投射光学系统和投射型图像显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供投射光学系统和投射型图像显示装置，在使视场角增大时，能够抑制透镜的枚数增加并且抑制在投射像面上发生失真。能够搭载于投影仪(1)的投射光学系统(3)由使中间像(30)与位于放大侧的屏幕(S)共轭的第一透镜单元(LU1)和使中间像(30)与位于缩小侧的缩小侧成像面共轭的第二透镜单元(LU2)构成，第一透镜单元(LU1)具有正光焦度，第二透镜单元(LU2)具有负光焦度，第二透镜单元(LU2)的最接近中间像的第二透镜单元中间像侧第一透镜(L13)具有正光焦度，在设第一透镜单元(LU1)的焦距为fU1，设第二透镜单元(LU2)的焦距为fU2时满足下面的式子，‑0.3≤fU1/fU2＜0。

Projective optical system and projective image display device

The invention provides a projection optical system and a projection image display device. When the field angle is increased, it can suppress the increase of the number of lenses and suppress distortion on projection images. Capable of carrying on the projector (1) of the projection optical system (3) by the middle (30) and in like the screen magnification of the first lens unit (S) conjugate (LU1) and the intermediate image (30) and narrowing of the second lens unit side imaging surface conjugate (LU2) is located in the narrow side of the structure first, the lens unit (LU1) having a positive refractive power, a second lens unit (LU2) has a negative refractive power, a second lens unit (LU2) is the most close to the second lens unit intermediate image side of the first lens (L13) having a positive refractive power, in a first lens unit (LU1) focal length fU1, a second lens unit (LU2) of the focal length of fU2 meet the following formula, 0.3 < fU1/fU2 < 0.

【技术实现步骤摘要】
投射光学系统和投射型图像显示装置
本专利技术涉及适于组装到将图像显示元件的图像放大投影的投射型图像显示装置的投射光学系统和具有投射光学系统的投射型图像显示装置。
技术介绍
在专利文献1中记载有能够组装到投影仪等投射型图像显示装置的光学系统。该文献的光学系统在组装到投射型图像显示装置时，在光学系统的内部形成图像显示元件的图像的中间像而再次成像于屏幕上。即，该文献的光学系统具有使中间像与屏幕(放大侧成像面)共轭的第一透镜单元和使中间像与缩小侧成像面(图像显示元件的图像)共轭的第二透镜单元。专利文献1：日本特开2014-29392号公报在这样的光学系统中，要求增大视场角，使得即使在将投射型图像显示装置配置于接近屏幕的位置的情况下，也能够将图像显示元件的图像放大投射。但是，在增大光学系统的视场角时，在投射到屏幕上的投射图像上容易发生像面失真。针对该问题，如果增加构成光学系统的透镜的枚数，则能够抑制投射像面的失真。但是，当透镜的枚数增加时，透镜的全长和放大侧透镜的透镜直径变大，并且光学系统的成本增加，从而导致投射型图像显示装置的制造成本增加。
技术实现思路
本专利技术的课题在于，鉴于这样的问题，提供在增大视场角时能够抑制透镜的枚数增加并且抑制在投射像面上发生失真的投射光学系统，并且，提供组装有这样的投射光学系统的投射型图像显示装置。为了解决上述课题，本专利技术的投射光学系统由使中间像与位于放大侧的放大侧成像面共轭的第一透镜单元和使所述中间像与位于缩小侧的缩小侧成像面共轭的第二透镜单元构成，所述第一透镜单元具有正光焦度，所述第二透镜单元具有负光焦度，所述第二透镜单元的最接近所述中间像的第二透镜单元中间像侧第一透镜具有正光焦度，在设所述第一透镜单元的焦距为fU1，设所述第二透镜单元的焦距为fU2时满足下面的式子，-0.3≤fU1/fU2＜0。在本专利技术中，由于第二透镜单元的位于最靠第一透镜单元一侧的位置的第二透镜单元中间像侧第一透镜为正透镜，因此在第二透镜单元中间像侧第一透镜的第一透镜单元一侧容易形成中间像。并且，由于通过正透镜而形成中间像，因此在第二透镜单元中容易校正在第一透镜单元产生的畸变像差。并且，本专利技术由于满足条件式，因此容易抑制透镜的枚数增加并且增大视场角。并且，本专利技术由于满足条件式，因此能够减小第二透镜单元的透镜直径。即，若条件式的值超过下限，则第一透镜单元的焦距变长，很难增大视场角。并且，若条件式的值超过下限，则第二透镜单元与中间像之间的光线相对于光轴的倾斜变大而导致像面弯曲的恶化，并且第二透镜单元的最靠中间像侧的透镜(第二透镜单元中间像侧第一透镜)的直径变大。另一方面，若条件式的值超过上限，则第二透镜单元具有正光焦度，从中间像侧入射到第一透镜单元的光线为大致远心的光线或者光线直径扩大的光线。由此，由于第一透镜单元的负载增加，因此为了校正像差而需要增加第一透镜单元的透镜的枚数。在本专利技术中，在所述第二透镜单元中间像侧第一透镜和所述第一透镜单元的最接近所述中间像的第一透镜单元中间像侧透镜之间通过的轴外光线的主光线，能够从所述第二透镜单元中间像侧第一透镜朝向所述第一透镜单元中间像侧透镜接近光轴。这样，在第二透镜单元中更加容易校正在第一透镜单元产生的畸变像差。在本专利技术中，期望所述中间像处的轴外光的对焦位置朝向轴外接近所述第二透镜单元中间像侧第一透镜。这样，在第二透镜单元一侧更加容易校正在第一透镜单元一侧产生的畸变像差。在本专利技术中，期望所述第二透镜单元中间像侧第一透镜的折射率大于1.7，阿贝数小于35。如果折射率大于1.7，则在第二透镜单元中间像侧第一透镜的第一透镜单元一侧容易形成中间像，从而容易校正各种像差。并且，如果阿贝数小于35，则容易校正色差。另外，在本说明书中，折射率是d线的折射率。在本专利技术中，期望所述第一透镜单元的位于最靠所述放大侧成像面一侧的位置的第一透镜单元放大侧透镜是树脂制的具有负光焦度的非球面透镜。如果使第一透镜单元放大侧透镜为具有负光焦度的非球面透镜，则能够减小其直径。并且，如果使第一透镜单元放大侧透镜为树脂制的，则其加工变得容易。并且，能够抑制制造成本。在本专利技术中，期望所述第一透镜单元从所述放大侧朝向所述中间像一侧具有第一透镜单元放大侧透镜、第一透镜组以及第二透镜组，该第一透镜组具有2枚以上的具有负光焦度的透镜，在改变向所述放大侧成像面的投射尺寸的情况下，在固定所述第一透镜单元放大侧透镜的状态下，使所述第一透镜组和所述第二透镜组在光轴方向上移动来进行调焦。这样，在改变投射尺寸时容易进行调焦。在本专利技术中，期望所述第一透镜单元的最接近所述中间像的第一透镜单元中间像侧透镜和在所述第二透镜单元中位于所述第二透镜单元中间像侧第一透镜的相邻位置的第二透镜单元中间像侧第二透镜中的至少一方，是非球面透镜。即，期望位于第二透镜单元中间像侧第一透镜两侧的2枚透镜中的至少一方是非球面透镜。如果使这些透镜中的至少一方为非球面透镜，则能够在像高较高的位置校正像面弯曲。因此，能够良好地校正像面弯曲。在本专利技术中，所述第二透镜单元能够在所述第二透镜单元中间像侧第一透镜与位于所述第二透镜单元中间像侧第一透镜的相邻位置的第二透镜单元中间像侧第二透镜之间，具有折弯所述第二透镜单元中间像侧第一透镜与所述第二透镜单元中间像侧第二透镜之间的光路的镜。这样，由于能够折弯投射光学系统，因此容易将投射光学系统组装到投影仪等投射型图像显示装置。并且，如果在第二透镜单元中间像侧第一透镜与第二透镜单元中间像侧第二透镜之间配置镜，则能够将中间像形成在比较远离镜的位置，因此在镜的表面上存在伤痕或灰尘等的情况下，能够抑制它们映入放大侧成像面。在本专利技术中，期望所述第二透镜单元的位于最靠所述缩小侧成像面一侧的位置的第二透镜单元缩小侧第一透镜和位于该第二透镜单元缩小侧第一透镜的所述中间像一侧的相邻位置的第二透镜单元缩小侧第二透镜，分别具有正光焦度，所述第二透镜单元缩小侧第一透镜和第二透镜单元缩小侧第二透镜中的至少一方的折射率大于1.75小于2.00，并且阿贝数大于20小于45。这样，容易进行像面弯曲的校正和色差的校正。在本专利技术中，也可以是，所述第二透镜单元的位于最靠所述缩小侧成像面一侧的位置的第二透镜单元缩小侧第一透镜具有正光焦度，位于所述第二透镜单元缩小侧第一透镜的所述中间像一侧的相邻位置的第二透镜单元缩小侧第二透镜具有负光焦度，在设所述第二透镜单元缩小侧第一透镜的折射率为ndl1，阿贝数为νdl1，设所述第二透镜单元缩小侧第二透镜的折射率为ndl2，阿贝数为νdl2时，满足下面的式子，1.75＜ndl1＜220＜νdl1＜45ndl1-ndl2＞0.1νdl2-νdl1＞40。这样，容易校正色差。这里，在本专利技术中，即使在使投射光学系统的视场角为120°以上的广角的情况下，也能够抑制透镜的枚数增加并且抑制像差的产生。接下来，本专利技术的投射型图像显示装置的特征在于，该投射型图像显示装置具有上述的投射光学系统以及将图像显示于所述缩小侧成像面的图像显示元件。根据本专利技术，在投射光学系统中，在增大视场角时能够抑制透镜的枚数增加并且抑制在像面上发生失真。因此，投射型图像显示装置能够将图像显示元件显示于缩小侧成像面的图像以较大的视场角且在失真得到抑制的状态下投影到屏幕(放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种投射光学系统，其特征在于，该投射光学系统由使中间像与位于放大侧的放大侧成像面共轭的第一透镜单元和使所述中间像与位于缩小侧的缩小侧成像面共轭的第二透镜单元构成，所述第一透镜单元具有正光焦度，所述第二透镜单元具有负光焦度，所述第二透镜单元的最接近所述中间像的第二透镜单元中间像侧第一透镜具有正光焦度，在设所述第一透镜单元的焦距为fU1，设所述第二透镜单元的焦距为fU2时满足下面的式子，‑0.3≤fU1/fU2＜0。

【技术特征摘要】
2016.06.01 JP 2016-109811;2016.12.09 JP 2016-239101.一种投射光学系统，其特征在于，该投射光学系统由使中间像与位于放大侧的放大侧成像面共轭的第一透镜单元和使所述中间像与位于缩小侧的缩小侧成像面共轭的第二透镜单元构成，所述第一透镜单元具有正光焦度，所述第二透镜单元具有负光焦度，所述第二透镜单元的最接近所述中间像的第二透镜单元中间像侧第一透镜具有正光焦度，在设所述第一透镜单元的焦距为fU1，设所述第二透镜单元的焦距为fU2时满足下面的式子，-0.3≤fU1/fU2＜0。2.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于，在所述第二透镜单元中间像侧第一透镜和所述第一透镜单元的最接近所述中间像的第一透镜单元中间像侧透镜之间通过的轴外光线的主光线，从所述第二透镜单元中间像侧第一透镜朝向所述第一透镜单元中间像侧透镜接近光轴。3.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于，所述中间像处的轴外光的对焦位置朝向轴外接近所述第二透镜单元中间像侧第一透镜。4.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于，所述第二透镜单元中间像侧第一透镜的折射率大于1.7，阿贝数小于35。5.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于，所述第一透镜单元的位于最靠所述放大侧成像面一侧的位置的第一透镜单元放大侧透镜是树脂制的具有负光焦度的非球面透镜。6.根据权利要求1或5所述的投射光学系统，其特征在于，所述第一透镜单元从所述放大侧朝向所述中间像一侧具有第一透镜单元放大侧透镜、第一透镜组以及第二透镜组，该第一透镜组具有2枚以上的具有负光焦度的透镜，在改变向所述放大侧成像面的投射尺寸的情况下，在固定所述第一透镜单元放大侧透镜的状态下，使所述第一透镜组和所述第二透镜组在光轴方向上移动来进行调焦。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：盐川浩司，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP