CN113424089A - 可更换镜头、图像投影装置以及摄像装置 - Google Patents

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CN113424089A CN201980091588.7A CN201980091588A CN113424089A CN 113424089 A CN113424089 A CN 113424089A CN 201980091588 A CN201980091588 A CN 201980091588A CN 113424089 A CN113424089 A CN 113424089A
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Abstract

本公开涉及可更换镜头、图像投影装置以及摄像装置，公开了相对于具有形成图像的图像形成面(Q1)的装置主体(105)而能够自由拆装地安装且具有放大侧的放大共轭点以及缩小侧的缩小共轭点的可更换镜头。该可更换镜头具备：聚焦透镜组(FG1)，通过沿着光轴的移动来进行放大共轭点处的聚焦调整；和法兰距校正透镜组(FBG)，用于通过沿着光轴的移动来对该可更换镜头相对于图像形成面(Q1)的法兰距误差进行校正。

Description

可更换镜头、图像投影装置以及摄像装置
技术领域
本公开涉及相对于例如图像投影装置、摄像装置等装置主体而能够自由拆装地安装的可更换镜头。此外，本公开涉及使用了这样的可更换镜头的图像投影装置以及摄像装置。
背景技术
专利文献1公开了能够以较短的投射距离进行大画面投射的投射光学***。在该投射光学***中，在2个光学***之间形成中间像，接着在2个光学***之间设置光路弯折用的平面镜M1。专利文献1提及了由透镜的制造误差等导致的聚焦偏离的校正(第[0047]段等)。具体地，在该投射光学***中，在上述2个光学***之中的一个光学***中的第1对焦部的聚焦位置处产生了误差的情况下，第1对焦部和第2对焦部在聚焦时移动，使得通过另一个光学***中的第2对焦部来进行微调整。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-180447号公报
发明内容
发明要解决的课题
本公开提供一种可更换镜头，即便在自由拆装地安装可更换镜头的装置主体中存在法兰距(flange back)误差的情况下，也能够在抑制像面弯曲的产生的同时降低法兰距误差的影响。此外，本公开提供使用了这样的可更换镜头的图像投影装置以及摄像装置。
用于解决课题的手段
本公开的一个方式是相对于具有形成图像的图像形成面的装置主体而能够自由拆装地安装且具有放大侧的放大共轭点以及缩小侧的缩小共轭点的可更换镜头。可更换镜头具备聚焦透镜组，所述聚焦透镜组用于通过沿着光轴的移动来进行所述放大共轭点处的聚焦调整。可更换镜头还具备法兰距校正透镜组，所述法兰距校正透镜组用于通过沿着所述光轴的移动来对该可更换镜头相对于所述图像形成面的法兰距误差进行校正。
此外，本公开涉及的图像投影装置具备：上述可更换镜头；和图像形成元件，生成经由该可更换镜头投影到屏幕的图像。
此外，本公开涉及的摄像装置具备：上述可更换镜头；和摄像元件，对该可更换镜头形成的光学像进行受光，并变换成电的图像信号。
发明效果
根据本公开涉及的可更换镜头，即便在装置主体中存在法兰距误差的情况下，也能够在抑制像面弯曲的产生的同时降低法兰距误差的影响。
附图说明
图1是说明本公开的概要的框图。
图2是示出实施例1的变焦镜头***的物距900mm处的广角端的光路的配置图。
图3是实施例1的变焦镜头***的物距900mm处的配置图。
图4是实施例1的变焦镜头***的物距900mm处的纵像差图。
图5是实施例1的变焦镜头***的物距600mm处的纵像差图。
图6是实施例1的变焦镜头***的物距2400mm处的纵像差图。
图7是示出实施例2的变焦镜头***的物距900mm处的广角端的光路的配置图。
图8是实施例2的变焦镜头***的物距900mm处的配置图。
图9是实施例2的变焦镜头***的物距900mm处的纵像差图。
图10是实施例2的变焦镜头***的物距600mm处的纵像差图。
图11是实施例2的变焦镜头***的物距2400mm处的纵像差图。
图12是示出实施例3的变焦镜头***的物距900mm处的广角端的光路的配置图。
图13是实施例3的变焦镜头***的物距900mm处的配置图。
图14是实施例3的变焦镜头***的物距900mm处的纵像差图。
图15是实施例3的变焦镜头***的物距600mm处的纵像差图。
图16是实施例3的变焦镜头***的物距2400mm处的纵像差图。
图17是示出实施例4的单焦点镜头***的物距900mm处的广角端的光路的配置图。
图18是实施例4的单焦点镜头***的物距900mm处的配置图。
图19是实施例4的单焦点镜头***的物距900mm处的纵像差图。
图20是实施例4的单焦点镜头***的物距600mm处的纵像差图。
图21是实施例4的单焦点镜头***的物距2400mm处的纵像差图。
图22是示出本公开涉及的图像投影装置的一个例子的框图。
图23是示出本公开涉及的摄像装置的一个例子的框图。
具体实施方式
以下，一边适当参照附图，一边对实施方式详细地进行说明。不过，有时省略不必要的详细的说明。例如，有时省略已经被广泛知晓的事项的详细说明或者针对实质上相同结构的重复说明。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，使本领域技术人员容易理解。
另外，申请人为了本领域技术人员充分地理解本公开而提供了附图以及以下的说明，但意图并不在于由此来限定请求的范围所记载的主题。
以下，对本公开涉及的可更换镜头的各实施例进行说明。在各实施例中，对成像光学***使用于投影仪(图像投影装置的一个例子)的情况进行说明，该投影仪将基于图像信号并通过液晶、DMD(数字微镜器件)等图像形成元件对入射光进行了空间调制的原图像S的图像光投影到屏幕。即，本公开涉及的可更换镜头能够用于在放大侧的延长线上配置未图示的屏幕并将配置在缩小侧的图像形成元件上的原图像S放大后投影到屏幕。
此外，本公开涉及的可更换镜头还能够利用于摄像装置，该摄像装置用于对从位于放大侧的延长线上的物体放射的光进行聚光，并在配置于缩小侧的摄像元件的摄像面形成物体的光学像。
(概要)
图1是对本公开的概要进行说明的框图。图1的(a)示出将可更换镜头1安装于装置主体105的状态，图1的(b)示出将可更换镜头1从装置主体105拆下的状态。在此，作为一个例子对图像投影装置进行说明。
图像投影装置100具备装置主体105和相对于装置主体105的安装面Q2而能够自由拆装地安装的可更换镜头1。装置主体105具备图像形成元件101、棱镜121、光源(未图示)和控制部(未图示)等。图像形成元件101例如由液晶、DMD等构成，在图像形成面Q1上生成经由可更换镜头1投影到屏幕SR的图像。屏幕SR设置在与可更换镜头1相距投影距离Dp的位置。棱镜121设置在图像形成元件101的图像形成面Q1与安装面Q2之间，具有将来自光源的光供给到图像形成元件101的功能以及将来自图像形成元件101的光传输到可更换镜头1的功能等。
可更换镜头1具有放大侧的放大共轭点以及缩小侧的缩小共轭点。可更换镜头1也可以在内部具有分别与放大共轭点以及缩小共轭点共轭的中间成像位置。在该情况下，通过在可更换镜头1内部的中间成像，容易将可更换镜头1构成为广角。可更换镜头1具有收纳透镜的镜筒，在镜筒的缩小侧端面设置能够与安装面Q2卡合的安装机构。作为该安装机构，例如，能够采用旋入式、卡口式、插口式等各种安装方式。
法兰距Dfb被定义为图像形成面Q1与安装面Q2之间的距离。只要是具有相同的法兰距Dfb的装置主体105，则可更换镜头1能够安装于任意的装置主体105。然而，由于装置主体105的制造误差、组装误差、环境条件等，有时法兰距Dfb按个体而变动。如果存在法兰距Dfb的误差，则即便在安装了具有相同性能的可更换镜头1的情况下，有时也会在屏幕SR上产生较大的像面弯曲。
作为其对策，可更换镜头1具备用于通过沿着光轴的移动来对可更换镜头1相对于图像形成面Q1的法兰距误差进行校正的法兰距校正透镜组FBG。进一步地，可更换镜头1具备通过沿着光轴的移动来进行在屏幕SR(放大共轭点)中的聚焦调整的聚焦透镜组FG1。
一般，在超短焦点透镜等广角透镜的情况下，因投影距离Dp的变化而根据法兰距误差会产生大的像面弯曲。为了对其进行校正，设置有用于对像面弯曲以及法兰距进行校正的聚焦透镜组FG1。在装置主体105中产生了法兰距误差的情况下，如果为了消除法兰距误差而使用聚焦透镜组FG1来进行调整，则产生像面弯曲。对此，根据本实施方式涉及的可更换镜头1，能够使用法兰距校正透镜组FBG来对装置主体的法兰距误差进行校正。因而，能够在抑制像面弯曲的产生的同时降低法兰距误差的影响。
为了消除装置主体105的个体变动，法兰距校正透镜组FBG也可以在将可更换镜头1安装到装置主体105之后进行位置调整。由此，能够按每个装置主体105来调整法兰距。而且，在进行法兰距调整之后，进行使用聚焦透镜组FG1的聚焦调整。进一步地，根据需要，也可以如后述那样，通过对聚焦透镜组FG1所包括的透镜的一部分进行位置调整来进行像面弯曲校正。
接下来，对透镜组的驱动***进行说明。如图1所示，聚焦透镜组FG1由聚焦驱动部11驱动，能够进行沿着光轴的位置调整。法兰距校正透镜组FBG由法兰距调整机构12驱动，能够进行沿着光轴的位置调整。法兰距调整机构12例如是能够由用户进行手动操作的机构。聚焦驱动部11以及法兰距调整机构12能够由电机、致动器、凸轮、减速机构等构成。聚焦驱动部11以及法兰距调整机构12能够互相独立地动作，特别在聚焦时或变焦时，法兰距校正透镜组FBG被固定。
在此，对图像投影装置进行了说明，但在如后述的摄像装置中也能够同样地进行法兰距校正。在该情况下，摄像元件的受光面对应于图像形成面Q1，对于该图像形成面Q1与安装可更换镜头1的安装面Q2之间的法兰距误差，也能够使用法兰距校正透镜组FBG来进行校正。
(实施方式1)
以下，使用图2～图21对本公开的实施方式1进行说明。在此，作为可更换镜头的镜头***的一个例子，对实施例1～3的变焦镜头***以及实施例4的单焦点镜头***进行说明。
图2、7、12、17是示出实施例1～4涉及的镜头***的物距900mm处的广角端的光路的配置图。图3、8、13、18是实施例1～4涉及的镜头***的物距900mm处的配置图。图3的(a)、图8的(a)、图13的(a)示出变焦镜头***的广角端处的透镜配置图。图3的(b)、图8的(b)、图13的(b)示出变焦镜头***的中间位置处的透镜配置图。图3的(c)、图8的(c)、图13的(c)示出变焦镜头***的望远端处的透镜配置图。
镜头***具有广角端、中间位置、望远端的各状态。广角端是整个***具有最短的焦距fw的最短焦距状态。中间位置是广角端与望远端之间的中间焦距状态。望远端是整个***具有最长的焦距ft的最长焦距状态。基于广角端的焦距fw和望远端的焦距ft来规定中间位置的焦距
Figure BDA0003202188030000061
Figure BDA0003202188030000062
实施例1涉及的镜头***包括第1透镜组G1～第4透镜组G4。第1透镜组G1由第1透镜元件L1至第16透镜元件L16构成，包括面1至面32(对于面编号，参照后述的数值实施例)。第2透镜组G2由第17透镜元件L17至第19透镜元件L19构成，包括面33至面38。第3透镜组G3由第20透镜元件L20至第23透镜元件L23构成，包括面39至面47。第4透镜组G4由第24透镜元件L24至第26透镜元件L26构成，包括面48至面53。光学元件P由光学元件P1、P2构成，包括面54至面57。
实施例2～4涉及的镜头***包括第1透镜组G1～第5透镜组G5。第1透镜组G1由第1透镜元件L1至第16透镜元件L16构成，包括面1至面32。第2透镜组G2由第17透镜元件L17至第19透镜元件L19构成，包括面33至面38。第3透镜组G3由第20透镜元件L20至第23透镜元件L23构成，包括面39至面47。第4透镜组G4由第24透镜元件L24构成，包括面48至面49。第5透镜组G5由第25透镜元件L25、第26透镜元件L26以及光学元件P1、P2构成，包括面50至面57。
在实施例1～3的变焦镜头***中，在变焦时，第1透镜组G1～第5透镜组G5能够相互独立地固定或移动。各透镜组G1～G5的符号中标注的记号(+)、(-)表示各透镜组G1～G5的光焦度的正负。在图3、8、13、18的(a)与(b)之间图示的折线的箭头是从图中的上方起依次将广角端、中间位置以及望远端的各状态下的第1透镜组G1～第5透镜组G5的位置连结而获得的直线。广角端与中间位置之间、中间位置与望远端之间仅简单地由直线连接，与实际的各透镜组G1～G5的动作不同。另外，第1透镜组G1～第5透镜组G5由单独的透镜驱动机构(未图示)驱动，能够进行沿着光轴的位置调整。透镜驱动机构能够由电机、致动器、凸轮、减速机构等构成，能够构成为还能由用户进行手动操作。
此外，实施例1～4涉及的镜头***包括在物距变化时进行放大共轭点处的聚焦调整的聚焦透镜组FG1、和在聚焦透镜组FG1进行了聚焦调整之后进行像面弯曲像差的校正的像面弯曲校正透镜组FG2。聚焦透镜组FG1从放大侧向缩小侧依次由第1透镜元件L1至第11透镜元件L11构成，像面弯曲校正透镜组FG2由第1透镜元件L1构成。在聚焦调整时，聚焦透镜组FG1能够沿着光轴移动。在投影距离从较远侧向较近侧移动时，聚焦透镜组FG1向放大侧移动。在对放大侧的放大共轭点处的像面弯曲像差进行校正时，像面弯曲校正透镜组FG2能够沿着光轴移动。在投影距离从较远侧向较近侧移动时，像面弯曲校正透镜组FG2向缩小侧移动。
进一步地，如图1中说明的那样，实施例1～4涉及的镜头***包括用于对镜头***相对于图像形成面Q1的法兰距误差进行校正的法兰距校正透镜组FBG。法兰距校正透镜组FBG从放大侧向缩小侧依次由第14透镜元件L14以及第15透镜元件L15构成。在校正法兰距误差时，法兰距校正透镜组FBG能够沿着光轴移动。
为了校正法兰距误差，考虑在光轴方向上移动整个镜头***，但可动重量变得较重。此外，也考虑在光轴方向上移动实施例1的第24透镜元件L24、第25透镜元件L25以及第26透镜元件L26、实施例2～4的第25透镜元件L25以及第26透镜元件L26，但处于进入到装置主体105内的场所，不是优选的。优选为移动靠近中间成像位置的一部分的透镜。
在各图中，放大侧的成像位置(即，放大共轭点)位于左侧，缩小侧的成像位置(即，缩小共轭点)位于右侧。此外，在各图中，记载于最靠缩小侧的直线表示原图像S的位置，光学元件P位于原图像S的放大侧。该原图像S的位置与图1所示的图像形成面Q1对应。光学元件P表示色分解、色合成用的棱镜、光学滤光器、平行平板玻璃、石英低通滤光器、红外截止滤光器等光学元件。
实施例1～4涉及的镜头***在内部具有分别与放大侧的放大共轭点以及缩小侧的缩小共轭点共轭的中间成像位置MI。此外，在各图中，在相比于中间成像位置MI更靠放大侧的位置配置有放大光学***Op，在比中间成像位置MI更靠缩小侧的位置配置有中继光学***Ol。
图4、9、14、19是实施例1～4涉及的镜头***的物距900mm处的纵像差图。图5、10、15、20是实施例1～4涉及的镜头***的物距600mm处的纵像差图。图6、11、16、21是实施例1～4涉及的透镜的物距2400mm处的纵像差图。实施例1～3的各图中的(a)、(b)、(c)示出变焦镜头***的广角端，中间位置以及望远端处的纵像差图。
各纵像差图从左侧起依次示出球面像差(SA(mm))、像散(AST(mm))、畸变像差CDIS(％))。在球面像差图中，纵轴表示F值(图中，示为F)，实线为d线(d-line)的特性，短虚线为F线(F-line)的特性，长虚线为C线(C-line)的特性。在像散图中，纵轴表示像高，实线为弧矢平面(图中，示为s)的特性，虚线为子午平面(图中，示为m)的特性。在畸变像差图中，纵轴表示像高。此外，畸变像差表示相对于等距离射影的畸变像差。
(实施例1)
如图2和图3所示，实施例1涉及的镜头***具备放大光学***Op和中继光学***Ol。放大光学***Op包括聚焦透镜组FGl、像面弯曲校正透镜组FG2以及第1透镜组G1的一部分。中继光学***Ol从放大侧向缩小侧依次包括第1透镜组G1的其余部分以及第2透镜组G2～第4透镜组G4。
聚焦透镜组FG1从放大侧向缩小侧依次由第1透镜元件L1至第10透镜元件L10构成，包括面1至面20。第1透镜元件L1具有将凸面朝向放大侧的负弯月形状。第2透镜元件L2具有将凸面朝向放大侧的正弯月形状。第3透镜元件L3具有将凸面朝向放大侧的负弯月形状。第4透镜元件L4具有将凸面朝向放大侧的负弯月形状。第5透镜元件L5具有将凸面朝向放大侧的正弯月形状。第6透镜元件L6具有将凸面朝向缩小侧的正弯月形状。第7透镜元件L7具有双凸形状。第8透镜元件L8具有双凹形状。第9透镜元件L9具有将凸面朝向缩小侧的正弯月形状。第10透镜元件L10具有将凸面朝向缩小侧的正弯月形状。
像面弯曲校正透镜组FG2由第1透镜元件L1以及第2透镜元件L2构成。
放大光学***Op所包括的第1透镜组G1的一部分从放大侧向缩小侧依次由第11透镜元件L11至第13透镜元件L13构成，包括面21至面26。第11透镜元件L11具有双凸形状。第12透镜元件L12具有双凸形状。第13透镜元件L13具有将凸面朝向放大侧的正弯月形状。
中继光学***Ol所包括的第1透镜组G1的其余部分从放大侧向缩小侧依次由第14透镜元件L14至第16透镜元件L16构成，包括面27至面32。第14透镜元件L14具有双凹形状。第15透镜元件L15具有将凸面朝向放大侧的负弯月形状。第16透镜元件L16具有将凸面朝向缩小侧的正弯月形状。第14透镜元件L14以及第15透镜元件L15构成法兰距校正透镜组FBG。
第2透镜组G2由第17透镜元件L17至第19透镜元件L19构成，包括面33至面38。第17透镜元件L17具有双凸形状。第18透镜元件L18具有双凹形状。第19透镜元件L19具有双凸形状。
第3透镜组G3由第20透镜元件L20至第23透镜元件L23构成，包括面39至面47。第20透镜元件L20具有将凸面朝向放大侧的正弯月形状。第21透镜元件L21具有将凸面朝向放大侧的负弯月形状。第22透镜元件L22具有双凹形状。第23透镜元件L23具有双凸形状。
第4透镜组G4由第24透镜元件L24至第26透镜元件L26构成，包括面48至面53。第24透镜元件L24具有双凸形状。第25透镜元件L25具有将凸面朝向放大侧的负弯月形状。第26透镜元件L26具有双凸形状。
在第13透镜元件L13与第14透镜元件L14之间存在中间成像位置MI。此外，在第20透镜元件L20与第21透镜元件L21间配置有光阑A。在中继光学***Ol的缩小侧配置有光学光焦度为零的光学元件P1、P2，它们对应于光学元件P。
(实施例2～4)
在实施例2～4中，对还包括第5透镜组G5的镜头***进行例示。详细地，如图7、8、12、13、17、18所示，实施例2～4涉及的镜头***包括与实施例1同样的第1透镜元件L1～第26透镜元件L26，但将实施例1的第4透镜组G4分割，将第24透镜元件L24设为实施例2～4的第4透镜组G4，将第25透镜元件L25、第26透镜元件L26以及光学元件P1、P2设为实施例2～4的第5透镜组G5而构成。
另外，关于放大光学***Op以及中继光学***Ol的结构、聚焦透镜组FG1以及像面弯曲校正透镜组FG2的结构、第1透镜元件L1～第26透镜元件L26的形状以及光学元件P1、P2的结构，由于与实施例1相同，因而省略重复说明。另外，与实施例1同样地，第14透镜元件L14以及第15透镜元件L15构成法兰距校正透镜组FBG。
另外，实施例1～4涉及的镜头***可以不仅包括具有光学光焦度的透镜元件，还包括光学光焦度为零或实质上为零的元件，例如、反射镜、光阑、掩模、盖罩玻璃、滤光器、棱镜、波长板、偏振元件等光学要素等。
(实施例1～4的总结)
实施例1～4涉及的镜头***在内部具有分别与放大侧的放大共轭点以及缩小侧的缩小共轭点共轭的中间成像位置MI。此外，实施例1～4涉及的镜头***具备：放大光学***Op，相比于中间成像位置MI位于更靠放大侧的位置，由多个透镜元件构成；和中继光学***Ol，由从中间成像位置MI向缩小侧配置的多个透镜元件构成。另外，在中间成像位置MI处于透镜元件内部的情况下，相比于透镜元件位于更靠放大侧的位置的透镜组为放大光学***Op，从位于中间成像位置的透镜元件向缩小侧的透镜组为中继光学***Ol。通过利用这样的中继光学***Ol对原图像进行中间成像，从而容易校正各像差，特别地，倍率色像差等的校正变得容易。
本实施方式涉及的镜头***能够作为能够自由拆装地安装在后述的图像投影装置或摄像装置等主体装置的可更换镜头而构成。在该情况下，用于调整在放大侧的放大共轭点处的像面弯曲量的透镜，例如第1透镜元件L1以及第2透镜元件L2等构成为能够在安装到主体装置之后调整光轴方向的位置。
接下来，对本实施方式涉及的镜头***能够满足的条件进行说明。另外，针对各实施例涉及的镜头***规定多个条件，可以全部满足这些多个条件，或者通过满足单独的条件来获得各自对应的效果。
本实施方式涉及的镜头***是相对于具有形成图像的图像形成面Q1的装置主体105而能够自由拆装地安装且具有放大侧的放大共轭点以及缩小侧的缩小共轭点的可更换镜头。该可更换镜头可以具备通过沿着光轴的移动来进行放大共轭点处的聚焦调整的聚焦透镜组FG1、和用于通过沿着光轴的移动来对该可更换镜头相对于图像形成面Q1的法兰距误差进行校正的法兰距校正透镜组FBG。
一般，在超短焦点透镜的情况下，如果为了消除装置主体的法兰距误差而使用聚焦透镜组进行聚焦调整，则会产生比较大的像面弯曲。对此，根据本实施方式，能够使用法兰距校正透镜组FBG来对装置主体的法兰距误差进行校正。因而，能够在抑制像面弯曲的产生的同时降低法兰距误差的影响。
此外，在本实施方式涉及的镜头***中，法兰距校正透镜组FBG可以在将可更换镜头安装到装置主体之后进行位置调整。
根据这样的结构，法兰距误差按每个装置主体而分别不同，因而通过在将可更换镜头安装到装置主体之后对法兰距校正透镜组FBG进行位置调整，能够按每个装置主体来调整法兰距。
此外，本实施方式涉及的镜头***也可以满足以下的条件(1)。
0.15＜|{1-(βbw2)}×(βbrw2)|＜1.40 (1)
其中，
βbw：法兰距校正透镜FBG的广角端处的近轴横向倍率，
βbrw：相比于法兰距校正透镜FBG位于更靠缩小侧的位置的所有透镜的广角端处的近轴横向倍率。
条件(1)是表示法兰距校正透镜FBG的聚焦灵敏度的条件式。通过满足该条件，法兰距调整变得容易。如果低于条件(1)的下限，则在进行法兰距调整时，产生像面弯曲等其他像差。反之，如果超过上限，则法兰距调整的灵敏度变得过高，调整变得困难。
另外，除条件(1)之外，还进一步地通过满足以下的条件(1A)以及(1B)的至少1个，从而获得更有利的效果。
|{1-(βbw2)}×(βbrw2)|＞0.20 (1A)
|{1-(βbw2)}×(βbrw2)|＜1.20 (1B)
此外，本实施方式涉及的镜头***也可以满足以下的条件(2)。
0.01＜|{1-(βfw2)}×(βfrw2)|＜0.15 (2)
其中，
βfw：聚焦透镜组FG1的广角端处的近轴横向倍率，
βfrw：相比于聚焦透镜组FG1位于更靠缩小侧的位置的所有透镜的广角端处的近轴横向倍率。
条件(2)是表示聚焦透镜组FG1的聚焦灵敏度的条件式。通过满足该条件，聚焦调整变得容易。如果低于条件(2)的下限，则在进行聚焦调整时，在投影距离变化时，聚焦透镜组FG1的移动量变大，会过度地产生像面弯曲等。反之，如果超过上限，则在投影距离变化时，聚焦透镜组FG1的移动量变得过小，不能充分地校正像面弯曲。
另外，除条件(2)之外，还进一步地通过满足以下的条件(2A)以及(2B)的至少1个，从而获得更有利的效果。
|{1-(βfw2)}×(βfrw2)|＞0.02 (2A)
|{1-(βfw2)}×(βfrw2)|＜0.05 (2B)
此外，也可以是，本实施方式涉及的镜头***还具备通过沿着光轴的移动来对在放大共轭点处的像面弯曲量进行校正的像面弯曲校正透镜组FG2，
并且满足以下的条件(3)。
|{1-(βcw2)}×(βcrw2)|＜0.01 (3)
其中，
βcw：像面弯曲校正透镜组FG2的广角端处的近轴横向倍率，
βcrw：相比于像面弯曲校正透镜组FG2位于更靠缩小侧的位置的所有透镜的广角端处的近轴横向倍率。
条件(3)是表示像面弯曲校正透镜组FG2的聚焦灵敏度的条件式。通过满足该条件，像面弯曲调整变得容易。如果超过条件(2)的上限，则在使像面弯曲校正透镜组FG2移动时，聚焦位置变化，需要再次进行利用聚焦透镜组FG1的调整。
另外，除条件(3)之外，进一步地通过满足以下的条件(3A)来获得更有利的效果。
|{1-(βcw2)}×(βcrw2)|＜0.001 (3A)
此外，也可以是，本实施方式涉及的镜头***具备放大光学***Op，该放大光学***Op具有多个透镜元件，相比于中间成像位置MI位于更靠放大侧的位置，并满足以下的条件(4)。
1＜ff/fw＜3 (4)
其中，
fw：广角端处的整个***的焦距，
ff：放大光学***Op的焦距。
条件(4)是用于规定放大光学***Op的焦距与广角端的整个***的焦距的关系的条件式。通过满足该条件，能够实现良好的广角变焦镜头。如果超过上限，则广角化变得困难。反之，如果低于下限，则倍率色像差变大，不能获得良好的画质。
此外，也可以是本实施方式涉及的镜头***具有多个透镜元件，具备相比于中间成像位置MI位于更靠缩小侧的位置的中继光学***Ol，并满足以下的条件(5)。
2＜fr/fw＜4 (5)
其中，
fw：广角端处的整个***的焦距，
fr：广角端处的中继光学***Ol的焦距。
条件(5)是用于规定广角端处的中继光学***Ol的焦距与广角端的整个***的焦距的关系的条件式。通过满足该条件，能够实现小型的镜头***。如果超过上限，则镜头***的全长变长。反之，如果低于下限，则难以确保后焦距。
此外，本实施方式涉及的镜头***也可以满足以下的条件(6)。
5＜fb/fw＜30 (6)
其中，
fw：广角端处的整个***的焦距，
fb：整个***的后焦距。
条件(6)是用于规定整个***的后焦距与广角端的整个***的焦距的关系的条件式。通过满足该条件，能够实现小型的镜头***。如果超过上限，则镜头***的全长变长。反之如果低于下限，则难以在镜头***与原图像S之间配置棱镜等光学元件P。
此外，本实施方式涉及的镜头***也可以满足以下的条件(7)。
|ω|＞60 (7)
其中，
ω：广角端的最大的半视角。
条件(7)是用于规定广角端的最大的半视角的条件式。通过满足该条件，能够缩短从镜头***到放大侧的放大共轭点的距离。如果低于下限，则投影距离变长，产生像面弯曲。
此外，本实施方式涉及的镜头***也可以在内部具有分别与所述放大共轭点以及所述缩小共轭点共轭的中间成像位置。
根据这样的结构，广角化变得容易，各种光学像差特别是倍率色像差等的校正变得容易。
如以上那样，作为在本申请中公开的技术的例示，对若干实施例进行了说明。然而，本公开中的技术不限定于此，也能够应用于进行了适当变更、置换、附加、省略等而得到的实施方式。
以下，对实施例1～4涉及的镜头***的数值实施例进行说明。另外，在各数值实施例中，表中的长度的单位均为“mm”，视角的单位均为
Figure BDA0003202188030000143
此外，在各数值实施例中，r为曲率半径，d为面间隔，nd为相对于d线的折射率，vd为相对于d线的阿贝数。此外，在各数值实施例中，标注有＊标记的面是非球面，非球面形状通过下式定义。
[数学式1]
Figure BDA0003202188030000141
其中，
Z：从光轴起的高度h的非球面上的点到非球面顶点的切平面的距离，
h：从光轴起的高度，
r：顶点曲率半径，
κ：圆锥常数，
An：n阶非球面系数。
(数值实施例1)
对于数值实施例1(对应于实施例1)的镜头***，将面数据示于表1，将各种数据示于表2，将单透镜数据示于表3，将变焦透镜组数据示于表4。
[表1]
面数据
Figure BDA0003202188030000142
Figure BDA0003202188030000151
Figure BDA0003202188030000161
非球面数据
第7面
K＝0.00000E+00，A4＝-9.25590E-06，A6＝-5.88150E-08，A8＝2.38914E-11A10＝0.00000E+00，A12＝0.00000E+00
第8面
K＝-8.31100E-01，A4＝-2.05330E-05，A6＝-1.45537E-07，A8＝-2.45145E-10A10＝1.48930E-12，A12＝0.00000E+00
第19面
K＝0.00000E+00，A4＝1.67567E-05，A6＝-1.24548E-07，A8＝2.59137E-10A10＝-8.49584E-13，A12＝2.12524E-15
第20面
K＝0.00000E+00，A4＝3.00558E-05，A6＝-1.99833E-08，A8＝-1.05179E-10A10＝3.86888E-13，A12＝-2.40991E-17
第29面
K＝0.00000E+00，A4＝6.27880E-05，A6＝-1.54311E-07，A8＝7.71760E-11A10＝0.00000E+00，A12＝0.00000E+00
第30面
K＝0.00000E+00，A4＝3.16302E-06，A6＝-1.09572E-07，A8＝3.14237E-11A10＝0.00000E+00，A12＝0.00000E+00
[表2]
各种数据(物距900mm)
Figure BDA0003202188030000171
各种数据(物距600mm)
Figure BDA0003202188030000181
各种数据(物距2400mm)
Figure BDA0003202188030000182
[表3]
单透镜数据
Figure BDA0003202188030000183
Figure BDA0003202188030000191
[表4]
变焦透镜组数据
Figure BDA0003202188030000192
(数值实施例2)
对于数值实施例2(对应于实施例2)的镜头***，将面数据示于表5，将各种数据示于表6，将单透镜数据示于表7，将变焦透镜组数据示于表8。
[表5]
面数据
Figure BDA0003202188030000193
Figure BDA0003202188030000201
Figure BDA0003202188030000211
非球面数据
第7面
K＝0.00000E+00，A4＝7.78300E-07，A6＝-8.14798E-08，A8＝2.54665E-11A10＝0.00000E+00
第8面
K＝-7.80737E-01，A4＝-7.45302E-06，A6＝-1.35381E-07，A8＝-7.07149E-10A10＝2.49573E-12
第19面
K＝0.00000E+00，A4＝3.15412E-06，A6＝-7.40643E-08，A8＝-8.73806E-12A10＝5.48746E-13
第20面
K＝0.00000E+00，A4＝2.20679E-05，A6＝-3.66400E-09，A8＝-1.01741E-10A10＝4.59590E-13
第29面
K＝0.00000E+00，A4＝6.97301E-05，A6＝-1.74499E-07，A8＝1.02961E-10A10＝0.00000E+00
第30面
K＝0.00000E+00，A4＝5.00921E-06，A6＝-1.09294E-07，A8＝2.35695E-11A10＝0.00000E+00
[表6]
各种数据(物距900mm)
Figure BDA0003202188030000221
各种数据(物距600mm)
Figure BDA0003202188030000222
各种数据(物距2400mm)
Figure BDA0003202188030000223
[表7]
单透镜数据
Figure BDA0003202188030000224
Figure BDA0003202188030000231
[表8]
变焦透镜组数据
Figure BDA0003202188030000232
Figure BDA0003202188030000241
(数值实施例3)
对于数值实施例3(对应于实施例3)的镜头***，将面数据示于表9，将各种数据示于表10，将单透镜数据示于表11，将变焦透镜组数据示于表12。
[表9]
面数据
Figure BDA0003202188030000242
Figure BDA0003202188030000251
Figure BDA0003202188030000261
非球面数据
第7面
K＝0.00000E+00，A4＝7.11661E-06，A6＝-6.88598E-08，A8＝5.23999E-12A10＝0.00000E+00
第8面
K＝-7.63267E-01，A4＝1.43837E-05，A6＝-1.11045E-07，A8＝-6.89881E-10A10＝1.61737E-12
第19面
K＝0.00000E+00，A4＝1.15445E-05，A6＝-6.92582E-08，A8＝-4.01121E-11A10＝2.77038E-13
第20面
K＝0.00000E+00，A4＝2.69193E-05，A6＝4.33014E-09，A8＝-1.28701E-10A10＝4.32979E-13
第29面
K＝0.00000E+00，A4＝7.30983E-05，A6＝-1.10938E-07，A8＝4.73473E-11A10＝0.00000E+00
第30面
K＝0.00000E+00，A4＝2.43552E-05，A6＝-8.49789E-08，A8＝3.15280E-11A10＝0.00000E+00
[表10]
各种数据(物距900mm)
Figure BDA0003202188030000271
各种数据(物距600mm)
Figure BDA0003202188030000272
各种数据(物距2400mm)
Figure BDA0003202188030000273
[表11]
单透镜数据
Figure BDA0003202188030000274
Figure BDA0003202188030000281
[表12]
变焦透镜组数据
Figure BDA0003202188030000282
(数值实施例4)
对于数值实施例4(对应于实施例4)的镜头***，将面数据示于表13，将各种数据示于表14，将单透镜数据示于表15。
[表13]
面数据
Figure BDA0003202188030000283
Figure BDA0003202188030000291
Figure BDA0003202188030000301
非球面数据
第7面
K＝0.00000E+00，A4＝6.41234E-06，A6＝-6.37533E-08，A8＝-8.72388E-12A10＝0.00000E+00
第8面
K＝-7.58278E-01，A4＝6.89232E-06，A6＝-8.38725E-08，A8＝-6.99755E-10A10＝1.71989E-12
第19面
K＝0.00000E+00，A4＝9.99788E-06，A6＝-6.59581E-08，A8＝-2.28076E-11A10＝1.72628E-13
第20面
K＝0.00000E+00，A4＝2.61871E-05，A6＝1.45912E-08，A8＝-1.72864E-10A10＝3.69148E-13
第29面
K＝0.00000E+00，A4＝5.51089E-05，A6＝-1.05828E-07，A8＝2.41991E-11A10＝0.00000E+00
第30面
K＝0.00000E+00，A4＝4.76768E-06，A6＝-1.06416E-07，A8＝5.99126E-11A10＝0.00000E+00
[表14]
各种数据(物距900mm)
Figure BDA0003202188030000311
各种数据(物距600mm)
d4 1.0886
d20 0.7048
各种数据(物距2400mm)
d4 1.1296
d20 0.2000
[表15]
单透镜数据
Figure BDA0003202188030000321
在以下的表16中，示出各数值实施例中的各条件式的对应值。
[表16]
条件 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
(1) 0.68 0.70 0.25 1.15
(2) 0.03 0.04 0.03 0.04
(3) 0.00 0.00 0.00 0.00
(4) 1.94 1.98 2.65 1.93
(5) 3.26 3.38 2.48 3.85
(6) 10.29 10.34 10.34 10.50
(7) 70.01 70.03 70.04 70.01
在上述的实施例1～4中，在法兰距误差例如变长0.1mm的情况下，法兰距校正透镜组FBG向缩小侧移动0.07mm到0.67mm程度。另外，有时移动方向根据法兰距校正透镜组FBG的光焦度等变化。在实施例1中，使法兰距校正透镜组FBG向缩小侧移动1.47mm程度，在实施例2中使法兰距校正透镜组FBG向缩小侧移动1.43mm程度，在实施例3中使法兰距校正透镜组FBG向缩小侧移动4mm程度，在实施例4中使法兰距校正透镜组FBG移动0.87mm程度，由此能够进行法兰距校正。
(实施方式2)
以下，使用图22对本公开的实施方式2进行说明。图22是示出本公开涉及的图像投影装置的一个例子的框图。图像投影装置100具备在实施方式1中公开的可更换镜头1和装置主体105。装置主体105具备图像形成元件101、光源102和控制部110等。可更换镜头1能够构成为相对于装置主体105而能够自由拆装地安装。图像形成元件101例如由液晶、DMD等构成，生成经由可更换镜头1投影到屏幕SR的图像。光源102由LED(发光二极管)、激光器等构成，向图像形成元件101供给光。控制部110由CPU或MPU等构成，控制整个装置以及各组件。例如，控制部110在可更换镜头1的聚焦时，对图1所示的聚焦驱动部11进行驱动控制。在可更换镜头1是变焦镜头***的情况下，控制部110也能够对可更换镜头1的变焦进行控制。图1所示的法兰距调整机构12也可以构成为能够由控制部110控制。控制部110也可以例如在安装可更换镜头1时驱动法兰距调整机构12，在聚焦时或变焦时固定法兰距调整机构12。
以上的图像投影装置100通过采用实施方式1涉及的可更换镜头1，即便在装置主体中存在法兰距误差的情况下，也能够在抑制像面弯曲的产生的同时降低法兰距误差的影响。
(实施方式3)
以下，使用图23对本公开的实施方式3进行说明。图23是示出本公开涉及的摄像装置的一个例子的框图。摄像装置200具备在实施方式1中公开的可更换镜头1和装置主体205。装置主体205具备摄像元件201和控制部210等。可更换镜头1能够构成为相对于装置主体205而能够自由拆装地安装。摄像元件201例如由CCD(电荷耦合元件)图像传感器、CMOS图像传感器等构成，对可更换镜头1形成的物体OBJ的光学像进行受光，并变换成电的图像信号。控制部210由CPU或MPU等构成，并控制整个装置以及各组件。例如，控制部210与实施方式2同样地，能够控制图1所示的聚焦驱动部11以及法兰距调整机构12。
以上的摄像装置200通过采用实施方式1涉及的可更换镜头1，从而即便在装置主体中存在法兰距误差的情况下，电能够在抑制像面弯曲的产生的同时降低法兰距误差的影响。
如以上那样，作为本公开中的技术的公开，对实施方式1～3进行了说明。为此提供了附图以及详细的说明。然而，本公开中的技术不限定于此，也能够应用于适当进行了变更、置换、附加、省略等而得到的实施方式。此外，也能够对上述各实施方式中说明的各构成要素进行组合，从而作为新的实施方式。因此，以下，对其他实施方式进行例示。
在上述的各实施方式中，作为上述的透镜、透镜元件以及透镜组，能够使用单透镜、组合多个透镜而得到的透镜组或复合透镜。例如，在上述的各实施例中，示出了法兰距校正透镜组FBG由2块透镜元件构成的例子，法兰距校正透镜组FBG不限定于此。法兰距校正透镜组FBG既可以由3块以上的透镜元件构成，也可以由1块透镜元件构成。
如以上那样，作为本公开中的技术的公开，对实施方式进行了说明。为此提供了附图以及详细的说明。
因此，在记载于附图以及详细的说明的构成要素之中，不仅包括为了解决课题而必须的构成要素，还可能为了例示上述技术而包括并不是为了解决课题而必须的构成要素。因而，不能因为这些非必须的构成要素被记载于附图或详细的说明中而直接将这些非必须的构成要素认定为是必须的。
此外，上述的实施方式用于例示本公开中的技术，所以能够在请求的范围或其等同的范围内进行各种变更、置换、附加、省略等。
产业上的可利用性
本公开能够应用于投影仪、平视显示器等图像投影装置以及数字静态相机、数字摄像机、监控***中的监控相机、Web相机、车载相机等摄像装置。特别地，本公开能够应用于投影仪、数字静态相机***、数字摄像机***之类的要求高画质的光学***。

Claims (12)

1.一种可更换镜头，相对于具有形成图像的图像形成面的装置主体而能够自由拆装地安装，具有放大侧的放大共轭点以及缩小侧的缩小共轭点，
所述可更换镜头具备：
聚焦透镜组，用于通过沿着光轴的移动来进行所述放大共轭点处的聚焦调整；和
法兰距校正透镜组，用于通过沿着所述光轴的移动来对该可更换镜头相对于所述图像形成面的法兰距误差进行校正。
2.根据权利要求1所述的可更换镜头，其中，
所述法兰距校正透镜组在将所述可更换镜头安装到所述装置主体之后进行位置调整。
3.根据权利要求1所述的可更换镜头，其中，
满足以下的条件(1)：
0.15＜|{1-(βbw2)}×(βbrw2)|＜1.40 (1)
其中，
βbw：所述法兰距校正透镜的广角端处的近轴横向倍率，
βbrw：相比于所述法兰距校正透镜位于更靠所述缩小侧的位置的所有透镜的广角端处的近轴横向倍率。
4.根据权利要求1所述的可更换镜头，其中，
满足以下的条件(2)：
0.01＜|{1-(βfw2)}×(βfrw2)|＜0.15 (2)
其中，
βfw：所述聚焦透镜组的广角端处的近轴横向倍率，
βfrw：相比于所述聚焦透镜组位于更靠所述缩小侧的位置的所有透镜的广角端处的近轴横向倍率。
5.根据权利要求1所述的可更换镜头，其中，
还具备：像面弯曲校正透镜组，通过沿着光轴的移动来对所述放大共轭点处的像面弯曲量进行校正，
满足以下的条件(3)：
|({1-(βcw2)}×(βcrw2)|＜0.01 (3)
其中，
βcw：所述像面弯曲校正透镜组的广角端处的近轴横向倍率，
βcrw：相比于所述像面弯曲校正透镜组位于更靠缩小侧的位置的所有透镜的广角端处的近轴横向倍率。
6.根据权利要求1所述的可更换镜头，其中，
具备：放大光学***，该放大光学***具有多个透镜元件，并且相比于所述中间成像位置位于更靠所述放大侧的位置，
满足以下的条件(4)：
1＜ff/fw＜3 (4)
其中，
fw：广角端处的整个***的焦距，
ff：所述放大光学***的焦距。
7.根据权利要求1所述的可更换镜头，其中，
具备：中继光学***，该中继光学***具有多个透镜元件，并且相比于所述中间成像位置位于更靠所述缩小侧的位置，
满足以下的条件(5)：
2＜fr/fw＜4 (5)
其中，
fw：广角端处的整个***的焦距，
fr：广角端处的所述中继光学***的焦距。
8.根据权利要求1所述的可更换镜头，其中，
满足以下的条件(6)：
5＜fb/fw＜30 (6)
其中，
fw：广角端处的整个***的焦距，
fb：整个***的后焦距。
9.根据权利要求1所述的可更换镜头，其中，
满足以下的条件(7)：
|ω|＞60 (7)
其中，
ω：广角端的最大的半视角。
10.根据权利要求1所述的可更换镜头，其中，
在内部具有分别与所述放大共轭点以及所述缩小共轭点共轭的中间成像位置。
11.一种图像投影装置，具备：
权利要求1至10中任一项所述的可更换镜头；和
图像形成元件，生成经由该可更换镜头投影到屏幕的图像。
12.一种摄像装置，具备：
权利要求1至10中任一项所述的可更换镜头；和
摄像元件，对该可更换镜头形成的光学像进行受光，并变换成电的图像信号。
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