CN113176699B - 投射光学系统和投影仪 - Google Patents

投射光学系统和投影仪 Download PDF

Info

Publication number
CN113176699B
CN113176699B CN202110088018.1A CN202110088018A CN113176699B CN 113176699 B CN113176699 B CN 113176699B CN 202110088018 A CN202110088018 A CN 202110088018A CN 113176699 B CN113176699 B CN 113176699B
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical system
projection optical
projection
axis
lens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110088018.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113176699A (zh
Inventor
守国荣时
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Publication of CN113176699A publication Critical patent/CN113176699A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113176699B publication Critical patent/CN113176699B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/142—Adjusting of projection optics
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0055—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras employing a special optical element
    • G02B13/0065—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras employing a special optical element having a beam-folding prism or mirror
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/16—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use in conjunction with image converters or intensifiers, or for use with projectors, e.g. objectives for projection TV
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08—Catadioptric systems
    • G02B17/0804—Catadioptric systems using two curved mirrors
    • G02B17/0816—Catadioptric systems using two curved mirrors off-axis or unobscured systems in which not all of the mirrors share a common axis of rotational symmetry, e.g. at least one of the mirrors is warped, tilted or decentered with respect to the other elements
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/28—Reflectors in projection beam
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2066—Reflectors in illumination beam

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)

Abstract

提供投射光学系统和投影仪，能够缩短投射距离。投射光学系统具有：第1光学系统；以及第2光学系统，其具有光学元件并且配置在第1光学系统的放大侧。光学元件具有第1透过面、配置在第1透过面的放大侧的第1反射面、配置在第1反射面的放大侧的第2反射面以及配置在第2反射面的放大侧的第2透过面。第2反射面具有凹形状。第1光学系统的第1光轴与第2反射面的第2光轴交叉。

Description

投射光学系统和投影仪
技术领域
本发明涉及投射光学系统和投影仪。
背景技术
专利文献1记载了通过投射光学系统放大投射由图像形成部形成的投射图像的投影仪。该文献的投射光学系统从缩小侧朝向放大侧依次由第1光学系统和第2光学系统构成。第1光学系统具备具有多个透镜的折射光学系统。第2光学系统由具有凹形状的反射面的反射镜构成。图像形成部具有光源和光阀。图像形成部在投射光学系统的缩小侧成像面形成投射图像。投射光学系统在第1光学系统与反射面之间形成中间像，向配置于放大侧成像面的屏幕投射最终像。
专利文献1：日本特开2010-20344号公报
投射光学系统和投影仪被要求缩短投射距离。
发明内容
为了解决上述课题，本发明的投射光学系统具有：第1光学系统；以及第2光学系统，其具有光学元件并且配置在所述第1光学系统的放大侧。所述光学元件具有第1透过面、配置在所述第1透过面的所述放大侧的第1反射面、配置在所述第1反射面的所述放大侧的第2反射面以及配置在所述第2反射面的所述放大侧的第2透过面。所述第2反射面具有凹形状。所述第1光学系统的第1光轴与所述第2反射面的第2光轴交叉。
接着，本发明的投影仪具有：上述投射光学系统；以及图像形成部，其在所述投射光学系统的缩小侧成像面形成投射图像。
附图说明
图1是具有投射光学系统的投影仪的概略结构图。
图2是示意性地示出实施例1的投射光学系统的整体的光线图。
图3是实施例1的投射光学系统的光线图。
图4是实施例1的投射光学系统的第2光学系统的光线图。
图5是实施例1的投射光学系统的光学元件的立体图。
图6是示意性地示出实施例1的投射光学系统的光轴的说明图。
图7是示出实施例1的投射光学系统的放大侧的MTF的图。
图8是实施例1的投射光学系统的点列图(spot diagram)。
图9是示意性地示出实施例2的投射光学系统的整体的光线图。
图10是实施例2的投射光学系统的光线图。
图11是从上方观察实施例2的投射光学系统时的光线图。
图12是实施例2的投射光学系统的光学元件的立体图。
图13是示意性地示出实施例2的投射光学系统的光轴的说明图。
图14是示出实施例2的投射光学系统的放大侧的MTF的图。
图15是实施例2的投射光学系统的点列图。
图16是示意性地示出实施例3的投射光学系统的整体的光线图。
图17是实施例3的投射光学系统的光线图。
图18是示意性地示出实施例3的投射光学系统的光轴的说明图。
图19是示出实施例3的投射光学系统的放大侧的MTF的图。
图20是实施例3的投射光学系统的点列图。
图21是示意性地示出实施例4的投射光学系统的整体的光线图。
图22是实施例4的投射光学系统的光线图。
图23是示意性地示出实施例4的投射光学系统的光轴的说明图。
图24是示出实施例4的投射光学系统的放大侧的MTF的图。
图25是实施例4的投射光学系统的点列图。
图26是示意性地示出实施例5的投射光学系统的整体的光线图。
图27是实施例5的投射光学系统的光线图。
图28是示意性地示出实施例5的投射光学系统的光轴的说明图。
图29是示出实施例5的投射光学系统的放大侧的MTF的图。
图30是实施例5的投射光学系统的点列图。
图31是示意性地示出实施例6的投射光学系统的整体的光线图。
图32是实施例6的投射光学系统的光线图。
图33是示意性地示出实施例6的投射光学系统的光轴的说明图。
图34是示出实施例6的投射光学系统的放大侧的MTF的图。
图35是实施例6的投射光学系统的点列图。
标号说明
1：投影仪；2：图像形成部；3、3A、3B、3C、3D、3E、3F：投射光学系统；4：控制部；6：图像处理部；7：显示驱动部；10：光源；11：第1积分器透镜；12：第2积分器透镜；13：偏振转换元件；14：重叠透镜；15：第1分色镜；16：反射镜；17B：场透镜；17G：场透镜；17R：场透镜；18、18B、18G、18R：液晶面板；19：十字分色棱镜；21：第2分色镜；22：中继透镜；23：反射镜；24：中继透镜；25：反射镜；31：第1光学系统；32：第2光学系统；33：光学元件；34：第1透过面；35：第1反射面；36：第2反射面；37：第2透过面；40：中间像；50：偏转元件；51：第1部；52：第2部；G1、G2：第1空气间隔；M1：第1光轴部分；M2：第2光轴部分；N1：第1光轴；N2：第2光轴；R1：第1部的第1长度；R2：第2部的第2长度。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的实施方式的投射光学系统和具有该投射光学系统的投影仪进行详细说明。
(投影仪)
图1是具有本发明的投射光学系统3的投影仪的概略结构图。如图1所示，投影仪1具有生成向屏幕S投射的投射图像的图像形成部2、放大投射图像并向屏幕S投射放大像的投射光学系统3、以及对图像形成部2的动作进行控制的控制部4。
(图像生成光学系统和控制部)
图像形成部2具有光源10、第1积分器透镜11、第2积分器透镜12、偏振转换元件13和重叠透镜14。光源10例如由超高压汞灯、固体光源等构成。第1积分器透镜11和第2积分器透镜12分别具有呈阵列状排列的多个透镜元件。第1积分器透镜11将来自光源10的光束分割成多个。第1积分器透镜11的各透镜元件使来自光源10的光束会聚在第2积分器透镜12的各透镜元件的附近。
偏振转换元件13将来自第2积分器透镜12的光转换为规定的线偏振光。重叠透镜14使第1积分器透镜11的各透镜元件的像经由第2积分器透镜12在后述液晶面板18R、液晶面板18G和液晶面板18B的显示区域上重叠。
此外，图像形成部2具有第1分色镜15、反射镜16、场透镜17R和液晶面板18R。第1分色镜15使作为从重叠透镜14入射的光线的一部分的R光反射，使作为从重叠透镜14入射的光线的一部分的G光和B光透过。被第1分色镜15反射后的R光经由反射镜16和场透镜17R入射到液晶面板18R。液晶面板18R是光调制元件。液晶面板18R根据图像信号对R光进行调制，由此形成红色的投射图像。
进而，图像形成部2具有第2分色镜21、场透镜17G和液晶面板18G。第2分色镜21使作为来自第1分色镜15的光线的一部分的G光反射，使作为来自第1分色镜15的光线的一部分的B光透过。被第2分色镜21反射后的G光经由场透镜17G入射到液晶面板18G。液晶面板18G是光调制元件。液晶面板18G根据图像信号对G光进行调制，由此形成绿色的投射图像。
此外，图像形成部2具有中继透镜22、反射镜23、中继透镜24、反射镜25、场透镜17B和液晶面板18B。透过了第2分色镜21的B光经由中继透镜22、反射镜23、中继透镜24、反射镜25和场透镜17B入射到液晶面板18B。液晶面板18B是光调制元件。液晶面板18B根据图像信号对B光进行调制，由此形成蓝色的投射图像。
液晶面板18R、液晶面板18G和液晶面板18B从3个方向包围十字分色棱镜19。十字分色棱镜19是光合成用的棱镜，生成对由各液晶面板18R、18G、18B调制后的光进行合成而得的投射图像。
这里，十字分色棱镜19构成投射光学系统3的一部分。投射光学系统3将十字分色棱镜19合成的投射图像(各液晶面板18R、18G、18B形成的图像)放大投射到屏幕S。屏幕S是投射光学系统3的放大侧成像面。
控制部4具有被输入视频信号等外部图像信号的图像处理部6、以及根据从图像处理部6输出的图像信号对液晶面板18R、液晶面板18G和液晶面板18B进行驱动的显示驱动部7。
图像处理部6将从外部的设备输入的图像信号转换为包含各色的色调等的图像信号。显示驱动部7根据从图像处理部6输出的各色的投射图像信号使液晶面板18R、液晶面板18G和液晶面板18B进行动作。由此，图像处理部6在液晶面板18R、液晶面板18G和液晶面板18B上显示与图像信号对应的投射图像。
(投射光学系统)
以下，作为搭载于投影仪1的投射光学系统3的实施例，说明实施例1的投射光学系统3A以及实施例2的投射光学系统3B。另外，在以下的说明以及图中，将液晶面板18R、液晶面板18G、液晶面板18B表示为液晶面板18。
(实施例1)
图2是示意性地示出实施例1的投射光学系统3A的整体的光线图。图3是实施例1的投射光学系统3A的光线图。图4是实施例1的投射光学系统3A的第2光学系统的光线图。在图2、图3和图4中，省略了构成第2光学系统的光学元件的轮廓而示出。图5是光学元件的立体图。图6是示意性地示出从缩小侧成像面到放大侧成像面的投射光学系统3A的光轴的说明图。
如图3所示，本例的投射光学系统3A从缩小侧向放大侧依次包含第1光学系统31和第2光学系统32。第1光学系统31是具有多个透镜L1～L14的折射光学系统。第2光学系统32包含一个光学元件33。如图4和图5所示，光学元件33从缩小侧向放大侧依次包含第1透过面34、第1反射面35、第2反射面36和第2透过面37。第1透过面34是向缩小侧突出的凸形状。第2反射面36具有凹形状。第1反射面35是平面。即，第1反射面35是平面镜。第2反射面36为凹形状。第2透过面37具有向放大侧突出的凸形状。光学元件33配置在第1光学系统31的第1光轴N1上。在第2光学系统32中，第2反射面36的第2光轴N2与第1光轴N1交叉。如图4所示，在本例中，第1光轴N1与第2光轴N2交叉的角度θ为90°。
如图3所示，在投射光学系统3A的缩小侧成像面上配置有图像形成部2的液晶面板18。液晶面板18在第1光学系统31的第1光轴N1的一侧形成投射图像。如图2所示，在投射光学系统3A的放大侧成像面配置有屏幕S。在屏幕S上投射最终像。屏幕S相对于第1光轴N1位于液晶面板18的投射图像的相反侧。如图4所示，在第1光学系统31和光学元件33的第2反射面36之间，形成了与缩小侧成像面和放大侧成像面共轭的中间像40。中间像40是相对于最终像上下反转的共轭像。在本例中，中间像40形成在光学元件33的内侧。更具体地，中间像40形成在第1反射面35和第2反射面36之间。
在以下的说明中，为了方便，将相互垂直的3个轴设为X轴、Y轴以及Z轴。另外，将作为放大侧成像面的屏幕S的宽度方向设为X轴方向，将屏幕S的上下方向设为Y轴方向，将与屏幕S垂直的方向设为Z轴方向。在Z轴方向上屏幕S所处的一侧为第1方向Z1，其相反侧为第2方向Z2。另外，将包含光学元件33的第2反射面36的第2光轴N2且沿Y轴方向延伸的平面设为YZ平面。图2、图3、图4分别是YZ平面上的光线图。
如图3所示，在本例中，第1光学系统31的第1光轴N1在Y轴方向上延伸。第2光学系统32的第2光轴N2在Z轴方向上延伸。液晶面板18在第1光学系统31的第1光轴N1的第2方向Z2上形成投射图像。
如图3所示，第1光学系统31具有十字分色棱镜19和14个透镜L1～L14。透镜L1～透镜L14从缩小侧向放大侧依次配置。在本例中，透镜L2和透镜L3是接合起来的第1接合透镜L21。透镜L4和透镜L5是接合起来的第2接合透镜L22。透镜L9和透镜L10是接合起来的第3接合透镜L23。透镜L11和透镜L12是接合起来的第4接合透镜L24。在透镜L7和透镜L8之间配置有未图示的光圈。
这里，在第1光学系统31中，透镜L13具有正屈光力。另外，第1光学系统31整体具有正屈光力。因此，如图3所示，在第1光学系统31和第2光学系统32之间，主光线彼此的间隔随着接近第2光学系统32而变窄。
光学元件33被设计为以第2反射面36的第2光轴N2为设计轴。换言之，第2光轴N2是第2透过面37和第2反射面36的设计上的光轴。如图4所示，第1透过面34、第1反射面35以及第2反射面36位于第2光轴N2的下方Y2，第2透过面37位于第2光轴N2的上方Y1。另外，第1透过面34、第1反射面35以及第2透过面37比第1光轴N1靠第1方向Z1，第2反射面36比第1光轴N1靠第2方向Z2。中间像40位于第2光轴N2的下方Y2。
在本例中，如图5所示，光学元件33的第2反射面36和第2透过面37具有以第2光轴N2为中心的旋转对称的形状。第2反射面36和第2透过面37分别设置在以第2光轴N2为中心的180°的角度范围内。另外，第1透过面34被设计为以第1光轴N1为设计轴。第1透过面34具有以第1光轴N1为中心的旋转对称的形状。第1透过面34设置在以第1光轴N1为中心的180°的角度范围内。
光学元件33的第1透过面34、第2反射面36和第2透过面37都是非球面。第1反射面35和第2反射面36是设置在光学元件33的外表面的反射涂层。另外，第1透过面34、第2反射面36以及第2透过面37也可以分别为自由曲面。在这种情况下，各自由曲面以各自的设计轴为基准进行设计。在该情况下，在第2反射面为自由曲面的情况下，将第2反射面的设计轴称为第2光轴N2。
如图5中虚线的箭头所示，第1反射面35将通过了第1透过面34的光束向与第1光轴N1交叉的方向反射。在本例中，第1反射面35使通过了第1透过面34的光束向离开屏幕S的第2方向Z2弯曲90°。由第1反射面35反射的光束被第2反射面36沿着朝向屏幕S的第1方向Z1向上方Y1反射。被第2反射面36反射并通过第2透过面37的光束从光学元件33向Y1方向射出而到达屏幕S。
这里，如图6所示，在投射光学系统3A中，缩小侧成像面相对于放大侧成像面交叉。即，液晶面板18形成投射图像的缩小侧成像面沿着XZ平面。液晶面板18的长度方向、即投射图像的宽度方向W1沿X轴方向延伸。液晶面板18的短边方向、即投射图像的高度方向H1沿Z轴方向延伸。形成有最终像的屏幕S沿着XY平面。屏幕S的长度方向、即最终像的宽度方向W2沿X轴方向延伸。屏幕S的短边方向、即最终像的高度方向H2在Y轴方向上延伸。
(透镜数据)
投射光学系统3A的透镜数据如下。面编号从放大侧向缩小侧按顺序标注。非球面在面编号上标注“＊”。标号是对投射光学系统的各结构标注的标号。r是曲率半径。d是轴上面间隔。nd是折射率。vd是阿贝数。Y是有效半径。r、d、Y的单位为mm。投射光学系统3A的投射距离是从作为第2透过面37的面编号31到屏幕S的距离。
Figure BDA0002911447030000081
面编号29、即第1反射面35的偏心与弯曲(decenter and bend)为α＝-45。各非球面的非球面系数如下。
Figure BDA0002911447030000091
(作用效果)
本例的投射光学系统3A从缩小侧向放大侧依次具有第1光学系统31和第2光学系统32。第2光学系统32包含从缩小侧向放大侧依次具有第1透过面34、第1反射面35、第2反射面36和第2透过面37的光学元件33。第2反射面36具有凹形状。第2反射面36的第2光轴N2相对于第1光学系统31的第1光轴N1交叉。
在本例中，在第2光学系统32中，能够使被第2反射面36反射的光束在第2透过面37折射。因此，与第2光学系统32仅具有第2反射面36的情况相比，能够缩短投射光学系统3A的投射距离。换言之，与第2光学系统32仅具有第2反射面36的情况相比，本例的投射光学系统3A能够使投射光学系统3A短焦化。
另外，本例的投射光学系统3A由于具有第1反射面35，因此容易使从第2光学系统32射出的光束的朝向朝着不与第1光学系统31干涉的方向。
进而，在本例中，由于一个光学元件具有第1反射面35以及第2反射面36，因此与将两个反射面设置于不同的光学元件的情况相比，能够使第2光学系统32小型化。进而，由于能够一体成型第1反射面35和第2反射面36，因此能够进行高精度的成型。
另外，第1光学系统31的第1光轴N1在YZ平面上沿Y轴方向延伸，第2光学系统32的第2光轴N2在YZ平面上沿Z轴方向延伸。因此，投射光学系统3A在X轴方向、Z轴方向上被小型化。
进而，在本例中，由于光学元件33具有向放大侧突出的凸形状的第2透过面37，因此能够抑制配置在中间像40的放大侧的第2反射面36的大型化。即，在第2光学系统32中，由于光束可以在第2透过面37折射，因此可以抑制与放大侧成像面共轭的中间像40沿着第2光轴N2倾斜而变大。因此，能够抑制位于中间像40的放大侧的第2反射面36大型化。
另外，中间像40位于光学元件33的第1反射面35与第2反射面36之间。因此，与中间像40形成在第1光学系统31和光学元件33之间的情况相比，可以使第1光学系统31和光学元件33接近。由此，能够使投射光学系统3A在Y轴方向、Z轴方向上小型化。
另外，在光学元件33中，由于位于中间像40的缩小侧的第1透过面34为非球面，因此能够抑制中间像40中的像差的产生。另外，光学元件33的第2反射面36以及第2透过面37是非球面。因此，在放大侧成像面上，能够抑制像差的产生。
进而，在光学元件33中，第1透过面34具备以第1光轴N1为中心的旋转对称面，第2反射面36以及第2透过面37具有以第2光轴N2为中心旋转对称的形状。因此，与这些面不是旋转对称的情况相比，容易制造光学元件33。
另外，在本例中，在第1光学系统31和第2光学系统32之间，主光线彼此的间隔随着接近第2光学系统32而变窄。因此，可以容易地形成中间像40，并且可以减小中间像40。因此，容易使位于中间像40的放大侧的第2反射面36小型化。
图7是示出投射光学系统3A的放大侧的MTF(Modulation Transfer Function：调制传递函数)的图。示出MTF的图7的横轴是空间频率。纵轴是对比度再现比。图8是示出每个像高位置的聚光的情形的点列图。如图7、图8所示，投射光学系统3A具有高分辨率。
(实施例2)
图9是示意性地示出实施例2的投射光学系统3B的整体的光线图。在图9中，从上方Y1观察实施例2的投射光学系统3B。图10是从与屏幕S垂直的Z轴方向观察实施例2的投射光学系统3B时的光线图。图11是从上方Y1观察投射光学系统3B时的光线图。图9、图11是包含第2光学系统32的第2光轴N2且沿X轴方向延伸的XZ平面的光线图。在图9、图10、图11中，省略构成第2光学系统32的光学元件33的轮廓而示出。图12是实施例2的光学元件33的立体图。图13是示意性地示出从缩小侧成像面到放大侧成像面的投射光学系统3B的光轴的说明图。
如图10、图11所示，本例的投射光学系统3B从缩小侧向放大侧依次包含第1光学系统31和第2光学系统32。第1光学系统31是具有多个透镜L1～L14的折射光学系统。第1光学系统31的第1光轴N1在与作为放大侧成像面的屏幕S平行的X轴方向上延伸。
第2光学系统32包含一个光学元件33。光学元件33从缩小侧向放大侧依次包含第1透过面34、第1反射面35、第2反射面36和第2透过面37。第1透过面34是向缩小侧突出的凸形状。第2反射面36具有凹形状。第1反射面35是平面。即，第1反射面35是平面镜。第2反射面36为凹形状。第2透过面37具有向放大侧突出的凸形状。构成第2光学系统32的光学元件33配置在第1光学系统31的第1光轴N1上。在第2光学系统32中，第2反射面36的第2光轴N2与第1光轴N1交叉。如图11所示，第1光轴N1与第2光轴N2交叉的角度θ为90°。第2光轴N2在Z轴方向上延伸。
在投射光学系统3B的缩小侧成像面上配置有图像形成部2的液晶面板18。如图10所示，液晶面板18在第1光学系统31的第1光轴N1的上方Y1形成投射图像。如图9所示，在投射光学系统3B的放大侧成像面上配置有屏幕S。在屏幕S上投射最终像。屏幕S位于第1光轴N1的上方Y1。如图10所示，在第1光学系统31和光学元件33的第2反射面36之间，形成与缩小侧成像面和放大侧成像面共轭的中间像40。中间像40是相对于最终像上下反转的共轭像。在本例中，中间像40形成在光学元件33的内侧。更具体地，中间像40形成在第1反射面35和第2反射面36之间。中间像40位于第1光轴N1的下方Y2。
如图10、图11所示，第1光学系统31具有十字分色棱镜19和14个透镜L1～L14。透镜L1～透镜L14从缩小侧向放大侧依次配置。在本例中，透镜L2和透镜L3是接合起来的第1接合透镜L21。透镜L4和透镜L5是接合起来的第2接合透镜L22。透镜L9和透镜L10是接合起来的第3接合透镜L23。透镜L11和透镜L12是接合起来的第4接合透镜L24。在透镜L7和透镜L8之间配置有未图示的光圈。
这里，在第1光学系统31中，透镜L13具有正屈光力。另外，第1光学系统31整体具有正屈光力。由此，在第1光学系统31和第2光学系统32之间，主光线彼此的间隔随着接近第2光学系统32而变窄。
光学元件33被设计为以第2反射面36的第2光轴N2为设计轴。换言之，第2光轴N2是第2透过面37和第2反射面36的设计上的光轴。如图12所示，第1透过面34、第1反射面35以及第2反射面36比第2光轴N2靠下方Y2。第2透过面37位于第2光轴N2的上方Y1。另外，第1透过面34、第1反射面35以及第2透过面37比第1光轴N1靠第1方向Z1，第2反射面36比第1光轴N1靠第2方向Z2。第1反射面35和第2反射面36在Z轴方向上对置。
另外，光学元件33的第1透过面34、第2反射面36和第2透过面37具有以第2光轴N2为中心的旋转对称的形状。第1透过面34、第2反射面36以及第2透过面37各自设置在以第2光轴N2为中心的180°的角度范围内。
光学元件33的第1透过面34、第2反射面36和第2透过面37都是非球面。第1反射面35和第2反射面36是设置在光学元件33的外表面的反射涂层。另外，第1透过面34、第2反射面36以及第2透过面37也可以分别为自由曲面。在这种情况下，第2反射面36和第2透过面37被设计为以第2光轴N2为设计轴。另外，第1透过面34被设计为以第1光轴N1为设计轴。
如图12中虚线的箭头所示，第1反射面35将通过了第1透过面34的光束向与第1光轴N1交叉的方向反射。如图11所示，第1反射面35使通过了第1透过面34的光束向离开屏幕S的第2方向Z2折射的角度θ为90°。由第1反射面35反射的光束被第2反射面36朝向上方Y1地向第1方向Z1反射。被第2反射面36反射并通过第2透过面37的光束从光学元件33向Y1方向射出而到达屏幕S。
如图13所示，在投射光学系统3B中，缩小侧成像面相对于放大侧成像面交叉。即，液晶面板18形成投射图像的缩小侧成像面沿着YZ平面。液晶面板18的长度方向、即投射图像的宽度方向W1沿Z轴方向延伸。液晶面板18的短边方向、即投射图像的高度方向H1沿Y轴方向延伸。形成有最终像的屏幕S沿着XY平面。屏幕S的长度方向、即最终像的宽度方向W2沿X轴方向延伸。屏幕S的短边方向、即最终像的高度方向H2沿Y轴方向延伸。
(透镜数据)
投射光学系统3B的透镜数据如下。投射光学系统3B的投射距离是从面编号30到屏幕S的距离。
Figure BDA0002911447030000141
面编号29、即第1反射面35的偏心与弯曲为β＝-45。另外，除了面编号28的栏的轴上面间距离d的值以及面编号29的栏的轴上面间距离d的值以外的其他透镜数据与实施例1的投射光学系统3A相同。另外，各非球面的非球面系数的数据也与实施例1的投射光学系统3A相同。
(作用效果)
在本例的投射光学系统3B中，从缩小侧向放大侧依次具有第1光学系统31和第2光学系统32。第2光学系统32包含从缩小侧向放大侧依次具有第1透过面34、第1反射面35、第2反射面36和第2透过面37的光学元件33。第2反射面36具有凹形状。第2反射面36的第2光轴N2相对于第1光学系统31的第1光轴N1交叉。
本例的投射光学系统3B在第2光学系统32中能够使被第2反射面36反射的光束在第2透过面37折射。因此，与第2光学系统32仅具有第2反射面36的情况相比，能够缩短投射光学系统3B的投射距离。换言之，与第2光学系统32仅具有第2反射面36的情况相比，本例的投射光学系统3B能够使投射光学系统3B短焦化。
另外，本例的投射光学系统3B由于具有第1反射面35，因此容易使从第2光学系统32射出的光束的朝向朝着不与第1光学系统31干涉的方向。
进而，在本例中，由于一个光学元件具有第1反射面35以及第2反射面36，因此与将两个反射面设置于不同的光学元件的情况相比，能够使第2光学系统32小型化。进而，由于能够一体成型第1反射面35和第2反射面36，因此能够进行高精度的成型。
另外，第1光学系统31的第1光轴N1在XZ平面上沿X轴方向延伸，第2光学系统32的第2光轴N2在XZ平面上沿Z轴方向延伸。因此，投射光学系统3B在Y轴方向上小型化。另外，在Z轴方向上，也由于在第1反射面35弯折，因此在Z轴方向上小型化。
进而，在本例中，由于光学元件33具有向放大侧突出的凸形状的第2透过面，因此能够抑制配置在中间像40的放大侧的第2反射面36的大型化。即，在第2光学系统32中，由于光束可以在第2透过面37处折射，因此可以抑制与放大侧成像面共轭的中间像40沿着第2光轴N2倾斜而变大。因此，能够抑制位于中间像40的放大侧的第2反射面36大型化。
另外，中间像40位于光学元件33的第1反射面35与第2反射面36之间。因此，与中间像40形成在第1光学系统31和光学元件33之间的情况相比，可以使第1光学系统31和光学元件33接近。由此，能够使投射光学系统3B在Y轴方向上小型化。
此外，在光学元件33中，由于位于中间像40的缩小侧的第1透过面34为非球面，因此能够抑制中间像40中的像差的产生。另外，光学元件33的第2反射面36以及第2透过面37是非球面。因此，在放大侧成像面上，能够抑制像差的产生。
另外，在光学元件33中，第1透过面34具有以第1光轴N1为中心旋转对称的形状。另外，第2反射面36和第2透过面37具有以第2光轴N2为中心旋转对称的形状。因此，与这些面不是旋转对称的情况相比，容易制造光学元件33。
进而，在本例中，在第1光学系统31和第2光学系统32之间，主光线彼此的间隔随着接近第2光学系统32而变窄。因此，可以容易地形成中间像40，并且可以减小中间像40。因此，容易使位于中间像40的放大侧的第2反射面36小型化。
图14是示出投射光学系统3B的放大侧的MTF的图。图15是示出每个像高位置的聚光的情形的点列图。如图14、图15所示，投射光学系统3B具有高分辨率。
(实施例3)
图16是示意性地示出实施例3的投射光学系统3C的整体的光线图。图17是实施例3的投射光学系统3C的光线图。在图16、图17中，从与屏幕S平行的X轴方向观察投射光学系统3C。在图16、图17中，省略构成第2光学系统32的光学元件33的轮廓而示出。图18是示意性地示出从缩小侧成像面到放大侧成像面的投射光学系统3C的光轴的说明图。
本例的投射光学系统3C是在实施例1的投射光学系统3A的第1光学系统31的中途配置使第1光轴N1屈折的偏转元件50而成的。各透镜L1～L14以及第2光学系统32的光学元件33与投射光学系统3A相同。
如图16所示，本例的投射光学系统3C从缩小侧向放大侧依次包含第1光学系统31以及第2光学系统32。第1光学系统31是包含多个透镜L1～L14和偏转元件50的折射光学系统。如图17所示，第1光学系统31具有十字分色棱镜19和14个透镜L1～L14。透镜L2和透镜L3是接合起来的第1接合透镜L21。透镜L4和透镜L5是接合起来的第2接合透镜L22。透镜L9和透镜L10是接合起来的第3接合透镜L23。透镜L11和透镜L12是接合起来的第4接合透镜。
偏转元件50是平面镜。如图3、图16和图17所示，偏转元件50配置于在第1光学系统31中的相邻透镜之间设置的多个空气间隔中的轴上面间距离最宽的第1空气间隔G1。第1空气间隔G1位于透镜L10和透镜L11之间，即第3接合透镜L23和第4接合透镜L24之间。偏转元件50配置于第1空气间隔G1，并且使第1光学系统31的第1光轴N1弯折。在第1光学系统31中，位于偏转元件50的缩小侧的第1部51包含透镜L1～L10。在第1光学系统31中，位于偏转元件50的放大侧的第2部52包含透镜L11～L14。
通过偏转元件50的配置，作为第1部51的光轴的第1光轴部分M1与作为第2部52的光轴的第2光轴部分M2交叉。在本例中，第1光轴部分M1与第2光轴部分M2交叉的角度为90°。换言之，偏转元件50被配置成相对于在配置偏转元件50之前的第1光学系统31的第1光轴N1倾斜45°。第1光轴部分M1在Z轴方向上延伸，第2光轴部分M2在Y轴方向上延伸。偏转元件50将从第1部51向第1方向Z1射出的光束向下方Y2弯折90°。
这里，第1部51具有正屈光力。第2部52具有负屈光力。另外，第1光学系统31整体具有正屈光力。由此，在第1光学系统31和第2光学系统32之间，主光线彼此的间隔随着接近第2光学系统32而变窄。
光学元件33从缩小侧向放大侧依次包含第1透过面34、第1反射面35、第2反射面36和第2透过面37。第1透过面34具有向缩小侧突出的凸形状。第1反射面35是平面。第2反射面36为凹面形状。第2透过面37具有向放大侧突出的凸形状。
从第1光学系统31向下方Y2射出的光束入射到第1透过面34。第1反射面35使通过了第1透过面34的光束向从屏幕S离开的第2方向Z2弯曲90°。由第1反射面35反射的光束被第2反射面36朝向第1方向Z1向下方Y2反射。被第2反射面36反射并通过第2透过面37的光束从光学元件33向下方Y2射出而到达屏幕S。
这里，如图18所示，在投射光学系统3C中，放大侧成像面和缩小侧成像面平行。即，液晶面板18形成投射图像的缩小侧成像面沿着XY平面。液晶面板18的长度方向、即投射图像的宽度方向W1沿X轴方向延伸。液晶面板18的短边方向、即投射图像的高度方向H1沿Y轴方向延伸。形成有最终像的屏幕S沿着XY平面。屏幕S的长度方向、即最终像的宽度方向W2沿X轴方向延伸。屏幕S的短边方向、即最终像的高度方向H2沿Y轴方向延伸。
(透镜数据)
投射光学系统3C的透镜数据如下。
Figure BDA0002911447030000181
面编号21是偏转元件50的反射面。面编号21的偏心与弯曲为α＝45。面编号30、即第1反射面35的偏心与弯曲为α＝45。各非球面的非球面系数与实施例1相同。即，面编号25～29以及面编号31、32的非球面系数与实施例1的面编号24～28以及面编号30、31的非球面系数相同。
另外，从透镜数据可知，作为第1部51的全长的第1长度R1比作为第2部52的全长的第2长度R2长。即，如图17所示，从作为缩小侧成像面的液晶面板18到透镜L10的放大侧的面的第1长度R1比从透镜L11的缩小侧的面到透镜L14的放大侧的面的第2长度R2长。换言之，作为第2部52的全长的第2长度R2比作为第1部51的全长的第1长度R1短。第1长度R1为113.21mm，第2长度R2为68.6809mm。
(作用效果)
本例的投射光学系统3C能够得到与实施例1的投射光学系统3A同样的作用效果。
此外，在本例中，配置有使在Z轴方向上延伸的第1光学系统31的第1光轴N1向下方Y2弯折的偏转元件50。因此，第1光学系统31包含在Y轴方向上延伸的第2部52和在Z轴方向上延伸的第1部51。因此，本例的投射光学系统3C与实施例1的投射光学系统3A相比，在Z轴方向上变大，但在Y轴方向上能够小型化。
此外，在本例中，将偏转元件50配置于第1光学系统31中的第1光轴N1上的轴上面间距离最宽的第1空气间隔G1。因此，容易配置偏转元件50。此外，即使在配置偏转元件50的情况下，也可以抑制第1光学系统31变大。
另外，在本例中，在第1光学系统31中，作为第2部52的全长的第2长度R2比作为第1部51的全长的第1长度R1短。因此，当在第2部52的第2光轴部分M2的延长线上配置光学元件33时，相比于第2长度R2比第1长度R1长的情况，能够抑制投射光学系统3C在Y轴方向上变大。
图19是示出投射光学系统3C的放大侧的MTF的图。图20是示出每个像高位置的聚光的情形的点列图。如图19、图20所示，投射光学系统3C具有高分辨率。
(实施例4)
图21是示意性地示出实施例4的投射光学系统3D的整体的光线图。图22是实施例4的投射光学系统3D的光线图。在图21、图22中，从上方Y1观察投射光学系统3D。在图21、图22中，省略构成第2光学系统32的光学元件33的轮廓而示出。图23是示意性地示出从缩小侧成像面到放大侧成像面的投射光学系统3D的光轴的说明图。
在本例的投射光学系统3D中，在实施例2的投射光学系统3B的第1光学系统31的中途配置使第1光轴N1折射的偏转元件50。各透镜L1～L14以及第2光学系统32的光学元件33与投射光学系统3B相同。
如图21所示，本例的投射光学系统3D从缩小侧向放大侧依次包含第1光学系统31以及第2光学系统32。第1光学系统31是包含多个透镜L1～L14和偏转元件50的折射光学系统。如图22所示，第1光学系统31具有十字分色棱镜19和14个透镜L1～L14。透镜L2和透镜L3是接合起来的第1接合透镜L21。透镜L4和透镜L5是接合起来的第2接合透镜L22。透镜L9和透镜L10是接合起来的第3接合透镜L23。透镜L11和透镜L12是接合起来的第4接合透镜L24。
偏转元件50是平面镜。如图10、图11和图22所示，偏转元件50配置于在第1光学系统31中的相邻透镜之间设置的多个空气间隔中的轴上面间距离最宽的第1空气间隔G2。第1空气间隔G2位于透镜L10和透镜L11之间，即第3接合透镜L23和第4接合透镜L24之间。偏转元件50配置于第1空气间隔G2，并且使第1光学系统31的第1光轴N1弯折。在第1光学系统31中，位于偏转元件50的缩小侧的第1部51包含透镜L1～L10。在第1光学系统31中，位于偏转元件50的放大侧的第2部52包含透镜L11～L14。
通过偏转元件50的配置，作为第1部51的光轴的第1光轴部分M1与作为第2部52的光轴的第2光轴部分M2交叉。在本例中，第1光轴部分M1与第2光轴部分M2交叉的角度为90°。换言之，偏转元件50被配置成相对于在配置偏转元件50之前的第1光学系统31的第1光轴N1倾斜45°。第1光轴部分M1在XZ平面上沿Z轴方向延伸，第2光轴部分M2在XZ平面上沿X轴方向延伸。偏转元件50将从第1部51向第1方向Z1射出的光束向与屏幕S平行的X轴方向弯折90°。
这里，第1部51具有正屈光力。第2部52具有负屈光力。另外，第1光学系统31整体具有正屈光力。由此，在第1光学系统31和第2光学系统32之间，主光线彼此的间隔随着接近第2光学系统32而变窄。
光学元件33从缩小侧向放大侧依次包含第1透过面34、第1反射面35、第2反射面36和第2透过面37。第1透过面34具有向缩小侧突出的凸形状。第1反射面35是平面。第2反射面36为凹面形状。第2透过面37具有向放大侧突出的凸形状。
从第1光学系统31沿X轴方向射出的光束入射到第1透过面34。第1反射面35使通过了第1透过面34的光束向离开屏幕S的第2方向Z2弯曲90°。由第1反射面35反射的光束被第2反射面36朝向第1方向Z1向Y1方向反射。被第2反射面36反射而通过第2透过面37的光束从光学元件33朝向第1方向Z1向Y1方向射出而到达屏幕S。
这里，如图23所示，在投射光学系统3D中，放大侧成像面和缩小侧成像面平行。即，液晶面板18形成投射图像的缩小侧成像面沿着XY平面。液晶面板18的长度方向、即投射图像的宽度方向W1沿X轴方向延伸。液晶面板18的短边方向、即投射图像的高度方向H1沿Y轴方向延伸。形成有最终像的屏幕S沿着XY平面。屏幕S的长度方向、即最终像的宽度方向W2沿X轴方向延伸。屏幕S的短边方向、即最终像的高度方向H2沿Y轴方向延伸。
(透镜数据)
投射光学系统3D的透镜数据如下。
Figure BDA0002911447030000221
面编号21是偏转元件50的反射面。面编号21的偏心与弯曲为β＝－45。面编号30、即第1反射面35的偏心与弯曲为α＝45。各非球面的非球面系数与实施例1相同。即，面编号25～29以及面编号31、32的非球面系数与实施例1的面编号24～28以及面编号30、31的非球面系数相同。
另外，从透镜数据可知，作为第1部51的全长的第1长度R1比作为第2部52的全长的第2长度R2长。换言之，作为第2部52的全长的第2长度R2比作为第1部51的全长的第1长度R1短。第1长度R1和第2长度R2与实施例3相同。
(作用效果)
本例的投射光学系统3D能够得到与实施例2的投射光学系统3B同样的作用效果。
另外，在本例中，配置有使在Z轴方向上延伸的第1光学系统31的第1光轴N1向X轴方向弯折的偏转元件50。因此，第1光学系统31包含在X轴方向上延伸的第2部52和在Z轴方向上延伸的第1部51。因此，本例的投射光学系统3D与实施例2的投射光学系统3B相比，在Z轴方向上变大，但在X轴方向上能够小型化。
此外，在本例中，将偏转元件50配置于第1光学系统31中的第1光轴N1上的轴上面间距离最宽的第1空气间隔G2。因此，容易配置偏转元件50。此外，即使在配置偏转元件50的情况下，也可以抑制第1光学系统31变大。
另外，在本例中，在第1光学系统31中，作为第2部52的全长的第2长度R2比作为第1部51的全长的第1长度R1短。因此，当在第2部52的第2光轴部分M2的延长线上配置光学元件33时，相比于第2长度R2比第1长度R1长的情况，能够抑制投射光学系统3D在X轴方向上变大。
图24是示出投射光学系统3D的放大侧的MTF的图。图25是示出每个像高位置的聚光的情形的点列图。如图24、图25所示，投射光学系统3D具有高分辨率。
(实施例5)
图26是示意性地示出实施例5的投射光学系统3E的整体的光线图。图27是实施例5的投射光学系统3E的光线图。在图26、图27中，从与屏幕S垂直的Z轴方向观察投射光学系统3E。在图26、图27中，省略构成第2光学系统32的光学元件33的轮廓而示出。图28是示意性地示出从缩小侧成像面到放大侧成像面的投射光学系统3E的光轴的说明图。
本例的投射光学系统3E是在实施例1的投射光学系统3A的第1光学系统31的中途配置使第1光轴N1折射的偏转元件50而成的。另外，将通过偏转元件50使第1光轴N1折射的折射方向设为与实施例3的投射光学系统3C不同的方向。各透镜L1～L14以及第2光学系统32的光学元件33与投射光学系统3A相同。
如图26所示，本例的投射光学系统3E从缩小侧向放大侧依次包含第1光学系统31以及第2光学系统32。第1光学系统31是包含多个透镜L1～L14和偏转元件50的折射光学系统。如图27所示，第1光学系统31具有十字分色棱镜19和14个透镜L1～L14。透镜L2和透镜L3是接合起来的第1接合透镜L21。透镜L4和透镜L5是接合起来的第2接合透镜L22。透镜L9和透镜L10是接合起来的第3接合透镜L23。透镜L11和透镜L12是接合起来的第4接合透镜L24。
偏转元件50是平面镜。如图27所示，偏转元件50配置于在第1光学系统31中的相邻透镜之间设置的多个空气间隔中的轴上面间距离最宽的第1空气间隔G1。第1空气间隔G1位于透镜L10和透镜L11之间，即第3接合透镜L23和第4接合透镜L24之间。偏转元件50配置于第1空气间隔G1，并且使第1光学系统31的第1光轴N1弯折。在第1光学系统31中，位于偏转元件50的缩小侧的第1部51包含透镜L1～L10。在第1光学系统31中，位于偏转元件50的放大侧的第2部52包含透镜L11～L14。
通过偏转元件50的配置，作为第1部51的光轴的第1光轴部分M1与作为第2部52的光轴的第2光轴部分M2交叉。在本例中，第1光轴部分M1与第2光轴部分M2交叉的角度为90°。第1光轴部分M1在X轴方向上延伸，第2光轴部分M2在Y轴方向上延伸。偏转元件50使从第1部51向X轴方向射出的光束向上方Y1弯折90°。
这里，第1部51具有正屈光力。第2部52具有负屈光力。另外，第1光学系统31整体具有正屈光力。由此，在第1光学系统31和第2光学系统32之间，主光线彼此的间隔随着接近第2光学系统32而变窄。
光学元件33从缩小侧向放大侧依次包含第1透过面34、第1反射面35、第2反射面36和第2透过面37。第1透过面34具有向缩小侧突出的凸形状。第1反射面35是平面。第2反射面36为凹面形状。第2透过面27具有向放大侧突出的凸形状。
从第1光学系统31向上方Y1射出的光束入射到第1透过面34。第1反射面35使通过了第1透过面34的光束向离开屏幕S的第2方向Z2弯曲90°。由第1反射面35反射的光束被第2反射面36朝向第1方向Z1向上方Y1反射。被第2反射面36反射并通过第2透过面37的光束从光学元件33朝向第1方向Z1向上方Y1射出而到达屏幕S。
这里，如图28所示，在投射光学系统3E中，放大侧成像面和缩小侧成像面交叉。即，液晶面板18形成投射图像的缩小侧成像面沿着YZ平面。液晶面板18的长度方向、即投射图像的宽度方向W1沿Y轴方向延伸。液晶面板18的短边方向、即投射图像的高度方向H1沿Z轴方向延伸。形成有最终像的屏幕S沿着XY平面。屏幕S的长度方向、即最终像的宽度方向W2沿X轴方向延伸。屏幕S的短边方向、即最终像的高度方向H2沿Y轴方向延伸。
(透镜数据)
投射光学系统3E的透镜数据如下。
Figure BDA0002911447030000261
面编号21是偏转元件50的反射面。面编号21的偏心与弯曲为β＝45。面编号30、即第1反射面35的偏心与弯曲为α＝45。各非球面的非球面系数与实施例1相同。即，面编号25～29以及面编号31、32的非球面系数与实施例1的面编号24～28以及面编号30、31的非球面系数相同。
另外，从透镜数据可知，作为第2部52的全长的第2长度R2比作为第1部51的全长的第1长度R1短。第1长度R1和第2长度R2与实施例3相同。
(作用效果)
本例的投射光学系统3E能够得到与实施例3的投射光学系统3C同样的作用效果。
此外，在本例中，配置有使在X轴方向上延伸的第1光学系统31的第1光轴N1向上方Y1弯折的偏转元件50。因此，第1光学系统31包含在Y轴方向上延伸的第2部52和在X轴方向上延伸的第1部51。因此，本例的投射光学系统3E与实施例1的投射光学系统3A相比，在X轴方向上变大，但在Y轴方向上能够小型化。
另外，在本例中，液晶面板18形成投射图像的缩小侧成像面沿着YZ平面。液晶面板18的长度方向、即投射图像的宽度方向W1沿Y轴方向延伸。液晶面板18的短边方向、即投射图像的高度方向H1在Z轴方向上延伸。在此，投影仪1的图像形成部2有时在液晶面板18的长度方向上构成。在这种情况下，在本例中，在从上方Y1观察投影仪1的情况下，能够减小图像形成部2的所占区域。
图29是示出投射光学系统3E的放大侧的MTF的图。图30是示出每个像高位置的聚光的情形的点列图。如图29、图30所示，投射光学系统3E具有高分辨率。
(实施例6)
图31是示意性地示出实施例6的投射光学系统3F的整体的光线图。图32是实施例6的投射光学系统3F的光线图。在图31、图32中，从与屏幕S垂直的Z轴方向观察投射光学系统3F。在图31、图32中，省略构成第2光学系统32的光学元件33的轮廓而示出。图33是示意性地示出从缩小侧成像面到放大侧成像面的投射光学系统3F的光轴的说明图。
本例的投射光学系统3F是在实施例2的投射光学系统3B的第1光学系统31的中途配置使第1光轴N1折射的偏转元件50而成的。另外，将通过偏转元件50使第1光轴N1折射的折射方向设为与实施例4的投射光学系统3D不同的方向。各透镜L1～L14以及第2光学系统32的光学元件33与投射光学系统3B相同。
如图31所示，本例的投射光学系统3F从缩小侧向放大侧依次包含第1光学系统31以及第2光学系统32。第1光学系统31是包含多个透镜L1～L14和偏转元件50的折射光学系统。如图32所示，第1光学系统31具有十字分色棱镜19和14个透镜L1～L14。透镜L2和透镜L3是接合起来的第1接合透镜L21。透镜L4和透镜L5是接合起来的第2接合透镜L22。透镜L9和透镜L10是接合起来的第3接合透镜L23。透镜L11和透镜L12是接合起来的第4接合透镜L24。
偏转元件50是平面镜。如图11、图12和图32所示，偏转元件50配置于在第1光学系统31中的相邻透镜之间设置的多个空气间隔中的轴上面间距离最宽的第1空气间隔G2。第1空气间隔G2位于透镜L10和透镜L11之间，即第3接合透镜L23和第4接合透镜L24之间。偏转元件50配置于第1空气间隔G2，并且使第1光学系统31的第1光轴N1弯折。在第1光学系统31中，位于偏转元件50的缩小侧的第1部51包含透镜L1～L10。在第1光学系统31中，位于偏转元件50的放大侧的第2部52包含透镜L11～L14。
通过偏转元件50的配置，作为第1部51的光轴的第1光轴部分M1与作为第2部52的光轴的第2光轴部分M2交叉。在本例中，第1光轴部分M1与第2光轴部分M2交叉的角度为90°。第1光轴部分M1在Y轴方向上延伸，第2光轴部分M2在X轴方向上延伸。偏转元件50使从第1部51向上方Y1射出的光束向沿着屏幕S的X轴方向弯折90°。
这里，第1部51具有正屈光力。第2部52具有负屈光力。另外，第1光学系统31整体具有正屈光力。由此，在第1光学系统31和第2光学系统32之间，主光线彼此的间隔随着接近第2光学系统32而变窄。
光学元件33从缩小侧向放大侧依次包含第1透过面34、第1反射面35、第2反射面36和第2透过面37。第1透过面34具有向缩小侧突出的凸形状。第1反射面35是平面。第2反射面36为凹面形状。第2透过面37具有向放大侧突出的凸形状。
从第1光学系统31沿X轴方向射出的光束入射到第1透过面34。第1反射面35使通过了第1透过面34的光束向离开屏幕S的第2方向Z2弯曲90°。由第1反射面35反射的光束被第2反射面36朝向第1方向Z1向上方Y1反射。被第2反射面36反射并通过第2透过面37的光束从光学元件33朝向第1方向Z1向上方Y1射出而到达屏幕S。
这里，如图33所示，在投射光学系统3F中，放大侧成像面和缩小侧成像面交叉。即，液晶面板18形成投射图像的缩小侧成像面沿着XZ平面。液晶面板18的长度方向、即投射图像的宽度方向W1沿Z轴方向延伸。液晶面板18的短边方向、即投射图像的高度方向H1沿X轴方向延伸。形成有最终像的屏幕S沿着XY平面。屏幕S的长度方向、即最终像的宽度方向W2沿X轴方向延伸。屏幕S的短边方向、即最终像的高度方向H2沿Y轴方向延伸。
(透镜数据)
投射光学系统3F的透镜数据如下。
Figure BDA0002911447030000301
面编号21是偏转元件50的反射面。面编号21的偏心与弯曲为α＝－45。面编号30、即第1反射面35的偏心与弯曲为α＝45。各非球面的非球面系数与实施例1相同。即，面编号25～29以及面编号31、32的非球面系数与实施例1的面编号24～28以及面编号30、31的非球面系数相同。
另外，从透镜数据可知，作为第2部52的全长的第2长度R2比作为第1部51的全长的第1长度R1短。第1长度R1和第2长度R2与实施例3相同。
(作用效果)
本例的投射光学系统3F能够得到与实施例4的投射光学系统3D相同的作用效果。
另外，在本例中，配置有使在X轴方向上延伸的第1光学系统31的第1光轴N1向Y轴方向弯折的偏转元件50。因此，第1光学系统31包含在X轴方向上延伸的第2部52和在Y轴方向上延伸的第1部51。因此，本例的投射光学系统3F与实施例2的投射光学系统3B相比，能够在X轴方向上小型化。
图34是示出投射光学系统3F的放大侧的MTF的图。图35是示出每个像高位置的聚光的情形的点列图。如图34、图35所示，投射光学系统3F具有高分辨率。

Claims (20)

1.一种投射光学系统，其特征在于，该投射光学系统具有：
第1光学系统；以及
第2光学系统，其具有光学元件并且配置在所述第1光学系统的放大侧，
所述光学元件从缩小侧到放大侧依次仅具有第1透过面、第1反射面、第2反射面以及第2透过面，在所述第1透过面与所述第2透过面之间的光路中仅具有所述第1反射面和所述第2反射面，
所述第2反射面具有凹形状，
所述第1光学系统的第1光轴与所述第2反射面的第2光轴交叉，
所述第1透过面和所述第1反射面相对于所述第1光轴位于一侧，
所述第2反射面相对于所述第1光轴位于另一侧。
2.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于，
所述第1透过面、所述第1反射面以及所述第2反射面相对于所述第2光轴位于一侧，
所述第2透过面相对于所述第2光轴位于另一侧。
3.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于，
所述第1反射面将通过了所述第1透过面的光束向与所述第1光轴交叉的方向反射。
4.根据权利要求3所述的投射光学系统，其特征在于，
所述第1反射面将通过了所述第1透过面的光束以90°反射。
5.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于，
所述第1反射面是平面镜。
6.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于，
所述第1光学系统具有偏转元件和多个透镜。
7.根据权利要求6所述的投射光学系统，其特征在于，
所述偏转元件配置于在所述第1光学系统中的相邻的所述透镜彼此之间设置的多个空气间隔中的、所述第1光轴上的轴上面间距离最大的空气间隔，
所述第1光学系统具有相对于所述偏转元件配置在缩小侧的第1部和相对于所述偏转元件配置在所述放大侧的第2部。
8.根据权利要求7所述的投射光学系统，其特征在于，
所述第1部具有正屈光力，
所述第2部具有负屈光力。
9.根据权利要求7或8所述的投射光学系统，其特征在于，
作为所述第2部的全长的第2长度比作为所述第1部的全长的第1长度短。
10.根据权利要求6所述的投射光学系统，其特征在于，
所述偏转元件是平面镜。
11.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于，
缩小侧成像面相对于放大侧成像面交叉。
12.根据权利要求7所述的投射光学系统，其特征在于，
缩小侧成像面相对于放大侧成像面平行。
13.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于，
所述第2透过面呈向所述放大侧突出的凸形状。
14.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于，
所述第1透过面呈向缩小侧突出的凸形状。
15.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于，
所述第2反射面为非球面。
16.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于，
所述第2透过面是非球面。
17.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于，
所述第1透过面是非球面。
18.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于，
所述第1光学系统与所述第2光学系统之间的主光线彼此的间隔随着接近所述第2光学系统而变窄。
19.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于，
相对于所述第2反射面在缩小侧形成中间像。
20.一种投影仪，其特征在于，该投影仪具有：
权利要求1～19中的任意一项所述的投射光学系统；以及
图像形成部，其在所述投射光学系统的缩小侧成像面上形成投射图像。
CN202110088018.1A 2020-01-24 2021-01-22 投射光学系统和投影仪 Active CN113176699B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-009800 2020-01-24
JP2020009800A JP7120259B2 (ja) 2020-01-24 2020-01-24 投写光学系、およびプロジェクター

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113176699A CN113176699A (zh) 2021-07-27
CN113176699B true CN113176699B (zh) 2023-02-21

Family

ID=76921634

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110088018.1A Active CN113176699B (zh) 2020-01-24 2021-01-22 投射光学系统和投影仪

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11754916B2 (zh)
JP (1) JP7120259B2 (zh)
CN (1) CN113176699B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2023281772A1 (zh) * 2021-07-09 2023-01-12

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1090603A (ja) * 1996-09-18 1998-04-10 Olympus Optical Co Ltd 内視鏡光学系
JP2010266577A (ja) * 2009-05-13 2010-11-25 Canon Inc 光学系及びそれを有する光学機器
CN107924046A (zh) * 2015-08-21 2018-04-17 精工爱普生株式会社 投影光学系统和投影仪

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09211330A (ja) * 1996-01-29 1997-08-15 Canon Inc 反射光学系
JP3929153B2 (ja) * 1998-01-07 2007-06-13 オリンパス株式会社 結像光学系
JP2000241705A (ja) * 1999-02-23 2000-09-08 Minolta Co Ltd 映像表示光学系
JP3840031B2 (ja) * 2000-03-09 2006-11-01 キヤノン株式会社 投射光学系及びそれを用いた投射型表示装置
JP3631182B2 (ja) * 2001-09-04 2005-03-23 キヤノン株式会社 画像投射装置
JP2003075722A (ja) * 2001-09-04 2003-03-12 Canon Inc 撮像光学系および画像入力装置
JP2004061961A (ja) * 2002-07-30 2004-02-26 Canon Inc 投射光学系、投射型画像表示装置および画像表示システム
JP2004061960A (ja) * 2002-07-30 2004-02-26 Canon Inc 投射型画像表示装置および画像表示システム
JP2004077825A (ja) * 2002-08-19 2004-03-11 Fuji Photo Optical Co Ltd 投写光学系およびこれを用いた投写型画像表示装置
JP4210314B2 (ja) 2003-02-06 2009-01-14 株式会社リコー 投射光学系、拡大投射光学系、拡大投射装置及び画像投射装置
JP4223936B2 (ja) 2003-02-06 2009-02-12 株式会社リコー 投射光学系、拡大投射光学系、拡大投射装置及び画像投射装置
JP4500497B2 (ja) 2003-02-13 2010-07-14 株式会社リコー 画像投射装置
JP4266660B2 (ja) * 2003-02-18 2009-05-20 キヤノン株式会社 投射型表示光学系および投射型画像表示装置
US6989936B2 (en) * 2003-03-07 2006-01-24 Canon Kabushiki Kaisha Variable power optical system
JP4086686B2 (ja) * 2003-03-18 2008-05-14 キヤノン株式会社 投射光学系、投射型画像表示装置および画像表示システム
US6798583B1 (en) * 2003-04-11 2004-09-28 Olympus Corporation Projection optical apparatus
JP4428947B2 (ja) * 2003-06-30 2010-03-10 キヤノン株式会社 結像光学系
US7385767B2 (en) * 2004-03-09 2008-06-10 Olympus Corporation Zoom optical system, and electronic equipment incorporating the same
JP4636808B2 (ja) * 2004-03-31 2011-02-23 キヤノン株式会社 画像表示装置
US7114818B2 (en) * 2004-05-06 2006-10-03 Olympus Corporation Optical system, and electronic equipment that incorporates the same
JP2006003637A (ja) * 2004-06-17 2006-01-05 Canon Inc 投写光学系、及びそれを用いた投写型表示装置
JP4890771B2 (ja) 2005-02-28 2012-03-07 富士フイルム株式会社 投写光学系およびこれを用いた投写型表示装置
JP4921081B2 (ja) * 2006-09-05 2012-04-18 キヤノン株式会社 画像表示装置
JP5424745B2 (ja) 2009-07-02 2014-02-26 キヤノン株式会社 光学系及びそれを有する光学機器
JP5549462B2 (ja) 2009-08-04 2014-07-16 コニカミノルタ株式会社 光学系及びそれを備えた画像投影装置及び撮像装置
JP2012027113A (ja) * 2010-07-21 2012-02-09 Ricoh Co Ltd 投射光学系及び画像投射装置
JP2016206528A (ja) * 2015-04-27 2016-12-08 キヤノン株式会社 光学系およびそれを用いた光学装置
JP2017156713A (ja) 2016-03-04 2017-09-07 キヤノン株式会社 撮像装置及び投影装置
JP6746328B2 (ja) 2016-03-04 2020-08-26 キヤノン株式会社 光学系、それを備える撮像装置及び投影装置
JP2017156712A (ja) 2016-03-04 2017-09-07 キヤノン株式会社 光学系、それを備える撮像装置及び投影装置
FR3055980B1 (fr) * 2016-09-15 2019-06-28 Valeo Vision Systeme optique pour faisceau lumineux pixelise
JP6993251B2 (ja) 2018-02-01 2022-01-13 リコーインダストリアルソリューションズ株式会社 投射光学系および画像表示装置
JP7234498B2 (ja) * 2018-03-19 2023-03-08 株式会社リコー 投射光学系ユニット及び投射光学装置
EP3611548B1 (en) 2018-07-27 2023-01-18 Seiko Epson Corporation Projection system and projection-type image display apparatus
JP2020024377A (ja) 2018-07-27 2020-02-13 セイコーエプソン株式会社 投写光学系および投写型画像表示装置
JP7148334B2 (ja) 2018-09-07 2022-10-05 リコーインダストリアルソリューションズ株式会社 投射光学系及び画像投射装置
JP7340789B2 (ja) 2019-05-29 2023-09-08 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 光学系、画像投写装置および撮像装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1090603A (ja) * 1996-09-18 1998-04-10 Olympus Optical Co Ltd 内視鏡光学系
JP2010266577A (ja) * 2009-05-13 2010-11-25 Canon Inc 光学系及びそれを有する光学機器
CN107924046A (zh) * 2015-08-21 2018-04-17 精工爱普生株式会社 投影光学系统和投影仪

Also Published As

Publication number Publication date
JP7120259B2 (ja) 2022-08-17
US20210232034A1 (en) 2021-07-29
US11754916B2 (en) 2023-09-12
CN113176699A (zh) 2021-07-27
JP2021117315A (ja) 2021-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110780435B (zh) 投射光学系统和投射型图像显示装置
CN110780434B (zh) 投射光学系统和投射型图像显示装置
CN111638589B (zh) 投射光学系统、投射型图像显示装置和摄像装置
CN111638590B (zh) 投射光学系统、投射型图像显示装置和摄像装置
CN113176698B (zh) 投射光学系统和投影仪
CN113176699B (zh) 投射光学系统和投影仪
CN111638591B (zh) 投射光学系统、投射型图像显示装置、摄像装置和光学元件的制造方法
JP7424072B2 (ja) 投写光学系、およびプロジェクター
CN113219771B (zh) 投射光学系统和投影仪
JP7380246B2 (ja) 投写光学系、およびプロジェクター
JP7306369B2 (ja) 投写光学系、およびプロジェクター
US11385532B2 (en) Projection system and projector
US11586104B2 (en) Projection system and projector
JP7459523B2 (ja) 投写光学系およびプロジェクター
US20230176343A1 (en) Optical system and projector
CN116466535A (zh) 投射光学系统和投影仪
CN116466536A (zh) 投射光学系统和投影仪
JP2022040639A (ja) 光学系、プロジェクター、および撮像装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant