CN101361014B - 变焦镜头和使用变焦镜头的投影仪 - Google Patents

变焦镜头和使用变焦镜头的投影仪 Download PDF

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Abstract

提供薄的投影仪和紧凑的变焦镜头，投影仪用于投影来自诸如DMD的光阀的图像以通过以放大的方式改变光到屏幕等上的反射方向来形成图像，变焦镜头具有高性能和小的透镜孔径。提供了变焦镜头，其从其放大侧起按顺序由总体上具有负屈光力的第一透镜组、总体上具有正屈光力的第二透镜组、总体上具有负屈光力的第三透镜组、以及总体上具有正屈光力的第四透镜组组成，其中，在改变焦距时，固定第四透镜组，使第一透镜组和第二透镜组在从广角端到中间范围的范围上在从放大侧到缩小侧的方向上在光轴上移动并且使其在从中间范围到长焦端的范围上在从缩小侧到放大侧的方向上在光轴上移动，并且使第三透镜组在从广角端到长焦端的范围上在从缩小侧到放大侧的方向上在光轴上移动，由此改变变焦镜头的整个透镜系统的焦距。

Description

变焦镜头和使用变焦镜头的投影仪 
背景技术
本发明涉及具有小透镜孔径的紧凑的变焦透镜，其投影来自诸如主要是DMD(数字微镜器件)的光阀的图像，其中，通过以放大的比例改变照射其上的光到屏幕等上的反射方向来形成图像。 
在获得小型化的投影仪单元中，在投影仪单元上采用DMD作为光阀被认为优于其它方法。当前，便携式的紧凑的投影仪单元已广为人知，并且它们中，由于呈现信息时的易操作性，数据投影仪构成了兴趣的中心。在设计为便携式的投影仪单元中，减小投影仪单元的厚度是关键的，并且因此，应当说，减小厚度是许多情况下与笔记型个人计算机安装到一起以与其组合使用的投影仪单元中的最关键因素。作为用于解决此问题的装置的范例，例如，日本公开特许公报2004-271668号公开了用于使投影透镜紧凑的设计方法。 
本发明的一方面是提供投影仪单元，其足够薄，方便携带，并且通过实现紧凑的变焦镜头，甚至在有限的空间内，其能够投射具有高图像质量的放大的图像到大屏幕上。 
发明内容
根据本发明的优选方面，提供了一种包括光学系统的变焦镜头，光学系统由多个透镜元件或多个透镜组组成，其中，最大有效孔径和图像圆(image circle)的大小满足下述条件表达式(1)，且视角和亮度分别满足下述条件表达式(2)、(3)： 
(1)1.00＜φL/φI＜1.60 
(2)55＜BW＜70 
(3)1.8＜FN＜2.9 
其中 
φL：透镜系统的最大有效孔径； 
φI：围住光轴附近缩小侧图像平面上整个图像显示单元的最小大小的圆的直径； 
BW：相对于具有φL的图像点的全视角，其是在广角端处、聚焦操作可用时，焦点形成于距放大侧第一表面1700mm的物距时的值； 
FN：整个透镜系统的全孔径F值，其是聚焦操作可用时焦点形成于距所述放大侧第一表面1700mm的所述物距时的最小值。 
此外，根据本发明的另一优选方面，提供了一种投影仪，其中安装有该变焦镜头。 
附图说明
图1是0.7英寸图像显示设备的尺寸图； 
图2是0.55英寸图像显示设备的尺寸图； 
图3是示出根据本发明的变焦镜头的第一实施例的透镜配置的图示； 
图4是示出第一实施例的光路和透镜有效孔径的图示； 
图5是示出第一实施例的像差的图示； 
图6是示出根据本发明的变焦镜头的第二实施例的透镜配置的图示； 
图7是示出第二实施例的光路和透镜有效孔径的图示； 
图8是示出第二实施例的像差的图示； 
图9是示出根据本发明的变焦镜头的第三实施例的透镜配置的图示； 
图10是示出第三实施例的光路和透镜有效孔径的图示； 
图11是示出第三实施例的像差的图示； 
图12是使用根据本发明的变焦镜头的投影仪的外视图。 
具体实施方式
以下，将基于其具体数字实施例描述本发明。此外，具有正屈光力的透镜元件描绘为正透镜元件，而具有负屈光力的透镜元件描绘为负透镜元件。 
图3和4中所示的第一实施例的变焦镜头是紧凑的投影变焦镜头，其 最佳地适合于使用图1中所示的0.7英寸DMD图像显示设备的应用。此变焦镜头作为投影透镜具有29.0mm的最大有效孔径，并且从其放大侧起按顺序由总体上具有负屈光力的第一透镜组LG1、总体上具有正屈光力的第二透镜组LG2、总体上具有负屈光力的第三透镜组LG3、以及总体上具有正屈光力的第四透镜组LG4组成。 
通过从其放大侧按顺序部署形成为使得从为凸面的放大侧向外凸起的凹凸形状的负透镜元件(指定为L101并具有放大侧表面101和缩小侧表面102)、使得从为凸面的放大侧向外凸起的负透镜元件(指定为L102并具有放大侧表面103和缩小侧表面104)、负透镜元件(指定为L103并具有放大侧表面105和缩小侧表面106)、正透镜元件(指定为L104并具有放大侧表面106和缩小侧表面107，粘接到L103)、及负透镜元件(指定为L105并具有放大侧表面108和缩小侧表面109)来组成第一透镜组LG1。 
通过部署单个正透镜元件(指定为L201，并具有放大侧表面201和缩小侧表面202)来组成紧随第一透镜组LG1的第二透镜组LG2。 
通过部署正透镜元件(指定为L301，并具有放大侧表面301和缩小侧表面302)、负透镜元件(指定为L302，并具有放大侧表面303和缩小侧表面304)、正透镜元件(指定为L303，具有放大侧表面304和缩小侧表面305，并且粘接到L302)、负透镜元件(指定为L304，并具有放大侧表面306和缩小侧表面307)、以及正透镜元件(指定为L305，具有放大侧表面307和缩小侧表面308，并粘接到L304)来组成第三透镜组LG3。 
通过部署单个正透镜元件(指定为L401，并具有放大侧表面401和缩小侧表面402)来组成第四透镜组LG4。此外，是诸如DMD的光阀的组成部分的盖玻片CG(具有指定为C01的放大侧表面和指定为C02的缩小侧表面)设置在第四透镜组LG4的缩小侧和光阀表面之间，期间设置有微小空隙。 
此外，在改变焦距时，固定第四透镜组LG4，使第一透镜组LG1和第二透镜组LG2在从广角端到中间范围的范围上在从放大侧到缩小侧的方向上在光轴上移动并且使其在从中间范围到长焦端的范围上在从缩小侧到放大侧的方向上在光轴上移动，并且使第三透镜组LG3在从广角端到长焦端的范围上在从缩小侧到放大侧的方向上在光轴上移动，由此改变变焦镜头 的整个透镜系统的焦距。 
图6和7中所示的第二实施例的变焦镜头是紧凑的投影变焦镜头，其最佳地适合于使用图2中所示的0.5英寸DMD图像显示设备的应用。此变焦镜头作为投影透镜具有24.68mm的最大有效孔径，并且从其放大侧起按顺序由总体上具有负屈光力的第一透镜组LG1、总体上具有负屈光力的第二透镜组LG2、总体上具有正屈光力的第三透镜组LG3、以及总体上具有正屈光力的第四透镜组LG4组成。 
通过从其放大侧按顺序部署形成为使得从为凸面的放大侧向外凸起的凹凸形状的负透镜元件(指定为L101并具有放大侧表面101和缩小侧表面102)、负透镜元件(指定为L102并具有放大侧表面103和缩小侧表面104)、正透镜元件(指定为L103，具有放大侧表面104和缩小侧表面105，并且粘接到L102)、负透镜元件(指定为L104，并具有放大侧表面106和缩小侧表面107)、及正透镜元件(指定为L105，并具有放大侧表面108和缩小侧表面109)来组成第一透镜组LG1。 
通过部署负透镜元件(指定为L201，并具有放大侧表面201和缩小侧表面202)和正透镜元件(指定为L202，并具有放大侧表面202和缩小侧表面203)来组成紧随第一透镜组LG1的第二透镜组LG2。 
通过部署正透镜元件(指定为L301，并具有放大侧表面301和缩小侧表面302)、负透镜元件(指定为L302，并具有放大侧表面303和缩小侧表面304)、正透镜元件(指定为L303，并具有放大侧表面305和缩小侧表面306)、负透镜元件(指定为L304，并具有放大侧表面307和缩小侧表面308)、以及正透镜元件(指定为L305，具有放大侧表面308和缩小侧表面309，并粘接到L304)来组成第三透镜组LG3。 
通过部署单个正透镜元件(指定为L401，并具有放大侧表面401和缩小侧表面402)来组成第四透镜组LG4。此外，是诸如DMD的光阀的组成部分的盖玻片CG(具有指定为C01的放大侧表面和指定为C02的缩小侧表面)设置在第四透镜组LG4的缩小侧和光阀表面之间，期间设置有微小空隙。 
在改变焦距时，固定第四透镜组LG4，使第一透镜组LG1和第二透镜组LG2在从广角端到中间范围的范围上在从放大侧到缩小侧的方向上在光 轴上移动并且使其在从中间范围到长焦端的范围上在从缩小侧到放大侧的方向上在光轴上移动，并且使第三透镜组LG3在从广角端到长焦端的范围上在从缩小侧到放大侧的方向上在光轴上移动，由此改变变焦镜头的整个透镜系统的焦距。 
图9和10中所示的第三实施例的变焦镜头是紧凑的投影变焦镜头，其最佳地适合于使用图2中所示的0.5英寸DMD图像显示设备的应用。此变焦镜头作为投影透镜具有30.16mm的最大有效孔径，并且从其放大侧起按顺序由总体上具有正屈光力的第一透镜组LG1、总体上具有负屈光力的第二透镜组LG2、总体上具有正或负屈光力的第三透镜组LG3、总体上具有正屈光力的第四透镜组LG4及总体上具有正屈光力的第五透镜组LG5组成。 
通过部署具有正屈光力的单个透镜元件(指定为L101，并具有放大侧表面101和缩小侧表面102)来组成第一透镜组LG1。 
通过从其放大侧按顺序部署形成为使得从为凸面的放大侧向外凸起的凹凸形状的负透镜元件(指定为L201并具有放大侧表面201和缩小侧表面202)、负透镜元件(指定为L202并具有放大侧表面203和缩小侧表面204)、正透镜元件(指定为L203，具有放大侧表面204和缩小侧表面205，并且粘接到L202)、负透镜元件(指定为L204并具有放大侧表面206和缩小侧表面207)、及正透镜元件(指定为L205，并具有放大侧表面208和缩小侧表面209)来组成第二透镜组LG2。 
通过部署单个正透镜元件(指定为L301，并具有放大侧表面301和缩小侧表面302)来组成第三透镜组LG3。 
通过部署正透镜元件(指定为L401，并具有放大侧表面401和缩小侧表面402)、正透镜元件(指定为L402，并具有放大侧表面403和缩小侧表面404)、负透镜元件(指定为L403，并具有放大侧表面405和缩小侧表面406)、正透镜元件(指定为L404，并具有放大侧表面407和缩小侧表面408)、以及负透镜元件(指定为L405，具有放大侧表面409和缩小侧表面410)及正透镜元件(指定为L406，具有放大侧表面410和缩小侧表面411，并粘接到L405)来组成第四透镜组LG4。 
通过部署单个正透镜元件(指定为L501，并具有放大侧表面501和缩 小侧表面502)来组成第五透镜组LG5。此外，是诸如DMD的光阀的组成部分的盖玻片CG(具有指定为C01的放大侧表面和指定为C02的缩小侧表面)设置在第五透镜组LG5的缩小侧和光阀表面之间，期间设置有微小空隙。 
在改变焦距时，固定第一透镜元件和第五透镜组LG5，使第二透镜组LG2和第三透镜组LG3在从广角端到中间范围的范围上在从放大侧到缩小侧的方向上在光轴上移动并且使其在从中间范围到长焦端的范围上在从缩小侧到放大侧的方向上在光轴上移动，并且使第四透镜组LG4在从广角端到长焦端的范围上在从缩小侧到放大侧的方向上在光轴上移动，由此改变变焦镜头的整个透镜系统的焦距。 
如所知，在每个实施例中使用的非球面表面的配置由曲面规定，该曲面通过绕光轴旋转由下述非球面表达式(Z轴形成在光轴方向上而Y轴形成在以直角横截光轴的方向上)给出的曲线而获得： 
Z＝(Y2/r)/[1+√{1-(1+K)(Y/r)2}]+A·Y4+B·Y6
+C·Y8+D·Y10+... 
其中，r：近轴曲率半径；K：锥面常数；A、B、C、D...：较高次非球面系数。需要注意，在于表格中描绘锥面常数和较高次非球面常数中，“E和多个跟随的E”描绘“10的幂”。例如，“E-4”意指10-4，并且直接位于此数字值之前的数字值仅需要由此相乘。 
此外，每个实施例的变焦镜头是包括光学系统的变焦镜头，光学系统由多个透镜元件或多个透镜组组成，其中，最大有效孔径和图像圆(image circle)的大小满足下述条件表达式(1)，且视角和亮度分别满足下述条件表达式(2)、(3)： 
(1)1.00＜φL/φI＜1.60 
(2)55＜BW＜70 
(3)1.8＜FN＜2.9 
其中 
φL：透镜系统的最大有效孔径； 
φI：围住光轴附近缩小侧图像平面上整个图像显示单元的最小大小的 圆的直径； 
BW：相对于具有φL的图像点的全视角，其是在广角端处聚焦操作可用时，焦点形成于距放大侧第一表面1700mm的物距时的值； 
FN：整个透镜系统的全孔径F值，其是聚焦操作可用时焦点形成于距所述放大侧第一表面1700mm的所述物距时的最小值。 
虽然本发明的特征在于能够降低透镜的有效孔径，但是条件表达式用于将透镜的有效孔径比作图像圆，作为系数。即，根据本发明，能够降低孔径，而保持图像圆在所需水平。超过下限表示需要进一步的小型化并要求离轴像差退化，并且包括畸变的边缘性能退化。此外，全孔径F值也增大，由此收集光线的角度减小了，由此使得难于保证亮度。相反，在超过上限的情况下，有效孔径增大，且变焦镜头和相对于小型化正常地设计的透镜之间的区别变得不可能，由此失去了本发明的光学系统的特征。此外，视角提高了，其大大影响了前透镜元件的边缘区域上的有效孔径。 
在本发明的变焦镜头中，视角设置为落入由条件表达式(2)限定的范围内。在超过下限的情况下，变焦镜头的应用受到限制，并且其乘积值减小了。相反，在超过上限的情况下，不可避免地增大了有效透镜孔径或在边缘区域的性能退化了。 
条件表达式(3)是使得主要影响在整个透镜系统的通常地中心的部分处的有效孔径。在近些年，在许多情况下，光学系统需要大的后焦距，并且为了满足此需要，在许多情况下，整个透镜系统为反焦类型。当此发生时，通常地在整个透镜系统的中心部分，光轴上的光线束变得最密。因为光线束的大小由全孔径F值确定，所以难于大大修改大小。因此，在条件表达式(3)中超过下限时，虽然依赖于与前透镜元件的边缘尺寸的关系和其它规格值，但是在光学系统的中心附近的尺寸通常增大，这损害小型化。相反，在F值使得超过上限时，作为规格之一，不足的光量成为问题，这导致缺乏功率(power)的产品。 
此外，从整个图像显示单元的图像显示区域的上边沿部分到封装的上边沿部分的尺寸和透镜系统的最大有效孔径的幅度优选地满足下述条件表达式(4)，且边缘照明或边缘光比率的量优选地满足下述条件表达式(5)： 
(4)0.90＜(φL/2)/SP＜1.50 
(5)50＜VG＜70 
其中， 
SP：从整个图像显示单元的中心到图像显示区域的上边沿部分和到封装的上端部分之间的尺寸差异； 
VG：边缘照明或边缘光比率的量，其是聚焦操作可用时在广角端处、焦点形成于距放大侧第一表面1700mm的所述物距时的值。 
通常地，投影透镜不部署成使得透镜的光轴与图像显示设备的中心一致。相反，在许多情况下，投影透镜部署成使得透镜系统的光轴部署在图像显示设备的图像显示区域的上边沿部分附近。在此情况下，从图像显示设备的中心到图像显示区域的上边沿部分和到封装的上边沿部分之间的尺寸差异具有关键意义。在没有考虑投影光学系统中的那些元件以外的其它元件的影响的情况下，在没有超过此值时，即，在条件表达式(4)的值小于一时，包含在投影仪的厚度中的将是封装。此外，在超过此值时，即，在条件表达式(4)的值大于一时，包含在投影仪的厚度中的将是有效孔径。因此，甚至即使考虑了透镜筒，在超过条件表达式(4)的下限时，将不会提供对投影仪的厚度的影响，并且仅需要性能中的退化。相反，在超过条件表达式(4)的上限时，因为难于使得投影仪更薄(由于透镜的大小)，需要检查产品的规格，其包括产品的配置和其包含的机械部件的布置。 
条件表达式(5)涉及边缘照明或边缘光比率的量。在投影透镜中，通常地，边缘照明比率设置得稍微较大，并且为使此发生，虽然依赖于与视角的平衡，通常需要在前透镜元件附近和稍靠近图像平面的位置提高投影的有效孔径。在超过条件表达式(5)的下限时，其不必是本发明的特定的透镜系统。相反，在超过上限时，或者有效孔径将大大提高，或者将需要边缘性能中的退化，并且与规格和性能的兼容将变得困难。 
图12中示出了应用了本发明的变焦镜头的投影仪的外视图。如图12中所示，投影仪10基本形成为长方体形状并且具有透镜盖19，透镜盖盖住提供在前面板12的侧面的投影开口，前面板构成主体盒子，并且前面板12上设置有多个通风孔。此外，虽然图12中的其示例省略了，但是在主体盒子的上面板11设置有键/指示器部分，此键/指示器单元上设置有键和指示器，包括电源开关键和指示电源的开或关的状态的电源指示器、开启光源 设备的灯的灯开关键和指示灯的照明的灯指示器、以及当光源真的发生过热时指示光源的过热的过热指示器。此外，在主体盒子的后侧(未示出)上，在后面板上设置有I/O连接器端口部分(在此设置有USB接线端口和图像输入D-USB端子、S端子和RCA端口)、电源适配器插头端口、及接收来自遥控器的信号的Ir接收单元。此外，分别在右手侧面板(未示出)和左手侧面板15上设置有多个通风孔18，右手侧面板是主体盒子的侧面板，左手侧面板是图12中所示的侧面板，并且由以上描述的变焦镜头组成的投影透镜以使得沿左手侧面板15的内侧延伸的方式容纳在透镜盖19的后面。 
下面将描述安装在此投影仪上的变焦镜头的分别的实施例。 
在以下的表格和图示中，长度尺寸的单位是mm，除非另外特别说明。此外，关于表格中的符号，f表示整个变焦透镜系统的焦距，Fn0表示F数，及2ω表示变焦透镜的全视角。此外，r表示曲率半径，d表示透镜厚度或透镜元件之间的空隙，nd表示与线d相关的折射率，vd表示线d的Abbe数，Y表示图像高度，及YMAX表示最大图像高度(其中，随聚焦操作而改变的表格中的数字值是当聚焦到距表面101 1700mm的物距时得到的)。结果，图像圆的直径的值是YMAX的值的两倍。此外，φMAX表示圆的直径的最大值，该圆以从光轴到每个透镜表面上在光线通过透镜表面时光线入射或出射的点的尺寸作为其半径，并且例如，φMAX(101)表示表面101的φMAX。示出像差的图示的球差图示中的CA1、CA2、CA3分别是波长CA1＝550.0nm、CA2＝435.8nm、以及CA3＝640.0nm中的像差曲线。此外，S.C.是正弦条件。在非球差图示中，S表示弧矢的(sagital)而M表示子午线的。此外，遍及表格，除非另外特别说明，计算多个值中使用的波长是CA1＝550.0nm。 
表格1中将示出针对本发明的变焦镜头的第一实施例的数字范例。此外，图3示出了其透镜配置的图示，图4示出了光线的图示和透镜有效孔径的图示，及图5示出了其像差的图示。 
表格1 
     广角端    中间区域    长焦端 
f    20.45     28.39       39.60 
Fno  2.29      2.68        3.24 
2ω  64.56     48.77       36.00 
以下，按可变焦度发生改变的空隙 
D11  27.18     12.90       2.52 
D19  38.00     49.91       66.70 
序号     表面号     r          d      nd          vd       ΦMAX 
1        101        21. 796    1.2    01.84666    23.78    29.00 
2        102        14.729     4.06   -           -        25.06 
3        103        63.002     3.50   1.74330     49.30    25.00 
4        104        32.461     5.00   -           -        21.72 
5        105        -31.302    1.29   1.71300     53.94    21.30 
6        106        49.720     10.00  1.78472     25.72    20.84 
7        107        -54.353    3.58   -           -        20.00 
8        108        -16.129    2.00   1.67003     47.20    20.08 
9        109        -38.061    0.72   -           -        22.50 
10       201        -276.179   3.71   1.83400     37.34    23.98 
11       202        -43.234    [D11]  -           -        24.96 
12       301        28.060     10.00  1.50670     70.50    28.72 
13       302        -41.292    8.40   -           -        28.60 
14       303        -126.548   3.40   1.79950     42.34    26.68 
15       304        28.571     8.00   1.51680     64.20    26.58 
16       305        -38.428    0.61   -           -        27.00 
17       306        166.074    2.00   1.83400     37.34    26.90 
18       307        22.399     8.80   1.51680     64.20    26.40 
19       308        -45.004    [D19]  -           -        26.90 
20       401        -100.000   3.50   1.71736     29.50    26.50 
21       402        -44.000    0.70   -           -        26.74 
22       C01        ∞         3.00   1.48736     64.84    25.96 
23       C02        ∞         -      -           -        25.40 
非球面系数 
第103表面             第301表面 
K＝2.00000E+01        K＝-1.00000E+00 
A＝5.00621E-05        A＝-1.59809E-06 
B＝5.21431E-09        B＝9.99217E-09 
C＝-6.95822E-10       C＝-2.99692E-11 
D＝4.80824E-12        D＝5.22826E-14 
E＝-5.22900E-16 
第104表面             第302表面 
K＝5.32239E+00        K＝-1.00000E+00 
A＝2.73787E-05        A＝9.37081E-06 
B＝1.15978E-07        B＝1.55876E-09 
C＝-4.20733E-09       C＝-3.11400E-11 
D＝3.11199E-11        D＝6.43611E-14 
E＝-7.35590E.-14 
表格2中将示出针对本发明的变焦镜头的第二实施例的数字范例。此外，图6示出了其透镜配置的图示，图7示出了光线的图示和透镜有效孔径的图示，及图8示出了其像差的图示。 
表格2 
     广角端   中间区域     长焦端 
f    15.91    22.21        30.79 
Fno  2.29     2.70         3.28 
2ω  65.40    49.26        36.40 
以下，按可变焦度发生改变的空隙 
D13  28.16    12.20        0.79 
D22  34.01    44.05        57.98 
序号     表面号     r         d       nd         vd       ΦMAX 
1        101        57.137    2.00    1.80139    45.45    24.00 
2        102        14.324    5.72    -          -        19.52 
3        103        -33.506   1.92    1.80420    46.49    19.12 
4        104        41.267    5.14    1.58144    40.89    18.58 
5        105        -17.093   0.99    -          -        18.48 
6        106        -13.995   1.40    1.80420    46.49    17.90 
7        107        -49.011   0.20    -          -        18.94 
8        108        486.144   2.93    1.80518    25.46    19.18 
9        109        -30.457   3.26    -          -        19.28 
10       201        -16.346   1.40    1.74950    35.04    18.30 
11       202        -27.672   0.20    -          -        19.70 
12       203        -180.006  2.81    1.48749    70.45    20.48 
13       204        -30.680   [D13]   -          -        20.98 
14       301        27.487    5.17    1.56907    71.30    24.68 
15       302        -72.005   8.74    -          -        24.46 
16       303        -32.214   2.00    1.80486    24.74    20.30 
17       304        -69.728   7.08    -          -        20.42 
18       305        -248.112  5.94    1.69895    30.05    23.10 
19       306        -28.665   0.20    -          -        24.00 
20       307        162.985   1.20    1.80610    33.27    23.30 
21       308        18.495    6.62    1.49700    81.61    22.48 
22       309        -66.141   [D22]   -          -        22.64 
23       401        -100.000  3.00    1.77250    49.60    20.96 
24       402        -44.000   0.66    -          -        21.12 
25       C01        ∞        3.00    1.48736    64.84    20.60 
26       C02        ∞        -       -          -        20.06 
非球面系数 
第101表面         第304表面 
K＝-7.19246E+00   K＝0.00000E+00 
A＝4.57553E-05    A＝2.08086E-05 
B＝-9.29529E-08   B＝1.38707E-08 
C＝1.32572E-09    C＝-1.31164E-11 
D＝-8.42886E-12 
E＝2.98603E-14 
表格3中将示出针对本发明的变焦镜头的第三实施例的数字范例。此外，图9示出了其透镜配置的图示，图10示出了光线的图示和透镜有效孔径的图示，及图11示出了其像差的图示。 
表格3 
     广角端   中间区域     长焦端 
f    15.95    22.20        30.89 
Fno  2.29     2.64         3.33 
2ω  65.27    48.71        36.23 
以下，按可变焦度发生改变的空隙 
D2   1.12     6.30         3.80 
D13  26.46    12.38        0.79 
D24  34.00    42.89        56.98 
序号     表面号     r         d       nd         vd       ΦMAX 
1        101        132.681   2.37    1.48749    70.45    30.16 
2        102        -355.002  [D2]    -          -        29.10 
3        201        84.046    2.00    1.80610    40.73    24.04 
4        202        13.513    6.85    -          -        18.86 
5        203        -24.731   1.75    1.67003    47.19    17.80 
6        204        43.074    3.70    1.75520    27.53    17.40 
7        205        -26.765   1.96    -          -        17.26 
8        206        -12.984   1.40    1.80420    46.49    17.12 
9        207        -32.423   0.20    -          -        18.44 
10       208        -153.272  2.35    1.48749    70.45    18.78 
11       209        -34.180   2.37    -          -        19.06 
12       301        -233.815  2.31    1.54814    45.82    19.20 
13       302        -37.948   [D13]   -          -        19.74 
14       401        25.432    5.73    1.49700    81.61    23.80 
15       402        -59.494   0.20    -          -        23.54 
16       403        86.344    2.00    1.48749    70.45    22.56 
17       404        400.000   5.98    -          -        22.00 
18       405        -28.660   4.50    1.80610    40.88    19.66 
19       406        -68.645   5.73    -          -        21.10 
20       407        -270.653  3.81    1.58144    40.89    23.42 
21       408        -26.139   0.20    -          -        23.76 
22       409        -400.000  1.40    1.80100    34.97    23.32 
23       410        21.248    7.02    1.49700    81.61    23.02 
24       411        -35.697   [D24]   -          -        23.36 
25       501        -100.000  3.00    1.77250    49.60    21.06 
26       502        -44.000   0.66    -          -        21.20 
27       C01        ∞        3.00    1.48736    64.84    20.62 
28       C02        ∞        -       -          -        20.06 
非球面系数 
第201表面         第406表面 
K＝-5.06884E-01   K＝8.41863E+00 
A＝3.97182E-05    A＝2.53863E-05 
B＝-1.14544E-07   B＝1.35648E-08 
C＝1.25047E-09    C＝-2.05842E_11 
D＝-7.25095E-12 
E＝2.30540E-14 
接下来，将在以下表格4中一起示出对应于第一实施例至第三实施例的条件表达式(1)至(5)的值。 
表格4 
                 实施例1     实施例2     实施例3 
条件表达式(1)    1.15        1.24        1.51 
条件表达式(2)    64.56       65.4        65.27 
条件表达式(3)    2.29        2.29        2.29 
条件表达式(4)    1.37        1.05        1.29 
条件表达式(5)    64.9        58.9        61.8 
从表格4明显地，对应于第一实施例至第三实施例的分别的条件表达式的值满足条件表达式(1)至(5)，并且从每个实施例中的像差明显地，各个像差得到了合适的校正，虽然存在分别的透镜的有效孔径被抑制到小的值的事实，这显示了本发明的变焦镜头能够用于高性能、薄的投影仪上而不会有任何问题。 

Claims (4)

1.一种包括光学系统的变焦镜头，所述光学系统由多个透镜元件或多个透镜组组成，其中，最大有效孔径和图像圆的大小满足下述条件表达式(1)，且视角和亮度分别满足下述条件表达式(2)、(3)：
(1)1.00＜φL/φI＜1.60
(2)55＜BW＜70
(3)1.8＜FN＜2.9
其中
φL：透镜系统的最大有效孔径；
φI：围住光轴附近缩小侧图像平面上整个图像显示单元的最小大小的圆的直径；
BW：相对于具有φL的图像点的全视角，其是在广角端处聚焦操作可用时，焦点形成于距放大侧第一表面1700mm的物距时的值；
FN：整个透镜系统的全孔径F值，其是聚焦操作可用时焦点形成于距所述放大侧第一表面1700mm的所述物距时的最小值。
2.如权利要求1中所述的变焦镜头，其中，从所述整个图像显示单元的图像显示区域的上边沿部分到封装的上边沿部分的尺寸和其透镜系统的所述最大有效孔径的幅度满足下述条件表达式(4)，且边缘照明或边缘光比率的量满足下述条件表达式(5)：
(4)0.90＜(φL/2)/SP＜1.50
(5)50＜VG＜70
其中，
SP：从所述整个图像显示单元的中心到所述图像显示区域的上边沿部分和到封装的上端部分之间的尺寸差异；
VG：边缘照明或边缘光比率的量，其是聚焦操作可用时在广角端处、焦点形成于距放大侧第一表面1700mm的所述物距时的值。
3.如权利要求1或权利要求2中所述的变焦镜头，其中，作为多个透镜元件或多个透镜组在沿其光轴的方向上移动的结果，容许所述整个透镜系统的焦距可变。
4.一种投影仪，其中安装有如权利要求1至3的任一项中所述的变焦镜头。
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