光学装置、投影型显示装置及光学系统的制作方法

本发明的技术涉及一种光学装置、投影型显示装置及光学系统。

背景技术：

1、下述专利文献1中记载了一种投影光学系统及具备投影光学系统的投影仪。

2、专利文献1：日本特开2013-20231号公报

3、数码相机用可换镜头之类的市售镜头的价格比用于投影型显示装置的通常的投影用镜头低，并且能够容易获得各种规格的镜头。因此，只要能够将市售镜头用作投影用可换镜头，则能够实现具有上述优点的投影用镜头。

4、另一方面，强烈要求投影型显示装置具有通过使投影用镜头相对于图像显示元件位移而能够调整屏幕上的投影像的位置的功能(以下，称为镜头位移功能)。为了使投影型显示装置具有该镜头位移功能，要求投影用镜头具有远心结构。

5、然而，如上所述的市售镜头大多是非远心的，因此即使将其直接搭载于投影型显示装置，也无法实现具有镜头位移功能的投影型显示装置。

技术实现思路

1、本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种使用非远心镜头但具备镜头位移功能的光学装置、具备该光学装置的投影型显示装置及用于该光学装置的光学系统。

2、本发明的第1方式为将显示于缩小侧的图像显示面的图像投影到放大侧的光学装置，该光学装置从放大侧朝向缩小侧沿着光路依次包括第1光学系统和第2光学系统，第1光学系统为缩小侧非远心成像光学系统，第2光学系统在缩小侧是远心的，第1光学系统容纳于第1镜筒内，第2光学系统容纳于第2镜筒内，该光学装置能够使第1光学系统的最靠放大侧的面至第2光学系统的最靠缩小侧的面为止的光路上的光学系统相对于图像显示面位移。

3、本发明的第2方式在第1方式的光学装置中，第1光学系统和第2光学系统构成为具有共同的第1光轴的共轴系统。

4、本发明的第3方式在第2方式的光学装置中，第1光学系统构成为能够更换。

5、本发明的第4方式在第2方式的光学装置中，第1光学系统与图像显示面之间的光学系统仅为第2光学系统，在比第1光学系统更靠缩小侧形成有中间像。

6、本发明的第5方式在第4方式的光学装置中，第2光学系统包括变倍时改变与相邻的组之间的间隔而移动的组。

7、本发明的第6方式在第2方式的光学装置中，第1光学系统与图像显示面之间的光学系统仅为第2光学系统，从图像入射于光学装置的最大视角的主光线在比第1光学系统的最靠缩小侧的面更靠缩小侧不与第1光轴交叉。

8、本发明的第7方式在第2方式的光学装置中，在比第2光学系统更靠缩小侧的光路上包括第3光学系统，第3光学系统为具有第2光轴的共轴系统，第1光轴与第2光轴平行，在比第1光学系统更靠缩小侧形成有中间像。

9、本发明的第8方式在第7方式的光学装置中，在第2光学系统的最靠放大侧的面与第2光学系统的最靠缩小侧的面之间形成有中间像。

10、本发明的第9方式在第7方式的光学装置中，第3光学系统容纳于第3镜筒内，第2光学系统构成为能够更换。

11、本发明的第10方式在第7方式的光学装置中，第3光学系统包括变倍时改变与相邻的组之间的间隔而移动的组。

12、本发明的第11方式在第1方式的光学装置中，当将第1光学系统与图像显示面之间的所有光学系统的合成横向放大率设为β、β设为以放大侧为物体侧且以缩小侧为像侧时的值、在光学装置包括变倍光学系统的情况下，β设为广角端下的值时，

13、该光学装置满足下述条件式(1)，

14、0.25＜|β|＜2  (1)。

15、本发明的第12方式在第1方式的光学装置中，当将在与第2光学系统的缩小侧相邻的空气间隔处与光轴之间的角度θ1满足sinθ1＝0.1的轴上光线设为第1轴上光线、将与第2光学系统的放大侧相邻的空气间隔处的第1轴上光线与光轴之间的角度设为θ、将第2光学系统的横向放大率设为β2、β2设为以放大侧为物体侧且以缩小侧为像侧时的值、将第2光学系统所包括的透镜的总数设为k、将1至k的自然数设为i、将从第2光学系统的放大侧起第i个透镜相对于d线的折射率设为ni、将从第2光学系统的放大侧起第i个透镜的焦距设为fi、将第2光学系统的最靠放大侧的面至第2光学系统的最靠缩小侧的面为止的光轴上的距离设为du2、在光学装置包括变倍光学系统的情况下，θ、β2及du2设为广角端下的值时，

16、该光学装置满足下述条件式(2)及(3)，

17、|{sin|θ|/(|β2|×0.1)-1}×100|<0.2  (2)

18、[数式1]

19、

20、本发明的第13方式在第1方式的光学装置中，当将第2光学系统的缩小侧的最大像高设为ymax、将以第2光学系统的缩小侧的近轴成像位置为基点的第2光学系统的最大像高处的弧矢像面为止的光轴方向上的距离设为sr、将以第2光学系统的缩小侧的近轴成像位置为基点的第2光学系统的最大像高处的子午像面为止的光轴方向上的距离设为tr、关于sr及tr，将比各自的基点更靠放大侧的距离的符号设为负、将比各自的基点更靠缩小侧的距离的符号设为正、在光学装置包括变倍光学系统的情况下，sr、tr及ymax设为广角端下的各值时，

21、该光学装置满足下述条件式(4)及(5)，

22、-10<{(sr+tr)/2}×1000/ymax<20  (4)

23、|sr-tr|×1000/ymax<30  (5)。

24、本发明的第14方式在第11方式的光学装置中，

25、满足下述条件式(1-1)，

26、0.4<|β|＜1.5  (1-1)。

27、本发明的第15方式在第12方式的光学装置中，

28、满足下述条件式(2-1)，

29、0≤|{sin|θ|/(|β2|×0.1)-1}×100|<0.1  (2-1)。

30、本发明的第16方式在第12方式的光学装置中，

31、满足下述条件式(3-1)，

32、[数式2]

33、

34、本发明的第17方式在第13方式的光学装置中，

35、满足下述条件式(4-1)，

36、0<{(sr+tr)/2}×1000/ymax<10  (4-1)。

37、本发明的第18方式在第13方式的光学装置中，

38、满足下述条件式(5-1)，

39、0<|sr-tr|×1000/ymax<20  (5-1)。

40、本发明的第19方式为投影型显示装置，其具备：光阀，输出图像；及第1方式至第18方式中的任一方式所述的光学装置。

41、本发明的第20方式为组装于将显示于缩小侧的图像显示面的图像投影到放大侧的光学装置的光学系统，该光学系统配置于缩小侧非远心且容纳于第1镜筒内的成像光学系统的缩小侧的光路上，在缩小侧是远心的，容纳于第2镜筒，能够与成像光学系统一体地相对于图像显示面位移。

42、另外，本说明书的“包括～”表示，除所举出的构成要件以外，还可以包括：实质上不具有光焦度的透镜；光圈、掩模、滤波器、盖玻璃、平面反射镜及棱镜等透镜以外的光学要件；以及镜头法兰、镜筒、成像元件及手抖动校正机构等机构部分等。

43、本说明书的“透镜组”除包括透镜以外，还可以包括光圈、掩模、滤波器、盖玻璃、平面反射镜及棱镜等透镜以外的光学要件。本说明书的“透镜组”并不限于包括多个透镜的结构，也可以为仅包括一片透镜的结构。条件式中使用的“焦距”为近轴焦距。若无特别说明，则条件式中使用的“光轴上的距离”为几何距离。

44、本说明书中记载的“d线”、“c线”及“f线”为明线，d线的波长视为587.56nm(纳米)，c线的波长视为656.27nm(纳米)，f线的波长视为486.13nm(纳米)。

45、发明效果

46、根据本发明，能够提供一种使用非远心镜头但具备镜头位移功能的光学装置、具备该光学装置的投影型显示装置及用于该光学装置的光学系统。