投影透镜及投影装置

技术领域

本发明的技术涉及一种投影透镜及投影装置。

背景技术

日本专利第6378448号中记载的投影透镜具备第1光学系统、第1光轴折弯部件、第2光学系统、第2光轴折弯部件、第1保持部件、第2保持部件、第1接合面、第2接合面及接合部。

在日本专利第6378448号中，第1光轴折弯部件配置于第1光学系统及基于第1光学系统的成像面之间，使光轴折弯。第2光学系统将通过第1光学系统成像的像投影于投影面。第2光轴折弯部件配置于第2光学系统，使光轴折弯。第1保持部件一体地保持第1光学系统及第1光轴折弯部件。第2保持部件一体地保持第2光学系统及第2光轴折弯部件。第1接合面与第1光学系统的出射侧的光轴相交而形成于第1保持部件。第2接合面与第2光学系统的入射侧的光轴相交而形成于第2保持部件。接合部构成为在使第1接合面及第2接合面对准的状态下，第1保持部件及第2保持部件中的至少一个能够相对于另一个沿第1接合面及第2接合面的面内方向位移及绕光轴旋转，通过第1光学系统的出射侧和第2光学系统的入射侧的光轴对准来形成U字状光路。

发明内容

本发明的技术所涉及的一个实施方式提供一种能够实现小型化的投影透镜及投影装置。

用于解决技术课题的手段

本发明的投影透镜是一种安装于具有电光元件的投影装置的框体上的投影透镜，其具备：第1保持部，保持沿着来自框体的光所通过的第1光轴配置的第1光学系统；第1反射部，使第1光轴的光折弯而成为第2光轴的光；第2反射部，使第2光轴的光折弯而成为第3光轴的光；及第2保持部，保持第1反射部和第2反射部，第1光学系统中最靠缩小侧的第1透镜与第1反射部之间的第1光轴上的距离比第1反射部与第2反射部之间的第2光轴上的距离长，第1透镜为使用了玻璃的透镜，其中，第1光学系统在第1透镜与第1反射部之间具有使用了树脂材料的非球面的第3透镜。

优选第3透镜的光学面的直径为第1透镜的光学面的直径的1.3倍至2倍。

优选第1光学系统对电光元件的光学像的中间像进行成像。

优选第1光学系统具有配置于最靠放大侧的第2透镜，将第2透镜的焦距设为f2，并将第3透镜的焦距设为f3时，|1/f3|小于|1/f2|。并且，优选将第3透镜的焦距设为f3时，|1/f3|为0.03以下。

优选第1光学系统具有配置于最靠放大侧的第2透镜，第2透镜和第3透镜彼此相邻。

优选第1光学系统具有配置于最靠放大侧的第2透镜，第3透镜的光学面的直径大于第1透镜的光学面的直径且小于第2透镜的光学面的直径。

优选第1光学系统在第1透镜与第3透镜之间具有光圈部，光圈部与第3透镜之间的距离比光圈部与第1透镜之间的距离长。

优选第2保持部具有一体地保持第1反射部和第2反射部的一个保持框架。

优选具备将第2保持部固定于第1保持部的第2保持部固定机构，通过减弱第2保持部固定机构的固定力，第2保持部能够相对于第1保持部相对位移。

优选第2保持部固定机构具有外螺纹、与外螺纹卡合的内螺纹及供外螺纹插入贯通的螺纹插通孔，内螺纹形成于第1保持部和第2保持部中的其中一个，螺纹插通孔形成于另一个。

本发明的投影装置具备上述任一投影透镜、电光元件及框体。

附图说明

图1是表示具备投影透镜的投影仪的图。

图2是投影透镜的剖视图。

图3是投影透镜的立体图。

图4是投影透镜的主要部分剖视图。

图5是表示第3透镜的焦距条件的图。

图6是表示第2透镜、第3透镜的焦距条件的图。

图7是第1保持部和保持框架的分解立体图。

具体实施方式

以下，参考附图，对本发明的技术的实施方式的一例进行说明。另外，本说明书中使用的“第1”、“第2”及“第3”等术语是为了避免构成要件的混淆而标注的，并不限定存在于投影装置或投影透镜内的构成要件的数量。

如图1所示，投影仪10是本发明的技术所涉及的“投影装置”的一例，具备投影透镜11及主体部12。主体部12是本发明的技术所涉及的“框体”的一例。投影透镜11的一端部安装于主体部12。主体部12容纳图像形成单元13及控制基板等主要零件。

图像形成单元13形成经由投影透镜11投影于屏幕14的图像。图像形成单元13具备图像形成面板15、光源16及导光部件(未图示)等。光源16将光照射于图像形成面板15。导光部件将来自光源16的光引导至图像形成面板15。

图像形成单元13例如为将DMD(Digital Micromirror Device(数字显微装置)：注册商标)用作图像形成面板15的反射型。众所周知，DMD具有能够改变从光源16照射的光的反射方向的多个微镜，是以像素单位二维排列各微镜而成的图像显示元件。DMD通过根据图像改变各微镜的朝向来切换来自光源16的光的反射光的开/关，由此进行与图像相应的光调制。另外，图像形成面板15是本发明的技术所涉及的“电光元件”的一例。

作为光源16的一例，可举出白色光源。白色光源发出白色光。白色光源例如为通过组合激光光源和荧光体来实现的光源。激光光源对荧光体发出蓝色光作为激励光。荧光体通过被从激光光源发出的蓝色光激励而发出黄色光。白色光源通过组合从激光光源发出的蓝色光和从荧光体发出的黄色光来发出白色光。在图像形成单元13还设置有以分时方式将由光源16发出的白色光选择性地转换为蓝色光B(Blue)、绿色光G(Green)及红色光R(Red)的各颜色光的旋转滤色器。通过B、G及R的各颜色光选择性地照射于图像形成面板15，可获得携带B、G及R的各颜色的图像信息的图像光。如此获得的各颜色的图像光选择性地入射于投影透镜11，从而朝向屏幕14投影。各颜色的图像光统合于屏幕14上。因此，在屏幕14显示全彩的图像P。

在投影透镜11，从主体部12入射有表示通过图像形成单元13形成的图像的光束。投影透镜11通过光学系统放大基于所入射的光束的图像光来进行成像。由此，投影透镜11将作为通过图像形成单元13形成的图像的放大像的图像P投影于屏幕14。

如图2所示，投影透镜11具备弯曲光学系统。弯曲光学系统具有第1光轴A1、第2光轴A2及第3光轴A3。第1光轴A1是来自主体部12的光所通过的光轴。第2光轴A2是相对于第1光轴A1弯曲90°的光轴。第3光轴A3是相对于第2光轴A2弯曲90°的光轴。另外，图2表示卸下外罩的状态的投影透镜11。

投影透镜11具有第1保持部20、第2保持部21及第3保持部22。各保持部20～22分别保持透镜。保持在第1保持部20的透镜配置于第1光轴A1上，保持在第2保持部21的透镜配置于第2光轴A2上，保持在第3保持部22的透镜配置于第3光轴A3上。第1保持部20的中心轴与第1光轴A1大致一致，第2保持部21的中心轴与第2光轴A2大致一致，第3保持部22的中心轴与第3光轴A3大致一致。另外，在本实施方式中，为了简化说明，省略各个透镜的详细结构并表述为一片透镜。但是，各个透镜可以是多片透镜。

第1保持部20位于最靠入射侧，第3保持部22位于最靠出射侧。第2保持部21位于第1保持部20与第3保持部22之间。另外，以下，有时将入射侧表述为缩小侧并将出射侧表述为放大侧。

第1保持部20保持第1光学系统L1。第1光学系统L1例如由透镜L11、透镜L12、透镜L13、透镜L14、透镜L15、透镜L16构成，并沿着第1光轴A1配置。并且，在第1保持部20，在透镜L13与透镜L14之间设置有固定光圈25。固定光圈25缩小从主体部12入射的光束。

透镜L11配置于第1光学系统L1中最靠缩小侧。即，透镜L11是本发明的技术所涉及的“第1透镜”的一例。

第1光学系统L1对图像形成面板15的光学像的中间像MI进行成像。因此，配置于中间像MI的成像位置的缩小侧的紧前且第1光学系统L1中的最靠放大侧的透镜L16是本发明的技术所涉及的“第2透镜”的一例。

透镜L15和透镜L16彼此相邻。透镜L15是配置于比透镜L16更靠缩小侧的使用了树脂材料的非球面的透镜。即，透镜L15是本发明的技术所涉及的“第3透镜”的一例。透镜L15作为用于校正像面弯曲等的校正透镜发挥作用。另外，除了该透镜L15以外，后述的第2光学系统L2及第3光学系统L3的透镜也包含在内，都是使用了玻璃的透镜。

第2保持部21具有保持框架28及罩29。如在表示卸下罩29的状态的图3中也示出，保持框架28一体地保持第1反射镜30和第2反射镜31。罩29具有遮光性，覆盖保持框架28的背面侧。

第1反射镜30及第2反射镜31分别为构成弯曲光学系统的光学元件之一，使光轴弯曲。第1反射镜30使第1光轴A1的光折弯而成为第2光轴A2的光。第2反射镜31使第2光轴A2的光折弯而成为第3光轴A3的光。即，第1反射镜30是本发明的技术所涉及的“第1反射部”的一例，第2反射镜31是本发明的技术所涉及的“第2反射部”的一例。

第1反射镜30被保持为反射面相对于第1光轴A1及第2光轴A2的每一个呈45°的角度的姿势。同样地，第2反射镜31被保持为反射面相对于第2光轴A2及第3光轴A3的每一个呈45°的角度的姿势。第1反射镜30及第2反射镜31是在玻璃等透明部件涂覆反射膜而成的镜面反射型反射镜。

中间像MI成像于比第2光学系统L2更靠缩小侧，例如成像于比第1反射镜30更靠缩小侧。换言之，中间像MI成像于透镜L16与第1反射镜30之间的位置。

第2保持部21保持第2光学系统L2。第2光学系统L2例如由透镜L21及透镜L22构成，沿着第2光轴A2配置。在本例中，第2光学系统L2作为中继透镜发挥作用。更具体而言，第2光学系统L2将通过第1光学系统L1成像的中间像MI作为被摄体，将表示中间像MI的光束中继至第3保持部22。

第3保持部22保持第3光学系统L3。第3光学系统L3是出射光学系统，例如由透镜L31、透镜L32及透镜L33构成，沿着第3光轴A3配置。透镜L33是在第3光学系统L3中配置于最靠放大侧的透镜，是所谓的出射透镜。

透镜L11与第1反射镜30之间的第1光轴A1上的距离D1比第1反射镜30与第2反射镜31之间的第2光轴A2上的距离D2长(D1＞D2；参考对话气泡35)。另外，更准确地说，距离D1是透镜L11的入射面与第1反射镜30的反射面之间的第1光轴A1上的间隔。同样地，更准确地说，距离D2是第1反射镜30的反射面与第2反射镜31的反射面之间的第2光轴A2上的间隔。

在图4中，固定光圈25与透镜L15之间的距离D3比固定光圈25与透镜L11之间的距离D4长(D4＜D3；参考对话气泡40)。另外，更准确地说，距离D3是固定光圈25与透镜L15的入射面之间的第1光轴A1上的间隔。同样地，更准确地说，距离D4是固定光圈25与透镜L11的出射面之间的第1光轴A1上的间隔。

透镜L15的光学面的直径Φ15大于透镜L11的光学面的直径Φ11且小于透镜L16的光学面的直径Φ16(Φ11＜Φ15＜Φ16；参考对话气泡41)。并且，透镜L15的光学面的直径Φ15为透镜L11的光学面的直径Φ11的1.3倍至2倍(Φ15＝1.3×Φ11～2×Φ11；参考对话气泡41)。另外，光学面的直径是指，在保持于各保持部的状态下，各透镜中光线能够穿过的圆形区域的直径。

并且，透镜L16的光学面的直径Φ16在构成第1光学系统L1的各透镜的光学面的直径中最大。

构成第2光学系统L2的透镜L21的光学面的直径Φ21、透镜L22的光学面的直径Φ22小于透镜L16的光学面的直径Φ16(Φ21＜Φ16、Φ22＜Φ16；参考对话气泡42)。

如图5所示，将透镜L15的焦距设为f3时，|1/f3|为0.03以下(|1/f3|≤0.03)。更优选|1/f3|小于0.025(|1/f3|＜0.025)。并且，如图6所示，将透镜L16的焦距设为f2时，|1/f3|小于|1/f2|(|1/f3|＜|1/f2|)。

而且，虽未图示，但|1/f2|为0.025以上且0.1以下(0.025≤|1/f2|≤0.1)。更优选|1/f2|大于0.03且为0.1以下(0.03＜|1/f2|≤0.1)。

在图7中，构成第2保持部21的保持框架28的下部通过第2保持部固定机构50固定于第1保持部20。第2保持部固定机构50具有外螺纹51、与外螺纹51卡合的内螺纹52及供外螺纹51插入贯通的圆形的螺纹插通孔53。这些外螺纹51、内螺纹52及螺纹插通孔53在大致正方形的四角的位置各设置1组，共计设置有4组。内螺纹52形成于第1保持部20，螺纹插通孔53形成于保持框架28。螺纹插通孔53的内径大于外螺纹51的螺纹部的外径。

在第1保持部20，在彼此对称的位置形成有四个凸起54。在与该凸起54对置的保持框架28的位置形成有四个圆形凸起插通孔55。凸起插通孔55的内径大于凸起54的外径。

将保持框架28固定于第1保持部20时，首先使保持框架28与第1保持部20合体，以使凸起54插入贯通于凸起插通孔55。之后，将外螺纹51插入贯通于螺纹插通孔53，使外螺纹51卡合于内螺纹52，并紧固外螺纹51。

在松开外螺纹51和内螺纹52的紧固的状态即减弱第2保持部固定机构50的固定力的状态下，保持框架28能够相对于第1保持部20相对位移螺纹插通孔53的内径与外螺纹51的螺纹部的外径之间的尺寸差及凸起插通孔55的内径与凸起54的外径之间的尺寸差的量。另外，在图7中，示出有卸下罩29、第1反射镜30、第2反射镜31的状态。

接着，对基于上述结构的作用进行说明。表示在图像形成单元13中形成的图像的光束首先入射于投影透镜11的第1光学系统L1的透镜L11。接着，光束穿过透镜L12、透镜L13，并穿过固定光圈25，由此光量得到调整。通过固定光圈25调整了光量的光束穿过透镜L14，进一步穿过透镜L15，由此像面弯曲等得到校正。

透镜L15是使用了树脂材料的非球面的透镜。因此，与使用了玻璃的非球面的透镜相比，非常便宜。并且，若试图通过使用了玻璃的球面的透镜对像面弯曲等进行校正，则需要正负透镜的组合等多个透镜。因此，无法避免第1光轴A1上的距离D1的变长即第1保持部20的大型化。但是，在本例中，通过使用了树脂材料的非球面的透镜L15对像面弯曲等进行校正，因此可抑制第1保持部20的大型化。

如图4所示，使固定光圈25与透镜L15之间的距离D3比固定光圈25与透镜L11之间的距离D4长。如此，透镜L15配置于离光被聚光而变成高温的固定光圈25比较远的位置，因此不易受到积聚在固定光圈25的热的影响。因此，能够避免由于透镜L15的热变形而导致无法对焦的不良情况。并且，通过透镜L15配置于离固定光圈25比较远的位置，与配置于离固定光圈25比较近的位置的情况相比，像高变高。由此，轴上光线和轴外光线更加分散，因此容易对像面弯曲等进行适当的校正。

并且，如图4所示，使透镜L15的光学面的直径Φ15大于透镜L11的光学面的直径Φ11且小于透镜L16的光学面的直径Φ16。并且，将透镜L15的光学面的直径Φ15设为透镜L11的光学面的直径Φ11的1.3倍至2倍。由此，能够对像面弯曲等进行适当的校正，且避免第1保持部20的不必要的大型化。

如图5所示，将透镜L15的焦距设为f3时，使|1/f3|成为0.03以下。并且，如图6所示，将透镜L16的焦距设为f2时，使|1/f3|小于|1/f2|。如此，若使透镜L15的光焦度非常小，则即使透镜L15由于热等而变形，也能够将焦点的偏差限制在最小限度。

穿过透镜L15的光束入射于透镜L16。并且，中间像MI成像于比第1反射镜30更靠缩小侧即透镜L16与第1反射镜30之间的位置。

如图2所示，使透镜L11与第1反射镜30之间的第1光轴A1上的距离D1比第1反射镜30与第2反射镜31之间的第2光轴A2上的距离D2长。因此，能够使中间像MI成像于第1光轴A1而不是第2光轴A2。因此，能够将第2光学系统L2设为比第1光学系统L1紧凑的结构，能够缩短第2光轴A2即第2保持部21的长度。其结果，能够实现投影透镜11以及投影仪10的小型化。

穿过透镜L16的光束被第1反射镜30折弯90°而成为第2光轴A2的光，穿过第2光学系统L2。

如图4所示，使构成第2光学系统L2的透镜L21的光学面的直径Φ21、透镜L22的光学面的直径Φ22小于透镜L16的光学面的直径Φ16。能够设为如此的原因在于，使透镜L16的光学面的直径Φ16在构成第1光学系统L1的各透镜的光学面的直径中最大，通过第1光学系统L1使中间像MI成像于第1光轴A1。由此，即使不增大透镜L21的光学面的直径Φ21、透镜L22的光学面的直径Φ22，也可获得所希望的大小的放大像。使透镜L21的光学面的直径Φ21、透镜L22的光学面的直径Φ22小于透镜L16的光学面的直径Φ16，因此能够使第2保持部21进一步小型化。

穿过第2光学系统L2的光束被第2反射镜31再次折弯90°而成为第3光轴A3的光。并且，穿过第3光学系统L3作为图像P投影于屏幕14。

如图2及图3所示，第2保持部21具有一体地保持第1反射镜30和第2反射镜31的一个保持框架28。因此，与具有分别保持第1反射镜30和第2反射镜31的两个保持框架的情况相比，能够削减零件成本及组装工时。

如图7所示，具备将保持框架28(第2保持部21)固定于第1保持部20的第2保持部固定机构50，通过减弱第2保持部固定机构50的固定力，使保持框架28(第2保持部21)能够相对于第1保持部20相对位移，因此能够在微调第1光学系统L1与第1反射镜30的相对位置关系的基础上，将第2保持部21固定于第1保持部20。

并且，由外螺纹51、与外螺纹51卡合的内螺纹52及供外螺纹51插入贯通的螺纹插通孔53构成第2保持部固定机构50，因此能够容易地将第2保持部21组装于第1保持部20。

另外，在上述实施方式中，将内螺纹52形成于第1保持部20，并将螺纹插通孔53形成于保持框架28，但也可以相反地将螺纹插通孔53形成于第1保持部20，并将内螺纹52形成于第2保持部21。并且，作为第2保持部21向第1保持部20的固定方法，并不限于上述实施方式的基于螺纹的紧固固定，也可以采用铆钉、粘结剂等众所周知的其他固定方法。

作为图像形成面板15，可以使用代替DMD使用液晶显示元件(LCD；Liquid CrystalDisplay(液晶显示器))的透射型图像形成面板。并且，也可以使用代替DMD使用如LED(Light Emitting Diode(发光二极管))、有机EL(El ectro Luminescence(电致发光)的自发光型元件的面板。而且，作为第1反射部、第2反射部，可以代替上述实施方式的镜面反射型第1反射镜30、第2反射镜31，使用全反射型反射镜。

在上述实施方式中，对将激光光源用作光源16的例子进行了说明，但并不限于此，也可以将水银灯、LED等用作光源16。并且，在上述实施方式中，使用了蓝色激光光源和黄色荧光体，但并不限于此，也可以代替黄色荧光体使用绿色荧光体和红色荧光体。并且，还可以代替黄色荧光体使用绿色激光光源和红色激光光源。

本发明的技术还能够适当地组合上述各种实施方式和各种变形例。并且，不限于上述实施方式，只要不脱离主旨，则可采用各种结构是理所当然的。

以上示出的记载内容及图示内容为针对本发明的技术所涉及的部分的详细说明，仅仅是本发明的技术的一例。例如，与上述的结构、功能、作用及效果相关的说明是与本发明的技术所涉及的部分的结构、功能、作用及效果的一例相关的说明。因此，可以在不脱离本发明的技术的宗旨的范围内，对以上示出的记载内容及图示内容，删除不需要的部分或追加新的要素、或替换是毋庸置疑的。并且，为了避免复杂化并且便于理解本发明的技术所涉及的部分，在以上示出的记载内容及图示内容中，省略了与在本发明的技术的实施中无需特别说明的技术常识等相关的说明。

就本说明书中记载的全部的文献、专利申请以及技术规格而言，与具体且分别记载通过参考而引入的各个文献、专利申请以及技术规格的情况相同地，通过参考而编入本说明书。