CN101556372B - 投射用变焦透镜及投射式显示装置 - Google Patents

投射用变焦透镜及投射式显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种投射用透镜，在以5组结构构成为在变倍时3组移动的投射用透镜，满足小型化、低成本化、量产适应性等要求，并且能够得到高光学性能。从放大侧依次由负的第1组(G1)、分别为正的第2～5组(G2)～(G5)构成，第1组(G1)具有非球面，第4组(G4)中的最靠放大侧的透镜(L7)具有非球面，第5组(G5)由1片正透镜构成，在变倍时设第1组(G1)和第5组(G5)为固定，而设第2～4组(G2)～(G4)为分别可动。而且，满足下式(1)：0.8＜d34/fw…(1)，此处，fw是在广角端的整个系统的焦距，d34是在广角端的第3组(G3)和第4组(G4)的空气间隔。

Description

投射用变焦透镜及投射式显示装置
技术领域
本发明涉及一种装载于投影仪等的以5组结构且3组变焦移动式的投射用变焦透镜及装载此投射用变焦透镜的投射式显示装置，尤其涉及一种将载有来自透射式或反射式液晶显示装置、DMD(数字微镜装置)显示装置等光阀的影像信息的光束放大投影到屏幕上的投射用变焦透镜及投射式显示装置。
背景技术
在近几年的投影仪中广泛利用如下结构：使用对应于RGB3原色的照明光的3片光阀，并将各光阀所调制的光用棱镜等合成且由投射用透镜将图像显示在屏幕上。
在上述光阀中，小型化、高精细化急速地发展，而且，随着个人计算机的普及，使用这样的投影仪进行演讲的需要也在增加，因此相对于投影仪渐渐提高了对更高性能且更小型、轻量的要求，随之，关于投射用透镜也需要符合这种要求。
但是，在来自3片光阀的调制光由色合成光学系统合成且投射之类的投影仪中，在投射用透镜需要用于配置棱镜等的长后截距。而且，在色合成光学系统中由于分光特性根据入射光的入射角度变化，所以投射用透镜要求具有远心性，即从缩小侧看到的入射瞳位于很远处的特性。而且，除了需要透镜的亮度和与摄像装置的分辨率相应的校正像差以外，在前投射式的情况下，从设置性的观点还要求变焦功能和宽视场角。而且，根据光阀的小型化、移动用途的需要增加、及装置的廉价化等，投射用透镜也与其他部件同样地强烈地要求小型化、轻量化。
作为某种程度上符合这种要求的投射用透镜，已知的有从放大侧依次设为负-正-正-正或负-正的5组结构，在变倍时将第1组和第5组设为固定而让第2组、第3组和第4组分别沿光轴方向移动，这样的在下述专利文献1、2等中所公开之类的技术。
专利文献1：日本专利第3954736号公报
专利文献2：日本专利公开2006-162734号公报
然而，在上述专利文献1、2所述技术中，从各种像差的平衡这种观点来看，没有充分符合投射用透镜所要求的近来的高要求的技术。
但是，例如通过增加透镜片数或增加变焦移动组来增加光学设计的自由度就能够使透镜性能提高。但是，若将透镜性能的提高依靠这种部件件数的增加上，则直接关系到大型化或成本增加，此外通过在透镜系统整体的玻璃材料的厚度的增加，从而导致分光透射率的下降。分光透射率的下降尤其在短波长侧显著，在通过投射用透镜后的投影图像不能直接调节的投影仪中成为特别不利的因素。
而且，非球面的使用是像差校正的有力的办法，使1片非球面透镜代替几片球面透镜，能够维持性能且将光学系统小型化。
但是，在另一方面，由于非球面透镜需要高的部件精度、组装精度，因此若多用，则制造难易度提高，而且，在小批量生产中，在成本方面存在变为不利的问题。
从而，在实际的透镜设计中需要满足小型化、低成本化、适合量产的多种多样的要求且构建投射用透镜所要求的能够得到高光学性能的透镜结构。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而做出，其目的在于提供一种满足近来投射用透镜所要求的小型化、低成本化、适合量产等的要求且能够得到高光学性能的投射用透镜及使用此投射用透镜的投射式显示装置。
本发明的投射用变焦透镜其特征在于，
从放大侧依次由负的折射力的第1透镜组、正的折射力的第2透镜组、正的折射力的第3透镜组、正的折射力的第4透镜组、及正的折射力的第5透镜组构成，
上述第1透镜组具有非球面，并且上述第4透镜组中的最靠放大侧的透镜具有非球面，上述第5透镜组由1片正透镜构成，
在变倍时，上述第1透镜组和上述第5透镜组为固定，而上述第2透镜组、上述第3透镜组、及上述第4透镜组分别可动，并且在从广角端向望远端变倍时，使上述第2透镜组、上述第3透镜组、及上述第4透镜组沿着光轴向放大侧移动，
且满足以下条件式(1)：
0.8＜d34/fw…(1)
此处，
fw是广角端的整个系统的焦距
d34是广角端的上述第3透镜组和上述第4透镜组的空气间隔。
在此情况，优选上述第4透镜组从放大侧依次由将凹面朝向放大侧的负透镜、接合将凹面朝向放大侧的负透镜和将凸面朝向缩小侧的正透镜的接合透镜、及将凸面朝向缩小侧的正透镜构成。而且，更优选上述接合透镜的负透镜位于放大侧。
而且，优选上述第4透镜组中位于最靠放大侧的非球面透镜的放大侧的面为：其在光轴上以外的区域位于比在光轴上与该面相切并具有与该面相同符号且相同曲率的球面更靠缩小侧的曲面。
而且，优选在上述投射用变焦透镜满足下述条件式(2)～(4)：
0＜|d/fw|＜1.00…(2)
1.75＜ndp…(3)
1.75＜ndn…(4)
此处，
d是从上述第4透镜组和上述第5透镜组的在广角端的合成透镜组的放大侧焦点位置到上述第4透镜组的最靠放大侧的透镜的放大侧面顶点的距离
ndp是上述第2透镜组中的各正透镜对d线的折射率的平均值
ndn是上述第4透镜组中的各负透镜对d线的折射率的平均值。
而且，优选上述第1透镜组中的最靠放大侧的透镜是将凸面朝向放大侧的负的弯月形透镜，且该负的弯月形透镜的缩小侧的面设为非球面。
而且，优选在此情况下，上述第1透镜组中的最靠放大侧的透镜是：在玻璃透镜的表面附设树脂层且将该树脂层的与该玻璃透镜侧相反侧的面设为非球面的复合式非球面透镜。
而且，本发明的投射式显示装置的特征在于具备：光源、光阀、将来自该光源的光束引导到该光阀的照明光学部、和上述的任一个投射用变焦透镜，且将来自上述光源的光束由上述光阀进行光调制，并由上述投射用变焦透镜投射到屏幕。
而且，在上述中[放大侧]是意味着投影面侧(final image侧)，而且，[缩小侧]是意味着光源侧(original image侧)。
根据本发明的投射用变焦透镜，使将透镜系统整体从放大侧依次分割为负-正-正-正-正的5组，并且在变倍时位于中间的3个透镜组设为可动，而且，在第1透镜组设置非球面，并且在第4透镜组中的最靠放大侧的透镜设置非球面，使第5透镜组由1片正透镜构成。而且，使得满足上述条件式(1)且构成为将广角端的第3透镜组和第4透镜组之间的空气间隔增大到预定值以上。
由此，能够适当地分配透镜的光焦度，而且，能够有效率地配置用于进行像差校正的非球面，能够通过较少的非球面透镜良好地校正各种像差。尤其，设第4透镜组为正的折射力，并由于在此透镜组中配置的、在设置上述非球面的透镜的放大侧设置较大的空气间隔，所以能够在整个系统将最靠放大侧的透镜设为凹透镜，且能够良好地校正畸变的同时能够使各种像差的平衡极好，可以具有1.2倍左右的变倍比(也称变焦比)，还可以构建小型且明亮的广角的变焦透镜。
附图说明
图1是表示涉及本发明的实施例1的投射用变焦透镜的广角端(WIDE)及望远端(TELE)的结构的简要图。
图2是用于说明在第4透镜组G4中位于最靠放大侧的非球面透镜(第7透镜L7)的放大侧的非球面形状的简要图。
图3是表示涉及本发明的实施例2的投射用变焦透镜的广角端(WIDE)及望远端(TELE)的结构的简要图。
图4是表示涉及本发明的实施例3的投射用变焦透镜的广角端(WIDE)及望远端(TELE)的结构的简要图。
图5是表示涉及本发明的实施例4的投射用变焦透镜的广角端(WIDE)及望远端(TELE)的结构的简要图。
图6是表示实施例1的投射用变焦透镜的各种像差(球面像差、非点像差、畸变及倍率色像差)的像差图。
图7是表示实施例2的投射用变焦透镜的各种像差(球面像差、非点像差、畸变及倍率色像差)的像差图。
图8是表示实施例3的投射用变焦透镜的各种像差(球面像差、非点像差、畸变及倍率色像差)的像差图。
图9是表示实施例4的投射用变焦透镜的各种像差(球面像差、非点像差、畸变及倍率色像差)的像差图。
图10是涉及本发明的实施方式的投射式显示装置的简要结构图。
符号说明：G1～G4-透镜组，L1～L11-透镜，R1～R23-透镜面等的曲率半径，D1～D22-透镜面间隔(透镜厚度)，z-光轴，1-图像显示面，2-玻璃块(包含滤光器部)，10-投射用变焦透镜，11a～c-透射式液晶面板，12、13-分色镜，14-十字形分色棱镜，15a、b-倍率色校正单元(透镜)，16a～c-聚光透镜，18a～c-全反射镜，20-光源。
具体实施方式
以下，参照图面对本发明的具体实施方式进行说明。在图1所示的实施方式(代表实施例1而表示)的投射用变焦透镜从放大侧(也称扩大侧)依次具备：具有负的折射力的第1透镜组G1、分别具有正的折射力的第2透镜组G2～第5透镜组G5，缩小侧构成为大致远心的，在其后段配设有以色合成棱镜为主的玻璃块(包含滤光器部)2及液晶显示板等光阀的图像显示面1。而且，图中z表示光轴。
在此第1透镜组G1包括由将凸面朝向放大侧的非球面负透镜(在各实施例中为复合非球面透镜)构成的第1透镜L1、及由负透镜构成的第2透镜L2。而且，第2透镜组G2包括由正透镜构成的第3透镜L3、及由正透镜构成的第4透镜L4。而且，第3透镜组G3由接合透镜构成，该接合透镜由正透镜构成的第5透镜L5和由负透镜构成的第6透镜L6而成。而且，第4透镜组G4从放大侧依次包括将凹面朝向放大侧的非球面负透镜(在以下各实施例中至少在光轴附近具有负的折射力)构成的第7透镜L7、接合由将凹面朝向扩大侧的负透镜构成的第8透镜L8及由将凸面朝向缩小侧的正透镜构成的第9透镜L9的接合透镜、由正透镜构成的第10透镜L10。而且，第5透镜组G5仅由正透镜构成的第11透镜L11构成。
而且，优选第1透镜组G1中的最靠放大侧的第1透镜L1设为将凸面朝向放大侧的负的弯月形透镜，且该第1透镜L1的缩小侧的面设为非球面。这样，通过在第1透镜组G1中的最靠放大侧配设非球面透镜而能够按每个视场角独立校正畸变，所以能够有效率地进行像差校正，而且，能够谋求透镜系统的小型化。
而且，通过将此第1透镜L1形成为在玻璃透镜表面附设树脂层且将该树脂层的与该玻璃透镜侧相反侧的面设为非球面的复合式非球面透镜，能够更加促进上述畸变校正的效率化和透镜系统的小型化。
而且，优选在第4透镜组G4中位于最靠放大侧的非球面透镜的第7透镜L7设为两面是非球面，如图2所示，优选放大侧的面为：在光轴z上以外的区域比在光轴z上与该面相切并具有与该面相同符号和相同曲率(R13)的球面P位于更靠缩小侧的曲面，其中，R是近轴曲率半径。这样，通过第7透镜L7的放大侧的非球面设为比球面P位于更靠缩小侧的形状，可以更加良好地校正球面像差。
而且，优选第4透镜组G4从放大侧依次包括将凹面朝向放大侧的负的非球面透镜(在各实施例中为第7透镜L7)、接合将凹面朝向放大侧的负透镜(在各实施例中为第8透镜L8)和将凸面朝向缩小侧的正透镜(在各实施例中为第9透镜L9)而成的接合透镜、及由将凸面朝向缩小侧的正透镜(在各实施例中为第10透镜L10)。通过将第4透镜组G4设为这种结构，在球面像差的校正变得有利，而且在轴上色像差、倍率色像差的校正的任一个中也变得有利，并且容易确保整个系统缩小侧的远心性。
而且，本实施方式的投射用变焦透镜构成为在变倍时通过使3个透镜组G2、G3、G4在光轴z方向移动而具有变焦功能。通过将这样的变倍时的移动组设为第2透镜组G2、第3透镜组G3、及第4透镜组G4的3个透镜组，能够更加良好地校正像差。
而且，优选从广角端到望远端变倍时将移动透镜组构成为皆向放大侧移动。在本实施方式中，通过这样的构成可以将变倍比设定为更大。
但是，这是意味着对于各上述移动透镜组而言，在望远端的位置比在广角端的位置被设定得更靠近放大侧，且不排除在中间区域暂且向缩小侧移动的情况。
而且，一般通过将第1透镜组G1沿光轴方向移动来进行焦点调节。
而且，本实施方式的投射用变焦透镜的亮度通过在聚焦时第3透镜组G3和第4透镜组G4之间的构造性结构形状(frame shape)而决定，但可以将光阑(也可设为遮罩)适当配置在预定位置来调节。
而且，优选涉及本实施方式的投射用变焦透镜构成为满足下述条件式(1)，并且满足下述条件式(2)～(4)：
0.8＜d34/fw…(1)
0＜|d/fw|＜1.00…(2)
1.75＜ndp…(3)
1.75＜ndn…(4)
此处，
fw是广角端的整个系统的焦距
d34是广角端的第3透镜组G3和第4透镜组G4的空气间隔
d是从第4透镜组G4和第5透镜组G5的在广角端的合成透镜组的放大侧焦点位置到第4透镜组G4的最靠放大侧的透镜放大侧面顶点的距离
ndp是第2透镜组G2中的各正透镜对d线的折射率的平均值
ndn是第4透镜组G4中的各负透镜对d线的折射率的平均值。
在此，对上述的条件式(1)～(4)的技术性意义进行说明。
首先，条件式(1)是规定在广角端的第3透镜组G3和第4透镜组G4的空气间隔对在广角端的整个系统的焦距之比的条件式，所以是用于良好地校正畸变的条件式。低于条件式(1)的下限时，负的畸变增大且成为使放大侧的枕形畸变恶化的因素。
另外，通过代替条件式(1)且设定为满足下述条件式(1′)，上述作用效果为更加良好。
0.8＜d34/fw＜1.3…(1′)
而且，条件式(2)是用于适当地规定设计上的光瞳的位置的条件式，若超出条件式(2)的范围，则通过第4透镜组G4中的非球面难以有效地校正球面像差。
而且，通过代替条件式(2)且设定为满足下述条件式(2′)，上述条件式(2)的作用效果为更加良好。
0.30＜|d/fw|＜0.70…(2′)
而且，通过代替条件式(2′)且设定为满足下述条件式(2″)，上述条件式(2)的作用效果为特别良好。
0.45＜|d/fw|＜0.60…(2″)
而且，条件式(3)是规定第2透镜组G2中的各正透镜对d线的折射率的平均值的条件式，所以是用于良好地校正像面弯曲的条件式。
低于该条件式(3)的下限时珀兹伐和增大，成为导致像面倾斜的因素。
而且，条件式(4)是规定第4透镜组G4中的各正透镜对d线的折射率的平均值的条件式，所以是用于良好地校正球面像差和色像差的条件式。在低于该条件式(4)的下限时，难以良好地校正球面像差和色像差。
在此，下述各实施例的投射用变焦透镜皆包含非球面透镜，其非球面形状由下述非球面式表示。
[数学式1]
Z = Y 2 / R 1 + 1 - K × Y 2 / R 2 + Σ i = 3 16 A i Y i
此处，
Z是从距光轴距离为Y的非球面上的点下垂到非球面顶点的切平面
(垂直于光轴的平面)的垂线长度
Y是从光轴的距离
R是非球面的光轴附近的曲率半径
K是离心率
Ai是非球面系数(i＝3～16)。
其次，通过图10说明装载上述的投射用变焦透镜的投射式显示装置的一例。图10表示的投射式显示装置，具备透射式液晶面板11a～c作为光阀，使用了涉及上述实施方式的投射用变焦透镜作为投射用变焦透镜10。而且，在光源20和分色棱镜12之间配置有蝇眼透镜等积分器(省略图示)，来自光源20的白色光通过照明光学部被入射到分别对应于3个色光光束(G光、B光、R光)的液晶面板11a～c且被光调制，由十字形分色棱镜14进行色合成且由投射用变焦透镜10投影在未图示的屏幕上。此装置具备用于色分解的分色棱镜12、13、用于色合成的十字形分色棱镜14、聚光透镜16a～c、全反射镜18a～c。本实施方式的投射式显示装置，由于使用涉及本实施方式的投射用变焦透镜，所以能够形成为广角且投射图像的图像质量良好、明亮、小型、且轻量的投射式显示装置。
并且，本发明的投射用变焦透镜不限于作为使用透射式液晶显示板的投射式显示装置的投射用变焦透镜的使用方式，也可以作为使用反射式液晶显示板或DMD等其他的光调制单元的装置的投射用变焦透镜等来使用。
[实施例]
以下，使用具体的实施例进一步说明本发明的投射用变焦透镜。
<实施例1>
涉及此实施例1的投射用变焦透镜设为如上述图1所示的结构。即，此投射用变焦透镜从放大侧依次是第1透镜组G1，其包括通过在凹面朝向缩小侧的负的弯月形状的玻璃透镜LA的缩小侧附设树脂层LB且将该树脂层LB的缩小侧的面设为非球面的复合式非球面透镜而成的第1透镜L1、和由双凹透镜构成的第2透镜L2。而且，第2透镜组G2包括由将凸面朝向缩小侧的平凸透镜构成的第3透镜L3及由将凸面朝向放大侧的正的弯月形透镜构成的第4透镜L4。而且，第3透镜组G3包括接合由双凸透镜构成的第5透镜L5和由将凸面朝向缩小侧的负的弯月形透镜构成的第6透镜L6构成的接合透镜。而且，第4透镜组G4从放大侧依次包括由将凹面朝向放大侧的两面非球面的负透镜构成的第7透镜L7、接合由双凹透镜构成的第8透镜L8及由双凸透镜构成的第9透镜L9构成的接合透镜、由将凸面朝向缩小侧的正的弯月形透镜构成的第10透镜L10。而且，第5透镜G5仅包括通过双凸透镜而成的第11透镜L11。
而且，第4透镜组G4中的两面为非球面的第7透镜L7的放大侧的面如之前用图2所说明那样，是其在光轴z上以外的区域位于比在光轴z上与该面相切且具有与该面相同符号和相同曲率(R13)的球面P更靠缩小侧的曲面。
而且，在变倍时随着从广角端向望远端移动，第2透镜组G2、第3透镜组G3及第4透镜组G4相互独立地向放大侧移动(参照图1的变焦移动轨迹(在以下的各实施例的图2～4也同样))。
在表1的上段表示在此实施例1的各透镜面的曲率半径R(mm)、各透镜的中心厚度及各透镜间的空气间隔D(mm)、各透镜的d线的折射率Nd及阿贝数vd。而且，在此表1及后述的表2～4中，对应于各记号R、D、Nd、vd的数字设为从放大侧依次增加。
而且，在表1的最上段表示焦距f(广角端～望远端)、在广角端的后焦距(backfocus)Bfw、F数Fno.(广角端～望远端)、视场角2ω(广角端～望远端)，在表1的下段表示对应于各非球面的各定数K、A3～A16的值。
[表1]
f＝16.11～19.34
Bfw＝26.82
Fno＝1.58～1.68
2ω＝73.80°～63.40°
Figure G2009101301486D00111
Figure G2009101301486D00121
非球面系数
  面号码   第3面   第13面   第14面
  K   0.0000000   0.0000000   0.0000000
  A3   9.4476662E-05   -8.8916749E-06   0.0000000
  A4   -3.3718444E-05   2.0211876E-04   2.1914439E-04
  A5   1.7265749E-06   -4.0270038E-06   0.0000000
  A6   -7.9742186E-08   -8.7660625E-07   -1.2581507E-06
  A7   -3.0651678E-09   -5.3265939E-08   -2.7649056E-08
  A8   9.9463611E-11   1.8955312E-10   1.8048479E-09
  A9   1.0002179E-11   1.9909609E-10   2.5992753E-10
  A10   9.5003936E-14   3.9322732E-11   1.4213550E-11
  A11   -3.7425556E-14   3.4561543E-12   4.9198274E-14
  A12   -2.9784496E-15   2.7767448E-14   -1.2853149E-13
  A13   -5.0519018E-17   -3.6674209E-14   -1.3847118E-14
  A14   1.1148368E-17   -6.3815813E-15   -7.2736530E-16
  A15   1.0482055E-18   -3.9620487E-16   3.7738310E-17
  A16   -6.3223870E-20   9.2752815E-17   1.5878413E-17
而且，在表5表示对应于实施例1的上述各条件式(1)～(4)的数值。
图6是表示实施例1的投射用变焦透镜的广角端(WIDE)及望远端(TELE)的各种像差(球面像差、非点像差、畸变及倍率色像差)的像差图。而且，在图6及以下的图7～9中，在各球面像差图表示有相对于546.07nm、460.0nm、615.0nm的各波长的光的像差，在各非点像差图表示有对于弧矢像面及子午像面的像差，在各倍率色像差图表示有相对于546.07nm的光的对460.0nm、615.0nm的光的像差。
由该图6可得知，根据实施例1的投射用变焦透镜，广角化到在广角端的视场角2ω为73.8度，且明亮到在广角端的F值为1.58，并将各像差良好地校正。
而且，如表5所示，根据实施例1的投射用变焦透镜，满足条件式(1)～(4)，而且有关条件式(1′)、(2′)、(2″)也满足。
而且，从最靠放大侧的面(第1面)到屏幕的距离为1280mm(在以下各实施例中相同)。
<实施例2>
在图3表示涉及实施例2的投射用变焦透镜的简要结构。涉及此实施例2的投射用变焦透镜设为与实施例1大致相同的结构，所以仅表示数据且省略详细的说明。
而且，在表2的上段表示了该实施例2的各透镜面的曲率半径R、各透镜的中心厚度及各透镜间的空气间隔D、各透镜的d线的折射率Nd及阿贝数vd。
而且，在表2的最上段表示有焦距f(广角端～望远端)、在广角端的后焦距Bfw、F数Fno.(广角端～望远端)、视场角2ω(广角端～望远端)，在表2的下段表示有对应于各非球面的各定数K、A3～A16的值。
[表2]
f＝16.13～19.35
Bfw＝26.82
Fno＝1.58～1.68
2ω＝74°～63.20°
Figure G2009101301486D00131
Figure G2009101301486D00141
非球面系数
Figure G2009101301486D00142
Figure G2009101301486D00151
而且，在表5表示了对应于实施例2的上述各条件式的数值。
图7是表示实施例2的投射用变焦透镜的广角端(WIDE)及望远端(TELE)的各种像差(球面像差、非点像差、畸变及倍率色像差)的像差图。
由该图7可得知，根据实施例2的投射用变焦透镜，广角化到在广角端的视场角2ω为74.0度，且明亮到在广角端的F值为1.58，并将各像差良好地校正。
而且，如表5所示，根据实施例2的投射用变焦透镜，满足条件式(1)～(4)，而且有关条件式(1′)、(2′)、(2″)也满足。
<实施例3>
在图4表示涉及实施例3的投射用变焦透镜的简要结构。涉及此实施例3的投射用变焦透镜设为与实施例1大致相同的结构，所以仅表示数据且省略详细的说明。
在表3的上段表示了此实施例3的各透镜面的曲率半径R、各透镜的中心厚度及各透镜间的空气间隔D、各透镜的d线的折射率Nd及阿贝数vd。
而且，在表3的最上段表示有焦距f(广角端～望远端)、在广角端的后焦点Bfw、F数Fno.(广角端～望远端)、视场角2ω(广角端～望远端)，在表3的下段表示有对应于各非球面的各定数K、A3～A16的值。
[表3]
f＝16.11～19.33
Bfw＝26.82
Fno＝1.58～1.67
2ω＝74°～63.20°
Figure G2009101301486D00161
Figure G2009101301486D00171
非球面系数
  面号码   第3面   第13面   第14面
  K   0.0000000   0.0000000   0.0000000
  A3   1.0483666E-04   -5.3599580E-06   0.0000000
  A4   -3.5528325E-05   2.0243816E-04   2.1986913E-04
  A5   2.2543538E-06   -4.2174867E-06   0.0000000
  A6   -9.4596150E-08   -8.9207677E-07   -1.2950452E-06
  A7   -3.2670138E-09   -5.4129309E-08   -2.8902678E-08
  A8   9.3746653E-11   1.3515933E-10   1.8075289E-09
  A9   9.9055951E-12   1.9590320E-10   2.6340159E-10
  A10   1.4982866E-13   3.9350556E-11   1.4587862E-11
  A11   -2.0010430E-14   3.5025992E-12   8.0499326E-14
  A12   -2.0892666E-15   3.5647273E-14   -1.2339364E-13
  A13   -7.8329282E-17   -3.5937288E-14   -1.2906191E-14
  A14   5.1430970E-18   -6.3457578E-15   -6.0736038E-16
  A15   7.7317898E-19   -3.9792834E-16   4.2881279E-17
  A16   -3.5639788E-20   9.2239928E-17   1.3436385E-17
而且，在表5表示了对应于实施例3的上述各条件式的数值。
图8是表示实施例3的投射用变焦透镜的广角端(WIDE)及望远端(TELE)的各种像差(球面像差、非点像差、畸变及倍率色像差)的像差图。
由该图8可得知，根据实施例3的投射用变焦透镜，广角化到在广角端的视场角2ω为74.0度，且明亮到在广角端的F值为1.58，将各像差良好地校正。
而且，如表5所示，根据实施例3的投射用变焦透镜，满足条件式(1)～(4)，而且有关条件式(1′)、(2′)、(2″)也满足。
<实施例4>
在图5表示涉及实施例4的投射用变焦透镜的简要结构。涉及此实施例4的投射用变焦透镜在构成第2透镜组G2的第3透镜L3被设为凸面朝向缩小侧的正的弯月透镜的点上与实施例1的不同，但其他设为与实施例1大致相同的结构，所以仅表示数据且省略详细的说明。
在表4的上段表示了该实施例4中的各透镜面的曲率半径R、各透镜的中心厚度及各透镜间的空气间隔D、各透镜的d线的折射率Nd及阿贝数vd。
而且，在表4的最上段表示有焦距f(广角端～望远端)、在广角端的后焦点Bfw、F数Fno.(广角端～望远端)、视场角2ω(广角端～望远端)，在表4的下段表示有对应于各非球面的各定数K、A3～A16的值。
[表4]
f＝16.12～19.34
Bfw＝26.82
Fno＝1.58～1.67
2ω＝74°～63.40°
Figure G2009101301486D00181
Figure G2009101301486D00191
非球面系数
Figure G2009101301486D00192
Figure G2009101301486D00201
而且，在表5表示对应于实施例4的上述各条件式的数值。
图9是表示了实施例4的投射用变焦透镜的广角端(WIDE)及望远端(TELE)的各种像差(球面像差、非点像差、畸变及倍率色像差)的像差图。
由该图9可得知，根据实施例4的投射用变焦透镜，广角化到在广角端的视场角2ω为74.0度，且明亮到在广角端的F值为1.58，并将各像差良好地校正。
而且，如表5所示，根据实施例4的投射用变焦透镜，满足条件式(1)～(4)，而且有关条件式(1′)、(2′)、(2″)也满足。
[表5]
Figure G2009101301486D00202
Figure G2009101301486D00211
而且，作为本发明的投射用广角变焦透镜不限于上述实施例，可进行各种方式的变更，例如可适当地变更各透镜的曲率半径R及轴上面间隔D。
而且，作为本发明的投射式显示装置也不限于上述结构，也可以是具备本发明的投射用广角变焦透镜的各种装置结构。作为光阀，例如能够使用透射式或反射式液晶显示元件或在大致平面上形成多个可变更倾斜度的微小的镜的微镜元件(例如，Texas Instruments公司制造的数字微镜装置)。而且，作为照明光学系统也能够采用对应于光阀的种类的适当的结构。

Claims (7)

1.一种投射用变焦透镜，其特征在于：
从放大侧依次由负的折射力的第1透镜组、正的折射力的第2透镜组、正的折射力的第3透镜组、正的折射力的第4透镜组、及正的折射力的第5透镜组构成，
上述第1透镜组具有非球面，并且上述第4透镜组中的最靠放大侧的透镜具有非球面，上述第5透镜组由1片正透镜构成，
按照在变倍时，上述第1透镜组和上述第5透镜组为固定，而上述第2透镜组、上述第3透镜组及上述第4透镜组分别可动，并且在从广角端向望远端变倍时，上述第2透镜组、上述第3透镜组及上述第4透镜组沿着光轴向放大侧移动的方式构成，
且满足以下条件式(1)：
0.8＜d34/fw…(1)
此处，
fw是广角端的整个系统的焦距，
d34是广角端的上述第3透镜组和上述第4透镜组的空气间隔，
上述第4透镜组从放大侧依次由将凹面朝向放大侧的负的非球面透镜、接合将凹面朝向放大侧的负透镜和将凸面朝向缩小侧的正透镜构成的接合透镜、及将凸面朝向缩小侧的正透镜构成，
上述第4透镜组中位于最靠放大侧的非球面透镜的放大侧的面为：在光轴上以外的区域位于比在光轴上与该面相切并具有与该面相同符号且相同曲率的球面更靠缩小侧的曲面。
2.如权利要求1所述的投射用变焦透镜，其特征在于，
满足以下条件式(2)：
0＜|d/fw|＜1.00…(2)
此处，
d是从上述第4透镜组和上述第5透镜组的在广角端的合成透镜组的放大侧焦点位置到上述第4透镜组的最靠放大侧的透镜的放大侧面顶点的距离。
3.如权利要求1或2所述的投射用变焦透镜，其特征在于，
满足以下条件式(3)：
1.75＜ndp…(3)
此处，
ndp是上述第2透镜组中的各正透镜对d线的折射率的平均值。
4.如权利要求1或2所述的投射用变焦透镜，其特征在于，
满足以下条件式(4)：
1.75＜ndn…(4)
此处，
ndn是上述第4透镜组中的各负透镜对d线的折射率的平均值。
5.如权利要求1或2所述的投射用变焦透镜，其特征在于，
上述第1透镜组中的最靠放大侧的透镜为将凸面朝向放大侧的负的弯月形透镜，该负的弯月形透镜的缩小侧的面设为非球面。
6.如权利要求5所述的投射用变焦透镜，其特征在于，
上述第1透镜组中的最靠放大侧的透镜是：在玻璃透镜的表面附设树脂层且将该树脂层的与该玻璃透镜侧相反侧的面形成为非球面的复合式非球面透镜。
7.一种投射式显示装置，其特征在于，
具备：光源、光阀、将来自该光源的光束引导到该光阀的照明光学部、和权利要求1～6中任1项所述的投射用变焦透镜，并将来自上述光源的光束由上述光阀进行光调制，且由上述投射用变焦透镜投射到屏幕。
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