成像光学系统和包括该成像光学系统的图像投射设备技术方案

本发明专利技术涉及一种成像光学系统和包括该成像光学系统的图像投射设备。该成像光学系统以从放大共轭侧向缩小共轭侧的顺序包括具有负屈光力的第一透镜单元、具有正屈光力的第二透镜单元、具有正屈光力的第三透镜单元、具有负屈光力的第四透镜单元和具有正屈光力的第五透镜单元。在该成像光学系统中，放大共轭侧的放大共轭点和缩小共轭侧的缩小共轭点都与内部中间成像位置共轭。第一透镜单元和第五透镜单元在调焦时是固定的。第二透镜单元、第三透镜单元和第四透镜单元在调焦期间沿彼此不同的轨迹移动。

【技术实现步骤摘要】
成像光学系统和包括该成像光学系统的图像投射设备
本专利技术涉及成像光学系统和包括该成像光学系统的图像投射设备，其中该成像光学系统具有在中间成像位置处对从放大共轭侧的某点出射的光束进行成像、之后在缩小共轭侧进行再成像的光学作用。
技术介绍
近年来，已经要求诸如数字照相机等的摄像设备和诸如投影仪等的图像投射设备要使用的成像光学系统具有紧凑的整个系统、宽的视角以及针对每个物体距离的高度精确的光学性能。已知利用以下的中间成像方法(再成像方法)的成像光学系统满足这些要求。具体地，以在光学系统内的中间成像位置处对放大共轭侧(物体侧)的放大共轭点进行一次成像、然后在缩小共轭点处进行再成像的方式，来在缩小共轭侧(像侧)对该放大共轭点进行成像。在美国专利5,748,385中，公开了被配置成利用前透镜单元形成被摄体的一次图像、然后经由场透镜利用后透镜形成该被摄体的二次图像的内窥镜用物镜。在美国专利5,748,385中，使后透镜单元在两个透镜位置之间切换，以改变观察视场角。在美国专利申请公开2005/0088762中，公开了被配置成利用物镜单元在视场光阑附近所配置的一次成像面上对被摄体进行成像、并且利用中继透镜单元在再成像面(摄像元件面)上对一次成像面上所形成的图像进行再成像的超广角透镜。在美国专利申请公开2005/0088762中，物镜以及中继透镜单元的透镜中的一部分或全部移动以进行调焦。另外，摄像元件移动以进行调焦。在日本特开2011-17984中，公开了被配置成远焦光学系统(afocalopticalsystem)可移除地安装在成像光学系统的物体侧的摄像设备。远焦光学系统从物体侧起依次包括物镜光学系统、场透镜和校正透镜单元。来自物体侧的光束由物镜光学系统在场透镜附近进行成像，之后由校正透镜单元作为准直光引导至成像光学系统。然后，在场透镜附近进行成像后的图像由成像光学系统在成像面上进行再成像。校正透镜单元和成像光学系统的透镜单元的一部分移动以进行焦点调节(调焦)。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施方式，提供一种成像光学系统，其被配置成放大共轭侧的放大共轭面和缩小共轭侧的缩小共轭面都与配置在所述放大共轭面和所述缩小共轭面之间的中间成像面共轭，其特征在于，所述成像光学系统以从所述放大共轭侧向所述缩小共轭侧的顺序包括：具有负屈光力的第一透镜单元；具有正屈光力的第二透镜单元；具有正屈光力的第三透镜单元；具有负屈光力的第四透镜单元；以及具有正屈光力的第五透镜单元，所述第一透镜单元和所述第五透镜单元在调焦期间是固定的，以及所述第二透镜单元、所述第三透镜单元和所述第四透镜单元各自在所述调焦期间在该透镜单元和相邻透镜单元之间的距离改变的情况下移动。根据本专利技术的另一实施方式，提供一种图像投射设备，其特征在于，包括：所述的成像光学系统；以及图像显示元件，用于形成原始图像，其中，所述成像光学系统对所述图像显示元件所形成的原始图像进行投射。通过以下参考附图对典型实施方式的说明，本专利技术的其它特征将变得明显。附图说明图1是根据本专利技术的实施例1的成像光学系统的透镜截面图。图2A是根据本专利技术的实施例1的成像光学系统在物体距离480mm处的像差图。图2B是根据本专利技术的实施例1的成像光学系统在物体距离840mm处的像差图。图2C是根据本专利技术的实施例1的成像光学系统在物体距离3,600mm处的像差图。图3是根据本专利技术的实施例2的成像光学系统的透镜截面图。图4A是根据本专利技术的实施例2的成像光学系统在物体距离480mm处的像差图。图4B是根据本专利技术的实施例2的成像光学系统在物体距离840mm处的像差图。图4C是根据本专利技术的实施例2的成像光学系统在物体距离3,600mm处的像差图。图5是根据本专利技术的实施例3的成像光学系统的透镜截面图。图6A是根据本专利技术的实施例3的成像光学系统在物体距离480mm处的像差图。图6B是根据本专利技术的实施例3的成像光学系统在物体距离840mm处的像差图。图6C是根据本专利技术的实施例3的成像光学系统在物体距离3,600mm处的像差图。图7是示出根据本专利技术的图像投射设备的主要部分的示意图。具体实施方式现在将根据附图来详细说明本专利技术的优选实施方式。在利用再成像方法的成像光学系统中，适当地设置透镜结构、用于从无限远向近距离进行调焦的调焦方法和其它这些因素很重要。例如，适当地设置成像光学系统中的透镜单元的数量和这些透镜单元的屈光力、设置光路中的对光束进行再成像的中间成像位置并且选择调焦时要移动的透镜单元，这很重要。如果这些结构不适当，则调焦时像差变化增大，这导致在使整个系统小型化的情况下，难以以宽视角针对每个物体距离均获得高的光学性能。本专利技术的目的是提供利用再成像方法的成像光学系统和包括该成像光学系统的图像投射设备，其中该成像光学系统以宽视角针对每个物体距离均具有高的光学性能，并且容易实现整个系统的小型化。以下说明根据本专利技术的各个实施例的成像光学系统。根据本专利技术的成像光学系统从放大共轭侧向缩小共轭侧依次包括具有负屈光力的第一透镜单元、具有正屈光力的第二透镜单元、具有正屈光力的第三透镜单元、具有负屈光力的第四透镜单元和具有正屈光力的第五透镜单元。然后，成像光学系统具有在中间成像位置对放大共轭侧的放大共轭点进行成像、并且在缩小共轭侧的缩小共轭点对中间成像位置处所形成的图像进行再成像的光学作用。具体地，根据本专利技术的成像光学系统是放大共轭侧的放大共轭点和缩小共轭侧的缩小共轭点部都与内部的中间成像位置共轭的成像光学系统。在放大共轭点的从远距离向近距离的调焦期间，第一透镜单元和第五透镜单元是固定的，并且第二透镜单元、第三透镜单元和第四透镜单元各自在该透镜单元和相邻透镜单元之间的距离改变的情况下移动。换句话说，在调焦期间，第二透镜单元、第三透镜单元和第四透镜单元各自沿与所有其它透镜单元的轨迹不同的轨迹移动。现在说明将根据各个实施例的成像光学系统应用于投影仪(图像投射设备)要使用的投射光学系统的情况，其中该投影仪(图像投射设备)用于将诸如液晶面板等的图像显示元件上所显示的原始图像投射到屏幕上。图1是根据本专利技术的实施例1的成像光学系统的透镜截面图。图2A、2B和2C是根据本专利技术的实施例1的成像光学系统在投射距离分别为480mm、840mm和3,600mm处的像差图。如这里所使用的，投射距离是在以mm为单位表示数值实施例的情况下从图像显示元件到屏幕面的距离。这同样适用于以下实施例。图3是根据本专利技术的实施例2的成像光学系统的透镜截面图。图4A、4B和4C是根据本专利技术的实施例2的成像光学系统在投射距离分别为480mm、840mm和3,600mm处的像差图。图5是根据本专利技术的实施例3的成像光学系统的透镜截面图。图6A、6B和6C是根据本专利技术的实施例3的成像光学系统在投射距离分别为480mm、840mm和3,600mm处的像差图。图7是示出包括根据本专利技术的成像光学系统的图像投射设备的主要部分的示意图。各个实施例所示的成像光学系统是图像投射设备(投影仪)要使用的投射透镜(投射光学系统)。在透镜截面图中，左侧是放大共轭侧(屏幕)(前方)，并且右侧是缩小共轭侧(图像显示元件侧)(后方)。符号LA表示成像光学系统。符号Bi表示第i个透镜单元，其中i表示从放大共轭侧起进行计数的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成像光学系统，其被配置成放大共轭侧的放大共轭面和缩小共轭侧的缩小共轭面都与配置在所述放大共轭面和所述缩小共轭面之间的中间成像面共轭，其特征在于，所述成像光学系统以从所述放大共轭侧向所述缩小共轭侧的顺序包括：具有负屈光力的第一透镜单元；具有正屈光力的第二透镜单元；具有正屈光力的第三透镜单元；具有负屈光力的第四透镜单元；以及具有正屈光力的第五透镜单元，所述第一透镜单元和所述第五透镜单元在调焦期间是固定的，以及所述第二透镜单元、所述第三透镜单元和所述第四透镜单元各自在所述调焦期间在该透镜单元和相邻透镜单元之间的距离改变的情况下移动。

【技术特征摘要】
2014.02.14 JP 2014-0264851.一种成像光学系统，其被配置成放大共轭侧的放大共轭面和缩小共轭侧的缩小共轭面都与配置在所述放大共轭面和所述缩小共轭面之间的中间成像面共轭，其特征在于，所述成像光学系统以从所述放大共轭侧向所述缩小共轭侧的顺序包括：具有负屈光力的第一透镜单元；具有正屈光力的第二透镜单元；具有正屈光力的第三透镜单元；具有负屈光力的第四透镜单元；以及具有正屈光力的第五透镜单元，所述第一透镜单元和所述第五透镜单元在调焦期间是固定的，以及所述第二透镜单元、所述第三透镜单元和所述第四透镜单元各自在所述调焦期间在该透镜单元和相邻透镜单元之间的距离改变的情况下移动。2.根据权利要求1所述的成像光学系统，其中，所述中间成像面配置在所述第三透镜单元内的光路中。3.根据权利要求1所述的成像光学系统，其中，所述第三透镜单元和所述第四透镜单元在从无限远向近距离的调焦期间，向所述缩小共轭侧移动。4.根据权利要求1所述的成像光学系统，其中，满足以下的条件表达式：-0.4<A2/A4<0.4；以及0.2<A3/A4<0.9，其中，A2表示在从无限远向近距离的调焦期间所述第二透镜单元的移动量，A3表示在从无限远向近距离的调焦期间所述第三透镜单元的移动量，并且A4表示在从无限远向近距离的调焦期间所述第四透镜单元的移动量。5.根据权利要求1所述的成像光学系统，其中，所述中间成像面配置在所述第三透镜单元内的光路中，所述第三透镜单元在相对于所述中间成像面的所述放大共轭侧包括至少一个正透镜，并且在相对于所述中间成像面的所述缩小共轭侧包括至少一个正透镜，以及满足以下的条件表达式：10.0<f3/|f|<500.0，其中，f3表示所述第三透镜单元的焦距，并且f表示整...

【专利技术属性】
技术研发人员：市村纯也，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP