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CN1667445A - 投影光学系统和图像投影装置 - Google Patents

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CN1667445A
CN1667445A CNA2005100538903A CN200510053890A CN1667445A CN 1667445 A CN1667445 A CN 1667445A CN A2005100538903 A CNA2005100538903 A CN A2005100538903A CN 200510053890 A CN200510053890 A CN 200510053890A CN 1667445 A CN1667445 A CN 1667445A
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projection
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Abstract

本发明提供了一种在保证优质成像性能的同时，能以广角实现投影的小型化投影光学系统和图像投影装置。该投影光学系统包括具有负折射力的第一透镜组和具有负折射力的第二透镜组，该第一和第二透镜组从投影侧按顺序设置。第一透镜组包括具有朝向投影侧并形成为非球面反射面的凹面的负弯月透镜。

Description

投影光学系统和图像投影装置
技术领域
本发明涉及一种投影光学系统和一种图像投影装置，具体地说，涉及一种用于以广角和优质成像性能实现投影并使尺寸减小的投影光学系统和图像投影装置的技术。
背景技术
近年来，要求投影光学系统能够以变宽的角度来投影图像。在将这种投影光学系统应用于图像投影装置的情况下，角度的变宽可使背投电视机(即，一种从透射式屏幕的背面投影图像以便可以从前面观看图像的装置)有可能在减小屏幕和投影光学系统之间距离的同时，在大尺寸屏幕上投影图像。因此，角度变宽使得能够实现所述类型装置的小型化的优点，尤其能减小深度方向上的尺寸。另一方面，角度变宽可使前投式投影仪(即，在反射式屏幕上投影图像以便从图像投影装置侧观看图像的装置)甚至在无法确保屏幕和图像投影装置之间具有较大距离的情况下在大尺寸屏幕上投影图像。因此，角度变宽实现了使针对观看图像的场所的空间限制相对较小的优点。
作为实现角度变宽的投影光学系统，PCT专利申请第WO01/006295号(下文中称作专利文献1)的国际公开的已公开日文译文中披露了一种包括非球面镜和光学衍射系统的组合的投影光学系统和另一种包括多个非球面镜和球面镜组合的投影光学系统。同时，日本专利公开第2002-207168号(以下称作专利文献2)披露了另一种包括非球面镜和光学折射系统的组合的投影光学系统。日本专利公开第2003-177320号(以下称作专利文献3)中公开了另一种包括四个非球面镜的投影光学系统。
附带地，在与上述传统投影光学系统一样包括单个非球面镜和光学折射系统的组合的投影光学系统中，当同仅由光学折射系统构成的另一装置比较时，很容易消除色差并实现广角化。另一方面，由于单独的非球面镜承担几乎所有的发散作用，因而畸变、像场弯曲等的像差产生量非常大，以致倾向于恶化画面质量。因此，为了适当地修正畸变像差或像场弯曲，必须使非球面镜的折射力适中(必须增加曲率半径)，这使非球面镜的大小增加，并因此增加了设置非球面镜所需的空间。这表明，在应用上述投影光学系统的情况下，例如背投电视机，要求有较大的空间来容纳屏幕的下部或者上部。
另一方面，使用多个非球面镜的投影光学系统不包括光学折射系统的结构，因此，原则上不会引起色差，也根本不会涉及透镜的吸收。然而，由于这种投影光学系统只包括反射镜，因而非常容易在制造时产生误差，并且需要大量时间来调整。因此，上述类型的投影光学系统不适合用于像普通电视机这样需要大规模生产的光学系统。此外，关于专利文献3中所披露的投影光学系统，由于在竖直方向上设置了四面反射镜，因而物理上很难降低屏幕的下部或者上部。
发明内容
本发明的目的是提供一种在保证优质的成像性能的同时，尺寸很小并能够利用较宽的角度实现投影的投影光学系统和图像投影装置。
为了达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种反远距型的投影光学系统，包括具有负折射力的第一透镜组、和具有负折射力的第二透镜组，该第一和第二透镜组从投影侧按顺序设置，第一透镜组包括具有朝向投影侧并形成为非球面反射面的凹面的负弯月透镜。
根据本发明的另一个方面，提供了一种图像投影装置，包括用于形成图像的图像形成部、和用于投影由图像形成部形成的图像的投影光学系统，该投影光学系统是反远距型的，包括具有负折射力的第一透镜组和具有负折射力的第二透镜组，第一和第二透镜组从投影侧按顺序设置，第一透镜组包括具有朝向投影侧并形成为非球面反射面的凹面的负弯月透镜。
利用该投影光学系统和图像投影装置，能够将已经令人满意地修正了各种像差的高画面质量的图像以较广的角度投影。此外，能够将该投影光学系统和图像投影装置以小尺寸构造。
具体地说，在该投影光学系统和图像投影装置中，担负投影作用的最末级并在使投影角度变广中起主要作用的反射面形成为具有折射率n(＞1)的负弯月透镜的非球面凹面，使得将要投影的光通量可在通过负弯月透镜的反射面反射前后穿过负弯月透镜的凸折射面。因此，如果设定负弯月透镜的总折射力与只取决于反射面的折射力相同，换句话说，如果设定光通量的发散量相同，则负弯月透镜的曲率半径可增加相当于折射率n的量。因此，在广角相同的情况下，像差的产生量同通过只依靠反射镜(mirror)发散最末级光通量的另一结构所产生的像差比较大约减小到2/3，因此，能够以低畸变、高画面质量来投影图像。此外，这使得能够减小非球面反射面的直径和减小下弯量(sag amount)，并能够达到小型化。
优选地，投影光学系统还包括具有正折射力的第三透镜组和具有正折射力的第四透镜组，该第三和第四透镜组相对于第二透镜组在图像侧上朝向图像侧按顺序设置，第一到第四透镜组满足条件表达式(1)0.02＜f(all)·|φ1|＜0.3、(2)3.0＜φ12/φ34＜20、(3)-2.0＜f(all)·φ12＜-0.2、(4)0.1＜Tmax/T0＜5.0和(5)-30＜kr＜0，其中，f(all)是整个系统的焦距，φ1是第一透镜组的折射力，φ2是第二透镜组的折射力，φ12是第一和第二透镜组的合成折射力，φ34是第三和第四透镜组的合成折射力，Tmax是负弯月透镜在最大像高时在与光轴平行的方向上的厚度，T0是负弯月透镜在轴线上的厚度，以及kr是反射面的非球面圆锥常数。特别地，能够适当地执行对畸变和像场弯曲的像差修正。
优选地，组成第一透镜组的负弯月透镜具有非球面折射面，并满足条件表达式(6)-15.0＜kt＜15.0，其中kt是折射面的非球面圆锥常数。利用该投影光学系统，能够更合适地执行对畸变像差和像场弯曲的修正。
优选地，第一透镜组的负弯月透镜的非球面反射面包括满足条件表达式(7)0.0＜A3R＜1.0×10-12的奇数次项，其中A3R是负弯月透镜的反射面的三次非球面系数。利用该投影光学系统，可使畸变像差、像场弯曲等的像差修正变得容易。
优选地，第一透镜组的负弯月透镜的非球面反射面包括满足条件表达式(8)0.0＜A3T＜1.0×10-12的奇数次项，其中A3T是负弯月透镜的反射面的三次非球面系数。同样利用该投影光学系统，可使畸变像差、像场弯曲等的像差修正变得容易。
优选地，组成第二透镜组的一个或多个透镜的面中的至少一个由非球面形成。利用该投影光学系统，能够预期得到满意的像差修正，并能够减少透镜数量。
作为选择，组成第二透镜组的一个或多个透镜的至少一个面可以由包括奇数次项的非球面形成。同样利用该投影光学系统，能够预期得到满意的像差修正，并能够减少透镜数量。
优选地，组成第四透镜组的一个或多个透镜的至少一个面由非球面形成。同样利用该投影光学系统，能够预期得到满意的像差修正，并能够减少透镜数量。
优选地，第四透镜组包括至少一个满足条件表达式(9)0.7＜ΔP＜6.0和(10)60＜ν(凸)＜100的正透镜，其中ΔP＝{Θ-(0.6444-0.001689·ν(凸))}×100和Θ＝(ng-nF)/(nF-nC)，ν(凸)是正透镜在波长为587.6nm的d线上的阿贝数，ng是正透镜在波长为435.84nm的g线上的折射率，nF是正透镜在波长为486.13的F线上的折射率，以及nC是正透镜在波长为656.28的C线上的折射率。利用该投影光学系统，能够满意地执行色差的修正。
优选地，投影光学系统还包括介于第一和第二透镜组之间或者在图像侧上相对于第二透镜组的适当位置上插入的、用于弯曲光路的光路弯曲单元。利用该投影光学系统，能够预期在深度方向上减小投影光学系统的尺寸。
通过以下结合附图进行的描述和所附的权利要求，本发明的各种目的、特征和优点将变得显而易见，在附图中，相同的部件或元件用类似的附图标号表示。
附图说明
图1示出了根据本发明第一实施例的投影光学系统的透镜系统的示意图；
图2A到图2C示出了图1中透镜系统的球面像差、像散和畸变像差的简图；
图3示出了根据本发明第二实施例的投影光学系统的透镜系统的示意图；
图4A到图4C示出了图3中透镜系统的球面像差、像散和畸变像差的简图；
图5示出了根据本发明第三实施例的投影光学系统的透镜系统的示意图；
图6A到图6C示出了图5中透镜系统的球面像差、像散和畸变像差的简图；
图7示出了根据本发明第四实施例的投影光学系统的透镜系统的示意图；
图8A到图8C示出了图7中透镜系统的球面像差、像散和畸变像差的简图；
图9示出了根据本发明第五实施例的投影光学系统的透镜系统的示意图；
图10A到图10C示出了图9中透镜系统的球面像差、像散和畸变像差的简图；
图11示出了根据本发明第六实施例的投影光学系统的透镜系统的示意图；
图12A到图12C示出了图11中透镜系统的球面像差、像散和畸变像差的简图；
图13示出了根据本发明第七实施例的投影光学系统的透镜系统的示意图；
图14A到图14C示出了图13中透镜系统的球面像差、像散和畸变像差的简图；
图15示出了根据本发明第八实施例的投影光学系统的透镜系统的示意图；
图16A到图16C示出了图15中透镜系统的球面像差、像散和畸变像差的简图；
图17示出了应用本发明的图像投影装置的示意剖视图；
图18示出了图17中图像投影装置的图像形成部的示意图；以及
图19示出了图17所示图像投影装置的改型的示意剖视图。
具体实施方式
下面，结合附图中示出的优选实施例详细描述本发明。
本发明的投影光学系统形成为反远距(retrofocus)型投影光学系统，它包括具有负折射力的第一透镜组GR1和具有负折射力的第二透镜组GR2。第一和第二透镜组GR1和GR2从投影侧按顺序设置。第一透镜组GR1包括具有朝向投影侧并形成为非球面反射面的凹面s3的负弯月透镜G1。
如上所述，包括非球面镜和光学折射系统的组合或者包括多个非球面镜的组合的传统投影光学系统的角度的变宽，通过将诸如像场压缩(field compressor)的大部分因素主要提供给位于最远投影侧(物体侧)的非球面镜的一个面来实现。然而，在使用上述设置的情况下，由于用于使角度变宽的折射力只由一个反射面承担，因而存在畸变或像场弯曲的像差产生量太大以致恶化图像质量的趋势。
根据本发明，为了抑制像差产生量，通过将投影侧上的非球面镜替换为具有折射率n(＞1)的负弯月透镜G1，并且将具有非球面的凹面s3形成为反射面，来解决传统投影光学系统存在的问题。
当反射镜的焦距f用f＝-r/2表示时，在它具有折射率n并且在背面具有反射面的情况下，焦距f是f＝-r/2n。换句话说，如果反射面的折射力相同，则曲率半径r可增加相当于折射率n的量。因此，与只包括反射镜的情况比较，像差产生量也降低大约2/3，因此，能够获得具有低畸变、高画面质量的光学系统。此外，这使得非球面的直径减小，并能够预期地降低下弯量(在这个例子中，指的是曲面距离反射镜末端的高度)。这样，在将本发明的投影光学系统应用于背投电视机的情况下，能够减小背投电视机的厚度。
本发明的投影光学系统还包括具有正折射力的第三透镜组GR3和具有正折射力的第四透镜组的GR4。第三和第四透镜组相对于第二透镜组GR2在图像侧上朝向图像侧按顺序按顺序设置。其中整个系统的焦距用f(all)表示，第一透镜组GR1的折射力用φ1表示，第二透镜组GR2的折射力用φ2表示，第一和第二透镜组GR1和GR2的合成折射力用φ12表示，第三和第四透镜组GR3和GR4的合成折射力用φ34表示，负弯月透镜G1在最大像高时在平行于光轴的方向上的厚度用Tmax表示，负弯月透镜G1在轴线上的厚度用T0表示，以及反射面的非球面圆锥常数用kr表示，第一到第四透镜组满足下面的条件表达式(1)到(5)：
0.02＜f(all)·|φ1|＜0.3                 ...(1)
3.0＜φ12/φ34＜20                    ...(2)
-2.0＜f(all)·φ12＜-0.2              ...(3)
0.1＜Tmax/T0＜5.0                     ...(4)
-30＜kr＜0                            ...(5)
以致能够更适当地执行各种像差的修正。尤其是，能够适当地执行畸变和像场弯曲的像差修正。因此，能够令人满意地实现光学特性的提高和小型化。
条件表达式(1)、(2)、和(3)定义了透镜组中折射力的合适范围，并且在超出表达式(1)、(2)、和(3)中的下限的情况下，虽然很容易对畸变和像场弯曲进行像差修正，但这样会引起整个系统的尺寸的增加。另一方面，在超出上限的情况下，像差产生量将变得非常大，并且像差修正，尤其是畸变和像场弯曲将变得很困难。
条件表达式(4)定义了第一透镜组GR1的负弯月透镜G1在轴线上的厚度和负弯月透镜G1在最大像高时在与光轴平行的方向上的厚度之间的差，并且如果超出上限和下限的任何一个，厚度差将变得很大以致增加了制造难度。为了更容易制造，最好将该负弯月透镜的厚度Tmax和厚度T0设定在0.1＜Tmax/T0＜2.5的范围内。
优选地，组成第一透镜组GR1的负弯月透镜G1具有非球面折射面S2、S4(虽然指的是同一个表面，但是光通量两次穿过该面，因此使用了两个附图标号)，并满足下面的条件表达式，其中折射面的非球面圆锥常数用kt表示：
-15.0＜kt＜15.0                         ...(6)
条件表达式(6)同上面给出的条件表达式(5)一起定义了第一透镜组GR1的负弯月透镜的折射面s2、s4的非球面形状的合适范围。条件表达式(5)表示，对于下限方向，当同邻近轴线的部分上的曲率比较时，负弯月透镜G1的外围部分上的曲率变弱。尽管这对畸变像差的修正很有效，但是如果超出下限值，对像场弯曲等将会有不好的影响。另一方面，条件表达式(5)表示，对于上限方向，当同邻近轴线的部分上的曲率比较时，负弯月透镜G1的外围部分上的曲率增强。这样，如果超出上限值，畸变像差的修正将变得困难。条件表达式(6)与条件表达式(5)具有相反方向的效果，并且在下限方向上，当同邻近轴线的部分的曲率比较时，负弯月透镜G1的外围部分上的曲率变弱。同时，由于外围部分上呈现负折射力，当超出下限值时，畸变像差的修正变难。在上限方向上，负弯月透镜G1的外围部分上的曲率变强，并且正折射力出现，这对畸变像差的修正很有效。然而，如果超出上限值，对像场弯曲就会有不好的影响。
优选地，在负弯月透镜G1的反射面的三次非球面系数用A3R表示以及负弯月透镜G1的折射面的三次非球面系数用A3T表示的情况下，第一透镜组GR1的负弯月透镜G1的非球面反射面包括满足条件表达式(7)和(8)的奇数次项：
0.0＜A3R＜1.0×10-12                  ...(7)
0.0＜A3T＜1.0×10-12                  ...(8)
表达式(7)和(8)定义了奇数次的非球面系数的合适范围。在将三次项和五次项加到非球面系数的情况下，将一个三次项加到普通的反射面X上(＝a1·ρ-2+a2·ρ-4+...，其中ρ-2＝Y-2+Z-2)。在这个例子中，出现了二次和四次像差。通过提供合适的非球面系数，可使畸变像差、像场弯曲的像差修正变得容易。在超出表达式(7)和(8)中下限的情况下，无法充分地进行像差修正。另一方面，当超出上限时，将会引起畸变像差的额外修正。
优选地，组成第二透镜组GR2的一个或多个透镜的至少一个面和/或组成第二透镜组GR4的一个或多个透镜的至少一个面由非球面形成。这使得能够有效地执行像差修正并减少透镜数量。应当注意的是，该非球面可以是包括一个奇数次项的非球面。
优选地，在正透镜在波长为587.6nm的d线上的阿贝数用ν(凸)表示、正透镜在波长为435.84nm的g线上的折射率用ng表示、正透镜在波长为486.13nm的F线上的折射率用nF表示、以及正透镜在波长为656.28nm的C线上的折射率用nC表示的情况下，第四透镜组GR4至少包括一个满足条件表达式(9)和(10)的正透镜：
0.7＜ΔP＜6.0                         ...(9)
60＜ν(凸)＜100                       ...(10)
其中
ΔP＝{Θ-(0.6444-0.001689·ν(凸))}×100
Θ＝(ng-nF)/(nF-nC)
条件表达式(9)利用ΔP将透镜材料相对于g线和F线的异常色散特性定量地限定为与通过相互结合标准玻璃(K7和F2)的局部色散而获得的标准线之间的偏差。具体地说，ΔP和Θ表示所用透镜材料的g线和F线的局部色散率，ΔP中的0.6444-0.001689·ν(凸)表示相互结合标准玻璃的局部色散的直线。如果超出表达式中的下限，则相对于g线和F线的异常色散特性将减小，而倍率色差将变差。如果超出上限，虽然异常色散特性是充分的，但所述类型的材料通常不存在，而即便在市场上可以买到，也是非常昂贵的。
如果超出条件表达式(10)的下限，则光轴色差将恶化。如果超出上限，虽然可充分修正色差，但是所述类型的材料通常是不存在的。
以下，将描述本发明各个实施例的投影光学系统和投影光学系统中使用的数值实施例。
图1示出了根据本发明第一实施例的投影光学系统的透镜系统。
参照图1，所示的投影光学系统1包括从投影侧按顺序设置的：由具有朝向投影侧的凹面的负弯月透镜G1构成的第一透镜组GR1、具有负折射力的第二透镜组GR2、具有正折射力的第三透镜组GR3、和具有正折射力的第四透镜组GR4。这样，投影光学系统1具有四组反远距型的透镜结构。
组成第一透镜组GR1的负弯月透镜G1的凹面(位于投影侧的面)s3形成为具有非球面形状的反射面，负弯月透镜G1的凸面(位于图像侧的面)s2和s4形成为非球面形状的折射面。第二透镜组GR2包括：具有朝向投影侧的凸面和在图像侧形成为非球面的另一面的负弯月透镜形式的第二透镜G2、和负透镜形式的第三透镜G3。第二透镜G2和第三透镜G3从投影侧按顺序设置。第三透镜组GR3包括从投影侧按顺序设置的：正透镜形式的第四透镜G4、正透镜形式的第五透镜G5、和凸向投影侧的正弯月透镜形式的第六透镜G6。第四透镜组GR4包括从投影侧按顺序设置的：具有在投影侧形成为非球面的面的负透镜形式的第七透镜G7、凸向投影侧的负弯月透镜形式的第八透镜G8、正透镜形式的第九透镜G9、负透镜形式的第十透镜G10、正透镜形式的第十一透镜G11、和正透镜形式的第十二透镜G12。
在本投影光学系统1中，在第二透镜组GR2和第三透镜组GR3之间设置了大的空隙。因此，能够将如棱镜的光路弯曲单元插入空隙中。这有可能减小投影光学系统1深度方向的尺寸。
表格1～4和图2中示出了使上述根据第一实施例的投影光学系统1更加具体地实施的数值实施例1。
表1示出了各个面的曲率半径、面间距、玻璃材料在d线上的折射率nd、和玻璃材料在d线上的阿贝数νd，以及整个系统的焦距“f(all)”、F数、和像高“y′”。要注意的是，数值实施例1中假定，投影光学系统1应用于投影仪，并且将安置在第一透镜G1和屏幕之间的后表面反射镜Mr的反射面确定为第一面，其他面沿着朝向图像侧的光路按顺序单独编号。因此，由于光通量两次穿过第一透镜G1在图像侧的面，因而给这个面提供两个面编号(2和4)。要注意的是，第27～30面是存在于用来形成将要通过投影光学系统1投影在屏幕上的图像的图像形成部中的面，其一并列出以供参考。此外，在表1中，“INF”表示平面，在靠近面编号列的列中的“※”表示该面是非球面。此外，光圈(iris)通过“STOP”表示。
[表1]
f(all)＝6.292
F数＝2.6
y′＝14.0
组别   透镜     Si     曲率半径     间距   nd   υd   面
    物体     INF     252.566
第一透镜组     1     INF     -185.008   反射
  G1     2 ※     -428.258     -15.000   1.49744   56.1
    3 ※     -223.054     15.000   1.49744   56.1   反射
    4 ※     -428.258     96.743
第二透镜组   G2     5     84.086     5.024   1.52510   56.3
    6 ※     26.998     23.816
G3     7     -114.999     2.945   1.84666   23.8
    8     62.868     84.694
第三透镜组   G4     9     645.654     7.709   1.83400   37.3
    10     -249.064     3.449
  G5     11     200.243     10.000   1.83400   37.3
    12     -1494.025     50.192
G6     13     63.194     5.323   1.71300   53.9
    14     73.458     54.217
    Stop     INF     9.565
第四透镜组 G7     15 ※     -112.377     1.166   1.80160   40.7
    16     113.837     0.398
G8     17     35.191     3.325   1.80518   25.5
    18     32.692     2.729
  G9     19     49.957     13.519   1.49700   81.6
    20     -36.811     0.100
G10     21     -213.919     7.251   1.80610   40.7
    22     51.043     3.021
G11     23     68.827     11.799   1.49700   81.6
    24     -71.273     24.218
G12     25     86.839     10.539   1.49700   81.6
    26     -72.559     5.000
    27     INF     35.500   1.51680   64.2
    28     INF     23.000   1.84666   23.8
    29     INF     1.000   1.46010   60.0
    30     INF     0.700   1.51680   64.2
※...非球面
※※...包括奇数次项的非球面
在上述投影光学系统1中，第一透镜G1在图像侧上的凸面s2、s4、第一透镜G1在投影侧上的面(反射面)s3、第二透镜G2在图像侧上的面s6、和第七透镜G7在投影侧上的面s15形成为非球面。这样，在数值实施例1中的面的四次、六次、八次、和十次非球面系数A4、A6、A8、和A10同圆锥常数“K”一起在表2中示出。要注意的是，在本说明书中，非球面通过下面给出的表达式1定义，在非球面包括三次或五次的奇数次项的情况下，它通过下面给出的另一个表达式2来定义。此外，在表2中，非球面系数的“E-i”表示“10-i”。
[表达式1]
X＝(C·H^2)/[1+{1-(1+k)·C^2·H^2}]+A4·C^4+A6·C^6+A8·C^8+…
其中，C是曲率半径的倒数，H是在高度方向上到光轴的距离
[表达式2]
X＝(C·H^2)/[1+{1-(1+k)·C^2·H^2}]+A3·C^3+A4·C^4+A5·C^5+A6·C^6+A8·C^8+…
[表2]
S2.S4 K A4 A6 A8 A10
2.95170 -2.21228E-08 1.19295E-12 -1.00952E-17
S3 K A4 A6 A8 A10
-16.60312 -1.23716E-08 2.15739E-13 5.17424E-18 -1.41079E-22
S6 K A4 A6 A8 A10
-1.79485 8.17503E-06 -2.46046E-09 2.68911E-12 -2.33695E-15
S15 K A4 A6 A8 A10
0 -4.75118E-06 7.45378E-10 -2.22092E-11 5.37937E-14
针对数值实施例1中的条件表达式的原始数据在表3中示出，与原始数据相关的各个数值在表4中示出。
[表3]
f(all)     6.292
φ1     -0.0108200
φ2     -0.0400366
φ12     -0.1045992
φ3     0.0103940
φ4     0.0166150
φ34     -0.0024484
T23     84.69400
Tmax     7.53102
T0     15.00000
TASr     -0.56637
TAS2     0.08877
SASr     -0.26402
SAS2     0.18982
其中
f(all)：整个系统的焦距
φ1：第一透镜组的折射力
φ2：第二透镜组的折射力
φ12：第一和第二透镜组的合成折射力
φ3：第三透镜组的折射力
φ4：第四透镜组的折射力
φ34：第三和第四透镜组的合成折射力
T23：第二透镜组和第三透镜组之间的距离
Tmax：负弯月透镜在最大像高时在与光轴平行的方向上的厚度
T0：负弯月透镜在轴线上的厚度
TASr：由反射面s3产生的切向像场弯曲的赛德尔像差
TAS2：由第二透镜G2的非球面产生的切向(也称子午向像场弯曲的赛德尔像差
SASr：由反射面s3产生的径向(也称弧矢向)像场弯曲的赛德尔像差
SAS2：由第二透镜G2的非球面产生的径向像场弯曲的赛德尔像差
[表4]
(-)表示缺少数据
f(all)·|φ1|     0.06808
φ1/φ2     0.27025
φ12/φ34     42.72145
|φ2|/T23     0.00124
fall·φ12     -0.65814
fall·φ34     -0.01541
Tmax/T0     0.50207
TAS2+TASr     -0.47760
SAS2+SASr     -0.07420
kr     -16.60312
kt     2.96170
kr/kt     -5.60594
A3R     (-)
A3T     (-)
A3(2)     (-)
ΔP     3.20(G9，G11，G12)
ν(凸)     81.6(G9，G11，G12)
其中
kr：负弯月透镜的反射面的非球面圆锥常数
kt：负弯月透镜的折射面的非球面圆锥常数
A3R：负弯月透镜的反射面的三次非球面系数
A3T：负弯月透镜的折射面的三次非球面系数
A3(2)：第二透镜组的折射面的三次非球面系数
ΔP＝{Θ-(0.6444-0.001689·ν(凸))}×100
Θ＝(ng-nF)/(nF-nC)
ν(凸)：第四透镜组的正透镜在d线上(587.6nm)的阿贝数
ng：第四透镜组的正透镜在g线上(435.84nm)的折射率
nF：第四透镜组的正透镜在F线上(486.13nm)的折射率
nC：第四透镜组的正透镜在C线上(656.28nm)的折射率
图2示出了数值实施例1的球面像差、像散、和畸变像差。要注意的是，在球面像差图中，实线表示在g线上(波长：435.8nm)的像差曲线，虚线表示在d线(波长：587.6nm)上的像差曲线，点划线表示在C线(波长：656.3nm)上的像差曲线。在像散图中，实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。根据本发明投影光学系统，能令人满意地修正球面像差、像散、和畸变像差。
图3示出了根据本发明第二实施例的投影光学系统2的透镜系统。
参照图3，所示的投影光学系统2包括从投影侧按顺序设置的：由具有朝向投影侧的凹面的负弯月透镜G1构成的第一透镜组GR1、具有负折射力的第二透镜组GR2、具有正折射力的第三透镜组GR3、和具有正折射力的第四透镜组GR4。这样，投影光学系统2具有四组反远距型透镜结构。
组成第一透镜组GR1的负弯月透镜G1的凹面(位于投影侧的面)s3形成为具有非球面形状的反射面，负弯月透镜G1的凸面(位于图像侧的面)s2、s4形成为非球面形状的折射面。第二透镜组GR2包括：具有朝向投影侧的凸面和在图像侧形成为非球面的另一面的负弯月透镜形式的第二透镜G2；和负透镜形式的第三透镜G3。第二透镜G2和第三透镜G3从投影侧按顺序设置。第三透镜组GR3包括从投影侧按顺序设置的：具有朝向投影侧的凸面的正弯月透镜形式的第四透镜G4、具有朝向投影侧的凸面的正弯月透镜形式的第五透镜G5、和正透镜G6。第四透镜组GR4包括从投影侧按顺序设置的：具有在投影侧形成为非球面的面的负透镜形式的第七透镜G7、负透镜形式的第八透镜G8、正透镜形式的第九透镜G9、具有朝向投影侧的凸面的负透镜形式的第十透镜G10、正透镜形式的第十一透镜G11、和正透镜形式的第十二透镜G12。
在本投影光学系统2中，在第三透镜组GR3的第五透镜G5和第六透镜G6之间设置了大的空隙。因此，能够将像棱镜这样的光路弯曲单元插入空隙中。这使得能够减小投影光学系统2在深度方向上的尺寸。
表5～8和图4中示出了更加具体地实施根据上述第二实施例的投影光学系统2的数值实施例2。
表5示出了每个面的曲率半径、面间距、玻璃材料在d线上的折射率nd、和玻璃材料在d线上的色阿贝数νd，以及整个系统的焦距“f(all)”，F数、和像高“y′”。要注意的是，数值实施例2中假定，该投影光学系统2应用在投影仪上，并且将安置在第一透镜G1和屏幕之间的后表面反射镜Mr的反射面确定为第一面，其他面沿着朝向图像侧的光路按顺序单独编号。因此，由于光通量两次穿过第一透镜G1位于图像侧的面，因而给这个面提供了两个面编号(2和4)。要注意的是，第27～30面是存在于用来形成将要通过投影光学系统2在屏幕上投影的图像的图像形成部中的面，其一并列出以供参考。此外，在表5中，“INF”表示平面，在靠近面编号列的列中的“※”表示该面是非球面。此外，光圈通过面编号“STOP”表示。
[表5]
f(all)＝6.100
F数＝2.6
y′＝14.0
组别 透镜     Si   曲率半径     间距   nd   υd   面
    物体   INF     261.251
第一透镜组     1   INF     -160.000   反射
G1     2   ※   -420.456     -15.000   1.49744   56.1
    3   ※   -195.142     15.000   1.49744   56.1   反射
    4   ※   -420.456     169.096
第二透镜组 G2     5   264.203     2.967   1.52510   56.3
    6   ※   29.646     19.851
G3     7   -42.773     2.318   1.84666   23.8
    8   156.162     20.759
第三透镜组 G4     9   -299.067     19.069   1.83400   37.3
    10   -60.988     0.550
G5     11   94.898     14.834   1.83400   37.3
    12   463.486     70.677
G6     13   1354.292     25.988   1.71300   53.9
    14   -247.044     0.100
    Stop   INF     6.107
第四透镜组 G7     15   ※   -1310.269     5.945   1.80160   40.7
    16   177.164     2.825
G8     17   -149.539     2.559   1.80518   25.5
    18   165.530     0.507
G9     19   61.961     8.767   1.49700   81.6
    20   -46.823     0.107
G10     21   62.575     2.559   1.80610   40.7
    22   38.150     25.407
G11     23   127.422     8.203   1.49700   81.6
    24   -91.242     0.107
G12     25   121.089     9.268   1.49700   81.6
    26   -76.718     5.000
    27   INF     35.500   1.51680   64.2
    28   INF     23.000   1.84666   23.8
    29   INF     1.000   1.46010   60.0
    30   INF     0.700   1.51680   64.2
※...非球面
※※...包括奇数次项的非球面
在上述投影光学系统2中，第一透镜G1在图像侧上的凸面s2、s4、第一透镜G1在投影侧上的面(反射面)s3、第二透镜G2在图像侧上的面s6、和第七透镜G7在投影侧上的面s15形成为非球面。这样，在数值实施例2中的面的四次、六次、八次、和十次非球面系数A4、A6、A8、和A10同圆锥常数“K”一起在表6中示出。
[表6]
S2.S4 K A4 A6 A8 A10
1.87674 6.66165E-09 2.85628E-13 -2.54281E-18
S3 K A4 A6 A8 A10
-12.16085 -1.38944E-09 1.06919E-13 -3.09915E-19 -2.48671E-23
S6 K A4 A6 A8 A10
-0.74094 3.96352E-06 -1.87065E-09 4.54798E-12 -4.09213E-15
S15 K A4 A6 A8 A10
-29164.26895 -5.04107E-06 1.33506E-08 -8.17436E-11 1.94347E-13
针对数值实施例2中的条件表达式的原始数据在表7中示出，与原始数据有关的各个数值在表8中示出。
[表7]
f(all)     6.100
φ1     -0.0126474
φ2     -0.0488949
φ12     -0.1801119
φ3     0.0163294
φ4     0.0184797
φ34     -0.0139721
T23     20.75900
Tmax     16.20000
T0     15.00000
TASr     -0.69595
TAS2     0.88658
SASr     -0.31798
SAS2     0.44145
[表8]
f(all)·|φ1|     0.07715
φ1/φ2     0.25867
φ12/φ34     12.89083
|φ2|/T23     0.00868
fall·φ12     -1.09868
fall·φ34     -0.08523
Tmax/T0     1.08000
TAS2+TASr     0.19063
SAS2+SASr     0.12347
kr     -12.16085
kt     1.87674
kr/kt     -6.47977
A3R     (-)
A3T     (-)
A3(2)     (-)
ΔP     3.20(G9，G11，G12)
ν(凸)     81.6(G9，G11，G12)
图4示出了数值实施例2的球面像差、像散、和畸变像差。要注意的是，在球面像差图中，实线表示在g线上(波长：435.8nm)的像差曲线，虚线表示在d线(波长：587.6nm)上的像差曲线，点划线表示在C线(波长：656.3nm)上的像差曲线。在像散图中，实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。
图5示出了根据本发明第三实施例的光学透镜系统3的透镜系统。
参照图5，所示的投影光学系统3包括从投影侧按顺序设置的：由具有朝向投影侧的凹面的负弯月透镜G1构成的第一透镜组GR1、具有负折射力的第二透镜组GR2、具有正折射力的第三透镜组GR3、和具有正折射力的第四透镜组GR4。这样，投影光学系统3具有四组反远距型的透镜结构。
组成第一透镜组GR1的负弯月透镜G1的凹面(位于投影侧的面)s3形成为具有非球面形状的反射面，负弯月透镜G1的凸面(位于图像侧的面)s2、s4形成为非球面形状的折射面。第二透镜组GR2包括：具有朝向投影侧的凸面的负弯月透镜形式的第二透镜G2、具有朝向投影侧的凸面并具有在图像侧形成为非球面的面的负弯月透镜形式的第三透镜G3、负透镜形式的第四透镜G4、和具有朝向投影侧的凹面的正弯月透镜形式的第五透镜G5。第二到第五透镜G2～G5从投影侧按顺序设置。第三透镜组GR3包括从投影侧按顺序设置的：正透镜形式的第六透镜G6、具有朝向投影侧的凸面的正弯月透镜形式的第七透镜G7、负透镜形式的第八透镜G8、和正透镜形式的G9。第四透镜组GR4包括从投影侧按顺序设置的：具有朝向投影侧的凸面的正弯月透镜形式的第十透镜G10、负透镜形式的第十一透镜G11、正透镜形式的第十二透镜G12、具有朝向投影侧的凹面的负弯月透镜形式的第十三透镜G13、正透镜形式的第十四透镜G14、和正透镜形式的第十五透镜G15。
表9～12和图6中示出了更加具体地实施根据上述第三实施例的投影光学系统3的数值实施例3。
表9示出了每个面的曲率半径、面间距、玻璃材料在d线上的折射率nd、和玻璃材料在d线上的阿贝数νd，以及整个系统的焦距“f(all)”，F数、和像高“y′”。要注意的是，数值实施例3中假设，该投影光学系统3应用在投影仪上，并且将设置在第一透镜G1和屏幕之间的后表面反射镜Mr的反射面确定为第一面，其他面沿着朝向图像侧的光路按顺序单独编号。因此，由于光通量两次穿过第一透镜G1位于图像侧的面，因而给这个面提供两个面编号(2和4)。要注意的是，第33～36面是存在于用来形成将要通过投影光学系统3在屏幕上投影的图像的图像形成部中的面，其一并列出以供参考。此外，在表9中，“INF”表示平面，在靠近面编号列的列中的“※”表示该面是非球面。此外，光圈通过面编号“STOP”表示。
[表9]
f(all)＝3.750
F数＝2.6
y′＝14.0
组别 透镜 Si 曲率半径 间距 nd υd 面
    物体     INF     164.747
    1     INF     -70.000   反射
第一透镜组 G1     2 ※     -284.477     -15.000   1.52510   56.3
    3 ※     -155.966     15.000   1.52510   56.3   反射
    4 ※     -284.477     284.228
第二透镜组 G2     5     80.393     25.553   1.80880   28.0
    6     63.116     5.387
G3     7     88.008     8.000   1.52510   56.3
    8 ※     28.726     24.884
G4     9     -57.864     4.265   1.79860   22.6
    10     114.962     12.058
G5     11     -88.666     14.704   1.74803   44.5
    12     -76.468     8.148
第三透镜组 G6     13     377.996     15.750   1.66051   55.4
    14     -86.287     0.480
G7     15     77.164     16.800   1.80338   23.1
    16 ※     203.307     11.248
G8     17     -606.795     10.241   1.69260   37.4
    18     62.373     5.648
G9     19     83.384     26.116   1.50225   60.7
    20     -131.790     45.778
    Stop     INF     4.107
第四透镜组 G10     21     76.485     3.227   1.79798   22.6
    22     629.432     5.795
G11     23     -151.115     2.559   1.67012   28.5
    24     45.100     4.314
G12     25     624.500     8.767   1.49700   81.6
    26     -21.779     0.500
G13     27     21.910     2.559   1.80610   40.7
    28     -40.996     15.533
G14     29     251.996     8.203   1.49700   81.6
    30     -64.418     0.107
G15     31     84.897     9.268   1.49700   81.6
    32     -89.681     12.000
    33     INF     27.000   1.84666   23.8
    34     INF     21.000   1.84666   23.8
    35     INF     2.000   1.51680   64.2
※...非球面
※※...包括奇数次项的非球面
在上述投影光学系统3中，第一透镜G1在图像侧上的凸面s2、s4、第一透镜G1在投影侧上的面(反射面)s3、第二透镜G2在图像侧上的面s6、和第三透镜G3在图像侧上的面s8形成为非球面。这样，在数值实施例3中的面的四次、六次、八次、和十次非球面系数A4、A6、A8、和A10同圆锥常数“K”一起在表10中示出。
[表10]
S2.S4 K A4 A6 A8 A10
-5.36319
S3 K A4 A6 A8 A10
-6.48508 2.00230E-10 5.78010E-15 -8.15674E-20 3.33126E-25
S8 K A4 A6 A8 A10
-0.64048 2.27246E-06 -1.05266E-09 1.78691E-12 -1.02877E-15
针对数值实施例3中的条件表达式的原始数据在表11中示出，涉及原始数据的各个数值在表12中示出。
[表11]
f(all) 3.750
φ1 -0.0152286
φ2 -0.0286965
φ12 -0.1946875
φ3 0.0135709
φ4 0.0201089
φ34 -0.007716
T23 8.14800
Tmax 14.99992
T0 15.00000
TASr -0.68194
TAS2 0.79244
SASr -0.34220
SAS2 0.42792
[表12]
f(all)·|φ1|     0.05711
φ1/φ2     0.53068
|φ12|/φ3     14.34595
|φ2|/T23     0.02389
fall·φ12     -0.73008
fall·φ34     -0.02894
Tmax/T0     0.99999
TAS2+TASr     0.11050
SAS2+SASr     0.08572
kr     -6.48508
kt     -5.36319
kr/kt     1.20918
A3R     (-)
A3T     (-)
A3(2)     (-)
ΔP     3.20(G12，G14，G15)
ν(凸)     81.6(G12，G14，G15)
图6示出了数值实施例3的球面像差、像散、和畸变像差。要注意的是，在球面像差图中，实线表示在g线上(波长：435.8nm)的像差曲线，虚线表示在d线(波长：587.6nm)上的像差曲线、点划线表示在C线(波长：656.3nm)上的像差曲线。在像散图中，实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。根据本实施例的投影光学系统，能令人满意地修正球面像差、像散、和畸变像差。
图7示出了根据本发明第四实施例的光学透镜系统4的透镜系统。
参照图7，所示的投影光学系统4包括从投影侧按顺序设置的：由具有朝向投影侧的凹面的负弯月透镜G1构成的第一透镜组GR1、具有负折射力的第二透镜组GR2、具有正折射力的第三透镜组GR3、和具有正折射力的第四透镜组GR4。此外，在第二透镜组GR2和第三透镜组GR3之间插入玻璃元件G4。这样，投影光学系统4具有四组反远距型的透镜结构。
组成第一透镜组GR1的负弯月透镜G1的凹面(位于投影侧的面)s3形成为具有非球面形状的反射面，负弯月透镜G1的凸面(位于图像侧的面)s2、s4形成为非球面形状的折射面。第二透镜组GR2包括从投影侧按顺序设置的：具有朝向投影侧的凸面和具有在图像侧形成为非球面的面的负弯月透镜形式的第二透镜G2、和负弯月透镜形式的第三透镜G3。第三透镜组GR3包括：正透镜形式的第五透镜G5、具有朝向投影侧的凸面的正弯月透镜形式的第六透镜G6、和具有朝向投影侧的凸面的正弯月透镜形式的第七透镜G7。第五到第七透镜G5～G7从投影侧按顺序设置。第四透镜组GR4包括从投影侧按顺序设置的：具有朝向投影侧的凸面的负弯月透镜形式的第八透镜G8、负透镜形式的第九透镜G9、正透镜形式的第十透镜G10、具有在图像侧为非球面的面的负透镜形式的第十一透镜G11、正透镜形式的第十二透镜G12、和正透镜形式的第十三透镜G13。
在根据本第四实施例的投影光学系统4中，由于在第二透镜组GR2和第三透镜组GR3之间插入玻璃元件G4，如果将像棱镜这样的光路弯曲单元代替玻璃元件G4插入，则能够将光路弯曲。这使得能够减小投影光学系统在深度方向上的尺寸，即，投影光学系统在投影方向上的尺寸。要注意的是，用于弯曲光路以减小投影光学系统在深度方向上的尺寸的元件不限于棱镜，也可以是像反射镜那样的其他组件。
表13～16和图8中示出了更加具体地实施根据上述第四实施例的投影光学系统4的数值实施例4。
表13指出了每个面的曲率半径、面间距、玻璃材料在d线上的折射率nd、和玻璃材料在d线上的阿贝数，以及整个系统的焦距“f(all)”、F数、和像高“y′”。要注意的是，数值实施例4中假设，该投影光学系统4应用在投影仪上，并且将设置在第一透镜G1和屏幕之间的后表面反射镜Mr的反射面确定为第一面，其他面沿着朝向图像侧的光路按顺序单独编号。因此，由于光通量两次穿过第一透镜G1在图像侧的面，因而向这个面提供了两个面编号(2和4)。要注意的是，第29～32面是存在于用来形成将要通过投影光学系统4在屏幕上投影的图像的图像形成部中的面，其一并列出以供参考。此外，在表13中，“INF”表示平面，在靠近面编号列的列中的“※”表示该面是非球面。此外，光圈通过面编号“STOP”表示。
[表13](见下页)
f(all)＝6.315
F数＝2.6
y′＝14.0
※...非球面
※※...包括奇数次项的非球面
在上述投影光学系统4中，第一透镜G1在图像侧上的凸面s2、s4、第一透镜G1在投影侧上的面(反射面)s3、第二透镜G2在图像侧上的面s6、第八透镜G8在投影侧上的面s17、和第十一透镜G11在图像侧的面s24形成为非球面。这样，在数值实施例4中的面的四次、六次、八次、和十次非球面系数A4、A6、A8、和A10同圆锥常数“K”一起在表14中示出。
[表13]
组别 透镜 Si 曲率半径 间距 Nd υd 面
    物体     INF     272.425
1 INF     -185.000 反射
第一透镜组 G1     2 ※     -264.535     -15.000   1.49744     56.1
3 ※ -138.170 15.000 1.49744 56.1 反射
    4 ※     -264.535     70.050
第二透镜组 G2     5     51.686     2.967   1.52510     56.3
    6 ※     24.344     17.976
G3     7     -96.936     2.318   1.84666     23.8
    8     46.115     6.948
G4     9     INF     80.835   1.51680     64.200
    10     INF     0.195
第三透镜组 G5     11     262.123     28.100   1.83400     37.3
    12     -186.456     13.412
G6     13     67.426     11.123   1.83400     37.3
    14     166.510     49.698
G7     15     53.729     2.453   1.71300     53.9
    16     91.801     0.100
    Stop     INF     4.775
第四透镜组 G8     17 ※     1577.829     5.945   1.80610     40.7
18 88.332 2.825
G9     19     -86.808     2.559   1.80518     25.5
    20     113.090     0.507
G10     21     52.397     8.767   1.49700     81.6
    22     -28.340     0.107
G11     23     -831.833     2.559   1.80610     40.7
    24     54.443     25.407
G12     25     107.560     8.203   1.49700     81.6
    26     -97.807     0.107
G13     27     125.792     9.268   1.49700     81.6
    28     -71.509     5.000
    29     INF     35.500   1.51680     64.2
    30     INF     23.000   1.84666     23.8
    31     INF     1.000   1.46010     60.0
    32     INF     0.700   1.51680     64.2
[表14]
S2.S4 K A4 A6 A8 A10
1.75803 -6.15235E-08 5.75012E-12 -7.00202E-17
S3 K A4 A6 A8 A10
-12.92508 -4.43591E-08 2.10720E-12 2.33211E-18 -1.25537E-21
S6 K A4 A6 A8 A10
-1.45678 9.42139E-06 -3.72048E-10 3.67301E-12 -1.22045E-14
S17 K A4 A6 A8 A10
0 -5.66947E-06 -2.90501E-09 -4.56290E-11 1.23761E-13
S24 K A4 A6 A8 A10
1.608862 2.96817E-06 5.58643E-10 -7.51100E-12 3.30174E-14
针对数值实施例4中的条件表达式的原始数据在表15中示出，涉及原始数据的各个数值在表16中示出。
[表15]
f(all)     6.315
φ1     -0.0170952
φ2     -0.0433833
φ12     -0.1307783
φ3     0.0146024
φ4     0.0175022
φ34     0.0002042
T23     60.43657
Tmax     8.00906
T0     15.00000
TASr     -0.89199
TAS2     0.14926
SASr     -0.41831
SAS2     0.22745
[表16]
f(all)·|φ1|     0.10796
φ1/φ2     0.39405
|φ12|/φ3     8.95595
|φ2|/T23     0.00216
fall·φ12     -0.82586
fall·φ34     0.00129
Tmax/T0     0.53394
TAS2+TASr     -0.74273
SAS2+SASr     -0.19085
kr     -12.92508
kt     1.75803
kr/kt     -7.35202
A3R     (-)
A3T     (-)
A3(2)     (-)
ΔP     3.20(G9，G11，G12)
ν(凸)     81.6(G9，G11，G12)
图8示出了数值实施例4的球面像差、像散、和畸变像差。要注意的是，在球面像差图中，实线表示在g线上(波长：435.8nm)的像差曲线，虚线表示在d线(波长：587.6nm)上的像差曲线，点划线表示在C线(波长：656.3nm)上的像差曲线。在像散图中，实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。根据本实施例的投影光学系统，能令人满意地修正球面像差、像散、和畸变像差。
图9示出了根据本发明第五实施例的投影光学系统5的透镜系统。
参照图9，所示的投影光学系统5包括从投影侧按顺序设置的：由具有朝向投影侧的凹面的负弯月透镜G1构成的第一透镜组GR1、具有负折射力的第二透镜组GR2、具有正折射力的第三透镜组GR3、和具有正折射力的第四透镜组GR4。这样，投影光学系统5具有四组反远距型透镜结构。
组成第一透镜组GR1的负弯月透镜G1的凹面(位于投影侧的面)s3形成为具有非球面形状的反射面，负弯月透镜G1的凸面(位于图像侧的面)s2、s4形成为非球面形状的折射面。第二透镜组GR2包括从投影侧按顺序设置的：具有朝向投影侧的凸面的正弯月透镜形式的第二透镜G2、具有朝向投影侧的凸面和具有在图像侧形成为非球面的面的负弯月透镜形式的第三透镜G3、负透镜形式的第四透镜G4、和具有朝向投影侧的凹面的负弯月透镜形式的第五透镜G5。第三透镜组GR3包括从投影侧按顺序设置的：正透镜形式的第六透镜G6、具有朝向投影侧的凸面的正弯月透镜形式的第七透镜G7、负透镜形式的第八透镜G8、和正透镜形式的第九透镜G9。第四透镜组GR4包括从投影侧按顺序设置的：具有朝向投影侧的凹面的负弯月透镜形式的第十透镜G10、具有朝向投影侧的凸面的负弯月透镜形式的第十一透镜G11、具有朝向投影侧的凹面的正弯月透镜形式的第十二透镜G12、具有朝向投影侧的凹面的负弯月透镜形式的第十三透镜G13、正透镜形式的第十四透镜G14、和正透镜形式的第十五透镜G15。
表17～20和图10中示出了更加具体地实施根据上述第五实施例的投影光学系统5的数值实施例5。
表17指出了每个面的曲率半径、面间距、玻璃材料在d线上的折射率nd、和玻璃材料在d线上的阿贝数νd，以及整个系统的焦距“f(all)”，F数、和像高“y′”。要注意的是，数值实施例5假设，该投影光学系统5应用在投影仪上，并且将安置在第一透镜G1和屏幕之间的后表面反射镜Mr的反射面确定为第一面，其他面沿着朝向图像侧的光路按顺序单独编号。因此，由于光通量两次穿过第一透镜G1在图像侧的面，因而向这个面提供了两个面编号(2和4)。要注意的是，第33～36面是存在于用来形成将要通过投影光学系统5在屏幕上投影的图像的图像形成部中的面，其一并列出以供参考。此外，在表17中，“INF”表示平面，在靠近面编号列的列中的“※”表示该面是非球面。此外，光圈通过面编号“STOP”表示。
[表17]
f(all)＝4.000
F数＝2.8
y′＝14.5
组别 透镜 Si 曲率半径 间距 nd υd 面
    物体     INF     161.120
    1     INF     -70.000 反射
第一透镜组 G1     2 ※     -666.778     -15.000   1.52510   56.3
    3 ※     -239.728     15.000   1.52510   56.3 反射
    4 ※     -666.778     510.571
第二透镜组 G2     5     71.960     31.000   1.84793   35.7
    6     100.575     0.700
G3     7     93.726     8.000   1.52510   56.3
    8 ※     30.358     22.248
G4     9     -103.029     4.265   1.79850   22.6
    10     58.306     17.598
G5     11     -44.330     14.800   1.74804   51.8
    12     -52.627     7.609
第三透镜组 G6     13     598.125     14.000   1.79149   46.1
    14     -135.161     13.772
G7     15     86.164     16.800   1.77020   24.6
    16     290.784     15.490
G8     17     -522.081     11.000   1.56202   42.6
    18     47.385     1.590
G9     19     50.430     10.000   1.49864   68.9
    20     -90.566     31.670
    Stop     INF     4.107
第四透镜组 G10     21     -47.047     3.227   1.51212   65.8
    22     -76.775     1.509
G11     23     57.904     2.559   1.57718   38.2
    24     36.179     9.880
G12     25     -357.091     8,767   1.49700   81.6
    26     -22.139     0.500
G13     27     -22.250     2.559   1.80610   40.7
    28     -43.625     11.202
G14     29     375.797     8.203   1.49700   81.6
    30     -59.342     0.107
G15     31     83.570     9.268   1.49700   81.6
    32     -85.370     12.000
    33     INF     27.000   1.84666   23.8
    34     INF     21.000   1.84666   23.8
    35     INF     2.000   1.51680   64.2
    36     INF     1.100   1.51680   64.2
※...非球面
※※...包括奇数次项的非球面
在上述投影光学系统5中，第一透镜G1在图像侧上的凸面s2、s4、第一透镜G1在投影侧上的面(反射面)s3、第二透镜G2在图像侧上的面s6、第三透镜G3在投影侧上的面s8形成为非球面而。这样，数值实施例5中的面的四次、六次、八次、和十次非球面系数A4、A6、A8、和A10同圆锥常数“K”一起在表18中示出。
[表18]
S2.S4 K A4 A6 A8 A10
-8.07721
S3 K A4 A6 A8 A10
-8.07974 -3.67539E-10 7.47650E-15 -4.70348E-20 1.08528E-25
S8 K A4 A6 A8 A10
-0.68911 2.73512E-06 1.11794E-09 3.68257E-13 1.66269E-15
针对数值实施例5中的条件表达式的原始数据在表19中示出，涉及原始数据的各个数值在表20中示出。
[表19]
f(all)     4.000
φ1     -0.0109644
φ2     -0.0196815
φ12     -0.1586264
φ3     0.0135381
φ4     0.0220522
φ34     -0.0014364
T23     7.60900
Tmax     36.38923
T0     15.00000
TASr     -0.39787
TAS2     0.53319
SASr     -0.20109
SAS2     0.31967
[表20]
f(all)·|φ1|     0.04386
φ1/φ2     0.55709
|φ12|/φ3     11.71704
|φ2|/T23     0.02085
fall·φ12     -0.63451
fall·φ34     -0.00575
Tmax/T0     2.42595
TAS2+TASr     0.13532
SAS2+SASr     0.11858
kr     -8.07721
kt     -8.07974
kr/kt     0.99969
A3R     (-)
A3T     (-)
A3(2)     (-)
ΔP     3.20(G9，G11，G12)
ν(凸)     81.6(G9，G11，G12)
图10示出了数值实施例5的球面像差、像散、和畸变像差。要注意的是，在球面像差图中，实线表示在g线上(波长：435.8nm)的像差曲线，虚线表示在d线(波长：587.6nm)上的像差曲线，点划线表示在C线(波长：656.3nm)上的像差曲线。在像散图中，实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。根据本实施例的投影光学系统，能令人满意地修正球面像差、像散、和畸变像差。
图11示出了根据本发明第六实施例的投影光学系统6的透镜系统。
参照图11，所示的投影光学系统6包括从投影侧按顺序设置的：由具有朝向投影侧的凹面的负弯月透镜G1构成的第一透镜组GR1、具有负折射力的第二透镜组GR2、具有正折射力的第三透镜组GR3、和具有正折射力的第四透镜组GR4。此外，在第二透镜组GR2和第三透镜组GR3之间插入玻璃元件G4。这样，投影光学系统6具有四组反远距型透镜结构。
组成第一透镜组GR1的负弯月透镜G1的凹面(位于投影侧的面)s3形成为具有非球面形状的反射面，负弯月透镜G1的凸面(位于图像侧的面)s2、s4形成为非球面形状的折射面。第二透镜组GR2包括从投影侧按顺序设置的：具有朝向投影侧的凸面和具有在图像侧形成为非球面的面的负弯月透镜形式的第二透镜G2、和负弯月透镜形式的第三透镜G3。第三透镜组GR3包括：正透镜形式的第五透镜G5、具有朝向投影侧的凸面的正弯月透镜形式的第六透镜G6、和具有朝向投影侧的凸面的正弯月透镜形式的第七透镜G7。第五到第七透镜G5～G7从投影侧按顺序设置。第四透镜组GR4包括从投影侧按顺序设置的：具有在投影侧为非球面的负透镜形式的第八透镜G8、负透镜形式的第九透镜G9、正透镜形式的第十透镜G10、具有在图像侧为非球面的面的负透镜形式的第十一透镜G11、正透镜形式的第十二透镜G12、和正透镜形式的第十三透镜G13。
在根据该第六实施例的投影光学系统6中，在第二透镜组GR2和第三透镜组GR3之间插入有玻璃元件G4，如果插入像棱镜这样的光路弯曲单元来代替玻璃元件G4，则能够将光路弯曲。这使得能够减小投影光学系统6在深度方向上的尺寸，即，投影光学系统6在投影方向上的尺寸。要注意的是，用于弯曲光路以减小投影光学系统在深度方向上的尺寸的元件不仅仅限于棱镜，也可以是像反射镜这样的其他元件。
表21～24和图12中指出了更加具体地实施根据上述第六实施例的投影光学系统6的数值实施例6。
表21示出了各个面的曲率半径、面间距、玻璃材料在d线上的折射率nd、和玻璃材料在d线上的阿贝数νd，以及整个系统的焦距“f(all)”，F数、和像高“y′”。要注意的是，数值实施例6假设，投影光学系统6应用在投影仪上，并且将安置在第一透镜G1和屏幕之间的后表面反射镜Mr的反射面确定为第一面，其他面沿着朝向图像侧的光路按顺序单独编号。因此，由于光通量两次穿过第一透镜G1在图像侧的面，因而向这个面提供两个面编号(2和4)。要注意的是，第29～32面是存于用来形成将要通过投影光学系统6在屏幕上投影的图像的图像形成部中的面，其一并列出以供参考。此外，在表21中，“INF”表示平面，在靠近面编号列的列中的“※”表示该面是非球面，而“※※”表示该面是包括奇数次项的非球面。此外，光圈通过面编号“STOP”表示。
[表21]
f(all)＝6.2
F数＝2.6
y′＝14.0
组别   透镜     Si     曲率半径     间距   Nd    υd 面
    物体     INF     260.868
    1     INF     -185.008 反射
第一透镜组 G1     2 ※     -266.159     -15.000   1.49744     56.1
    3 ※     -142.277     15.000   1.49744     56.1 反射
    4 ※     -266.159     82.441
第二透镜组   G2     5     48.709     2.967   1.52510     56.3
    6 ※     25.121     19.049
  G3     7     -95.514     2.318   1.84666     23.8
    8     46.558     12.948
  G4     9     INF     75.000   1.51680     64.200
    10     INF     0.234
第三透镜组   G5     11     262.499     28.100   1.83400     37.3
    12     -193.693     13.655
  G6     13     65.519     11.644   1.83400     37.3
    14     155.375     48.383
  G7     15     41.361     4.001   1.71300     53.9
    16     69.312     0.100
    Stop     INF     3.956
第四透镜组   G8     17 ※     -633.631     5.945   1.80610     40.7
    18     65.188     2.825
  G9     19     -148.298     2.559   1.80518     25.5
    20     68.982     0.507
  G10     21     39.761     8.767   1.49700     81.6
    22     -28.923     0.107
  G11     23     -975.122     2.559   1.80610     40.7
    24 ※     52.856     25.407
  G12     25     109.232     8.203   1.49700     81.6
    26     -91.908     0.107
  G13     27     117.155     9.268   1.49700     81.6
    28     -72.075     5.000
    29     INF     35.500   1.51680     64.2
    30     INF     23.000   1.84666     23.8
    31     INF     1.000   1.46010     60.0
    32     INF     0.700   1.51680     64.2
※...非球面
※※...包括奇数次项的非球面
在上述投影光学系统6中，第一透镜G1在图像侧上的凸面s2、s4、第一透镜G1在投影侧上的面(反射面)s3、第二透镜G2在图像侧上的面s6、第八透镜G8在投影侧上的面s17、和第十一透镜G11的面s24形成为非球面。这样，数值实施例6中的面的三次、四次、五次、六次、八次、和十次非球面系数A3、A4、A5、A6、A8、和A10同圆锥常数“K”一起在表22中示出。
[表22]
S2.S4 K A3 A4 A5 A6 A8 A10
1.80442 -5.90468E-08 5.65345E-12 -7.83526E-17
S3 K A3 A4 A5 A6 A8 A10
-11.30000 2.46530E-07 -4.39970E-08 1.52730E-13 1.99250E-12 -1.91090E-19 -1.43430E-21
S6 K A3 A4 A5 A6 A8 A10
-1.42191 7.55135E-06 -2.45815E-10 3.08865E-13 -7.07439E-15
S17 K A3 A4 A5 A6 A8 A10
0 -5.86994E-06 6.83655E-10 -5.54734E-11 1.56926E-13
S24 K A3 A4 A5 A6 A8 A10
1.90786 3.29146E-06 2.60907E-09 -4.14998E-12 5.84924E-14
针对数值实施例6中条件表达式的原始数据在表23中示出，涉及原始数据的各个数值在表24中示出。
[表23]
f(all) 6.200
φ1 -0.0166009
φ2 -0.0416130
φ12 -0.1331352
φ3 0.0148842
φ4 0.0178671
φ34 0.0001573
T23 62.62820
Tmax 7.70056
T0 15.00000
TASr
TAS2
SASr
SAS2
[表24]
f(all)·|φ1|    0.10293
φ1/φ2     0.39894
|φ12|/φ3     8.94473
|φ2|/T23     0.00213
fall·φ12     -0.82544
fall·φ34     0.00098
Tmax/T0     0.51337
TAS2+TASr     (-)
SAS2+SASr     (-)
kr     -11.30000
kt     1.80442
kr/kt     -6.26240
A3R     2.46530E-07
A3T     (-)
A3(2)     (-)
ΔP     3.20(G9，G11，G12)
ν(凸)     81.6(G9，G11，G12)
图12示出了数值实施例6的球面像差、像散、和畸变像差。要注意的是，在球面像差图中，实线表示在g线上(波长：435.8nm)的像差曲线，虚线表示在d线(波长：587.6nm)上的像差曲线，点划线表示在C线(波长：656.3nm)上的像差曲线。在像散图中，实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。根据本实施例的投影光学系统，能令人满意地修正球面像差、像散、和畸变像差。
图13示出了根据本发明第七实施例的投影光学系统7的透镜系统。
参照图13，所示的投影光学系统7包括从投影侧按顺序设置的：由具有朝向投影侧的凹面的负弯月透镜G1构成的第一透镜组GR1、具有负折射力的第二透镜组GR2、具有正折射力的第三透镜组GR3、和具有正折射力的第四透镜组GR4。此外，在第二透镜组GR2和第三透镜组GR3之间插入玻璃元件G4。这样，投影光学系统7具有四组反远距型透镜结构。
组成第一透镜组GR1的负弯月透镜G1的凹面(位于投影侧的面)s3形成为具有非球面形状的反射面，负弯月透镜G1的凸面(位于图像侧的面)s2、s4形成为非球面形状的折射面。第二透镜组GR2包括从投影侧按顺序设置的：具有朝向投影侧的凸面和具有在图像侧形成为非球面的面的负弯月透镜形式的第二透镜G2、和负弯月透镜形式的第三透镜G3。第三透镜组GR3包括：正透镜形式的第五透镜G5、具有朝向投影侧的凸面的正弯月透镜形式的第六透镜G6、和具有朝向投影侧的凸面的正弯月透镜形式的第七透镜G7。第五到第七透镜G5～G7从投影侧按顺序设置。第四透镜组GR4包括从投影侧按顺序设置的：具有在投影侧作为非球面的负透镜形式的第八透镜G8、负透镜形式的第九透镜G9、正透镜形式的第十透镜G10、具有在图像侧为非球面的面的负透镜形式的第十一透镜G11、正透镜形式的第十二透镜G12、和正透镜形式的第十三透镜G13。
在根据该第七实施例的投影光学系统7中，在第二透镜组GR2和第三透镜组GR3之间插入玻璃元件G4，如果插入像棱镜这样的光路弯曲单元来代替玻璃元件G4，则能够将光路弯曲。这使得能够减小投影光学系统7在深度方向上的尺寸，即，投影光学系统7在投影方向上的尺寸。要注意的是，用于弯曲光路以减小投影光学系统在深度方向上的尺寸的元件不仅仅限于棱镜，也可以是像反射镜这样的其他元件。
表25～28和图14中指出了更加具体地实施根据上述第七实施例的投影光学系统7的数值实施例7。
表25指出了每个面的曲率半径、面间距、玻璃材料在d线上的折射率nd、和玻璃材料在d线上的阿贝数νd，以及整个系统的焦距“f(all)”，F数、和像高“y′”。要注意的是数值实施例7假设，投影光学系统7应用在投影仪上，并且将安置在第一透镜G1和屏幕之间的后表面反射镜Mr的反射面确定为第一面，其他面沿着朝向图像侧的光路按顺序单独编号。因此，由于光通量两次穿过第一透镜G1在图像侧的面，因而向这个面提供两个面编号(2和4)。要注意的是，第29～32面是存在于用来形成将要通过投影光学系统7在屏幕上投影的图像的图像形成部中的面，其一并列出以供参考。此外，在表25中，“INF”表示平面，在靠近面编号列的列中的“※”表示该面是非球面，而“※※”表示该面是包括奇数次项的非球面。此外，光圈通过面编号“STOP”表示。
[表25]
f(all)＝6.2
F数＝2.6
y′＝14.0
组别   透镜     Si     曲率半径   间距   Nd   υd   面
    物体     INF   262.299
    1     INF   -185.008   反射
第一透镜组   G1     2 ※     -267.253   -15.000   1.49744   56.1
3 ※※ -138.885 15.000 1.49744 56.1 反射
    4 ※     -267.253   77.611
第二透镜组   G2     5     50.860   2.967   1.52510   56.3
    6 ※※     25.176   18.562
  G3     7     -89.818   2.318   1.84666   23.8
    8     46.962   6.873
  G4     9     INF   75.000   1.51680   64.2
    10     INF   0.798
第三透镜组   G5     11     390.748   28.100   1.83400   37.3
    12     -158.706   8.785
  G6     13     67.560   11.641   1.83400   37.3
    14     199.972   50.481
  G7     15     48.484   2.303   1.71300   53.9
    16     68.276   0.100
    Stop     INF   3.499
第四透镜组   G8     17 ※     -1003.771   5.945   1.80610   40.7
    18     89.902   2.825
  G9     19     -101.483   2.559   1.80518   25.5
    20     94.367   0.507
  G10     21     47.471   8.767   1.49700   81.6
    22     -27.544   0.107
  G11     23     -608.795   2.559   1.80610   40.7
    24 ※     57.288   25.407
  G12     25     118.211   8.203   1.49700   81.6
    26     -88.317   0.107
  G13     27     124.658   9.268   1.49700   81.6
    28     -70.721   5.000
    29     INF   35.500   1.51680   64.2
    30     INF   23.000   1.84666   23.8
    31     INF   1.000   1.46010   60.0
    32     INF   0.700   1.51680   64.2
※...非球面
※※...包括奇数次项的非球面
在上述投影光学系统7中，第一透镜G1在图像侧上的凸面s2、s4、第一透镜G1在投影侧上的面(反射面)s3、第二透镜G2在图像侧上的面s6、第八透镜G8在投影侧上的面s17、和第十一透镜G11的面s24形成为非球面。这样，数值实施例7中的面的三次、四次、五次、六次、八次、和十次非球面系数A3、A4、A5、A6、A8、和A10同圆锥常数“K”一起在表26中示出。
[表26]
S2.S4 K A3 A4 A5 A6 A8 A10
1.82652 -5.30977E-08 5.67083E-12 -6.37370E-17
S3 K A3 A4 A5 A6 A8 A10
-11.94000 4.06280E-07 -4.29420E-08 3.44590E-12 1.99560E-12 -1.09020E-18 -1.49110E-21
S6 K A3 A4 A5 A6 A8 A10
-1.60550 2.13760E-05 7.80890E-06 5.16450E-08 -1.06390E-09 7.58070E-13 -6.64420E-15
S17 K A3 A4 A5 A6 A8 A10
0 -6.18852E-06 -3.23138E-09 -5.51008E-11 1.54364E-13
S24 K A3 A4 A5 A6 A8 A10
1.940023 3.35660E-06 1.70627E-09 -6.32274E-12 3.90912E-14
针对数值实施例7中的条件表达式的原始数据在表27中示出，涉及原始数据的各个数值在表28中示出。
[表27]
f(all) 6.200
φ1 -0.0171139
φ2 -0.0426503
φ12 -0.1350289
φ3 0.0154177
φ4 0.0183937
φ34 0.0000281
T23 57.11720
Tmax 8.37451
T0 15.00000
TASr
TAS2
SASr
SAS2
[表28]
f(all)·|φ1|     0.10611
φ1/φ2     0.40126
|φ12|/φ3     8.75804
|φ2|/T23     0.00236
fall·φ12     -0.83718
fall·φ34     0.00017
Tmax/T0     0.55830
TAS2+TASr     (-)
SAS2+SASr     (-)
kr     -11.94000
kt     1.82652
kr/kt     -6.53702
A3R     4.06290E-07
A3T     (-)
A3(2)     2.13760E-05
ΔP     3.20(G10，G12，G13)
ν(凸)     81.6(G10，G12，G13)
图14示出了数值实施例7的球面像差、像散、和畸变像差。要注意的是，在球面像差图中，实线表示在g线上(波长：435.8nm)的像差曲线，虚线表示在d线(波长：587.6nm)上的像差曲线，点划线表示在C线(波长：656.3nm)上的像差曲线。在像散图中，实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。根据本实施例的投影光学系统，能令人满意地修正球面像差、像散、和畸变像差。
图15示出了根据本发明第八实施例的投影光学系统8的透镜系统。
参照图15，所示的投影光学系统8包括从投影侧按顺序设置的：由具有朝向投影侧的凹面的负弯月透镜G1构成的第一透镜组GR1、具有负折射力的第二透镜组GR2、具有正折射力的第三透镜组GR3、和具有正折射力的第四透镜组GR4。这样，投影光学系统8具有四组反远距型透镜结构。特别地，在第三透镜组GR3和第四透镜组GR4之间设置了大的空隙。
组成第一透镜组GR1的负弯月透镜G1的凹面(位于投影侧的面)s3形成为具有非球面形状的反射面，负弯月透镜G1的凸面(在图像侧的面)s2、s4形成为非球面形状的折射面。第二透镜组GR2包括从投影侧按顺序设置的：正透镜形式的第二透镜G2、具有在图像侧形成为非球面的面的负透镜形式的第三透镜G3、和负透镜形式的第四透镜G4。第三透镜组GR3包括从投影侧按顺序设置的：包括具有朝向投影侧的凹面的正弯月透镜形式的第五透镜G5和具有朝向投影侧的凹面的负弯月透镜形式的第六透镜G6的胶合透镜、和正透镜形式的第七透镜G7。第四透镜组GR4包括从投影侧按顺序设置的：具有朝向投影侧的凸面的正弯月透镜形式的第八透镜G8、具有朝向投影侧的凸面的负弯月透镜形式的第九透镜G9、正透镜形式的第十透镜G10、具有朝向图像侧的凸面的负弯月透镜形式的第十一透镜G11、正透镜形式的第十二透镜G12、和正透镜形式的第十三透镜G13。
在该投影光学系统8中，能够将像棱镜这样的光路弯曲单元插入第三透镜组GR3和第四透镜住GR4之间的大空隙中，并能够减小投影光学系统8在深度方向上的尺寸。
表29～32和图16中示出了更加具体地实施根据上述第八实施例的投影光学系统8的数值实施例8。
表29示出了各个面的曲率半径、面间距、玻璃材料在d线上的折射率nd、和玻璃材料在d线上的色散系数νd，以及整个系统的焦距“f(all)”，F数、和像高“y′”。要注意的是数值实施例7中假设，投影光学系统8应用于投影仪，并且将安置在第一透镜G1和屏幕之间的后表面反射镜Mr的反射面确定为第一面，其他面沿着朝向图像侧的光路按顺序单独编号。因此，由于光通量两次穿过第一透镜G1在图像侧的面，因而向这个面提供两个面编号(2和4)。要注意的是，第28～31面是存在于用来形成将要通过投影光学系统8在屏幕上投影的图像的图像形成部中的面，其一并列出以供参考。此外，在表29中，“INF”表示平面，在靠近面编号列的列中的“※”表示该面是非球面，而“※※”表示该面是包括奇数次项的非球面。此外，光圈通过面编号“STOP”表示。
[表29]
f(all)＝6.050
F数＝2.8
y′＝14.0
组别     透镜     Si     曲率半径   间距   Nd   υd   面
    物体     INF   307.445
    1     INF   -100.000   反射
第一透镜组     G1     2 ※※     -324.572   -15.000   1.49744   56.1
3 ※ -198.369 15.000 1.49744 56.1 反射
    4 ※※     -324.572   265.143
第二透镜组     G2     5     334.600   6.603   1.62602   57.3
    6     -253.315   0.500
    G3     7     -777.142   2.559   1.52510   56.3
    8 ※     28.105   17.648
    G4     9     -34.777   4.265   1.79362   22.8
    10     166.767   7.100
第三透镜组     G5     11     -188.069   12.752   1.84888   32.6
    G6     12     -45.463   3.199   1.53738   64.3
    13     -68.287   0.107
    G7     14     289.215   23.329   1.77121   47.8
    15     -75.944   75.281
    Stop     INF   6.107
第四透镜组     G8     16     278.502   3.227   1.79850   22.6
    17 ※     2026.526   31.639
    G9     18     3967.637   2.559   1.84754   26.7
    19     57.898   1.300
    G10     20     58.173   8.767   1.48749   70.4
    21     -85.543   0.107
    G11     22     100.347   2.559   1.80610   40.7
    23     56.437   2.816
    G12     24 ※     67.016   8.203   1.49700   81.6
    25     -159.107   0.107
    G13     26     49.191   9.268   1.49700   81.6
    27     -391.056   5.000
    28     INF   35.500   1.51680   64.2
    29     INF   23.000   1.84666   23.8
    30     INF   1.000   1.46010   60.0
    31     INF   0.700   1.51680   64.2
※...非球面
※※...包括奇数次项的非球面
在上述投影光学系统8中，第一透镜G1在图像侧上的凸面s2、s4、第一透镜G1在投影侧上的面(反射面)s3、和第三透镜G3在图像侧上的面s8形成为非球面。这样，在数值实施例8中的面的三次、四次、五次、六次、八次、和十次非球面系数A3、A4、A5、A6、A8、和A10同圆锥常数“K”一起在表30中示出。
[表30]
S2.S4 K A3 A4 A5 A6 A8 A10
-3.92950 1.80590E-06 -2.00220E-09 -2.48710E-12 -1.90240E-15 1.81240E-19
S3 K A3 A4 A5 A6 A8 A10
-8.75716 9.65845E-10 8.29949E-15 -1.37529E-19 1.27873E-24
S8 K A3 A4 A5 A6 A8 A10
0.01974 -5.48037E-07 -5.44242E-09 7.86234E-12 -1.65545E-14
针对数值实施例8中的条件表达式的原始数据在表31中示出，涉及原始数据的各个数值在表32中示出。
[表31]
f(all) 6.050
φ1 -0.0116194
φ2 -0.0495316
φ12 -0.2293637
φ3 0.0219756
φ4 0.0168996
φ34 -0.0136142
T23 7.10000
Tmax 18.88650
T0 15.00000
TASr (-)
TAS2 (-)
SASr (-)
SAS2 (-)
[表32]
f(all)·|φ1|     0.07030
φ1/φ2     0.23459
|φ12|/φ3     10.43720
|φ2|/T23     0.03230
fall·φ12     -1.38765
fall·φ34     -0.08237
Tmax/T0     1.25910
TAS2+TASr     (-)
SAS2+SASr     (-)
kr     -8.75716
kt     -3.92950
kr/kt     2.22857
A3R     (-)
A3T     1.80590E-06
A3(2)     (-)
ΔP     0.45(G10)、3.20(G12，G13)
ν(凸)     70.4(G10)、81.6(G12，G13)
图16示出了数值实施例8的球面像差、像散、和畸变像差。要注意的是，在球面像差图中，实线表示在g线上(波长：435.8nm)的像差曲线，虚线表示在d线(波长：587.6nm)上的像差曲线，点划线表示在C线(波长：656.3nm)上的像差曲线。在像散图中，实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。根据本实施例的投影光学系统，能令人满意地修正球面像差、像散、和畸变像差。
从前面的描述中能够认识到，在上述所有数值实施例中，满足条件表达式(1)～(10)，并且令人满意地修正了各种像差，以及实现了装置的小型化。
要注意的是，在上述实施例中，除了反射面之外，只使用了通过折射来使入射光偏转的折射型透镜(即，在具有不同折射率的不同介质之间的界面上引起光的偏转的透镜类型)。然而，在本发明中应有的透镜不限于折射型透镜，也能够利用其他各种类型的透镜。例如，可以使用通过衍射来使入射光线偏转的衍射型透镜、通过衍射作用和折射作用的结合来使入射光线偏转的衍射折射混合型透镜、根据折射率分布来使入射光线偏转的折射率分布型透镜和其他的透镜。
上述数值实施例中的条件表达式的原始数据和数值在表33中全体列出。
[表33]
    项目   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5   实施例6   实施例7     实施例8
    f(all)   6.292   6.100   3.750   6.315   4.000   6.200   6.200     6.050
   φ1   -0.01082   -0.01265   -0.01523   -0.01710   -0.01096   -0.01660   -0.01711     -0.012
   φ2   -0.04004   -0.04889   -0.02870   -0.04338   -0.01968   -0.04161   -0.04265     -0.050
   φ12φ3   -0.104600.01039   -0.180110.01633   -0.194690.01357   -0.130780.01460   -0.158630.01354   -0.133140.01488   -0.135030.01542     -0.2290.022
   φ4   0.01662   0.01848   0.02011   0.01750   0.02205   0.01787   0.01839     0.017
   φ34   -0.00245   -0.01397   -0.00772   -0.00020   -0.00144   0.00016   0.00003     -0.014
   T23   84.694   20.759   8.148   60.437   7.609   62.628   57.117     7.100
   Tmax   7.531   16.200   15.000   8.009   36.389   7.701   8.375     18.887
   T0   15.000   15.000   15.000   15.000   15.000   15.000   15.000     15.000
   kt   2.96170   1.87674   -5.36319   1.75803   -8.07974   1.80442   1.82652     -3.930
   TASr   -0.56637   -0.69595   -0.68194   -0.89199   -0.39787   (-)   (-)     (-)
   TAS2   0.08877   0.88658   0.79244   0.14926   -0.53319   (-)   (-)     (-)
   SASr   -0.26402   -0.31798   -0.34220   -0.41831   -0.20109   (-)   (-)     (-)
   SAS2   0.18982   0.44145   0.42792   0.22745   0.31967   (-)   (-)     (-)
   条件表达式 下限数值 上限数值 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7 实施例8
(1)    f(all)·|1| 0.0 0.3 0.06808 0.07715 0.05711 0.10796 0.04386 0.10293 0.10611 0.07030
(2)   12/34 3.0 60.0 42.72145 12.89083 14.34595 8.95595 11.71704 8.94473 8.75804 10.43720
(3)   f(all)·12 -2.0 -0.2 -0.65814 -1.09868 -0.73008 -0.82586 -0.63451 -0.82544 -0.83718 -1.38765
(4)   Tmax/T0 0.1 5.0 0.50207 1.08000 0.99999 0.53394 2.42595 0.51337 0.55830 1.25910
  (5)   kr     -30.0     0.0   -16.60312   -12.16085   -6.48508   -12.92508   -8.07721   -11.30000   -11.94000     -8.75716
  (6)   kt     -15.0     8.0   2.96170   1.87674   -5.36319   1.75803   -8.07974   1.80442   1.82652     -3.92950
(7) A3R 0.0E+00 1.0E-12 (-) (-) (-) (-) (-)   2.46530E-07   4.06290E-07 (-)
(8) A3T 0.0E+00 1.0E-12 (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-)     1.80590E-06
(9) ΔP 0.3 6.0   3.20(G9，G11，G12)   3.20(G9，G11，G12)   3.20(G12，G14，G15)   3.20(G9，G11，G12)   3.20(G9，G11，G12)   3.20(G9，G11，G12)   3.20(G10，G12，G13)     0.45(G10)3.20(G12，G13)
(10) ν(凸) 60 100   81.6(G9，G11，G12)   81.6(G9，G11，G12)   81.6(G12，G14，G15)   81.6(G9，G11，G12)   81.6(G9，G11，G12)   81.6(G9，G11，G12)   81.6(G10，G12，G13)     70.4(G10)81.6(G12，G13)
  第一透镜组负弯月折射面的非球面的使用   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○     ○
  第二透镜组非球面的数量   1   1   1   1   1   1   1     1
  第四透镜组非球面的数量   1   1   0   2   0   2   2     0
  第一透镜组反射面的奇数次非球面的使用   (-)   (-)   (-)   (-)   (-)   ○   ○     (-)
  第一透镜组折射面的奇数次非球面的使用   (-)   (-)   (-)   (-)   (-)   (-)   (-)     ○
  第二透镜组的奇数次非球面的使用   (-)   (-)   (-)   (-)   (-)   (-)   ○     (-)
图17和图18示出了应用本发明的图像投影装置。该图像投影装置应用在背投电视机上。
参照图17和图18，所示背投电视机10包括内部设置了必要的部件、元件、和装置的壳体20。
壳体20除了下部之外在前壁中形成有大的开口21，设置透射式屏幕Scr以闭合开口21。全反射镜Mr设置在壳体20的背部上基本与透射式屏幕Scr相对的位置上。投影光学系统30和图像形成部40设置在壳体20内的底部。通过图像形成部形成的图像的光线连续穿过透镜组GR2、GR3、和GR4，并通过投影光学系统30的第一透镜组GR1的负弯月透镜G1以广角的形式反射到全反射镜Mr上。成像光通过全反射镜Mr再次反射并在透射式屏幕Scr的背面上形成图像。因此，由图像形成部40形成的图像以放大比例投影到透射式屏幕Scr上，并能够从透射式屏幕Scr的前面欣赏。
图像形成部40可以具有任何形式，只要它能够通过投影光学系统30形成能够投影的图像，在图18中示出了图像形成部40的一个例子。
参照图18，图像形成部40形成为包括三个液晶板的三片式彩色图像形成部，即，包括R液晶板41R、G液晶板41G、和B液晶板41B，它们各自由红(R)、绿(G)、和蓝(B)这三种分离分量驱动。
图像形成部40包括以平行光通量的形式发射白光的光源部50。从光源部50发出的白光通过全反射镜51反射，并通过分色镜42a分离成R分量和GB分量。穿过分色镜42a的GB分量通过另一个分色镜42b分离成G分量和B分量。通过分色镜42a反射的R分量再通过全反射镜43a反射，并穿过R液晶板41R然后进入分色镜44。通过分色镜42b反射的G分量穿过G液晶板41G，并进入分色镜44。要注意的是，R分量和G分量具有相同的光路长度。
穿过分色镜42b的B分量通过全反射镜43b和43c连续反射，穿过B液晶板41B然后进入分色镜44。要注意的是，由于B分量具有比R和G分量更长的光路，因此将用于调整光路长度的透镜45a分别插入分色镜42a和全反射镜43b之间以及全反射镜43b和43c之间。此外，将聚光透镜45b分别设置在液晶板41R、41G、和41B的入射面侧上。
将通过液晶板41R、41G、和41B进行空间调节的R、G、和B分量通过诸如分色滤镜的彼此交叉设置的分色镜44合成。从而，将R、G、和B分量作为单独的彩色图像从出射面44a中发射并进入投影光学系统30。
彩色图像就是以上述方式在透射式屏幕Scr上重现。
要注意的是，能够将根据上述实施例的投影光学系统1、2、3、4、5、6、7、和8中的任何一个作为投影光学系统30来使用。由于所使用的投影光学系统中非球面反射面的直径减小，因此能从物理上降低背投电视机屏幕的下部(或者上部)。
图19示出了上述背投电视机10的改型10A。背投电视机10A与背投电视机10的不同之处在于，投影光学系统30A的光路中插入了光路弯曲棱镜31。
光路弯曲棱镜31的这种插入设置能够减小投影光学系统30A在深度方向上的尺寸，并因此能够减小背投电视机10A在深度方向的尺寸D。尽管图19的设置中的光路通过棱镜在竖直面中弯曲，但是也可以将光路在水平面中弯曲。
虽然上面将背投电视机作为图像投影装置的一个例子进行说明，但本发明的图像投影装置的应用不限于背投电视机。显然，本发明的图像投影装置能够应用到任何的诸如图像投影在反射式屏幕上的前投式投影仪这样的图像投影装置上。
总之，本发明能够应用于投影图像的装置，特别是应用到装置和投影板之间的距离有限制、还要求广角投影的图像投影装置上。具体地说，在本发明应用到背投电视机的情况下，很容易减小其厚度。同时，在本发明应用于前投式投影仪的情况下，即使其将要安置的位置存在限制，例如装在小房间内，图像仍能够投影到大屏幕上。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种反远距型投影光学系统，包括：
第一透镜组，具有负折射力；
第二透镜组，具有负折射力；
所述第一和第二透镜组从投影侧按顺序设置；
所述第一透镜组包括具有朝向所述投影侧并形成为非球面反射面的凹面的负弯月透镜。
2.根据权利要求1所述的投影光学系统，还包括具有正折射力的第三透镜组和具有正折射力的第四透镜组，所述第三和第四透镜组相对于所述第二透镜组在图像侧上朝向所述图像侧按顺序设置，所述第一到第四透镜组满足条件表达式(1)、(2)、(3)、(4)、和(5)：
0.02＜f(all)·|φ1|＜0.3                   …(1)
3.0＜φ12/φ34＜60                         …(2)
-2.0＜f(all)·φ12＜-0.2                   …(3)
0.1＜Tmax/T0＜5.0                          …(4)
-30＜kr＜0                                 …(5)
其中，f(all)是整个系统的焦距，φ1是所述第一透镜组的折射力，φ2是所述第二透镜组的折射力，φ12是所述第一和第二透镜组的合成折射力，φ34是所述第三和第四透镜组的合成折射力，Tmax是所述负弯月透镜在最大像高时在与光轴平行的方向上的厚度，T0是所述负弯月透镜在轴线上的厚度，以及，kr是所述反射面的非球面圆锥常数。
3.根据权利要求1所述的投影光学系统，其中，组成所述第一透镜组的所述负弯月透镜具有非球面折射面，并满足条件表达式(6)：
-15.0＜kt＜15.0                    …(6)
其中，kt是所述折射面的非球面圆锥常数。
4.根据权利要求2所述的投影光学系统，其中，组成所述第一透镜组的所述负弯月透镜具有非球面折射面，并满足条件表达式(6)：
-15.0＜kt＜15.0                    …(6)
其中，kt是所述折射面的非球面圆锥常数。
5.根据权利要求1所述的投影光学系统，其中，所述第一透镜组的所述负弯月透镜的所述非球面反射面包括满足条件表达式(7)的奇数次项：
0.0＜A3R＜1.0×10-12              …(7)
其中，A3R是所述负弯月透镜的所述反射面的三次非球面系数。
6.根据权利要求2所述的投影光学系统，其中，所述第一透镜组的所述负弯月透镜的所述非球面反射面包括满足条件表达式(7)的奇数次项：
0.0＜A3R＜1.0×10-12              …(7)
其中，A3R是所述负弯月透镜的所述反射面的三次非球面系数。
7.根据权利要求1所述的投影光学系统，其中，所述第一透镜组的所述负弯月透镜的所述非球面反射面包括满足条件表达式(8)的奇数次项：
0.0＜A3T＜1.0×10-12                         …(8)
其中，A3T是所述负弯月透镜的所述折射面的三次非球面系数。
8.根据权利要求2所述的投影光学系统，其中，所述第一透镜组的所述负弯月透镜的所述非球面反射面包括满足条件表达式(8)的奇数次项：
0.0＜A3T＜1.0×10-12                         …(8)
其中，A3T是所述负弯月透镜的所述折射面的三次非球面系数。
9.根据权利要求1所述的投影光学系统，其中，组成所述第二透镜组的一个或多个透镜的至少一个面由非球面形成。
10.根据权利要求2所述的投影光学系统，其中，组成所述第二透镜组的一个或多个透镜的至少一个面由非球面形成。
11.根据权利要求1所述的投影光学系统，其中，组成所述第二透镜组的一个或多个透镜的至少一个面由包括奇数次项的非球面形成。
12.根据权利要求2所述的投影光学系统，其中，组成所述第二透镜组的一个或多个透镜的至少一个面由包括奇数次项的非球面形成。
13.根据权利要求2所述的投影光学系统，其中，组成所述第四透镜组的一个或多个透镜的至少一个面由非球面形成。
14.根据权利要求2所述的投影光学系统，其中，所述第四透镜组包括至少一个满足条件表达式(9)和(10)的正透镜：
0.7＜ΔP＜6.0                              …(9)
60＜v(凸)＜100                             …(10)
其中
ΔP＝{Θ-(0.6444-0.001689·v(凸))}×100
Θ＝(ng-nF)/(nF-nC)
其中，v(凸)表示所述正透镜在波长为587.6nm的d线上的阿贝数，ng表示所述正透镜在波长为435.84nm的g线上的折射率，nF表示所述正透镜在波长为486.13nm的F线上的折射率，以及，nC表示所述正透镜在波长为656.28nm的C线上的折射率。
15.根据权利要求1所述的投影光学系统，还包括插入在所述第一和第二透镜组之间或者相对于所述第二透镜组在图像侧的合适位置上插入的、用于弯曲光路的光路弯曲单元。
16.根据权利要求2所述的投影光学系统，还包括插入在所述第一和第二透镜组之间或者相对于所述第二透镜组的图像侧的合适位置上插入的、用于弯曲光路的光路弯曲单元。
17.一种图像投影装置，包括：
图像形成部，用于形成图像；以及
投影光学系统，用于投影通过所述图像形成部形成的图像；
所述投影光学系统为反远距型，包括具有负折射力的第一透镜组和具有负折射力的第二透镜组，所述第一和第二透镜组从投影侧按顺序设置，所述第一透镜组包括具有朝向所述投影侧并形成为非球面反射面的凹面的负弯月透镜。
18.根据权利要求17所述的图像投影装置，其中，所述投影光学系统还包括具有正折射力的第三透镜组和具有正折射力的第四透镜组，所述第三和第四透镜组相对于第二透镜组在图像侧朝向所述图像侧按顺序设置，所述第一到第四透镜组满足条件表达式(1)、(2)、(3)、(4)、和(5)：
0.02＜f(all)·|φ1|＜0.3                      …(1)
3.0＜φ12/φ34＜20                            …(2)
-2.0＜f(all)·φ12＜-0.2                      …(3)
0.1＜Tmax/T0＜5.0                             …(4)
-30＜kr＜0                                    …(5)
其中，f(all)是整个系统的焦距，φ1是所述第一透镜组的折射力，φ2是所述第二透镜组的折射力，φ12是所述第一和第二透镜组的合成折射力，φ34是所述第三和第四透镜组的合成折射力，Tmax是所述负弯月透镜在最大像高时在与光轴平行的方向上的厚度，T0是所述负弯月透镜在轴线上的厚度，以及，kr是所述反射面的非球面圆锥常数。
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