CN109814231A - 成像光学系统、投射型显示装置及摄像装置 - Google Patents

成像光学系统、投射型显示装置及摄像装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种抑制高度方向并且实现小型化，广角且各像差得到良好校正的具有高光学性能的成像光学系统、具备该成像光学系统的投射型显示装置及具备该成像光学系统的摄像装置。本发明的成像光学系统从放大侧依次由在与放大侧成像面共轭的位置上形成中间像(MI)的第1成像光学系统(G1)及使中间像(MI)在缩小侧成像面(Sim)再成像的第2成像光学系统(G2)构成，第1成像光学系统(G1)从放大侧依次由第1A透镜组(G1A)、将光路弯曲的第1光路弯曲机构(R1)、第1B透镜组(G1B)及将光路弯曲的第2光路弯曲机构(R2)构成，在第2光路弯曲机构(R2)与第2成像光学系统(G2)之间形成有中间像(MI)。

Description

成像光学系统、投射型显示装置及摄像装置
技术领域
本发明涉及一种形成中间像的成像光学系统、具备该成像光学系统的投射型显示装置及具备该成像光学系统的摄像装置。
背景技术
以往，使用了液晶显示元件或DMD(数字微镜器件，Digital Micromirror Device：注册商标)显示元件等光阀的投射型显示装置被广泛使用。
对用于这种投射型显示装置的成像光学系统，要求与光阀的分辨率相称的良好的像差校正。并且，考虑到提高到屏幕为止的距离设定的自由度或室内空间中的设置性，欲将实现了小型的结构、更高性能且更广角化的通用性高的成像光学系统搭载于投射型显示装置的这一要求也变得强烈。
为了响应这种要求，提出有如下成像光学系统：在与缩小侧成像面共轭的位置上形成中间像，并使该中间像在放大侧成像面再成像。(例如，专利文献1、2)。
专利文献1：日本特开2015-152764号公报
专利文献2：日本特开2016-156986号公报
然而，专利文献1的透镜的透镜总长度长，且未达到透镜系统及装置整体的小型化。并且，专利文献2的透镜通过将光路弯曲机构配置在光学系统内实现了小型化，但该结构中存在无论如何也会在高度方向上变大这一问题。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种在形成中间像的方式的成像光学系统中，抑制高度方向并且实现小型化，广角且各像差得到良好校正的具有高光学性能的成像光学系统、具备该成像光学系统的投射型显示装置及具备该成像光学系统的摄像装置。
本发明的成像光学系统从放大侧依次由在与放大侧成像面共轭的位置上形成中间像的第1成像光学系统及使中间像在缩小侧成像面再成像的第2成像光学系统构成，第1成像光学系统从放大侧依次由第1A透镜组、将光路弯曲的第1光路弯曲机构、第1B透镜组及将光路弯曲的第2光路弯曲机构构成，在第2光路弯曲机构与第2成像光学系统之间形成有中间像。
在本发明的成像光学系统中，将第1成像光学系统的后焦距设为Bf1，将整个系统的焦距设为f时，优选满足条件式(1)，更优选满足条件式(1-1)。
5＜Bf1/|f|＜15…(1)
7＜Bf1/|f|＜12…(1-1)
并且，将整个系统的焦距设为f，将第2成像光学系统的焦距设为f2时，优选满足条件式(2)，更优选满足条件式(2-1)。
-0.1＜|f|/f2≤0…(2)
-0.06＜|f|/f2＜0…(2-1)
并且，将第1成像光学系统的焦距设为f1，将整个系统的焦距设为f时，优选满足条件式(3)，更优选满足条件式(3-1)。
1.5＜f1/|f|＜2.5…(3)
1.8＜f1/|f|＜2.3…(3-1)
并且，将构成第1B透镜组的各透镜的中心厚度的和设为∑t1B，将从第1B透镜组的最靠放大侧的面至最靠缩小侧的面为止的光轴上的距离设为TL1B时，优选满足条件式(4)，更优选满足条件式(4-1)。
0.8＜∑t1B/TL1B＜1…(4)
0.9＜∑t1B/TL1B＜1…(4-1)
并且，将第2成像光学系统的最靠放大侧的透镜的焦距设为fL2a，将整个系统的焦距设为f时，优选满足条件式(5)，更优选满足条件式(5-1)。
10＜fL2a/|f|＜50…(5)
15＜fL2a/|f|＜35…(5-1)
并且，将第1B透镜组的最靠缩小侧的透镜的焦距设为fLBL，将整个系统的焦距设为f时，优选满足条件式(6)，更优选满足条件式(6-1)。
10＜fLBL/|f|＜60…(6)
20＜fLBL/|f|＜45…(6-1)
并且，将从第2成像光学系统的最靠缩小侧的面至第2光路弯曲机构为止的光轴上的距离设为La，将从第2光路弯曲机构至第1光路弯曲机构为止的光轴上的距离设为Lb，将从第1光路弯曲机构至第1A透镜组的最靠放大侧的面为止的光轴上的距离设为Lc时，优选满足条件式(7)及(8)，更优选在满足条件式(7)及(8)的基础上，满足条件式(7-1)和/或(8-1)。
1＜La/Lc＜3…(7)
1.4＜La/Lc＜2.5…(7-1)
0.2＜Lb/Lc＜2……(8)
0.4＜Lb/Lc＜1.15……(8-1)
本发明的投射型显示装置具备光阀，输出基于图像数据的光学像；及上述记载的本发明的成像光学系统，成像光学系统将从光阀输出的所述光学像投射到屏幕上。
本发明的摄像装置具备上述记载的本发明的成像光学系统。
另外，上述“由～构成”表示除了包括作为构成要件所举出的构件以外，还可以包括实质上不具有光焦度的透镜、光圈或掩模或盖玻璃或滤光片或反射镜或棱镜等透镜以外的光学要件、透镜凸缘、镜筒、成像元件、手抖校正机构等机构部分等。
并且，各条件式的符号中，关于焦距，表示从放大侧成像面至第1成像光学系统为止的距离为无限远时的焦距。
发明效果
本发明的成像光学系统从放大侧依次由在与放大侧成像面共轭的位置上形成中间像的第1成像光学系统及使中间像在缩小侧成像面再成像的第2成像光学系统构成，第1成像光学系统从放大侧依次由第1A透镜组、弯曲光路的第1光路弯曲机构、第1B透镜组及弯曲光路的第2光路弯曲机构构成，在第2光路弯曲机构与第2成像光学系统之间形成有中间像，因此能够提供一种抑制高度方向并且实现小型化，广角且各像差得到良好校正的具有高光学性能的成像光学系统、具备该成像光学系统的投射型显示装置及具备该成像光学系统的摄像装置。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式所涉及的成像光学系统(与实施例1通用)的透镜结构的剖视图。
图2是表示本发明的实施例2的成像光学系统的透镜结构的剖视图。
图3是表示本发明的实施例3的成像光学系统的透镜结构的剖视图。
图4是表示本发明的实施例4的成像光学系统的透镜结构的剖视图。
图5是表示本发明的实施例5的成像光学系统的透镜结构的剖视图。
图6是表示本发明的实施例6的成像光学系统的透镜结构的剖视图。
图7是表示本发明的实施例7的成像光学系统的透镜结构的剖视图。
图8是本发明的实施例1的成像光学系统的各像差图。
图9是本发明的实施例2的成像光学系统的各像差图。
图10是本发明的实施例3的成像光学系统的各像差图。
图11是本发明的实施例4的成像光学系统的各像差图。
图12是本发明的实施例5的成像光学系统的各像差图。
图13是本发明的实施例6的成像光学系统的各像差图。
图14是本发明的实施例7的成像光学系统的各像差图。
图15是本发明的一实施方式所涉及的投射型显示装置的概略结构图。
图16是本发明的另一实施方式所涉及的投射型显示装置的概略结构图。
图17是本发明的又一实施方式所涉及的投射型显示装置的概略结构图。
图18是本发明的一实施方式所涉及的摄像装置的前侧的立体图。
图19是图18所示的摄像装置的背面侧的立体图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的一实施方式进行详细说明。图1是表示本发明的一实施方式所涉及的成像光学系统的透镜结构的剖视图。图1所示的结构例与后述的实施例1的成像光学系统的结构通用。在图1中，左侧为放大侧，右侧为缩小侧。并且，图1示出了从放大侧成像面至第1成像光学系统为止的距离为无限远的状态，且一同记入了轴上光束a及最大视角的光束b。
该成像光学系统例如能够用作搭载于投射型显示装置而将显示在光阀中的图像信息向屏幕投射的光学系统。在图1中，设想成搭载于投射型显示装置的情况而一并图示出了设想成用于彩色合成部或照明光分离部的滤光片及棱镜等的光学部件PP、及位于光学部件PP的缩小侧的面的光阀的图像显示面Sim。在投射型显示装置中，在图像显示元件上的图像显示面Sim中赋予图像信息的光束经由光学部件PP而入射于该成像光学系统，并通过该成像光学系统而投射于未图示的屏幕上。
如图1所示，本实施方式的成像光学系统从放大侧依次由在与放大侧成像面共轭的位置上形成中间像MI的第1成像光学系统G1及使中间像MI在缩小侧成像面(图像显示面Sim)再成像的第2成像光学系统G2构成。另外，在图1中，示意性地示出了中间像MI，未示出实际的形状。
如此，在形成中间像MI的成像光学系统中，能够缩小第1光学系统G1的放大侧的透镜直径，从而能够缩短整个系统的焦距而成为适合于广角化的结构。
第1成像光学系统G1构成为，从放大侧依次由第1A透镜组G1A、使从第1A透镜组G1A入射的光线的光路向第1B透镜组G1B方向弯曲的第1光路弯曲机构R1、第1B透镜组G1B、及使从第1B透镜组G1B入射的光线的光路向第2成像光学系统G2方向弯曲的第2光路弯曲机构R2构成，在第2光路弯曲机构R2与第2成像光学系统G2之间形成有机中间像MI。
若设为在第1B透镜组G1B与第2光路弯曲机构R2之间形成有中间像MI的结构而欲抑制高度方向(图1中为上下方向)的尺寸，则无论如何也得在中间像MI附近或者中间像MI的成像点配置透镜或者第2光路弯曲机构R2，由于无法忽视透镜或者第2光路弯曲机构R2的表面上的灰尘和/或划痕等映入屏幕面的影响等，因此根据情况会对光学性能带来较大的影响。
与此相对，在本实施方式的成像光学系统中，构成为在第2光路弯曲机构R2与第2成像光学系统G2之间形成有中间像MI，因此能够设为如下配置：抑制高度方向(图1中为上下方向)的尺寸，并且消除因灰尘和/或划痕等映入屏幕面而引起的对光学性能的影响。
在本实施方式的成像光学系统中，将第1成像光学系统G1的后焦距设为Bf1，将整个系统的焦距设为f时，优选满足条件式(1)。通过设成不成为条件式(1)的下限以下，能够防止第1成像光学系统G1的后焦距变得过短，并能够容易将中间像MI配置在第2光路弯曲机构R2与第2成像光学系统G2之间，因此有利于小型化及光学性能。通过设成不成为条件式(1)的上限以上，能够防止第1成像光学系统G1的后焦距变得过长，因此能够将第2成像光学系统G2的放大侧的透镜直径抑制得较小，并且也能够将第1成像光学系统G1的放大侧的透镜直径抑制得较小，从而有利于小型化。并且，对轴外像差的校正也有利。另外，若设为满足条件式(1-1)，则能够成为更良好的特性。
5＜Bf1/|f|＜15……(1)
7＜Bf1/|f|＜12……(1-1)
并且，将整个系统的焦距设为f，将第2成像光学系统G2的焦距设为f2时，优选满足条件式(2)。通过设成不成为条件式(2)的下限以下，能够防止第2成像光学系统G2的负屈光力变得过强，并能够防止入射到第2成像光学系统G2的轴外主光线相对于光轴Z的角度变得过大，因此能够有利于兼顾用于配置第2光路弯曲机构R2的空间的确保及第2成像光学系G2的放大侧的透镜直径的小型化，并且还有利于像面弯曲的校正。通过设成不成为条件式(2)的上限以上，能够防止第2成像光学系统G2的负屈光力变得过弱，因此能够防止第1成像光学系统G1的后焦距变得过短。另外，若设为满足条件式(2-1)，则能够成为更良好的特性。
-0.1＜|f|/f2≤0……(2)
-0.06＜|f|/f2＜0……(2-1)
并且，通过将第2成像光学系统G2的屈光力设为负，能够确保第1成像光学系统G1的后焦距，并且进行在广角化中成为问题的像面弯曲的校正。
并且，将第1成像光学系统G1的焦距设为f1，整个系统的焦距设为f时，优选满足条件式(3)。通过设成不成为条件式(3)的下限以下，能够抑制第1成像光学系统G1所要求的明度(F值)，因此有利于广角化、和球面像差及像散的校正。通过设成不成为条件式(3)的上限以上，能够防止中继倍率变得过大，因此防止第1成像光学系统G1的透镜直径的大型化，从而有利于第1成像光学系统G1上的畸变像差及像面弯曲的校正。另外，若设为满足条件式(3-1)，则能够成为更良好的特性。
1.5＜f1/|f|＜2.5……(3)
1.8＜f1/|f|＜2.3……(3-1)
并且，将构成第1B透镜组G1B的各透镜的中心厚度的和设为∑t1B，将从第1B透镜组G1B的最靠放大侧的面至最靠缩小侧的面为止的光轴上的距离设为TL1B时，优选满足条件式(4)。通过设成不成为条件式(4)的下限以下，能够防止第1B透镜组G1B中的空气间隔的比例过于增加，因此能够防止成像光学系统整体的高度变得过大，并且保持第1成像光学系统G1的后焦距与第1成像光学系统G1的放大侧的透镜直径的平衡，从而有利于兼顾广角化与小型化。另外，若设为满足条件式(4-1)，则能够成为更良好的特性。
0.8＜∑t1B/TL1B＜1……(4)
0.9＜∑t1B/TL1B＜1……(4-1)
并且，将第2成像光学系统G2的最靠放大侧的透镜L2a的焦距设为fL2a，将整个系统的焦距设为f时，优选满足条件式(5)。通过设成不成为条件式(5)的下限以下，能够防止第2成像光学系统G2的正屈光力变得过强，因此能够防止透镜周边的光线急剧变化，从而缩小像散。通过设成不成为条件式(5)的上限以上，能够防止第2成像光学系统G2的正屈光力变得过弱，并能够使缩小侧的透镜直径比透镜L2a小，因此有利于小型化。另外，若设为满足条件式(5-1)，则能够成为更良好的特性。
10＜fL2a/|f|＜50……(5)
15＜fL2a/|f|＜35……(5-1)
并且，将第1B透镜组G1B的最靠缩小侧的透镜的焦距设为fLBL，将整个系统的焦距设为f时，优选满足条件式(6)。通过设成不成为条件式(6)的下限以下，能够防止第1B透镜组G1B的最靠缩小侧的透镜的屈光力变得过强，因此有利于第1成像光学系统G1的后焦距的确保及球面像差的校正。通过设成不成为条件式(6)的上限以上，能够防止第1B透镜组G1B的最靠缩小侧的透镜的屈光力变得过弱，因此有利于轴外像差、尤其像面弯曲的校正。另外，若设为满足条件式(6-1)，则能够成为更良好的特性。
10＜fLBL/|f|＜60……(6)
20＜fLBL/|f|＜45……(6-1)
并且，将从第2成像光学系统G2的最靠缩小侧的面至第2光路弯曲机构R2为止的光轴上的距离设为La，将从第2光路弯曲机构R2至第1光路弯曲机构R1为止的光轴上的距离设为Lb，将从第1光路弯曲机构R1至第1A透镜组G1A的最靠放大侧的面为止的光轴上的距离设为Lc时，优选满足条件式(7)及(8)。通过设成不成为条件式(7)及(8)的下限以下，能够防止通过2个光路弯曲机构R1及R2而弯曲的成像光学系统的内侧的空间变得过小，因此能够确保配置构成成像光学系统的各光学元件的充分的空间。通过设成不成为条件式(7)及(8)的上限以上，能够防止通过2个光路弯曲机构R1及R2而弯曲的成像光学系统的内侧的空间变得过大，因此有利于小型化。另外，若设为在满足条件式(7)及(8)的基础上，满足条件式(7-1)和/或(8-1)，则能够成为更良好的特性。
1＜La/Lc＜3……(7)
1.4＜La/Lc＜2.5……(7—1)
0.2＜Lb/Lc＜2……(8)
0.4＜Lb/Lc＜1.15……(8-1)
并且，在图1所示的例子中，示出了在透镜系统与图像显示面Sim之间配置有光学部件PP的例子，但也可以在各透镜之间配置低通滤光片及如截止特定波长区域的各种滤光片等，或者，也可以在任意透镜的透镜面实施具有与各种滤光片k相同的作用的涂布，来代替在透镜系统与图像显示面Sim之间配置这些各种滤光片。
接着，对本发明的成像光学系统的数值实施例进行说明。首先，对实施例1的成像光学系统进行说明。将表示实施例1的成像光学系统的透镜结构的剖视图示于图1中。在图1及与后述的实施例2～7对应的图2～7中，左侧为放大侧，右侧为缩小侧。并且，图1～7示出了从放大侧成像面至第1成像光学系统为止的距离为无限远的状态，且一同记入了轴上光束a及最大视角的光束b。
实施例1的成像光学系统从放大侧依次由第1成像光学系统G1及第2成像光学系统G2构成。第1成像光学系统G1从放大侧依次由以下构件构成：由透镜L1a～透镜L1f这6片透镜构成的第1A透镜组G1A、使从第1A透镜组G1A入射的光线的光路向第1B透镜组G1B方向弯曲的第1光路弯曲机构R1、由透镜L1g～透镜L1k这5片透镜构成的第1B透镜组G1B、及使从第1B透镜组G1B入射的光线的光路向第2成像光学系统G2方向弯曲的第2光路弯曲机构R2。第2成像光学系统G2由透镜L2a～透镜L2h这8片透镜及孔径光圈St构成。而且，构成为在第2光路弯曲机构R2与第2成像光学系统G2之间形成有中间像MI。
将实施例1的成像光学系统的基本透镜数据示于表1中，将与规格相关的数据示于表2中，将与非球面系数相关的数据示于表3中。以下，关于表中的记号的含义，以实施例1为例子进行说明，但关于实施例2～7也基本相同。
表1的透镜数据中，在面编号的栏中示出将最靠放大侧的构成要件的面设为第1个而随着向缩小侧逐渐增加的面编号，在曲率半径的栏中示出各面的曲率半径，在面间隔的栏中示出各面与其下一个面的光轴Z上的间隔。并且，在n栏中示出各光学要件的d线(波长587.6nm(纳米))下的折射率，在ν栏中示出各光学要件的d线(波长587.6nm(纳米))下的色散系数。并且，关于曲率半径的符号，将面形状朝向放大侧凸出的情况设为正，朝向缩小侧凸出的情况设为负。在基本透镜数据中还一并示出了光学部件PP。
在与表2的规格相关的数据中示出焦距|f|、后焦距Bf、F值FNo.、全视角2ω(°)的值。
表1的透镜数据中，在非球面的面编号上标有*记号，作为非球面的曲率半径示出了近轴曲率半径的数值。表3的与非球面系数相关的数据中，示出非球面的面编号及与这些非球面相关的非球面系数。表3的非球面系数的数值的“E±n”(n：整数)表示“×10±n”。非球面系数为由下述式表示的非球面式中的各系数KA、Am的值。
Zd＝C·h2/{1+(1-KA·C2·h2)1/2}+∑Am·hm
其中，
Zd：非球面深度(从高度h的非球面上的点下垂至与非球面顶点相切的光轴垂直的平面的垂线的长度)；
h：高度(来自光轴的距离)；
C：近轴曲率半径的倒数；
KA、Am：非球面系数，
非球面深度Zd中的∑表示与m相关的总和。
在与基本透镜数据及规格相关的数据中，作为角度的单位使用了度，关于长度，记载了以焦距|f|＝1标准化的数值。
[表1]
实施例1·透镜数据(n、ν为d线)
面编号 曲率半径 面间隔 n v
*1 -3.7691 0.7946 1.53158 55.08
*2 -7.5547 3.3334
3 15.3024 0.4315 1.83400 37.16
4 4.6701 2.1840
5 21.5103 0.2648 1.83481 42.72
6 4.2779 5.0253
7 -6.6496 2.6440 1.63854 55.38
8 -12.2810 0.4627
9 87.2903 2.0804 1.48749 70.44
10 -7.9454 2.6908
11 14.5135 0.8405 1.80518 25.46
12 62.2019 10.2968
13 12.2598 3.0899 1.58913 61.13
14 -7.2516 0.2576 1.80518 25.46
15 ∞ 0.0869
16 54.2158 0.2770 1.84667 23.79
17 6.9807 3.7041 1.49700 81.61
18 -10.0386 0.1315
*19 -12.7673 1.0037 1.51007 56.24
*20 -6.5454 15.1376
21 41.3155 2.7869 1.51680 64.20
22 -15.5678 10.9335
*23 -6.6416 0.9627 1.51007 56.24
*24 -6.2192 4.4619
25 20.9134 2.5610 1.80610 40.95
26 -7.7034 0.2720 1.80518 25.46
27 -20.2406 4.6720
28(光圈) ∞ 0.9473
29 -4.7211 0.2874 1.84667 23.79
30 15.3010 0.1139
31 45.4638 1.7467 1.48749 70.44
32 -5.6918 1.8307
33 ∞ 2.1403 1.48749 70.44
34 -6.2553 0.0481
35 10.2505 1.2309 1.80518 25.46
36 106.2585 2.8698
37 ∞ 7.5632 1.51680 64.20
38 ∞
第1光路弯曲机构：从12面朝向缩小侧5.7233的位置
第2光路弯曲机构：从20面朝向缩小侧6.1329的位置
[表2]
实施例1·规格(d线)
|f’| 1.00
Bf’ 7.85
FNo. 1.60
2ω[°] 142.8
[表3]
实施例1·非球面系数
将实施例1的成像光学系统的各像差图示于图8中。另外，从图8的左侧依次示出将从放大侧成像面至第1成像光学系统为止的距离设为114.8207时的球面像差、像散、畸变像差及倍率色差。在表示球面像差、像散及畸变像差的各像差图中，示出以d线(波长587.6nm(纳米))为基准波长的像差。在球面像差图中，将关于d线(波长587.6nm(纳米))、C线(波长656.3nm(纳米))及F线(波长486.1nm(纳米))的像差分别以实线、长虚线及短虚线来表示。在像散图中，将弧矢方向及子午方向的像差分别以实线及短虚线来表示。在倍率色差图中，将关于C线(波长656.3nm(纳米))及F线(波长486.1nm(纳米))的像差分别以长虚线及短虚线来表示。另外，球面像差图的FNo.表示F值，其他像差图的ω表示半视角。
接着，对实施例2的成像光学系统进行说明。将表示实施例2的成像光学系统的透镜结构的剖视图示于图2中。实施例2的成像光学系统的组结构与实施例1的成像光学系统相同。并且，将实施例2的成像光学系统的基本透镜数据示于表4中，将与规格相关的数据示于表5中，将与非球面系数相关的数据示于表6中，将从放大侧成像面至第1成像光学系统为止的距离设为115.0101时的各像差图示于图9中。
[表4]
实施例2·透镜数据(n、ν为d线)
面编号 曲率半径 面间隔 n v
*1 -3.7585 0.7957 1.53158 55.08
*2 -8.0401 3.3948
3 15.8695 0.3858 1.83400 37.16
4 4.5335 2.0700
5 18.0974 0.2652 1.83481 42.72
6 4.1421 5.4106
7 -7.2951 2.3605 1.62041 60.29
8 -15.6110 0.4756
9 -128.7318 1.6926 1.51680 64.20
10 -7.1807 0.7883
11 13.3958 0.8174 1.80518 25.45
12 60.2272 10.0061
13 12.8980 3.0235 1.58913 61.13
14 -6.7651 0.2532 1.80518 25.45
15 ∞ 0.0482
16 40.8735 0.2725 1.84667 23.79
17 6.8138 3.6697 1.49700 81.61
18 -9.8240 0.1929
*19 -10.8537 1.0054 1.51007 56.24
*20 -6.1972 14.6017
21 34.4539 2.6522 1.51680 64.20
22 -16.2418 10.7126
*23 -6.8147 0.9644 1.51007 56.24
*24 -6.3627 4.6076
25 15.7589 2.5437 1.80610 40.93
26 -7.7281 0.3544 1.80518 25.45
27 -21.5317 4.3617
28(光圈) ∞ 0.6679
29 -4.7407 0.2893 1.84667 23.79
30 13.3495 0.0574
31 20.5821 1.5986 1.48749 70.39
32 -5.8117 2.2568
33 ∞ 1.7264 1.48749 70.39
34 -6.3292 0.0940
35 9.9398 1.3165 1.80518 25.45
36 ∞ 2.1041
37 ∞ 7.2377 1.51680 64.20
38 ∞
第1光路弯曲机构：从12面朝向缩小侧5.5456的位置
第2光路弯曲机构：从20面朝向缩小侧6.3629的位置
[表5]
实施例2·规格(d线)
|f’| 1.00
Bf’ 6.87
FNo. 1.61
2ω[°] 141.4
[表6]
实施例2·非球面系数
接着，对实施例3的成像光学系统进行说明。将表示实施例3的成像光学系统的透镜结构的剖视图示于图3中。实施例3的成像光学系统的组结构除了将第1B透镜组G1B设为由透镜L1g～透镜L1j这4片透镜构成以外，与实施例1的成像光学系统相同。并且，将实施例3的成像光学系统的基本透镜数据示于表7中，将与规格相关的数据示于表8中，将与非球面系数相关的数据示于表9中，将从放大侧成像面至第1成像光学系统为止的距离设为114.9972时的各像差图示于图10中。
[表7]
实施例3·透镜数据(n、ν为d线)
面编号 曲率半径 面间隔 n v
*1 -3.7726 0.7956 1.53158 55.08
*2 -8.1387 3.4258
3 15.8263 0.3857 1.83400 37.16
4 4.5501 1.9947
5 15.6568 0.2652 1.83481 42.72
6 4.0566 5.4517
7 -7.0702 2.3964 1.62041 60.29
8 -14.8873 0.4580
9 -67.3272 1.8467 1.51680 64.20
10 -7.0808 0.4782
11 13.1201 0.8028 1.80518 25.46
12 54.4079 10.2340
13 11.9969 3.0859 1.60311 60.64
14 -6.9321 0.2917 1.80518 25.46
15 6.9321 3.7585 1.49700 81.61
16 -9.2565 0.1205
*17 -11.7987 1.0126 1.51007 56.24
*18 -6.3553 14.7616
19 35.9863 2.5868 1.51680 64.20
20 -16.4946 11.2634
*21 -6.8825 0.9643 1.51007 56.24
*22 -6.4239 4.3540
23 15.8275 2.8520 1.80610 40.95
24 -7.7545 0.3930 1.80518 25.46
25 -21.4583 4.2768
26(光圈) ∞ 0.7522
27 —4.8325 0.2869 1.84667 23.79
28 12.7454 0.0702
29 20.9920 1.1934 1.48749 70.44
30 -5.8836 2.3940
31 ∞ 1.7455 1.48749 70.44
32 -6.0929 0.0482
33 9.8851 1.3139 1.80518 25.46
34 ∞ 2.1091
35 ∞ 7.2369 1.51680 64.20
36 ∞
第1光路弯曲机构：从12面朝向缩小侧5.7740的位置
第2光路弯曲机构：从18面朝向缩小侧6.5575的位置
[表8]
实施例3·规格(d线)
|f’| 1.00
Bf’ 6.87
FNo. 1.60
2ω[°] 141.4
[表9]
实施例3·非球面系数
接着，对实施例4的成像光学系统进行说明。将表示实施例4的成像光学系统的透镜结构的剖视图示于图4中。实施例4的成像光学系统的组结构除了将第1A透镜组G1A设为由透镜L1a～透镜L1e这5片透镜构成，将第1B透镜组G1B设为由透镜L1f～透镜L1i这4片透镜构成，将第2成像光学系统G2设为由透镜L2a～透镜L2i这9片透镜及孔径光圈St构成以外，与实施例1的成像光学系统相同。并且，将实施例4的成像光学系统的基本透镜数据示于表10中，将与规格相关的数据示于表11中，将与非球面系数相关的数据示于表12中，将从放大侧成像面至第1成像光学系统为止的距离设为114.8760时的各像差图示于图11中。
[表10]
实施例4·透镜数据(n、ν为d线)
面编号 曲率半径 面间隔 n v
*1 -4.0080 0.7994 1.53158 55.08
*2 -8.4314 3.4485
3 14.5723 0.3980 1.83481 42.72
4 4.5077 2.2979
5 37.7511 0.2834 1.83481 42.72
6 4.1091 6.6375
7 -19.5674 3.5638 1.48749 70.24
8 -6.4464 0.0484
9 12.0307 0.7747 1.84667 23.79
10 31.9799 9.7968
11 12.9561 2.8439 1.62041 60.29
12 -6.8017 0.2599 1.80518 25.46
13 6.6795 4.0277 1.49700 81.61
14 -8.1690 0.1348
*15 -9.7623 0.8016 1.51007 56.24
*16 -6.5345 13.5556
17 23.2268 2.8208 1.51680 64.20
18 -20.5472 3.7612
*19 -13.1694 0.7786 1.51007 56.24
*20 -14.8313 5.5131
*21 -6.8711 0.9635 1.51007 56.24
*22 -6.7669 5.4689
23 16.9274 2.9074 1.78590 44.20
24 -7.9306 0.4621 1.80518 25.46
25 -19.2791 5.2742
26(光圈) ∞ 1.1883
27 -4.1996 0.3564 1.84667 23.79
28 8.8424 1.2417 1.53996 59.73
29 -6.1726 0.8260
30 -77.8408 3.0645 1.65844 50.88
31 -6.2928 0.3347
32 9.8013 1.3159 1.80518 25.46
33 440.8022 2.0574
34 ∞ 7.2981 1.51633 64.14
35 ∞
第1光路弯曲机构：从10面朝向缩小侧4.8166的位置
第2光路弯曲机构：从16面朝向缩小侧7.7756的位置
[表11]
实施例4·规格(d线)
|f’| 1.00
Bf’ 6.86
FNo. 1.60
2ω[°] 141.8
[表12]
实施例4·非球面系数
接着，对实施例5的成像光学系统进行说明。将表示实施例5的成像光学系统的透镜结构的剖视图示于图5中。实施例5的成像光学系统的组结构除了将第1A透镜组G1A设为由透镜L1a～透镜L1e这5片透镜构成，将第1B透镜组G1B设为由透镜L1f～透镜L1i这4片透镜构成，将第2成像光学系统G2设为由透镜L2a～透镜L2j这10片透镜及孔径光圈St构成以外，与实施例1的成像光学系统相同。并且，将实施例5的成像光学系统的基本透镜数据示于表13中，将与规格相关的数据示于表14中，将与非球面系数相关的数据示于表15中，将从放大侧成像面至第1成像光学系统为止的距离设为115.1186时的各像差图示于图12中。
[表13]
实施例5·透镜数据(n、ν为d线)
面编号 曲率半径 面间隔 n v
*1 -3.9859 0.7974 1.53158 55.08
*2 -8.6887 3.0932
3 14.8641 0.4827 1.89190 37.13
4 4.2155 2.3221
5 1290.2994 0.2655 1.83481 42.72
6 4.5932 6.3727
7 -45.5827 3.4233 1.48749 70.24
8 -6.8232 0.0675
9 12.5011 0.6059 1.84666 23.78
10 32.7029 10.8537
11 15.4448 2.8833 1.65160 58.55
12 -6.3403 0.2412 1.80518 25.42
13 6.7772 3.9547 1.49700 81.61
14 -8.0446 0.1205
*15 -8.5655 0.8900 1.51007 56.24
*16 -6.0276 12.5770
17 34.8631 2.4132 1.51680 64.20
18 -19.3546 7.2102
*19 -12.6681 0.8857 1.51007 56.24
*20 -13.6943 6.3514
*21 -7.0470 1.0125 1.51007 56.24
*22 -7.2466 0.4013
23 18.6776 1.8415 1.83481 42.72
24 -25.2393 4.3302
25 -21.5680 0.2413 1.84666 23.78
26 7.2598 1.7329 1.63930 44.87
27 -8.7848 2.7029
28(光圈) ∞ 1.6722
29 -3.7136 0.2704 1.80100 34.97
30 7.9848 1.4128 1.58913 61.13
31 -5.4208 0.7274
32 -4958.6277 2.3067 1.49700 81.61
33 -5.4231 0.0481
34 10.5059 1.3032 1.80518 25.42
35 -116.4855 2.0542
36 ∞ 7.3135 1.51633 64.14
37 ∞
第1光路弯曲机构：从10面朝向缩小侧6.2683的位置
第2光路弯曲机构：从16面朝向缩小侧6.6320的位置
[表14]
实施例5·规格(d线)
|f’| 1.00
Bf’ 6.87
FNo. 1.60
2ω[°] 142.0
[表15]
实施例5·非球面系数
接着，对实施例6的成像光学系统进行说明。将表示实施例6的成像光学系统的透镜结构的剖视图示于图6中。实施例6的成像光学系统的组结构除了将第1A透镜组G1A设为由透镜L1a～透镜L1e这5片透镜构成，将第1B透镜组G1B设为由透镜L1f～透镜L1i这4片透镜构成，将第2成像光学系统G2设为由透镜L2a～透镜L2i这9片透镜及孔径光圈St构成以外，与实施例1的成像光学系统相同。并且，将实施例6的成像光学系统的基本透镜数据示于表16中，将与规格相关的数据示于表17中，将与非球面系数相关的数据示于表18中，将从放大侧成像面至第1成像光学系统为止的距离设为115.1119时的各像差图示于图13中。
[表16]
实施例6·透镜数据(n、ν为d线)
面编号 曲率半径 面间隔 n v
*1 -4.0711 0.7966 1.53158 55.08
*2 -9.0865 3.1509
3 17.3380 0.4827 1.89190 37.13
4 4.2693 2.1300
5 30.2566 0.2652 1.83481 42.72
6 4.7058 6.3795
7 -19.0801 3.6197 1.48749 70.24
8 -6.6984 0.4293
9 11.4965 0.9032 1.84666 23.78
10 27.4803 10.6548
11 12.2289 3.1529 1.65160 58.55
12 -6.5651 0.2414 1.80518 25.42
13 6.8368 3.7202 1.49700 81.61
14 -9.2794 0.1207
*15 -8.8554 0.8497 1.51007 56.24
*16 -6.1696 11.1541
17 14.2294 2.4131 1.48749 70.24
18 -188.9256 14.6880
*19 -7.2767 1.2076 1.51007 56.24
*20 -7.2582 0.1207
21 17.7964 1.8657 1.83481 42.72
22 -34.0082 6.1143
23 -13.4046 0.2414 1.84666 23.78
24 6.7432 1.4290 1.83481 42.72
25 -9.9745 1.9103
26(光圈) ∞ 1.7733
27 -3.7437 0.6035 1.80610 33.27
28 8.7032 1.4520 1.60311 60.64
29 -6.2654 0.4713
30 130.0358 2.2229 1.49700 81.61
31 -5.6738 0.0480
32 10.8544 1.2997 1.80809 22.76
33 -72.0101 2.0735
34 ∞ 7.3131 1.51633 64.14
35 ∞
第1光路弯曲机构：从10面朝向缩小侧4.6217的位置
第2光路弯曲机构：从16面朝向缩小侧6.3276的位置
[表17]
实施例6·规格(d线)
|f’| 1.00
Bf’ 6.89
FNo. 1.60
2ω[°] 142.0
[表18]
实施例6·非球面系数
接着，对实施例7的成像光学系统进行说明。将表示实施例7的成像光学系统的透镜结构的剖视图示于图7中。实施例7的成像光学系统的组结构除了将第1A透镜组G1A设为由透镜L1a～透镜L1f这6片透镜构成，将第1B透镜组G1B设为由透镜L1g～透镜L1j这4片透镜构成，将第2成像光学系统G2设为由透镜L2a～透镜L2i这9片透镜及孔径光圈St构成以外，与实施例1的成像光学系统相同。并且，将实施例7的成像光学系统的基本透镜数据示于表19中，将与规格相关的数据示于表20中，将与非球面系数相关的数据示于表21中，将从放大侧成像面至第1成像光学系统为止的距离设为115.3237时的各像差图示于图14中。
[表19]
实施例7·透镜数据(n、ν为d线)
面编号 曲率半径 面间隔 n v
*1 -4.0773 0.7981 1.53158 55.08
*2 -9.6739 2.3182
3 15.9055 0.3888 1.63854 55.38
4 4.5925 2.1510
5 26.1283 0.2658 1.90366 31.31
6 3.8662 3.9062
7 -8.0387 1.9341 1.48749 70.44
8 -10.5748 3.7654
9 -21.2471 2.0489 1.48749 70.44
10 -7.0806 0.3159
11 12.9549 0.7933 1.84666 23.78
12 38.2220 10.0745
13 10.1725 3.2179 1.58913 61.13
14 -8.2269 0.3261 1.84666 23.78
15 6.5416 3.9865 1.49700 81.61
16 -8.8423 0.3121
*17 -8.2667 0.7934 1.51007 56.24
*18 -5.8088 11.3516
19 11.5902 2.2403 1.62041 60.29
20 38.0048 12.0946
*21 -6.4334 0.9709 1.51007 56.24
*22 -6.4757 2.0967
23 24.9189 1.7645 1.77250 49.60
24 -20.0478 4.5870
25 -19.3698 1.2196 1.77250 49.60
26 -5.5334 0.2450 1.80518 25.46
27 -10.4207 2.9737
28(光圈) ∞ 1.0346
29 -3.9627 0.2176 1.80518 25.46
30 10.2350 0.0076
31 10.5711 1.1026 1.58913 61.13
32 -6.0135 2.2339
33 -32.2935 1.5584 1.56883 56.36
34 -5.9499 0.2013
35 10.8296 1.3298 1.80518 25.46
36 -61.7627 2.0410
37 ∞ 7.3266 1.51633 64.14
38 ∞
第1光路弯曲机构：从12面朝向缩小侧在5.1182的位置
第2光路弯曲机构：从18面朝向缩小侧在5.6701的位置
[表20]
实施例7·规格(d线)
|f’| 1.00
Bf’ 6.86
FNo. 1.60
2ω[°] 142.0
[表21]
实施例7·非球面系数
将与实施例1～7的成像光学系统的条件式(1)～(8)对应的值示于表22中。另外，所有实施例均以d线为基准波长，下述表22中示出的值为该基准波长下的值。
[表22]
从以上数据可知，实施例1～7的成像光学系统均满足条件式(1)～(8)，且是抑制高度方向并且实现小型化，全视角为130°以上而为广角且各像差得到良好校正的具有高光学性能的成像光学系统。
接着，对本发明的实施方式所涉及的投射型显示装置进行说明。图15是本发明的一实施方式所涉及的投射型显示装置的概略结构图。图15所示的投射型显示装置100具有本发明的实施方式所涉及的成像光学系统10、光源15、与各色光对应的作为光阀的透射型显示元件11a～11c、用于分色的分色镜12、13、用于彩色合成的十字分色棱镜14、聚光透镜16a～16c及用于偏转光路的全反射镜18a～18c。另外，在图15中示意地图示了成像光学系统10。并且，在光源15与分色镜12之间配置有积分器，但在图15中省略了其图示。
来自光源15的白色光在分色镜12、13中分解成3个色光光束(绿光、蓝光、红光)后，分别经过聚光透镜16a～16c入射于分别与各色光光束对应的透射型显示元件11a～11c而被光调制，并通过十字分色棱镜14进行彩色合成后，入射于成像光学系统10。成像光学系统10将基于被透射型显示元件11a～11c光调制的光的光学像投射在屏幕105上。
图16是本发明的另一实施方式所涉及的投射型显示装置的概略结构图。图16所示的投射型显示装置200具有本发明的实施方式所涉及的成像光学系统210、光源215、与各色光对应的作为光阀的DMD元件21a～21c、用于分色及彩色合成的TIR(全内反射，TotalInternal Reflection)棱镜24a～24c、分离照明光与投射光的偏振光分离棱镜25。另外，在图16中示意地图示了成像光学系统210。并且，在光源215与偏振光分离棱镜25之间配置有积分器，但在图16中省略了其图示。
来自光源215的白色光在偏振光分离棱镜25内部的反射面反射后，通过TIR棱镜24a～24c分解成3个色光光束(绿光、蓝光、红光)。分解后的各色光光束分别入射于所对应的DMD元件21a～21c而被光调制，并再次在TIR棱镜24a～24c中向反方向行进而进行彩色合成后，透射偏振光分离棱镜25而入射于成像光学系统210。成像光学系统210将基于被DMD元件21a～21c光调制的光的光学像投射在屏幕205上。
图17是本发明的又一实施方式所涉及的投射型显示装置的概略结构图。图17所示的投射型显示装置300具有本发明的实施方式所涉及的成像光学系统310、光源315、与各色光对应的作为光阀的反射型显示元件31a～31c、用于分色的分色镜32、33、用于彩色合成的十字分色棱镜34、用于偏转光路的全反射镜38及偏振光分离棱镜35a～35c。另外，在图17中示意地图示了成像光学系统310。并且，在光源315与分色镜32之间配置有积分器，但在图17中省略了其图示。
来自光源315的白色光通过分色镜32、33分解成3个色光光束(绿光、蓝光、红光)。分解后的各色光光束分别经过偏振光分离棱镜35a～35c，入射于分别与各色光光束对应的反射型显示元件31a～31c而被光调制，并通过十字分色棱镜34进行彩色合成后，入射于成像光学系统310。成像光学系统310将基于被反射型显示元件31a～31c光调制的光的光学像投射在屏幕305上。
图18及图19是本发明的一实施方式所涉及的摄像装置即相机400的外观图。图18表示从前侧观察相机400的立体图，图19表示从背面侧观察相机400的立体图。相机400是拆卸自如地安装有可换镜头48的不带反光式取景器的单镜头式数码相机。可换镜头48在镜筒内容纳有本发明的实施方式所涉及的光学系统即成像光学系统49。
该相机400具备相机主体41，且在相机主体41的上表面设置有快门按钮42及电源按钮43。并且在相机主体41的背面设置有操作部44、45及显示部46。显示部46用于显示所拍摄的图像及拍摄之前的视角内存在的图像。
在相机主体41的前面中央部设置有来自摄影对象的光入射的摄影开口，在与该摄影开口对应的位置设置有卡口47，经由卡口47可换镜头48安装在相机主体41上。
在相机主体41内设置有输出与通过可换镜头48形成的被摄体像相应的摄像信号的CCD(电荷耦合器件，Charge Coupled Device)或CMOS(互补金属氧化物半导体，Complementary Metal Oxide Semiconductor)等成像元件(未图示)、处理由该成像元件输出的摄像信号而生成图像的信号处理电路及用于记录该所生成的图像的记录介质等。该相机400中，通过按压快门按钮42能够拍摄静态图像或动态图像，通过该拍摄所得到的图像数据记录在上述记录介质中。
以上，举出实施方式及实施例对本发明进行了说明，但本发明的成像光学系统并不限定于上述实施例，能够进行各种方式的变更，例如能够适当变更各透镜的曲率半径、面间隔、折射率及色散系数。
并且，本发明的投射型显示装置也并不限定于上述结构，例如，所使用的光阀及用于光束分离或光束合成的光学部件并不限定于上述结构，能够进行各种方式的变更。光阀并不限于通过图像显示元件对来自光源的光进行空间调制并作为基于图像数据的光学像输出的方式，也可为将从自发光型的图像显示元件输出的光自身作为基于图像数据的光学像输出的方式。作为自发光型的图像显示元件，举出例如LED(Light Emitting Diode，发光二极管)或者OLED(Organic Light Emitting Diode，有机电致发光二极管)等发光元件被二维排列的图像显示元件
并且，本发明的摄像装置也并不限定于上述结构，例如，也能够适用于单反式照相机、胶卷相机及摄像机等中。
符号说明
10、210、310-成像光学系统，11a～11c-透射型显示元件，12、13、32、33-分色镜，14、34-十字分色棱镜，15、215、315-光源，16a～16c-聚光透镜，18a～18c、38-全反射镜，21a～21c-DMD元件，24a～24c-TIR棱镜，25、35a～35c-偏振光分离棱镜，31a～31c-反射型显示元件，41-相机主体，42-快门按钮，43-电源按钮，44、45-操作部，46-显示部，47-卡口，48-可换镜头，49-成像光学系统，100、200、300-投射型显示装置，105、205、305-屏幕，400-相机，G1-第1成像光学系统，G1A-第1A透镜组，G1B-第1B透镜组，G2-第2成像光学系统，L1a～L2j-透镜，MI-中间像，PP-光学部件，R1-第1光路弯曲机构，R2-第2光路弯曲机构，Sim-图像显示面，a-轴上光束，b-最大视角的光束，Z-光轴。

Claims (18)

1.一种成像光学系统，从放大侧依次由在与放大侧成像面共轭的位置形成中间像的第1成像光学系统及使所述中间像在缩小侧成像面再成像的第2成像光学系统构成，
所述第1成像光学系统从放大侧依次由第1A透镜组、将光路弯曲的第1光路弯曲机构、第1B透镜组及将光路弯曲的第2光路弯曲机构构成，
在所述第2光路弯曲机构与所述第2成像光学系统之间形成有所述中间像。
2.根据权利要求1所述的成像光学系统，其中，
将所述第1成像光学系统的后焦距设为Bf1，
将整个系统的焦距设为f时，所述成像光学系统满足以下表示的条件式(1)：
5＜Bf1/|f|＜15…(1)。
3.根据权利要求1或2所述的成像光学系统，其中，
将整个系统的焦距设为f，
将所述第2成像光学系统的焦距设为f2时，所述成像光学系统满足以下表示的条件式(2)：
-0.1＜|f|/f2≤0…(2)。
4.根据权利要求1或2所述的成像光学系统，其中，
将所述第1成像光学系统的焦距设为f1，
将整个系统的焦距设为f时，所述成像光学系统满足以下表示的条件式(3)：
1.5＜f1/|f|＜2.5…(3)。
5.根据权利要求1或2所述的成像光学系统，其中，
将构成所述第1B透镜组的各透镜的中心厚度的和设为∑t1B，
将从所述第1B透镜组的最靠放大侧的面至最靠缩小侧的面为止的光轴上的距离设为TL1B时，所述成像光学系统满足以下表示的条件式(4)：
0.8＜∑t1B/TL1B＜1…(4)。
6.根据权利要求1或2所述的成像光学系统，其中，
将所述第2成像光学系统的最靠放大侧的透镜的焦距设为fL2a，
将整个系统的焦距设为f时，所述成像光学系统满足以下表示的条件式(5)：
10＜fL2a/|f|＜50…(5)。
7.根据权利要求1或2所述的成像光学系统，其中，
将所述第1B透镜组的最靠缩小侧的透镜的焦距设为fLBL，
将整个系统的焦距设为f时，所述成像光学系统满足以下表示的条件式(6)：
10＜fLBL/|f|＜60…(6)。
8.根据权利要求1或2所述的成像光学系统，其中，
将从所述第2成像光学系统的最靠缩小侧的面至所述第2光路弯曲机构为止的光轴上的距离设为La，
将从所述第2光路弯曲机构至所述第1光路弯曲机构为止的光轴上的距离设为Lb，
将从所述第1光路弯曲机构至所述第1A透镜组的最靠放大侧的面为止的光轴上的距离设为Lc时，所述成像光学系统满足以下表示的条件式(7)及(8)：
1＜La/Lc＜3…(7)；
0.2＜Lb/Lc＜2…(8)。
9.根据权利要求2所述的成像光学系统，其满足以下表示的条件式(1-1)：
7＜Bf1/|f|＜12…(1-1)。
10.根据权利要求3所述的成像光学系统，其满足以下表示的条件式(2-1)：
-0.06＜|f|/f2＜0…(2-1)。
11.根据权利要求4所述的成像光学系统，其满足以下表示的条件式(3-1)：
1.8＜f1/|f|＜2.3…(3-1)。
12.根据权利要求5所述的成像光学系统，其满足以下表示的条件式(4-1)：
0.9＜∑t1B/TL1B＜1…(4-1)。
13.根据权利要求6所述的成像光学系统，其满足以下表示的条件式(5-1)：
15＜fL2a/|f|＜35…(5-1)。
14.根据权利要求7所述的成像光学系统，其满足以下表示的条件式(6-1)：
20＜fLBL/|f|＜45…(6-1)。
15.根据权利要求8所述的成像光学系统，其满足以下表示的条件式(7-1)：
1.4＜La/Lc＜2.5…(7-1)。
16.根据权利要求8所述的成像光学系统，其满足以下表示的条件式(8-1)：
0.4＜Lb/Lc＜1.15…(8-1)。
17.一种投射型显示装置，其具备：
光阀，输出基于图像数据的光学像；及
权利要求1至16中任一项所述的成像光学系统，
所述成像光学系统将从所述光阀输出的所述光学像投射到屏幕上。
18.一种摄像装置，其具备权利要求1至16中任一项所述的成像光学系统。
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