CN105892025B - 投影光学系统 - Google Patents

投影光学系统 Download PDF

Info

Publication number
CN105892025B
CN105892025B CN201610086374.9A CN201610086374A CN105892025B CN 105892025 B CN105892025 B CN 105892025B CN 201610086374 A CN201610086374 A CN 201610086374A CN 105892025 B CN105892025 B CN 105892025B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
group
zoom
optical system
projection optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610086374.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105892025A (zh
Inventor
峯藤延孝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Publication of CN105892025A publication Critical patent/CN105892025A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105892025B publication Critical patent/CN105892025B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/53—Means for automatic focusing, e.g. to compensate thermal effects
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/142—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having two groups only
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/142—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having two groups only
    • G02B15/1421—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having two groups only the first group being positive
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08—Catadioptric systems
    • G02B17/0852—Catadioptric systems having a field corrector only
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/005—Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto
    • G03B21/006—Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto using LCD's
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/28—Reflectors in projection beam
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G02B13/0045—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having five or more lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0055—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras employing a special optical element
    • G02B13/0065—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras employing a special optical element having a beam-folding prism or mirror
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0055—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras employing a special optical element
    • G02B13/0065—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras employing a special optical element having a beam-folding prism or mirror
    • G02B13/007—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras employing a special optical element having a beam-folding prism or mirror the beam folding prism having at least one curved surface
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08—Catadioptric systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/0977—Reflective elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/04—Simple or compound lenses with non-spherical faces with continuous faces that are rotationally symmetrical but deviate from a true sphere, e.g. so called "aspheric" lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/005—Diaphragms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/04—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification

Abstract

本发明提供投影光学系统，其在面向接近型的投影机的应用中，可覆盖较宽的变倍范围，并且也能够与高分辨率的图像显示元件对应。在第1‑2透镜组(42)中，在最靠缩小侧配置作为固定组的缩小侧固定透镜组(第1固定透镜组H1)，在最靠放大侧配置作为固定组的放大侧固定透镜组(第2固定透镜组H2)，在它们之间具有在伴随变倍的对焦时移动的移动透镜组(透镜组F1～F3)，由此能够为了将像差变动抑制为小而进行有效的校正。由此，即使在第2光学组(40b)由1个反射镜(MR)构成的情况下，也能够使1次像中含有适度的像差而使得经过第2光学组(40b)最终投影在屏幕上的图像为像差少的良好的图像。

Description

投影光学系统
技术领域
本发明涉及适合组装于对图像显示元件的图像进行放大投影的投影机的投影光学系统。
背景技术
作为由于具有半视场角60度左右的广视场角而能够从近距离投影来得到大画面的投影机用的投影光学系统，提出了由多个透镜构成的折射光学系统的方案(参照专利文献1)。但是，在想要利用仅包括透镜的折射光学系统得到非常广的视场角的情况下，具有尤其是位于放大侧的透镜会变得非常大的缺点。另外，还考虑到当利用折射光学系统进行广视场角化时，尤其为了校正由位于放大侧的光焦度强的负弯月形透镜产生的倍率色像差，而需要非常多的透镜个数。
作为消除折射光学系统的缺点的方法，提出了使用由多个透镜构成的折射光学系统和至少1个曲面反射镜的折射/反射混合光学系统的方案(例如参照专利文献2、3等)。在这些折射/反射型混合光学系统中，使用反射镜作为得到最终的广视场角的单元，因而，与仅使用上述的透镜的折射光学系统相比较，具有不易产生倍率色像差的特征。
然而，例如在专利文献2(日本特开2006-235516号)中，使用折射光学系统和凹面反射镜而具有非常广的视场角，但是曲面反射镜非常大，另外，全长也非常长。另外，在专利文献3(日本特开2007-079524号)中，例如第8实施例中视场角为60度左右，并且通过将凹面反射镜与凸面反射镜组合而使反射镜尺寸变小。然而，与上述的专利文献2同样，全长非常长。另外，F数为3左右，较暗，作为使用透射型的液晶的光学系统，在明亮度的方面上也是无法令人满意的。此外，构成的2个反射镜为非球面，从精度、装配的观点出发难度非常高。
如上所述，在折射/反射型混合光学系统中，可得到超广视场角，但是存在难以缩短全长、且反射镜的尺寸会变大这一缺点，适合背投影机那样在较大的框体之中弯折配置光学系统那样的用途，但不适合例如前投影机那样重视可移动性的设备。
与此相对，已知有在前投影机用途中使用反射镜的光学系统(专利文献4、5等)。例如，在专利文献4(日本特开2008-250296号)中，通过将1个或2个非球面透镜配置在非球面反射镜前来形成为紧凑的构成，但在F数为1.7左右的明亮的系统中，变倍的范围窄至1.2倍左右。相反地，在变倍范围为2倍左右的系统中，F数为1.85左右，较暗。另外，例如在专利文献5(日本特开2012-203139号)中，通过在折射光学系统的最靠反射镜侧配置正透镜而能够使反射镜小型化，进而，能够使光学系统整体小型化。然而，由于仅能对应于F数为1.8左右的光学系统，因此，在明亮度方面仍有不足之处。
另外，以往，接近用途的投影机在相对于固定的屏幕为天花板设置和/或壁面设置之类的设置时，多以固定的方式使用。然而，近年来，要求渐高，不仅期望其能够对应于将投影机纵置、以比较小的投影尺寸来向桌面投影，还期望其能够对应于使上述投影机在比较宽敞的房间等中移动而进行大画面投影用。在进行大画面投影的情况下，为了在比较明亮的场所也能够得到足够的对比度，而要求甚至再明亮些许的光学系统。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2007-147970号公报
专利文献2：日本特开2006-235516号公报
专利文献3：日本特开2007-079524号公报
专利文献4：日本特开2008-250296号公报
专利文献5：日本特开2012-203139号公报
发明内容
本发明鉴于上述背景而提出，目的在于提供在针对接近型投影机的应用中，能够覆盖大的变倍范围并且还能够与高分辨率的图像显示元件对应的投影光学系统。
为了达成上述目的，本发明所涉及的投影光学系统从缩小侧起按顺序包括：第1光学组和第2光学组，所述第1光学组包括多个透镜且具有正的光焦度，所述第2光学组包含1个具有凹面非球面形状的反射面，所述第1光学组包括：以最宽的空气间隔为界的第1-1透镜组和第1-2透镜组，所述第1-1透镜组在缩小侧具有正的光焦度，所述第1-2透镜组在放大侧具有与所述第1-1透镜组的光焦度相比弱的正的光焦度或负的光焦度，所述第1-2透镜组具有：缩小侧固定透镜组、放大侧固定透镜组、至少1个移动透镜组，所述缩小侧固定透镜组配置在最靠缩小侧，并且在伴随变倍的对焦时被固定，具有正的光焦度，所述放大侧固定透镜组配置在最靠放大侧，并且在伴随变倍的对焦时被固定，具有负的光焦度，所述至少1个移动透镜组配置在所述缩小侧固定透镜组与所述放大侧固定透镜组之间，在伴随变倍的对焦时在光轴方向上移动。在这里，关于透镜或透镜组的光焦度的比较，相对弱是指在对光焦度的绝对值进行比较的情况下较小。即，上述中意味着：第1-2透镜组所具有的光焦度的绝对值比第1-1透镜组所具有的光焦度的绝对值小。
首先，在上述那样的构成的情况下，第1光学组发挥使物体(即面板部分)的像暂时在第2光学组的反射镜的近前成像而形成用于利用第2光学组的反射镜在屏幕上再次成像的1次像的作用。此时，由于第2光学组仅由1个反射镜构成，所以难以单独地对像差进行校正，因此，为了利用第2光学组最终在屏幕上得到像差小的图像，需要在第1光学组中形成包含像差的1次像。
进而，在上述那样的构成的超广角投影光学系统中，若使投影倍率变化，则由于视场角非常大，所以像差变动容易变大，第1光学组需要形成包含即便成像倍率变化也能够与其对应的像差的1次像。
与此相对，在本发明的投影光学系统中，如上所述，在第1光学组中的作为对焦组的第1-2透镜组中，配置有缩小侧固定透镜组，所述缩小侧固定透镜组被配置在最靠缩小侧，并且在伴随变倍的对焦时被固定，具有正的光焦度。如果改变观察方向，该缩小侧固定透镜组为包含从第1-1透镜组射出的光束(光线束)的入射面的透镜组。为了将从第1-1透镜组射出的光束容易地入射至接着配置的对焦移动组，缩小侧的透镜组在构成第1-2透镜组的透镜组内被设为具有相对强的正的光焦度，且为凸面朝向放大侧的形状，据此能够尽量抑制像差的产生。此时，通过使缩小侧的透镜组为伴随变倍的对焦时的固定组而使其难以受到因偏心等的影响，能够得到稳定的图像性能。另外，在第1-2透镜组中，具有在伴随变倍的对焦时移动的至少1个移动透镜组。由此，能够形成为了在屏幕上得到良好的图像所需的1次像。另外，配置有位于最靠放大侧且在伴随变倍的对焦时作为固定组的放大侧固定透镜组。通过以上，能够减少因对焦组的松动等而产生的影响，并且，在面向接近型的投影机的应用中，能够覆盖大的变倍范围，还能够与高分辨率的图像显示元件对应。通过在放大侧与缩小侧配置2个固定组，即使在伴随变倍的对焦时移动的透镜组为最低限度的1个移动组，也能够在充分宽的变倍范围内得到良好的图像，将因移动组的松动等对对焦时的性能劣化的影响减小为最小限度。
以下，更详细说明构成上述缩小侧固定透镜组的透镜。从第1-1透镜组作为较强的发散光射出的光束会由第1-2透镜组接收。作为构成第1-2透镜组中缩小侧固定透镜组的透镜的配置在最靠缩小侧的正透镜接收来自第1-1透镜组的发散光，所以可以考虑例如在周边部具有特别强的屈光力的技术方案。在该情况下，若将该正透镜设为移动组，则容易成为在作为对焦组的第1-2透镜组中产生因偏心等引起的性能劣化的原因。因此，根据来自第1-1透镜组的发散光的状态，作为对焦组的第1-2透镜组的配置在最靠缩小侧的正透镜优选如上述那样为固定组。
另外，在超广角的折射与反射的混合光学系统中，从由折射光学系统构成的第1光学组发出的光束被第2光学组的反射镜反射，而返回至第1光学组这侧，所以第1光学组中的第2光学组侧的透镜(例如放大侧固定透镜组中位于最靠放大侧的透镜)有可能与从第2光学组返回来的光束进行干涉。因此，需要形成为不是圆形形状而是将一部分切除那样的形状。在该情况下，用于固定切除后的形状的透镜的框构造也无法使用一般的圆筒形状，容易变得难以维持精度。在本发明所涉及的投影光学系统中，如上所述，通过使第1光学组中最大型、具有异形构造且框构造上也存在难以维持精度的可能性的包含最靠放大侧的透镜的透镜组为固定组(放大侧固定透镜组)，能够防止性能的偏差。
根据本发明的具体的方面，第1-2透镜组包含至少2个树脂非球面透镜，放大侧固定透镜组包含作为该树脂非球面透镜的1个的负的非球面透镜。
特别是，为了得到与高分辨率的面板相对应、对比度高、且失真少的图像，需要适当配置构成第1-2透镜组的多个对焦透镜组与构成第2光学组的反射镜，特别是，第1-2透镜组优选至少包含2个由树脂成形的非球面透镜。进而，为了在较宽的变倍范围达成高分辨率化、低失真化，有效的是使各非球面透镜的间隔变化。
在这里，通过使用多个树脂非球面透镜，能够比较容易地进行高分辨率化、低失真化，但在使用多个非球面的情况下，通常，会产生提高各非球面的表面精度的必要性，另外，各透镜的非球面的互相的偏心有时会成为性能劣化的原因。进而，作为树脂的成形透镜的一般的特征，材料的收缩率大，所以与玻璃的成形透镜等相比较，难以确保表面的精度。另外，还知道：如果光焦度过强，则以光轴附近的透镜厚与外周部的透镜厚的比表示的偏厚比变大，在成形时形成的口(gate)部分和/或外周部分会产生内部歪斜而对性能造成影响。进而，树脂的线膨胀系统数和/或折射率的温度系统数与玻璃透镜相比较，也大1位左右，由于环境温度和/或使用时的温度变化，也会成为因焦距变化而产生的焦点偏移的原因，优选树脂透镜为单体，且不具有较强的光焦度。根据以上那样的理由，优选尽可能减弱树脂透镜的光焦度，并减小偏厚比。进而，为使非球面透镜的间隔变化，除了需要如上述那样降低相互的非球面的灵敏度之外，还需要形成为减小移动时的偏心量那样的构造。因此，通过将多个树脂非球面透镜中至少1个负的树脂非球面透镜配置于放大侧固定透镜组，能够在使非球面透镜的间隔变化时，将互相的非球面的偏心量减半，能够减小性能的偏差量。另外，从成为非圆形形状的需要较高的方面，也优选配置在放大侧的非球面透镜在对焦时为固定。
根据本发明的另外的方面，放大侧固定透镜组包括由树脂成形的1个非球面透镜。在该情况下，能够使放大侧固定透镜组中的透镜用的框构造简单化和/或抑制透镜彼此的偏心的影响，谋求作为对焦组的第1-2透镜组的稳定化。
根据本发明的其他另外的方面，放大侧固定透镜组至少包括2个负透镜，所述2个负透镜包含由树脂成形的1个非球面透镜。在该情况下，例如，通过使2个负透镜中的另一方为由玻璃成形的1个球面透镜，能够使该球面透镜主要具有光焦度，利用光焦度弱的非球面透镜进行像差校正，使透镜的光焦度分散，由此能够维持更稳定的性能。
根据本发明的其他另外的方面，缩小侧固定透镜组为凸面朝向缩小侧的1个正透镜。在该情况下，能够减小配置在第1-2透镜组的放大侧的透镜的直径，能够使装置小型化。
根据本发明的其他另外的方面，第1-1透镜组在内部具有孔径光阑，在与孔径光阑相比靠放大侧，从缩小侧起按顺序具备：凸面朝向放大侧的正透镜和凹面朝向放大侧的负弯月形透镜这2个透镜。在该情况下，通过在与孔径光阑相比靠放大侧配置上述那样的2个透镜，能够在较宽的变倍范围内也维持良好的性能。
第1-1透镜组具有高效地获取从物体(即面板)侧发出的光束并向作为对焦透镜组的第1-2透镜组发送的作用。第1-2透镜组作为对焦透镜组，被要求具有在较宽的变倍范围内也可形成适当的中间像的作用。如上所述，当使第1-1透镜组中配置在与孔径光阑相比靠放大侧的透镜组为正负的2个透镜时，特别是，从缩小侧起按顺序为凸面朝向放大侧的正透镜和凹面朝向放大侧的负透镜时，能够使第1-1透镜组的最靠放大侧的面为发散面。由此，能够与作为对焦透镜组的第1-2透镜组进行组合而在较宽的变倍区域内良好地对像面弯曲、像散特性进行校正，能够得到用于形成适当的中间像的稳定的性能。
根据本发明的其他另外的方面，第1-1透镜组在内部具有孔径光阑，在与孔径光阑相比靠缩小侧，包含至少2组正透镜和负透镜的接合透镜，并且至少具有1面凹面形状朝向放大侧的非球面。在该情况下，即使是较少的透镜个数的构成也能够防止色像差的产生，能够装配而减少偏差同时增大数值孔径(使其较明亮)。
第1-1透镜组的配置在与孔径光阑相比靠缩小侧的多个透镜，起到高效地获取从物体(即面板)侧发出的光束的作用。假设，在仅由球面透镜构成上述多个透镜的情况下，存在需要增加透镜个数的可能性。若透镜个数增加，则透射率减少，并且透镜的增加也引起透镜全长的增加，所以也要求尽力采用最低限度的透镜构成个数。
例如，为了能够对应至F数为1.6左右的明亮度，通过在第1-1透镜组的与孔径光阑相比靠缩小侧，插入至少1面凹面形状朝向放大侧的非球面，能够确保明亮度，同时能够抑制光斑的产生，能够提供对比度较高的图像。另外，通过在第1-1透镜组的与孔径光阑相比靠缩小侧，包括至少2组接合透镜，能够尽力抑制色像差的产生，通过接合还可以使装配性也提高。
根据本发明的其他另外的方面，物体侧的数值孔径为0.3以上。在该情况下，能够形成足够明亮的投影图像。
根据本发明的其他另外的方面，缩小侧大致为远心。
根据本发明的其他另外的方面，构成第1光学组以及第2光学组的要素都是旋转对称系统。
根据本发明的其他另外的方面，变倍范围为1.5倍以上。
附图说明
图1是表示组装有实施方式的投影光学系统的投影机的概略构成的图。
图2是实施方式或实施例1的投影光学系统中的从物体面到投影面的构成以及光线图。
图3是图2中的从物体面到凹面反射镜的局部放大图。
图4是表示实施例1的投影光学系统的构成的图。
图5的(A)～(C)是实施例1的投影光学系统的缩小侧像差图。
图6的(A)～(E)是与图5的(A)对应的投影光学系统的横向像差图。
图7的(A)～(E)是与图5的(B)对应的投影光学系统的横向像差图。
图8的(A)～(E)是与图5的(C)对应的投影光学系统的横向像差图。
图9是表示实施例2的投影光学系统的构成的图。
图10的(A)～(C)是实施例2的投影光学系统的缩小侧像差图。
图11的(A)～(E)是与图10的(A)对应的投影光学系统的横向像差图。
图12的(A)～(E)是与图10的(B)对应的投影光学系统的横向像差图。
图13的(A)～(E)是与图10的(C)对应的投影光学系统的横向像差图。
图14是表示实施例3的投影光学系统的构成的图。
图15的(A)～(C)是实施例3的投影光学系统的缩小侧像差图。
图16的(A)～(E)是与图15的(A)对应的投影光学系统的横向像差图。
图17的(A)～(E)是与图15的(B)对应的投影光学系统的横向像差图。
图18的(A)～(E)是与图15的(C)对应的投影光学系统的横向像差图。
附图标记说明
2…投影机；10…光源；11…积分透镜；12…积分透镜；13…偏振变换元件；14…重叠透镜；15…分色镜；16…反射镜；17G、17R、17B…场透镜；18G、18R、18B…液晶面板；19…十字分色棱镜；21…分色镜；22…中继透镜；23…反射镜；40…投影光学系统；40a…第1光学组；40b…第2光学组；41…透镜组；42…透镜组；50…光学系统部分；80…电路装置；81…图像处理部；82…显示驱动部；83…透镜驱动部；88…主控制部；A1…方向；AC…致动器；E1、E2…透镜组；F1-F3…移动透镜组；H1…第1固定透镜组(缩小侧固定透镜组)；H2…第2固定透镜组(放大侧固定透镜组)；L1-L16…透镜；MR…反射镜；OA…光轴；PI…面板面；PR…棱镜
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式所涉及的投影光学系统详细地进行说明。
如图1所示，组装有本发明的一个实施方式所涉及的投影光学系统的投影机2具备：将图像光进行投影的光学系统部分50和控制光学系统部分50的工作的电路装置80。
在光学系统部分50中，光源10例如为超高压水银灯，射出包含R光、G光以及B光的光。在这里，光源10也可以是超高压水银灯以外的放电光源，也可以是LED和/或激光那样的固体光源。第1积分透镜11以及第2积分透镜12具有排列为阵列状的多个透镜元件。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的透镜元件附近聚光。第2积分透镜12的透镜元件与重叠透镜14协作，将第1积分透镜11的透镜元件的像形成于液晶面板18R、18G、18B。通过这样的构成，来自光源10的光以大致均匀的明亮度照射液晶面板18R、18G、18B的显示区域的整体。
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使第1积分透镜11的各透镜元件的像经由第2积分透镜12在液晶面板18R、18G、18B的显示区域上重叠。
第1分色镜15使从重叠透镜14入射的R光反射，使G光以及B光透射。由第1分色镜15反射后的R光经过反射镜16以及场透镜17R，向作为光调制元件的液晶面板18R入射。液晶面板18R通过与图像信号相应地对R光进行调制而形成R色的图像。
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反射后的G光经过场透镜17G，向作为光调制元件的液晶面板18G入射。液晶面板18G通过与图像信号相应地对G光进行调制而形成G色的图像。透过第2分色镜21后的B光经过中继透镜22、24、反射镜23、25、以及场透镜17B，向作为光调制元件的液晶面板18B入射。液晶面板18B通过与图像信号相应地对B光进行调制而形成B色的图像。
十字分色棱镜19是光合成用的棱镜，使由各液晶面板18R、18G、18B调制后的光合成而作为图像光，向投影光学系统40行进。
投影光学系统40是将由各液晶面板18G、18R、18B调制并由十字分色棱镜19合成后的图像光在未图示的屏幕上进行放大投影的投影用变焦镜头。
电路装置80具备：供视频信号等外部图像信号输入的图像处理部81；基于图像处理部81的输出驱动设置于光学系统部分50的液晶面板18G、18R、18B的显示驱动部82；使设置于投影光学系统40的驱动机构(未图示)工作而对投影光学系统40的状态进行调整的透镜驱动部83；以及综合地控制这些电路部分81、82、83等的工作的主控制部88。
图像处理部81将所输入的外部图像信号变换为包含各色的灰阶等的图像信号。另外，图像处理部81也能够对外部图像信号进行失真校正和/或色校正等各种图像处理。
显示驱动部82能够基于从图像处理部81输出的图像信号使液晶面板18G、18R、18B工作，能够使与该图像信号对应的图像或与对其实施了图像处理后的图像对应的图像形成于液晶面板18G、18R、18B。
透镜驱动部83在主控制部88的控制下工作，经由致动器AC使构成投影光学系统40的一部分的光学要素沿着光轴OA适当移动，据此在由投影光学系统40进行的向屏幕上的图像的投影中能够进行伴随变倍的对焦(变倍时的对焦)。另外，透镜驱动部83也能够通过使投影光学系统40整体在与光轴OA垂直的上下方向上移动的俯仰的调整，使投影在屏幕上的图像的纵向位置变化。
以下，参照图2以及图3等，对实施方式的投影光学系统40具体地进行说明。另外，在图2等中例示的投影光学系统40形成为与下述的实施例1的投影光学系统40相同的构成。
实施方式的投影光学系统40将形成于液晶面板18G(18R、18B)的被投影面的图像向未图示的屏幕上投影。在这里，在投影光学系统40与液晶面板18G(18R、18B)之间，配置有与图1的十字分色棱镜19相当的棱镜PR。
投影光学系统40从缩小侧起按顺序包括第1光学组40a和第2光学组40b，第1光学组40a包括多个透镜，具有正的光焦度，第2光学组40b由1个包含具有凹面非球面形状的反射面的反射镜MR构成。第1光学组40a包括以形成于所包括的透镜间的空间中的、最宽的空气间隔BD为界的第1-1透镜组41和第1-2透镜组42，第1-1透镜组41在缩小侧具有正的光焦度，第1-2透镜组42在放大侧具有比第1-1透镜组41的光焦度弱的正或负的光焦度。
第1-1透镜组41在内部具有孔径光阑ST，包括与孔径光阑ST相比靠缩小侧的透镜组E1和与孔径光阑ST相比靠放大侧的透镜组E2。
第1-2透镜组42从缩小侧起按顺序具有：在伴随变倍的对焦时被固定的第1固定透镜组H1(缩小侧固定透镜组)；在伴随变倍的对焦时在光轴方向上分别移动的3个移动透镜组即F1透镜组(以下称为透镜组F1)、F2透镜组(以下称为透镜组F2)以及F3透镜组(以下称为透镜组F3)；以及在伴随变倍的对焦时被固定的第2固定透镜组H2(放大侧固定透镜组)。即，第1-2透镜组42在最靠缩小侧和最靠放大侧，配置有在伴随变倍的对焦时被固定的透镜组，作为第1固定透镜组以及第2固定透镜组H1、H2(缩小侧固定透镜组、放大侧固定透镜组)。如图所示，作为缩小侧固定透镜组的第1固定透镜组H1由1个正透镜L11构成，成为接收从第1-1透镜组41以发散的状态射出的光的光入射面。另外，如图所示，作为放大侧固定透镜组的第2固定透镜组H2，由2个负透镜L15、L16构成，配置于最靠放大侧的透镜L16为由树脂成形的非球面透镜。配置于缩小侧的透镜L15为玻璃透镜。另外，3个透镜组F1～F3(移动透镜组)中的、配置于最靠放大侧即靠近第2固定透镜组H2(放大侧固定透镜组)的位置的透镜L14，为由树脂成形的非球面透镜且为负透镜。换言之，第1-2透镜组42为包含至少2个树脂非球面透镜和配置在2个树脂非球面透镜之间的至少1个玻璃透镜的构成。另外，3个透镜组F1～F3(移动透镜组)通过致动器AC在变倍时的对焦时独立地分别在沿着光轴OA的方向A1上移动。由此，第1-2透镜组42的2个树脂非球面透镜即透镜L14、L16，在伴随变倍的对焦时使相互的间隔变化。另外，关于基于致动器AC的透镜组F1～F3的移动方式，根据变倍时的对焦的方式而能够为各种方式，例如可以是3个完全独立地运动，也可以是利用凸轮机构等而联动。
以下，从缩小侧起按顺序对构成各透镜组的透镜进行说明。第1光学组40a中的、第1-1透镜组41的透镜组E1具有8个透镜L1～L8，透镜组E2具有2个透镜L9、L10。第1-2透镜组42的作为缩小侧固定透镜组的第1固定透镜组H1如上所述具有1个透镜L11，作为移动透镜组的透镜组F1具有1个透镜L12，透镜组F2具有1个透镜L13，透镜组F3具有1个透镜L14，作为放大侧固定透镜组的第2固定透镜组H2如上所述具有2个透镜L15、L16。即，第1光学组40a整体由16个透镜L1～L16构成。
构成透镜组E1的透镜L1～L8中的、作为正透镜的透镜L3和作为负透镜的透镜L4成为接合透镜，另外，透镜L5和透镜L6成为接合透镜。特别是，透镜L6为玻璃制的非球面形状的负透镜，成为放大侧的凹面形状的非球面。换言之，第1-1透镜组41，在与孔径光阑ST相比靠缩小侧包括至少2组正透镜和负透镜的接合透镜，并且至少具有1面在放大侧具有凹面形状的非球面。另外，构成透镜组E1的透镜中的、透镜L6以外的透镜为玻璃制的球面透镜。另外，透镜L1～L8成为关于光轴OA轴对称的圆形形状。
关于构成透镜组E2的2个透镜L9、L10，透镜L9为正透镜，透镜L10为负透镜。特别是，透镜L10为凹面朝向放大侧的负透镜。换言之，第1-1透镜组41在与孔径光阑ST相比靠放大侧，从缩小侧起按顺序包括凸面朝向放大侧的正透镜和凹面朝向放大侧的负透镜这2个透镜。另外，透镜L9、L10为玻璃制的球面透镜，成为关于光轴OA轴对称的圆形形状。
构成第1固定透镜组H1的透镜L11为双凸的正透镜。另外，透镜L11为玻璃制的球面透镜，成为关于光轴OA轴对称的圆形形状。
构成透镜组F1的透镜L12为双凸的正透镜。另外，透镜L12为玻璃制的球面透镜，成为关于光轴OA轴对称的圆形形状。
构成透镜组F2的透镜L13为负弯月形透镜。另外，透镜L13为玻璃制的球面透镜，成为关于光轴OA轴对称的圆形形状。
构成透镜组F3的透镜L14为负弯月形透镜。另外，透镜L14如上所述为树脂制的非球面透镜。更具体地说，透镜L14为具有负的光焦度的在双面实施了非球面的透镜(非球面透镜)，且为由树脂成形的透镜(树脂透镜)。另外，透镜L14成为关于光轴OA轴对称的圆形形状。
构成透镜组中配置在最靠放大侧的固定透镜组H2的透镜L15、L16中的、透镜L15为负弯月形透镜。另外，透镜L15为玻璃制的球面透镜，成为关于光轴OA轴对称的圆形形状。透镜L16为具有负的光焦度的在双面实施了非球面的透镜(非球面透镜)，且为由树脂成形的透镜(树脂透镜)。另外，透镜L16不是圆形形状，而形成为从关于光轴OA轴对称的圆形的状态将上部侧(将影像光进行投影的一侧)的一部分切除那样的形状。
如上所述，第2光学组40b由1个具有凹面非球面形状的反射镜MR构成，反射镜MR反射从第1光学组40a射出的影像光，据此朝向屏幕投影。
另外，如上所述，在投影光学系统40中，构成第1光学组40a的所有的透镜L1～L16中的、透镜L1～L15为关于光轴OA轴对称的圆形形状，透镜L16形成为将关于光轴OA轴对称的圆形形状的一部分切除后的形状。另外，构成第2光学组40b的反射镜MR也形成为将关于光轴OA轴对称的形状的一部分切除后的形状。即，构成第1光学组40a以及第2光学组40b的要素都是旋转对称系统。另外，如图示所示，在投影光学系统40中，缩小侧大致为远心。由此，例如上述所述，在由十字分色棱镜19将被各液晶面板18R、18G、18B调制后的光合成而作为图像光的情况下，能够容易吸收装配的偏差。
包含以上那样的投影光学系统40的接近投影光学系统通常到屏幕为止的距离非常近。在上述的投影光学系统40中，在第1光学组40a中，使位于液晶面板18G(18R、18B)的面板面PI的物体(即面板部分)的像暂时在第2光学组40b的反射镜的近前成像，利用构成第2光学组40b的1个反射镜MR在屏幕上再次成像，据此进行接近投影。也即是，在该情况下，第1光学组40a起到在反射镜MR的近前形成1次像(中间像)的作用。在上述那样的投影中，通常因变倍时的对焦而产生的像差变动比一般的投影的情况大，而无法得到那么大的变倍范围。因此，利用第1光学组40a形成的1次像需要得到最适合化的1次像，以便即使使投影倍率变化也可以最终得到良好的图像。另外，在一般的接近投影光学系统中，对图像性能直接影响较大的像面弯曲、像散的变动容易显著地使对比度降低，因对焦组的移动而导致的歪曲像差的变化比通常透镜系统大的倾向也较高。
与此相对，在本实施方式中，如上所述，在第1光学组40a中的、第1-2透镜组42中，在最靠缩小侧配置有作为固定组的缩小侧固定透镜组(第1固定透镜组H1)，在最靠放大侧配置有作为固定组的放大侧固定透镜组(第2固定透镜组H2)，在它们之间具有在伴随变倍的对焦时移动的移动透镜组(透镜组F1～F3)，据此能够为了将像差变动抑制得较小而进行有效的校正。由此，即使在第2光学组40b由1个反射镜MR构成那样的情况下，也能够使将适度的像差包含在1次像中而经过第2光学组40b最终投影在屏幕上的图像为像差小的良好的图像。即，在作为接近型的投影机的投影机2中，能够覆盖较宽的变倍范围，并且能够对应于高分辨率的图像显示元件。
以上，尤其在本实施方式中，在作为对焦组的第1-2透镜组42中，在缩小侧也配置有固定透镜组，利用凸面朝向缩小侧的1个正透镜构成该固定透镜组。即，在这里，由被固定的(不移动)正透镜构成最靠缩小侧，据此作为接收从第1-1透镜组41以发散的状态射出的光的入射面，难以受到偏心等的影响，能够确保稳定的图像性能。另外，通过使用凸面朝向缩小侧的1个正透镜，能够减小配置在第1-2透镜组42的放大侧的透镜的直径，能够实现装置的小型化。进而，在最靠缩小侧配置了固定透镜组的情况下，通过在其与放大侧的固定透镜组之间插入移动透镜组，能够减少例如第1-2透镜组42中的移动透镜组的数量(在下述的实施例2中由2个而不是3个移动透镜组构成，另外，在实施例3中由1个移动透镜组构成)，使用于固定透镜的框构造等简单，进而还能够谋求装置整体的低成本化。
在这里，在第1光学组40a中的、配置于放大侧的对焦组即第1-2透镜组42的构成的透镜中，如果非球面透镜为1个，则有可能无法通过设计而得到足够的变倍范围。如果第1-2透镜组42的非球面透镜为2个，则能够扩大变倍范围，但在该情况下，通过使多个非球面的间隔变化，变倍时的像差的校正变得容易，但是，另一方面，如果连续配置非球面透镜，则透镜间的间隔灵敏度和/或透镜的相互的面的偏心灵敏度升高，并且也变得容易受到透镜单体的表面精度和/或内部折射率的影响。通过在非球面透镜间配置玻璃的球面透镜，能够使非球面的光焦度被球面分散，能够起到降低移动时的影响的效果，并且减小非球面透镜单体的表面精度和/或内部折射率的影响。
另外，另一方面，关于第1-2透镜组42的非球面透镜(透镜L16)那样的位于最靠放大侧的透镜，为了避免与被第2光学组40b的反射镜反射后的光束的干涉，需要使形状为将圆形的一部分切除那样的异型形状，此外，由于直径形成为比较大的口径，所以一般使用树脂的成形非球面，在本实施方式中，透镜L16也为异型形状的树脂非球面透镜。但是，通常，树脂成形非球面与玻璃成形非球面相比较，精度较低，容易受到上述那样的因表面精度和/或折射率产生的偏差的影响，所以在设计时需要充分降低灵敏度。
与此相对，在本实施方式中，通过构成为使作为对焦组的第1-2透镜组42中的非球面透镜为2个(透镜L14、L16)，同时在它们中间插入玻璃制的负透镜(透镜L15)，能够适度地分散非球面透镜的负的光焦度，降低非球面彼此的相对的灵敏度，同时也能够在较宽的变倍范围内减少像差变动。另外，在2个非球面透镜即透镜L14、L16中，透镜L16包含于作为固定组的第2固定透镜组H2。即，在使透镜L14、L16的间隔变化时，1个非球面透镜(透镜L16)被固定。
进而，在第1-1透镜组41中，如果使孔径光阑ST的缩小侧的构成仅为球面透镜，则为了对应于较宽的变倍范围，可以考虑仅能够对应于F数为1.8左右的明亮度。与此相对，在本实施方式中，通过在孔径光阑ST的缩小侧适当配置玻璃非球面(透镜L6)，即便是F数为1.6左右，也能够得到光斑少的对比度高的图像。由此，即便具有与以往的例子相比较相同程度的构成个数(在本实施方式中为16个)，也能够使物体侧的数值孔径为0.3以上、即具有F数为1.6左右的明亮度，并且可确保1.5倍以上(甚至1.6倍以上)的高的变倍范围，具有也能够充分于高分辨率的图像显示元件的性能。
〔实施例〕
以下，对投影光学系统40的具体的实施例进行说明。以下要说明的实施例1～3中共用的参数的意义总结如下。
非球面通过以下的多项式(非球面式)特定。
其中，
c：曲率(1/R)
h：距离光轴的高度
k：非球面的圆锥系数
Ai：非球面的高次非球面系数
(实施例1)
实施例1的透镜面的数据在以下的表1中示出。另外，OBJ表示面板面PI，STO表示孔径光阑ST。另外，面序号之外还标注有“＊”的面为具有非球面形状的面。
〔表1〕
在以上的表1以及以下的表中，将10的幂乘数(例如1.00×10+18)用E(例如1.00E+18)来表示。
以下的表2为实施例1的透镜面的非球面系数。
〔表2〕
非球面系数
以下的表3示出投影倍率135倍、投影倍率106倍以及投影倍率223倍下的、表2中的可变间隔23、25、27、29、34的值。
〔表3〕
可变间隔
图4是实施例1的投影光学系统的截面图。图4的投影光学系统相当于实施方式1的投影光学系统40。另外，在图3等中，对于成为从圆形形状切除一部分而成的形状的透镜L16和/或反射镜MR，在图4中以未切除的方式按原样绘制。在图4中，投影光学系统将面板面PI上的像以与到屏幕为止的距离相对应的倍率进行放大投影。即，从缩小侧起按顺序具有：构成第1-1透镜组41的透镜组E1的透镜L1～L8、构成透镜组E2的透镜L9、L10、构成第1-2透镜组42的第1固定透镜组H1的透镜L11、构成透镜组F1的透镜L12、构成透镜组F2的透镜L13、构成透镜组F3的透镜L14和构成第2固定透镜组H2的透镜L15、L16这16个透镜L1～L16。例如从壁面投影变更为地板面投影的情况那样，由于投影位置变化(投影距离变化)而会进行变倍，在这样的变倍时的对焦时，第1-1透镜组41与构成第1-2透镜组42的第1、第2固定透镜组H1、H2被保持固定，另一方面，构成第1-2透镜组42的透镜组F1～F3分别移动。通过该移动，第1-2透镜组42的2个树脂非球面透镜即透镜L14、L16在伴随变倍的对焦时相互的间隔变化。另外，在使该间隔变化时，移动的仅为透镜L14，透镜L16被固定。
另外，对各透镜L1～L16详细进行说明，第1-1透镜组41中，作为第1透镜的透镜L1为正透镜，作为第2透镜的透镜L2为正透镜，作为第3透镜的透镜L3为正透镜，作为第4透镜的透镜L4为负透镜，第3透镜和第4透镜是接合透镜，作为第5透镜的透镜L5为正透镜，作为第6透镜的透镜L6为在放大侧实施了凹面形状的非球面的负透镜，第5透镜和第6透镜是接合透镜，作为第7透镜的透镜L7为双凸的正透镜，作为第8透镜的透镜L8为双凹的负透镜，作为第9透镜的透镜L9为双凸的正透镜，作为第10透镜的透镜L10为凹面朝向放大侧的负弯月形透镜。另外，第1-2透镜组42中，作为第11透镜的透镜L11为凸面朝向缩小侧的正透镜，作为第12透镜的透镜L12为正透镜，作为第13透镜的透镜L13为负透镜，作为第14透镜的透镜L14为对双面实施了非球面的负透镜，作为第15透镜的透镜L15为负透镜，作为第16透镜的透镜L16为对双面实施了非球面的负透镜。其中，透镜L14与透镜L16为由树脂成形的透镜，配置于透镜L14与透镜L16之间的透镜L15为玻璃制的透镜。另外，第1-2透镜组42，在变倍时使投影距离变化时的对焦中，通过使3个透镜组F1、F2、F3独立移动而进行对焦。另外，第2光学组40b由1个凹面非球面反射镜构成。
图5的(A)是投影倍率135倍时的投影光学系统的缩小侧像差图(球面像差、像散、歪曲像差)，图5的(B)是投影倍率106倍时的投影光学系统的缩小侧像差图，图5的(C)是投影倍率223倍时的投影光学系统的缩小侧像差图。另外，图6的(A)～图6的(E)是与图5的(A)相对应的投影光学系统的横向像差图。其中，图6的(A)是最大视场角的情况下的横向像差图，以图6的(A)～图6的(E)的5个视场角示出横向像差。同样，图7的(A)～图7的(E)是与图5的(B)相对应的投影光学系统的横向像差图，图8的(A)～图8的(E)是与图5的(C)相对应的投影光学系统的横向像差图。
(实施例2)
实施例2的透镜面的数据在以下的表4中示出。另外，OBJ表示面板面PI，STO表示孔径光阑ST。另外，面序号之外还标注有“＊”的面是具有非球面形状的面。
〔表4〕
以下的表5示出实施例2的透镜面的非球面系数。
〔表5〕
非球面系数
以下的表6示出投影倍率135倍、投影倍率105倍以及投影倍率179倍下的表5中的可变间隔23、26、30、33的值。
〔表6〕
可变间隔
图9为实施例2的投影光学系统的截面图。另外，在实际的光学系统中形成为从圆形形状切除一部分而成的形状的透镜L16和/或反射镜MR，在图9中以未切除的方式按原样绘制。在图9中，投影光学系统是以与到屏幕为止的距离相对应的倍率将面板面PI上的像进行放大投影的系统。即，从缩小侧起按顺序具有：构成第1-1透镜组41的透镜组E1的透镜L1～L8、构成透镜组E2的透镜L9、L10、构成第1-2透镜组42的第1固定透镜组H1的透镜L11、构成透镜组F1的透镜L12、L13、构成透镜组F2的透镜L14、L15以及构成第2固定透镜组H2的透镜L16这16个透镜L1～L16。例如从壁面投影变更为地板面投影的情况那样，由于投影位置变化(投影距离变化)而会进行变倍，在这样的变倍时的对焦时，第1-1透镜组41与构成第1-2透镜组42的第1、第2固定透镜组H1、H2被保持固定，另一方面，构成第1-2透镜组42的透镜组F1、F2分别移动。由此，第1-2透镜组42的2个树脂非球面透镜即透镜L14、L16，在伴随变倍的对焦时相互的间隔变化。另外，在该情况下，第2固定透镜组H2包括由树脂成形的1个非球面透镜(透镜L16)。另外，在该间隔变化时，移动的仅为透镜L14，透镜L16被固定。
如以上那样，在实施例2中，第1光学组40a从缩小侧起数由透镜L1(第1透镜)到透镜L16(第16透镜)这16个透镜构成，第1光学组40a能够以最宽的空气间隔BD为界被分为：在缩小侧具有正的光焦度的第1-1透镜组41和在放大侧具有比第1-1透镜组41的光焦度弱的正或负的光焦度的第1-2透镜组42。
更具体地，第1-1透镜组41从缩小侧起按顺序包括：透镜组E1，其由正的透镜L1、正的透镜L2、正的透镜L3和负的透镜L4的接合透镜、正的透镜L5和在放大侧实施了凹面形状的非球面的负的透镜L6的接合透镜、双凸的正的透镜L7、双凹的负的透镜L8构成；孔径光阑ST；以及透镜组E2，其由双凸的正的透镜L9、凹面朝向放大侧的负弯月形透镜的透镜L10构成。即，透镜组E1、E2依次配置有总计10个透镜。
第1-2透镜组42从缩小侧起按顺序包括：由凸面朝向缩小侧的正的透镜L11构成的第1固定透镜组H1；由正的透镜L12和负的透镜L13的接合透镜构成的透镜组F1(F1透镜组)；由在双面实施了非球面的负的透镜L14、负的透镜L15构成的透镜组F2(F2透镜组)；以及由在双面实施了非球面的负的透镜L16构成的第2固定透镜组H2。即，固定透镜组H1、H2以及透镜组F1、F2依次配置有总计6个透镜。其中，透镜L14与透镜L16为由树脂成形的透镜，配置于透镜L14与透镜L16之间的透镜L15为玻璃制的透镜。另外，第1-2透镜组42，在变倍时使投影距离变化时的对焦中，通过使2个透镜组F1、F2独立移动而进行对焦。
第2光学组40b由1个凹面非球面反射镜构成。
图10的(A)是投影倍率135倍时的投影光学系统的缩小侧像差图(球面像差、像散、歪曲像差)，图10的(B)是投影倍率105倍时的投影光学系统的缩小侧像差图，图10的(C)是投影倍率179倍时的投影光学系统的缩小侧像差图。另外，图11的(A)～图11的(E)是与图10的(A)相对应的投影光学系统的横向像差图。其中，图11的(A)是最大视场角的情况下的横向像差图，以图11的(A)～图11的(E)的5个视场角表示横向像差。同样，图12的(A)～图12的(E)是与图10的(B)相对应的投影光学系统的横向像差图，图13的(A)～图13的(E)是与图10的(C)相对应的投影光学系统的横向像差图。
(实施例3)
实施例3的透镜面的数据在以下的表7中.示出。另外，OBJ表示面板面PI，STO表示孔径光阑ST。另外，面序号之外还标注有“＊”的面为具有非球面形状的面。
〔表7〕
以下的表8为实施例3的透镜面的非球面系数。
〔表8〕
非球面系数
以下的表9示出在投影倍率133倍、投影倍率104倍以及投影倍率177倍下的、表8中的可变间隔23、29、34的值。
〔表9〕
可变间隔
图14为实施例3的投影光学系统的截面图。另外，在实际的光学系统中形成为从圆形形状切除一部分而成的形状的透镜L16和/或反射镜MR，在图14中以未切除的方式按原样绘制。在图14中，投影光学系统是以与到屏幕的距离相对应的倍率对面板面PI上的像进行放大投影的系统。即，从缩小侧起按顺序具有：构成第1-1透镜组41的透镜组E1的透镜L1～L8、构成透镜组E2的透镜L9、L10、构成第1-2透镜组42的第1固定透镜组H1的透镜L11、构成透镜组F1的透镜L12、L13、L14以及构成第2固定透镜组H2的透镜L15、L16这16个透镜L1～L16。另外，在本实施例中，仅1个透镜组F1作为移动透镜组而存在。在例如从壁面投影变更为地板面投影的情况下那样，由于投影位置变化(投影距离变化)而进行变倍，在这样的变倍时的对焦时，第1-1透镜组41与构成第1-2透镜组42的第1、第2固定透镜组H1、H2被保持固定，另一方面，仅构成第1-2透镜组42的透镜组F1移动。由此，第1-2透镜组42的2个树脂非球面透镜即透镜L14、L16在伴随变倍的对焦时相互的间隔变化。另外，在使该间隔变化时，移动的仅为透镜L14，透镜L16被固定。
如以上那样，在实施例3中，第1光学组40a从缩小侧起数由透镜L1(第1透镜)到透镜L16(第16透镜)这16个透镜构成，第1光学组40a能够以最宽的空气间隔BD为界被分为：在缩小侧具有正的光焦度的第1-1透镜组41和在放大侧具有与第1-1透镜组41的光焦度相比弱的正或负的光焦度的第1-2透镜组42。
更具体地说，第1-1透镜组41从缩小侧起按顺序包括：透镜组E1，其由正的透镜L1、正的透镜L2、正的透镜L3和负的透镜L4的接合透镜、正的透镜L5和在放大侧实施了非球面的负的透镜L6的接合透镜、双凸的正的透镜L7、双凹的负的透镜L8构成；孔径光阑ST；以及透镜组E2，其由双凸的正的透镜L9、凹面朝向放大侧的负弯月形透镜的透镜L10构成。即，在透镜组E1、E2中依次配置有总计10个透镜。
第1-2透镜组42从缩小侧起按顺序包括：由凸面朝向缩小侧的正的透镜L11构成的第1固定透镜组H1；由正的透镜L12、负的透镜L13、在双面实施了非球面的负的透镜L14构成的透镜组F1(F1透镜组)；由负的透镜L15、在双面实施了非球面的负的透镜L16构成的第2固定透镜组H2。即，在第1以及第2固定透镜组H1、H2以及透镜组F1中按顺序配置有总计6个透镜。其中，透镜L14与透镜L16为由树脂成形的透镜，配置在透镜L14与透镜L16之间的透镜L15为玻璃制的透镜。另外，第1-2透镜组42，在变倍时使投影距离变化时的对焦中，通过使1个透镜组F1独立地移动而进行对焦。
第2光学组40b由1个凹面非球面反射镜构成。
图15的(A)为投影倍率133倍时的投影光学系统的缩小侧像差图(球面像差、像散、歪曲像差)，图15的(B)为投影倍率104倍时的投影光学系统的缩小侧像差图，图15的(C)为投影倍率177倍时的投影光学系统的缩小侧像差图。另外，图16的(A)～图16的(E)为与图15的(A)相对应的投影光学系统的横向像差图。其中，图16的(A)为最大视场角的情况下的横向像差图，以图16的(A)～图16的(E)的5个视场角表示横向像差。同样，图17的(A)～图17的(E)为与图15的(B)相对应的投影光学系统的横向像差图，图18的(A)～图18的(E)为与图15的(C)相对应的投影光学系统的横向像差图。
〔实施例的总结〕
在任意的实施例中，都在广角端具有半视场角70o以上的广视场角，且成为最靠放大侧的透镜为树脂制非球面透镜的简易的构成。
该发明并不限定于上述的实施方式或实施例，在不脱离其宗旨的范围内能够以各种方式实施。
例如，在各实施例中，能够在构成各透镜组的透镜的前后或之间追加1个以上的实质上不具有光焦度的透镜。
另外，由投影光学系统40进行放大投影的对象并不限定于液晶面板18G、18R、18B，能够通过投影光学系统40将由以微型反射镜为像素的数字微型反射镜设备等各种光调制元件形成的图像进行放大投影。

Claims (11)

1.一种投影光学系统，其特征在于，该投影光学系统从缩小侧起按顺序包括：第1光学组和第2光学组，所述第1光学组包括多个透镜且具有正的光焦度，所述第2光学组包含1个具有凹面非球面形状的反射面，
所述第1光学组包括：以最宽的空气间隔为界的第1-1透镜组和第1-2透镜组，所述第1-1透镜组在缩小侧具有正的光焦度，所述第1-2透镜组在放大侧具有与所述第1-1透镜组的光焦度相比弱的正的光焦度或负的光焦度，
所述第1-2透镜组具有：缩小侧固定透镜组、放大侧固定透镜组、至少1个移动透镜组，所述缩小侧固定透镜组配置在最靠缩小侧，并且在伴随变倍的对焦时被固定，具有正的光焦度，所述放大侧固定透镜组配置在最靠放大侧，并且在伴随变倍的对焦时被固定，具有负的光焦度，所述至少1个移动透镜组配置在所述缩小侧固定透镜组与所述放大侧固定透镜组之间，在伴随变倍的对焦时在光轴方向上移动。
2.如权利要求1所述的投影光学系统，其特征在于，
所述第1-2透镜组包含至少2个树脂非球面透镜，所述放大侧固定透镜组包括该至少2个树脂非球面透镜中的1个。
3.如权利要求1或2所述的投影光学系统，其特征在于，
所述放大侧固定透镜组包括由树脂成形的1个具有负的光焦度的非球面透镜。
4.如权利要求1或2所述的投影光学系统，其特征在于，
所述放大侧固定透镜组包括至少2个具有负的光焦度的透镜，所述至少2个具有负的光焦度的透镜包含由树脂成形的1个非球面透镜。
5.如权利要求1或2所述的投影光学系统，其特征在于，
所述缩小侧固定透镜组包括凸面朝向缩小侧的1个正透镜。
6.如权利要求1或2所述的投影光学系统，其特征在于，
所述第1-1透镜组在内部具有孔径光阑，在与所述孔径光阑相比靠放大侧，从缩小侧起按顺序包括：凸面朝向放大侧的正透镜和凹面朝向放大侧的负弯月形透镜这2个透镜。
7.如权利要求1或2所述的投影光学系统，其特征在于，
所述第1-1透镜组在内部具有孔径光阑，在所述孔径光阑的缩小侧，包含至少2组正透镜和负透镜的接合透镜，并且，至少具有1面凹面形状朝向放大侧的非球面。
8.如权利要求1或2所述的投影光学系统，其特征在于，
物体侧的数值孔径为0.3以上。
9.如权利要求1或2所述的投影光学系统，其特征在于，
缩小侧大致为远心。
10.如权利要求1或2所述的投影光学系统，其特征在于，
构成所述第1光学组和所述第2光学组的要素都是旋转对称系统。
11.如权利要求1或2所述的投影光学系统，其特征在于，
变倍范围为1.5倍以上。
CN201610086374.9A 2015-02-18 2016-02-15 投影光学系统 Active CN105892025B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015029307A JP5930088B1 (ja) 2015-02-18 2015-02-18 投射光学系
JP2015-029307 2015-02-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105892025A CN105892025A (zh) 2016-08-24
CN105892025B true CN105892025B (zh) 2018-09-21

Family

ID=55357938

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610086374.9A Active CN105892025B (zh) 2015-02-18 2016-02-15 投影光学系统

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9645483B2 (zh)
EP (1) EP3059627A1 (zh)
JP (1) JP5930088B1 (zh)
CN (1) CN105892025B (zh)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5949975B1 (ja) * 2015-02-18 2016-07-13 セイコーエプソン株式会社 投射光学系
JP5930088B1 (ja) 2015-02-18 2016-06-08 セイコーエプソン株式会社 投射光学系
JP5939324B1 (ja) * 2015-02-18 2016-06-22 セイコーエプソン株式会社 投射光学系
JP6582728B2 (ja) 2015-08-21 2019-10-02 セイコーエプソン株式会社 投射光学系及びプロジェクター
DE102016117547A1 (de) 2016-09-18 2018-03-22 Leica Camera Ag Objektiv fester Brennweite und konstanter Baulänge für Autofokusanwendungen
US11181724B2 (en) 2017-08-02 2021-11-23 Sony Corporation Projection optical system and projector
JP6847003B2 (ja) * 2017-08-17 2021-03-24 富士フイルム株式会社 投写用光学系及び投写型表示装置
CN107664823A (zh) * 2017-10-23 2018-02-06 中山联合光电科技股份有限公司 一种超小体积4k分辨率的超短焦投影光学系统
JP2019164184A (ja) 2018-03-19 2019-09-26 セイコーエプソン株式会社 投射光学系及び投射型画像表示装置
JP7040171B2 (ja) 2018-03-19 2022-03-23 セイコーエプソン株式会社 投射光学系及び投射型画像表示装置
WO2019214317A1 (zh) * 2018-05-08 2019-11-14 青岛海信激光显示股份有限公司 投影装置
CN112444932B (zh) * 2019-09-04 2022-06-03 青岛海信激光显示股份有限公司 投影镜头、投影镜头的调焦方法及装置、投影仪
CN111142244A (zh) * 2020-01-21 2020-05-12 厦门力鼎光电股份有限公司 一种日夜两用的光学成像镜头
TWI809587B (zh) * 2021-12-07 2023-07-21 揚明光學股份有限公司 投影鏡頭

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007079524A (ja) 2004-10-21 2007-03-29 Sony Corp 投射光学系及び投射型画像表示装置
TWI289210B (en) 2004-10-21 2007-11-01 Sony Corp Projection optical system and projection type image display device
JP4890771B2 (ja) 2005-02-28 2012-03-07 富士フイルム株式会社 投写光学系およびこれを用いた投写型表示装置
JP4847110B2 (ja) 2005-11-28 2011-12-28 リコー光学株式会社 投射用レンズおよび投射型画像表示装置
JP4668159B2 (ja) * 2006-11-06 2011-04-13 ソニー株式会社 投射光学系および投射型画像表示装置
JP5274030B2 (ja) 2007-03-07 2013-08-28 リコー光学株式会社 投射光学系およびプロジェクタ装置および画像読取装置
US8014075B2 (en) 2007-11-06 2011-09-06 Seiko Epson Corporation Projection type image display device
JP4396769B2 (ja) 2007-11-06 2010-01-13 セイコーエプソン株式会社 投射型画像表示装置
JP5332242B2 (ja) 2008-03-11 2013-11-06 セイコーエプソン株式会社 プロジェクタ
JP5365155B2 (ja) * 2008-11-21 2013-12-11 ソニー株式会社 投射型画像表示装置および投射光学系
JP2010181672A (ja) 2009-02-06 2010-08-19 Seiko Epson Corp 投射光学系及び投射型画像表示装置
JP2011033738A (ja) * 2009-07-30 2011-02-17 Fujifilm Corp 投写光学系およびこれを用いた投写型表示装置
JP2011033737A (ja) * 2009-07-30 2011-02-17 Fujifilm Corp 投写光学系およびこれを用いた投写型表示装置
JP2011253023A (ja) * 2010-06-02 2011-12-15 Hitachi Consumer Electronics Co Ltd 投写型映像表示装置
JP5621583B2 (ja) 2010-12-27 2014-11-12 株式会社リコー 投射光学系及び画像投射装置
JP5632782B2 (ja) 2011-03-24 2014-11-26 リコー光学株式会社 投射光学系および投射型画像表示装置
WO2012132297A1 (ja) * 2011-03-28 2012-10-04 富士フイルム株式会社 投写光学系および投写型表示装置
JP6084016B2 (ja) * 2012-11-21 2017-02-22 キヤノン株式会社 ズームレンズ及びそれを有する画像投射装置
JP5904137B2 (ja) 2013-02-12 2016-04-13 株式会社デンソー 車両用表示装置
JP6326717B2 (ja) * 2013-03-04 2018-05-23 株式会社リコー 投射光学系および画像表示装置
JP2014174340A (ja) * 2013-03-08 2014-09-22 Ricoh Co Ltd ズーム投射光学系および画像表示装置
JP5949975B1 (ja) * 2015-02-18 2016-07-13 セイコーエプソン株式会社 投射光学系
JP5930088B1 (ja) 2015-02-18 2016-06-08 セイコーエプソン株式会社 投射光学系
JP5939324B1 (ja) * 2015-02-18 2016-06-22 セイコーエプソン株式会社 投射光学系

Also Published As

Publication number Publication date
JP5930088B1 (ja) 2016-06-08
CN105892025A (zh) 2016-08-24
EP3059627A1 (en) 2016-08-24
JP2016151688A (ja) 2016-08-22
US20160299415A1 (en) 2016-10-13
US9645483B2 (en) 2017-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105892025B (zh) 投影光学系统
CN105892027B (zh) 投影光学系统
CN105892026B (zh) 投影光学系统
CN105824105B (zh) 投影光学系统
CN107924046A (zh) 投影光学系统和投影仪
CN201749248U (zh) 投射光学系统及使用该投射光学系统的投射型显示装置
CN105988207B (zh) 放大光学系统、光学单元和投影仪设备
CN107533215A (zh) 投射光学系统以及投影仪
CN108732725A (zh) 投影光学系统以及投影装置
CN110286478A (zh) 投射光学系统以及投射型图像显示装置
CN102193281B (zh) 投影机、投射单元和电子黑板
CN107636511A (zh) 投射光学系统和投影仪
CN109581678A (zh) 近眼光场显示装置及近眼显示装置
CN110286465A (zh) 投射光学系统以及投射型图像显示装置
CN201740911U (zh) 投射用广角变焦透镜及投射型显示装置
CN109073869A (zh) 投影光学系统以及投影仪
CN105607403A (zh) 投影光学系统和图像显示装置
CN110286549A (zh) 投射光学系统单元、投射光学系统以及投射光学装置
CN105068363A (zh) 一种桌面超短焦光学模组
CN104793322B (zh) 投影光学系统以及投影型图像显示装置
CN110780432A (zh) 一种非共轴全反射式无移动元件主动变焦中继光学系统
CN110501810A (zh) 光学系统和摄像装置
CN107490846B (zh) 一种投影镜头
CN109212727B (zh) 投影机与投影镜头
CN207457592U (zh) 一种超短焦投影镜头

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant