成像光學系統和包括該成像光學系統的圖像投射設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及成像光學系統和包括該成像光學系統的圖像投射設備，其中該成像光 學系統具有在中間成像位置處對從放大共軛側的某點出射的光束進行成像、之后在縮小共 軛側進行再成像的光學作用。
【背景技術】
[0002] 近年來，已經要求諸如數字照相機等的攝像設備和諸如投影儀等的圖像投射設備 要使用的成像光學系統具有緊湊的整個系統、寬的視角以及針對每個物體距離的高度精確 的光學性能。已知利用以下的中間成像方法（再成像方法）的成像光學系統滿足這些要求。 具體地，以在光學系統內的中間成像位置處對放大共軛側（物體側）的放大共軛點進行一 次成像、然后在縮小共軛點處進行再成像的方式，來在縮小共軛側（像側）對該放大共軛點 進行成像。
[0003] 在美國專利5, 748, 385中，公開了被配置成利用前透鏡單元形成被攝體的一次圖 像、然后經由場透鏡利用后透鏡形成該被攝體的二次圖像的內窺鏡用物鏡。在美國專利 5, 748, 385中，使后透鏡單元在兩個透鏡位置之間切換，以改變觀察視場角。
[0004] 在美國專利申請公開2005/0088762中，公開了被配置成利用物鏡單元在視場光 闌附近所配置的一次成像面上對被攝體進行成像、并且利用中繼透鏡單元在再成像面（攝 像元件面）上對一次成像面上所形成的圖像進行再成像的超廣角透鏡。在美國專利申請公 開2005/0088762中，物鏡以及中繼透鏡單元的透鏡中的一部分或全部移動以進行調焦。另 外，攝像元件移動以進行調焦。
[0005] 在日本特開2011-17984中，公開了被配置成遠焦光學系統（afocaloptical system)可移除地安裝在成像光學系統的物體側的攝像設備。遠焦光學系統從物體側起依 次包括物鏡光學系統、場透鏡和校正透鏡單元。
[0006] 來自物體側的光束由物鏡光學系統在場透鏡附近進行成像，之后由校正透鏡單元 作為準直光引導至成像光學系統。然后，在場透鏡附近進行成像后的圖像由成像光學系統 在成像面上進行再成像。校正透鏡單元和成像光學系統的透鏡單元的一部分移動以進行焦 點調節（調焦）。
【發明內容】
[0007] 根據本發明的一個實施方式，提供一種成像光學系統，其被配置成放大共軛側的 放大共軛面和縮小共軛側的縮小共軛面都與配置在所述放大共軛面和所述縮小共軛面之 間的中間成像面共軛，其特征在于，所述成像光學系統以從所述放大共軛側向所述縮小共 軛側的順序包括：具有負屈光力的第一透鏡單元；具有正屈光力的第二透鏡單元；具有正 屈光力的第三透鏡單元；具有負屈光力的第四透鏡單元；以及具有正屈光力的第五透鏡單 元，所述第一透鏡單元和所述第五透鏡單元在調焦期間是固定的，以及所述第二透鏡單元、 所述第三透鏡單元和所述第四透鏡單元各自在所述調焦期間在該透鏡單元和相鄰透鏡單 元之間的距離改變的情況下移動。
[0008] 根據本發明的另一實施方式，提供一種圖像投射設備，其特征在于，包括：所述的 成像光學系統；以及圖像顯示元件，用于形成原始圖像，其中，所述成像光學系統對所述圖 像顯示元件所形成的原始圖像進行投射。
[0009] 通過以下參考附圖對典型實施方式的說明，本發明的其它特征將變得明顯。
【附圖說明】
[0010] 圖1是根據本發明的實施例1的成像光學系統的透鏡截面圖。
[0011] 圖2A是根據本發明的實施例1的成像光學系統在物體距離480mm處的像差圖。
[0012] 圖2B是根據本發明的實施例1的成像光學系統在物體距離840mm處的像差圖。
[0013] 圖2C是根據本發明的實施例1的成像光學系統在物體距離3, 600mm處的像差圖。
[0014]圖3是根據本發明的實施例2的成像光學系統的透鏡截面圖。
[0015] 圖4A是根據本發明的實施例2的成像光學系統在物體距離480mm處的像差圖。
[0016] 圖4B是根據本發明的實施例2的成像光學系統在物體距離840mm處的像差圖。
[0017] 圖4C是根據本發明的實施例2的成像光學系統在物體距離3, 600mm處的像差圖。
[0018]圖5是根據本發明的實施例3的成像光學系統的透鏡截面圖。
[0019] 圖6A是根據本發明的實施例3的成像光學系統在物體距離480mm處的像差圖。
[0020] 圖6B是根據本發明的實施例3的成像光學系統在物體距離840mm處的像差圖。
[0021] 圖6C是根據本發明的實施例3的成像光學系統在物體距離3, 600mm處的像差圖。
[0022] 圖7是示出根據本發明的圖像投射設備的主要部分的示意圖。
【具體實施方式】
[0023] 現在將根據附圖來詳細說明本發明的優選實施方式。
[0024] 在利用再成像方法的成像光學系統中，適當地設置透鏡結構、用于從無限遠向近 距離進行調焦的調焦方法和其它這些因素很重要。例如，適當地設置成像光學系統中的透 鏡單元的數量和這些透鏡單元的屈光力、設置光路中的對光束進行再成像的中間成像位置 并且選擇調焦時要移動的透鏡單元，這很重要。如果這些結構不適當，則調焦時像差變化增 大，這導致在使整個系統小型化的情況下，難以以寬視角針對每個物體距離均獲得高的光 學性能。
[0025] 本發明的目的是提供利用再成像方法的成像光學系統和包括該成像光學系統的 圖像投射設備，其中該成像光學系統以寬視角針對每個物體距離均具有高的光學性能，并 且容易實現整個系統的小型化。以下說明根據本發明的各個實施例的成像光學系統。根據 本發明的成像光學系統從放大共軛側向縮小共軛側依次包括具有負屈光力的第一透鏡單 元、具有正屈光力的第二透鏡單元、具有正屈光力的第三透鏡單元、具有負屈光力的第四透 鏡單元和具有正屈光力的第五透鏡單元。然后，成像光學系統具有在中間成像位置對放大 共軛側的放大共軛點進行成像、并且在縮小共軛側的縮小共軛點對中間成像位置處所形成 的圖像進行再成像的光學作用。
[0026] 具體地，根據本發明的成像光學系統是放大共軛側的放大共軛點和縮小共軛側的 縮小共軛點部都與內部的中間成像位置共軛的成像光學系統。在放大共軛點的從遠距離向 近距離的調焦期間，第一透鏡單元和第五透鏡單元是固定的，并且第二透鏡單元、第三透鏡 單元和第四透鏡單元各自在該透鏡單元和相鄰透鏡單元之間的距離改變的情況下移動。
[0027] 換句話說，在調焦期間，第二透鏡單元、第三透鏡單元和第四透鏡單元各自沿與所 有其它透鏡單元的軌跡不同的軌跡移動。
[0028] 現在說明將根據各個實施例的成像光學系統應用于投影儀（圖像投射設備）要使 用的投射光學系統的情況，其中該投影儀（圖像投射設備）用于將諸如液晶面板等的圖像 顯示元件上所顯示的原始圖像投射到屏幕上。
[0029] 圖1是根據本發明的實施例1的成像光學系統的透鏡截面圖。圖2A、2B和2C是 根據本發明的實施例1的成像光學系統在投射距離分別為480mm、840mm和3, 600mm處的像 差圖。如這里所使用的，投射距離是在以mm為單位表示數值實施例的情況下從圖像