投影透镜及投影机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及适于组装到放大投影图像显示元件的图像的投影机的投影透镜及组 装有其的投影机。
【背景技术】
[0002] 众所周知，作为投影机用的投影透镜，有下述投影透镜：从灯泡开始按顺序具备： 包括折射系统而构成并具有正光焦度的第1光学系统和包括反射面而构成并具有正光焦 度的第2光学系统，在第1光学系统和反射面之间成像的中间像由反射面放大投影（参照 专利文献1)。
[0003] 上述投影透镜中，例如为了提高在高的像高（离开光轴的周边）的位置的光学性 能，必须使出射侧的镜大型化，扩展周边光在镜面的光线束，由镜面控制成像性能。即，不容 易在抑制出射侧的镜的大型化的同时在周边实现高画质。因此，采用上述投影透镜时，导致 投影机的大型化。
[0004] 【专利文献1】特开2007-316674号公报
【发明内容】
[0005] 本发明鉴于上述【背景技术】的问题而提出，目的是提供可抑制出射侧的光学系统的 大型化的同时实现高画质的投影透镜及组装了其的投影机。
[0006] 为了实现上述目的，本发明的投影透镜从放大侧按顺序具备第1光学系统、第2光 学系统、第3光学系统，中间像的至少一部分以进入（到达）第2光学系统的方式成像。另 外，中间像的至少一部分进入第2光学系统的方式是指在构成第2光学系统的光学元件的 内部中，中间像的至少一部分成像。
[0007] 根据上述投影透镜，中间像的至少一部分以进入第2光学系统的方式成像，因此， 可以由第2光学系统有效控制中间像的成像状态和/或来自中间像的光出射状态。从而， 在例如离开光轴的周边，容易由第2光学系统进行光线的控制，不怎么增大放大侧或出射 侧的第1光学系统就可以在周边实现高画质。
[0008] 根据本发明的具体的一个方面，第2光学系统具有至少一个（一枚）透镜，中间像 的至少一部分以进入透镜的方式成像。在该情况下，通过透镜的入射面和出射面的双方，可 以按各像高调整接近中间像的区域的光线的状态，能进一步提高成像性能。另外，透镜可以 在光路上节省空间地配置，比较容易使中间像以进入透镜的方式成像。
[0009] 根据本发明的其他方面，设置在第2光学系统的透镜是非球面透镜。
[0010] 根据本发明的又一其他方面，第1光学系统包括凹面镜，第3光学系统包括至少1 枚透镜。即，由第3光学系统的透镜和/或第2光学系统形成的中间像由包括凹面镜的第 1光学系统放大投影。
[0011] 根据本发明的又一其他方面，第1光学系统包括1枚凹面镜，第2光学系统包括单 透镜，第3光学系统包括多个透镜而构成。由第3光学系统等，可以在期望的位置使中间像 成像，由凹面镜，可以放大投影所成像的中间像。
[0012] 根据本发明的又一其他方面，使第2光学系统和第3光学系统合起来具有正光焦 度。
[0013] 为了实现上述目的，本发明的投影机具备上述投影透镜和在投影透镜的光路前级 设置的像形成光学部。
【附图说明】
[0014] 图1是组装了第1实施方式的投影透镜的投影机的概略构成的示图。
[0015] 图2是第1实施方式的投影透镜的截面图。
[0016] 图3是用于说明本发明的效果的示意图。
[0017] 图4㈧~（C)是对投影透镜内形成的中间像说明成像位置的概念图。
[0018] 图5是第2实施方式的投影透镜的截面图。
[0019] 图6是第3实施方式的投影透镜的截面图。
[0020] 【符号的说明】
[0021] 2…投影机，10."光源，15、21…分色镜，18…液晶面板，18G、18R、18B…液晶面板， 19 h字分色棱镜，40…投影透镜，41···第1光学系统，41a…凹面镜，42…第2光学系统， 42a…单透镜，43···第3光学系统，50…光学系统部分，51···像形成光学部，52···投影光学 系统，80···电路装置，81···图像处理部，82···显示驱动部，88···主控制部，L1-L15···透镜， L31-L37···透镜，LI···光，ML···周边光线，0A···光轴，PL···主光线，SG···成像区间
【具体实施方式】
[0022] 〔第1实施方式〕
[0023] 以下参照图面，详细说明第1实施方式的投影透镜及组装了它的投影机。
[0024] 如图1所示，组装了第1实施方式的投影透镜的投影机2具备：投影图像光的光学 系统部分50 ;控制光学系统部分50的工作的电路装置80。
[0025] 光学系统部分50中，光源10包括例如超高压水银灯、固体光源等而构成。第1积 分透镜11及第2积分透镜12分别具有阵列状排列的多个透镜元件。第1积分透镜11将 来自光源10的光束分割为多个。第1积分透镜11的各透镜元件使来自光源10的光束在 第2积分透镜12的透镜元件附近会聚。第2积分透镜12的透镜元件与重叠透镜14协同 工作，使第1积分透镜11的透镜元件的像在后述液晶面板18R、液晶面板18G及液晶面板 18B形成。
[0026] 偏振变换元件13将来自第2积分透镜12的光变换为预定的直线偏振光。重叠透 镜14与第2积分透镜12协同工作，使第1积分透镜11的各透镜元件的像在液晶面板18R、 液晶面板18G及液晶面板18B的显示区域上重叠。
[0027] 第1分色镜15使从重叠透镜14入射的R光反射，使G光及B光透射。由第1分 色镜15反射的R光经由反射镜16及场透镜17R，向光调制元件或显示元件即液晶面板18R 入射。液晶面板18R通过根据图像信号调制R光，形成R色的图像。
[0028] 第2分色镜21使来自第1分色镜15的G光反射，使B光透射。由第2分色镜21 反射的G光经由场透镜17G，向显示元件即液晶面板18G入射。液晶面板18G通过根据图 像信号调制G光，形成G色的图像。透射第2分色镜21的B光经由中继透镜22、中继透镜 24、反射镜23、反射镜25及场透镜17B，向显示元件即液晶面板18B入射。液晶面板18B通 过根据图像信号调制B光，形成B色的图像。
[0029] 十字分色棱镜19是光合成用的棱镜，将由各液晶面板18R、18G、18B调制的光合 成，作为图像光向投影透镜40出射。
[0030] 投影透镜40将由各液晶面板18G、18R、18B调制并由十字分色棱镜19合成的图像 光在未图示的屏幕上放大投影。投影透镜40具备折射系统40a和反射系统40b，由折射系 统40a形成中间像，由反射系统40b在屏幕（未图示）上放大投影中间像。
[0031] 以上的光学系统部分50中，十字分色棱镜19和投影透镜40构成用于在屏幕上放 大投影由各液晶面板18R、18G、18B形成的图像的投影光学系统52。另外，投影透镜40也 可以单独起到投影光学系统52的功能，因此，也可以将投影透镜40单独称为投影光学系统 52。在以上的投影光学系统52的光路前级设置的液晶面板18G、18R、18B、分色镜15、21、偏 振变换元件13、积分透镜11、12、光源10等起到像形成光学部51的功能。
[0032] 电路装置80具备：被输入视频信号等的外部图像信号的图像处理部81 ;基于图像 处理部81的输出而驱动设置在光学系统部分50的液晶面板18G、18R、18B的显示驱动部 82 ;统一地控制图像处理部81及显示驱动部82的工作的主控制部88。
[0033] 图像处理部81将输入的外部图像信号变换为包括各色的灰度等的图像信号。另 外，图像处理部81也可以对外部图像信号进行失真补正和/或色补正等的各种图像处理。
[0034] 显示驱动部82可以根据从图像处理部81输出的图像信号使液晶面板18G、18R、 18B工作，在液晶面板18G、18R、18B形成与该图像信号对应的图像。
[0035] 以下，参照图2,具体地说明第1实施方式的投影透镜40及投影光学系统52。
[0036] 第1实施方式的投影透镜40从放大侧即光的行进方向的相反侧按顺序具备第1 光学系统41、第2光学系统42、第3光学系统43。第1光学系统41包括1枚凹面镜41a。 第2光学系统42包括单透镜42a。第3光学系统43包括多个透镜LI~L15而构成。这 里，在透镜LlO和透镜Lll之间设置光圈S。第3光学系统43和第2光学系统42合起来 具有正光焦度（power)。从而，在第3光学系统43和第1光学系统41之间形成中间像II。 该中间像II与第2光学系统42交叉。即，该中间像II的一部分以进入第2光学系统42 即单透镜42a的方式成像。
[0037] 以上，第1光学系统41与图1的反射系统40b对应，第2光学系统42及第3光学 系统43与图1的折射系统40a对应。
[0038] 另外，第1光学系统41的凹面镜41a是非球面的镜，第2光学系统42的单透镜 42a是入出射面为非球面的透镜。
[0039] 从液晶面板18 (18G、18R、18B)出射的光LI穿过十字分色棱镜19,向第3光学系统 43入射。从第3光学系统43出射的光LI通过第2光学系统42。如图2粗线所示，在液晶 面板18和屏幕（未图示）的共辄位置生成中间像II，该中间像II的一部分在第2光学系 统42的单透镜42a内成像。而且，经由第2光学系统42后的光LI向第1光学系统41的 凹面镜41a入射。由凹面镜41a反射的光LI在接近凹面镜41a的区域CA暂时会聚，然后 朝向图2的左上方向存在的未图示的屏幕。
[0040] 第1光学系统41是凹面镜即可，不限于非球面镜，也可以是自由曲面镜等。采用 自由曲面镜时，可以采用光轴偏离等的偏心光学系统，可以进一步实现小型化。
[0041] 第2光学系统42的单透镜42a是非球面透镜，在非球面式的性质上，通过控制高 次的非球面系数，可以提高高的像高部（周边部）的光学性能或特性。而且，使中间像II 与单透镜42a交叉。即，使中间像II的一部分在单透镜42a内成像。特别地，使中间像II 的与单透镜42a交叉的部位形成为离光轴OA比较远的周边部。从而，高的像高部的光LI 在单透镜42a上或其附近成像，因此，高的像高部的光LI的周边光线ML的控制变得容易。 这里，周边