CN202119963U - 投影透镜和采用该透镜的投影型显示设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种投影透镜，该投影透镜由从投影透镜的放大侧依次设置的正第一透镜组、负第二透镜组和正第三透镜组构成，并且投影透镜的缩小侧是远心的。进一步地，满足下述公式(1)和(2)：0.30≤d₂₃/f₃≤0.65(1)；和10≤|D₁₂/ff|(2)，其中d₂₃：在第二透镜组和第三透镜组之间的空气中的间隔，f₃：第三透镜组的焦距，D₁₂：第一透镜组和第二透镜组沿光轴方向的总长度，以及Ff：从投影透镜的整个系统的最远放大侧表面到投影透镜的整个系统的放大侧焦点的长度。

Description

投影透镜和采用该透镜的投影型显示设备

技术领域

本实用新型涉及将安装在投影型显示设备上的投影透镜，以及投影型显示设备。具体地，本实用新型涉及适合小型投影仪设备的投影透镜，并涉及该投影仪设备，其中诸如透射式液晶面板、反射式液晶面板和DMD(数字微镜装置)的光阀安装在该投影仪设备上。

背景技术

随着投影仪快速普及，并在近年来变得广泛应用，对重量轻、价格低且便于使用和容易设定的小型投影仪的需求增加。为了满足这种需求，用于投影仪的投影透镜也需要是小型、重量轻且价格低的。

当投影透镜的后焦距减小时，可以减小投影透镜中的缩小侧透镜的外径。作为这种投影透镜，在日本专利No.4164283(专利文献1)和日本待审专利公开No.2005-215310(专利文献2)中披露的透镜是公知的。

在专利文献1和2中披露的投影透镜中，可以减小缩小侧透镜的外径。然而，透镜的数量为10个或11个，这是比较多的，且总长度太长。进一步地，在专利文献1和2中，未考虑放大侧透镜的外径的增加。因此，未充分减小整个透镜系统的尺寸。

实用新型内容

考虑到前述情况，本实用新型的目的是提供一种投影透镜(用于投影的透镜)，其能够通过减小整个系统的长度和至少一个放大侧透镜的外径而减小透镜系统的尺寸(紧凑型透镜系统)。进一步地，本实用新型的另一个目的是提供一种采用该投影透镜的投影型显示设备。

本实用新型的投影透镜是一种投影透镜，包括：

具有正折光力的第一透镜组；

具有负折光力的第二透镜组；和

具有正折光力的第三透镜组，第一至第三透镜组从投影透镜的放大侧依次设置，

其中投影透镜的缩小侧是远心的，并且

满足下述公式(1)和(2)：

0.30≤d₂₃/f₃≤0.65(1)；和

10≤|D₁₂/ff|(2)，其中

d₂₃：第二透镜组和第三透镜组之间空气中间隔，

f₃：第三透镜组的焦距，

D₁₂：第一透镜组和第二透镜组沿光轴方向的总长度，以及

ff：从投影透镜的整个系统的最远放大侧表面到投影透镜的整个系统的放大侧焦点的长度。

进一步地，期望的是，满足下述公式(3)：

bf/f₃≤0.2(3)，其中

bf：整个系统在空气中的后焦距。

进一步地，期望的是，满足下述公式(4)：

1.2≤f₃/f≤1.9(4)，其中

F：整个系统的焦距。

进一步地，期望的是，满足下述公式(5)：

0.4≤D₁₂/f₃≤1.1(5)。

进一步地，期望的是，满足下述公式(6)：

0.2≤f₁/f≤1.0(6)，其中

f₁：第一透镜组的焦距。

进一步地，期望的是，满足下述公式(7)：

-3.5≤f₂/f≤-0.5(7)，其中

f₂：第二透镜组的焦距。

进一步地，期望的是，第一透镜组由从投影透镜的放大侧依次设置的负透镜G₁₁、正透镜G₁₂和正透镜G₁₃构成，或者第一透镜组由从投影透镜的放大侧依次设置的负透镜G₁₁和正透镜G₁₂构成。

进一步地，期望的是，第二透镜组由从投影透镜的放大侧依次设置的负透镜G₂₁和正透镜G₂₂构成。

进一步地，期望的是，第三透镜组由正透镜G₃₁构成。

进一步地，期望的是，照明光和投影光在第二透镜组和第三透镜组之间的区域中彼此分离。

进一步地，期望的是，来自多个光阀的光线在第二透镜组和第三透镜组之间的区域中被合并在一起。

进一步地，期望的是，光阑设置在第一透镜组的放大侧。

本实用新型的投影型显示设备是一种包括如下所述的投影型显示设备：

光源；

光阀；

照明光学单元，所述照明光学单元将来自光源的光线引导向光阀；和

根据本实用新型所述方面中的一个的投影透镜，

其中来自光源的光线通过光阀光学调制，并通过投影透镜被投射到屏幕上。

在这里，术语“放大侧”表示其上投射图像或类似物的一侧(屏幕侧)。在缩小投射中，为了方便，屏幕侧也称为放大侧。进一步地，术语“缩小侧”表示原始图像显示区域侧(光阀侧)。在缩小投影中，为了方便，光阀侧也称为缩小侧。

在本实用新型的投影透镜和本实用新型的采用该投影透镜的投影型显示设备中，投影透镜由正透镜组、负透镜组和正透镜组这三组构成。进一步地，投影透镜是满足前述公式(1)和(2)的结构。

如上所述，本实用新型的投影透镜和本实用新型的采用该投影透镜的投影型显示设备满足公式(1)。因此，能够防止整个系统的长度变得太长，同时以光线分离光学系统、光线合并光学系统或类似物能够插入在第二透镜组和第三透镜组之间的区域的方式构造投影透镜。光线分离光学系统将照明光和投影光彼此分离，光线合并光学系统将来自多个调制元件的光线合并在一起。具体地，在本实用新型的投影透镜中，用于插入光学棱镜的间隔设置在透镜系统中的第二透镜组和第三透镜组之间。进一步地，本实用新型的投影透镜构造为使得在不需要在透镜系统的缩小侧留出实质间隔的情况下能够设置光阀。因此，能够减小投影透镜中的至少一个缩小侧透镜的外径。

进一步地，由于本实用新型的投影透镜满足公式(2)，因此能够减小投影透镜中的至少一个放大侧透镜的外径，同时透镜系统的缩小侧被保持是远心的。换句话说，当满足公式(2)时，能够限制第一透镜组的长度和第二透镜组的长度之和。进一步地，由于d₂₃/f₃的上限由公式(1)限定，因此能够减小透镜的长度，并减小投影透镜的尺寸。进一步地，当满足公式(2)时，从投影透镜的整个系统的最远放大侧表面到投影透镜的整个系统的放大侧焦点的长度ff极其短。进一步地，由于透镜系统的缩小侧是远心的，因此光线集中最多的前侧焦点位置位于放大侧透镜附近。因此，能够解决常规技术中的放大侧透镜的外径应当被减小的问题。进一步地，能够减小整个透镜系统的尺寸。

附图说明

图1为图示实施例1中的投影透镜的结构的示意图；

图2为图示实施例2中的投影透镜的结构的示意图；

图3为图示实施例3中的投影透镜的结构的示意图；

图4为图示实施例4中的投影透镜的结构的示意图；

图5为图示实施例5中的投影透镜的结构的示意图；

图6为图示实施例6中的投影透镜的结构的示意图；

图7-i为图示实施例1中的投影透镜的球面像差的示意图(72.0倍放大率)；

图7-ii为图示实施例1中的投影透镜的像散的示意图(72.0倍放大率)；

图7-iii为图示实施例1中的投影透镜的畸变的示意图(72.0倍放大率)；

图7-iv为图示实施例1中的投影透镜的横向色像差的示意图(72.0倍放大率)；

图8-i为图示实施例2中的投影透镜的球面像差的示意图(72.0倍放大率)；

图8-ii为图示实施例2中的投影透镜的像散的示意图(72.0倍放大率)；

图8-iii为图示实施例2中的投影透镜的畸变的示意图(72.0倍放大率)；

图8-iv为图示实施例2中的投影透镜的横向色像差的示意图(72.0倍放大率)；

图9-i为图示实施例3中的投影透镜的球面像差的示意图(72.0倍放大率)；

图9-ii为图示实施例3中的投影透镜的像散的示意图(72.0倍放大率)；

图9-iii为图示实施例3中的投影透镜的畸变的示意图(72.0倍放大率)；

图9-iv为图示实施例3中的投影透镜的横向色像差的示意图(72.0倍放大率)；

图10-i为图示实施例4中的投影透镜的球面像差的示意图(72.0倍放大率)；

图10-ii为图示实施例4中的投影透镜的像散的示意图(72.0倍放大率)；

图10-iii为图示实施例4中的投影透镜的畸变的示意图(72.0倍放大率)；

图10-iv为图示实施例4中的投影透镜的横向色像差的示意图(72.0倍放大率)；

图11-i为图示实施例5中的投影透镜的球面像差的示意图(72.0倍放大率)；

图11-ii为图示实施例5中的投影透镜的像散的示意图(72.0倍放大率)；

图11-iii为图示实施例5中的投影透镜的畸变的示意图(72.0倍放大率)；

图11-iv为图示实施例5中的投影透镜的横向色像差的示意图(72.0倍放大率)；

图12-i为图示实施例6中的投影透镜的球面像差的示意图(72.0倍放大率)；

图12-ii为图示实施例6中的投影透镜的像散的示意图(72.0倍放大率)；

图12-iii为图示实施例6中的投影透镜的畸变的示意图(72.0倍放大率)；

图12-iv为图示实施例6中的投影透镜的横向色像差的示意图(72.0倍放大率)

图13为采用本实用新型的实施方式中的透射式LCD面板(用于RGB的三面板型)和正交二向色棱镜的光学系统的总体示意图；

图14为采用本实用新型的实施方式中的反射式LCD面板(单面板型)和PBS棱镜的光学系统的总体示意图；

图15为采用本实用新型的实施方式中的DMD显示面板和TIR棱镜的光学系统的总体示意图；

图16为采用本实用新型的实施方式中的DMD显示面板和反射镜的光学系统的总体示意图；以及

图17为图示根据本实用新型的实施方式的投影型显示设备的结构的示意图。

具体实施方式

以下，将参照附图描述本实用新型的各实施方式。图1为图示本实用新型的实施例1中的投影透镜的基本结构的示意图。将以图1中图示的投影透镜为例子描述本实用新型。

该投影透镜包括从投影透镜的放大侧依次设置的具有正折光力的第一透镜组G₁、具有负折光力的第二透镜组G₂、以及具有正折光力的第三透镜组G₃。进一步地，投影透镜的缩小侧是远心的，并且至少满足下述公式(1)和(2)：

0.30≤d₂₃/f₃≤0.65(1)；和

10≤|D₁₂/ff|(2)，其中

d₂₃：第二透镜组G₂和第三透镜组G₃之间空气中的间隔，

f₃：第三透镜组G₃的焦距，

D₁₂：第一透镜组G₁和第二透镜组G₂沿光轴方向的总长度，以及

ff：从投影透镜的整个系统中的最远放大侧表面到整个系统的放大侧焦点位置的长度。

公式(1)表示根据本实施方式的投影透镜的基本形式，其中用于插入光学棱镜的间隔设置在第二透镜组G₂和第三透镜组G₃之间。当满足公式(1)时，能够防止整个系统的长度变得太长，同时以光线分离光学系统、光线合并光学系统或类似物能够插入第二透镜组G₂和第三透镜组G₃之间的间隔的方式构造投影透镜。光线分离光学系统将照明光和投影光彼此分离，光线合并光学系统将来自多个调制元件的光线合并在一起。进一步地，由于第三透镜组G₃的后侧可以减小，则能够减小至少一个缩小侧透镜的外径。当d₂₃/f₃的值超过由公式(1)限定的上限时，整个透镜系统的长度变得太长。当d₂₃/f₃的值小于由公式(1)限定的下限时，变得难以插入将照明光和投影光彼此分离的光线分离光学系统，用于将来自多个调制元件的光线合并在一起的光线合并光学系统，或类似物。

因此，代替公式(1)，期望的是满足下述公式(1’)：

0.35≤d₂₃/f₃≤0.55(1’)。

进一步地，当满足公式(2)时，从整个系统的最远放大侧表面到整个系统的放大侧焦点位置的长度ff极其短。进一步地，由于透镜系统的缩小侧是远心的，因此光线集中最多的前侧焦点位置位于放大侧透镜附近。因此当满足公式(2)时，能够减小至少一个放大侧透镜的外径。因而，能够降低整个透镜系统的尺寸。进一步地，当满足公式(2)时，抑制了第一透镜组G₁的长度和第二透镜组G₂的长度之和。因此，能够降低整个透镜系统的长度。因此，能够降低整个透镜系统的尺寸(紧凑型透镜系统)。

因此，更期望的是，代替公式(2)，满足下述公式(2’)，且更期望的是满足下述公式(2”)：

15≤|D₁₂/ff|(2’)；以及

30≤|D₁₂/ff|(2”)。

进一步地，期望的是，第一透镜组G₁由从放大侧依次设置的负透镜G₁₁(第一透镜L₁)、正透镜G₁₂(第二透镜L₂)和正透镜G₁₃(第三透镜L₃)构成(请参见实施例1、2、4和5)。可选地，期望的是，第一透镜组G₁由从放大侧依次设置的负透镜G₁₁(第一透镜L₁)和正透镜G₁₂(第二透镜L₂)组成(请参见实施例3和6)。

进一步地，期望的是，第二透镜组G₂由负透镜G₂₁(实施例1、2、4和5中的第四透镜L₄，实施例3和6中的第三透镜L₃)和正透镜G₂₂(实施例1、2、4和5中的第五透镜L₅，实施例3和6中的第四透镜L₄)组成。

进一步地，期望的是，第三透镜组G₃由正透镜G₃₁组成，换句话说，第三透镜组G₃仅由正透镜G₃₁(实施例1、2、4和5中的第六透镜L₆，实施例3和6中的第五透镜L₅)构成。

进一步地，期望的是，在第二透镜组G₂和第三透镜组G₃之间的区域中，照明光和投影光彼此分离，或者来自多个空间调制元件的光线合并在一起。

进一步地，期望的是，光阑(或遮光板)设置在第一透镜组G₁的放大侧。可选地，在第一透镜组G₁中，光阑(或遮光板)可以从放大侧(透镜G₁₂)设置在最远放大侧透镜(透镜G₁₁)和第二透镜之间。

随后将在每个实施例中描述具体的透镜形状等。

进一步地，滤光片1a，如红外系减弱滤光片或低通滤光器，设置在第三透镜组G₃和图像显示面板1之间。进一步地，玻璃块(光学棱镜)2设置在第二透镜组G₂和第三透镜组G₃之间。玻璃块2对应于光线分离光学系统或光线合并光学系统。在图1，直线Z表示光轴。

作为设置在第二透镜组G₂和第三透镜组G₃之间的玻璃块(光学棱镜)2，例如可以使用多种类型的玻璃块，如图13-16中图示的玻璃块。

具体地，例如，如图13所示，光线由对应于三色光的透射式液晶面板分别调制。进一步地，各个颜色的光线分别从透射式液晶面板的图像显示面板1B、1G和1R输出，并分别穿过对应于三色的第三透镜组G₃。在此之后，不同颜色的光线由插入在第三透镜组G₃和第二透镜组G₂之间的正交二向色棱镜2a合并在一起。合并后的光穿过第二透镜组G₂和第一透镜组G₁，并投射到屏幕(未图示)上。

可选地，例如，如图14所示，PBS棱镜2b可以插入在第三透镜组G₃和第二透镜组G₂之间。PBS棱镜2b将从垂直于光轴Z的方向进入的照明光朝向反射式液晶显示面板的图像显示面板1P的方向偏转。进一步地，PBS棱镜2b使从反射式液晶显示面板的图像显示面板1P输出的调制光沿着光轴Z直线通过。因此，PBS棱镜2b将照明光和调制光彼此分离。分离的调制光穿过第二透镜组G₂和第一透镜组G₁，并投射到屏幕(未图示)上。

可选地，例如，如图15所示，TIR棱镜2c可以插入在第三透镜组G₃和第二透镜组G₂之间。TIR棱镜2c向着DMD显示面板的图像显示面板1Q的方向偏转从相对于光轴Z斜向下方向进入的照明光。进一步地，TIR棱镜2c使从DMD显示面板的图像显示面板1Q输出的调制光沿着光轴Z直线通过。因此，TIR棱镜2c将照明光和调制光彼此分离。分离的调制光穿过第二透镜组G₂和第一透镜组G₁，并投射到屏幕(未图示)上。

可选地，例如，如图16所示，凹面镜2d可以在远离光轴Z的位置处插入在第三透镜组G₃和第二透镜组G₂之间。凹面镜2d将从垂直于光轴Z的方向进入的照明光朝向DMD显示面板的图像显示面板1S的方向偏转。进一步地，凹面镜2d允许从DMD显示面板的图像显示面板1S输出的调制光沿着光轴Z直线传播。因此，凹面镜2d将照明光和调制光彼此分离。分离的调制光穿过第二透镜组G₂和第一透镜组G₁，并投射到屏幕(未图示)上。

进一步地，在本实用新型的实施方式中，每个非球面由下述等式表示：

[等式1]

$Z=\frac{Y^2/R}{1+\sqrt{1-K\×Y^2/R^2}}+{\mathrm{\Σ}}_{i=3}^{12}{A}_i{Y}^i,$ 其中

Z：从位于非球面上的点(该点距离光轴的距离为Y)到与非球面的顶点接触的平面(垂直于光轴的平面)的垂直长度，

Y：距离光轴的距离，

R：非球面在光轴附近的曲率半径，

K：偏心距，以及

A_i：非球面系数(i＝3-12)。

在本实用新型的实施方式中，满足公式(1)和(2)。进一步地，期望的是，满足下述公式(3)-(7)中的至少一个：

bf/f₃≤0.2(3)；

1.2≤f₃/f≤1.9(4)；

0.4≤D₁₂/f₃≤1.1(5)；

0.2≤f₁/f≤1.0(6)；以及

-3.5≤f₂/f≤-0.5(7)，其中

bf：整个系统在空气中的后焦距，

f：整个系统的焦距，

f₁：第一透镜组G₁的焦距，

f₂：第二透镜组G₂的焦距，

f₃：第三透镜组G₃的焦距，以及

D₁₂：第一透镜组G₁和第二透镜组G₂沿光轴方向的总长度。

接下来，将描述公式(3)-(7)的技术含义。

公式(3)限定了通过将整个系统在空气中的后焦距bf除以第三透镜组G₃的焦距f₃获得的值的范围。公式(3)限定了用于减小透镜组G₃尺寸的范围。换句话说，当所述值超过由公式(3)限定的上限时，变得难以减小第三透镜组G₃的尺寸。

因此，更期望的是，代替公式(3)，满足下述公式(3’)：

bf/f₃≤0.15(3’)。

进一步地，公式(4)限定了通过将第三透镜组G₃的焦距f₃除以整个系统的焦距f获得的值的范围。公式(4)限定了其中可减小第二透镜组G₂的尺寸同时以极好的方式执行诸如象平面校正的像差校正的范围。换句话说，当所述值超过由公式(4)限定的上限时，第二透镜组G₂的总长度变得太长，且变得难以减小透镜系统的尺寸。当所述值低于由公式(4)限定的下限时，第三透镜组G₃的折光力变得太强，且变得难以进行诸如像平面校正的像差校正。

因此，更期望的是，代替公式(4)，满足下述公式(4’)：

1.3≤f₃/f≤1.7(4’)。

进一步地，公式(5)限定了通过将第一透镜组G₁和第二透镜组G₂沿光轴方向的总长度D₁₂除以第三透镜组G₃的焦距f₃获得的值的范围。当满足公式(5)时，第一透镜组G₁和第二透镜组G₂的总长度D₁₂不会变得太短，且以极好的方式校正像差。进一步地，第一透镜组G₁和第二透镜组G₂的总长度D₁₂不会变得太长。因此，能够减小透镜系统的尺寸。换句话说，当所述值超过由公式(5)限定的上限时，第一透镜组G₁和第二透镜组G₂的总长度D₁₂变得太长。进一步地，当所述值低于由公式(5)限定的下限时，第一透镜组G₁和第二透镜组G₂的总长度D₁₂变得太短，且变得难以进行诸如像平面校正的像差校正。

因此，期望的是，代替公式(5)，满足下述公式(5’)：

0.5≤D₁₂/f₃≤0.9(5’)。

进一步地，公式(6)限定了通过将第一透镜组G₁的焦距f₁除于整个系统的焦距f获得的值。公式(6)限定了其中可以减小第一透镜组G₁的尺寸同时以极好的方式校正色差的范围。换句话说，当所述值超过由公式(6)限定的上限时，第一透镜组G₁的总长度变得太长，且变得难以减小整个系统的尺寸。当所述值低于由公式(6)限定的下限时，第一透镜组G₁的折光力变得太强，且变得难以校正诸如色差的像差。

因此，更期望的是，代替公式(6)，满足下述公式(6’)，且更期望的是，满足下述公式(6”)：

0.3≤f₁/f≤0.8(6’)；以及

0.4≤f₁/f≤0.7(6”)。

进一步地，公式(7)限定了通过将第二透镜组G₂的焦距f₂除以整个系统的焦距f获得的值的范围。公式(7)限定了其中可以减小第二透镜组G₂的尺寸同时以极好的方式校正多种像差的范围。换句话说，当所述值超过由公式(7)限定的上限时，第二透镜组G₂的折光力变得太强，且变得难以校正各种像差。当所述值低于由公式(7)限定的下限时，第二透镜组G₂的总长度变得太长，且变得难以减小整个系统的尺寸。

因此，期望的是，代替公式(7)，满足下述公式(7’)，且更期望的是，满足下述公式(7”)：

-3.0≤f₂/f≤-0.7(7’)；以及

-2.5≤f₂/f≤-0.8(7”)。

接下来，参照图17，将描述其上安装本实用新型的投影透镜的投影型显示设备的实施例。图17中图示的投影型显示设备30包括作为光阀的透射式液晶面板11a-11_c。进一步地，投影型显示设备30使用根据本实用新型的前述实施方式的投影透镜作为投影透镜10。在图17中，光源15和二向色镜12未被图示。白光从光源15输出，并分别通过照明光学单元进入对应于三色光线(G光、B光和R光)的液晶面板11a-11c，并被光学调制。被调制的光线由正交二向色棱镜14合并在一起，并由投影透镜10投射到未图示的屏幕上。进一步地，投影型显示设备30包括聚光透镜16a-16c和全反射镜18a-18c。

根据本实用新型的实施方式的投影型显示设备30采用其中整个系统的尺寸已经被减小的投影透镜。因此，能够减小投影型显示设备30的整体尺寸。

不必要的是，本实用新型的投影透镜采用透射式液晶显示面板作为光阀。本实用新型的投影透镜可以作为投影透镜用在使用反射式液晶显示面板或其它光学调制装置(如DMD)的设备中。

[实施例]

接下来，将通过采用数据具体地描述本实用新型的实施例。

<实施例1>

实施例1中的投影透镜如图1所示。具体地，该投影透镜由从投影透镜的放大侧依次设置的第一透镜组G₁、第二透镜组G₂和第三透镜组G₃构成。第一透镜组G₁由从放大侧依次设置的第一透镜L₁、第二透镜L₂和第三透镜L₃组成。第一透镜L₁的两个表面都是非球面的(在光轴附近为双凹面(凹-凹))，且第一透镜L₁由塑料制成。第二透镜L₂为由玻璃制成的双凸(凸-凸)透镜。第三透镜L₃为具有面向放大侧的正弯月透镜。第二透镜组G₂由第四透镜L₄和第五透镜L₅构成。第四透镜L₄为双凹透镜，第五透镜L₅为双凸透镜。第三透镜组G₃由第六透镜L₆构成，第六透镜L₆为具有面向放大侧的凸面的平凸透镜。

进一步地，在第二透镜组G₂和第三透镜组G₃之间保持宽的间隔(足够长的距离)，合色棱镜(或光线分离棱镜)2设置在第二透镜组G₂和第三透镜组G₃之间的间隔中。第二透镜组G₂和第三透镜组G₃之间的间隔设置为满足由公式(1)限定的范围。具体地，d₂₃/f₃的值在实施例1中为0.43。

进一步地，实施例1中的第一透镜L₁的两个表面都是由前述非球面等式(等式1)表示的非球面。

表1示出了关于实施例1的数据。表1示出了每个透镜表面的曲率半径R(通过假设整个透镜系统的焦距为1.00而被归一化；下表中相同)，每个透镜的中心厚度D和透镜之间的气隙D(以类似于曲率半径R的方式被归一化，下表中相同)，以及每个透镜关于d线的折射率N_d和阿贝数v_d。在表1和随后将描述的表3、5、7、9和11中，每个符号R、D、N_d和v_d的表面编码从放大侧依次增加。

进一步地，在表1和随后将描述的表3、5、7、9和11的顶部，示出了整个系统的焦距f，半视角ω和FNo(f数)。

如上所述，第一透镜L₁的两个表面都是非球面的。表2示出了用于这些非球面在表示非球面的等式中的非球面系数K、A₃、A₄、A₅、A₆、A₇、A₈、A₉、A₁₀、A₁₁和A₁₂。

[表1]

[表2]

非球面系数

进一步地，图7-i至7-iv为图示实施例1中的像差的示意图。图7-i图示了实施例1中的球面像差，图7-ii图示了实施例1中的像散，图7-iii图示了实施例1中的畸变，图7-iv图示了实施例1中的横向色像差(72.0倍放大率)。在图7-i以及随后将描述的图8-i、9-i、10-i、11-i和12-i中，图示了关于d线、F线和C线的球面像差。在图7-ii以及随后将描述的图8-ii、9-ii、10-ii、11-ii和12-ii中，图示了相对于径向像平面的像差(像散)和相对于切向像平面的像差。在图7-iv以及随后将描述的图8-iv、9-iv、10-iv、11-iv和12-iv中，图示了F线和C线的相对于d线的横向像差。

如图7-i至7-iv清楚地所示，在实施例1的投影透镜中，以极好的方式校正每个像差。

进一步地，如表13所示，实施例1的投影透镜满足公式(1)-(7)、公式(1’)-(7’)、以及公式(2”)、(6”)和(7”)。

<实施例2>

图2为图示实施例2中的投影透镜的结构的示意图。实施例2中的投影透镜以大致类似于实施例1的方式构造而成。然而，在实施例2的投影透镜中，第一透镜组G₁中的第三透镜L₃的两个表面都是非球面的，且第三透镜L₃由塑料制成。进一步地，在实施例2的投影透镜中，第二透镜组G₂中的第五透镜L₅为具有面向投影透镜的缩小侧的凸面的正弯月透镜。

进一步地，在实施例2的投影透镜中，在第二透镜组G₂和第三透镜组G₃之间保持宽的间隔，合色棱镜(或光线分离棱镜)2设置在第二透镜组G₂和第三透镜组G₃之间的间隔中。第二透镜组G₂和第三透镜组G₃之间的间隔被设置为满足由公式(1)限定的范围。具体地，在实施例2中，d₂₃/f₃的值为0.43。

表3示出了关于实施例2的数据。表3示出了每个透镜表面的曲率半径R，每个透镜的中心厚度D和透镜之间的气隙D，以及每个透镜关于d线的折射率N_d和阿贝数v_d。

如上所述，第一透镜L₁的两个表面和第三透镜L₃的两个表面都是非球面的。表4示出了表示非球面的等式中的用于这些非球面的非球面系数K、A₃、A₄、A₅、A₆、A₇、A₈、A₉、A₁₀、A₁₁和A₁₂。

[表3]

[表4]

非球面系数

进一步地，图8-i至8-iv为图示实施例2中的像差的示意图。图8-i图示了实施例2中的球面像差，图8-ii图示了实施例2中的像散，图8-iii图示了实施例2中的畸变，图8-iv图示了实施例2中的横向色像差(72.0倍放大率)。

如图8-i至8-iv清楚地所示，在实施例2的投影透镜中，以极好的方式校正了每个像差。

进一步地，如表13所示，实施例2的投影透镜满足公式(1)-(7)，公式(1’)-(7’)，以及公式(2”)、(6”)和(7”)。

<实施例3>

图3为图示实施例3中的投影透镜的结构的示意图。实施例3中的投影透镜以类似于实施例1的方式构造而成。然而，实施例3与实施例1很大的不同在于，实施例3的投影透镜由5个透镜构成。具体地，实施例3的投影透镜由从放大侧依次设置的第一透镜组G₁、第二透镜组G₂和第三透镜组G₃构成。第一透镜组G₁由从放大侧依次设置的第一透镜L₁和第二透镜L₂构成。第一透镜L₁的两个表面都是非球面的，并且第一透镜L₁由塑料制成(在光轴附近具有面向放大侧的凹面的负弯月透镜形状)。第二透镜L2的两个表面都是非球面的，且第二透镜L₂由塑料制成(在光轴附近为双凸透镜形状)。进一步地，第二透镜组G₂由从放大侧依次设置的第三透镜L₃和第四透镜L₄构成。第三透镜L₃为双凹透镜，第四透镜L₄为具有面向缩小侧的凸面的正弯月透镜。第三透镜组G₃由第五透镜L₅构成，该第五透镜L₅为具有面向放大侧的凸面的平凸透镜。

进一步地，在实施例3的投影透镜中，在第二透镜组G₂和第三透镜组G₃之间保持宽的间隔，合色棱镜(或光线分离棱镜)2设置在第二透镜组G₂和第三透镜组G₃之间的间隔中。第二透镜组G₂和第三透镜组G₃之间的间隔被设置为满足由公式(1)限定的范围。具体地，在实施例3中，d₂₃/f₃的值为0.46。

表5示出了关于实施例3的数据。表5示出了每个透镜表面的曲率半径R，每个透镜的中心厚度D和透镜之间的气隙D，以及每个透镜关于d线的折射率N_d和阿贝数v_d。

如上所述，第一透镜L₁的两个表面和第二透镜L₂的两个表面都是非球面的。表6示出了表示非球面的等式中的用于这些非球面的非球面系数K、A₃、A₄、A₅、A₆、A₇、A₈、A₉、A₁₀、A₁₁和A₁₂。

[表5]

[表6]

非球面系数

进一步地，图9-i至9-iv为图示实施例3中的像差的示意图。图9-i图示了实施例3中的球面像差，图9-ii图示了实施例3中的像散，图9-iii图示了实施例3中的畸变，图9-iv图示了实施例3中的横向色像差(72.0倍放大率)。

如图9-i至9-iv清楚地所示，在实施例3的投影透镜中，以极好的方式校正了每个像差。

进一步地，如表13所示，实施例3的投影透镜满足公式(1)-(7)，公式(1’)-(7’)，以及公式(2”)、(6”)和(7”)。

<实施例4>

图4为图示实施例4中的投影透镜的结构的示意图。实施例4中的投影透镜以大致类似于实施例1的方式构造而成。然而，实施例4与实施例1的主要不同在于，第一透镜组G1中的第三透镜L3的两个表面都是非球面的，第三透镜L3由塑料制成(在光轴附近具有面向放大侧的凸面的正弯月透镜)。

进一步地，在第二透镜组G₂和第三透镜组G₃之间保持宽的间隔，合色棱镜(或光线分离棱镜)2设置在第二透镜组G₂和第三透镜组G₃之间的间隔中。第二透镜组G₂和第三透镜组G₃之间的间隔被设置为满足由公式(1)限定的范围。具体地，在实施例4中，d₂₃/f₃的值为0.49。

表7示出了关于实施例4的数据。表7示出了每个透镜表面的曲率半径R，每个透镜的中心厚度D和透镜之间的气隙D，以及每个透镜关于d线的折射率N_d和阿贝数v_d。

如上所述，第一透镜L₁的两个表面和第三透镜L₃的两个表面都是非球面。表8示出了表示非球面的等式中的用于这些非球面的非球面系数K、A₃、A₄、A₅、A₆、A₇、A₈、A₉、A₁₀、A₁₁和A₁₂。

[表7]

[表8]

非球面系数

进一步地，图10-i至10-iv为图示实施例4中的像差的示意图。图10-i图示了实施例4中的球面像差，图10-ii图示了实施例4中的像散，图10-iii图示了实施例4中的畸变，图10-iv图示了实施例4中的横向色像差(72.0倍放大率)。如图10-i至10-iv清楚地所示，在实施例4的投影透镜中，以极好的方式校正了每个像差。

进一步地，如表13所示，实施例4的投影透镜满足公式(1)-(7)，公式(1’)-(7’)，以及公式(2”)、(6”)和(7”)。

<实施例5>

图5为图示实施例5中的投影透镜的结构的示意图。实施例5中的投影透镜以大致类似于实施例2的方式构造而成。然而，实施例5与实施例2的不同之处在于，光阑3(可以设置遮光板代替光阑)设置在第一透镜L1的放大侧。

进一步地，在第二透镜组G₂和第三透镜组G₃之间保持宽的间隔，合色棱镜(或光线分离棱镜)2设置在第二透镜组G₂和第三透镜组G₃之间的间隔中。第二透镜组G₂和第三透镜组G₃之间的间隔被设置为满足由公式(1)限定的范围。具体地，在实施例5中，d₂₃/f₃的值为0.50。

表9示出了关于实施例5的数据。表9示出了每个透镜表面的曲率半径R，每个透镜的中心厚度D和透镜之间的气隙D，以及每个透镜关于d线的折射率N_d和阿贝数v_d。如上所述，第一透镜L₁的两个表面和第三透镜L₃的两个表面都是非球面的。表10示出了表示非球面的等式中的用于这些非球面的非球面系数K、A₃、A₄、A₅、A₆、A₇、A₈、A₉、A₁₀、A₁₁和A₁₂。

[表9]

[表10]

非球面系数

进一步地，图11-i至11-iv为图示实施例5中的像差的示意图。图11-i图示了实施例5中的球面像差，图11-ii图示了实施例5中的像散，图11-iii图示了实施例5中的畸变，图11-iv图示了实施例5中的横向色像差(72.0倍放大率)。如图11-i至11-iv清楚地所示，在实施例5的投影透镜中，以极好的方式校正了每个像差。

进一步地，如表13所示，实施例5的投影透镜满足公式(1)-(7)，公式(1’)-(7’)，以及公式(2”)、(6”)和(7”)。

<实施例6>

图6为图示实施例6中的投影透镜的结构的示意图。实施例6的投影透镜以类似于实施例3的方式由5个透镜构成。然而，实施例6与实施例3的主要不同在于，第二透镜组G₂中的第四透镜L₄的两个表面都是非球面的，第四透镜L4由塑料制成(在光轴附近为双凸透镜形状)，并且不同在于，在第二透镜组G₂和第三透镜组G₃之间未设置光学棱镜。在实施例5中，用于分离/合并光线的光学棱镜可以插入在第二透镜组G₂和第三透镜组G₃之间。可选地，可以设置用于分离光线的反射镜(2d)，如图16所不。

进一步地，第二透镜组G2和第三透镜组G₃之间的间隔被设置为满足由公式(1)限定的范围。具体地，在实施例6中，d₂₃/f₃的值为0.52。

表11示出了关于实施例6的数据。表11示出了每个透镜表面的曲率半径R，每个透镜的中心厚度D和透镜之间的气隙D，以及每个透镜关于d线的折射率N_d和阿贝数v_d。

如上所述，第一透镜L₁的两个表面和第二透镜L₂的两个表面以及第四透镜L₄的两个表面都是非球面的。表12示出了表示非球面的等式中的用于这些非球面的非球面系数K、A₃、A₄、A₅、A₆、A₇、A₈、A₉、A₁₀、A₁₁和A₁₂。

[表11]

[表12]

非球面系数

进一步地，图12-i至12-iv为图示实施例6中的像差的示意图。图12-i图示了实施例6中的球面像差，图12-ii图示了实施例6中的像散，图12-iii图示了实施例6中的畸变，图12-iv图示了实施例6中的横向色像差(72.0倍放大率)。

如图12-i至12-iv清楚地所示，在实施例6的投影透镜中，以极好的方式校正了每个像差。

进一步地，如表13所示，实施例6的投影透镜满足公式(1)-(7)，公式(1’)-(7’)，以及公式(2”)、(6”)和(7”)。

[表13]

本实用新型的投影光学系统(投影透镜)和采用本实用新型的投影光学系统的投影型显示设备不限于前述实施例。在不背离本实用新型的本质的情况下可以进行各种修改。例如，可以以合适的方式设置每个透镜的形状，构成每个透镜组的透镜的数量，每个透镜的设置位置。

Claims (14)

1.一种投影透镜，包括：

具有正折光力的第一透镜组；

具有负折光力的第二透镜组；和

具有正折光力的第三透镜组，所述第一透镜组、所述第二透镜组和所述第三透镜组从所述投影透镜的放大侧依次设置，

其中所述投影透镜的缩小侧是远心的；以及

满足下述公式(1)和(2)：

0.30≤d₂₃/f₃≤0.65  (1)；和

10≤|D₁₂/ff|  (2)，其中

d₂₃：所述第二透镜组和所述第三透镜组之间的空气中的间隔，

f₃：所述第三透镜组的焦距，

D₁₂：所述第一透镜组和所述第二透镜组沿光轴方向的总长度，以及

ff：从所述投影透镜的整个系统的最远放大侧表面到所述投影透镜的整个系统的放大侧焦点的长度。

2.根据权利要求1所述的投影透镜，其中，满足下述公式(3)：

bf/f₃≤0.2  (3)，其中

bf：所述整个系统在空气中的后焦距。

3.根据权利要求1所述的投影透镜，其中，满足下述公式(4)：

1.2≤f₃/f≤1.9  (4)，其中

f：所述整个系统的焦距。

4.根据权利要求1所述的投影透镜，其中，满足下述公式(5)：

0.4≤D₁₂/f₃≤1.1  (5)。

5.根据权利要求1所述的投影透镜，其中，满足下述公式(6)：

0.2≤f₁/f≤1.0  (6)，其中

f₁：所述第一透镜组的焦距。

6.根据权利要求1所述的投影透镜，其中，满足下述公式(7)：

-3.5≤f₂/f≤-0.5  (7)，其中

f₂：所述第二透镜组的焦距。 

7.根据权利要求1所述的投影透镜，其中，所述第一透镜组由从所述投影透镜的放大侧依次设置的负透镜、正透镜和正透镜构成。

8.根据权利要求1所述的投影透镜，其中，所述第一透镜组由从所述投影透镜的放大侧依次设置的负透镜和正透镜构成。

9.根据权利要求7所述的投影透镜，其中，所述第二透镜组由从所述投影透镜的放大侧依次设置的负透镜和正透镜构成。

10.根据权利要求8所述的投影透镜，其中，所述第二透镜组由从所述投影透镜的放大侧依次设置的负透镜和正透镜构成。

11.根据权利要求9所述的投影透镜，其中，所述第三透镜组由正透镜构成。

12.根据权利要求10所述的投影透镜，其中，第三透镜组由正透镜构成。

13.根据权利要求1所述的投影透镜，其中，孔径光阑设置在所述第一透镜组的放大侧。

14.一种投影型显示设备，包括：

光源；

光阀；

照明光学单元，所述照明光学单元将来自所述光源的光线引导到所述光阀；和

根据权利要求1所述的投影透镜，

其中来自所述光源的光线通过所述光阀被光学调制，并通过所述投影透镜被投射到屏幕上。 

Images