專利名稱：投射光學系統(tǒng)、投射型圖像顯示裝置以及圖像顯示系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在有限距離內放大投射圖像的投射型圖像顯示裝置中使用的投射光學系統(tǒng)。
背景技術：
上述這樣的投射光學系統(tǒng)中最前面具有負的光焦度(OpticalPower)的透鏡單元的逆聚焦型的透鏡是可以較廣角化的，且與焦距相比較具有較易確保較長的后焦點之類的特長。
另一方面，由于透鏡體系本身是非對稱的，故畸變像差、像散性像差或者慧差的校正困難，特別是為了同時良好地校正畸變像差和像散性像差，需要加長光學系統(tǒng)的全長。
在膠片照相機中，存在在該逆聚焦型透鏡中采用了使透鏡系統(tǒng)中的后方透鏡單元移動進行聚焦的后部聚焦式的系統(tǒng)。例如，有相當于在特開平7-35974號公開專利等中提出的結構。
一般地，由于背面聚焦式與輸送透鏡系統(tǒng)整體的整體聚焦方式相比，聚焦用透鏡單元的輸送量少，且聚焦用透鏡單元可以小型輕量，用較小的驅動力就可以進行聚焦，故其特別適合于具有膠片照相機用的自動焦點檢測裝置的照相機等。進而，由于即使是進行聚焦透鏡全長也總是恒定的，故具有易于進行攝影裝置的保持且不易產生照相機的抖動等優(yōu)點。
另一方面，如果考慮使用了液晶顯示面板等的圖像形成元件的投射型圖像顯示裝置的用途，則在希望能夠對應各種各樣的投射條件之類的需求中，開發(fā)出從畫面中心到邊角都明亮的、且可以在短投影距離內投射出大畫面的廣角系列投射透鏡。
此外，為了排除液晶的配光特性(使用了液晶顯示面板的投射型圖像顯示裝置的情況)、或者合成多種色光時的彩色合成二向色性膜的角度依存性的影響，進而謀求與照明系統(tǒng)的良好匹配，充分確保畫面周邊的照度，希望光學系統(tǒng)是一種在視覺的光瞳位置位于無限遠處的所謂的遠心光學系統(tǒng)。
但是，在以往的背面聚焦式透鏡中，由于從縮小側共軛面到光瞳的距離短，所以與照明系統(tǒng)的光瞳整合性不好，在屏幕的周邊部的光量低下，產生亮度不均勻，故作為投射型圖像形成裝置的投射光學系統(tǒng)還不夠充分。
此外，如果想要在確保一定的后焦點的同時實現(xiàn)緊湊的廣角透鏡(投射距離的短縮化)，則只有加強第1負透鏡單元的光焦度。此時，光焦度配置的非對稱性增大，在近距離聚焦時外向性慧差增大，以及像散性像差也產生惡化，故其光學性能顯著降低。
另外，作為其他的聚焦方式，有用不同的速度使負光焦度的第1透鏡單元和正光焦度的第2透鏡單元移動進行焦點重合的所謂的流動方式。在該方式中，可以抑制聚焦時的各種像差的變動較小。但是，因其鏡筒構造復雜且透鏡口徑易于變大，故存鏡筒的大型化以及成本上升的傾向。

發(fā)明內容
本發(fā)明之目的在于提供在繼續(xù)保持背面聚焦式逆聚焦型的優(yōu)點的同時，可遍及從無限遠物體一直到近距離物體的全體物距范圍良好地校正聚焦時的像差變動，并具有高光學性能的投射光學系統(tǒng)。
為達成上述目的，放大并投射圖像的本發(fā)明的投射光學系統(tǒng)從放大側始順序地包括以下構成·具有負的光焦度的第1透鏡單元·具有正的光焦度的第2透鏡單元上述第2透鏡單元在光軸方向移動進行焦點調節(jié)。
這里，所謂的光焦度是指焦距的倒數(shù)。
在此，滿足以下的條件0≤|f/t1|＜0.2
式中t1是從縮小側共軛面到光瞳的距離；f是整個系統(tǒng)的焦距。
本發(fā)明的詳細構成和上述目的以及其他目的或特征可以由以下的


圖1所示是具有作為本發(fā)明的實施方式1的投射透鏡的投射型圖像顯示裝置的斷面圖；圖2所示是具有作為本發(fā)明的實施方式2的投射透鏡的投射型圖像顯示裝置的斷面圖；圖3所示是具有作為本發(fā)明的實施方式3的投射透鏡的投射型圖像顯示裝置的斷面圖；圖4所示是具有作為本發(fā)明的實施方式4的投射透鏡的投射型圖像顯示裝置的斷面圖；圖5所示是在上述實施方式1中1.8m聚焦時的球差、像散性像差以及畸變像差圖；圖6所示是在上述實施方式2中1.8m聚焦時的球差、像散性像差以及畸變像差圖；圖7所示是在上述實施方式3中1.8m聚焦時的球差、像散性像差以及畸變像差圖；圖8所示是在上述實施方式4中1.8m聚焦時的球差、像散性像差以及畸變像差圖；實施方式下面，參照圖面對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明。
(實施方式1)圖1中給出了作為本發(fā)明的實施方式1的投射型圖像顯示裝置的光學的構成。
在本實施方式中，LCD是構成像面的、作為圖像形成元件的液晶顯示元件，由從PC機或錄像機、DVD等沒有圖示的圖像信息供給裝置輸出的圖像信號驅動。這里，雖然沒有圖示液晶顯示元件，但其在彩色分解光學系統(tǒng)(照明系統(tǒng))中的設置是分別與彩色分解來自白色信號源的光所得到的紅、綠、蘭色的各種彩色光線一一對應。
此外，GB是合成受到3個液晶顯示元件調制的3種彩色光并將之導向后述的投射透鏡(投射光學系統(tǒng))P的彩色合成二向色性棱鏡。再有，ST是孔徑光闌。
投射透鏡P由自放大側(出射側圖1的左側)始順序地具有負的光焦度(焦距的倒數(shù))的第1透鏡單元(以下稱為第1負透鏡單元)I和具有正的光焦度的第2透鏡單元(以下稱為第2正透鏡單元)II構成。
這里，第1負透鏡單元I由G1～G5共5片透鏡構成，第2正透鏡單元II由G6～G11共6片透鏡構成。
此外，在本實施方式中，通過使第2透鏡單元II在光軸方向上移動來進行焦點調節(jié)。
關于第1透鏡單元I，通過在最放大側配置凹彎月面透鏡，在實現(xiàn)投射比(投射距離屏幕橫向寬度)達1.5∶1的廣角、且F值為1.5的所謂的大口徑透鏡的同時，較小地設計了前片透鏡的孔徑。
另外，在第1透鏡單元I中使用3片凹透鏡G1、G3、G4使軸外光線平緩地折射，抑制了軸外像差的產生。再有，通過在凸透鏡G2、G5上采用鑭(Lanthan)系重燧石(flint)材料，可以使之在可見光寬光譜區(qū)域特別具有良好地校正倍率色差的效果。
第2透鏡單元II具有給第1透鏡單元所成的像以縮小倍率從而得到期望的焦距的作用和從縮小側看上去光闌ST的像配置在遠方的作用。
由于第1負透鏡單元I的光焦度變小，進而通過第2正透鏡單元II作用的倍率變小，故相對于難以取得后焦點的傾向，通過適當?shù)剡x擇第2正透鏡單元II的光焦度配置以及主平面位置，可以確保后焦點。
此外，作為第2正透鏡單元II內的構成，從放大側開始順序地配置光闌ST以及兩片凸透鏡G6，并在降低了近軸邊緣光線高度的位置配置強的負光焦度透鏡G7、G8，降低了匹茲伐和。
如本實施方式這樣，雖然將負透鏡分成2片從上述匹茲伐和校正的角度看不利，但在用于降低本實施方式這樣的大口徑透鏡的軸外周邊弧矢散斑的校正過剩方面則是有效的。
進而，在第2正透鏡單元II內使用3片凸透鏡G9、G10、G11，其可以使軸外主光線達到與光軸平行地平緩地進行折射，特別地降低內向性慧差、像散、畸變像差的產生。
這樣，從具有作為主部的正的光焦度的第2正透鏡單元II側看，通過在放大側配置具有負的光焦度的第1負透鏡單元I，可以在達到廣角化/大口徑化的同時，相對于焦距確保長的(例如，焦距的1.2倍程度的長度)后焦點。因此，例如在投射型圖像顯示裝置中，當在液晶等圖像顯示元件和投射光學系統(tǒng)之間配置彩色合成棱鏡等時，可以充分地確保彩色合成棱鏡等的配置空間。
在本實施方式中，進而滿足以下的條件0≤|f/t1|＜0.2(1)式中t1是從縮小側共軛面到光瞳的距離；f是整個系統(tǒng)的焦距。
通過滿足上述條件式(1)，可以達成實現(xiàn)具有良好的遠心性能、且直到周邊都能夠確保足夠的照度的、明亮的(例如F值1.5程度的亮度)投射光學系統(tǒng)。
這里，條件式(1)是表示縮小側的近軸光瞳位置(|f/t1|)的適當?shù)姆秶年P系式，不管是在哪一邊偏離該范圍，由于軸外主光線和光軸所成的角度變大，與照明液晶元件的照明系統(tǒng)的整合性不良，故在屏幕上產生亮度不均勻或周邊照度下降，不夠理想。
此外，如果滿足0.05≤|f/t1|＜0.15 …(1’)則更好。
另外，在本實施方式中，當設第1負透鏡單元I的焦距為f1時，最好也能夠滿足2＜-f1/f＜30 …(2)這樣的關系。
通過在上述條件式(2)的范圍適當?shù)嘏渲霉饨苟扰渲茫梢詫崿F(xiàn)像差的距離變動少的背面聚焦方式。為此，可以在聚焦使用范圍內恒定地保證光學系統(tǒng)全長，可以提供在投射型圖像顯示裝置中采用了自動聚焦機構時等減輕驅動負荷并具有高聚焦應答性等的投射光學系統(tǒng)。
這里，條件式(2)是用于確定第2正透鏡單元II的倍率等的關系式。如果超越本式的下限值，則由于可以較小地抑制用于通過第2正透鏡單元II的對焦的重復伸出量，故在像差的距離變動方面可以有利地進行作用。但是，由于具有負的光焦度的第1負透鏡單元I的光焦度強，此外，第2正透鏡單元II的作用倍率也變大，故或者后焦點過長而不必要地使光學長度變大，或者光焦度配置的非對稱性變大，校正易于在第1負透鏡單元I產生的畸變/倍率色差等工作將變得困難。
相反，雖然如果超過條件式(2)的上限值在像差校正方面可以有利地工作，但因或者確保后焦點將變得困難，或者由于第2正透鏡單元II的重復伸出量變大而使像差的距離變大，故不理想。
進而，如果滿足2＜-f1/f＜20 …(2’)則更好。
并且，作為第2正透鏡單元II，最好采用從放大側始順序地利用至少一片正透鏡、至少一片負透鏡以及至少二片正透鏡進行構成。
第2正透鏡單元II是逆聚焦型透鏡的主部，特別是在實施方式中作為聚焦群而作用。為此，為了減小像差的距離變動，需要在主部內良好地校正像差。此外，關于具有強的正光焦度的第2正透鏡單元II，因為必須較小地設計全系統(tǒng)的匹茲伐和，因而作為本主部的光焦度配置，采用以正·負·正的光焦度配置為基本的構成。
而且，由于從確保后焦點的角度看，其中最縮小側的正的光焦度具有變大的傾向，故用至少二片以上的正透鏡進行構成，可以抑制軸外像差的產生。
此外，關于第2正透鏡單元II的光焦度配置，在將第2正透鏡單元11分成了挾著該第2正透鏡單元II內的最大的空氣間隔的2個單元時，最好能夠使它們放大側(出射側)的透鏡單元(G6、G7)以及縮小側(入射側)的透鏡單元(G8～G11)的光焦度滿足1.0＜f2f/f2r＜2.5…(3)這樣的關系。
式中f2f是出射側透鏡單元的焦距；f2r是入射側透鏡單元的焦距。
如果超過上述條件式(3)的上限值，則或者后焦點超過需要地變得過長，或者內向性慧差以及畸變像差等的校正將變得困難。
相反地，如果超過條件式(3)的下限值，則由于確保利用第2正透鏡單元II的后焦點將變得困難，故加強第1負透鏡單元I的負的光焦度可以確保后焦點。因此，如前述的這樣，光焦度配置的非對稱性增大不只是使慧差、畸變像差等的校正將變得困難，而且還使縮小側光瞳位置變得過近而不理想。
這里，如果滿足1.2＜f2f/f2r＜2.25…(3’)則較好。
此外，在上述投射光學系統(tǒng)中，通過采用至少一片非球面透鏡，可以使之具有逆聚焦特有的非對稱性像差的校正效果。為了提高校正效果，如果是第1負透鏡單元I，則最好在放大側的透鏡中采用非球面透鏡，如果是第2正透鏡單元II，則最好在靠近縮小側的透鏡中采用非球面透鏡，這樣做比較理想。
作為非球面的種類，雖然是比照吻合透鏡系統(tǒng)要求的解像性能和非球面精度進行選擇，但如果是塑料制品則可以期望較大的成本優(yōu)勢。
此外，通過在第2正透鏡單元II使之至少包含1片膠合透鏡(例如，在液晶顯示元件側配置了凸透鏡的膠合透鏡)，可以使之特別地具有在主群所產生的色差校正效果。
表1中給出了本實施方式的數(shù)值實施例。
這里，表1中Ri表示自屏幕側(放大側)到位于第i號的透鏡面(Si圖中只在一部分的透鏡面上添加符號)的曲率半徑，di表示第i號和第i+1號透鏡面之間的距離，ni表示構成第i號面的玻璃的折射率，vi表示構成第i號透鏡的玻璃的阿貝數(shù)。
《表1》數(shù)值實施例1的數(shù)據(jù)f21.3 FNO1.54ω29.72rd n νS1 45.273 2.20 1.812 25.4S2 26.541 2.93S3 36.330 6.91 1.839 37.2S4 16212.030 0.58S5 41.354 1.55 1.605 60.6S6 14.567 7.79S7 -31.0991.20 1.489 70.2S8 29.545 3.45S9 63.761 7.86 1.839 37.2S10-46.435()S1129.008 6.69 1.699 55.5S12-41.8290.10S1360.779 1.20 1.573 50.8S1419.043 6.91S15-15.7091.05 1.812 25.4S1633.183 7.62 1.518 64.1S17-20.7580.20S18-279.170 3.52 1.661 50.9S19-35.7170.10S2042.723 6.14 1.705 41.2S21-77.679()S22inf. 25.611.518 64.1S23inf. 0.09S24inf. 0.23 1.763 55.0S25inf. 0.09S26inf. 0.50 1.542 65.0S27Inf. 0.09S28inf. 0.37 1.462 65.0S29inf.
聚焦無限遠時d10 12.25d21 3.69這里，以下給出本實施方式(數(shù)值實施例)的條件式(1)～(3)的數(shù)值。
(1)f/t1＝-0.12(2)-f1/f＝6.96(3)f2f/f2r＝1.41此外，在圖5中，給出了利用第2正透鏡單元II將本實施方式(數(shù)值實施例)的逆聚焦型投射透鏡P聚焦到1.8m時的像差圖。
(實施方式2)圖2中給出了作為本發(fā)明的實施方式2的投射型圖像顯示裝置的光學的構成。在本實施方式中，投射透鏡P由自放大側(出射側)始順序地具有負的光焦度的第1透鏡單元(以下稱為第1負透鏡單元)I和具有正的光焦度的第2透鏡單元(以下稱為第2正透鏡單元)II構成，且第1負透鏡單元I由G1～G5共5片透鏡構成，第2正透鏡單元II由G6～G11共6片透鏡構成。
這里，在本實施方式中，第2正透鏡單元II也被分成了夾著該第2正透鏡單元II內的最大的空氣間隔的2個單元、即出射側透鏡單元(G6、G7)以及入射側透鏡單元(G8～G11)。
此外，在本實施方式中，關于第2正透鏡單元II內的透鏡G10，在縮小側(入射側)的面采用了非球面ASP。利用非球面透鏡可以以作為逆聚焦型透鏡所特有的非對稱性像差的畸變像差為首，得到良好地校正像面彎曲等的效果。
這里，在與第1實施方式通用的其他構成要素上附加與第1實施方式相同的符號并省略其說明。
表2中給出了本實施方式的數(shù)值實施例。表2中的各數(shù)值具有與實施方式1的數(shù)值實施例1相同的含義。
進而，關于非球面數(shù)據(jù)為按照下面的函數(shù)的形狀。
Z＝(y2/r)/[1+{1-(1+k)(y2/r2)}1/2]+Ay4+By6+Cy8+Dy10式中，Z光軸方向的深度；y徑向的高度《表2》數(shù)值實施例2的數(shù)據(jù)f21.5FNO1.54 ω29.51rdn νS146.638 2.20 1.81225.4S226.646 2.92S338.834 6.05 1.83937.2S4-1115.835 2.47S562.993 1.55 1.51864.1S614.301 6.83S7-32.483 1.20 1.48970.2S828.561 2.21S944.422 12.941.83937.2S10 -47.261 ()S11 28.938 6.03 1.69955.5S12 -40.300 0.10S13 305.787 1.20 1.62436.3S14 21.610 7.21S15 -15.350 1.05 1.76826.5S16 39.210 6.98 1.60560.6S17 -25.194 0.20S18 1602.5633.40 1.52756.3S19 () 0.10S20 56.824 6.30 1.70541.2S21 -44.379 ()S22 inf.25.611.51864.1S23 inf.0.09S24 inf.0.23 1.76355.0S25 inf.0.09S26 inf.0.50 1.54265.0S27 inf.0.09S28 inf.0.37 1.46265.0S29 inf.
聚焦無限遠時d10 9.30d21 3.84非球面數(shù)據(jù)c(1/r) k A B CS19-2.850e-02 -1.249e+004.418e-06 2.447e-08 -7.001e-11DE2.413e-13 0.000e+00這里，下面給出本實施方式(數(shù)值實施例)的條件式(1)～(3)的數(shù)值。
(1)f/t1＝-0.11(2)-f1/f＝14.45(3)f2f/f2r＝1.96此外，在圖6中給出了利用第2正透鏡單元II將本實施方式(數(shù)值實施例)的逆聚焦型投射透鏡P聚焦到1.8m時的像差圖。
(實施方式3)圖3中給出了作為本發(fā)明的實施方式3的投射型圖像顯示裝置的光學的構成。
在本實施方式中，投射透鏡P由自放大側(出射側)始順序地具有負的光焦度的第1透鏡單元(以下稱為第1負透鏡單元)I和具有正的光焦度的第2透鏡單元(以下稱為第2正透鏡單元)II構成，且第1負透鏡單元I由G1～G4共4片透鏡構成，第2正透鏡單元II由G5～G10共6片透鏡構成。此外，在本實施方式中，通過使第2透鏡單元II在光軸方向上移動來進行焦點調節(jié)。
在本實施方式中，關于第1透鏡單元I，通過在最放大側配置凸透鏡G1，可以在實現(xiàn)投射比達1.5∶1的廣角透鏡的同時得到降低畸變像差的效果。
另外，在第1負透鏡單元中使用2片凹透鏡G2、G3，以使軸外光線平緩地折射，抑制軸外像差的產生，通過在凸透鏡G4上采用厚的鑭系重燧石材料，可以使之在可見光寬光譜區(qū)域中具有特別良好地校正倍率色差的效果。
這里，在本實施方式中，第2正透鏡單元II也被分成了挾著該第2正透鏡單元II內的最大的空氣間隔的2個單元、即出射側透鏡單元(G5、G6)以及入射側透鏡單元(G7～G10)。
進而，在本實施方式中，關于第2正透鏡單元II內的透鏡G9，在縮小側的面采用了非球面。利用該非球面透鏡，可以得到以作為逆聚焦型透鏡所特有的非對稱性像差的畸變像差為首，良好地校正像面彎曲等的效果。
在此，在與第1實施方式通用的其他構成要素上附加與第1實施方式相同的符號并省略其說明。
表3中給出了本實施方式的數(shù)值實施例。表3中的各數(shù)值具有與實施方式1的數(shù)值實施例1相同的含義。
此外，關于非球面數(shù)據(jù)，也為按照在第2實施方式說明過的函數(shù)相同的函數(shù)的形狀。
《表3》數(shù)值實施例3的數(shù)據(jù)f26.9 FNO1.54 ω24.29r d n νS1 35.000 7.98 1.699 55.5S2 146.613 0.15S3 28.222 1.55 1.489 70.2S4 16.137 7.26S5 -83.696 1.20 1.610 56.8S6 19.750 4.39S7 350.088 15.38 1.839 37.2S8 -60.896 ()S9 25.276 6.15 1.699 55.5S10 -56.321 1.76S11 185.058 1.20 1.677 32.1S12 21.683 7.11S13 -16.112 1.05 1.694 31.1S14 54.741 6.81 1.615 58.7S15 -27.483 0.10S16 -73.091 3.93 1.527 56.3S17 () 0.10S18 41.462 6.30 1.661 50.9S19 -72.280 ()S20 inf.25.61 1.518 64.1S21 inf.0.09S22 inf.0.23 1.763 55.0S23 inf.0.09S24 inf.0.50 1.542 65.0S25 inf.0.09S26 inf.0.37 1.462 65.0
聚焦無限遠時d8 7.91d19 2.89非球面數(shù)據(jù)c(1/r)kA B CS17 -3.985e-02 -4.592e-01 3.775e-062.799e-08-9.221e-11DE4.848e-13 0.000e+00這里，下面給出本實施方式(數(shù)值實施例)的條件式(1)～(3)的數(shù)值。
(1)f/t1＝-0.12(2)-f1/f＝4.27(3)f2f/f2r＝1.92此外，在圖7中給出了利用第2正透鏡單元II將本實施方式(數(shù)值實施例)的逆聚焦型投射透鏡P聚焦到1.8m時的像差圖。
(實施方式4)圖4中給出了作為本發(fā)明的實施方式4的投射型圖像顯示裝置的光學的構成。
在本實施方式中，投射透鏡P由自放大側(出射側)始順序地具有負的光焦度的第1透鏡單元(以下稱為第1負透鏡單元)I和具有正的光焦度的第2透鏡單元(以下稱為第2正透鏡單元)II構成，且第1負透鏡單元I由G1～G4共4片透鏡構成，第2正透鏡單元II由G5～G11共7片透鏡構成。
這里，在本實施方式中，第2正透鏡單元II也被分成了挾著該第2正透鏡單元II內的最大的空氣間隔的2個單元、即出射側透鏡單元(G5、G6)以及入射側透鏡單元(G8～G11)。
此外，在本實施方式中，關于第1負透鏡單元I，設計通過在最放大側配置凸透鏡，可以在實現(xiàn)投射比達1.5∶1的廣角透鏡的同時減小畸變像差。
另外，在第1負透鏡單元中使用2片凹透鏡G2、G3，以使軸外光線平緩地折射，抑制軸外像差的產生。進而，通過在凸透鏡G4上采用鑭系重燧石材料，可以使之在可見光寬光譜區(qū)域中具有特別良好地校正倍率色差的效果。
在本實施方式中，與其他的實施方式相比較，利用第1負透鏡單元I的光焦度大，或者用第2正透鏡單元II進行作用的倍率變大的傾向，可以在確保后焦點方面形成有利的折射率配置。
此外，作為第2正透鏡單元II內的構成，從放大側始順序地配置雙凸透鏡G5、光闌ST以及雙凸透鏡G6，并在降低了近軸邊緣光線高度h的位置配置強的負光焦度的透鏡G7、G8，以降低匹茲伐和。
如本實施方式這樣，雖然從匹茲伐和校正的角度看將負透鏡G7、G8分成了2個不利，但在用于降低本實施方式這樣的大口徑透鏡的軸外周邊弧矢散斑的校正過剩方面則是有效的。
進而，用3片凸透鏡G9、G10、G11可以使軸外主光線平緩地達到與光軸平行，特別地降低內向性慧差、像散、畸變像差的產生。
這里，在與第1實施方式通用的其他構成要素上附加與第1實施方式相同的符號并省略其說明。
表4中給出了本實施方式的數(shù)值實施例。表4中的各數(shù)值具有與實施方式1的數(shù)值實施例1相同的含義。
《表4》數(shù)值實施例4的數(shù)據(jù)f21.9FNO1.54 ω29.03r d nvS1 85.9205.37 1.69955.5S2 -424.787 0.30S3 74.3101.70 1.48970.2S4 17.1329.55S5 -33.976 1.25 1.57453.0S6 33.0184.86S7 152.349 6.08 1.83937.2S8 -48.861 ()S9 80.8153.22 1.83937.2S10 -127.457 13.24S11 30.3064.65 1.69955.5S12 -52.536 0.15S13 54.8180.85 1.76826.5S14 18.1707.64S15 -14.986 1.10 1.85423.9S16 39.5557.65 1.59161.1S17 -22.056 0.26S18 199.557 5.19 1.69653.2S19 -38.866 0.10S20 59.7384.99 1.85423.9S21 -117.392 ()S22 inf. 26.32 1.51864.1S23 inf. 4.76S24 inf.
聚焦無限遠時d8 4.33d21 3.14這里，下面給出本實施方式(數(shù)值實施例)的條件式(1)～(3)的數(shù)值。
(1)f/t1＝-0.11(2)-f1/f＝2.92(3)f2f/f2r＝1.90此外，在圖8中給出了利用第2正透鏡單元II將本實施方式(數(shù)值實施例)的逆聚焦型投射透鏡P聚焦到1.8m時的像差圖。
本實施方式的投射型圖像顯示裝置也可以適用于對應從沒有圖示的圖像信息供給裝置(PC機或電視機、錄像機、DVD播放器、衛(wèi)星廣播用或者閉路電視用等各種調諧設備、照相機、攝像機等)供給的圖像信息驅動圖像顯示元件、顯示或者投射顯示圖像的圖像投射系統(tǒng)。
另外，本實施方式的投射型圖像顯示裝置也可以如下面這樣，或者具備可以從保存有圖像信息的DVD、CD、錄像機等記錄介質讀取圖像信息的電路，或者能夠通過天線等接收衛(wèi)星廣播、地波的TV廣播等，或者可以接收閉路電視、互聯(lián)網(wǎng)電視等，或者能夠中介于互聯(lián)網(wǎng)接收圖像信息等，投射型圖像顯示裝置自身也可以不中介于圖像信息供給裝置地接收圖像信息。
具體地，投射型圖像顯示裝置可以具備天線、或閉路電視用的電纜插口、或互聯(lián)網(wǎng)電纜用的網(wǎng)線插口等，并投射從它們這里接收到的圖像信息。
這樣，本發(fā)明的投射型圖像顯示裝置構筑出可以接收來自各種圖像供給裝置的圖像信息，在被投射面上投射顯示圖像的系統(tǒng)。
如以上所說明過的這樣，根據(jù)上述各實施方式，由于從作為主部的具有正的光焦度第2透鏡單元看，在放大側配置了具有負的光焦度的第1透鏡單元，故可以在謀求廣角化/大口徑化的同時，相對于焦距確保較長的后焦點。因此，例如在投射型圖像顯示裝置中，當在液晶等圖像顯示元件和投射光學系統(tǒng)之間配置彩色合成棱鏡等時，可以充分地確保彩色合成棱鏡的配置空間。
進而，通過滿足上述條件式(1)，可以具有良好的遠心性能，實現(xiàn)直到周邊都能夠確保足夠的照度的、明亮的投射光學系統(tǒng)。
此外，通過在上述條件式(2)的范圍內適當?shù)嘏渲霉饨苟扰渲茫梢詫崿F(xiàn)像差的距離變動少的背面聚焦方式。因此，能夠在聚焦使用范圍內恒定地保證光學系統(tǒng)全長，提供在投射型圖像顯示裝置上采用了自動聚焦機構時等可以減輕驅動負荷并具有高聚焦應答性等的投射光學系統(tǒng)。
另外，作為第2正透鏡單元II，如果采用從放大側始順序地利用至少1片正透鏡、至少1片負透鏡以及至少2片正透鏡進行構成，則可以在作為逆聚焦型透鏡的主部且作為聚焦群的第2透鏡單元內良好地校正像差，減小像差的距離變動。此外，關于具有強的正光焦度的第2正透鏡單元II，如果采用以正·負·正的光焦度配置為基本的構成，則可以減小全系統(tǒng)的匹茲伐和。
而且，由于從確保后焦點的角度看，其中最縮小側的正的光焦度具有變大的傾向，故通過用至少2片以上的正透鏡進行構成，可以抑制軸外像差的產生。
再有，關于第2正透鏡單元II的光焦度配置，在將第2正透鏡單元II分成了挾著該第2正透鏡單元II內的最大的空氣間隔的2個單元時，如果能夠使放大以及縮小側的透鏡單元的光焦度滿足上述條件式(3)，則可以防止后焦點超過需要地變得過長，或者防止內向性慧差以及畸變像差等的校正變得困難。而且，為了確保后焦點，可以不丟失加強第1透鏡單元的負的光焦度的需要，通過加強該光焦度，防止光焦度配置的非對稱性增大使慧差、畸變像差等的校正變得困難，或者過于靠近縮小側光瞳位置的情況。
此外，如果在上述投射光學系統(tǒng)中采用至少1片非球面透鏡，則可以使之具有逆聚焦所特有的非對稱性像差的校正效果。進而，通過如果是對第1負透鏡單元I則在放大側的透鏡中采用非球面透鏡，如果是對第2正透鏡單元II則在靠近縮小側的透鏡中采用非球面透鏡，可以提高校正效果。
另外，通過使第2正透鏡單元中包含至少1片膠合透鏡，可以使之特別具有在主群中產生的色差校正效果。
以上說明了本發(fā)明的理想的實施例，但在權利要求書所記載的說明的范圍內，也可以進行改進或變形。
權利要求
1.一種投射光學系統(tǒng)，其特征在于該投射光學系統(tǒng)從放大側開始順序地包括以下構成具有負的光焦度的第1透鏡單元；具有正的光焦度的第2透鏡單元，上述第2透鏡單元在光軸方向上移動并進行焦點調節(jié)，在此，投射光學系統(tǒng)滿足以下的條件0≤|f/t1|＜0.2其中，t1是從縮小側共軛面到光瞳的距離；f是整個系統(tǒng)的焦距。
2.根據(jù)權利要求1所述的投射光學系統(tǒng)，其特征在于進一步滿足下述條件0.05≤|f/t1|＜0.15。
3.根據(jù)權利要求1所述的投射光學系統(tǒng)，其特征在于進一步滿足下述條件2＜-f1/f＜30其中，f1是上述第1透鏡單元的焦距
4.根據(jù)權利要求1所述的投射光學系統(tǒng)，其特征在于進一步滿足下述條件2＜-f1/f＜20其中，f1是上述第1透鏡單元的焦距。
5.根據(jù)權利要求1所述的投射光學系統(tǒng)，其特征在于上述第2透鏡單元從放大側始，順序地由至少1片正透鏡、至少1片負透鏡以及至少2片正透鏡構成。
6.根據(jù)權利要求1所述的投射光學系統(tǒng)，其特征在于上述第2透鏡單元被分成了挾著該第2透鏡單元內的最大的空氣間隔的2個單元時的出射側透鏡單元和入射側透鏡單元，并滿足以下的條件1.0＜f2f/f2r＜2.5其中，f2f是上述出射側透鏡單元的焦距；f2r是上述入射側透鏡單元的焦距。
7.根據(jù)權利要求1所述的投射光學系統(tǒng)，其特征在于將上述第2透鏡單元分成了挾著該第2透鏡單元內的最大的空氣間隔的2個單元時的出射側透鏡單元和入射側透鏡單元，并滿足以下的條件1.2＜f2f/f2r＜2.25其中，f2f是上述出射側透鏡單元的焦距，f2r是上述入射側透鏡單元的焦距。
8.根據(jù)權利要求1所述的投射光學系統(tǒng)，其特征在于具有至少1片非球面透鏡。
9.根據(jù)權利要求8所述的投射光學系統(tǒng)，其特征在于上述非球面透鏡是用塑料制成的非球面透鏡。
10.根據(jù)權利要求1所述的投射光學系統(tǒng)，其特征在于，上述第2透鏡單元包含至少一個粘合透鏡。
11.一種投射型圖像顯示裝置，其特征在于包括多個圖像形成元件，出射多種彩色的圖像光；彩色合成光學系統(tǒng)，合成從上述多個圖像形成元件出射的多種彩色的圖像光；投射光學系統(tǒng)，放大利用上述彩色合成光學系統(tǒng)合成后的圖像光并將之投射到被投射面上，上述投射光學系統(tǒng)從放大側開始順序地包括以下構成具有負的光焦度的第1透鏡單元；具有正的光焦度的第2透鏡單元，上述第2透鏡單元在光軸方向上移動并進行焦點調節(jié)，投射光學系統(tǒng)滿足以下的條件0≤|f/t1|＜0.2其中，t1是從縮小側共軛面到光瞳的距離，f是整個系統(tǒng)的焦距。
12.根據(jù)權利要求11所述的投射型圖像顯示裝置，其特征在于上述圖像形成元件是液晶元件，并具有照明上述圖像形成元件的照明系統(tǒng)。
13.一種圖像投射系統(tǒng)，其特征在于包括1)投射型圖像顯示裝置，上述投射型圖像顯示裝置包括以下部分多個圖像形成元件，出射多種彩色的圖像光；彩色合成光學系統(tǒng)，合成從上述多個圖像形成元件出射的多種彩色的圖像光；投射光學系統(tǒng)，放大通過上述彩色合成光學系統(tǒng)合成后的圖像光并將之投射到被投射面上，上述投射光學系統(tǒng)從放大側開始順序地包括以下構成具有負的光焦度的第1透鏡單元；具有正的光焦度的第2透鏡單元，上述第2透鏡單元在光軸方向上移動并進行焦點調節(jié)，在此，投射光學系統(tǒng)滿足以下的條件0≤|f/t1|＜0.2其中，t1是從縮小側共軛面到光瞳的距離；f是整個系統(tǒng)的焦距，2)圖像信息供給裝置將用于驅動上述多個圖像形成元件的圖像信息供給上述投射型圖像顯示裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供在繼續(xù)保持背面聚焦式反聚焦型的優(yōu)點的同時，可遍及從無限遠物體到近距離物體的全體物距范圍良好地校正聚焦時的像差變動的投射光學系統(tǒng)、投射型圖像顯示裝置以及圖像顯示系統(tǒng)。該投射光學系統(tǒng)從放大側開始順序地包括具有負的光焦度的第1透鏡單元和具有正的光焦度的第2透鏡單元。第2透鏡單元在光軸方向上移動并進行焦點調節(jié)。在設從縮小側共軛面到光瞳的距離為t1，整個系統(tǒng)的焦距為f時，則滿足關系0≤|f/t1|＜0.2。
文檔編號G03B21/00GK1417609SQ0215021
公開日2003年5月14日 申請日期2002年11月5日 優(yōu)先權日2001年11月5日
發(fā)明者和田健 申請人:佳能株式會社