专利名称：投射光学系统、投射型图像显示装置以及图像显示系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及在有限距离内放大投射图像的投射型图像显示装置中使用的投射光学系统。
背景技术：
上述这样的投射光学系统中最前面具有负的光焦度(OpticalPower)的透镜单元的逆聚焦型的透镜是可以较广角化的，且与焦距相比较具有较易确保较长的后焦点之类的特长。
另一方面，由于透镜体系本身是非对称的，故畸变像差、像散性像差或者慧差的校正困难，特别是为了同时良好地校正畸变像差和像散性像差，需要加长光学系统的全长。
在胶片照相机中，存在在该逆聚焦型透镜中采用了使透镜系统中的后方透镜单元移动进行聚焦的后部聚焦式的系统。例如，有相当于在特开平7-35974号公开专利等中提出的结构。
一般地，由于背面聚焦式与输送透镜系统整体的整体聚焦方式相比，聚焦用透镜单元的输送量少，且聚焦用透镜单元可以小型轻量，用较小的驱动力就可以进行聚焦，故其特别适合于具有胶片照相机用的自动焦点检测装置的照相机等。进而，由于即使是进行聚焦透镜全长也总是恒定的，故具有易于进行摄影装置的保持且不易产生照相机的抖动等优点。
另一方面，如果考虑使用了液晶显示面板等的图像形成元件的投射型图像显示装置的用途，则在希望能够对应各种各样的投射条件之类的需求中，开发出从画面中心到边角都明亮的、且可以在短投影距离内投射出大画面的广角系列投射透镜。
此外，为了排除液晶的配光特性(使用了液晶显示面板的投射型图像显示装置的情况)、或者合成多种色光时的彩色合成二向色性膜的角度依存性的影响，进而谋求与照明系统的良好匹配，充分确保画面周边的照度，希望光学系统是一种在视觉的光瞳位置位于无限远处的所谓的远心光学系统。
但是，在以往的背面聚焦式透镜中，由于从缩小侧共轭面到光瞳的距离短，所以与照明系统的光瞳整合性不好，在屏幕的周边部的光量低下，产生亮度不均匀，故作为投射型图像形成装置的投射光学系统还不够充分。
此外，如果想要在确保一定的后焦点的同时实现紧凑的广角透镜(投射距离的短缩化)，则只有加强第1负透镜单元的光焦度。此时，光焦度配置的非对称性增大，在近距离聚焦时外向性慧差增大，以及像散性像差也产生恶化，故其光学性能显著降低。
另外，作为其他的聚焦方式，有用不同的速度使负光焦度的第1透镜单元和正光焦度的第2透镜单元移动进行焦点重合的所谓的流动方式。在该方式中，可以抑制聚焦时的各种像差的变动较小。但是，因其镜筒构造复杂且透镜口径易于变大，故存镜筒的大型化以及成本上升的倾向。
发明内容
本发明之目的在于提供在继续保持背面聚焦式逆聚焦型的优点的同时，可遍及从无限远物体一直到近距离物体的全体物距范围良好地校正聚焦时的像差变动，并具有高光学性能的投射光学系统。
为达成上述目的，放大并投射图像的本发明的投射光学系统从放大侧始顺序地包括以下构成·具有负的光焦度的第1透镜单元·具有正的光焦度的第2透镜单元上述第2透镜单元在光轴方向移动进行焦点调节。
这里，所谓的光焦度是指焦距的倒数。
在此，满足以下的条件0≤|f/t1|＜0.2
式中t1是从缩小侧共轭面到光瞳的距离；f是整个系统的焦距。
本发明的详细构成和上述目的以及其他目的或特征可以由以下的
图1所示是具有作为本发明的实施方式1的投射透镜的投射型图像显示装置的断面图；图2所示是具有作为本发明的实施方式2的投射透镜的投射型图像显示装置的断面图；图3所示是具有作为本发明的实施方式3的投射透镜的投射型图像显示装置的断面图；图4所示是具有作为本发明的实施方式4的投射透镜的投射型图像显示装置的断面图；图5所示是在上述实施方式1中1.8m聚焦时的球差、像散性像差以及畸变像差图；图6所示是在上述实施方式2中1.8m聚焦时的球差、像散性像差以及畸变像差图；图7所示是在上述实施方式3中1.8m聚焦时的球差、像散性像差以及畸变像差图；图8所示是在上述实施方式4中1.8m聚焦时的球差、像散性像差以及畸变像差图；实施方式下面，参照图面对本发明的优选实施例进行说明。
(实施方式1)图1中给出了作为本发明的实施方式1的投射型图像显示装置的光学的构成。
在本实施方式中，LCD是构成像面的、作为图像形成元件的液晶显示元件，由从PC机或录像机、DVD等没有图示的图像信息供给装置输出的图像信号驱动。这里，虽然没有图示液晶显示元件，但其在彩色分解光学系统(照明系统)中的设置是分别与彩色分解来自白色信号源的光所得到的红、绿、兰色的各种彩色光线一一对应。
此外，GB是合成受到3个液晶显示元件调制的3种彩色光并将之导向后述的投射透镜(投射光学系统)P的彩色合成二向色性棱镜。再有，ST是孔径光阑。
投射透镜P由自放大侧(出射侧图1的左侧)始顺序地具有负的光焦度(焦距的倒数)的第1透镜单元(以下称为第1负透镜单元)I和具有正的光焦度的第2透镜单元(以下称为第2正透镜单元)II构成。
这里，第1负透镜单元I由G1～G5共5片透镜构成，第2正透镜单元II由G6～G11共6片透镜构成。
此外，在本实施方式中，通过使第2透镜单元II在光轴方向上移动来进行焦点调节。
关于第1透镜单元I，通过在最放大侧配置凹弯月面透镜，在实现投射比(投射距离屏幕横向宽度)达1.5∶1的广角、且F值为1.5的所谓的大口径透镜的同时，较小地设计了前片透镜的孔径。
另外，在第1透镜单元I中使用3片凹透镜G1、G3、G4使轴外光线平缓地折射，抑制了轴外像差的产生。再有，通过在凸透镜G2、G5上采用镧(Lanthan)系重燧石(flint)材料，可以使之在可见光宽光谱区域特别具有良好地校正倍率色差的效果。
第2透镜单元II具有给第1透镜单元所成的像以缩小倍率从而得到期望的焦距的作用和从缩小侧看上去光阑ST的像配置在远方的作用。
由于第1负透镜单元I的光焦度变小，进而通过第2正透镜单元II作用的倍率变小，故相对于难以取得后焦点的倾向，通过适当地选择第2正透镜单元II的光焦度配置以及主平面位置，可以确保后焦点。
此外，作为第2正透镜单元II内的构成，从放大侧开始顺序地配置光阑ST以及两片凸透镜G6，并在降低了近轴边缘光线高度的位置配置强的负光焦度透镜G7、G8，降低了匹茲伐和。
如本实施方式这样，虽然将负透镜分成2片从上述匹茲伐和校正的角度看不利，但在用于降低本实施方式这样的大口径透镜的轴外周边弧矢散斑的校正过剩方面则是有效的。
进而，在第2正透镜单元II内使用3片凸透镜G9、G10、G11，其可以使轴外主光线达到与光轴平行地平缓地进行折射，特别地降低内向性慧差、像散、畸变像差的产生。
这样，从具有作为主部的正的光焦度的第2正透镜单元II侧看，通过在放大侧配置具有负的光焦度的第1负透镜单元I，可以在达到广角化/大口径化的同时，相对于焦距确保长的(例如，焦距的1.2倍程度的长度)后焦点。因此，例如在投射型图像显示装置中，当在液晶等图像显示元件和投射光学系统之间配置彩色合成棱镜等时，可以充分地确保彩色合成棱镜等的配置空间。
在本实施方式中，进而满足以下的条件0≤|f/t1|＜0.2(1)式中t1是从缩小侧共轭面到光瞳的距离；f是整个系统的焦距。
通过满足上述条件式(1)，可以达成实现具有良好的远心性能、且直到周边都能够确保足够的照度的、明亮的(例如F值1.5程度的亮度)投射光学系统。
这里，条件式(1)是表示缩小侧的近轴光瞳位置(|f/t1|)的适当的范围的关系式，不管是在哪一边偏离该范围，由于轴外主光线和光轴所成的角度变大，与照明液晶元件的照明系统的整合性不良，故在屏幕上产生亮度不均匀或周边照度下降，不够理想。
此外，如果满足0.05≤|f/t1|＜0.15 …(1’)则更好。
另外，在本实施方式中，当设第1负透镜单元I的焦距为f1时，最好也能够满足2＜-f1/f＜30 …(2)这样的关系。
通过在上述条件式(2)的范围适当地配置光焦度配置，可以实现像差的距离变动少的背面聚焦方式。为此，可以在聚焦使用范围内恒定地保证光学系统全长，可以提供在投射型图像显示装置中采用了自动聚焦机构时等减轻驱动负荷并具有高聚焦应答性等的投射光学系统。
这里，条件式(2)是用于确定第2正透镜单元II的倍率等的关系式。如果超越本式的下限值，则由于可以较小地抑制用于通过第2正透镜单元II的对焦的重复伸出量，故在像差的距离变动方面可以有利地进行作用。但是，由于具有负的光焦度的第1负透镜单元I的光焦度强，此外，第2正透镜单元II的作用倍率也变大，故或者后焦点过长而不必要地使光学长度变大，或者光焦度配置的非对称性变大，校正易于在第1负透镜单元I产生的畸变/倍率色差等工作将变得困难。
相反，虽然如果超过条件式(2)的上限值在像差校正方面可以有利地工作，但因或者确保后焦点将变得困难，或者由于第2正透镜单元II的重复伸出量变大而使像差的距离变大，故不理想。
进而，如果满足2＜-f1/f＜20 …(2’)则更好。
并且，作为第2正透镜单元II，最好采用从放大侧始顺序地利用至少一片正透镜、至少一片负透镜以及至少二片正透镜进行构成。
第2正透镜单元II是逆聚焦型透镜的主部，特别是在实施方式中作为聚焦群而作用。为此，为了减小像差的距离变动，需要在主部内良好地校正像差。此外，关于具有强的正光焦度的第2正透镜单元II，因为必须较小地设计全系统的匹茲伐和，因而作为本主部的光焦度配置，采用以正·负·正的光焦度配置为基本的构成。
而且，由于从确保后焦点的角度看，其中最缩小侧的正的光焦度具有变大的倾向，故用至少二片以上的正透镜进行构成，可以抑制轴外像差的产生。
此外，关于第2正透镜单元II的光焦度配置，在将第2正透镜单元11分成了挟着该第2正透镜单元II内的最大的空气间隔的2个单元时，最好能够使它们放大侧(出射侧)的透镜单元(G6、G7)以及缩小侧(入射侧)的透镜单元(G8～G11)的光焦度满足1.0＜f2f/f2r＜2.5…(3)这样的关系。
式中f2f是出射侧透镜单元的焦距；f2r是入射侧透镜单元的焦距。
如果超过上述条件式(3)的上限值，则或者后焦点超过需要地变得过长，或者内向性慧差以及畸变像差等的校正将变得困难。
相反地，如果超过条件式(3)的下限值，则由于确保利用第2正透镜单元II的后焦点将变得困难，故加强第1负透镜单元I的负的光焦度可以确保后焦点。因此，如前述的这样，光焦度配置的非对称性增大不只是使慧差、畸变像差等的校正将变得困难，而且还使缩小侧光瞳位置变得过近而不理想。
这里，如果满足1.2＜f2f/f2r＜2.25…(3’)则较好。
此外，在上述投射光学系统中，通过采用至少一片非球面透镜，可以使之具有逆聚焦特有的非对称性像差的校正效果。为了提高校正效果，如果是第1负透镜单元I，则最好在放大侧的透镜中采用非球面透镜，如果是第2正透镜单元II，则最好在靠近缩小侧的透镜中采用非球面透镜，这样做比较理想。
作为非球面的种类，虽然是比照吻合透镜系统要求的解像性能和非球面精度进行选择，但如果是塑料制品则可以期望较大的成本优势。
此外，通过在第2正透镜单元II使之至少包含1片胶合透镜(例如，在液晶显示元件侧配置了凸透镜的胶合透镜)，可以使之特别地具有在主群所产生的色差校正效果。
表1中给出了本实施方式的数值实施例。
这里，表1中Ri表示自屏幕侧(放大侧)到位于第i号的透镜面(Si图中只在一部分的透镜面上添加符号)的曲率半径，di表示第i号和第i+1号透镜面之间的距离，ni表示构成第i号面的玻璃的折射率，vi表示构成第i号透镜的玻璃的阿贝数。
《表1》数值实施例1的数据f21.3 FNO1.54ω29.72rd n νS1 45.273 2.20 1.812 25.4S2 26.541 2.93S3 36.330 6.91 1.839 37.2S4 16212.030 0.58S5 41.354 1.55 1.605 60.6S6 14.567 7.79S7 -31.0991.20 1.489 70.2S8 29.545 3.45S9 63.761 7.86 1.839 37.2S10-46.435()S1129.008 6.69 1.699 55.5S12-41.8290.10S1360.779 1.20 1.573 50.8S1419.043 6.91S15-15.7091.05 1.812 25.4S1633.183 7.62 1.518 64.1S17-20.7580.20S18-279.170 3.52 1.661 50.9S19-35.7170.10S2042.723 6.14 1.705 41.2S21-77.679()S22inf. 25.611.518 64.1S23inf. 0.09S24inf. 0.23 1.763 55.0S25inf. 0.09S26inf. 0.50 1.542 65.0S27Inf. 0.09S28inf. 0.37 1.462 65.0S29inf.
聚焦无限远时d10 12.25d21 3.69这里，以下给出本实施方式(数值实施例)的条件式(1)～(3)的数值。
(1)f/t1＝-0.12(2)-f1/f＝6.96(3)f2f/f2r＝1.41此外，在图5中，给出了利用第2正透镜单元II将本实施方式(数值实施例)的逆聚焦型投射透镜P聚焦到1.8m时的像差图。
(实施方式2)图2中给出了作为本发明的实施方式2的投射型图像显示装置的光学的构成。在本实施方式中，投射透镜P由自放大侧(出射侧)始顺序地具有负的光焦度的第1透镜单元(以下称为第1负透镜单元)I和具有正的光焦度的第2透镜单元(以下称为第2正透镜单元)II构成，且第1负透镜单元I由G1～G5共5片透镜构成，第2正透镜单元II由G6～G11共6片透镜构成。
这里，在本实施方式中，第2正透镜单元II也被分成了夹着该第2正透镜单元II内的最大的空气间隔的2个单元、即出射侧透镜单元(G6、G7)以及入射侧透镜单元(G8～G11)。
此外，在本实施方式中，关于第2正透镜单元II内的透镜G10，在缩小侧(入射侧)的面采用了非球面ASP。利用非球面透镜可以以作为逆聚焦型透镜所特有的非对称性像差的畸变像差为首，得到良好地校正像面弯曲等的效果。
这里，在与第1实施方式通用的其他构成要素上附加与第1实施方式相同的符号并省略其说明。
表2中给出了本实施方式的数值实施例。表2中的各数值具有与实施方式1的数值实施例1相同的含义。
进而，关于非球面数据为按照下面的函数的形状。
Z＝(y2/r)/[1+{1-(1+k)(y2/r2)}1/2]+Ay4+By6+Cy8+Dy10式中，Z光轴方向的深度；y径向的高度《表2》数值实施例2的数据f21.5FNO1.54 ω29.51rdn νS146.638 2.20 1.81225.4S226.646 2.92S338.834 6.05 1.83937.2S4-1115.835 2.47S562.993 1.55 1.51864.1S614.301 6.83S7-32.483 1.20 1.48970.2S828.561 2.21S944.422 12.941.83937.2S10 -47.261 ()S11 28.938 6.03 1.69955.5S12 -40.300 0.10S13 305.787 1.20 1.62436.3S14 21.610 7.21S15 -15.350 1.05 1.76826.5S16 39.210 6.98 1.60560.6S17 -25.194 0.20S18 1602.5633.40 1.52756.3S19 () 0.10S20 56.824 6.30 1.70541.2S21 -44.379 ()S22 inf.25.611.51864.1S23 inf.0.09S24 inf.0.23 1.76355.0S25 inf.0.09S26 inf.0.50 1.54265.0S27 inf.0.09S28 inf.0.37 1.46265.0S29 inf.
聚焦无限远时d10 9.30d21 3.84非球面数据c(1/r) k A B CS19-2.850e-02 -1.249e+004.418e-06 2.447e-08 -7.001e-11DE2.413e-13 0.000e+00这里，下面给出本实施方式(数值实施例)的条件式(1)～(3)的数值。
(1)f/t1＝-0.11(2)-f1/f＝14.45(3)f2f/f2r＝1.96此外，在图6中给出了利用第2正透镜单元II将本实施方式(数值实施例)的逆聚焦型投射透镜P聚焦到1.8m时的像差图。
(实施方式3)图3中给出了作为本发明的实施方式3的投射型图像显示装置的光学的构成。
在本实施方式中，投射透镜P由自放大侧(出射侧)始顺序地具有负的光焦度的第1透镜单元(以下称为第1负透镜单元)I和具有正的光焦度的第2透镜单元(以下称为第2正透镜单元)II构成，且第1负透镜单元I由G1～G4共4片透镜构成，第2正透镜单元II由G5～G10共6片透镜构成。此外，在本实施方式中，通过使第2透镜单元II在光轴方向上移动来进行焦点调节。
在本实施方式中，关于第1透镜单元I，通过在最放大侧配置凸透镜G1，可以在实现投射比达1.5∶1的广角透镜的同时得到降低畸变像差的效果。
另外，在第1负透镜单元中使用2片凹透镜G2、G3，以使轴外光线平缓地折射，抑制轴外像差的产生，通过在凸透镜G4上采用厚的镧系重燧石材料，可以使之在可见光宽光谱区域中具有特别良好地校正倍率色差的效果。
这里，在本实施方式中，第2正透镜单元II也被分成了挟着该第2正透镜单元II内的最大的空气间隔的2个单元、即出射侧透镜单元(G5、G6)以及入射侧透镜单元(G7～G10)。
进而，在本实施方式中，关于第2正透镜单元II内的透镜G9，在缩小侧的面采用了非球面。利用该非球面透镜，可以得到以作为逆聚焦型透镜所特有的非对称性像差的畸变像差为首，良好地校正像面弯曲等的效果。
在此，在与第1实施方式通用的其他构成要素上附加与第1实施方式相同的符号并省略其说明。
表3中给出了本实施方式的数值实施例。表3中的各数值具有与实施方式1的数值实施例1相同的含义。
此外，关于非球面数据，也为按照在第2实施方式说明过的函数相同的函数的形状。
《表3》数值实施例3的数据f26.9 FNO1.54 ω24.29r d n νS1 35.000 7.98 1.699 55.5S2 146.613 0.15S3 28.222 1.55 1.489 70.2S4 16.137 7.26S5 -83.696 1.20 1.610 56.8S6 19.750 4.39S7 350.088 15.38 1.839 37.2S8 -60.896 ()S9 25.276 6.15 1.699 55.5S10 -56.321 1.76S11 185.058 1.20 1.677 32.1S12 21.683 7.11S13 -16.112 1.05 1.694 31.1S14 54.741 6.81 1.615 58.7S15 -27.483 0.10S16 -73.091 3.93 1.527 56.3S17 () 0.10S18 41.462 6.30 1.661 50.9S19 -72.280 ()S20 inf.25.61 1.518 64.1S21 inf.0.09S22 inf.0.23 1.763 55.0S23 inf.0.09S24 inf.0.50 1.542 65.0S25 inf.0.09S26 inf.0.37 1.462 65.0
聚焦无限远时d8 7.91d19 2.89非球面数据c(1/r)kA B CS17 -3.985e-02 -4.592e-01 3.775e-062.799e-08-9.221e-11DE4.848e-13 0.000e+00这里，下面给出本实施方式(数值实施例)的条件式(1)～(3)的数值。
(1)f/t1＝-0.12(2)-f1/f＝4.27(3)f2f/f2r＝1.92此外，在图7中给出了利用第2正透镜单元II将本实施方式(数值实施例)的逆聚焦型投射透镜P聚焦到1.8m时的像差图。
(实施方式4)图4中给出了作为本发明的实施方式4的投射型图像显示装置的光学的构成。
在本实施方式中，投射透镜P由自放大侧(出射侧)始顺序地具有负的光焦度的第1透镜单元(以下称为第1负透镜单元)I和具有正的光焦度的第2透镜单元(以下称为第2正透镜单元)II构成，且第1负透镜单元I由G1～G4共4片透镜构成，第2正透镜单元II由G5～G11共7片透镜构成。
这里，在本实施方式中，第2正透镜单元II也被分成了挟着该第2正透镜单元II内的最大的空气间隔的2个单元、即出射侧透镜单元(G5、G6)以及入射侧透镜单元(G8～G11)。
此外，在本实施方式中，关于第1负透镜单元I，设计通过在最放大侧配置凸透镜，可以在实现投射比达1.5∶1的广角透镜的同时减小畸变像差。
另外，在第1负透镜单元中使用2片凹透镜G2、G3，以使轴外光线平缓地折射，抑制轴外像差的产生。进而，通过在凸透镜G4上采用镧系重燧石材料，可以使之在可见光宽光谱区域中具有特别良好地校正倍率色差的效果。
在本实施方式中，与其他的实施方式相比较，利用第1负透镜单元I的光焦度大，或者用第2正透镜单元II进行作用的倍率变大的倾向，可以在确保后焦点方面形成有利的折射率配置。
此外，作为第2正透镜单元II内的构成，从放大侧始顺序地配置双凸透镜G5、光阑ST以及双凸透镜G6，并在降低了近轴边缘光线高度h的位置配置强的负光焦度的透镜G7、G8，以降低匹茲伐和。
如本实施方式这样，虽然从匹茲伐和校正的角度看将负透镜G7、G8分成了2个不利，但在用于降低本实施方式这样的大口径透镜的轴外周边弧矢散斑的校正过剩方面则是有效的。
进而，用3片凸透镜G9、G10、G11可以使轴外主光线平缓地达到与光轴平行，特别地降低内向性慧差、像散、畸变像差的产生。
这里，在与第1实施方式通用的其他构成要素上附加与第1实施方式相同的符号并省略其说明。
表4中给出了本实施方式的数值实施例。表4中的各数值具有与实施方式1的数值实施例1相同的含义。
《表4》数值实施例4的数据f21.9FNO1.54 ω29.03r d nvS1 85.9205.37 1.69955.5S2 -424.787 0.30S3 74.3101.70 1.48970.2S4 17.1329.55S5 -33.976 1.25 1.57453.0S6 33.0184.86S7 152.349 6.08 1.83937.2S8 -48.861 ()S9 80.8153.22 1.83937.2S10 -127.457 13.24S11 30.3064.65 1.69955.5S12 -52.536 0.15S13 54.8180.85 1.76826.5S14 18.1707.64S15 -14.986 1.10 1.85423.9S16 39.5557.65 1.59161.1S17 -22.056 0.26S18 199.557 5.19 1.69653.2S19 -38.866 0.10S20 59.7384.99 1.85423.9S21 -117.392 ()S22 inf. 26.32 1.51864.1S23 inf. 4.76S24 inf.
聚焦无限远时d8 4.33d21 3.14这里，下面给出本实施方式(数值实施例)的条件式(1)～(3)的数值。
(1)f/t1＝-0.11(2)-f1/f＝2.92(3)f2f/f2r＝1.90此外，在图8中给出了利用第2正透镜单元II将本实施方式(数值实施例)的逆聚焦型投射透镜P聚焦到1.8m时的像差图。
本实施方式的投射型图像显示装置也可以适用于对应从没有图示的图像信息供给装置(PC机或电视机、录像机、DVD播放器、卫星广播用或者闭路电视用等各种调谐设备、照相机、摄像机等)供给的图像信息驱动图像显示元件、显示或者投射显示图像的图像投射系统。
另外，本实施方式的投射型图像显示装置也可以如下面这样，或者具备可以从保存有图像信息的DVD、CD、录像机等记录介质读取图像信息的电路，或者能够通过天线等接收卫星广播、地波的TV广播等，或者可以接收闭路电视、互联网电视等，或者能够中介于互联网接收图像信息等，投射型图像显示装置自身也可以不中介于图像信息供给装置地接收图像信息。
具体地，投射型图像显示装置可以具备天线、或闭路电视用的电缆插口、或互联网电缆用的网线插口等，并投射从它们这里接收到的图像信息。
这样，本发明的投射型图像显示装置构筑出可以接收来自各种图像供给装置的图像信息，在被投射面上投射显示图像的系统。
如以上所说明过的这样，根据上述各实施方式，由于从作为主部的具有正的光焦度第2透镜单元看，在放大侧配置了具有负的光焦度的第1透镜单元，故可以在谋求广角化/大口径化的同时，相对于焦距确保较长的后焦点。因此，例如在投射型图像显示装置中，当在液晶等图像显示元件和投射光学系统之间配置彩色合成棱镜等时，可以充分地确保彩色合成棱镜的配置空间。
进而，通过满足上述条件式(1)，可以具有良好的远心性能，实现直到周边都能够确保足够的照度的、明亮的投射光学系统。
此外，通过在上述条件式(2)的范围内适当地配置光焦度配置，可以实现像差的距离变动少的背面聚焦方式。因此，能够在聚焦使用范围内恒定地保证光学系统全长，提供在投射型图像显示装置上采用了自动聚焦机构时等可以减轻驱动负荷并具有高聚焦应答性等的投射光学系统。
另外，作为第2正透镜单元II，如果采用从放大侧始顺序地利用至少1片正透镜、至少1片负透镜以及至少2片正透镜进行构成，则可以在作为逆聚焦型透镜的主部且作为聚焦群的第2透镜单元内良好地校正像差，减小像差的距离变动。此外，关于具有强的正光焦度的第2正透镜单元II，如果采用以正·负·正的光焦度配置为基本的构成，则可以减小全系统的匹茲伐和。
而且，由于从确保后焦点的角度看，其中最缩小侧的正的光焦度具有变大的倾向，故通过用至少2片以上的正透镜进行构成，可以抑制轴外像差的产生。
再有，关于第2正透镜单元II的光焦度配置，在将第2正透镜单元II分成了挟着该第2正透镜单元II内的最大的空气间隔的2个单元时，如果能够使放大以及缩小侧的透镜单元的光焦度满足上述条件式(3)，则可以防止后焦点超过需要地变得过长，或者防止内向性慧差以及畸变像差等的校正变得困难。而且，为了确保后焦点，可以不丢失加强第1透镜单元的负的光焦度的需要，通过加强该光焦度，防止光焦度配置的非对称性增大使慧差、畸变像差等的校正变得困难，或者过于靠近缩小侧光瞳位置的情况。
此外，如果在上述投射光学系统中采用至少1片非球面透镜，则可以使之具有逆聚焦所特有的非对称性像差的校正效果。进而，通过如果是对第1负透镜单元I则在放大侧的透镜中采用非球面透镜，如果是对第2正透镜单元II则在靠近缩小侧的透镜中采用非球面透镜，可以提高校正效果。
另外，通过使第2正透镜单元中包含至少1片胶合透镜，可以使之特别具有在主群中产生的色差校正效果。
以上说明了本发明的理想的实施例，但在权利要求书所记载的说明的范围内，也可以进行改进或变形。
权利要求
1.一种投射光学系统，其特征在于该投射光学系统从放大侧开始顺序地包括以下构成具有负的光焦度的第1透镜单元；具有正的光焦度的第2透镜单元，上述第2透镜单元在光轴方向上移动并进行焦点调节，在此，投射光学系统满足以下的条件0≤|f/t1|＜0.2其中，t1是从缩小侧共轭面到光瞳的距离；f是整个系统的焦距。
2.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于进一步满足下述条件0.05≤|f/t1|＜0.15。
3.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于进一步满足下述条件2＜-f1/f＜30其中，f1是上述第1透镜单元的焦距
4.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于进一步满足下述条件2＜-f1/f＜20其中，f1是上述第1透镜单元的焦距。
5.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于上述第2透镜单元从放大侧始，顺序地由至少1片正透镜、至少1片负透镜以及至少2片正透镜构成。
6.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于上述第2透镜单元被分成了挟着该第2透镜单元内的最大的空气间隔的2个单元时的出射侧透镜单元和入射侧透镜单元，并满足以下的条件1.0＜f2f/f2r＜2.5其中，f2f是上述出射侧透镜单元的焦距；f2r是上述入射侧透镜单元的焦距。
7.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于将上述第2透镜单元分成了挟着该第2透镜单元内的最大的空气间隔的2个单元时的出射侧透镜单元和入射侧透镜单元，并满足以下的条件1.2＜f2f/f2r＜2.25其中，f2f是上述出射侧透镜单元的焦距，f2r是上述入射侧透镜单元的焦距。
8.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于具有至少1片非球面透镜。
9.根据权利要求8所述的投射光学系统，其特征在于上述非球面透镜是用塑料制成的非球面透镜。
10.根据权利要求1所述的投射光学系统，其特征在于，上述第2透镜单元包含至少一个粘合透镜。
11.一种投射型图像显示装置，其特征在于包括多个图像形成元件，出射多种彩色的图像光；彩色合成光学系统，合成从上述多个图像形成元件出射的多种彩色的图像光；投射光学系统，放大利用上述彩色合成光学系统合成后的图像光并将之投射到被投射面上，上述投射光学系统从放大侧开始顺序地包括以下构成具有负的光焦度的第1透镜单元；具有正的光焦度的第2透镜单元，上述第2透镜单元在光轴方向上移动并进行焦点调节，投射光学系统满足以下的条件0≤|f/t1|＜0.2其中，t1是从缩小侧共轭面到光瞳的距离，f是整个系统的焦距。
12.根据权利要求11所述的投射型图像显示装置，其特征在于上述图像形成元件是液晶元件，并具有照明上述图像形成元件的照明系统。
13.一种图像投射系统，其特征在于包括1)投射型图像显示装置，上述投射型图像显示装置包括以下部分多个图像形成元件，出射多种彩色的图像光；彩色合成光学系统，合成从上述多个图像形成元件出射的多种彩色的图像光；投射光学系统，放大通过上述彩色合成光学系统合成后的图像光并将之投射到被投射面上，上述投射光学系统从放大侧开始顺序地包括以下构成具有负的光焦度的第1透镜单元；具有正的光焦度的第2透镜单元，上述第2透镜单元在光轴方向上移动并进行焦点调节，在此，投射光学系统满足以下的条件0≤|f/t1|＜0.2其中，t1是从缩小侧共轭面到光瞳的距离；f是整个系统的焦距，2)图像信息供给装置将用于驱动上述多个图像形成元件的图像信息供给上述投射型图像显示装置。
全文摘要
本发明提供在继续保持背面聚焦式反聚焦型的优点的同时，可遍及从无限远物体到近距离物体的全体物距范围良好地校正聚焦时的像差变动的投射光学系统、投射型图像显示装置以及图像显示系统。该投射光学系统从放大侧开始顺序地包括具有负的光焦度的第1透镜单元和具有正的光焦度的第2透镜单元。第2透镜单元在光轴方向上移动并进行焦点调节。在设从缩小侧共轭面到光瞳的距离为t1，整个系统的焦距为f时，则满足关系0≤|f/t1|＜0.2。
文档编号G03B21/00GK1417609SQ0215021
公开日2003年5月14日 申请日期2002年11月5日 优先权日2001年11月5日
发明者和田健 申请人:佳能株式会社