CN111492294A - 投影镜头系统以及图像投影装置 - Google Patents

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Abstract

投影镜头系统在图像投影装置中将配置有背玻璃的缩小侧的图像投影于放大侧。在投影镜头系统中，在缩小侧的面或者放大侧的面，满足基于最离轴的主光线的高度h与穿过最高的瞳孔位置的轴上光线的高度H的条件|h/H|＜2.0的负透镜全部满足基于透射率Tn、负透镜的光轴上的厚度Dn和背玻璃的总厚度Db的条件Tn≥98.5％以及Dn/Db≤0.05。

Description

投影镜头系统以及图像投影装置
技术领域
本公开涉及将缩小侧的图像投影于放大侧的投影镜头系统以及具备投影镜头系统的图像投影装置。
背景技术
专利文献1公开了一种用于在图像投影装置以及摄像装置中，良好地修正色差并且抑制基于温度变化的焦点位置的偏移的光学系统。在专利文献1的光学系统中，将阿贝数、异常分散性以及折射率相对于温度变化的变化率等设定为适当的范围的至少两个正透镜被设置于比光圈更靠缩小侧。由此，增大轴上光束的宽度从而良好地修正轴上色差，并且实现基于温度变化的折射率的变化所导致的焦点位置的偏离的抑制。专利文献1作为图像投影装置中变得高温的原因，举例用于光源的灯。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2011-053663号公报
发明内容
本公开提供一种能够优化图像投影装置的高亮度化下的图像的画质的投影镜头系统以及图像投影装置。
本公开所涉及的投影镜头系统是图像投影装置中将配置有背玻璃的缩小侧的图像投影于放大侧的镜头系统。投影镜头系统具有缩小侧的面以及放大侧的面，在缩小侧的面或者放大侧的面，包含满足以下的条件(1)的一片以上的负透镜。一片以上的负透镜全部满足以下的条件(2)以及(3)。
|h/H|＜2.0···(1)
Tn≥98.5％···(2)
Dn/Db≤0.05···(3)
这里，
h：最离轴的主光线的高度
H：穿过最高的瞳孔位置的轴上光线的高度
Tn：一片以上的负透镜的透镜材料的厚度10mm处的波长460nm的光的透射率
Dn：一片以上的负透镜的光轴上的厚度
Db：背玻璃的总厚度。
本公开所涉及的图像投影装置具备上述的投影镜头系统和图像形成元件。图像形成元件形成图像。
通过本公开所涉及的投影镜头系统以及图像投影装置，能够优化图像投影装置的高亮度化下的图像的画质。
附图说明
图1是表示本公开的实施方式1所涉及的图像投影装置的框图。
图2是实施例1所涉及的投影镜头系统的各种状态下的透镜配置图。
图3是表示实施例1所涉及的投影镜头系统的纵向像差的像差图。
图4是表示实施例1的投影镜头系统中的各条件的充足性的图。
图5是表示实施例1的投影镜头系统中的光线的光路的光路图。
图6是图5的光线密集的透镜元件附近的放大图。
图7是实施例2所涉及的投影镜头系统的各种状态下的透镜配置图。
图8是表示实施例2所涉及的投影镜头系统的纵向像差的像差图。
图9是表示实施例2的投影镜头系统中的各条件的充足性的图。
图10是实施例3所涉及的投影镜头系统的各种状态下的透镜配置图。
图11是表示实施例3所涉及的投影镜头系统的纵向像差的像差图。
图12是表示实施例3的投影镜头系统中的各条件的充足性的图。
图13是实施例4所涉及的投影镜头系统的透镜配置图。
图14是表示实施例4所涉及的投影镜头系统的纵向像差的像差图。
图15是表示实施例4的投影镜头系统中的光线的光路的光路图。
图16是表示实施例4的投影镜头系统中的各条件的充足性的图。
图17是实施例5所涉及的投影镜头系统的透镜配置图。
图18是表示实施例5所涉及的投影镜头系统的纵向像差的像差图。
图19是表示实施例5的投影镜头系统中的光线的光路的光路图。
图20是表示实施例5的投影镜头系统中的各条件的充足性的图。
图21是实施例6所涉及的投影镜头系统的透镜配置图。
图22是表示实施例6所涉及的投影镜头系统的纵向像差的像差图。
图23是表示实施例6的投影镜头系统中的光线的光路的光路图。
图24是表示实施例6的投影镜头系统中的各条件的充足性的图。
图25是实施例7所涉及的投影镜头系统的各种状态下的透镜配置图。
图26是表示实施例7所涉及的投影镜头系统的纵向像差的像差图。
图27是表示实施例7的投影镜头系统中的各条件的充足性的图。
图28是实施例8所涉及的投影镜头系统的各种状态下的透镜配置图。
图29是表示实施例8所涉及的投影镜头系统的纵向像差的像差图。
图30是表示实施例8的投影镜头系统中的各条件的充足性的图。
图31是实施例9所涉及的投影镜头系统的各种状态下的透镜配置图。
图32是表示实施例9所涉及的投影镜头系统的纵向像差的像差图。
图33是表示实施例9的投影镜头系统中的各条件的充足性的图。
具体实施方式
以下，适当地参照附图，对实施方式详细进行说明。其中，可能省略非必要详细的说明。例如，可能省略已知事项的详细说明、或者针对实质相同结构的重复说明。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，使本领域技术人员容易理解。
另外，申请人为了本领域技术人员充分理解本公开而提供附图以及以下的说明，并不意图通过这些来限定权利要求书所述的主题。
(实施方式1)
以下，使用附图来说明本公开所涉及的投影镜头系统以及图像投影装置的实施方式1。
1.概要
参照图1来说明具备本公开的实施方式1所涉及的投影镜头系统的图像投影装置的概要。图1是表示本实施方式所涉及的图像投影装置1的框图。
本实施方式所涉及的图像投影装置1例如是光输出为2万流明(lumen)以上等的高亮度投影仪。在图像投影装置1中，如图1所示，使用图像形成元件11等来生成表示各种图像2的图像光3，图像光3入射到投影镜头系统PL。投影镜头系统PL出射投影光35以使得将入射的图像光3的图像2放大。通过来自投影镜头系统PL的投影光35，图像2的放大结果的投影图像20被投影至外部的屏幕4等。
在以上的图像投影装置1中，谋求更加明亮地对投影图像20进行投影的高亮度化。在图像投影装置1的高亮度化中，假定由于以下的原因而投影图像20的画质降低的情况。
也就是说，在图像投影装置1中，假定在具有高亮度的图像光3在投影镜头系统PL中行进时，投影镜头系统PL中的光圈A附近等的特定的透镜元件Ln产生显著的温度变化。透镜元件Ln的温度变化使透镜元件Ln的形状以及折射率变化，能够对焦点位置的偏移、球面像差的产生、以及后焦点的变动等投影镜头系统PL的性能产生各种影响。
进一步地，基于图像光3的透镜元件Ln上的热分布在一样情况和局部的情况都能够产生。在各个情况下，考虑焦点位置的偏移方向不同等热的影响的方式变化。根据以上，在图像投影装置1的高亮度化中，假定由于投影的图像2中的亮度所相应的热的影响导致投影镜头系统PL的性能变得不稳定，投影图像20的画质降低的情况。
因此，本实施方式构成投影镜头系统PL以使得抑制基于高亮度的图像光3的热的影响。由此，能够在图像投影装置1的高亮度化中抑制热的影响，使投影镜头系统PL的性能稳定化，使投影图像20的画质优良。
2.关于图像投影装置
以下，使用图1，对本实施方式所涉及的图像投影装置1的结构进行说明。
如图1所示，本实施方式所涉及的图像投影装置1具备光源10、图像形成元件11、透射光学系统12、投影镜头系统PL。图像投影装置1例如由DLP方式构成。图像投影装置1的光输出可以是3万流明以上。
光源10例如是激光源。光源10例如包含蓝色LD(半导体激光)元件，具有450nm附近的峰值波长。光源10例如通过各种颜色合成来发出白色光的照明光30。照明光30经由透射光学系统12，在一样的照度分布中向图像形成元件11照射。光源10也可以包含柯勒照明光学系统。
图像形成元件11例如是DMD(数字反射镜器件)。图像形成元件11例如具有包含每个像素的反射镜元件的图像形成面，基于来自外部的影像信号等来将图像2形成于图像形成面。图像形成元件11在图像形成面对照明光30进行空间调制，生成图像光3。图像光3例如按照图像形成面上的像素的每一个具有指向性。
图像投影装置1也可以具备例如RGB所对应的3芯片等多个图像形成元件11。此外，图像形成元件11并不局限于DMD，例如也可以是液晶元件。在该情况下，图像投影装置1也可以由3LCD方式或者LCOS方式等构成。
透射光学系统12包含具有透光性的光学元件等，被配置于图像形成元件11与投影镜头系统PL之间。透射光学系统12将来自光源10的照明光30导光至图像形成元件11。此外，透射光学系统12将来自图像形成元件11的图像光3导光至投影镜头系统PL。透射光学系统12例如可以包含TIR(内部全反射)棱镜、分色棱镜、颜色合成棱镜、光学滤波器、平行平板玻璃、晶体低通滤波器以及红外截止滤波器等的各种光学元件。以下，有时将透射光学系统12中的光学元件称为“背玻璃(Back glass)”。
投影镜头系统PL例如被模块化并搭载于图像投影装置1。以下，将投影镜头系统PL中朝向图像投影装置1的外部的一侧称为“放大侧”，将与放大侧相反的一侧称为“缩小侧”。透射光学系统12的各种背玻璃被配置于投影镜头系统PL的缩小侧。
投影镜头系统PL具备多个透镜元件Ln和光圈A。透镜元件Ln的片数例如为15片以上。由此，能够良好地修正投影镜头系统PL中的各像差。光圈A例如是开口光圈。在投影镜头系统PL中，光圈A的开口程度例如被预先固定于开放状态等。投影镜头系统PL也可以未特别模块化而设置于图像投影装置1。以下，对本实施方式所涉及的投影镜头系统PL的详细进行说明。
3.关于投影镜头系统
在实施方式1中，投影镜头系统PL作为被具体实施的一个例子，说明构成负导类型的变焦镜头系统的实施例1～3。负导类型的变焦镜头系统是包含在缩放时移动的多个透镜群、最靠放大侧的透镜群具有负焦度的镜头系统。
3-1.实施例1
使用图2～图3，对实施例1的投影镜头系统PL1进行说明。
图2是实施例1所涉及的投影镜头系统PL1的各种状态下的透镜配置图。以下的各透镜配置图在投影镜头系统PL1等的整个系统中4000mm的对焦状态下，表示各种透镜的配置。图中的左侧是整个系统的放大侧或者物体侧。图中的右侧是整个系统的缩小侧或者像侧。此外，在各图中最右侧即缩小侧，表示像面S的位置。像面S对应于图像形成元件11的图像形成面。
图2的(a)表示实施例1的投影镜头系统PL1的广角端处的透镜配置图。图2的(b)表示实施例1的投影镜头系统PL1的中间位置处的透镜配置图。图2的(c)表示实施例1的投影镜头系统PL1的望远端处的透镜配置图。广角端是整个系统具有最短的焦距fw的最短焦距状态。中间位置是广角端与望远端之间的中间焦距状态。望远端是整个系统具有最长的焦距ft的最长焦距状态。基于广角端的焦距fw与望远端的焦距ft，规定中间位置的焦距fm＝√(fw×ft)。
图2的(a)与图2的(b)之间图示的折线的箭头是从图中的上方依次连结广角端、中间位置以及望远端的各状态下的透镜群的位置而得到的直线。广角端与中间位置之间、中间位置与望远端之间仅单纯通过直线连接，与实际的各透镜群的移动不同。此外，附于各个透镜群的符号的记号(+)、(-)表示各透镜群的焦度的正负。
实施例1的投影镜头系统PL1具备构成三个透镜群G1～G3的18片透镜元件L1～L18。如图2的(a)所示，从投影镜头系统PL1的放大侧向缩小侧依次排列第1、第2以及第3透镜群G1、G2、G3。投影镜头系统PL1在缩放时第1～第3透镜群G1～G3分别沿着投影镜头系统PL1的光轴移动，从而作为变焦镜头系统而发挥功能。
此外，在投影镜头系统PL1中，从放大侧向缩小侧依次排列第1～第18透镜元件L1～L18。第1～第18透镜元件L1～L18分别构成正透镜或者负透镜。正透镜具有双凸形状或者正弯月形状，从而具有正焦度。负透镜具有双凹形状或者负弯月形状，从而具有负焦度。
第1透镜群G1包含第1～第7透镜元件L1～L7，具有负焦度。第1透镜元件L1具有负弯月形状，被配置为将凸面朝向放大侧。第2透镜元件L2具有双凸形状。第3透镜元件L3具有正弯月形状，被配置为将凸面朝向放大侧。第4透镜元件L4具有负弯月形状，被配置为将凸面朝向放大侧。第5透镜元件L5具有负弯月形状，被配置为将凸面朝向放大侧。第6透镜元件L6具有双凹形状。第7透镜元件L7具有双凸形状。
第2透镜群G2包含第8～第10透镜元件L8～L10，具有正焦度。第8透镜元件L8具有正弯月形状，被配置为将凸面朝向放大侧。第9透镜元件L9具有负弯月形状，被配置为将凸面朝向放大侧。第10透镜元件L10具有双凸形状。
第3透镜群G3包含第11～18透镜元件L11～L18，具有正焦度。在第11透镜元件L11的放大侧，设置光圈A。第11透镜元件L11具有双凹形状。第12透镜元件L12具有双凸形状。第13透镜元件L13具有正弯月形状，被配置为将凸面朝向缩小侧。第14透镜元件L14具有双凸形状。第15透镜元件L15具有双凹形状。第16透镜元件L16具有双凸形状。第17透镜元件L17具有负弯月形状，被配置为将凸面朝向缩小侧。第18透镜元件L18具有双凸形状。
在图2的(a)～(c)中，作为透射光学系统12的一个例子，图示了投影镜头系统PL1中最靠缩小侧的第18透镜元件L18与像面S之间排列的三个背玻璃L19、L20、L21。背玻璃L19～L21例如是各种棱镜、滤镜以及外罩玻璃等。各图中，为了方便说明，示例了针对一个图像形成元件11所相应的一个像面S的背玻璃L19～L21。投影镜头系统PL1能够应用于使用多个图像形成元件11时的各种透射光学系统12。
投影镜头系统PL1在来自像面S的光经由背玻璃L19～L21而入射的缩小侧，构成大致远心系统。由此，能够抑制透射光学系统12中的基于棱镜的涂层的颜色偏移等。此外，能够将来自图像形成元件11的像面S的光高效地获取到投影镜头系统PL1。
图3是表示实施例1所涉及的投影镜头系统PL1的各种的纵向像差的像差图。以下的各像差图在4000mm对焦状态下示例各种纵向像差。
图3的(a)表示实施例1的投影镜头系统PL1的广角端处的各像差。图3的(b)表示实施例1的投影镜头系统PL1的中间位置处的各像差。图3的(c)表示实施例1的投影镜头系统PL1的望远端处的各像差。图3的(a)、(b)、(c)从图中的左侧依次分别包含将球面像差表示为横轴“SA(mm)”的球面像差图、将像散表示为横轴“AST(mm)”的像散图、将畸变像差表示为横轴“DIS(％)”的畸变像差图。
在各个球面像差图中，纵轴“F”表示F值。此外，图中记为“d-line”的实线表示d线的特性。记为“F-line”的虚线表示F线的特性。记为“C-line”的虚线表示C线的特性。在各个像散图以及畸变像差图中，纵轴“H”表示像高。此外，图中记为“s”的实线表示矢状面的特性。记为“m”的虚线表示子午面的特性。
图3的(a)、(b)、(c)中示例的各种状态的各像差基于具体实施了实施例1的投影镜头系统PL1的数值实施例1。后面对投影镜头系统PLI的数值实施例1进行叙述。
3-2.关于高亮度化下的热对策
使用以上的实施例1的投影镜头系统PL1，参照图4～6，对本实施方式所涉及的图像投影装置1的高亮度化下的投影镜头系统PL1的热对策进行说明。图4是表示实施例1的投影镜头系统PL1中的各条件的充足性的图表。
图4所示的图表表示实施例1的投影镜头系统PL1中的全部透镜元件L1～L18哪个满足下述的条件(1)～(8)。每个透镜的项目中的记号“○”表示满足对应的条件，空栏表示不满足对应的条件。此外，记号“/”表示从透镜的焦度等的观点出发，不是对应的条件的判断对象的透镜。
此外，图4中，针对与条件(1)～(8)有关的各种参数也进行了记述。各种参数包含后述的|h/H|、透镜的透射率、Dn/Db、vd、|fn/f|以及dn/dt。此外，关于透镜的焦度，对正透镜记为“P”，对负透镜记为“N”。此外，也示例各透镜元件L1～L18的透镜材料。
在本实施方式中，投影镜头系统PL1中满足条件(1)的负透镜全部构成为满足条件(2)以及条件(3)。条件(1)是用于确定容易受到基于图像投影装置1的图像光3的热的影响、容易影响投影镜头系统PL1的性能的透镜的条件。
条件(1)被表示为下式。
|h/H|＜2.0···(1)
这里，h是作为判断对象的透镜的放大侧的面或者缩小侧的面处的最离轴的主光线的高度。H是该透镜的相同的面处的轴上光线的最大的高度。认为超过由上式的右边规定的上限值的透镜不产生后述的光线的密集、难以受到热的影响。是否满足条件(1)通过从投影镜头系统PL1的广角端到望远端之间的上式的左边|h/H|的最小值是否小于上限值来判断。使用图5来说明条件(1)中的每个透镜的光线的高度h、H。
图5是表示实施例1的投影镜头系统PL1中的光线的光路的光路图。在图5中，表示投影镜头系统PL1中的最离轴的主光线31和穿过最高的瞳孔位置的轴上光线32。最离轴的主光线31在像面S从最远离光轴5的位置发光，穿过光圈A的中心位置。轴上光线的光束从像面S中的光轴5的位置发光。在轴上光线的光束中，穿过最高的瞳孔位置的轴上光线32通过穿过瞳孔位置即光圈A的最高的位置的光线而被规定。各种光线的高度以光轴5为基准。
在图5中，在实施例1的投影镜头系统PL1中，示例第1透镜元件L1和第9透镜元件L9中的各光线31、32的高度h、H。在图5中，使用各个光线31、32穿过透镜元件L1、L9的物理表面的位置，图示各自的高度h、H。光线31、32的高度h、H也可以在透镜的光学放大侧的主面或者缩小侧的主面被测定。
如图4所示，实施例1中，第1透镜元件L1不满足条件(1)，第9透镜元件L9满足条件(1)。如图5所示，在第1透镜元件L1中，最离轴的主光线31的高度h比轴上光线32的高度H大。另一方面，在第9透镜元件L9中，最离轴的主光线31的高度h比轴上光线32的高度H格外小。
图6中表示图5中的第9透镜元件L9的附近的放大图。在图5的第1透镜元件L1中，最离轴的主光线31从轴上光线32分离。与此相对地，在第9透镜元件L9中，如图6所示，最离轴的主光线31在第9透镜元件L9的中央附近与轴上光线32重叠。这样，假定在满足条件(1)的透镜中，在像面S的各个位置发光的光的光线在透镜的中央附近集中，容易产生局部的温度变化。
因此，本实施方式针对满足条件(1)的容易受到热的影响的透镜，实施用于抑制热的影响的各种条件，使投影镜头系统PL1的性能稳定化。特别地，考虑在负透镜中，由于局部的温度变化导致焦点位置敏感地偏移这一热的影响。由此，对满足条件(1)的负透镜的全部实施以下的条件(2)以及(3)。
条件(2)被表示为下式。
Tn≥98.5％···(2)
这里，Tn是将负透镜的透镜材料的厚度设为10mm的情况下，波长460nm的光透射该透镜材料的透射率，例如是内部透射率。一般地，透镜材料由于越是短波长的光越容易吸收能量、以及图像投影装置中经常使用对蓝色光具有特别强的峰值强度的光源等，将透射率的基准设定为上述的波长。
根据条件(2)，能够较高确保负透镜的透射率Tn，减少负透镜在光线的通过时吸收的能量。若负透镜的透射率Tn低于条件(2)的下限值98.5％，则被负透镜吸收的能量变大，热的影响过度产生。负透镜的透射率Tn优选为99％以上。
条件(3)被表示为下式。
Dn/Db≤0.05···(3)
这里，Dn是位于负透镜的光轴上的部分的厚度。Db是在投影镜头系统PL1的缩小侧配置的各种背玻璃的总厚度。图5中，示例实施例1的第9透镜元件L9的厚度Dn和多个背玻璃L19、L20、L21的总厚度Db。更详细地，总厚度Db是背玻璃L19的厚度、背玻璃L20的厚度、背玻璃L21的厚度之和。
根据条件(3)，通过负透镜的薄壁化，能够抑制基于光线的通过时的负透镜的能量的吸收。若负透镜的厚度Dn超过基于条件(3)的上限值0.05×Db，则被负透镜吸收的能量变大，热的影响过度产生。负透镜的厚度Dn优选为0.035×Db以下。
返回到图4，在实施例1的投影镜头系统PL1中，第6～第18透镜元件L6～L18满足条件(1)。在本实施方式中，在投影镜头系统PL1中，也可以比光圈A更靠缩小侧的全部透镜满足条件(1)。由此，光圈A与缩小侧的透镜间的距离能够缩短，能够将投影镜头系统PL1的全长小型化。
在实施例1中，满足条件(1)的第6～第18透镜元件L6～L18之中，负透镜是第6透镜元件L6、第9透镜元件L9、第11透镜元件L11、第15透镜元件L15以及第17透镜元件L17。如图4所示，满足以上的条件(1)的负透镜的全部满足条件(2)以及(3)。由此，能够抑制容易影响投影镜头系统PL1的性能的负透镜中的热的影响，将投影镜头系统PL1的性能稳定化。
在本实施方式中，也可以满足条件(1)的负透镜的全部进一步满足以下的条件(4)。在实施例1的投影镜头系统PL1中，满足上述的条件(1)的负透镜的全部如图4所示，满足条件(4)。
条件(4)被表示为下式。
|fn/fw|＞1.2···(4)
这里，fn是一个负透镜的焦距。fw如上所述，是整个系统的广角端的焦距。
根据条件(4)，能够较长确保负透镜的焦距fn，能够缓和焦点位置的偏移等的热的影响。若负透镜小于条件(4)的下限值，则根据投影的图像2，负透镜的焦度等可能过度地变动。按照条件(4)，通过减弱由条件(1)确定的负透镜的焦度，能够提高投影镜头系统PL1的性能的稳定性。
此外，在本实施方式中，也可以全部负透镜之中的至少一片满足条件(5)。在实施例1的投影镜头系统PL1中，如图4所示，第1透镜元件L1与第17透镜元件L17这两片满足条件(5)。
条件(5)被表示为下式。
vn＜40···(5)
这里，vn是负透镜的透镜材料的阿贝数。作为阿贝数，例如能够采用基于d线的阿贝数vd。
一般地，越是阿贝数高的透镜材料越处于透射率高的趋势，热学上有利。但是，仅在超过条件(5)的上限值的负透镜中，难以良好地修正投影镜头系统PL1的色差。通过将满足条件(5)的负透镜包含于投影镜头系统PL1，能够确保基于高亮度化的热耐性，并且良好地进行色差修正。特别地，对投影镜头系统PL1的高变焦化或者广角化能够良好地修正色差。优选至少一片负透镜的阿贝数vn小于36。
此外，在本实施方式中，也可以满足条件(1)的正透镜的全部满足以下的条件(6)。如图4所示，在实施例1的投影镜头系统PL1中，满足条件(1)的正透镜是第7透镜元件L7、第8透镜元件L8、第10透镜元件L10、第12透镜元件L12、第13透镜元件L13、第14透镜元件L14、第16透镜元件L16以及第18透镜元件L18。在实施例1中，满足以上的条件(1)的正透镜的全部满足条件(6)。
条件(6)被表示为下式。
Tp＞98.5％···(6)
这里，Tp与负透镜的透射率Tn同样地，是正透镜的透镜材料的厚度10mm处的波长460nm的光的透射率。
根据条件(6)，能够在正透镜中也较高确保透射率Tp，使得投影镜头系统PL1的性能更加稳定化。若正透镜的透射率Tp低于条件(6)的下限值，则由于能量的吸收量变大而担心热的影响。优选正透镜的透射率Tp为99％以上。
此外，在本实施方式中，也可以满足条件(1)的正透镜之中的至少四片满足以下的条件(7)。在实施例1的投影镜头系统PL1中，如图4所示，第8透镜元件L8、第10透镜元件L10、第14透镜元件L14、第16透镜元件L16和第18透镜元件L18这五片满足条件(7)。
条件(7)被表示为下式。
dn/dt＜-4.5×10-6···(7)
这里，dn/dt是正透镜的透镜材料的、常温下的相对折射率的温度系数。常温例如是20℃～30℃。
通过折射率的温度系数为负的正透镜，在基于局部温度变化的焦点位置的偏移等中，基于形状的变化的影响与基于折射率的变化的影响能够抵消。根据条件(7)，能够提高投影镜头系统PL1的性能的稳定性，并且也能够良好地修正色差。
此外，在本实施方式中，也可以满足条件(1)的正透镜之中的至少一片满足以下的条件(8)。在实施例1的投影镜头系统PL1中，如图4所示，第12透镜元件L12与第13透镜元件L13这两片满足条件(8)。
条件(8)被表示为下式。
vp＜40···(8)
这里，vp是正透镜的透镜材料的阿贝数。
若满足条件(1)的正透镜的全部超过条件(8)的上限值，则投影镜头系统PL1中难以良好地进行色差修正。根据条件(8)，能够确保基于高亮度化的热耐性，并且特别是对高变焦化或者广角化能够良好地进行色差修正。优选至少一片正透镜的阿贝数vp小于36。
3-3.实施例2
以上的高亮度化的对策能够不局限于实施例1的投影镜头系统PL1而实施。使用图7～图9，对实施例2的投影镜头系统PL2进行说明。
图7是实施例2所涉及的投影镜头系统PL2的各种状态下的透镜配置图。图7的(a)、(b)、(c)与图2的(a)～(c)同样地，分别表示投影镜头系统PL2的广角端、中间位置以及望远端处的透镜配置图。
实施例2的投影镜头系统PL2具备16片透镜元件L1～L16。投影镜头系统PL2中的第1～第16透镜元件L1～L16与实施例1同样地，从放大侧向缩小侧依次排列。实施例2的投影镜头系统PL2与实施例1同样地，包含三个透镜群G1～G3而构成变焦镜头系统。在图7的(a)～(c)中，图示透射光学系统12的一个例子的背玻璃L17～L19。
在实施例2的投影镜头系统PL2中，第1透镜群G1包含第1～第6透镜元件L1～L6，具有负焦度。第1透镜元件L1具有负弯月形状，将凸面朝向放大侧。第2透镜元件L2具有双凸形状。第3透镜元件L3具有负弯月形状，将凸面朝向放大侧。第4透镜元件L4具有负弯月形状，将凸面朝向放大侧。第5透镜元件L5具有双凹形状。第6透镜元件L6具有双凸形状。
第2透镜群G2包含第7以及第8透镜元件L7、L8，具有正焦度。第7透镜元件L7具有负弯月形状，将凸面朝向放大侧。第8透镜元件L8具有双凸形状。第7透镜元件L7与第8透镜元件L8被接合。
第3透镜群G3包含第9～第16透镜元件L9～L16，具有正焦度。在第9透镜元件L9的放大侧，设置光圈A。第9透镜元件L9具有双凹形状。第10透镜元件L10具有双凸形状。第11透镜元件L11具有双凸形状。第12透镜元件L12具有双凸形状。第13透镜元件L13具有双凹形状。第14透镜元件L14具有双凸形状。第15透镜元件L15具有负弯月形状，将凸面朝向缩小侧。第16透镜元件L16具有双凸形状。
图8是表示实施例2所涉及的投影镜头系统PL2的纵向像差的像差图。图8的(a)、(b)、(c)与图3的(a)～(c)同样地，分别表示投影镜头系统PL2的广角端、中间位置以及望远端处的各像差。图8的(a)～(c)中示例的各像差基于后述的数值实施例2。
图9中表示实施例2的投影镜头系统PL2中的各条件(1)～(8)的充足性。图9的图表与实施例1同样地，表示各条件(1)～(8)与实施例2的投影镜头系统PL2的各透镜元件L1～L16的对应关系。通过实施例2的投影镜头系统PL2，也能够在图像投影装置1的高亮度化中使投影图像20的画质优良。
3-4.实施例3
使用图10～图12，对实施例3的投影镜头系统PL3进行说明。
图10是实施例3所涉及的投影镜头系统PL3的各种状态下的透镜配置图。图10的(a)、(b)、(c)与图2的(a)～(c)同样地，分别表示投影镜头系统PL3的广角端、中间位置以及望远端处的透镜配置图。
实施例3的投影镜头系统PL3具备17片透镜元件L1～L17。投影镜头系统PL3中的第1～第17透镜元件L1～L17与实施例1同样地，从放大侧向缩小侧依次排列。实施例3的投影镜头系统PL3与实施例1同样地，包含三个透镜群G1～G3而构成变焦镜头系统。在图10的(a)～(c)中，图示透射光学系统12的一个例子的背玻璃L18～L20。
在实施例3的投影镜头系统PL3中，第1透镜群G1包含第1～第6透镜元件L1～L6，具有负焦度。第1透镜元件L1具有负弯月形状，将凸面朝向放大侧。第2透镜元件L2具有双凸形状。第3透镜元件L3具有负弯月形状，将凸面朝向放大侧。第4透镜元件L4具有双凹形状。第5透镜元件L5具有双凹形状。第6透镜元件L6具有双凸形状。
第2透镜群G2包含第7～第9透镜元件L7～L9，具有正焦度。第7透镜元件L7具有正弯月形状，将凸面朝向放大侧。第8透镜元件L8具有负弯月形状，将凸面朝向放大侧。第9透镜元件L9具有双凸形状。
第3透镜群G3包含第10～第17透镜元件L10～L17，具有正焦度。在第10透镜元件L10的放大侧，设置光圈A。第10透镜元件L10具有双凹形状。第11透镜元件L11具有双凸形状。第12透镜元件L12具有双凸形状。第13透镜元件L13具有双凸形状。第14透镜元件L14具有双凹形状。第15透镜元件L15具有双凸形状。第16透镜元件L16具有负弯月形状，将凸面朝向缩小侧。第17透镜元件L17具有双凸形状。
图11是表示实施例3所涉及的投影镜头系统PL3的纵向像差的像差图。图11的(a)、(b)、(c)与图3的(a)～(c)同样地，分别表示投影镜头系统PL3的广角端、中间位置以及望远端处的各像差。图11的(a)～(c)中示例的各像差基于后述的数值实施例3。
图12中，表示实施例3的投影镜头系统PL3中的各条件(1)～(8)的充足性。图12的图表与实施例1同样地，表示各条件(1)～(8)与实施例3的投影镜头系统PL3的各透镜元件L1～L17的对应关系。通过实施例3的投影镜头系统PL3，也能够在图像投影装置1的高亮度化中使投影图像20的画质优良。
3-5.关于实施例1～3
以上的实施例1～3的投影镜头系统PL1～PL3能够将图像投影装置1中缩小侧的图像2作为投影图像20投影于放大侧。投影镜头系统PL1～PL3具备光圈A，构成包含多个透镜群G1～G3的变焦镜头系统。在多个透镜群G1～G3中，最靠放大侧的透镜群G1具有负焦度。负导类型的投影镜头系统PL1～PL3在本实施方式中，满足以下的条件(9)。
条件(9)被表示为下式。
2＜fr/fw＜4.5···(9)
这里，fr是比光圈A更靠缩小侧的广角端的焦距。条件(9)对上述的焦距fr相对于整个系统的广角端的焦距fw的比率fr/fw进行规定。
具体地，在实施例1的投影镜头系统PL1中，fr/fw＝3.34。在实施例2的投影镜头系统PL2中，fr/fw＝3.73。在实施例3的投影镜头系统PL3中，fr/fw＝2.74。
根据条件(9)，能够良好地得到构成负导类型的变焦镜头系统的投影镜头系统PL1～PL3的性能。若超过条件(9)的上限值，则难以较长保证后焦点并且保证缩小侧的远心性。若低于条件(9)的下限值，则难以进行像差的修正，投影于放大侧的投影图像20的画质能够劣化。优选比率fr/fw大于2.5且小于4.0。
(实施方式2)
以下，使用附图，对实施方式2进行说明。在实施方式1中，说明了投影镜头系统PL构成变焦镜头系统的例子，但投影镜头系统PL也可以不是变焦镜头系统。在实施方式2中，说明在内部中间地成像的结构的投影镜头系统PL。
以下，适当省略与实施方式1所涉及的图像投影装置1以及投影镜头系统PL相同的结构以及动作的说明，作为本实施方式所涉及的投影镜头系统PL的实施例，对实施例4～6进行说明。
1.实施例4
使用图13～图16，对本公开的实施例4的投影镜头系统PL4进行说明。
图13是实施例4所涉及的投影镜头系统PL4的透镜配置图。图14是表示实施例4所涉及的投影镜头系统PL4的纵向像差的像差图。本实施方式的各像差图与实施方式1同样地，从图中的左侧起依次包含球面像差图、像散图以及畸变像差图。在本实施方式的像散图以及畸变像差图中，纵轴“w”表示半视角。
在图13、14中，在基于实施例4的投影镜头系统PL4的投影距离为4000mm的对焦状态下，表示各种透镜的配置以及各像差。后面叙述实施例4的投影镜头系统PL4所对应的数值实施例4。
实施例4的投影镜头系统PL4如图13所示，具备22片透镜元件L1～L22。在本实施方式中，投影镜头系统PL4中的第1～第22透镜元件L1～L22与实施方式1同样地，从放大侧向缩小侧依次排列。此外，在图13中，图示透射光学系统12的一个例子的背玻璃L23～L25。
在本实施方式中，投影镜头系统PL4中的第1～第22透镜元件L1～L22构成放大光学系统51和中继光学系统52。放大光学系统51位于比中继光学系统52更靠放大侧。
放大光学系统51包含第1～第11透镜元件L1～L11，具有正焦度。第1透镜元件L1具有负弯月形状，将凸面朝向放大侧。第2透镜元件L2具有负弯月形状，将凸面朝向放大侧。第3透镜元件L3具有负弯月形状，将凸面朝向放大侧。
第4透镜元件L4具有正弯月形状，将凸面朝向缩小侧。第5透镜元件L5具有双凸形状。第6透镜元件L6具有双凹形状。第5透镜元件L5与第6透镜元件L6被接合。第7透镜元件L7具有双凸形状。
第8透镜元件L8具有双凸形状。第9透镜元件L9具有双凹形状。第8透镜元件L8与第9透镜元件L9被接合。第10透镜元件L10具有双凸形状。第11透镜元件L11具有正弯月形状，将凸面朝向放大侧。
中继光学系统52包含第12～第22透镜元件L12～L22，具有正焦度。第12透镜元件L12具有正弯月形状，将凸面朝向缩小侧。第13透镜元件L13具有双凹形状。第12透镜元件L12与第13透镜元件L13被接合。第14透镜元件L14具有正弯月形状，将凸面朝向缩小侧。第15透镜元件L15具有负弯月形状，将凸面朝向放大侧。第16透镜元件L16具有双凸形状。在第16透镜元件L16与第17透镜元件L17之间，配置光圈A。
第17透镜元件L17具有负弯月形状，将凸面朝向放大侧。第18透镜元件L18具有双凸形状。第19透镜元件L19具有双凹形状。第20透镜元件L20具有双凸形状。第19透镜元件L19与第20透镜元件L20被接合。第21透镜元件L21具有负弯月形状，将凸面朝向缩小侧。第22透镜元件L22具有双凸形状。
图15是表示实施例4的投影镜头系统PL4中的光线的光路的光路图。在本实施方式中，投影镜头系统PL4在放大光学系统51与中继光学系统52之间具有中间成像位置MI。投影镜头系统PL4经由缩小侧的中继光学系统52而与位于像面S的缩小共轭点共轭地，在中间成像位置MI成像。此外，投影镜头系统PL4的中间成像位置MI处的成像经由放大侧的放大光学系统51而与位于屏幕4等的投影位置的放大共轭点共轭地进行。
通过本实施方式的投影光学系统PL4，如图15所示，最离轴的主光线31与轴上光线32之间的角度在放大侧达到直角附近，能够将投影图像20的视角较宽地确保。
图16中，表示实施例4的投影镜头系统PL4中的各条件(1)～(8)的充足性。图16的图表与实施方式1同样地表示各条件(1)～(8)与实施例4的投影镜头系统PL4的各透镜元件L1～L22的对应关系。通过实施例4的投影镜头系统PL4，也能够使高亮度化下的画质优良。
2.实施例5
使用图17～图20，对实施例5的投影镜头系统PL5进行说明。
图17是实施例5所涉及的投影镜头系统PL5的透镜配置图。图18是表示投影镜头系统PL5的纵向像差的像差图。在图17、18中，在基于实施例5的投影镜头系统PL5的投影距离为4000mm的对焦状态下，表示各种透镜的配置以及各像差。后面叙述实施例5的投影镜头系统PL5所对应的数值实施例5。
图19表示实施例5的投影镜头系统PL5中的光线的光路。实施例5的投影镜头系统PL5与实施例4同样地，具备比中间成像位置MI更靠放大侧的放大光学系统51和比中间成像位置MI更靠缩小侧的中继光学系统52。
在实施例5中，放大光学系统51包含第1～第11透镜元件L1～L11，具有正焦度。第1透镜元件L1具有负弯月形状，将凸面朝向放大侧。第2透镜元件L2具有负弯月形状，将凸面朝向放大侧。第1透镜元件L1与第2透镜元件L2被接合。第3透镜元件L3具有负弯月形状，将凸面朝向放大侧。
第4透镜元件L4具有正弯月形状，将凸面朝向缩小侧。第5透镜元件L5具有双凸形状。第6透镜元件L6具有双凹形状。第5透镜元件L5与第6透镜元件L6被接合。第7透镜元件L7具有双凸形状。
第8透镜元件L8具有双凸形状。第9透镜元件L9具有双凹形状。第8透镜元件L8与第9透镜元件L9被接合。第10透镜元件L10具有双凸形状。第11透镜元件L11具有正弯月形状，将凸面朝向放大侧。
中继光学系统52包含第12～第22透镜元件L12～L22，具有正焦度。第12透镜元件L12具有正弯月形状，将凸面朝向缩小侧。第13透镜元件L13具有双凹形状。第12透镜元件L12与第13透镜元件L13被接合。第14透镜元件L14具有双凸形状。第15透镜元件L15具有负弯月形状，将凸面朝向放大侧。第16透镜元件L16具有双凸形状。在第16透镜元件L16与第17透镜元件L17之间，配置光圈A。
第17透镜元件L17具有负弯月形状，将凸面朝向放大侧。第18透镜元件L18具有双凸形状。第19透镜元件L19具有双凹形状。第20透镜元件L20具有双凸形状。第19透镜元件L19与第20透镜元件L20被接合。第21透镜元件L21具有负弯月形状，将凸面朝向缩小侧。第22透镜元件L22具有双凸形状。
图20中，表示实施例5的投影镜头系统PL5中的各条件(1)～(8)的充足性。图20的图表与实施方式1同样地，表示各条件(1)～(8)与实施例5的投影镜头系统PL5的各透镜元件L1～L22的对应关系。通过实施例5的投影镜头系统PL5，也能够使高亮度化下的画质优良。
3.实施例6
使用图21～图24，对实施例6的投影镜头系统PL6进行说明。
图21是实施例6所涉及的投影镜头系统PL6的透镜配置图。图22是表示投影镜头系统PL6的纵向像差的像差图。在图21、22中，在基于实施例6的投影镜头系统PL6的投影距离为4000mm的对焦状态下，表示各种透镜的配置以及各像差。后面叙述实施例6的投影镜头系统PL6所对应的数值实施例6。
图23表示实施例6的投影镜头系统PL6中的光线的光路。实施例6的投影镜头系统PL6与实施例4同样地，具备比中间成像位置MI更靠放大侧的放大光学系统51、和比中间成像位置MI更靠缩小侧的中继光学系统52。
在实施例6中，放大光学系统51包含第1～第11透镜元件L1～L11，具有正焦度。第1透镜元件L1具有负弯月形状，将凸面朝向放大侧。第2透镜元件L2具有负弯月形状，将凸面朝向放大侧。第3透镜元件L3具有负弯月形状，将凸面朝向放大侧。
第4透镜元件L4具有双凸形状。第5透镜元件L5具有双凸形状。第6透镜元件L6具有双凹形状。第5透镜元件L5与第6透镜元件L6被接合。第7透镜元件L7具有双凸形状。
第8透镜元件L8具有双凸形状。第9透镜元件L9具有双凹形状。第10透镜元件L10具有双凸形状。第11透镜元件L11具有正弯月形状，将凸面朝向放大侧。
中继光学系统52包含第12～第22透镜元件L12～L22，具有正焦度。第12透镜元件L12具有正弯月形状，将凸面朝向缩小侧。第13透镜元件L13具有双凹形状。第12透镜元件L12与第13透镜元件L13被接合。第14透镜元件L14具有正弯月形状，将凸面朝向缩小侧。第15透镜元件L15具有负弯月形状，将凸面朝向放大侧。第16透镜元件L16具有双凸形状。在第16透镜元件L16与第17透镜元件L17之间，配置光圈A。
第17透镜元件L17具有负弯月形状，将凸面朝向放大侧。第18透镜元件L18具有双凸形状。第19透镜元件L19具有双凹形状。第20透镜元件L20具有双凸形状。第19透镜元件L19、第20透镜元件L20与第21透镜元件L21被接合。第21透镜元件L21具有负弯月形状，将凸面朝向缩小侧。第22透镜元件L22具有双凸形状。
图24中，表示实施例6的投影镜头系统PL6中的各条件(1)～(8)的充足性。图20的图表与实施方式1同样地，表示各条件(1)～(8)与实施例6的投影镜头系统PL6的各透镜元件L1～L22的对应关系。通过实施例6的投影镜头系统PL6，也能够使高亮度化下的画质优良。
4.关于实施例4～6
以上的实施例4～6的投影镜头系统PL4～PL6具备放大光学系统51以及中继光学系统52，以使得在内部具有成像的中间成像位置MI。在本实施方式中，投影镜头系统PL4～PL6满足以下的条件(10)。
条件(10)被表示为下式。
8＜|fr/f|＜12···(10)
这里，fr是比光圈A更靠缩小侧的焦距。f是整个系统的焦距。
具体地，在实施例4的投影镜头系统PL4中，fr/f＝10.08。在实施例5的投影镜头系统PL5中，fr/f＝9.28。在实施例6的投影镜头系统PL6中，fr/f＝10.23。
根据条件(10)，能够良好地得到具有中间成像位置MI的投影镜头系统PL4～PL6的性能。若超过条件(10)的上限值，则难以较长地确保后焦点并且确保缩小侧的远心性。若低于条件(10)的下限值，则难以进行像差的修正，投影图像20的画质会劣化。优选比率fr/f大于8.5并且小于11。
(实施方式3)
以下，使用附图来说明实施方式3。在实施方式1中，说明了投影镜头系统PL为负导类型的例子，但投影镜头系统PL也可以是正导类型。在正导类型中，变焦镜头系统中的最靠放大侧的透镜群具有正焦度。在实施方式3中，说明构成正导类型的变焦镜头系统的投影镜头系统PL。
以下，适当省略与实施方式1所涉及的图像投影装置1以及投影镜头系统PL相同的结构以及动作的说明，作为本实施方式所涉及的投影镜头系统PL的实施例，说明实施例7～9。
1.实施例7
使用图25～图27，说明本公开的实施例7的投影镜头系统PL7。
图25是实施例7所涉及的投影镜头系统PL7的各种状态下的透镜配置图。图25的(a)、(b)、(c)与图2的(a)～(c)同样地，分别表示投影镜头系统PL7的广角端、中间位置以及望远端处的透镜配置图。
实施例7的投影镜头系统PL7具备构成五个透镜群G1～G5的16片透镜元件L1～L16。如图25的(a)所示，从投影镜头系统PL7的放大侧向缩小侧依次排列第1～第5透镜群G1～G5。在本实施方式中，投影镜头系统PL7与实施方式1同样地，通过缩放时各透镜群G1～G5沿着光轴移动，从而作为变焦镜头系统而发挥功能。
投影镜头系统PL7中的第1～第16透镜元件L1～L16与实施方式1同样地，从放大侧向缩小侧依次排列。在图25的(a)～(c)中，图示透射光学系统12的一个例子的背玻璃L17～L19。
在实施例7的投影镜头系统PL7中，第1透镜群G1包含第1以及第2透镜元件L1、L2，具有正焦度。第1透镜元件L1具有负弯月形状，将凸面朝向放大侧。第2透镜元件L2具有双凸形状。第1透镜元件L1与第2透镜元件L2被接合。
第2透镜群G2包含第3～第5透镜元件L3～L5，具有负焦度。第3透镜元件L3具有负弯月形状，将凸面朝向放大侧。第4透镜元件L4具有负弯月形状，将凸面朝向放大侧。第5透镜元件L5具有正弯月形状，将凸面朝向放大侧。第4透镜元件L4与第5透镜元件L5被接合。
第3透镜群G3由第6透镜元件L6构成，具有负焦度。第6透镜元件L6具有双凹形状。
第4透镜群G4包含第7～第14透镜元件L7～L14，具有正焦度。在第7透镜元件L7的放大侧，配置光圈A。第7透镜元件L7具有双凸形状。第8透镜元件L8具有负弯月形状，将凸面朝向缩小侧。第9透镜元件L9具有双凸形状。第10透镜元件L10具有双凸形状。第11透镜元件L11具有双凹形状。第12透镜元件L12具有双凸形状。第13透镜元件L13具有负弯月形状，将凸面朝向缩小侧。第14透镜元件L14具有双凸形状。
第5透镜群G5包含第15以及第16透镜元件L15、L16，具有正焦度。第15透镜元件L15具有负弯月形状，将凸面朝向放大侧。第16透镜元件L16具有正弯月形状，将凸面朝向放大侧。
图26是表示实施例7所涉及的投影镜头系统PL7的纵向像差的像差图。图26的(a)、(b)、(c)与图3的(a)～(c)同样地，分别表示投影镜头系统PL7的广角端、中间位置以及望远端处的各像差。图26的(a)～(c)中示例的各像差基于后述的数值实施例7。
图27中，表示实施例7的投影镜头系统PL7中的各条件(1)～(8)的充足性。图27的图表与实施方式1同样地，表示各条件(1)～(8)与实施例7的投影镜头系统PL7的各透镜元件L1～L16的对应关系。通过实施例7的投影镜头系统PL7，也能够使高亮度化下的画质优良。
2.实施例8
使用图28～图30，说明实施例8的投影镜头系统PL8。
图28是实施例8所涉及的投影镜头系统PL8的各种状态下的透镜配置图。图28的(a)、(b)、(c)与图2的(a)～(c)同样地，分别表示投影镜头系统PL8的广角端、中间位置以及望远端处的透镜配置图。
实施例8的投影镜头系统PL8包含四个透镜群G1～G4，与实施例7同样地，构成变焦镜头系统。实施例8的投影镜头系统PL8具备17片透镜元件L1～L17。投影镜头系统PL8中的第1～第4透镜群G1～G4以及第1～第17透镜元件L1～L17分别与实施例7同样地，从放大侧向缩小侧依次排列。在图28的(a)～(c)中，图示透射光学系统12的一个例子的背玻璃L18～L20。
在实施例8的投影镜头系统PL8中，第1透镜群G1包含第1以及第2透镜元件L1、L2，具有正焦度。第1透镜元件L1具有负弯月形状，将凸面朝向放大侧。第2透镜元件L2具有正弯月形状，将凸面朝向放大侧。
第2透镜群G2包含第3～第5透镜元件L3～L5，具有负焦度。第3透镜元件L3具有负弯月形状，将凸面朝向放大侧。第4透镜元件L4具有双凹形状。第5透镜元件L5具有双凹形状。第6透镜元件L6具有双凸形状。
第3透镜群G3包含第7～第12透镜元件L7～L12，具有正焦度。第7透镜元件L7具有双凹形状。第8透镜元件L8具有双凸形状。在第8透镜元件L8与第9透镜元件L9之间，配置光圈A。第9透镜元件L9具有负弯月形状，将凸面朝向缩小侧。第10透镜元件L10具有正弯月形状，将凸面朝向缩小侧。第11透镜元件L11具有双凸形状。第12透镜元件L12具有负弯月形状，将凸面朝向缩小侧。
第4透镜群G4包含第13～第17透镜元件L13～L17，具有正焦度。第13透镜元件L13具有双凸形状。第14透镜元件L14具有双凹形状。第13透镜元件L13与第14透镜元件L14被接合。第15透镜元件L15具有双凸形状。第16透镜元件L16具有负弯月形状，将凸面朝向缩小侧。第17透镜元件L17具有双凸形状。
图29是表示实施例8所涉及的投影镜头系统PL8的纵向像差的像差图。图29的(a)、(b)、(c)与图3的(a)～(c)同样地，分别表示投影镜头系统PL8的广角端、中间位置以及望远端处的各像差。图29的(a)～(c)中示例的各像差基于后述的数值实施例8。
图30中，表示实施例8的投影镜头系统PL8中的各条件(1)～(8)的充足性。图30的图表与实施方式1同样地，表示各条件(1)～(8)与实施例8的投影镜头系统PL8的各透镜元件L1～L17的对应关系。通过实施例8的投影镜头系统PL8，也能够使高亮度化下的画质优良。
3.实施例9
使用图31～图33，对实施例9的投影镜头系统PL9进行说明。
图31是实施例9所涉及的投影镜头系统PL9的各种状态下的透镜配置图。图31的(a)、(b)、(c)与图2的(a)～(c)同样地，分别表示投影镜头系统PL9的广角端、中间位置以及望远端处的透镜配置图。
实施例9的投影镜头系统PL9包含三个透镜群G1～G3，与实施例7同样地，构成变焦镜头系统。实施例9的投影镜头系统PL9具备19片透镜元件L1～L19。投影镜头系统PL9中的第1～第3透镜群G1～G3以及第1～第19透镜元件L1～L19分别与实施例7同样地，从放大侧向缩小侧依次排列。在图28的(a)～(c)中，图示透射光学系统12的一个例子的背玻璃L20～L22。
在实施例9的投影镜头系统PL9中，第1透镜群G1包含第1～第4透镜元件L1～L4，具有正焦度。第1透镜元件L1具有双凸形状。第2透镜元件L2具有正弯月形状，将凸面朝向放大侧。第3透镜元件L3具有双凹形状。第4透镜元件L4具有正弯月形状，将凸面朝向放大侧。第3透镜元件L3与第4透镜元件L4被接合。
第2透镜群G2包含第5～第9透镜元件L5～L9，具有负焦度。第5透镜元件L5具有正弯月形状，将凸面朝向放大侧。第6透镜元件L6具有负弯月形状，将凸面朝向放大侧。第7透镜元件L7具有双凹形状。第8透镜元件L8具有双凹形状。第9透镜元件L9具有正弯月形状，将凸面朝向放大侧。
第3透镜群G3包含第10～第19透镜元件L10～L19，具有正焦度。在第10透镜元件L10的放大侧，配置光圈A。第10透镜元件L10具有双凸形状。第11透镜元件L11具有负弯月形状，将凸面朝向缩小侧。第12透镜元件L12具有双凸形状。第13透镜元件L13具有双凹形状。第14透镜元件L14具有双凸形状。第13透镜元件L13与第14透镜元件L14被接合。
第15透镜元件L15具有负弯月形状，将凸面朝向放大侧。第16透镜元件L16具有双凹形状。第17透镜元件L17具有正弯月形状，将凸面朝向缩小侧。第18透镜元件L18具有双凸形状。第19透镜元件L19具有双凸形状。
图32是表示实施例9所涉及的投影镜头系统PL9的纵向像差的像差图。图32的(a)、(b)、(c)与图3的(a)～(c)同样地，分别表示投影镜头系统PL9的广角端、中间位置以及望远端处的各像差。图32的(a)～(c)中示例的各像差基于后述的数值实施例9。
图33中，表示实施例9的投影镜头系统PL9中的各条件(1)～(8)的充足性。图33的图表与实施方式1同样地，表示各条件(1)～(8)与实施例5的投影镜头系统PL5的各透镜元件L1～19的对应关系。例如，实施例9的投影镜头系统PL9包含满足条件(1)而不满足条件(4)的第14透镜元件L14。通过实施例9的投影镜头系统PL9，也能够使高亮度化下的画质优良。
4.关于实施例7～9
以上的实施例7～9的投影镜头系统PL7～PL9构成最靠放大侧的透镜群G1具有正焦度的正导类型的变焦镜头系统。在本实施方式中，投影镜头系统PL7～PL9满足以下的条件(11)。
条件(11)被表示为下式。
0.5＜fr/ft＜2.0···(11)
这里，fr是基于投影镜头系统PL9中比光圈A更靠缩小侧的全部透镜的合成的焦距。该焦距fr例如在望远端被测定。条件(11)规定上述的焦距fr相对于整个系统的望远端的焦距ft的比率fr/ft。
具体地，在实施例7的投影镜头系统PL7中，fr/ft＝0.83。在实施例8的投影镜头系统PL8中，fr/ft＝1.73。在实施例9的投影镜头系统PL9中，fr/ft＝0.63。
根据条件(11)，能够良好地得到构成正导类型的变焦镜头系统的投影镜头系统PL7～PL9的性能。若超过条件(11)的上限值，则难以将后焦点保持较长并且保持缩小侧的远心性。若低于条件(11)的下限值，则难以进行像差的修正，投影图像20的画质会劣化。比率fr/ft优选大于0.6且小于1.8。
(数值实施例)
以下，表示分别针对以上的投影镜头系统PL1～PL9的实施例1～9的数值实施例1～9。
1.数值实施例1
以下，表示实施例1的投影镜头系统PL1所对应的数值实施例1。在数值实施例1中，将面数据表示于表1-1，将各种数据表示于表1-2，将单透镜数据表示于表1-3，将变焦透镜群数据表示于表1-4，将变焦透镜群倍率表示于表1-5。
【表1-1】
Figure BDA0002541307370000261
Figure BDA0002541307370000271
【表1-2】
Figure BDA0002541307370000272
【表1-3】
Figure BDA0002541307370000273
Figure BDA0002541307370000281
【表1-4】
群 始面 焦距 透镜结构长 前侧主点位置 后侧主点位置
1 1 -93.62074 111.28620 -1.36391 -17.95585
2 16 217.20408 19.88630 7.07331 10.70928
3 22 88.57691 114.82730 83.36321 119.52359
【表1-5】
群 始面 广角 中间 望远
1 1 0.02288 0.02288 0.02288
2 16 -2.28121 -3.60026 -15.98240
3 22 0.12533 0.09242 0.02444
2.数值实施例2
以下，表示实施例2的投影镜头系统PL2所对应的数值实施例2。在数值实施例2中，将面数据表示于表2-1，将各种数据表示于表2-2，将单透镜数据表示于表2-3，将变焦透镜群数据表示于表2-4，将变焦透镜群倍率表示于表2-5。
【表2-1】
Figure BDA0002541307370000282
Figure BDA0002541307370000291
【表2-2】
Figure BDA0002541307370000292
【表2-3】
Figure BDA0002541307370000293
Figure BDA0002541307370000301
【表2-4】
群 始面 焦距 透镜结构长 前侧主点位置 后侧主点位置
1 1 -102.83063 151.49990 -4.46532 -34.39167
2 14 245.63067 9.88830 4.07839 7.32839
3 18 88.37957 126.85900 90.73088 132.45862
【表2-5】
群 始面 广角 中间 望远
1 1 0.02509 0.02509 0.02509
2 14 -1.76128 -2.39032 -4.33411
3 18 0.13165 0.11177 0.07111
3.数值实施例3
以下，表示实施例3的投影镜头系统PL3所对应的数值实施例3。在数值实施例3中，将面数据表示于表3-1，将各种数据表示于表3-2，将单透镜数据表示于表3-3，将变焦透镜群数据表示于表3-4，将变焦透镜群倍率表示于表3-5。
【表3-1】
Figure BDA0002541307370000302
Figure BDA0002541307370000311
【表3-2】
Figure BDA0002541307370000312
Figure BDA0002541307370000321
【表3-3】
透镜 始面 焦距
1 1 -139.3969
2 3 110.2555
3 5 -149.1024
4 7 -99.2279
5 9 -74.0873
6 11 76.5349
7 14 529.0432
8 16 -154.7358
9 18 103.1161
10 21 -80.9826
11 23 153.5165
12 26 146.5931
13 28 105.6233
14 30 -59.9666
15 32 100.4884
16 34 -152.3008
17 36 102.3355
【表3-4】
群 始面 焦距 透镜结构长 前侧主点位置 后侧主点位置
1 1 -109.84625 92.85390 -4.51463 -16.56806
2 14 195.51883 18.31240 6.96060 10.59495
3 20 86.23645 115.12960 80.87925 124.44092
【表3-5】
群 始面 广角 中间 望远
1 1 0.02676 0.02676 0.02676
2 14 -1.86609 -2.71466 -6.35403
3 20 0.15510 0.12469 0.06244
4.数值实施例4
以下，表示实施例4的投影镜头系统PL4所对应的数值实施例4。在数值实施例4中，将面数据表示于表4-1，将各种数据表示于表4-2，将单透镜数据表示于表4-3。
【表4-1】
Figure BDA0002541307370000331
Figure BDA0002541307370000341
【表4-2】
焦距 -9.0016
F值 -2.49123
视角 91.6000
像高 -14.4017
镜头全长 640.0102
BF 1.01024
入射瞳孔位置 22.8402
射出瞳孔位置 4995.6250
前侧主点位置 13.8548
后侧主点位置 648.9917
【表4-3】
Figure BDA0002541307370000342
Figure BDA0002541307370000351
5.数值实施例5
以下，表示实施例5的投影镜头系统PL5所对应的数值实施例5。在数值实施例5中，将面数据表示于表5-1，将各种数据表示于表5-2，将单透镜数据表示于表5-3。
【表5-1】
Figure BDA0002541307370000352
Figure BDA0002541307370000361
【表5-2】
焦距 -9.7021
F值 -2.49187
视角 90.1000
像高 -15.2546
镜头全长 640.0133
BF 1.01309
入射瞳孔位置 26.2863
射出瞳孔位置 12082.7468
前侧主点位置 16.5920
后侧主点位置 649.6920
【表5-3】
Figure BDA0002541307370000362
Figure BDA0002541307370000371
6.数值实施例6
以下，表示实施例6的投影镜头系统PL6所对应的数值实施例6。在数值实施例6中，将面数据表示于表6-1，将各种数据表示于表6-2，将单透镜数据表示于表6-3。
【表6-1】
Figure BDA0002541307370000372
Figure BDA0002541307370000381
【表6-2】
焦距 -8.6520
F值 -2.49185
视角 102.0000
像高 -15.2914
镜头全长 640.0165
BF 1.01636
入射瞳孔位置 24.1110
射出瞳孔位置 3361.6064
前侧主点位置 15.4813
后侧主点位置 648.6498
【表6-3】
Figure BDA0002541307370000382
Figure BDA0002541307370000391
7.数值实施例7
以下，表示实施例7的投影镜头系统PL7所对应的数值实施例7。在数值实施例7中，将面数据表示于表7-1，将各种数据表示于表7-2，将单透镜数据表示于表7-3，将变焦透镜群数据表示于表7-4，将变焦透镜群倍率表示于表7-5。
【表7-1】
Figure BDA0002541307370000392
Figure BDA0002541307370000401
【表7-2】
Figure BDA0002541307370000402
Figure BDA0002541307370000411
【表7-3】
透镜 始面 焦距
1 1 -373.1446
2 3 143.9687
3 5 -130.8669
4 7 -126.1528
5 9 103.8058
6 11 -85.2467
7 14 145.7302
8 16 -102.8871
9 18 105.5775
10 20 132.0836
11 22 -78.0099
12 24 135.5785
13 26 -354.2799
14 28 139.3170
15 30 -268.2074
16 32 215.9732
【表7-4】
群 始面 焦距 透镜结构长 前侧主点位置 后侧主点位置
1 1 236.43485 22.43760 3.73424 10.89696
2 5 -156.09842 25.13410 5.69900 11.92832
3 11 -85.24673 2.00000 0.41082 1.09661
4 13 87.44969 122.37140 77.73763 70.78361
5 30 1124.58427 11.72820 1.07525 3.78732
【表7-5】
群 始面 广角 中间 望远
1 1 -0.06276 -0.06276 -0.06276
2 5 -2.05567 -3.21639 -6.45499
3 11 0.13785 0.10910 0.06720
4 13 -0.73594 -0.85563 -0.99769
5 30 0.91985 0.91706 0.91554
8.数值实施例8
以下，表示实施例8的投影镜头系统PL8所对应的数值实施例8。在数值实施例8中，将面数据表示于表8-1，将各种数据表示于表8-2，将单透镜数据表示于表8-3，将变焦透镜群数据表示于表8-4，将变焦透镜群倍率表示于表8-5。
【表8-1】
Figure BDA0002541307370000421
Figure BDA0002541307370000431
【表8-2】
Figure BDA0002541307370000432
【表8-3】
透镜 始面 焦距
1 1 -149.6991
2 3 92.2689
3 5 -154.4225
4 7 -73.2954
5 9 -146.1417
6 11 92.4890
7 13 -110.5033
8 15 116.4714
9 18 -153.9308
10 20 104.6071
11 22 145.8332
12 24 -283.7868
13 26 182.5741
14 28 -85.2320
15 30 153.0962
16 32 -258.4068
17 34 101.5903
【表8-4】
Figure BDA0002541307370000433
Figure BDA0002541307370000441
【表8-5】
群 始面 广角 中间 望远
1 1 -0.03991 -0.03991 -0.03991
2 5 -0.41263 -0.45265 -0.48951
3 13 -0.77026 -0.87747 -1.02095
4 26 0.44283 0.43373 0.42331
9.数值实施例9
以下，表示实施例9的投影镜头系统PL9所对应的数值实施例9。在数值实施例9中，将面数据表示于表9-1，将各种数据表示于表9-2，将单透镜数据表示于表9-3，将变焦透镜群数据表示于表9-4，将变焦透镜群倍率表示于表9-5。
【表9-1】
Figure BDA0002541307370000442
Figure BDA0002541307370000451
【表9-2】
Figure BDA0002541307370000452
【表9-3】
Figure BDA0002541307370000453
Figure BDA0002541307370000461
【表9-4】
群 始面 焦距 透镜结构长 前侧主点位置 后侧主点位置
1 1 201.30938 28.64010 -0.16768 9.42842
2 9 -64.33421 43.81420 23.57148 26.14543
3 19 103.90219 137.61220 95.56412 50.61471
【表9-5】
群 始面 广角 中间 望远
1 1 -0.01706 -0.01706 -0.01706
2 9 -0.67276 -0.84082 -1.14186
3 19 -0.62841 -0.68958 -0.69674
如以上那样，作为本公开中的技术的示例，说明了实施方式。为此，提供附图以及详细的说明。
因此，在附图以及详细的说明中所述的结构要素中，不仅包含为了课题解决所必须的结构要素，也包含为了示例上述技术而并非为了课题解决所必须的结构要素。因此，这些非必须的结构要素被记载于附图或详细的说明，但不应直接将这些非必须的结构要素认定为是必须的。
此外，上述的实施方式用于示例本公开中的技术，在权利要求书或者其等同的范围内，能够进行各种变更、置换、附加、省略等。
(方式的总结)
以下，示例本公开所涉及的各种方式。
本公开所涉及的第1方式是在图像投影装置中将配置有背玻璃的缩小侧的图像投影于放大侧的投影镜头系统。投影镜头系统具有缩小侧的面以及放大侧的面，在缩小侧的面或者放大侧的面包含满足以下的条件(1)的一片以上的负透镜。满足条件(1)的一片以上的负透镜的全部满足以下的条件(2)以及(3)。
|h/H|＜2.0···(1)
Tn≥98.5％···(2)
Dn/Db≤0.05···(3)
这里，
h：最离轴的主光线的高度
H：穿过最高的瞳孔位置的轴上光线的高度
Tn：一片以上的负透镜的透镜材料的厚度10mm处的波长460nm的光的透射率
Dn：一片以上的负透镜的光轴上的厚度
Db：背玻璃的总厚度。
根据以上的投影镜头系统，通过条件(1)，假定为图像投影装置的高亮度化下容易受到热的影响并容易影响投影镜头系统的性能的负透镜的全部满足对热的影响进行抑制的条件(2)、(3)。由此，能够抑制图像投影装置的高亮度化下的投影图像的变动，使画质优良。
在第2方式中，在第1方式的投影镜头系统中，满足条件(1)的一片以上的负透镜的全部进一步满足以下的条件(4)。
|fn/fw|＞1.2···(4)
这里，
fn：一片以上的负透镜的焦距
fw：整个系统的广角端的焦距。
根据以上的投影镜头系统，通过条件(4)，预先减弱容易受到热的影响的负透镜的焦度，能够使高亮度化下的投影图像的变动稳定化。
在第3方式中，在第1方式的投影镜头系统中，一片以上的负透镜之中的至少一片满足以下的条件(5)。
vn＜40···(5)
这里，
vn：一片以上的负透镜之中的至少一片透镜材料的阿贝数。
根据以上的投影镜头系统，通过将全部负透镜之中的至少一片的阿贝数设为小于条件(5)的上限值，能够减少高亮度化下的热的影响并且良好地进行色差的修正。由此，能够在高亮度化下使投影图像的画质优良。
在第4方式中，第1方式的投影镜头系统在缩小侧构成大致远心系统。由此，能够抑制缩小侧的后透镜等中的颜色偏移。
在第5方式中，第1方式的投影镜头系统还具备：光圈、位于比光圈更靠缩小侧的一片以上的正透镜。一片以上的负透镜的全部位于比光圈更靠缩小侧，一片以上的正透镜的全部满足条件(1)。由此，能够使投影镜头系统小型化。
在第6方式中，第1方式的投影镜头系统还包含满足条件(1)的一片以上的正透镜。满足条件(1)的一片以上的正透镜的全部满足以下的条件(6)。
Tp＞98.5％···(6)
这里，
Tp：一片以上的正透镜的透镜材料的厚度10mm处的波长460nm的光的透射率。由此，能够减少正透镜中的热的影响，能够提高投影图像的画质。
在第7方式中，第1方式的投影镜头系统包含至少15片透镜。通过以上的投影镜头系统，能够良好地修正投影镜头系统中的各像差。
在第8方式中，第1方式的投影镜头系统还包含满足条件(1)的4片正透镜。满足条件(1)的4片正透镜满足以下的条件(7)。
dn/dt＜-4.5×10-6···(7)
这里，
dn/dt：4片正透镜的透镜材料的常温下的相对折射率的温度系数。
由此，能够减少正透镜中的热的影响，提高投影图像的画质。
在第9方式中，第1方式的投影镜头系统还包含满足条件(1)的正透镜。满足条件(1)的正透镜满足以下的条件(8)。
vp＜40···(8)
这里，
vp：正透镜的透镜材料的阿贝数。
由此，能够减少正透镜中的热的影响，提高投影图像的画质。
在第10方式中，第1方式的投影镜头系统还包含光圈。投影镜头系统构成包含多个透镜群的变焦镜头系统。在多个透镜群中，最靠放大侧的透镜群具有负焦度。投影镜头系统满足以下的条件(9)。
2＜fr/fw＜4.5···(9)
这里，
fr：比光圈更靠缩小侧的广角端的焦距
fw：整个系统的广角端的焦距。
通过以上的投影镜头系统，作为负导类型的变焦镜头系统，能够使投影图像的画质优良。
在第11方式中，第1方式的投影镜头系统还具备光圈。投影镜头系统在投影镜头系统的内部具有成像的中间成像位置。在投影镜头系统中，由位于比中间成像位置更靠放大侧的多个透镜构成的放大光学系统具有正焦度。由位于比中间成像位置更靠缩小侧的多个透镜构成的中继光学系统具有正焦度。投影镜头系统满足以下的条件(10)。
8＜|fr/f|＜12···(10)
这里，
fr：比光圈更靠缩小侧的焦距
f：整个系统的焦距。
通过以上的投影镜头系统，在使用中间成像位置的镜头系统中能够使投影图像的画质优良。
在第12方式中，第1方式的投影镜头系统还包含光圈。投影镜头系统构成包含多个透镜群的变焦镜头系统。在多个透镜群中最靠放大侧的透镜群具有正焦度。投影镜头系统满足以下的条件(11)。
0.5＜fr/ft＜2.0···(11)
这里，
fr：比光圈更靠缩小侧的焦距
ft：整个系统的望远端的焦距。
通过以上的投影镜头系统，作为正导类型的变焦镜头系统，能够使投影图像的画质优良。
第13方式是具备第1方式的投影镜头系统、和形成图像的图像形成元件的图像投影装置。通过以上的图像投影装置，能够使高亮度化下的图像的画质优良。
产业上的可利用性
本公开能够应用于例如具有2万流明以上的光输出的图像投影装置以及搭载于图像投影装置的投影镜头系统。
-符号说明-
1 图像投影装置
11 图像形成元件
PL、PL1～PL9 投影镜头系统
L1～L22 透镜元件
A 光圈。

Claims (13)

1.一种投影镜头系统，
在图像投影装置中将配置有背玻璃的缩小侧的图像投影于放大侧，
所述投影镜头系统具有所述缩小侧的面以及所述放大侧的面，在所述缩小侧的面或者所述放大侧的面，包含满足以下的条件(1)的一片以上的负透镜，
所述一片以上的负透镜全部满足以下的条件(2)以及(3)，
|h/H|＜2.0…(1)
Tn≥98.5％…(2)
Dn/Db≤0.05…(3)
这里，
h：最离轴的主光线的高度
H：穿过最高的瞳孔位置的轴上光线的高度
Tn：所述一片以上的负透镜的透镜材料的厚度10mm处的波长460nm的光的透射率
Dn：所述一片以上的负透镜的光轴上的厚度
Db：所述背玻璃的总厚度。
2.根据权利要求1所述的投影镜头系统，其中，
所述一片以上的负透镜全部进一步满足以下的条件(4)，
|fn/fw|＞1.2…(4)
这里，
fn：所述一片以上的负透镜的焦距
fw：整个系统的广角端的焦距。
3.根据权利要求1所述的投影镜头系统，其中，
所述一片以上的负透镜之中的至少一片满足以下的条件(5)，
vn＜40…(5)
这里，
vn：所述一片以上的负透镜之中的至少一片的透镜材料的阿贝数。
4.根据权利要求1所述的投影镜头系统，其中，
所述投影镜头系统在所述缩小侧构成大致远心系统。
5.根据权利要求1所述的投影镜头系统，其中，
所述投影镜头系统包含：
光圈；和
位于比所述光圈更靠所述缩小侧的一片以上的正透镜，
所述一片以上的负透镜全部位于比所述光圈更靠所述缩小侧，
所述一片以上的正透镜全部满足条件(1)。
6.根据权利要求1所述的投影镜头系统，其中，
所述投影镜头系统还包含：满足条件(1)的一片以上的正透镜，
所述一片以上的正透镜全部满足以下的条件(6)，
Tp＞98.5％…(6)
这里，
Tp：所述一片以上的正透镜的透镜材料的厚度10mm处的波长460nm的光的透射率。
7.根据权利要求1所述的投影镜头系统，其中，
所述投影镜头系统包含至少15片透镜。
8.根据权利要求1所述的投影镜头系统，其中，
所述投影镜头系统还包含：满足条件(1)的4片正透镜，
所述4片正透镜满足以下的条件(7)，
dn/dt＜-4.5×10-6…(7)
这里，
dn/dt：所述4片正透镜的透镜材料的常温下的相对折射率的温度系数。
9.根据权利要求1所述的投影镜头系统，其中，
所述投影镜头系统还包含：满足条件(1)的正透镜，
所述正透镜满足以下的条件(8)，
vp＜40…(8)
这里，
vp：所述正透镜的透镜材料的阿贝数。
10.根据权利要求1所述的投影镜头系统，其中，
所述投影镜头系统还包含光圈，
所述投影镜头系统构成包含多个透镜群的变焦镜头系统，
在所述多个透镜群中，最靠所述放大侧的透镜群具有负焦度，
所述投影镜头系统满足以下的条件(9)，
2＜fr/fw＜4.5…(9)
这里，
fr：比所述光圈更靠所述缩小侧的广角端的焦距
fw：整个系统的广角端的焦距。
11.根据权利要求1所述的投影镜头系统，其中，
所述投影镜头系统还包含光圈，
所述投影镜头系统具有在所述投影镜头系统的内部成像的中间成像位置，
由位于比所述中间成像位置更靠所述放大侧的多个透镜所构成的放大光学系统具有正焦度，
由位于比所述中间成像位置更靠所述缩小侧的多个透镜所构成的中继光学系统具有正焦度，
所述投影镜头系统满足以下的条件(10)，
8＜|fr/f|＜12…(10)
这里，
fr：比所述光圈更靠所述缩小侧的焦距
f：整个系统的焦距。
12.根据权利要求1所述的投影镜头系统，其中，
所述投影镜头系统还包含光圈，
所述投影镜头系统构成包含多个透镜群的变焦镜头系统，
在所述多个透镜群中，最靠所述放大侧的透镜群具有正焦度，
所述投影镜头系统满足以下的条件(11)，
0.5＜fr/ft＜2.0…(11)
这里，
fr：比所述光圈更靠所述缩小侧的焦距
ft：整个系统的望远端的焦距。
13.一种图像投影装置，具备：
权利要求1所述的投影镜头系统；和
形成所述图像的图像形成元件。
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