方向上的尺寸变小。

在本实施方式的投影光学系统中，优选地，T2/Tw满足以下的条件式(3a)。

0.32<T2/Tw<0.45···(3a)

条件式(3a)规定在上述条件式(3)规定的条件范围中更优选的条件范围。因此，通过使T2/Tw满足条件式(3a)，能够进一步提高上述效果。

优选地，本实施方式的投影光学系统作为能够以100°以上的视场角进行投影的单焦点透镜起作用。因此，投影光学系统具有较宽的视场角。投影光学系统能够以短距离将图像显示面上显示的图像投影成大尺寸。

更优选地，本实施方式的投影光学系统作为能够以120°以上的视场角进行投影的单焦点透镜起作用。因此，可以进一步增加上述效果。

优选地，在本实施方式的投影光学系统中，第一透镜组的光轴与第三透镜组的光轴实际上相互平行。因此，投影光学系统在与第一透镜组的光轴垂直的方向上的尺寸变小。

优选地，在本实施方式的投影光学系统中，第一反射光学元件将投影光学系统的光路以90°的第一角度弯折。因此，与第一反射光学元件将投影光学系统的光路以小于90°的第一角度弯折的情况相比，能够防止第一透镜组与第二透镜组机械地干扰。此外，与第一反射光学元件将投影光学系统的光路以大于90°的第一角度弯折的情况相比，投影光学系统在第一透镜组的光轴方向上的尺寸变小。

优选地，在本实施方式的投影光学系统中，第二反射光学元件将投影光学系统的光路以90°的第二角度弯折。因此，与第二反射光学元件将投影光学系统的光路以小于90°的第二角度弯折的情况相比，能够防止第二透镜组与第三透镜组机械地干预。另外，与第二反射光学元件将投影光学系统的光路以大于90°的第二角度弯折的情况相比，投影光学系统在第三透镜组的光轴方向上的尺寸变小。

优选地，在本实施方式的投影光学系统中，第一反射光学元件或第二反射光学元件是平面镜。因此，可减少投影光学系统的成本。

优选地，在本实施方式的投影光学系统、第一反射光学元件或第二反射光学元件是直角棱镜，并且是直角棱镜的斜面是反射面的三角棱镜。因此，可以用折射率大于空气的直角棱镜材料(例如，玻璃)来填充用于弯折投影光学系统的光路(光轴)的空间的一部分。可以使用于弯折投影光学系统的光路(光轴)的空间的尺寸变小，因此可以使投影光学系统小型化。

本实施方式的投影装置包括具有图像显示面的图像显示元件和将在图像显示面上显示的图像进行放大投影的本实施方式的投影光学系统。因此，本实施方式的投影装置具有紧凑的结构和较宽的视场角，并且，能够防止投影光的一部分被投影装置的主体部遮挡。

<根据本发明实施方式的投影光学系统的具体光学结构>

参照图1至图16，说明第一至第八实施方式的投影光学系统LN1至LN8的具体光学结构。投影光学系统LN1至LN8将在图像显示元件7(参照图26)的图像显示面IM上显示的图像进行放大投影。在投影光学系统LN1至LN8的缩小侧配置有棱镜PR(例如TIR(TotalInternal Reflection：总内部反射)棱镜、分色合成棱镜等)和覆盖图像显示元件7的图像显示面IM的玻璃罩CG。

(第一实施方式)

参照图1，来说明第一实施方式的投影光学系统LN1。投影光学系统LN1作为能够以100°以上的视场角进行投影的单焦点透镜起作用。投影光学系统LN1从放大侧起依次基本上由第一光学系统LU1和第二光学系统LU2组成。在本说明书中，投影光学系统LN1基本上由第一光学系统LU1和第二光学系统LU2组成表示投影光学系统LN1由第一光学系统LU1和第二光学系统LU2组成，或者投影光学系统LN1由第一光学系统LU1、第二光学系统LU2和不具有透镜光学能力的其它光学系统组成。投影光学系统LN1具有从投影光学系统LN1的最靠近放大侧的面(第一透镜组G1的最靠近放大侧的面)到投影光学系统LN1的最靠近缩小侧的面(第三透镜组G3的最靠近缩小侧的面)的在光轴AX上的距离Tw。投影光学系统LN1包含30个透镜L11a至L11h、L12a至L12o、L13a至L13g。

第二光学系统LU2形成显示在图像显示元件7的图像显示面IM上显示的图像(缩小侧的像面)的中间像IM2。第一光学系统LU1将中间像IM2进行放大投影。

第一光学系统LU1从放大侧起依次基本上由第一透镜组G1、第一反射光学元件R1和第二透镜组G2的一部分组成。在本说明书中，第一光学系统LU1基本上由第一透镜组G1、第一反射光学元件R1和第二透镜组G2的一部分组成表示第一光学系统LU1由第一透镜组G1、第一反射光学元件R1和第二透镜组G2的一部分组成，或者第一光学系统LU1由第一透镜组G1、第一反射光学元件R1、第二透镜组G2的一部分和不具有屈光力的其它透镜组组成。第二透镜组G2的一部分是第二透镜组G2中相对于中间像IM2被配置在放大侧的多个透镜组。

第一光学系统LU1包含19个透镜L11a至L11h、L12a至L12k。第一透镜组G1由8个透镜L11a至L11h组成。第二透镜组G2的一部分由11个透镜L12a至L12k组成。第一透镜组G1具有正屈光力。第一透镜组G1具有从第一透镜组G1的最靠近放大侧的面到第一透镜组G1的最靠近缩小侧的面的在光轴AX上的距离T1。

第二光学系统LU2从放大侧起依次基本上由第二透镜组G2的剩余部分、第二反射光学元件R2和第三透镜组G3组成。在本说明书中，第二光学系统LU2基本上由第二透镜组G2的剩余部分、第二反射光学元件R2和第三透镜组G3组成表示第二光学系统LU2由第二透镜组G2的剩余部分、第二反射光学元件R2和第三透镜组G3组成，或者第二光学系统LU2由第二透镜组G2的剩余部分、第二反射光学元件R2、第三透镜组G3和不具有屈光力的其它透镜组组成。第二透镜组G2的剩余部分是第二透镜组G2中相对于中间像IM2被配置在缩小侧的多个透镜组。

第二光学系统LU2包含11个透镜L12l至L12o、L13a至L13g。第二透镜组G2的剩余部分由4个透镜L12l至L12o组成。第二透镜组G2由15个透镜L12a至L12o组成。第三透镜组G3由7个透镜L13a至L13g组成。第二透镜组G2具有正屈光力。第三透镜组G3具有正屈光力。第二透镜组G2具有从第二透镜组G2的最靠近放大侧的面到第二透镜组G2的最靠近缩小侧的面的在光轴AX上的距离T2。第三透镜组G3具有从第三透镜组G3的最靠近放大侧的面到第三透镜组G3的最靠近缩小侧的面的在光轴AX上的距离T3。

孔径光阑ST被配置在第二光学系统LU2中。具体地，孔径光阑ST被配置在第二反射光学元件R2和第三透镜组G3之间。

第二反射光学元件R2将从第三透镜组G3发射的光朝向第二透镜组G2反射。第二反射光学元件R2将投影光学系统LN1的光路(光轴AX)弯折。优选地，第二反射光学元件R2将投影光学系统LN1的光路(光轴AX)以90°的第二角度弯折。优选地，第二透镜组G2的光轴与第三透镜组G3的光轴正交。第二反射光学元件R2是平面镜。

第一反射光学元件R1将从第二透镜组G2发射的光朝向第一透镜组G1反射。第一反射光学元件R1将投影光学系统LN1的光路(光轴AX)弯折。优选地，第一反射光学元件R1将投影光学系统LN1的光路(光轴AX)以90°的第一角度弯折。优选地，第一透镜组G1的光轴与第二透镜组G2的光轴正交。第一反射光学元件R1是平面镜。

第一透镜组G1的光轴与第三透镜组G3的光轴基本上相互平行。在本说明书中，第一透镜组G1的光轴与第三透镜组G3的光轴基本上相互平行表示第一透镜组G1的光轴与第三透镜组G3的光轴相互平行，或者在第一透镜组G1的光轴与第三透镜组G3的光轴之间的角度为2°以下。

投影光学系统LN1的光路(光轴AX)被第一反射光学元件R1及第二反射光学元件R2弯折两次。第一透镜组G1及第三透镜组G3相对于第二透镜组G2被配置在投影侧。

在本实施方式中，棱镜PR光学地合成多个图像显示元件7(参照图26)的多个图像，并将其引导至投影光学系统LN1。投影光学系统LN1被最优化成例如三板方式的投影装置。

在本实施方式的变形例中，可以通过使投影光学系统LN1的透镜的一部分沿着投影光学系统LN1的光轴AX移动来执行聚焦。具体地，可以通过使第一透镜组G1中的被配置于第一反射光学元件R1侧的5个透镜L11d至L11h沿着投影光学系统LN1的光轴AX移动来执行聚焦。可选地，可以通过使第二透镜组G2中的被配置于中间像IM2的放大侧的、并且从中间像IM2起的第二个的透镜L12j沿着投影光学系统LN1的光轴AX移动来执行聚焦。

(第二实施方式)

参照图3及图4，说明第二实施方式的投影光学系统LN2。本实施方式的投影光学系统LN2具有与实施方式1的投影光学系统LN1大致相同的结构，但是，主要在以下点上不同。

在本实施方式中，棱镜PR将一个图像显示元件7(参照图26)的图像引导至投影光学系统LN2。投影光学系统LN2最优化为例如单板方式的投影装置。

(第三实施方式)

参照图5及图6，说明第3实施方式的投影光学系统LN3。本实施方式的投影光学系统LN3具有与实施方式2的投影光学系统LN2大致相同的结构，但是，主要在以下点上不同。在本实施方式中，第一反射光学元件R1是直角棱镜。直角棱镜的斜面是反射面。

在本实施方式的第一变形例中，第二反射光学元件R2也是直角棱镜，并且直角棱镜的斜面是反射面。在本实施方式的第二变形例中，第一反射光学元件R1是平面镜，并且第二反射光学元件R2是直角棱镜。

(第四实施方式)

参照图7及图8，说明第四实施方式的投影光学系统LN4。本实施方式的投影光学系统LN4与实施方式1的投影光学系统LN1一样，作为能够以100°以上的视场角进行投影的单焦点透镜起作用。本实施方式的投影光学系统LN4具有与实施方式1的投影光学系统LN1大致相同的结构，但是，主要在以下点上不同。

投影光学系统LN4包含32个透镜L41a至L41i、L42a至L42p、L43a至L43g。第一光学系统LU1包含21个透镜L41a至L41i、L42a至L42l。第二光学系统LU2包含11个透镜L42m至L42p、L43a至L43g。

第一透镜组G1由9个透镜L41a至L41i组成。第一透镜组G1具有正屈光力。第一光学系统LU1所包含的第二透镜组G2的一部分由12个透镜L42a至L42l组成。第二光学系统LU2所包含的第二透镜组G2的剩余部分由4个透镜L42m至L42p组成。第二透镜组G2由16个透镜L42a至L42p组成。第二透镜组G2具有正屈光力。第三透镜组G3由7个透镜L43a至L43g组成。第三透镜组G3具有正屈光力。

在本实施方式中，与实施方式1一样，棱镜PR光学地合成多个图像显示元件7的多个图像，并将其引导至投影光学系统LN4。投影光学系统LN4例如最优化为三板方式的投影装置。

在本实施方式的变形例中，可以通过使投影光学系统LN4的透镜的一部分沿着投影光学系统LN4的光轴AX移动来执行聚焦。具体地，可以通过使第一透镜组G1中的被配置于第一反射光学元件R1侧的5个透镜l 41e至l41i沿着投影光学系统LN4的光轴AX移动来执行聚焦。或者，也可以通过使第二透镜组G2中的被配置于中间像IM2的放大侧的2个透镜L42k、L42l沿着投影光学系统LN4的光轴AX移动以使2个透镜L42k、L42l之间的间隔发生变化的方式，来执行聚焦。

(第五实施方式)

参照图9及图10，说明第5实施方式的投影光学系统LN5。本实施方式的投影光学系统LN5具有与实施方式4的投影光学系统LN4大致相同的结构，但是，主要在以下点上不同。

在本实施方式中，棱镜PR将一个图像显示元件7的图像引导至投影光学系统LN5。投影光学系统LN5最优化为单板方式的投影装置。

(第六实施方式)

参照图11及图12，说明第六实施方式的投影光学系统LN6。本实施方式的投影光学系统LN6具有与实施方式5的投影光学系统LN5大致相同的结构，但是，在投影光学系统LN6的明亮度这一点上不同。

(第七实施方式)

参照图13及图14，说明第七实施方式的投影光学系统LN7。本实施方式的投影光学系统LN7与实施方式1的投影光学系统LN1一样，作为能够以100°以上的视场角进行投影的单焦点透镜起作用。本实施方式的投影光学系统LN7具有与实施方式1的投影光学系统LN1大致相同的结构，但是，主要在以下点上不同。

投影光学系统LN7包含31个透镜L71a至L71i、L72a至L72o、L73a至L73g。第一光学系统LU1包含20个透镜L71a至L71i、L72a至L72k。第二光学系统LU2包含11个透镜L72l至L72o、L73a至L73g。

第一透镜组G1由9个透镜L71a至L71i组成。第一透镜组G1具有正屈光力。第一光学系统LU1所包含的第二透镜组G2的一部分由11个透镜L72a至L72k组成。第二光学系统LU2所包含的第二透镜组G2的剩余部分由4个透镜L72l至L72o组成。第二透镜组G2由15个透镜L72a至L72o组成。第二透镜组G2具有正屈光力。第三透镜组G3由7个透镜L73a至L73g组成。第三透镜组G3具有正屈光力。

在本实施方式的变形例中，可以通过使投影光学系统LN7的透镜的一部分沿着投影光学系统LN7的光轴AX移动来执行聚焦。具体地，可以通过使第一透镜组G1中的被配置于第一反射光学元件R1侧的5个透镜l 71e至l71i沿着投影光学系统LN7的光轴AX移动来执行聚焦。或者，可以通过使第二透镜组G2中的被配置于中间像IM2的放大侧的透镜L72k和由与透镜L72k相邻并且被配置于透镜L72k的放大侧的3个透镜L72h至L72j组成的透镜组沿着投影光学系统LN7的光轴AX移动，以使透镜L72k与透镜l 72h至l 772j组成的透镜组之间的间隔发生变化的方式，来执行聚焦。

(第八实施方式)

参照图15及图16，说明第8实施方式的投影光学系统LN8。本实施方式的投影光学系统LN8与实施方式7的投影光学系统LN7一样，作为能够以100°以上的视场角进行投影的单焦点透镜起作用。本实施方式的投影光学系统LN8具有与实施方式7的投影光学系统LN7大致相同的结构，但是，主要在以下的点上不同。

投影光学系统LN8包含32个透镜L81a至L81i、L82a至L82o、L83a至L83h。第一光学系统LU1包含20个透镜L81a至L81i、L82a至L82k。第二光学系统LU2包含12个透镜L82l至L82o、L83a至L83h。

第一透镜组G1由9个透镜L81a至L81i组成。第一透镜组G1具有正屈光力。第一光学系统LU1所包含的第二透镜组G2的一部分由11个透镜L82a至L82k组成。第二光学系统LU2所包含的第二透镜组G2的剩余部分由4个透镜L82l至L82o组成。第二透镜组G2由15个透镜L82a至L82o组成。第二透镜组G2具有正屈光力。第三透镜组G3由8个透镜L83a至L83h组成。第三透镜组G3具有正屈光力。

在本实施方式的变形例中，可以与实施方式7的变形例一样，通过使投影光学系统LN8的透镜的一部分沿着投影光学系统LN8的光轴AX移动来执行聚焦。具体地，可以通过使第一透镜组G1中的被配置于第一反射光学元件R1侧的5个透镜L 81e至L81i沿着投影光学系统LN8的光轴AX移动来执行聚焦。或者，通过使第二透镜组G2中的被配置于中间像IM2的放大侧的透镜L82k和由与透镜L82k相邻并且被配置于透镜L82k的放大侧的3个透镜L82h至L82j组成的透镜组投影光学系统LN8的光轴AX移动，以使透镜L82k和透镜l 82h至L82j组成的透镜组之间的间隔发生变化的方式，来执行聚焦。

【实施例】

下面将参考实施例的构建数据等更具体地明第一至第八实施方式的投影光学系统LN1至LN8的结构等。这里举出的实施例1至8是分别对应于上述第一至第八实施方式的数值实施例。表示第一至第八实施方式的投影光学系统LN1至LN8的结构图(图1至图16)分别表示对应的实施例1至8的光学结构(透镜配置、透镜形状等)。

在各实施例的构建数据中，作为面数据，从左侧的栏起依次表示面编号i、近轴的曲率半径r(mm)、轴上面间隔d(mm)、与d线(波长587.56nm)相关的折射率nd、以及与d线相关的阿贝数vd。另外，SC表示屏幕面，ST表示孔径光阑，IM表示图像显示面。

附有*的面编号i的面是非球面，其面形状由使用以面顶点为原点的局部正交坐标系(x，y，z)的下述式(AS)定义。作为非球面数据，表示非球面系数等。此外，各实施例的非球面数据中没有被表示的项的系数是0，并且对于所有数据都是e-n＝×10-n。

Z＝(c·h2)/[1+√{1-(1+K)·c2·h2}]+Σ(Aj·hj)…(AS)

其中，

h：相对于z轴(光轴AX)垂直方向的高度(h2＝x2+y2)，

z：高度h位置处的光轴AX方向的下凹量(面顶点基准)，

c：面顶点处的曲率(曲率半径r的倒数)，

k：圆锥常数，

Aj：j次非球面系数。

实施例1至实施例8的各种数据示出了整个系统的焦距(Fl，mm)、F数(Fno.)、半视场角(ω，°)、像高(ymax，mm)、透镜全长(TL，mm)和后焦点(BF，mm)。另外，后焦点BF用空气换算长度表示从透镜最终面到近轴像面的距离。透镜全长TL是在从透镜最前面(第一透镜组G1的最靠近放大侧的面)到透镜最终面(第三透镜组G3的最靠近缩小侧的面)的距离Tw上加上后焦点BF而得到的值。另外，像高ymax对应于图像显示面IM的对角长度的一半。

表1和表2中，根据各实施例示出了与条件式相对应的值及其关联数据等。条件式关联数据例如包括：从第一透镜组G1最靠近放大侧的面到第一透镜组G1的最靠近缩小侧的面的在光轴AX上的距离T1、从第二透镜组G2的最靠近放大侧的面到第二透镜组的最靠近缩小侧的面的在光轴AX上的距离T2、从第三透镜组G3的最靠近放大侧的面到第三透镜组G3的最靠近缩小侧的面的在光轴AX上的距离T3、以及从投影光学系统LN1至LN8的最靠近放大侧的面到投影光学系统LN1至LN8的最靠近缩小侧的面的在光轴AX上的距离Tw。

图17至图24是实施例1至实施例8的像差图(无限远对焦状态下的纵向像差图)。另外，将各实施例的投影光学系统LN1至LN8用于投影装置1(图25)时，最初虽然屏幕面(被投影面)SC是像面、图像显示面IM是物体面，但在各实施例中在光学设计上分别作为缩小系统，将屏幕面SC视为物体面(object)，并且用与像面(image)相对应的图像显示面(图像面)IM来评估光学性能。

球差图中，点划线所示的相对于波长656.28nm的球差量、实线所示的相对于波长587.56nm(d线)的球差量、以及虚线所示的相对于波长435.84nm的球差量分别用光轴AX方向上相对于近轴像面的偏移量(单位：mm)来表示。球差图的纵轴表示以其最大高度对光瞳的入射高度进行标准化后的值(即相对光瞳高度)。

在像散图中，虚线T表示相对于d线的切向像面，实线S表示相对于d线的矢状像面，用在光轴AX方向上相对于近轴像面的偏移量(单位：mm)来表示。像散图的纵轴表示像高(IMG HT，单位：mm)。

在畸变图中，横轴表示相对于d线的失真(单位：％)，纵轴表示像高(IMG HT，单位：mm)。

实施例1

单位：mm

面数据

非球面数据

非球面数据

各种数据

实施例2

单位：mm

面数据

非球面数据

非球面数据

各种数据

实施例3

单位：mm

面数据

非球面数据

非球面数据

各种数据

实施例4

单位：mm

面数据

非球面数据

非球面数据

各种数据

实施例5

单位：mm

面数据

非球面数据

非球面数据

各种数据

实施例6

单位：mm

面数据

非球面数据

非球面数据

各种数据

实施例7

单位：mm

面数据

非球面数据

非球面数据

各种数据

实施例8

单位：mm

面数据

非球面数据

非球面数据

各种数据

【表1】

表1

【表2】

表2

与条件式相对应的值等	实施例5	实施例6	实施例7	实施例8
					(1)T1>T3	2.03	2.27	2.26	2.57
(2)T2/T3	2.90	3.26	3.58	4.03
					(3)T2/Tw	0.37	0.39	0.38	0.41
T1	130.4	122.4	127.8	130.6
					T2	185.8	176.2	202.3	204.2
T3	64.1	54.0	56.5	50.7
					Tw	498.5	456.5	526.5	500.5

<投影装置>

将参照图25和图26描述根据本发明的一个实施方式的投影装置1。如图25中所示，投影装置1包括主体部2、以及投影光学系统LN。投影光学系统LN是第一至第八实施方式的投影光学系统LN1至LN8中的任意一个。

如图26所示，主体部2包含光源3、冷却部件4、照明光学系统5、反射镜6、棱镜PR、图像显示元件7和控制部8。

光源3例如是氙灯等白色光源或激光光源。冷却部件4冷却光源3等。冷却部件4例如为送风机。图像显示元件7具有图像显示面IM。图像显示元件7可以是例如数字微镜设备(DMD)或液晶显示元件(LCD)等。在图像显示元件7的图像显示面IM上设置有玻璃罩CG。控制部8控制投影装置1。具体地，控制部8控制图像显示元件7等。

从光源3射出的照明光经由照明光学系统5、反射镜6及棱镜PR入射在图像显示元件7上。图像显示元件7调制照明光以反射图像光。棱镜PR包含例如TIR棱镜等，使照明光和图像光彼此分离。例如，棱镜PR还包含色分离合成棱镜等。当投影装置1是三板式投影装置时，棱镜PR合成由三个图像显示元件7形成的三个图像光。投影光学系统LN将由图像显示元件7形成的图像光朝向屏幕面SC进行放大投影。具体地，第二光学系统LU2形成在图像显示元件7的图像显示面IM上显示的图像的中间像IM2，第一光学系统LU1将中间像IM2放大投影到屏幕面SC上。

沿着光轴AX移动透镜的致动器(未示出)连接到投影光学系统LN中的为了聚焦而可移动的透镜或透镜组。控制部8控制致动器而使透镜或透镜组移动。另外，也可以不使用控制部8及致动器，而手动移动透镜或透镜组。另外，当图像显示元件7是自发光型图像显示元件7时，可省略光源3、照明光学系统5和反射镜6。

虽然对本发明的实施方式进行了说明，但应该认为本次公开的实施方式只是在所有方面的示例而不是限制。本发明的范围由权利要求书来指示，且旨在包含与权利要求书等同的含义和范围内的所有改变。

Claims (10)

1.一种对在图像显示面上显示的图像进行放大投影的投影光学系统，

所述投影光学系统实质上从放大侧起依次由第一光学系统和第二光学系统组成，所述第二光学系统形成所述图像的中间像，所述第一光学系统将所述中间像进行放大投影，

所述第一光学系统实质上从所述放大侧起依次由第一透镜组、第一反射光学元件、以及第二透镜组的一部分组成，

所述第二光学系统实质上从所述放大侧起依次由所述第二透镜组的剩余部分、第二反射光学元件、以及第三透镜组组成，

所述第二反射光学元件将从所述第三透镜组射出的光朝向所述第二透镜组反射，

所述第一反射光学元件将从所述第二透镜组射出的所述光朝向所述第一透镜组反射，

相对于所述第二透镜组，所述第一透镜组及所述第三透镜组被配置在投影侧；

所述投影光学系统满足以下条件式(1)：

T1/T3>1.0···(1)

其中，

T1：从所述第一透镜组的最靠近放大侧的面到所述第一透镜组的最靠近缩小侧的面的在光轴上的距离，

T3：从所述第三透镜组的最靠近放大侧的面到所述第三透镜组的最靠近缩小侧的面的在所述光轴上的距离。

2.根据权利要求1所述的投影光学系统，其中，满足以下条件式(2)：

1.5<T2/T3<5.0···(2)

其中，

T2：从所述第二透镜组的最靠近放大侧的面到所述第二透镜组的最靠近缩小侧的面的在光轴上的距离。

3.根据权利要求1或2所述的投影光学系统，其中，满足以下条件式(3)：

0.3<T2/Tw<0.5···(3)

其中，

Tw：从所述投影光学系统的最靠近放大侧的面到所述投影光学系统的最靠近缩小侧的面的在光轴上的距离。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的投影光学系统，其中，所述投影光学系统作为能够以100°以上的视场角进行投影的单焦点透镜起作用。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的投影光学系统，其中，所述第一透镜组的光轴与所述第三透镜组的光轴实质上相互平行。

6.根据权利要求1到5中任一项所述的投影光学系统，其中，所述第一反射光学元件将所述投影光学系统的光路以90°的第一角度弯折。

7.根据权利要求1到6中任一项所述的投影光学系统，其中，所述第二反射光学元件将所述投影光学系统的光路以90°的第二角度弯折。

8.根据权利要求1到7中任一项所述的投影光学系统，其中，所述第一反射光学元件或所述第二反射光学元件是平面镜。

9.根据权利要求1到7中任一项所述的投影光学系统，其中，所述第一反射光学元件或所述第二反射光学元件是直角棱镜，所述直角棱镜的斜面是反射面。

10.一种投影装置，包括：具有图像显示面的图像显示元件；以及对在所述图像显示面上显示的图像进行放大投影的根据权利要求1到9中任意一项所述的投影光学系统。

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