CN204178106U - 投影光学系统以及投影型显示装置 - Google Patents

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CN204178106U
CN204178106U CN201420534847.3U CN201420534847U CN204178106U CN 204178106 U CN204178106 U CN 204178106U CN 201420534847 U CN201420534847 U CN 201420534847U CN 204178106 U CN204178106 U CN 204178106U
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reflective optics
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川名正直
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神谷毅
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
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    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
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Abstract

本实用新型提供一种既实现小型化以及低成本化，又能以较短的投射距离在屏幕上显示足够大小的放大影像的投影光学系统。在将在缩小侧共轭面上配置的图像显示元件(D)所显示的图像作为放大图像投影在放大侧共轭面上的投影光学系统中，从缩小侧起依次具备：折射光学系统、和具有负光焦度的反射光学系统(R)，且满足下述条件式(1)：-0.0015≤(1/tan(ωmax)-0.16)×(θL/θM-0.27)···(1)。

Description

投影光学系统以及投影型显示装置
技术领域
本实用新型涉及一种采用折射光学系统以及反射光学系统使在图像显示元件所显示的图像在屏幕上成像的投影光学系统以及具备该投影光学系统的投影型显示装置。
背景技术
作为具备采用折射光学系统以及反射光学系统使在图像显示元件所显示的图像在屏幕上成像的投影光学系统的投影型显示装置，公知有下述专利文献1～4所记载的装置。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-323047号公报
专利文献2：日本特开2007-334052号公报
专利文献3：专利第4731808号说明书
专利文献4：专利第4889289号说明书
发明概要
发明要解決的课题
在上述这样的投影光学系统以及具备该投影光学系统的投影型显示装置中，要求装置的进一步小型化以及低成本化、在屏幕上显示足够大小的放大影像的同时，缩短投射距离。
发明内容
本实用新型鉴于上述状况而作出，其目的在于提供一种既实现装置的小型化以及低成本化，又能够以较短的投射距离在屏幕上显示足够大小的放大影像的投影光学系统以及具备该投影光学系统的投影型显示装置。
用于解决课题的技术手段
本实用新型的投影光学系统，将在缩小侧共轭面上配置的图像显示元件所显示的图像作为放大图像投影在放大侧共轭面上，其特征在于，
从缩小侧起依次具备：折射光学系统、和具有负光焦度的反射光学系统，
且满足下述条件式(1)：
-0.0015≤(1/tan(ωmax)-0.16)×(θL/θM-0.27)…(1)
其中，
ωmax表示向放大侧共轭面入射的主光线的最大入射角度，θL表示来自画面中心的主光线从折射光学系统射出时与光轴之间所形成的角度，θM表示来自画面中心的主光线从反射光学系统射出时与光轴之间所形成的角度。
本实用新型的投影光学系统中，优选折射光学系统与反射光学系统具有公共的光轴。
另外，优选折射光学系统与反射光学系统相对于光轴旋转对称。
另外，优选反射光学系统包括具有负光焦度的1片反射镜。
另外，优选满足下述条件式(2)：
0.18≤θL/θM···(2)。
另外，优选满足下述条件式(3)：
2.0≤tan(ωmax)≤7.5···(3)。
另外，优选满足下述条件式(4)：
|cosθ-2cosφcosψ|≤0.6···(4)
其中，θ表示来自画面最外围的主光线从折射光学系统射出时与光轴之间所形成的角度，φ表示来自画面最外围的主光线向反射光学系统入射的点处的、反射光学系统的法线与光轴之间所形成的角度，ψ表示来自画面最外围的主光线向反射光学系统入射的点处的、主光线与反射光学系统的法线之间所形成的角度。
另外，优选满足下述条件式(5)：
0.5≤(ZL+ZD)/Hm≤2.1···(5)
其中，ZL表示折射光学系统的全长，ZD表示折射光学系统与反射光学系统之间在光轴上的距离，Hm表示反射光学系统的反射面中的最大有效直径。
另外，在折射光学系统中，优选在将包含具有球面形状的面当中的配置在最靠放大侧的面在内的光学要素(单透镜或者接合透镜)设为Lp时，该Lp与反射光学系统之间至少具有1片非球面透镜。
另外，优选在折射光学系统中，在将Lp与反射光学系统之间配置的透镜系统(不含Lp)作为第1透镜群、且将包含Lp且比Lp配置在更靠缩小侧的透镜系统作为第2透镜群时，第2透镜群作为整体具有正折射力。
另外，第1透镜群既可以包括两片透镜，该两片透镜从放大侧起依次是具有负折射力的非球面透镜和具有正折射力的非球面透镜，也可以包括具有负折射力的1片非球面透镜。
另外，优选Lp的最靠放大侧的面具有向放大侧凸起的形状。
另外，优选Lp的最靠缩小侧的面具有向缩小侧凹陷的形状。
另外，优选Lp具有负折射力。
另外，第2透镜群，既可以包括第2a透镜群和第2b透镜群，且该第2a透镜群从放大侧起依次配置有Lp、凸面朝向放大侧的正透镜、凹面朝向放大侧的负透镜、凸面朝向缩小侧的正透镜、和至少1片具有双凸形状的正透镜，该第2b透镜群，比该第2a透镜群配置在更靠缩小侧，且最靠放大侧的光学要素(单透镜或者接合透镜)具有负折射力；也可以包括第2a透镜群和第2b透镜群，该第2a透镜群从放大侧起依次配置有Lp、凹面朝向放大侧的负透镜、凸面朝向缩小侧的正透镜、至少1片具有双凸形状的正透镜，该第2b透镜群，比该第2a透镜群配置在更靠缩小侧，且最靠放大侧的光学要素(单透镜或者接合透镜)具有负折射力。
另外，优选第2a透镜群整体具有正折射力。
另外，优选第2b透镜群整体具有正折射力。
另外，优选第2b透镜群至少具有1片非球面透镜。
另外，优选满足下述条件式(1-1)：
-0.0005≤(1/tan(ωmax)-0.16)×(θL/θM-0.27)···(1-1)。
另外，优选满足下述条件式(2-1)：
0.24≤θL/θM···(2-1)。
另外，优选满足下述条件式(3-1)：
2.3≤tan(ωmax)≤5.0···(3-1)。
另外，优选满足下述条件式(4-1)：
|cosθ-2cosφcosψ|≤0.4···(4-1)
另外，优选满足下述条件式(5-1)：
1.0≤(ZL+ZD)/Hm≤1.6···(5-1)。
本实用新型的投影型显示装置，其特征在于，具备：光源；来自光源的光所入射的光阀；和将通过光阀进行光调制后的光所形成的光学图像投影在屏幕上的投影光学系统、即上述本实用新型的投影光学系统。
另外，上述“包括”，除了作为结构要素列举的透镜群以外，还意图也可以包含实质上不具有光焦度的透镜、光圈、防护罩、防护玻璃罩、滤波器等透镜以外的光学要素、透镜凸缘、透镜镜筒、摄像元件、手抖补正机构等机构部分等。
另外，上述透镜的面形状、折射力的符号，在包含非球面的情况下，设为近轴区域中考虑的形状和符号。
另外，上述所谓“主光线”，是指在入射光瞳位置处与光轴相交的光线。
发明效果
本实用新型的投影光学系统，是将在缩小侧共轭面上配置的图像显示元件所显示的图像作为放大图像投影在放大侧共轭面上的投影光学系统，从缩小侧起依次具备：折射光学系统、和具有负光焦度的反射光学系统，并满足下述条件式(1)，因此能够既实现光学系统的小型化以及低成本化，又以较短的投射距离在屏幕上显示足够大小的放大影像。
-0.0015≤(1/tan(ωmax)-0.16)×(θL/θM-0.27)···(1)
本实用新型的投影型显示装置，由于具备本实用新型的投影光学系统，因此能够既实现装置的小型化以及低成本化，又以较短的投射距离在屏幕上显示足够大小的放大影像。
附图说明
图1是表示本实用新型的一实施方式涉及的投影光学系统(与实施例1相同)的结构的剖面图。
图2是表示本实用新型的实施例2的投影光学系统的结构的剖面图。
图3是表示本实用新型的实施例3的投影光学系统的结构的剖面图。
图4是表示本实用新型的实施例4的投影光学系统的结构的剖面图。
图5是表示本实用新型的实施例5的投影光学系统的结构的剖面图。
图6是表示本实用新型的实施例6的投影光学系统的结构的剖面图。
图7是表示本实用新型的实施例7的投影光学系统的结构的剖面图。
图8是表示本实用新型的实施例8的投影光学系统的结构的剖面图。
图9是表示本实用新型的实施例9的投影光学系统的结构的剖面图。
图10是表示本实用新型的实施例10的投影光学系统的结构的剖面图。
图11是表示本实用新型的实施例11的投影光学系统的结构的剖面图。
图12是表示本实用新型的实施例12的投影光学系统的结构的剖面图。
图13是表示本实用新型的实施例13的投影光学系统的结构的剖面图。
图14是表示本实用新型的实施例14的投影光学系统的结构的剖面图。
图15是表示本实用新型的实施例15的投影光学系统的结构的剖面图。
图16是表示本实用新型的实施例16的投影光学系统的结构的剖面图。
图17是表示本实用新型的实施例17的投影光学系统的结构的剖面图。
图18是表示本实用新型的实施例1的投影光学系统的应变性能的图。
图19是表示本实用新型的实施例2的投影光学系统的应变性能的图。
图20是表示本实用新型的实施例3的投影光学系统的应变性能的图。
图21是表示本实用新型的实施例4的投影光学系统的应变性能的图。
图22是表示本实用新型的实施例5的投影光学系统的应变性能的图。
图23是表示本实用新型的实施例6的投影光学系统的应变性能的图。
图24是表示本实用新型的实施例7的投影光学系统的应变性能的图。
图25是表示本实用新型的实施例8的投影光学系统的应变性能的图。
图26是表示本实用新型的实施例9的投影光学系统的应变性能的图。
图27是表示本实用新型的实施例10的投影光学系统的应变性能的图。
图28是表示本实用新型的实施例11的投影光学系统的应变性能的图。
图29是表示本实用新型的实施例12的投影光学系统的应变性能的图。
图30是表示本实用新型的实施例13的投影光学系统的应变性能的图。
图31是表示本实用新型的实施例14的投影光学系统的应变性能的图。
图32是表示本实用新型的实施例15的投影光学系统的应变性能的图。
图33是表示本实用新型的实施例16的投影光学系统的应变性能的图。
图34是表示本实用新型的实施例17的投影光学系统的应变性能的图。
图35是表示本实用新型的实施例1的投影光学系统的光斑性能的图。
图36是表示本实用新型的实施例2的投影光学系统的光斑性能的图。
图37是表示本实用新型的实施例3的投影光学系统的光斑性能的图。
图38是表示本实用新型的实施例4的投影光学系统的光斑性能的图。
图39是表示本实用新型的实施例5的投影光学系统的光斑性能的图。
图40是表示本实用新型的实施例6的投影光学系统的光斑性能的图。
图41是表示本实用新型的实施例7的投影光学系统的光斑性能的图。
图42是表示本实用新型的实施例8的投影光学系统的光斑性能的图。
图43是表示本实用新型的实施例9的投影光学系统的光斑性能的图。
图44是表示本实用新型的实施例10的投影光学系统的光斑性能的图。
图45是表示本实用新型的实施例11的投影光学系统的光斑性能的图。
图46是表示本实用新型的实施例12的投影光学系统的光斑性能的图。
图47是表示本实用新型的实施例13的投影光学系统的光斑性能的图。
图48是表示本实用新型的实施例14的投影光学系统的光斑性能的图。
图49是表示本实用新型的实施例15的投影光学系统的光斑性能的图。
图50是表示本实用新型的实施例16的投影光学系统的光斑性能的图。
图51是表示本实用新型的实施例17的投影光学系统的光斑性能的图。
图52是表示图像显示元件内的评价点的图。
图53是表示放大侧共轭面上的放大图像内的评价点的图。
图54是表示本实用新型的实施方式涉及的投影型显示装置的简要结构图。
具体实施方式
以下，针对本实用新型的实施方式参照附图详细进行说明。图1是表示本实用新型的一实施方式涉及的投影光学系统的结构的剖面图。图1所示的结构例，与后述的实施例1的投影光学系统的结构相同。图1中，左侧是缩小侧，右侧是放大侧。
如图1所示，该投影光学系统，是将在缩小侧共轭面上配置的图像显示元件D显示的图像作为放大图像投影在放大侧共轭面上的投影光学系统，具备：沿着光轴Z从缩小侧按顺序依次由透镜L1～L12组成的折射光学系统；和具备负的光焦度的反射光学系统R。
另外，图像显示元件D配置于成为全位移(full shift)以上的位置，使得显示面整体不与光轴Z相交。
在将该投影光学系统应用于投影型显示装置时，根据装置的结构，优选在图像显示元件D与折射光学系统之间配置防护玻璃罩、棱镜、红外线阻断滤波器、低通滤波器等各种滤波器，因此，图1中，示出了将假设了这些部件的平行平面板状的光学部件PP配置在图像显示元件D与折射光学系统之间的例子。
上述投影光学系统构成为满足下述条件式(1)。由此，能够既实现光学系统的小型化以及低成本化，又以较短的投射距离在屏幕上显示足够大小的放大影像。另外，如果满足下述条件式(1-1)，则能够成为更加良好的特性。
-0.0015≤(1/tan(ωmax)-0.16)×(θL/θM-0.27)···(1)
-0.0005≤(1/tan(ωmax)-0.16)×(θL/θM-0.27)···(1-1)
其中，ωmax：向放大侧共轭面入射的主光线的最大入射角度，θL：来自画面中心的主光线从折射光学系统射出时与光轴之间形成的角度，θM：来自画面中心的主光线从反射光学系统射出时与光轴之间形成的角度。
在上述投影光学系统中，优选折射光学系统与反射光学系统R之间具有公共的光轴。另外，优选折射光学系统与反射光学系统相对于光轴旋转对称。另外，优选反射光学系统由具有负光焦度的1片反射镜组成。这样，由于能够简化投影光学系统的构造，因此有助于低成本化。
另外，优选满足下述条件式(2)。这样，便可实现光学系统的小型化以及低成本化。另外，如果满足下述条件式(2-1)，则能够成为更加良好的特性。
0.18≤θL/θM···(2)
0.24≤θL/θM···(2-1)
另外，优选满足下述条件式(3)。通过使之不超过该条件式(3)的上限，从而能够实现光学系统的小型化以及低成本化。另外，通过使之不低于条件式(3)的下限，从而能够以较短的投射距离在屏幕上显示足够大小的放大影像。另外，如果满足下述条件式(3-1)，则能够成为更加良好的特性。
2.0≤tan(ωmax)≤7.5···(3)
2.3≤tan(ωmax)≤5.0···(3-1)
另外，优选满足下述条件式(4)。这样，便能够既实现光学系统的小型化以及低成本化，又以较短的投射距离在屏幕上显示足够大小的放大影像。另外，如果满足下述条件式(4-1)，则能够成为更加良好的特性。
|cosθ-2cosφcosψ|≤0.6···(4)
|cosθ-2cosφcosψ|≤0.4···(4-1)
其中，假设θ：来自画面最外围的主光线从折射光学系统射出时与光轴之间所形成的角度，φ：来自画面最外围的主光线向反射光学系统入射的点处的、反射光学系统的法线与光轴之间所形成的角度，ψ：来自画面最外围的主光线向反射光学系统入射的点处的、主光线与反射光学系统的法线之间所形成的角度。
另外，优选满足下述条件式(5)。这样，能够既实现光学系统的小型化以及低成本化，又以较短的投射距离在屏幕上显示足够大小的放大影像。另外，如果满足下述条件式(5-1)，则能够成为更加良好的特性。
0.5≤(ZL+ZD)/Hm≤2.1···(5)
1.0≤(ZL+ZD)/Hm≤1.6···(5-1)
其中，假设ZL：折射光学系统的全长，ZD：折射光学系统与反射光学系统之间在光轴上的距离，Hm：反射光学系统的反射面的最大有效直径。
另外，在折射光学系统中，在将包含具有球面形状的面中的、最靠放大侧配置的面在内的光学要素(单透镜或者接合透镜)设为Lp时，优选Lp与反射光学系统R之间至少具有1片非球面透镜。这样，便能够良好地修正反射光学系统R中产生的各种象差。另外，本实施方式中，透镜L 10相当于Lp，在Lp与反射光学系统R之间具有2片非球面透镜L11、L12。
另外，在折射光学系统中，在将Lp与反射光学系统R之间配置的透镜系统(不含Lp)作为第1透镜群，将含有Lp且配置在比Lp靠缩小侧的透镜系统作为第2透镜群时，优选第2透镜群整体具有正折射力。这样，便能够良好地修正反射光学系统R中产生的各种象差。
另外，第1透镜群既可以由2片透镜组成，该2片透镜从放大侧起依次是具有负折射力的非球面透镜和具有正折射力的非球面透镜，也可以由具有负折射力的1片非球面透镜组成，如果由正负2片非球面透镜组成，则能够进一步良好地修正反射光学系统R中产生的各种象差，如果由具有负折射力的1片非球面透镜组成，则能够简化光学系统，且抑制装配和调整的难度。另外，在本实施方式中，假设第1透镜群由从放大侧起依次是具有负折射力的非球面透镜L12和具有正折射力的非球面透镜L11的2片组成。
另外，优选Lp的最靠放大侧的面具有向放大侧凸起的形状。另外，优选Lp的最靠缩小侧的面具有向缩小侧凹陷的形状。这样，便能够良好地修正反射光学系统R中产生的各种象差。
另外，优选Lp具有负折射力。这样，便能够既以较短的投射距离在屏幕上显示足够大小的放大影像，又良好地修正在反射光学系统R产生的各种象差。
另外，第2透镜群，既可以由下述的第2a透镜群和第2b透镜群组成，其中该第2a透镜群从放大侧起依次配置有Lp、凸面朝向放大侧的正透镜、凹面朝向放大侧的负透镜、凸面朝向缩小侧的正透镜、至少具有1片双凸形状的正透镜；该第2a透镜群比该第2a透镜群更靠缩小侧配置，且最靠放大侧的光学要素(单透镜或者接合透镜)具有负折射力，第2透镜群也可以由下述的第2a透镜群和第2b透镜群组成，其中该第2a透镜群从放大侧起依次配置有Lp、凹面朝向放大侧的负透镜、凸面朝向缩小侧的正透镜、至少具有1片双凸形状的正透镜，该第2b透镜群与该第2a透镜群相比更加靠缩小侧配置，且最靠放大侧的光学要素(单透镜或者接合透镜)具有负折射力。这样，便能够良好地修正由反射光学系统R产生的各种象差。
另外，优选第2a透镜群整体具有正折射力。另外，优选第2b透镜群整体具有正折射力。另外，优选第2b透镜群至少具有1片非球面透镜。这样，便能够良好地修正反射光学系统R中产生的各种象差。
另外，在图1所示的例子中，示出了在图像显示元件D与折射光学系统之间配置了光学部件PP的示例，但代替在图像显示元件D与折射光学系统之间配置低通滤波器或阻断特定波段的各种滤波器等，也可以在各透镜之间配置这些各种滤波器，或者也可以对任一透镜的透镜面实施具有与各种滤波器相同作用的涂覆，或者实施保护用的多层膜涂覆、用于降低使用时的叠影光的防反射涂覆等。
接着，针对本实用新型的投影光学系统的数值的实施例进行说明。
首先，针对实施例1的投影光学系统进行说明。图1示出表示实施例1的投影光学系统的结构的剖面图。另外，在图1以及与后述的实施例2～17对应的图2～17中，光学部件PP也同时示出，左侧为缩小侧，右侧为放大侧。
表1示出实施例1的投影光学系统的基本透镜数据，表2示出与各种因素相关的数据，表3示出与非球面系数相关的数据。以下，针对表中的标号的意义，以实施例为例进行说明，但关于实施例2～17也基本相同。
在表1的透镜数据中，在Si栏示出将最靠缩小侧的结构要素的面作为第1个随着朝向放大侧而依次增加的第i(i＝1、2、3、…)个面的编号，在Ri栏表示第i个面的曲率半径，在Di栏表示第i个面和第i+1个面之间在光轴Z上的面间隔。另外，Ndj栏示出将最靠缩小侧的光学要素作为第1个随着朝向放大侧依次增加的第j个(j＝1、2、3、…)光学要素的d线(波长587.6nm)对应的折射率，v dj栏同样地示出该第j个光学要素的d线(波长587.6nm)对应的阿贝数。
在此，关于曲率半径的符号，将面形状为朝向缩小侧凸起的情况设为正，将面形状为朝向放大侧凸起的情况设为负。还包含光学部件PP在内显示在基本透镜数据中。
与表2的各种因素相关的数据示出了F值FNo.、整体视场角2ω的值。
在基本透镜数据、与各种因素相关的数据中，采用度作为角度的单位，采用mm作为长度的单位，即使光学系统成比例放大或者成比例缩小，也可以采用可使用的其他合适的单位。
在表1的透镜数据中，对非球面的面编号附加＊标记，示出近轴的曲率半径的数值作为非球面的曲率半径。在表3的与非球面系数相关的数据中，示出非球面的面编号Si、和与这些非球面相关的非球面系数。非球面系数，是由以下的式(A)表示的非球面式中的各系数KA、Am(m＝4、6、8、…20)的值。
Zd＝C·h2/{1+(1-KA·C2·h2)1/2}+∑Am·hm…(A)
其中，Zd：非球面深度(从高度h的非球面上的点起，向与非球面顶点相接的光轴相垂直的平面落下的垂线的长度)
h：高度(与光轴之间的距离)
C：近轴曲率半径的倒数
KA、Am：非球面系数(m＝3、4、5、…20)
【表1】
实施例1·透镜数据(n、v为d线)
入射光瞳位置：距离第1面40.0
【表2】
实施例1·各种因素(d线)
FNo. 2.50
2ω[°] 156.10
【表3】
实施例1·非球面系数
在该实施例1中，22面～21面成为Lp，26面～23面成为第1透镜群，22面～13面成为第2a透镜群，12面～4面成为第2b透镜群。
图18示出表示实施例1的投影光学系统的应变性能的图，图35示出表示光斑性能的图。另外，表示光斑性能的图中的各评价点，与图52以及图53的点1～点15对应。关于实施例2～17也同样。
接着，针对实施例2的投影光学系统进行说明。图2示出表示实施例2的投影光学系统的结构的剖面图。另外，表4示出实施例2的投影光学系统的基本透镜数据，表5示出与各种因素相关的数据，表6示出与非球面系数相关的数据，图19示出表示应变性能的图，图36示出表示光斑性能的图。
在该实施例2中，22面～21面成为Lp，26面～23面成为第1透镜群，22面～13面成为第2a透镜群，12面～4面成为第2b透镜群。
【表4】
实施例2·透镜数据(n、v是d线)
入射光瞳位置：距离第1面40.0
【表5】
实施例2·各种因素(d线)
FNo. 2.40
2ω[°] 153.10
【表6】
实施例2·非球面系数
接着，针对实施例3的投影光学系统进行说明。图3示出表示实施例3的投影光学系统的结构的剖面图。另外，表7示出实施例3的投影光学系统的基本透镜数据，表8示出与各种因素相关的数据，表9示出与非球面系数相关的数据，图20示出表示应变性能的图，图37示出表示光斑性能的图。
在该实施例3中，22面～21面成为Lp，26面～23面成为第1透镜群，22面～13面成为第2a透镜群，12面～4面成为第2b透镜群。
【表7】
实施例3·透镜数据(n、v是d线)
入射光瞳位置：距离第1面40.0
【表8】
实施例3·各种因素(d线)
FNo. 2.40
2ω[°] 149.90
【表9】
实施例3·非球面系数
接着，针对实施例4的投影光学系统进行说明。图4示出表示实施例4的投影光学系统的结构的剖面图。另外，表10示出实施例4的投影光学系统的基本透镜数据，表11示出与各种因素相关的数据，表12示出与非球面系数相关的数据，图21示出表示应变性能的图，图38示出表示光斑性能的图。
在该实施例4中，18面～17面成为Lp，22面～19面成为第1透镜群，18面～11面成为第2a透镜群，10面～4面成为第2b透镜群。
【表10】
实施例4·诱镜数据(n、v是d线)
入射光瞳位置：距离第1面40.0
【表11】
实施例4·各种因素(d线)
FNo. 2.50
2ω[°] 144.80
【表12】
实施例4·非球面系数
接着，针对实施例5的投影光学系统进行说明。图5示出表示实施例5的投影光学系统的结构的剖面图。另外，实施例5的投影光学系统的基本透镜数据在表13中示出，与各种因素相关的数据在表14中示出，与非球面系数相关的数据在表15中示出，表示应变性能的图在图22中示出，表示光斑性能的图在图39中示出。
在该实施例5中，23面～22面成为Lp，25面～24面成为第1透镜群，23面～14面成为第2a透镜群，13面～4面成为第2b透镜群。
【表13】
实施例5·透镜数据(n、v是d线)
入射光瞳位置：距离第1面30.2
【表14】
实施例5·各种因素(d线)
FNo. 2.40
2ω[°] 140.20
【表15】
实施例5·非球面系数
接着，针对实施例6的投影光学系统进行说明。表示实施例6的投影光学系统的结构的剖面图在图6中示出。另外，实施例6的投影光学系统的基本透镜数据在表16中示出，与各种因素相关的数据在表17中示出，与非球面系数相关的数据在表18中示出，表示应变性能的图在图23中示出，表示光斑性能的图在图40中示出。
在该实施例6中，21面～20面成为Lp，23面～22面成为第1透镜群，21面～14面成为第2a透镜群，13面～4面成为第2b透镜群。
【表16】
实施例6·透镜数据(n、v是d线)
入射光瞳位置：距离第1面30.2
【表17】
实施例6·各种因素(d线)
FNo. 2.40
2ω[°] 140.00
【表18】
实施例6·非球面系数
接着，针对实施例7的投影光学系统进行说明。表示实施例7的投影光学系统的结构的剖面图在图7中示出。另外，实施例7的投影光学系统的基本透镜数据在表19中示出，与各种因素相关的数据在表20中示出，与非球面系数相关的数据在表21中示出，表示应变性能的图在图24中示出，表示光斑性能的图在图41中示出。
在该实施例7中，23面～22面成为Lp，27面～24面成为第1透镜群，23面～14面成为第2a透镜群，13面～4面成为第2b透镜群。
【表19】
实施例7·透镜数据(n、v是d线)
入射光瞳位置：距离第1面29.3
【表20】
实施例7·各种因素(d线)
FNo. 2.40
2ω[°] 139.70
【表21】
实施例7·非球面系数
接着，针对实施例8的投影光学系统进行说明。表示实施例8的投影光学系统的结构的剖面图在图8中示出。另外，实施例8的投影光学系统的基本透镜数据在表22中示出，与各种因素相关的数据在表23中示出，与非球面系数相关的数据在表24中示出，表示应变性能的图在图25中示出，表示光斑性能的图在图42中示出。
在该实施例8中，24面～22面成为Lp，26面～25面成为第1透镜群，24面～14面成为第2a透镜群，13面～4面成为第2b透镜群。
【表22】
实施例8·诱镜数据(n、v是d线)
入射光瞳位置：距离第1面29.3
【表23】
实施例8·各种因素(d线)
FNo. 2.40
2ω[°] 139.70
【表24】
实施例8·非球面系数
接着，针对实施例9的投影光学系统进行说明。表示实施例9的投影光学系统的结构的剖面图在图9中示出。另外，实施例9的投影光学系统的基本透镜数据在表25中示出，与各种因素相关的数据在表26中示出，与非球面系数相关的数据在表27中示出，表示应变性能的图在图26中示出，表示光斑性能的图在图43中示出。
在该实施例9中，25面～24面成为Lp，29面～26面成为第1透镜群，25面～14面成为第2a透镜群，13面～4面成为第2b透镜群。
【表25】
实施例9·诱镜数据(n、v是d线)
入射光瞳位置：距离第1面29.3
【表26】
实施例9·各种因素(d线)
FNo. 2.40
2ω[°] 144.80
【表27】
实施例9·非球面系数
接着，针对实施例10的投影光学系统进行说明。表示实施例10的投影光学系统的结构的剖面图在图10中示出。另外，实施例10的投影光学系统的基本透镜数据在表28中示出，与各种因素相关的数据在表29中示出，与非球面系数相关的数据在表30中示出，表示应变性能的图在图27中示出，表示光斑性能的图在图44中示出。
在该实施例10中，27面～26面成为Lp，31面～28面成为第1透镜群，27面～16面成为第2a透镜群，15面～4面成为第2b透镜群。
【表28】
实施例10·透镜数据(n、v是d线)
入射光瞳位置：距离第1面29.3
【表29】
实施例10·各种因素(d线)
FNo. 2.40
2ω[°] 152.70
【表30】
实施例10·非球面系数
面编号 29
KA 2.8166231E+00
A3 -4.2844184E-03
A4 1.3184318E-04
A5 1.3746538E-05
A6 1.9540189E-06
A7 -4.5661487E-07
A8 2.7686005E-08
A9 -6.2578676E-10
A10 -8.7688938E-13
A11 4.5769213E-13
A12 -1.9380766E-14
A13 4.2420170E-17
A14 2.9958262E-17
A15 -9.7725046E-19
A16 9.5336091E-21
接着，针对实施例11的投影光学系统进行说明。表示实施例11的投影光学系统的结构的剖面图在图11中示出。另外，实施例11的投影光学系统的基本透镜数据在表31中示出，与各种因素相关的数据在表32中示出，与非球面系数相关的数据在表33中示出，表示应变性能的图在图28中示出，表示光斑性能的图在图45中示出。
在该实施例11中，27面～26面成为Lp，31面～28面成为第1透镜群，27面～16面成为第2a透镜群，15面～4面成为第2b透镜群。
【表31】
实施例11·透镜数据(n、v是d线)
入射光瞳位置：距离第1面29.3
【表32】
实施例11·各种因素(d线)
FNo. 2.40
2ω[°] 144.20
【表33】
实施例11·非球面系数
接着，针对实施例12的投影光学系统进行说明。表示实施例12的投影光学系统的结构的剖面图在图12中示出。另外，实施例12的投影光学系统的基本透镜数据在表34中示出，与各种因素相关的数据在表35中示出，与非球面系数相关的数据在表36中示出，表示应变性能的图在图29中示出，表示光斑性能的图在图46中示出。
在该实施例12中，24面～22面成为Lp，28面～25面成为第1透镜群，24面～4面成为第2透镜群。
【表34】
实施例12·透镜数据(n、v是d线)
入射光瞳位置：距离第1面929.8
【表35】
实施例12·各种因素(d线)
FNo. 1.80
2ω[°] 139.50
【表36】
实施例12·非球面系数
接着，针对实施例13的投影光学系统进行说明。表示实施例13的投影光学系统的结构的剖面图在图13中示出。另外，实施例13的投影光学系统的基本透镜数据在表37中示出，与各种因素相关的数据在表38中示出，与非球面系数相关的数据在表39中示出，表示应变性能的图在图30中示出，表示光斑性能的图在图47中示出。
在该实施例13中，18面～16面成为Lp，23面～19面成为第1透镜群，18面～11面成为第2a透镜群，10面～4面成为第2b透镜群。
【表37】
实施例13·透镜数据(n、v是d线)
入射光瞳位置：距离第1面929.8
【表38】
实施例13·各种因素(d线)
FNo. 1.80
2ω[°] 139.80
【表39】
实施例13·非球面系数
接着，针对实施例14的投影光学系统进行说明。表示实施例14的投影光学系统的结构的剖面图在图14中示出。另外，实施例14的投影光学系统的基本透镜数据在表40中示出，与各种因素相关的数据在表41中示出，与非球面系数相关的数据在表42中示出，表示应变性能的图在图31中示出，表示光斑性能的图在图48中示出。
在该实施例14中，19面～17面成为Lp，23面～20面成为第1透镜群，19面～3面成为第2透镜群。
【表40】
实施例14·透镜数据(n、v是d线)
入射光瞳位置：距离第1面709.0
【表41】
实施例14·各种因素(d线)
FNo. 2.00
2ω[°] 140.00
【表42】
实施例14·非球面系数
接着，针对实施例15的投影光学系统进行说明。表示实施例15的投影光学系统的结构的剖面图在图15中示出。另外，实施例15的投影光学系统的基本透镜数据在表43中示出，与各种因素相关的数据在表44中示出，与非球面系数相关的数据在表45中示出，表示应变性能的图在图32中示出，表示光斑性能的图在图49中示出。
在该实施例15中，21面～20面成为Lp，25面～22面成为第1透镜群，21面～12面成为第2a透镜群，11面～5面成为第2b透镜群。
【表43】
实施例15·透镜数据(n、v是d线)
入射光瞳位置：距离第1面461.7
【表44】
实施例15·各种因素(d线)
FNo. 4.00
2ω[°] 146.60
【表45】
实施例15·非球面系数
接着，针对实施例16的投影光学系统进行说明。表示实施例16的投影光学系统的结构的剖面图在图16中示出。另外，实施例16的投影光学系统的基本透镜数据在表46中示出，与各种因素相关的数据在表47中示出，与非球面系数相关的数据在表48中示出，表示应变性能的图在图33中示出，表示光斑性能的图在图50中示出。
在该实施例16中，29面～28面成为Lp，33面～30面成为第1透镜群，29面～5面成为第2透镜群。
【表46】
实施例16·透镜数据(n、v是d线)
入射光瞳位置：距离第1面314.3
【表47】
实施例16·各种因素(d线)
FNo. 3.97
2ω[°] 159.60
【表48】
实施例16·非球面系数
面编号 31
KA 1.6797579E-01
A3 -1.6611232E-04
A4 9.4682232E-05
A5 -1.3829502E-05
A6 4.6355743E-06
A7 -5.3633840E-07
A8 3.9219226E-08
A9 -1.7717638E-09
A10 -3.4187551E-11
A11 6.7006420E-12
A12 3.5926093E-14
A13 -2.2073744E-14
A14 1.5657581E-16
A15 5.9195497E-17
A16 -2.4024388E-18
A17 2.1095060E-20
A18 1.3148771E-22
A19 1.3131270E-23
A20 -3.5014132E-25
接着，针对实施例17的投影光学系统进行说明。表示实施例17的投影光学系统的结构的剖面图在图17中示出。另外，实施例17的投影光学系统的基本透镜数据在表49中示出，与各种因素相关的数据在表50中示出，与非球面系数相关的数据在表51中示出，表示应变性能的图在图34中示出，表示光斑性能的图在图51中示出。
在该实施例17中，21面～20面成为Lp，25面～22面成为第1透镜群，21面～15面成为第2a透镜群，14面～5面成为第2b透镜群。
【表49】
实施例17·透镜数据(n、v是d线)
入射光瞳位置：距离第1面450.0
【表50】
实施例17·各种因素(d线)
FNo. 3.78
2ω[°] 147.40
【表51】
实施例17·非球面系数
面编号 23
KA 1.7871517E-01
A3 -1.8662288E-04
A4 1.6820070E-04
A5 -1.4740000E-05
A6 3.6348908E-06
A7 -3.7716615E-07
A8 3.4224910E-08
A9 -2.7347524E-09
A10 8.9405987E-11
A11 -3.8618208E-12
A12 5.6698147E-13
A13 6.7031004E-14
A14 -1.6432750E-14
A15 1.0214001 E-15
A16 -2.1230747E-17
实施例1～17的投影光学系统的与条件式(1)～(5)对应的值在表52中示出。另外，所有实施例都以d线为基准波长，下述的表52所示的值是该基准波长中的值。
【表52】
由以上数据可知，实施例1～17的投影光学系统全部满足条件式(1)～(5)，是一种能够既实现光学系统的小型化以及低成本化，又以较短的投射距离在屏幕上显示足够大小的放大影像的投影光学系统。
接着，针对本实用新型涉及的投影型显示装置的实施方式，采用图54进行说明。图54是本实用新型的一实施方式涉及的投影型显示装置的简要结构图。
图54所示的投影型显示装置100，具备：本实用新型的实施方式涉及的投影光学系统10；光源20；作为与各色光对应的光阀的透射型显示元件11a～11c；和将来自光源20的光束向光阀引导的照明光学部30。照明光学部30具有：用于颜色分解的分色镜12、13；用于颜色合成的正交二向棱镜14；电容器透镜16a～16c；和全反射反射镜18a～18c。另外，在图54中，简要图示投影光学系统10。另外，虽然在光源20与分色镜12之间配置复眼透镜(fly-eyes)等组合透镜，但图54中省略其图示。
来自光源20的白色光，在照明光学部30中通过分色镜12、13分解成三束彩色光光束(G光、B光、R光)之后，分别通过全反射反射镜18a～18c将光路偏转并经过电容器透镜16a～16c入射至与各色光光束分别对应的透射型显示元件11a～11c后被进行光调制，通过正交二向棱镜14进行颜色合成之后，入射至投影光学系统10。投影光学系统10，将通过透射型显示元件11a～11c进行光调制后的光所形成的光学图像投影在未图示的屏幕上。
作为透射型显示元件11a～11c，能够采用例如透射型液晶显示元件等。另外，图54中，作为光阀，示出了采用透射型显示元件的示例，但本实用新型的投影型显示装置具备的光阀并不限于此，也可以采用反射型液晶显示元件或者DMD等其他光调制机构。
以上，列举实施方式以及实施例对本实用新型进行了说明，但本实用新型并不限定于上述实施方式以及实施例，可进行各种变形。例如，各透镜成分的曲率半径、面间隔、折射率、阿贝数等的值，并不限定于上述各数值实施例所示的值，还能取其他值。

Claims (26)

1.一种投影光学系统，将在缩小侧共轭面上配置的图像显示元件所显示的图像作为放大图像投影在放大侧共轭面上，其特征在于，
从缩小侧起依次具备：折射光学系统、和具有负光焦度的反射光学系统，
且满足下述条件式(1)：
-0.0015≤(1/tan(ωmax)-0.16)×(θL/θM-0.27)…(1)
其中，
ωmax表示向所述放大侧共轭面入射的主光线的最大入射角度，
θL表示来自画面中心的主光线从所述折射光学系统射出时与光轴之间所形成的角度，
θM表示来自画面中心的主光线从所述反射光学系统射出时与光轴之间所形成的角度。
2.根据权利要求1所述的投影光学系统，其特征在于，
所述折射光学系统与所述反射光学系统具有公共的光轴。
3.根据权利要求1或2所述的投影光学系统，其特征在于，
所述折射光学系统与所述反射光学系统相对于光轴旋转对称。
4.根据权利要求1或2所述的投影光学系统，其特征在于，
所述反射光学系统包括具有负光焦度的1片反射镜。
5.根据权利要求1或2所述的投影光学系统，其特征在于，
满足下述条件式(2)：
0.18≤θL/θM…(2)。
6.根据权利要求1或2所述的投影光学系统，其特征在于，
满足下述条件式(3)：
2.0≤tan(ωmax)≤7.5…(3)。
7.根据权利要求1或2所述的投影光学系统，其特征在于，
满足下述条件式(4)：
|cosθ-2cosφcosψ|≤0.6…(4)
其中，
θ表示来自画面最外围的主光线从所述折射光学系统射出时与光轴之间所形成的角度，
φ表示来自画面最外围的主光线向所述反射光学系统入射的点处的、所述反射光学系统的法线与光轴之间所形成的角度，
ψ表示来自画面最外围的主光线向所述反射光学系统入射的点处的、所述主光线与所述反射光学系统的法线之间所形成的角度。
8.根据权利要求1或2所述的投影光学系统，其特征在于，
满足下述条件式(5)：
0.5≤(ZL+ZD)/Hm≤2.1…(5)
其中，
ZL表示所述折射光学系统的全长，
ZD表示所述折射光学系统与所述反射光学系统之间在光轴上的距离，
Hm表示所述反射光学系统的反射面中的最大有效直径。
9.根据权利要求1或2所述的投影光学系统，其特征在于，
在所述折射光学系统中，在将包含具有球面形状的面当中的配置在最靠放大侧的面在内的光学要素设为Lp时，该Lp与所述反射光学系统之间至少具有1片非球面透镜。
10.根据权利要求9所述的投影光学系统，其特征在于，
在所述折射光学系统中，在将所述Lp与所述反射光学系统之间配置的透镜系统作为第1透镜群、且将包含所述Lp且比Lp配置在更靠缩小侧的透镜系统作为第2透镜群时，所述第2透镜群作为整体具有正折射力。
11.根据权利要求10所述的投影光学系统，其特征在于，
所述第1透镜群包括两片透镜，该两片透镜从放大侧起依次是具有负折射力的非球面透镜和具有正折射力的非球面透镜。
12.根据权利要求10所述的投影光学系统，其特征在于，
所述第1透镜群包括具有负折射力的1片非球面透镜。
13.根据权利要求9所述的投影光学系统，其特征在于，
所述Lp的最靠放大侧的面具有向放大侧凸起的形状。
14.根据权利要求9所述的投影光学系统，其特征在于，
所述Lp的最靠缩小侧的面具有向缩小侧凹陷的形状。
15.根据权利要求9所述的投影光学系统，其特征在于，
所述Lp具有负折射力。
16.根据权利要求10所述的投影光学系统，其特征在于，
所述第2透镜群包括第2a透镜群和第2b透镜群，该第2a透镜群从放大侧起依次配置有所述Lp、凸面朝向放大侧的正透镜、凹面朝向放大侧的负透镜、凸面朝向缩小侧的正透镜、和至少1片具有双凸形状的正透镜，该第2b透镜群比该第2a透镜群配置在更靠缩小侧，且最靠放大侧的光学要素具有负折射力。
17.根据权利要求10所述的投影光学系统，其特征在于，
所述第2透镜群包括第2a透镜群和第2b透镜群，该第2a透镜群从放大侧起依次配置有所述Lp、凹面朝向放大侧的负透镜、凸面朝向缩小侧的正透镜、至少1片具有双凸形状的正透镜，该第2b透镜群比该第2a透镜群配置在更靠缩小侧，且最靠放大侧的光学要素具有负折射力。
18.根据权利要求16所述的投影光学系统，其特征在于，
所述第2a透镜群整体具有正折射力。
19.根据权利要求16所述的投影光学系统，其特征在于，
所述第2b透镜群整体具有正折射力。
20.根据权利要求16所述的投影光学系统，其特征在于，
所述第2b透镜群至少具有1片非球面透镜。
21.根据权利要求1或2所述的投影光学系统，其特征在于，
满足下述条件式(1-1)：
-0.0005≤(1/tan(ωmax)-0.16)×(θL/θM-0.27)…(1-1)。
22.根据权利要求1或2所述的投影光学系统，其特征在于，
满足下述条件式(2-1)：
0.24≤θL/θM…(2-1)。
23.根据权利要求1或2所述的投影光学系统，其特征在于，
满足下述条件式(3-1)：
2.3≤tan(ωmax)≤5.0…(3-1)。
24.根据权利要求1或2所述的投影光学系统，其特征在于，
满足下述条件式(4-1)：
|cosθ-2cosφcosψ|≤0.4…(4-1)
其中，
θ表示来自画面最外围的主光线从所述折射光学系统射出时与光轴之间所形成的角度，
φ表示来自画面最外围的主光线向所述反射光学系统入射的点处的、所述反射光学系统的法线与光轴之间所形成的角度，
ψ表示来自画面最外围的主光线向所述反射光学系统入射的点处的、所述主光线与所述反射光学系统的法线之间所形成的角度。
25.根据权利要求1或2所述的投影光学系统，其特征在于，
满足下述条件式(5-1)：
1.0≤(ZL+ZD)/Hm≤1.6…(5-1)
其中，
ZL表示所述折射光学系统的全长，
ZD表示所述折射光学系统与所述反射光学系统之间在光轴上的距离，
Hm表示所述反射光学系统的反射面中的最大有效直径。
26.一种投影型显示装置，其特征在于，
具备：
光源；
来自该光源的光所入射的光阀；和
将通过该光阀进行光调制后的光所形成的光学图像投影在屏幕上的投影光学系统、即权利要求1～25中任一项所述的投影光学系统。
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