成像光学系统、光学设备以及图像投影设备技术方案

本发明专利技术提供一种成像光学系统、光学设备以及图像投影设备。成像光学系统使放大侧共轭面和缩小侧共轭面中的一个共轭面上的像成像于另一个共轭面。成像光学系统从缩小侧共轭面至放大侧共轭面依次具有折射光学系统和反射光学系统。折射光学系统在该折射光学系统的内部的中间成像位置形成中间实像。反射光学系统包括配置在最靠近放大侧共轭面的凸面镜。满足预定的条件表达式。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种适合于诸如摄像设备和图像投影设备等的光学设备的成像光学系统。
技术介绍
已知存在将反射光学系统与折射光学系统进行组合以特别实现广角化的成像光学系统。日本专利3727543公开了一种将作为反射光学系统的凸面镜与逆焦(retrofocus)型的折射光学系统进行组合的成像光学系统。另外，日本专利4223936公开了一种将作为反射光学系统的具有正的焦度的凹面镜与逆焦型的折射光学系统鸡心领组合的成像光学系统。然而，在日本专利3727543和日本专利4223936所公开的成像光学系统中，由于伴随着广角化而必定导致轴外光线强烈地弯曲，因此容易产生大的畸变像差。为了良好地校正该畸变像差，需要使用大直径的反射镜和大直径的透镜。为了解决上述的问题，在日本专利5484098所公开的成像光学系统中，通过在折射光学系统的内部形成中间实像，来减小配置在最靠近放大侧共轭面的位置的凸面镜的直径。然而，日本专利5484098所公开的成像光学系统没有适当地设置折射光学系统与凸面镜的焦度比，因此难以良好地校正诸如畸变像差、像面弯曲和倍率色像差等的各种像差。
技术实现思路
本专利技术提供一种具有折射光学系统和反射光学系统(凸面镜)的、能够减小反射光学系统的直径并且良好地校正各种像差的成像光学系统以及使用该成像光学系统的光学设备。根据本专利技术的一个方面的一种成像光学系统，用于使放大侧共轭面和缩小侧共轭面中的一个共轭面上的像成像于另一个共轭面上，所述成像光学系统从所述缩小侧共轭面至所述放大侧共轭面依次包括：折射光学系统；以及反射光学系统，所述成像光学系统的特征在于，所述折射光学系统在所述折射光学系统的内部的中间成像位置处形成中间实像，所述反射光学系统包括被配置为最靠近所述放大侧共轭面的凸面镜，以及满足下面的条件表达式：0.01≤|fL/fM|≤0.50，其中，fL是所述折射光学系统的焦距，以及fM是所述反射光学系统的焦距。根据本专利技术的另一方面的一种光学设备，包括上述的成像光学系统。根据本专利技术的另一方面的一种图像投影设备，包括：光调制元件，用于对光进行调制；以及上述的成像光学系统，用于将来自所述光调制元件的光投射到投影面上。通过以下参考附图对典型实施例的说明，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第一实施例的成像光学系统的截面图。图2是根据第一实施例的成像光学系统的纵向像差图。图3是根据本专利技术的第二实施例的成像光学系统的截面图。图4是根据第二实施例的成像光学系统的纵向像差图。图5是根据本专利技术的第三实施例的成像光学系统的截面图。图6是根据第三实施例的成像光学系统的纵向像差图。具体实施方式以下，参照附图说明本专利技术的典型实施例。首先，针对后述的各实施例所共通的事项进行说明。成像光学系统使放大侧共轭面和缩小侧共轭面中的一个共轭面上的像成像于另一个共轭面，并且包括从缩小侧共轭面至放大侧共轭面依次配置的折射光学系统和反射光学系统。折射光学系统在其内部形成上述一个共轭面的像的中间实像。折射光学系统具有配置在反射光学系统和形成该中间实像的中间成像位置之间的第一部分折射光学系统、以及配置在中间成像位置和缩小侧共轭面之间的第二部分折射光学系统。这样，根据各实施例中的折射光学系统是再成像型的折射光学系统。另外，反射光学系统由凸面镜构成。在各实施例中，通过将凸面镜与包括第一部分折射光学系统和第二部分折射光学系统的折射光学系统整个系统(以下称为整体折射光学系统)的焦度比、以及中间实像的横向倍率都设置在适当的范围内，来良好地校正诸如畸变像差、像面弯曲和倍率色像差等的各种像差。隔着中间成像位置而配置在放大侧共轭面的第一部分折射光学系统和配置在缩小侧共轭面的第二部分折射光学系统进行像差校正。而且，通过在该成像光学系统中的最靠近放大侧共轭面的位置配置凸面镜，能够减轻第二部分折射光学系统对于像差校正的负担，并且更好地进行像差校正。此外，将凸面镜的焦度设置在适当的范围内以主要使得良好地校正在轴外产生的像差。诸如凸面镜等的反射镜具有抑制色像差的优点，但是如果焦度过强，则产生大的畸变像差(即，轴外的像差)，并且难以使用第二部分折射光学系统来校正该畸变像差。因而，通过适当地设置凸面镜与整体折射光学系统的焦度比以及中间实像的横向倍率这两者，能够良好地校正诸如像面弯曲、畸变像差和倍率色像差等的轴外的像差。其次，具体地说明凸面镜与整体折射光学系统的焦度比以及中间实像的横向倍率应该满足的条件。在各实施例中，通过在最靠近放大侧共轭面的位置配置具有适当的焦度的凸面镜，来在不产生倍率色像差的情况下，良好地对在轴外主光线高的位置处产生的像差进行校正。在此，将整体折射光学系统的焦距表示为fL，并且将凸面镜(反射光学系统)的焦距表示为fM。在该情况下，焦距fL和fM满足下面的条件表达式。0.01≤|fL/fM|≤0.50 (1)表达式(1)是关于当将在整体折射光学系统的内部形成中间实像的再成像型折射光学系统与凸面镜进行组合时对再成像型折射光学系统和凸面镜的广角化的贡献率的条件。将fL/fM设置得超过表达式(1)的上限值不是优选的，这是因为，凸面镜对于广角化的负担变得过大，无法通过整体折射光学系统的透镜充分地校正凸面镜所产生的大的像面弯曲，并且产生很大的畸变。将fL/fM设置得低于表达式(1)的下限值也不是优选的，这是因为，凸面镜对于像差校正的负担极度减少，并且凸面镜几乎无助于广角化。还优选地，将表达式(1)的数值范围改变为以下的条件表达式(1)′。0.02≤|fL/fM|≤0.25 (1)′另外，将缩小侧共轭面上的像与中间实像之间的横向倍率(第二部分折射光学系统将缩小侧共轭面上的像成像为中间实像的倍率)表示为β，并且在中间实像比缩小侧共轭面上的像大的情况下的横向倍率β小于-1.0。横向倍率β还满足下面的条件表达式。-2.0≤β≤-0.5 (2)在中间实像相比于缩小侧共轭面上的像被缩小的情况下，横向倍率β在-1＜β＜0的范围内。在横向倍率β处于表达式(2)的范围内的情况下，能够进行良好的色像差校正。将横向倍率β设置得低于表达式(2)的下限值不是优选的，这是因为，相加了横向倍率β的平方的、缩小侧共轭面上的轴上色像差增大。另一方面，将横向倍率β设置得超过表达式(2)的上限值不是优选的，这是因为，形成中间实像的轴外主光线的高度变高，结果导致透镜直径变大。还优选地，将表达式(2)的数值范围改变为以下的条件表达式(2)′。-1.5≤β≤-0.7 (2)′该表达式(2)′的下限值可以为-1.30，上限值可以为-1.01。优选地，除了上述表达式(1)和(2)以外还满足下面的条件表达式，以进行更好的像差校正。将第一部分折射光学系统的焦距表示为fl1，以及将第二部分折射光学系统的焦距表示为fl2。在该情况下，期望焦距fl1和fl2满足下面的条件表达式。0.3≤|fl1/fl2|≤0.8 (3)表达式(3)是关于第一部分折射光学系统和第二部分折射光学系统的广角化的分担比的条件。在|fl1/fl2|偏离在表达式(3)的范围的情况下，第一部分折射光学系统和第二部分折射光学系统之一的对于广角化的负担增大，无法通过一个部分折射光学系统校正另一个部分折射光学系统所产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成像光学系统，用于使放大侧共轭面和缩小侧共轭面中的一个共轭面上的像成像于另一个共轭面上，所述成像光学系统从所述缩小侧共轭面至所述放大侧共轭面依次包括：折射光学系统；以及反射光学系统，所述成像光学系统的特征在于，所述折射光学系统在所述折射光学系统的内部的中间成像位置处形成中间实像，所述反射光学系统包括被配置为最靠近所述放大侧共轭面的凸面镜，以及满足下面的条件表达式：0.01≤│fL/fM│≤0.50其中，fL是所述折射光学系统的焦距，以及fM是所述反射光学系统的焦距。

【技术特征摘要】
2015.06.19 JP 2015-123493;2016.06.14 JP 2016-117811.一种成像光学系统，用于使放大侧共轭面和缩小侧共轭面中的一个共轭面上的像成像于另一个共轭面上，所述成像光学系统从所述缩小侧共轭面至所述放大侧共轭面依次包括：折射光学系统；以及反射光学系统，所述成像光学系统的特征在于，所述折射光学系统在所述折射光学系统的内部的中间成像位置处形成中间实像，所述反射光学系统包括被配置为最靠近所述放大侧共轭面的凸面镜，以及满足下面的条件表达式：0.01≤│fL/fM│≤0.50其中，fL是所述折射光学系统的焦距，以及fM是所述反射光学系统的焦距。2.根据权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于，所述反射光学系统由所述凸面镜构成。3.根据权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于，满足下面的条件表达式：-2.0≤β≤-0.5其中，β是所述缩小侧共轭面上的像与所述中间实像之间的横向倍率，以及在所述中间实像大于所述缩小侧共轭面上的像的情况下所述横向倍率β小于-1.0。4.根据权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于，满足下面的条件表达式：0.3≤│fl1/fl2│≤0.8其中，fl1是所述折射光学系统中的配置在所述反射光学系统和所述中间成像位置之间的第一部分折射光学系统的焦距...

【专利技术属性】
技术研发人员：大出隆史，猪子和宏，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP