成像光学系统、透镜单元和图像投影装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及成像光学系统、透镜单元和图像投影装置。所述成像光学系统包括：透镜单元，所述透镜单元包含多个光学元件；以及光路合成部分，所述光路合成部分包含被设置为相对于所述透镜单元的光轴而倾斜的平板，并且，所述透镜单元包含校正部分，所述校正部分在与所述平板的法线和所述光轴两者平行的截面中具有相对于所述光轴不对称的形状。

【技术实现步骤摘要】
成像光学系统、透镜单元和图像投影装置
本专利技术涉及成像光学系统、透镜单元和图像投影装置。
技术介绍
在使用多个图像面板（panel）的投影仪中，光路需要在光束入射投影透镜之前被合成。当使用反射液晶面板时，为了分离入射光与发射光，需要在反射液晶面板和投影透镜之间设置偏振分离表面。常规上，存在通过设置平板（flatplate）作为偏振分离表面而配置的投影仪。但是，当光束通过被设置为倾斜的平板时，产生诸如像散的各种类型的像差并因此使成像性能劣化。日本专利公开No.H06-337396公开了使用具有相互正交的倾斜方向的两个平板以补偿像散的配置。日本专利公开No.H05-100187公开了柱面透镜（cylinderlens）被设置在投影透镜与图像面板之间以校正像散的配置。日本专利公开No.2005-189635公开了在投影透镜与图像面板之间设置楔形（cuneiform）元件的配置。根据日本专利公开No.H06-337396的配置，可以改善沿平板的倾斜方向的截面（倾角截面）中的像散。但是，在实际的光束中存在作为平板的倾斜方向以外的光线的斜光线（skewray），因此，该配置不能校正斜光线的像差，并且不能充分地恢复成像性能。并且，日本专利公开No.H06-337396公开了在投影透镜与图像面板之间的后焦距（backfocus）的区域中设置两个平板的配置。但是，在该配置中，投影透镜需要长的后焦距，并且，由于重量随着透镜直径的放大而更重、成本更昂贵并且设计性能劣化，因此这是不希望的。另外，在日本专利公开No.H05-100187的配置中，由于斜光线入射倾斜的平板以在上侧与下侧之间不对称，因此，不能通过具有在上侧和下侧之间对称的形状的柱面透镜充分地校正像散。并且，当如日本专利公开No.2005-189635中公开的那样使用楔形元件时，可同时改善像散和斜光线的像差。但是，在日本专利公开No.2005-189635的配置中，楔形元件的厚度根据光线通过的位置而不同。因此，由于产生像面倾斜（imageplanetilt），所以不能改善所有图像高度的图像质量。因此，在任何情况下，不能充分地恢复由平板导致的图像质量的劣化。
技术实现思路
本专利技术在具有在后焦距的区域中相对于光轴倾斜的平板的成像光学系统中，提供以简易的配置抑制成像性能的劣化的成像光学系统。作为本专利技术的一个方面的成像光学系统包括：透镜单元，所述透镜单元包含多个光学元件；以及光路合成部分，所述光路合成部分包含被设置为相对于所述透镜单元的光轴而倾斜的平板，并且，所述透镜单元包含校正部分，所述校正部分在与所述平板的法线和所述光轴两者平行的截面中具有相对于所述光轴不对称的形状。作为本专利技术的另一方面的透镜单元包括多个光学元件和具有相对于光轴不对称的形状的校正部分。作为本专利技术的另一方面的图像投影装置包括被配置为调制来自光源的光的光调制元件和成像光学系统，并且，来自光调制元件的光经由成像光学系统被投影到投影表面上。从参照附图对示例性实施例的以下描述，本专利技术的进一步的特征和方面将变得明显。附图说明图1是实施例1中的成像光学系统的截面图。图2是实施例1中的成像光学系统的斑点图表（spotdiagramchart）。图3是实施例2中的成像光学系统的截面图。图4是实施例2中的成像光学系统的斑点图表。图5是实施例3中的成像光学系统的截面图。图6是实施例3中的成像光学系统的斑点图表。图7是实施例4中的成像光学系统的截面图。图8是实施例4中的成像光学系统的斑点图表。图9是实施例5中的成像光学系统的截面图。图10是实施例5中的成像光学系统的斑点图表。图11是实施例6中的投影仪的示意性配置图。图12是作为比较例的成像光学系统的截面图。图13是作为比较例的成像光学系统的斑点图表。具体实施方式以下将参照附图描述本专利技术的示例性实施例。在附图中的每一个中，相同的元件将由相同的附图标记表示，并且将省略其重复的描述。[实施例1]首先，将描述本专利技术的实施例1中的成像光学系统。图1是本实施例中的成像光学系统的截面图。通过包括透镜单元1和颜色合成部分2（光路合成部分）来配置成像光学系统。通过包括多个光学元件（透镜）来配置透镜单元1。在本实施例中，透镜单元1是通过总共14个透镜配置的反焦（retro-focus）型单焦点透镜，并且第二透镜是非球面透镜（两侧）。并且，透镜单元1在其内部（在光路中）包含具有对于光轴OA不对称的形状的校正部分5。透镜单元1例如将通过图像面板（液晶显示元件或光调制元件）调制的光投影到屏幕（投影面）上。颜色合成部分2被设置在后焦距的区域内，其通过包含棱镜3和相对于光轴OA倾斜45度的平板4（倾斜平板）而配置。作为棱镜3，例如，使用通过用三角柱在两侧保持诸如二向色棱镜（dichroicprism）的电介质多层而配置的颜色合成棱镜。作为平板4，例如，使用板状的反射偏振板。本实施例的平板4是平行板，但是本实施例不限于此，并且也适用于具有其它的形状的平板。上述的校正部分5在沿平板4的倾斜方向的截面（图1所示的截面）上具有对于光轴OA不对称的形状。沿倾斜方向的截面意味着与平板4的法线和透镜单元1的光轴OA两者平行的截面。表1是本实施例中的数值例。在表1中，表面号表示从屏幕侧（扩大侧）依次添加到各透镜的表面的号码，符号R表示曲率半径，符号d表示表面的间隔（关于相邻的表面的物理间隔），并且符号nd和vd分别表示玻璃材料对于d线的折射率和阿贝数。符号θ表示各表面的倾斜角度，这里，相对于光轴法线（与光轴正交的方向）以反时针方向旋转、以度为单位。各表面的倾斜角度意味着各表面的表面顶点处的面内方向（切线方向）与光轴的正交方向之间的角度。在本说明书中，各表中的R、d和f的单位为毫米（mm）。在表面号的右侧添加符号“＊”的通过光轴的表面具有由下式（1）表达的非球面形状。在表1中示出式中的系数A至E和K。式中的符号r表示透镜单元1的从光轴OA到径向方向的距离，符号x表示从r=0的位置到光轴方向的距离。x＝(r2/R)/[1+{1-(1+K)(r2/R2)}1/2]+Ay4+By6+Cy8+Dy10+Ey12...(1)（表1）在本实施例中，校正部分5是在沿两侧不具有曲率半径的平板4的倾斜方向（纸方向）的截面中具有预定顶角的具有所谓的楔形截面的板状元件（楔形板）。在本实施例中，预定顶角是0.68度，但是本实施例不限于此，并且，如果必要的话，可被设为适当的角度。换句话说，校正部分5是随着其离开缩小侧（缩小共轭侧）而变薄、并且随着其接近缩小侧而变厚的平板。缩小侧意味着诸如液晶显示元件的图像面板侧。通过这样的板状元件来配置校正部分5：所述板状元件通过在第五透镜与第六透镜之间沿与平板4相同的方向（相同的倾斜方向）倾斜约20度而被设置。轴向光束通过第五透镜，并然后在朝向第六透镜前进（headtoward）时变为会聚光。因此，特别地，上侧的光在通过校正部分5之后沿向下的方向改变其方向。因此，在轴向光束通过朝向缩小侧前进而被会聚的位置处，校正部分5被设置为沿与平板4相同的方向倾斜。结果，图1的截面中的光束的焦点位置（会聚位置）可沿纸面的向下方向移动。由于对于该截面中的光束通过平板4沿向上的方向移动焦点位置，因此，校正部分5补偿该光束的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成像光学系统，包括：透镜单元，所述透镜单元包含多个光学元件；以及光路合成部分，所述光路合成部分包含被设置为相对于所述透镜单元的光轴而倾斜的平板，其中，所述透镜单元包含校正部分，所述校正部分在与所述平板的法线和所述光轴两者平行的截面中具有相对于所述光轴不对称的形状。

【技术特征摘要】
2011.08.04 JP 2011-1706921.一种成像光学系统，包括：透镜单元，所述透镜单元包含多个光学元件；以及光路合成部分，所述光路合成部分包含被设置为相对于所述透镜单元的光轴而倾斜的平板，其中，所述透镜单元包含校正部分，所述校正部分在与所述平板的法线和所述光轴两者平行的截面中具有相对于所述光轴不对称的形状，其中，所述校正部分被配置成随着远离缩小侧而变薄并且向着所述缩小侧变厚，并且其中，所述校正部分被设置为在轴向光束向着所述缩小侧被会聚的位置处沿与所述平板相同的方向倾斜。2.根据权利要求1所述的成像光学系统，其中，所述校正部分是具有预定的顶角的楔形板。3.根据权利要求1或2所述的成像光学系统，其中，所述校正部分的至少一个表面是在与所述平板的法线和所述光轴平行的截...

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