专利名称：投影透镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及投影透镜，并适用于例如在投影显示装置等装置的投影装置中设置的投影透镜。
背景技术：
近年来，投影显示装置已得到广泛应用。
对于刚刚提到的一种这样的投影显示装置，背投式投影显示装置是已知的，它把图象光从透射型屏幕后侧投影到透射型屏幕上。
在刚刚描述的此种背投式投影显示装置中，例如，白光源的光通过反射镜等元件校准为光通量，并且该光通量通过分色镜而分离为红、绿和蓝三种颜色的光通量。
接着，三种颜色的光通量引入到根据红、绿和蓝(R，G，B)图象电信号形成的二维图象显示元件(如LCD单元；液晶显示单元)中。在二维图象显示元件上获得的与红、绿和蓝对应的图象光通过彩色合成光学系统而彩色合成为白光，并且通过投影透镜而以放大比例投影到透射型屏幕上。
应该指出，对于具有相似配置的透镜，考虑到快速复原反射镜等的限制，已经提出大量的透镜，包括用于单透镜反射照相机的广角型照相物镜以及用于投影电视的广角投影透镜，其中，单透镜反射照相机具有较长后焦点，投影电视使用CRT(阴极射线管)。
进一步地，在投影显示装置中，形成投影透镜的透镜系统有时具有用于变换光路的结构。
此结构使得有可能改变投影装置中投影装置壳体的布置方向或投影装置内从分色到彩色合成的各个光学元件的布置方向，或者，有可能使各个光学元件小型化，由此实现投影显示装置的小型化。
尤其是在近年来的投影显示装置中，由于对投影图象达到更高清晰度和使整个装置小型化的要求增加，因此，还对投影透镜要求更大的广角和更高的光学性能。
然而，对于上述投影显示装置的此种配置，由于必需把诸如二向棱镜或二向色反射镜的光学元件布置成彩色合成系统的限制，必须保证相当长的后焦点，此后焦点与从二维图象显示元件到投影透镜后端的距离相对应。
在投影显示装置用单投影装置在整个透射型屏幕上形成放大图象的情况下，为了使投影显示装置本身紧凑，必需缩短投影距离(通常为中心光束从投影透镜的输出端通过反射镜到透射型屏幕的长度)。为此，必需使投影透镜形成为广角投影透镜，以增加投影透镜的输出光的发散角，从而获得大的图象平面。
进一步地，为了使二维图象显示元件通过从光源输入的光，以便把二维图象显示元件上的图象以放大比例和高对比度投影到屏幕上，必需利用以大致与二维图象显示元件垂直的角度输出的光通量。
相应地，投影透镜必须具有远心特性，以便投影透镜的离轴主光线与二维图象显示元件正交。
进而，虽然显示器件如LCD单元一般用作二维图象显示元件，但是，由于用矩阵电极驱动LCD单元，因此，难以纠正投影透镜的畸变，这与使用CRT的替代情形不同。具体地，在使用CRT的情况下，通过利用诸如线轴形畸变纠正的光栅形状纠正功能，可比较容易地纠正投影透镜的畸变。然而，在使用以点阵形状LCD单元显示的显示器件的情况下，通常不执行上述此种光栅畸变纠正。
从上述的此种情况出发，优选投影透镜的畸变象差最小。然而，这妨碍形成作为广角透镜的投影透镜和达到较长的后焦点。
简而言之，已经知道，如果在保证广角和较长后焦点的同时为投影透镜提供远心特性，那么，这就提供透镜总长度增加或透镜直径增加的趋势。
进一步地，如果形成投影透镜的透镜系统采用上述变换光路的结构，就有可能抑制投影显示装置的高度并降低其其深度方向尺寸。结果，可实现投影显示装置的小型化。然而，在近年来，还对包括执行上述此种光路变换的投影透镜的投影显示装置要求进一步的小型化。
发明内容
从而，本发明的目的是使其系统中包括光路变换的投影透镜有可能具有较宽的视角、较短的投影距离、较长的后焦点、大量的离轴光和远心特性，并且除此之外还具有小的畸变象差和较小的其它象差，以便解决上述问题。
为了达到上述目的，按以下方式配置一种接收合成光并把所接收合成光以放大比例投影到屏幕上的投影透镜，所述合成光通过把光源的光分离成多个彩色光、借助图象形成元件使每个独立的彩色光形成为图象彩色光、并合成图象彩色光而形成。
本发明的投影透镜形成为负焦距型投影透镜，其中，按从屏幕侧到板侧的次序布置具有负屈光力的第一透镜组、光圈以及具有正屈光力的第二透镜组，在第一透镜组中内置光路变换器件。
第一透镜组包括具有负屈光力的第一A透镜组、光路变换器件以及具有正屈光力的第一B透镜组，其中，第一A透镜组至少包括一个或多个非球面透镜。同时，第二透镜组至少包括非球面透镜。
第一A透镜组中的透镜具有以下外径，它的一部分在外侧截去光路变换方向上的有效光线，并且，光路变换器件的光路变换方向是矩形图象形成元件的短边方向。
进而，在用FL表示整个系统的焦距，用FB表示后焦点，用FFP2表示第二透镜组的前侧焦点位置，用Dst表示光圈与第二透镜组之间的距离，并且用D2表示光轴上第一透镜组与第二透镜组之间空间变换距离的情况下，满足以下条件表达式FB/FL＞2.20.59＜|FFP2/Dst|＜0.963.75＜D2。
同时，按以下方式配置另一种接收合成光并把所接收合成光以放大比例投影到屏幕上的投影透镜，所述合成光通过把光源的光分离成多个彩色光、借助图象形成元件使每个独立的彩色光形成为图象彩色光、并合成图象彩色光而形成。
所述投影透镜形成为负焦距型投影透镜，其中，按从屏幕侧到板侧的次序布置具有负屈光力的第一透镜组、光圈以及具有正屈光力的第二透镜组，在第一透镜组中内置光路变换器件。
第一透镜组包括具有负屈光力的第一A透镜组、光路变换器件以及具有正屈光力的第一B透镜组，其中，第一A透镜组至少包括一个或多个非球面透镜。同时，第二透镜组至少包括非球面透镜。
第一A透镜组中的透镜具有以下外径，它的一部分在外侧截去与光路变换方向正交的方向上的有效光线，并且，光路变换器件的光路变换方向是矩形图象形成元件的长边方向。
进而，在用FL表示整个系统的焦距，用FB表示后焦点，用FFP2表示第二透镜组的前侧焦点位置，用Dst表示光圈与第二透镜组之间的距离，并且用D2表示光轴上第一透镜组与第二透镜组之间空间变换距离的情况下，满足以下条件表达式FB/FL＞2.20.59＜|FFP2/Dst|＜0.963.75＜D2。
根据上述的每一个配置，本发明的投影透镜在其内部包括光路变换器件。在投影透镜包括所述配置的透镜排列并满足条件表达式的情况下，满足用于获得以下投影透镜的要求，在该投影透镜中，保证较小的投影距离，维持远心特性，同时视角较大并且后焦点较长。
图1为示出包括根据本发明实施例的投影透镜的投影显示装置的一般配置(第一实例)的视图；图2为示出包括根据本发明实施例的投影透镜的投影显示装置的一般配置(第二实例)的视图；图3为示出包括根据本发明实施例的投影透镜的投影显示装置的内部配置(第一实例)的视图；图4为示出包括根据本发明实施例的投影透镜的投影显示装置的内部配置(第二实例)的视图；图5为示出包括根据本发明实施例的投影透镜的投影显示装置的内部配置(第三实例)的视图；图6A-6D为示出负焦距透镜原理的图解视图；图7A和7B为示出光圈位置和主光线远心特性之间关系的图解视图；图8为示出作为第一实施例的投影透镜的结构实例的剖面图；图9为示出作为第二实施例的投影透镜的结构实例的剖面图；图10为示出作为第三实施例的投影透镜的结构实例的剖面图；图11为示出作为第四实施例的投影透镜的结构实例的剖面图；图12为示出作为第五实施例的投影透镜的结构实例的剖面图；图13为三维地示出所述实施例(第一实施例)的投影透镜的结构实例的三维图，其中，沿着光阀部件的短边执行光路变换；图14为三维地示出所述实施例(第一实施例)的投影透镜的结构实例的三维图，其中，沿着光阀部件的长边执行光路变换；图15A-15C为示出作为第一实施例的投影透镜的数值实施例的视图；图16A-16D为示出作为第二实施例的投影透镜的数值实施例的视图；图17A-17D为示出作为第三实施例的投影透镜的数值实施例的视图；图18A-18D为示出作为第四实施例的投影透镜的数值实施例的视图；图19A-19D为示出作为第五实施例的投影透镜的数值实施例的视图；图20为示出在第一至第五实施例中与条件表达式(1)-(4)有关的计算值实例的视图；图21为示出作为第一实施例的投影透镜的球面象差、散光和畸变象差的视图；图22为示出作为第二实施例的投影透镜的球面象差、散光和畸变象差的视图；图23为示出作为第三实施例的投影透镜的球面象差、散光和畸变象差的视图；图24为示出作为第四实施例的投影透镜的球面象差、散光和畸变象差的视图；以及图25为示出作为第五实施例的投影透镜的球面象差、散光和畸变象差的视图。
具体实施例方式
以下描述本发明实施例的投影透镜。在以下描述中，在背投式投影显示装置的投影装置中设置所述实施例的投影透镜，在所述背投式投影显示装置中，LCD单元用作二维图象显示元件。
应该指出，按下列顺序进行以下描述。
1.投影显示装置的配置1-1.一般配置(第一实例)1-2.一般配置(第二实例)1-3.投影装置的内部配置(第一实例)1-4.投影装置的内部配置(第二实例)1-5.投影装置的内部配置(第三实例)2.透镜3.投影透镜的配置3-1.透镜的排列结构3-2.条件表达式3-3.数值实施例等
1.投影显示装置的配置1-1.一般配置(实例1)首先描述可包括以下投影装置的投影显示装置的一般配置，其中，所述投影装置包括所述实施例的投影透镜。
图1的(a)和(b)分别为示出前述此种投影显示装置的一般配置的第一实例的侧视图和前视图。
在附图所示的投影显示装置500中，在投影显示装置500的机壳501的背面上设置弯曲镜504，并在机壳501的前面上设置透射型屏幕21。弯曲镜504安装得具有可反射从后述投影装置502投影的图象光的角度，从而，图象光可投影到屏幕21上。
投影装置502以图中实线所示方式布置在机壳501内的下侧上。这里，斜线表示常规投影装置。
在投影装置502的光学单元503中布置诸如光源、二向色反射镜、液晶板部件和二向棱镜(光合成元件)的光学部件，它们在后面描述，并且，通过光学部件的操作而获得作为图象光的光通量。在此得到的作为图象光的光通量由投影透镜20投影，并作为投影光600输出。
进一步地，在所述实施例中，在形成投影透镜20的透镜系统的光路中布置用于变换光路的弯曲镜M。结果，在所述实施例中，作为图象光的光通量在投影透镜20内弯曲。
在具有上述此种结构的投影显示装置500中，投影光600从投影透镜20向上输出，从而，它照射到弯曲镜504上。接着，从投影透镜20发射的投影光600的光路由弯曲镜504弯曲，从而它照射到屏幕21上。
在屏幕21上，显示从投影透镜20投射的投影光所获得的放大图象。例如，观众从与投影透镜20布置位置相反的位置上观看屏幕21，欣赏显示图象。
为了实现投影显示装置500的机壳501的小型化，主要采用在投影透镜20中以图1中实线所示方式变换光路的技术。
具体地，例如，在图1的情况下，在投影装置502的光学单元503中得到的作为图象光的光通量的光路在投影透镜20中变换90°到向上方向。因此，投影装置502的光学单元503本身以在图1中看基本水平的铺设状态布置(从图1的(a)看到，实际上以倾斜状态布置，从而，投影光600可适当地照射到弯曲镜504上)。进一步地，光学单元503可布置为使其前面(其上安装投影装置502的侧面)/背面对着投影显示装置500的机壳501的侧面。
从而，当比较例如其中光路不变换的替代情形与虚线所示常规投影装置502时，可减小投影显示装置500的机壳501的下侧部分相对于屏幕21的空间，从而，降低机壳501的高度H。进而，如果为了降低常规投影装置502中机壳的高度，通过向上移动投影装置502而缩短投影装置502与弯曲镜504之间的距离，那么，机壳501的深度D就增加，因为必需保证弯曲镜504与屏幕21之间的距离。相反，对于其中变换光路的投影装置502，可减小投影显示装置500的机壳501的深度D。
1-2.一般配置(第二实例)在图2的(a)和(b)中示出可与所述实施例兼容的投影显示装置的一般配置的第二实例。应该指出，在图中，用相同的参考符号表示与图1中相似的元件，并且省略它们的描述。
在图中所示的投影显示装置500A中，提供投影装置502A。从图2中(a)所示的光路600a的路线可看到，投影装置502A在投影透镜20中把光路变换超过90°。
在图1所示配置中，投影装置502的光学单元503以倾斜一点的位置状态布置(参见图1中的(a))。然而，如果以图2所示投影装置502A的方式使光路变换超过90°，那么，投影装置502A就以完全水平的铺设状态布置，这可从图2中的(a)看到。
应该指出，应用本发明的投影显示装置不局限于以上结合图1和2所述的配置，但是例如，可根据光路在投影装置等的投影透镜中的变换方向，而适当地改变投影装置在投影装置机壳等内的安装形式。
1-3.投影装置的内部配置(第一实例)
随后，结合图3描述以上结合图1和2所述的投影装置502和502A的内部配置。
图3概念性地示出投影装置502或502A的第一实例的内部结构，在投影装置中包括所述实施例的投影透镜。这里，除屏幕21之外的元件形成投影装置502或502A。
应该指出，根据本实施例的投影显示装置，在投影透镜20与屏幕21之间插入弯曲镜504，如图1和2所示地变换光路。然而，在这，为了便于图解，在图3中未示出弯曲镜504，因为主要描述投影装置502和502A的内部配置。
在图3所示的投影装置502或502A中，在反射镜2(抛物面镜)的焦点位置上布置灯1，如金属卤化物灯，作为由此形成的光源。从灯1发射的光被反射镜2反射和校准，从而，它可变得基本与光轴平行，并且从反射镜2的开口输出。
在从反射镜2开口输出的光的红外线区域和紫外线区域中的不需要的光分量由IR-UV截取滤波器3拦截，并且只有对显示有效的光分量(彩色光)被引入到在后续级中布置的各种光学元件。
在后续级中相对IR-UV截取滤波器3而布置多透镜阵列4和另一多透镜阵列5。
在此情况下，多透镜阵列4具有平伸的配置，其中，以犬牙格子花纹图案布置多个凸透镜，并且相互之间相位例如位移1/2，所述凸透镜具有与作为光学调制器件的液晶板部件相似的形状并且具有与液晶板部件的有效孔径相同的纵横比，液晶板部件在后面描述。
多透镜阵列5具有平凸形状，并且在其相对多透镜阵列4凸透镜的表面上形成多个凸透镜5a。
多透镜阵列4和多透镜阵列5布置得使通过IR-UV截取滤波器3的光通量有效地和均匀地照射到后述液晶板部件的有效孔径内。
在多透镜阵列5与液晶板部件的有效孔径之间布置二向色反射镜6和10，二向色反射镜6和10用于把灯1的光通量分离成红、绿、蓝色光分量。
在图中所示实例中，红色光通量R首先被二向色反射镜6反射，同时绿色光通量G和蓝色光通量B穿过二向色反射镜6。被二向色反射镜6反射的红色光通量R的前进方向被反射镜7弯曲90°，从而，红色光通量R被引入到位于红色液晶显示板9前面的聚光透镜8上。
此时，穿过二向色反射镜6的绿色和蓝色光通量G和B被二向色反射镜10分离。具体地，绿色光通量G被二向色反射镜10反射，使其前进方向弯曲90°，从而绿色光通量G被引入到位于绿色液晶显示板12前面的聚光透镜11上。此时，蓝色光通量B穿过二向色反射镜10并且笔直地前进，接着通过中继透镜13、反射镜14、倒象镜15和另一反射镜16而引入到位于蓝色液晶显示板18前面的聚光透镜17上。
以此方式，红色、绿色和蓝色光通量R、G和B通过聚光透镜8、11和17，并且分别进入用于各种颜色的液晶显示板9、12和18(与光阀相对应)中。
用于各种颜色的每个液晶显示板9、12和18包括液晶板，并且除此之外还包括进入侧起偏振片，所述起偏振片用于把进入到液晶板前一级的光的偏振方向安排到固定的方向。进一步地，在每个液晶板的下一级中布置检偏器，在液晶板的输出光中只允许具有预定偏振面的光通过，从而，用驱动液晶元件的电路的电压来调节光的强度。
通常，为了有效地利用二向色反射镜6和10的特性，利用P偏振面的反射和透射特性。相应地，每个液晶显示板9、12和18中的进入侧起偏振片布置得使其偏振面与图3平面平行的光通过。
例如TN(扭转向列)型的液晶板用于形成液晶显示板9、12和18的液晶板，并且其操作例如形成为正常白色型，并且检偏器布置得使与图3平面正交地偏振的光通过。
由液晶显示板9、12和18光学调制的各种颜色的光通量引入到图中所示光合成元件(交叉二向棱镜)19的表面。光合成元件通过预定形状的棱镜组合反射膜19a和19b而形成。
进入光合成元件19中的红色光通量R被反射膜19a反射，并且蓝色光通量B被反射膜19b反射，从而，它们被引入到投影透镜20中。此时，绿色光通量G笔直前进并穿过光合成元件19的内部，从而它被引入到投影透镜20中。因此，光通量R、G和B以它们被合成为单一光通量的状态而引入到投影透镜20中。
投影透镜20把从光合成元件19引入到其中的光通量变换为投影光，并且把投影光投射到例如为透射型的屏幕21上。
1-4.投影装置的内部配置(第二实例)图4概念性地示出作为投影装置502、502A第二实例的内部配置，其中，投影装置502、502A包括所述实施例的投影透镜20。应该指出，在图中，用相同的参考符号表示与图3中相似的元件，并且省略它们的重复描述。
在此情况下，光通量B被多透镜阵列5下一级中的二向色反射镜6A反射，同时光通量R和G穿过二向色反射镜6A。
二向色反射镜6A反射的光通量B被反射镜7A反射，并进一步穿过聚光透镜8A，接着被液晶板部件9A进行光学调制，随后沿图中所示方向进入到光合成元件19A中。
穿过二向色反射镜6A的光通量R和光通量G引入到下一级中的另一二向色反射镜10A中。在此情况下，二向色反射镜10A反射光通量R，但通过光通量G。
二向色反射镜10A反射的光通量R穿过聚光透镜11A，并被红色液晶板部件12A进行光学调制，随后沿图中所示方向进入到光合成元件19A中。
穿过二向色反射镜10A的光通量G连续穿过中继透镜13A、反射镜14A、倒象中继透镜15A和另一反射镜16A，并且到达聚光透镜17A。接着，光通量G穿过聚光透镜17A，并被绿色液晶板部件18A进行光学调制，随后沿图中所示方向进入到光合成元件19A中。
光合成元件19A也通过预定形状的棱镜组合反射膜19A-a和19A-b而形成。
在进入光合成元件19A内的不同颜色光通量中的光通量B被反射膜19A-b反射，并且引入到投影透镜20中，同时，光通量G被反射膜19A-a反射并且引入到投影透镜20中。此时，光通量R笔直前进并穿过光合成元件19A内部，进入到投影透镜20中。结果，光通量R、G和B被合成为单一光通量，并且这样引入到投影透镜20中。
1-5.投影装置的内部配置(第三实例)图5概念性地示出作为投影装置第三实例的内部配置，其中，在投影装置中包括所述实施例的投影透镜。应该指出，在图中，用相同的参考符号表示与图3和4中相似的元件，并且省略它们的重复描述。
在此情况下，光通量G被二向色反射镜6B反射，同时光通量R和光通量B穿过二向色反射镜6B。
二向色反射镜6B反射的光通量G连续穿过反射镜7B、聚光透镜8B和绿色液晶板部件9B，并且沿图中所示方向进入到光合成元件19B中。
穿过二向色反射镜6B的光通量R和光通量B被引入到二向色反射镜10B中，于是，光通量R被二向色反射镜10B反射，同时光通量B穿过二向色反射镜10B。
二向色反射镜10B反射的光通量R连续穿过聚光透镜11B和红色液晶板部件12B，并且沿图中所示方向进入到光合成元件19B中。
穿过二向色反射镜10B的光通量B连续穿过中继透镜13B、反射镜14B、倒象中继透镜15B、另一反射镜16B、聚光透镜17B和蓝色液晶板部件18B，并且沿图中所示方向进入到光合成元件19B中。
光合成元件19B也通过预定形状的棱镜组合反射膜19B-a和19B-b而形成。这里，引入到光合成元件19B内的不同颜色光通量中的光通量G被反射膜19B-a反射，并且光通量B被反射膜19B-b反射，同时，光通量R笔直前进并穿过光合成元件19B，从而它们形成单一光通量，并且进入到投影透镜20中。
对于在以上结合第一至第三实例描述的结构中设置的透射型光阀单元(液晶板部件)中，例如可采用STN(超级扭转向列)液晶显示元件、铁电液晶显示元件或大分子分散型液晶显示元件。进一步地，对于驱动方法，可使用单纯矩阵驱动或主动矩阵驱动。
虽然通过以上三个实例描述作为所述实施例的投影装置，但它们仅仅只是实例，其它各种内部配置可应用到包括所述实施例投影透镜的投影显示装置中。
2.透镜对于下面描述的所述实施例的投影透镜20，采用负焦距型透镜系统。在这，结合图6A-6D和7A-7B简单描述负焦距透镜的原理。
图6A所示的透镜L1具有正屈光力。图6A示出在物体位于无穷远点的情况下，具有正屈光力的普通透镜的焦点位置在小共轭侧上从透镜L1中心即主点开始的焦距位置上。
相反，在物点位于附近的情况下，到焦点位置的距离变长，如图6B所示。
此时，图6C所示透镜L2具有负屈光力。图6C示出在物体位于无穷远点的情况下，具有负屈光力的透镜的焦点位置在大共轭侧上从主点开始的焦距位置上。
从而，负焦距型透镜系统以图6D所示的方式，通过结合具有上述特性的具有正屈光力的透镜与具有上述特性的具有负屈光力的另一透镜而形成。
在前述的此种负焦距型透镜系统中，通过具有负屈光力的前侧透镜L2(可认为是透镜组)而在大共轭侧上以短距离形成一次图象，并且，该图象变为具有正屈光力的后侧透镜L1(可认为是透镜组)的物点。从而，负焦距型透镜系统在主点和物点之间具有较长的后焦点。
因而，在所述实施例中，与具有负屈光力的前侧透镜L2对应的第一透镜组0配置为保证较大距离，并且在具有负屈光力的第一A透镜组100和具有正屈光力的第一B透镜组200之间保证良好平衡的屈光力分布，以便获得足够大的空间，允许在投影透镜20内进行光路变换，这在后面描述。
这里，结合图7A-7B描述负焦距型透镜系统的光圈位置与主光线远心性能之间的关系。
在物体位于无穷远点的情况下，平行光线进入到透镜中并借助透镜而聚光在焦点上。相反，在物点位于焦点位置的情况下，从透镜发射平行光线。
在这，假设主光线是经过图7B所示光圈中心的光线。如果在前述条件下光圈位置设定为位于光圈后侧上的透镜组的前侧焦点位置，那么，输出光线就变为平行光线。这称作主光线的远心特性。
3.投影透镜的配置3-1.透镜的排列结构随后，结合图8-12和13描述在作为所述实施例的投影透镜中的透镜排列结构。采用下述作为第一至第五实施例的投影透镜，作为以上结合图3-5描述的投影显示装置中的投影透镜20。
应该指出，在此的描述主要是针对于作为第一至第五实施例的透镜的排列结构，并且，在以下描述的数值实施例中介绍每个透镜的形状、透镜之间的距离等等。
进一步地，在下述图8-12中出现的参考符号r1到r22(r20)代表透镜表面号，并且参考符号d1到d21(d19)代表在主光线轴线上的透镜表面距离和透镜距离(透镜厚度)。
进一步地，虽然所述实施例采用光路在投影透镜20内由弯曲镜M变换的配置，但是在图8-12中，为了便于清楚地表示投影透镜20内透镜的位置关系，光路表示为直线光路。从而，示出的弯曲镜M只作为直线光路中的排列次序位置。
进一步地，所述实施例的投影透镜采用以下结构在透镜系统的前侧透镜组(前组第一透镜组)和后侧透镜组(后组第二透镜组)每一个中，布置具有所需非球面形状的非球面透镜。在这，简单描述非球面透镜用作透镜的条件。
在非球面透镜用作前组负透镜的情况下，它形成得使负屈光力(负屈光力)随着远离光轴而减小。
另一方面，在非球面透镜用作后组正透镜的情况下，它形成得使正屈光力(正屈光力)随着远离光轴而减小。相反，在非球面透镜用作后组负透镜的情况下，它形成得使负屈光力(负屈光力)随着远离光轴而减小。
在此情况下，非球面透镜的非球面部分优选离轴光通量到光轴的高度尽可能的大，例如，如图8的透镜102所示。这减小不同图象高度的光通量的重叠量，并且在纠正离轴象差如散光和畸变象差时是有效的。进一步地，如果非球面部分用于在轴和离轴重叠表面，如用于图8的透镜302，那么，就有纠正球面象差或彗形象差的效果。
首先，描述作为第一实施例的投影透镜20的透镜排列结构。
图8为概念性地示出作为第一实施例的投影透镜20的透镜排列结构的剖面图。在图中，左侧称作“屏幕侧”，其上存在屏幕21；同时，右侧称作为“板侧”，其上存在光阀装置和光合成元件。进一步地，光合成元件60例如概念性地表示图3-5中所示的光合成元件(19，19A，19B)，并且，光阀部件70概念性地表示图3-5中所示的光阀装置(用于R、G或B颜色的液晶显示板部件)。
第一实施例的投影透镜20包括按图8所示从屏幕侧到板侧的次序排列的第一透镜组0、光圈400和第二透镜组300。
在此情况下，第一透镜组0包括按从屏幕侧到板侧次序排列的第一A透镜组100和第一B透镜组200，并且总体上具有负屈光力。进一步地，第一透镜组0包括弯曲镜M，作为插入在第一A透镜组100和第一B透镜组200之间的光路变换器件。因此，实际上，光路通过弯曲镜M的反射而在第一透镜组0内进行变换。
在此情况下，第一A透镜组100包括按从屏幕侧到板侧次序布置的弯月形透镜101和非球面透镜102。
在这，弯月形透镜101布置得最靠近屏幕侧并且具有形成为非球面的相反表面，弯月形透镜101具有负屈光力并且具有凸向屏幕侧的凸面形状。透镜102也具有负屈光力和作为具有凸向屏幕侧的凸面形状的弯月形透镜的一般配置。进而，非球面透镜102在板侧上的透镜表面(r4)是根据后述数值实施例中非球面系数而形成的非球面。就整体而言，第一A透镜组100具有负屈光力。
此时，第一B透镜组200包括布置在其中的单个正透镜201，并且相应地，总体上具有正屈光力。
第二透镜组300包括按从屏幕侧到板侧次序布置的弯月形透镜301、非球面透镜302、层叠透镜303、正透镜306和另一正透镜307。
层叠透镜303包括按从屏幕侧到板侧次序布置并且相互层叠的两面凹透镜304和正透镜305。进一步地，非球面透镜302在板侧上的透镜表面(r12)具有根据下述数值实施例中非球面系数而形成的非球面。进而，从第二透镜组中，按从光阀70侧(板侧)开始布置的次序，至少正透镜307、正透镜306和层叠透镜303是玻璃透镜。
就整体而言，具有上述此种配置的第二透镜组300具有正屈光力。
图9的剖面图示出作为第二实施例的投影透镜20的透镜排列结构。并且用相同的参考符号表示与图8中相似的元件，并且省略它们的重复描述。
在图中所示的投影透镜20中，对于第二透镜组300的透镜排列结构，按从屏幕侧到板侧的次序布置非球面透镜311、正透镜312、层叠透镜313和另一正透镜316。
非球面透镜311在其屏幕侧的透镜表面(r9)上和在其板侧的透镜表面(r10)上具有非球面。
在第二透镜组的透镜中，按从光阀部件70侧(板侧)开始布置的次序，至少正透镜316、层叠透镜313和正透镜312是玻璃透镜。
进一步地，层叠透镜313在此情况下包括按从屏幕侧到板侧次序布置并相互层叠的两面凹透镜314和正透镜315。
图10和11所示的剖面图分别示出作为第三和第四实施例的投影透镜20的透镜排列结构，并且用相同的参考符号表示与图8和9中相似的元件，并且省略它们的重复描述。
在图中示出的投影透镜20的第二透镜组300包括按从屏幕侧到板侧的次序布置的层叠透镜321、正透镜324、另一正透镜325和非球面透镜326。简而言之，在此情况下，将要布置在第二透镜组300中的非球面透镜定位得最靠近板侧。进而，在此情况下，非球面透镜326在其相反表面(r16，r17)上具有非球面。
在第二透镜组300中，正透镜324和325之间的中央空间距离d13是最长的中央空间距离。
在第二透镜组的透镜中，按从屏幕侧开始布置的次序，至少层叠透镜321、正透镜324和正透镜325是玻璃透镜。
正透镜325在第二透镜组中具有最高的屈光力。
层叠透镜321包括按从屏幕侧到板侧次序布置并且相互层叠的两面凹透镜322和正透镜323。
图12的剖面图示出作为第五实施例的投影透镜20的透镜排列结构。在图中，用相同的参考符号表示与图8-11中相似的元件，并且省略它们的重复描述。
在图12所示的第五实施例的投影透镜20中，对于第二透镜组300的透镜排列结构，按从屏幕侧到板侧的次序布置正透镜331、层叠透镜332、另一正透镜335和非球面透镜336。
在第二透镜组的透镜中，至少正透镜331、层叠透镜332和正透镜335是玻璃透镜。
层叠透镜332在此情况下还包括按从屏幕侧到板侧次序布置并相互层叠的两面凹透镜333和正透镜334。非球面透镜336在其相反表面(r16，r17)上具有非球面。
进而，尽管在图8-12中没有示出，但在所述实施例中，第一B透镜组的正透镜201可用由正透镜和负透镜形成的层叠透镜取代，所述层叠透镜用作消色差透镜。
在使用前述此种结构的情况下，抑制在第一透镜组0中发生的各种象差，所述象差首先从色象差开始，并且，可减小后续级中第二透镜组300的象差纠正程度。
在上述实施例的投影透镜20中，可通过设置弯曲镜M而使光路变换预定的角度，在图13和14中示出投影透镜20中透镜组的三维位置关系的实例。应该指出，在图中，示出具有根据图8所示第一实施例的透镜结构的投影透镜。
在图13和14中，首先示出光阀部件70和光合成元件60，光合成元件60把从光阀部件70输入的不同颜色的光合成为白光，并向投影透镜侧发射白光。
例如，从光合成元件60输入到第二透镜组300中最靠近板侧(板侧)的一侧的光连续地通过组成第二透镜组300的多个透镜(307→306→303(305→304)→302→301)，并进一步通过光圈400和第一B透镜组(正透镜201)，到达弯曲镜M。接着，在此情况下，光路向上变换预定的角度，从而光被引入到第一A透镜组100(102→101)中。
进一步地，根据图13和14所示投影透镜20的配置，形成第一A透镜组的透镜具有以下外部形状，其中，它们在其外侧部分截去光路变换方向(图象显示元件的短边方向)上的有效光线。
如上所述，在所述实施例中，光通量的光路在第一透镜组0中变换预定的角度。在这，下面描述的以下两种方法可用于光路的变换。
例如，液晶板部件(光阀部件70)的显示区域具有矩形形状，此矩形以与图象纵横比对应的关系具有一对长边和一对短边。
从而，当通过弯曲镜M执行光路变换时，如果以液晶板部件作为基准，那么，就可使用沿液晶板部件长边方向变换光路的技术和沿液晶板部件短边方向变换光路的另一技术。
在所述实施例中，通过以上结合图14所述投影透镜20的结构而执行沿液晶板部件(光阀部件70)长边方向变换光路的技术，而通过以上结合图13所述投影透镜20的结构而执行沿液晶板部件(光阀部件70)短边方向变换光路的技术。
应该指出，图13和14所示弯曲镜M的形状也是矩形形状，此矩形以与液晶板部件(光阀部件70)显示区域形状对应的关系具有一对长边和一对短边。接着，对于弯曲镜M的位置状态，在图13中，弯曲镜M布置得使光路沿弯曲镜M的短边方向变换，并且，在图14中，弯曲镜M布置得使光路沿弯曲镜M的长边方向变换。
在所述实施例中，例如，无论在液晶板部件的长边方向上还是在短边方向上变换光路都可实现投影装置机壳的小型化。然而，在使用图1所示投影显示装置的配置的情况下，沿着液晶板部件长边方向执行光路变换是有利的。
理由如下所述。
在具有图1所示配置的投影显示装置500中，从液晶板部件输入到投影透镜20的调制图象光的光通量首先被投影透镜20中的弯曲镜M反射，以变换其光路。接着，光通量被设置在投影显示装置机壳501内的弯曲镜504反射，以变换其光路，从而，光投影在屏幕21上。
液晶板部件的调制图象光以此方式通过具有图1所示位置关系的两个反射镜而投影到屏幕上。于是，在从液晶板部件到屏幕21的途中，图象旋转90°。
相应地，在投影装置502的光学单元503中，液晶板部件布置得使其长边方向(图象的水平方向)为垂直方向。因此，图象最终以适当的状态显示，其中，其长边方向与屏幕21上的水平方向吻合。与此同时，其它形成投影装置502的各种光学元件布置得使其长边与垂直方向吻合。
从而，在所述实施例中，光通量的光路沿着光学单元503的长边方向变换，其中，如上所述，液晶板部件和其它光学元件的长边方向与垂直方向吻合。
在此情况下，以图1所示的方式执行光路变换。具体地，变换光路，以使它相对于投影装置502的光学单元503朝上。
在这，如果投影装置502布置得使液晶板部件和其它光学元件的长边方向与垂直方向吻合，那么，由于短边方向是水平方向，因此，当与投影装置502布置得使组件短边方向与垂直方向吻合的情况相比，投影装置502的光学单元503的宽度W容易减小。进而，根据内部组件的布置，可使组件本身小型化。
由于可有利地实现投影装置502的光学单元503的小型化，因此，可进一步促进投影显示装置500的小型化(尤其是深度方向减小)。
另一方面，在图2所示配置的投影显示装置500A中，从液晶板部件输入到投影透镜20的调制图象光的光通量首先被投影透镜20中的弯曲镜M反射，以变换其光路。接着，光通量的光路被设置在投影显示装置500的机壳501内的弯曲镜504反射。
相应地，在此情况下，在减小投影装置502的光学单元503的宽度W方面，在投影透镜20中沿着液晶板部件和其它光学元件的短边方向的光路变换是有利的。
具体地，所述实施例的投影透镜20配置为对于图1所示的投影显示装置，沿着液晶板部件(光阀部件)的长边方向执行光路变换，而对于图2所示的投影显示装置，沿着液晶板部件(光阀部件)的短边方向执行光路变换。
简而言之，对于图1所示的投影显示装置，采用具有图14所示光路变换结构的投影透镜20，而对于图2所示的投影显示装置，采用具有图13所示光路变换结构的投影透镜20。
在此方面，采取对策以使两种类型的投影显示装置都尽可能大地小型化。
应该指出，对于在投影透镜20中变换光路的器件，例如，除了采用诸如弯曲镜M的反射镜的配置以外，还有可能采用棱镜。在此情况下，由于棱镜中光路长度作为通过把棱镜中光路长度除以棱镜折射率而获得的值，并且第一A透镜组100和第一B透镜组200的物理长度同样多地增加，因此，有可能在弯曲镜和棱镜之间进行替换。
进一步地，在液晶板部件用于所述实施例中的投影装置的情况下，实际使用的光是不同偏振方向光中的一种，即本领域中已知的S偏振光分量或P偏振光分量中的一种。
从而，在考虑到在弯曲镜M或棱镜上设置涂层的情况下，其中，弯曲镜M或棱镜在投影透镜20内变换光路以便获得光反射效果，涂层应该设置为根据最后从图3-5中光合成元件(19，19A，19B)发射的光通量的偏振面，该涂层只对相反偏振方向即S偏振光分量或P偏振光分量中的一种具有高反射率。相反，在所述实施例中的光路变换器件不必具有全部反射S偏振光分量和P偏振光分量的配置。因而，例如，可同样地以更高效率反射图象光，并且结果，可同样预计到成本的降低。
3-2.条件表达式第一至第三实施例中具有上述配置的投影透镜20满足以下条件表达式(1)-(4)。
具体地，在用FL表示整个系统的焦距，用FB表示后焦点，用FFP2表示第二透镜组300的前侧焦点位置，用Dst表示光圈400与第二透镜组300之间的距离，并且用D2表示光轴上第一透镜组0与第二透镜组300之间空间变换距离的情况下，满足FB/FL＞2.2 ...(1)0.59＜|FFP2/Dst|＜0.96 ...(2)3.75＜D2...(3)并且进一步地，在用Fa1表示第一A透镜组100的焦距的情况下，满足1.74＜|FA1/FL|＜2.54...(4)现在解释以上给出的条件表达式。
例如，在所述实施例中，用作光路变换器件的弯曲镜M在投影透镜20中内置，为此，需要较长的空间距离。进一步地，还可从图3-5所示配置中看到，在投影显示装置中必需使用用于颜色合成的光学元件如二向色反射镜或二向棱镜。从而，对投影透镜20要求较长的后焦点，并且投影透镜20必需有具备高远心特性的负焦距型透镜配置。
在所述实施例满足条件表达式(1)、(2)和(3)的情况下，可制作上述具备较长空间距离和较长后焦点的投影透镜，并且除此之外，还可获得具有高远心特性的负焦距型透镜配置。
条件表达式(1)限制后焦点的长度。如果后焦点的长度小于条件表达式(1)所定义的长度，那么，用于颜色合成系统的空间就消失。换句话说，不能容纳颜色合成棱镜。
条件表达式(2)定义光圈400的位置和远心特性的范围。如果光圈400的位置在条件表达式(2)的范围之外，那么，远心特性就变弱。换句话说，对进入板表面的主光线提供过大的角度，结果，不能获得均匀的对比度。
条件表达式(3)定义光路变换器件应该位于光轴上的空间。具体地，条件表达式(3)定义弯曲镜M在第一A透镜组100和第一B透镜组200之间布置的空间。如果该空间小于条件表达式(3)给出的下限值，那么第一A透镜组的直径就变得过大。另一方面，如果该空间大于上限值，第一B透镜组的正屈光力就变得过大，并且变得难以纠正散光或畸变象差。
进一步地，在所述实施例中，形成第一A透镜组100的透镜包括凸向屏幕侧的弯月形透镜101以及非球面透镜102，非球面透镜102为相似地凸向屏幕侧的弯月形透镜形式并且在其位于板侧上的透镜表面(r4)上具有非球面。换句话说，所有透镜具有凸向屏幕侧的弯月形透镜形状并具有负屈光力，从而，整个第一A透镜组100具有负屈光力。如果引入离轴光通量以便通过上述具有负屈光力的此种第一A透镜组100的不同部分，那么，光线的折射状态相互之间就渐渐有一点不同。从而，光通量可通过第二透镜组300传播，同时减少所述表面造成的象差。
条件表达式(4)定义上述此种第一A透镜组100的负屈光力的范围。
如果第一A透镜组100的负屈光力超过条件表达式(4)所给出的上限值，那么，第一A透镜组100的直径就变得过大，从而，第二透镜组300和后续元件的正屈光力必须增加。这使对由此造成的各种象差的纠正变困难。
另一方面，如果第一A透镜组100的负屈光力变得低于下限值，那么透镜的曲率就变得过大。这不是优选的，因为变得难以使用第二透镜组300来纠正第一A透镜组100所造成的象差。
3-3.数值实施例等在图15A-19D中给出上述第一至第五实施例的投影透镜20的数值实施例。
在图15A-19D的图A中，“表面号”是从屏幕侧算起的透镜表面的表面号(透镜表面号)，并且这对应于图8-12中每个参考符号r1-r21(r19)所示的透镜表面。接着，与每个透镜表面号对应地表示透镜表面的曲率半径、透镜表面距离、透镜相对于波长587.56mm的折射率以及透镜的Abbe号。进一步地，在图15A-19D中的图A表格外面的参考符号FL表示投影透镜的焦距，M表示投影放大倍数，FNo表示F数并且2W表示视角。
此时，在直角坐标系(X，Y，Z)中，图15B-15C和图16A-19D中的图B、C和D所示的非球面的表面形状(非球面系数)由以下表示Z=(h2/r)1+1-(1+K)·(h2/r2)+Σj=25A2j·h2j]]>h=X2+Y2]]>在直角坐标系(X，Y，Z)中，表面中心设定为原点，并且光轴方向设定为Z，r表示中心曲率半径，K为圆锥常数，并且A4、A6、A8和A10分别表示第四、第六、第八和第十阶非球面系数。
图20示出在第一至第五实施例中基于上述条件表达式(1)-(4)的计算值的具体实例。
进一步地，图21-25表示与第一至第五实施例的投影透镜20有关的球面象差、散光和畸变象差。
应该指出，为了获得在图中所示各种象差图形中例示的结果，尽管未在数值实施例中说明，但是，具有预定中心表面距离的平行扁平板分别布置成如图3-5中所示的光合成元件19、19A和19B，它们是在执行计算时用于执行颜色合成的棱镜。然而，与颜色合成棱镜有关的这些数值对根据本发明的投影透镜的配置没有影响。
进而，作为上述第一至第五实施例的投影透镜的实际结构不局限于图8-12中所示的结构，并且，只要满足上述条件表达式，就可修改形成每个透镜组等的透镜数量。
进一步地，虽然在上述实施例中，在利用液晶板或光阀作为二维图象显示元件的背投式投影显示装置的投影装置中设置本发明的投影透镜，但它不局限于此。例如，本发明的投影透镜也可应用到除了背投式投影装置之外的投影装置，如前投影式投影装置，并进一步地应用于广角型照相透镜，如用于单透镜反射照相机的照相物镜、工业用照相机和用于电子照相的照相机，并且除此之外，应用于利用CRT的投影电视的投影透镜。
进而，根据本发明，在第一B透镜组形成为层叠透镜的情况下，可抑制在第一透镜组中出现各种象差如色象差，并且，可减小第二透镜组的象差纠正程度。具体地，变得有可能执行适当的颜色纠正。
进一步地，虽然在本发明中，例如光路变换器件配置为强烈地反射P偏振光分量和S偏振光分量中的一种，其中，包括投影透镜的投影装置光学系统利用所述方向之一的偏振面，即P偏振光分量或S偏振光分量，不必特意采用在P偏振光分量和S偏振光分量的偏振面之间以平均方式反射光的配置。相应地，在此情况下，如果本发明可应用于形成光路变换器件以便只反射光学系统将要利用的偏振光分量，那么，可高效地反射图象光。
简而言之，根据本发明，实现用于在其内部执行光路变换的投影透镜，所述投影透镜具有较长的后焦点和较强的远心特性，并且，尤其在使用液晶板的投影装置中，所述投影透镜可投影具有高对比度的光，并且除此之外，所述投影透镜表现出减小从畸变象差开始的象差。
权利要求
1.一种接收合成光并把接收到的合成光以放大比例投影到屏幕上的投影透镜，所述合成光通过把光源的光分离成多个彩色光、借助图象形成元件使每个独立的彩色光形成为图象彩色光、并合成图象彩色光而形成，其中，所述投影透镜形成为负焦距型投影透镜，其中，按从屏幕侧到图象形成元件侧的次序布置具有负屈光力的第一透镜组、光圈以及具有正屈光力的第二透镜组，在第一透镜组中内置光路变换器件，所述第一透镜组包括具有负屈光力的第一A透镜组、所述光路变换器件以及具有正屈光力的第一B透镜组，其中，第一A透镜组至少包括一个或多个非球面透镜，同时，所述第二透镜组至少包括非球面透镜，所述第一A透镜组中的透镜具有以下外径，它的一部分在外侧截去光路变换方向上的有效光线，所述光路变换器件的光路变换方向是矩形图象形成元件的短边方向，以及在用FL表示整个系统的焦距，用FB表示后焦点，用FFP2表示所述第二透镜组的前侧焦点位置，用Dst表示所述光圈与所述第二透镜组之间的距离，并且用D2表示光轴上所述第一透镜组与所述第二透镜组之间空间变换距离的情况下，满足以下条件表达式FB/FL＞2.20.59＜|FFP2/Dst|＜0.963.75＜D2。
2.如权利要求1所述的投影透镜，其中，所述第一A透镜组至少包括两个或多个透镜，并且所述两个或多个透镜全部都是弯月形透镜，每个透镜都具有负屈光力并凸向屏幕侧，以及在用Fal表示所述第一A透镜组的焦距的情况下，满足以下条件表达式1.74＜|Fal/FL|＜2.54。
3.如权利要求1所述的投影透镜，其中，所述第一B透镜组是层叠透镜。
4.如权利要求1所述的投影透镜，其中，所述第二透镜组包括玻璃透镜，所述玻璃透镜至少包括按从最靠近图象形成元件侧的一侧开始的次序布置的正透镜、另一正透镜和层叠透镜。
5.如权利要求1所述的投影透镜，其中，所述第二透镜组包括玻璃透镜，所述玻璃透镜至少包括按从最靠近图象形成元件侧的一侧开始的次序布置的正透镜、层叠透镜和另一正透镜。
6.如权利要求1所述的投影透镜，其中，所述第二透镜组包括玻璃透镜，所述玻璃透镜至少包括按从屏幕侧开始的次序布置的层叠透镜、正透镜和另一正透镜，从而，在两个正透镜之间设置在所述第二透镜组中最大的中央空间距离。
7.如权利要求1所述的投影透镜，其中，所述第二透镜组包括玻璃透镜，所述玻璃透镜至少包括按从屏幕侧开始的次序布置的正透镜、层叠透镜和另一正透镜，在所述第二透镜组中，后一正透镜具有最高的屈光力。
8.如权利要求1所述的投影透镜，其中，所述第二透镜组中的一个或多个所述非球面透镜定位得最靠近屏幕侧。
9.如权利要求1所述的投影透镜，其中，所述第二透镜组中的一个或多个所述非球面透镜定位得最靠近图象形成元件侧。
10.如权利要求1所述的投影透镜，其中，所述第二透镜组中的一个或多个所述非球面透镜每一个都是具有负屈光力的两面凹透镜。
11.如权利要求1所述的投影透镜，其中，所述光路变换器件反射P偏振光分量的强度超过反射S偏振光分量，或者反射S偏振光分量强度超过反射P偏振光分量。
12.一种接收合成光并把所接收合成光以放大比例投影到屏幕上的投影透镜，所述合成光通过把光源的光分离成多个彩色光、借助图象形成元件使每个独立的彩色光形成为图象彩色光、并合成图象彩色光而形成，其中，所述投影透镜形成为负焦距型投影透镜，其中，按从屏幕侧到图象形成元件侧的次序布置具有负屈光力的第一透镜组、光圈以及具有正屈光力的第二透镜组，在第一透镜组中内置光路变换器件，所述第一透镜组包括具有负屈光力的第一A透镜组、所述光路变换器件以及具有正屈光力的第一B透镜组，其中，第一A透镜组至少包括一个或多个非球面透镜，同时，所述第二透镜组至少包括非球面透镜，所述第一A透镜组中的透镜具有以下外径，它的一部分在外侧截去与光路变换方向正交的方向上的有效光线，所述光路变换器件的光路变换方向是矩形图象形成元件的长边方向，以及在用FL表示整个系统的焦距，用FB表示后焦点，用FFP2表示所述第二透镜组的前侧焦点位置，用Dst表示所述光圈与所述第二透镜组之间的距离，并且用D2表示光轴上所述第一透镜组与所述第二透镜组之间空间变换距离的情况下，满足以下条件表达式FB/FL＞2.20.59＜|FFP2/Dst|＜0.963.75＜D2。
13.如权利要求12所述的投影透镜，其中，所述第一A透镜组至少包括两个或多个透镜，并且所述两个或多个透镜全部都是弯月形透镜，每个透镜都具有负屈光力并凸向屏幕侧，以及在用Fal表示所述第一A透镜组的焦距的情况下，满足以下条件表达式1.74＜|Fal/FL|＜2.54。
14.如权利要求12所述的投影透镜，其中，所述第一B透镜组是层叠透镜。
15.如权利要求12所述的投影透镜，其中，所述第二透镜组包括玻璃透镜，所述玻璃透镜至少包括按从最靠近图象形成元件侧的一侧开始的次序布置的正透镜、另一正透镜和层叠透镜。
16.如权利要求12所述的投影透镜，其中，所述第二透镜组包括玻璃透镜，所述玻璃透镜至少包括按从最靠近图象形成元件侧的一侧开始的次序布置的正透镜、层叠透镜和另一正透镜。
17.如权利要求12所述的投影透镜，其中，所述第二透镜组包括玻璃透镜，所述玻璃透镜至少包括按从屏幕侧开始的次序布置的层叠透镜、正透镜和另一正透镜，从而，在两个正透镜之间设置在所述第二透镜组中最大的中央空间距离。
18.如权利要求12所述的投影透镜，其中，所述第二透镜组包括玻璃透镜，所述玻璃透镜至少包括按从屏幕侧开始的次序布置的正透镜、层叠透镜和另一正透镜，在所述第二透镜组中，后一正透镜具有最高的屈光力。
19.如权利要求12所述的投影透镜，其中，所述第二透镜组中的一个或多个所述非球面透镜定位得最靠近屏幕侧。
20.如权利要求12所述的投影透镜，其中，所述第二透镜组中的一个或多个所述非球面透镜定位得最靠近图象形成元件侧。
21.如权利要求12所述的投影透镜，其中，所述第二透镜组中的一个或多个所述非球面透镜每一个都是具有负屈光力的两面凹透镜。
22.如权利要求12所述的投影透镜，其中，所述光路变换器件反射P偏振光分量强度超过反射S偏振光分量，或者反射S偏振光分量强度超过反射P偏振光分量。
23.一种投影显示装置，包括光源；用于把所述光源的光分离成多个彩色光的光分离器件；矩形图象形成元件，用于使所述光分离器件分离的每个彩色光形成为图象彩色光；用于合成从图象形成元件输出的图象彩色光的彩色合成元件；用于接收所述光合成元件合成的光并以放大比例投影所接收合成光的投影透镜；以及用于显示从所述投影透镜投影的图象的屏幕；所述投影透镜形成为负焦距型投影透镜，其中，按从屏幕侧到图象形成元件侧的次序布置具有负屈光力的第一透镜组、光圈以及具有正屈光力的第二透镜组，在第一透镜组中内置光路变换器件，所述第一透镜组包括具有负屈光力的第一A透镜组、所述光路变换器件以及具有正屈光力的第一B透镜组，其中，第一A透镜组至少包括一个或多个非球面透镜，同时，所述第二透镜组至少包括非球面透镜，所述第一A透镜组中的透镜具有以下外径，它的一部分在外侧截去光路变换方向上的有效光线，所述光路变换器件的光路变换方向是矩形图象形成元件的短边方向，以及在用FL表示整个系统的焦距，用FB表示后焦点，用FFP2表示所述第二透镜组的前侧焦点位置，用Dst表示所述光圈与所述第二透镜组之间的距离，并且用D2表示光轴上所述第一透镜组与所述第二透镜组之间空间变换距离的情况下，满足以下条件表达式FB/FL＞2.20.59＜|FFP2/Dst|＜0.963.75＜D2。
24.如权利要求23所述的投影显示装置，其中，所述第一A透镜组至少包括两个或多个透镜，并且所述两个或多个透镜全部都是弯月形透镜，每个透镜都具有负屈光力并凸向屏幕侧，以及在用Fal表示所述第一A透镜组的焦距的情况下，满足以下条件表达式1.74＜|Fal/FL|＜2.54。
25.一种投影显示装置，包括光源；用于把所述光源的光分离成多个彩色光的光分离器件；矩形图象形成元件，用于使所述光分离器件分离的每个彩色光形成为图象彩色光；用于合成从图象形成元件输出的图象彩色光的彩色合成元件；用于接收所述光合成元件合成的光并以放大比例投影所接收合成光的投影透镜；以及用于显示从所述投影透镜投影的图象的屏幕；所述投影透镜形成为负焦距型投影透镜，其中，按从屏幕侧到图象形成元件侧的次序布置具有负屈光力的第一透镜组、光圈以及具有正屈光力的第二透镜组，在第一透镜组中内置光路变换器件，所述第一透镜组包括具有负屈光力的第一A透镜组、所述光路变换器件以及具有正屈光力的第一B透镜组，其中，第一A透镜组至少包括一个或多个非球面透镜，同时，所述第二透镜组至少包括非球面透镜，所述第一A透镜组中的透镜具有以下外径，它的一部分在外侧截去光路变换方向上的有效光线，所述光路变换器件的光路变换方向是矩形图象形成元件的长边方向，以及在用FL表示整个系统的焦距，用FB表示后焦点，用FFP2表示所述第二透镜组的前侧焦点位置，用Dst表示所述光圈与所述第二透镜组之间的距离，并且用D2表示光轴上所述第一透镜组与所述第二透镜组之间空间变换距离的情况下，满足以下条件表达式FB/FL＞2.20.59＜|FFP2/Dst|＜0.963.75＜D2。
26.如权利要求25所述的投影显示装置，其中，所述第一A透镜组至少包括两个或多个透镜，并且所述两个或多个透镜全部都是弯月形透镜，每个透镜都具有负屈光力并凸向屏幕侧，以及在用Fal表示所述第一A透镜组的焦距的情况下，满足以下条件表达式1.74＜|Fal/FL|＜2.54。
全文摘要
一种具有较长后焦点的负焦距型投影透镜能以高对比度进行投影，表现出较小的象差如畸变象差，并且在其内部变换光路。按从屏幕侧开始的次序布置第一透镜组(0)、光圈(400)和第二透镜组(300)，其中，第一透镜组具有负屈光力并内置光路变换器件，第二透镜组(300)具有正屈光力并且包括非球面透镜。第一透镜组(0)包括具有负屈光力的第一A透镜组(100)、用作光路变换器件的弯曲镜(M)以及具有正屈光力的第一B透镜组(200)，其中，第一A透镜组(100)包括一个或多个非球面透镜。第一A透镜组中的透镜具有以下外部形状，它的一部分在外侧截去光路变换方向上的有效光线，并且，光路变换方向是矩形图象形成元件的短边方向。在用FL表示整个系统的焦距，用FB表示后焦点，用FFP2表示所述第二透镜组的前侧焦点位置，用Dst表示所述光圈与所述第二透镜组之间的距离，并且用D2表示光轴上所述第一透镜组与所述第二透镜组之间空间变换距离的情况下，满足表达式[FB/FL＞2.2]、
和[3.75＜D2]。
文档编号G02B13/04GK1549945SQ0281697
公开日2004年11月24日 申请日期2002年8月28日 优先权日2001年8月28日
发明者菅野靖之 申请人:索尼株式会社