CN101806953B - 投影用变焦透镜及投影型图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种满足具有相对宽广的视场角、是小的F值的明亮的光学系统并且透镜结构简单且低价格这样的条件的投影用变焦透镜及投影型图像显示装置。投影用变焦透镜40，使第2、第3及第4透镜组G2、G3、G4移位，从而实现高分辨能力、小的F值及周围光量增加。此外，在投影用变焦透镜40中，第5透镜组G5作为用于获得良好的远心特性的透镜组发挥作用，从而能够抑制在作为色合成用棱镜的交叉分色棱镜67中产生色不均的现象。投影用变焦透镜40，满足具有相对宽广的视场角、是小的F值的明亮的光学系统并且透镜结构简单且低价格这样的条件。

Description

投影用变焦透镜及投影型图像显示装置
技术领域
本发明涉及用于将由液晶面板等形成的图像投影到屏幕上的投影用变焦透镜及具备该投影用变焦透镜的投影型图像显示装置。
背景技术
作为投影用变焦透镜，存在有用棱镜合成来自于例如3块液晶面板的各光束并对合成后的图像进行放大投影的类型。在这样的投影用变焦透镜中，需要用于配置色合成用的棱镜的长的后焦点、用于防止色不均的产生的良好的远心特性和用于高效地取入来自于照明系统的光的小的F值(孔径焦距比)。进而，近年来，不仅要求具有上述那样的特性，而且还要求低价格化。作为某一程度上满足这样的要求的投影用变焦透镜，存在包括5个透镜组、具有1.2倍左右的变倍比的类型(参照专利文献1、2、3等)。
[专利文献1]特开2001-091829号公报
[专利文献2]特开2004-325699号公报
[专利文献3]特开2006-065249号公报
但是，专利文献1的投影用变焦透镜，虽然以10块左右的透镜块数而具有半视场角28°左右的视场角，但是孔径比为1∶2.0左右，F值大，从而成为暗的投影用变焦透镜。
专利文献2的投影用变焦透镜，孔径比为1∶1.74，作为这种变焦透镜，以小的F值而相对明亮，且以透镜块数也为9块而还实现了低价格化，但是半视场角仅能满足到27°左右。
专利文献3的投影用变焦透镜，孔径比为1∶1.55，以小的F值而相对明亮，且以半视场角为30°左右而实现了宽广的视场角，但是透镜结构多到14～15块，从而不满足低价格化这一条件。
这样，得到满足全部以下3个条件那样的投影用变焦透镜是不容易的，这3个条件是：具有相对宽广的视场角，是小的F值的明亮的光学系统，并且透镜结构简单且低价格。
近年来，一直都要求这样的投影用变焦透镜：在明亮的场所也会得到充分的对比度，并且伴随着液晶面板等图像显示元件的小型化而使F值进一步减小从而得到明亮的图像。而且，就作为投影机的小型化和/或低价格化而言，通过投影用变焦透镜的小型化和/或构成块数的减少来实现低价格化也一直成为重要的课题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种满足具有相对宽广的视场角、是小的F值的明亮的光学系统并且透镜结构简单且低价格这样的条件的投影用变焦透镜。
此外，本发明的目的在于提供一种具备上述投影用变焦透镜的投影型图像显示装置。
为了解决上述问题，本发明的投影用变焦透镜，从放大侧开始按顺序具备：具有负的放大率的第1透镜组、具有正的放大率的第2透镜组、具有正的放大率的第3透镜组、具有正的放大率的第4透镜组及具有正的放大率的第5透镜组，其中：在从广角侧向望远侧进行变焦时，第1透镜组和第5透镜组固定，第2透镜组、第3透镜组和第4透镜组移动；第2透镜组仅由一块凸面朝向放大侧的正透镜构成；在将合并第1透镜组至第5透镜组而成的整个系统的广角端的焦距设定为F、将第2透镜组的焦距设定为F2时，满足以下的条件式：0.05＜F/F2＜0.23(1)。
在上述投影用变焦透镜中，通过以上述第1透镜组和第2透镜组为一组，作为配置在放大侧的负的第1合成透镜组来对待，将上述第3透镜组和第4透镜组作为配置在缩小侧的正的第2合成透镜组来对待，能够认为是2组变焦(2群ズ一ム)。即，上述投影用变焦透镜，以作为所谓的2组变焦的功能为基础，该2组变焦的功能改变2个合成透镜组的间隔来进行变倍。进而，在上述投影用变焦透镜中，通过使第1透镜组与第2透镜组的间隔及第3透镜组与第4透镜组的间隔改变而细致地修正变倍时的球面像差、彗形像差、像散的变化，来实现高分辨能力、小的F值及周围光量增加。在上述投影用变焦透镜中，第5透镜组作为用于获得良好的远心特性的透镜组发挥作用，能够抑制在色合成用棱镜中产生色不均的现象。而且，在上述负的第1合成透镜组中，由于使透镜框架结构的简单化的必要性等，在变焦时，使第1透镜组固定并且仅使第2透镜组移动，其中上述透镜框架结构使第1透镜组具有作为焦点组的功能。变焦时的第2透镜组的移动，还具有修正在变焦时第3及第4透镜组的移动所引起的焦点偏离的作用，其中该第3及第4透镜组具有主要的变倍功能。
在以上述那样的结构及工作为前提的情况下，通过将第2透镜组设定为相对弱的正放大率并且通过设定为上述条件式(1)的范围内，能够提供具有明亮的F值并且维持高的分辨能力的投影用变焦透镜。其中，条件式(1)是与第2透镜组的放大率有关的条件，是用于在得到作为投影光学系统的充分的明亮度的同时平衡性好地修正慧形像差、像散、色像差等的条件，并且是用于在从广角端向望远端的变焦时，将这些像差的变化抑制得较小的条件。
在超过了条件式(1)的上限的情况下，第2透镜组的正的放大率将过强。在此情况下，难以平衡性好地修正慧形像差、像散等，此外难以用一块正透镜构成第2透镜组。
反之，在低于了条件式(1)的下限的情况下，第2透镜组的放大率将过小。在此情况下，在变倍时第2透镜组的移动量将过大，从而难以减小变焦时的色像差等的变化。
根据本发明的具体的方式或方面，在上述投影用变焦透镜中：第1透镜组仅由至少2块凸面朝向放大侧的负透镜构成，且在将第1透镜组的焦距设定为F1时，满足以下的条件式：0.12＜|F1/F2|＜0.30(2)。
在此情况下，由于第1透镜组由多个负透镜构成，所以在负的第1透镜组与正的第2透镜组的合成的组内，需要抑制画面周围部分处的色像差的产生。此外，虽然为了确保宽广的视场角和长的后焦点而第1透镜组具有强的负放大率，但是需要利用第2透镜组的正的放大率，抑制在第1及第2透镜组内产生的畸变、慧形像差等的产生。条件式(2)是用于满足以上那样的要求的条件式。即，条件式(2)是与第1透镜组和第2透镜组的焦距之比有关的条件，通过在条件式(2)的范围内，适宜地分配第1透镜组的放大率和第2透镜组的放大率，能够维持用于获得充分的后焦点的充分的负放大率并且能够得到广视场角且平坦的像面，能够将在广视场角的投影光学系统中容易产生的倍率色像差抑制得较小，此外，能够在宽广的视场角域中良好地修正畸变、慧形像差等。
而且，在超过了条件式(2)的上限的情况下，相对于第1透镜组，第2透镜组的正的放大率将过强。在此情况下，难以平衡性好地修正慧形像差和/或畸变，并且难以仅用一块正透镜构成第2透镜组。
此外，在低于了条件式(2)的下限的情况下，第2透镜组的放大率将过弱。在此情况下，难以用第2透镜组修正在第1透镜组中产生的倍率色像差。
在本发明的另一方式中，第3透镜组由两面凸的正透镜与负透镜的接合透镜构成，且在将第3透镜组的焦距设定为F3时，满足以下的条件式：0.2＜F3/F2＜0.5(3)。在此情况下，能够利用第3透镜组的强的正放大率将通过了第3透镜组的发散光引导至第4透镜组，并且通过采用上述那样的接合透镜，能够防止制造时的误差的产生。在此，条件式(3)是与第2透镜组和第3透镜组的焦距之比有关的条件，通过将第2透镜组的放大率和第3透镜组的放大率设定为条件式(3)的范围内，能够平衡性好地修正慧形像差、像散等。
而且，在超过了条件式(3)的上限的情况下，第3透镜组的放大率将过弱。在此情况下，难以平衡性好地修正畸变等。
此外，在低于了条件式(3)的下限的情况下，第3透镜组的正的放大率将过强。在此情况下，第1及第2透镜组所实现的像差修正效果减弱，从而画面周围部分处的色光斑等将劣化。此外，若第3透镜组的正的放大率过强，则不能够用2块正负接合透镜构成第3透镜组，从而在低敏感度化及低价格化的方面不令人满意。
在本发明的又一方式中，第4透镜组，从放大侧开始按顺序由至少一块负透镜和2块正透镜构成，且最靠近放大侧的面其凹面朝向放大侧，最靠近缩小侧的面其凸面朝向缩小侧，且其包含接合透镜并且具有至少一面的非球面。在此情况下，通过将例如最靠近放大侧的凹面和/或最靠近缩小侧的凸面侧形成为非球面，能够有效地修正球面像差及慧形像差。
在本发明的又一方式中，在将第3透镜组与第4透镜组的广角端的合成焦距设定为F34时，满足以下的条件式：0.2＜F/F34＜0.4(4)。如上所述，第3及第4透镜组，在变焦时主要负责变倍的任务。在此，条件式(4)是与第3透镜组和第4透镜组的合成放大率有关的条件，通过设定为条件式(4)的范围内，能够将投影用变焦透镜形成为明亮且小型的光学系统。
而且，在超过了条件式(4)的上限的情况下，第3透镜组与第4透镜组的合成的正放大率将过强。在此情况下，球面像差及轴外慧形像差会劣化，并且在画面整个区域中，慧形光斑将增加，从而难以得到明亮的F值，此外，也难以确保充分的周围光量。
此外，在低于了条件式(4)的下限的情况下，第3透镜组与第4透镜组的合成的正放大率将过弱。在此情况下，变焦时的第3及第4透镜组的移动量将变大，从而在小型化的方面不令人满意，并且相对于广角端的、望远端下的光圈位置的移动量将增加从而望远端下的F值变大，从而不令人满意。
在本发明的又一方式中，在构成第1透镜组的多个负透镜中，最靠近缩小侧的缩小侧负透镜包含树脂材料而形成并且具有至少一面的非球面；在将配置在了比缩小侧透镜更靠近放大侧的放大侧负透镜部的合成焦距设定为Fs、将缩小侧负透镜的焦距设定为Fa时，满足以下的条件式：0.2＜Fs/Fa＜0.5(5)，其中前述放大侧负透镜部至少包含一块负透镜。在此情况下，缩小侧负透镜具有由树脂材料形成的非球面，从而能够将畸变抑制得较小，但是通过将这样的非球面设置在缩小侧负透镜中，能够难以受到环境变化的影响。在以树脂为材料的透镜的情况下，若与以玻璃为材料的透镜相比较，则因为线性膨胀系数和/或折射率温度系数大于等于1位，所以有时面形状的变化和/或内部折射率的变化所引起的焦点位置偏离和/或树脂的吸水性即树脂吸收水分所引起的内部折射率的部分性变化而导致的性能劣化会成为问题。在树脂透镜的情况下，由于存在这样的缺点，所以优选通过使放大率变弱并且采用在放大侧形成为凸面的弯月面形状，使光线朝向各面的入射角不变大。在此，条件式(5)是将第1透镜组内的非球面形成为树脂制的情况下的条件，通过在条件(5)的范围内对具有树脂非球面的缩小侧负透镜的放大率、与作为其以外的透镜的放大侧负透镜部的放大率相比较地进行限制，能够维持良好的性能并且防止环境变化所产生的影响。
而且，在超过了条件式(5)的上限的情况下，具有树脂非球面的缩小侧负透镜的负放大率将过强。在此情况下，容易受到温度、湿度等环境变化所产生的影响，成为焦点位置的移动和/或场面弯曲的原因。
此外，在低于了条件式(5)的下限的情况下，具有树脂非球面的缩小侧负透镜的负放大率将过弱。在此情况下，抗环境变化强，但是作为其以外的透镜的放大侧负透镜部的负放大率的负担将过大，特别是广角端的画面外框部分处的畸变度将增加。
在本发明的又一方式中，构成第1透镜组的缩小侧负透镜，是在由玻璃材料形成的球面透镜的凹面侧的光学面上形成有树脂层的复合型非球面透镜。在此情况下，能够进一步减小环境变化所产生的影响。
此外，为了解决上述问题，本发明的投影型图像显示装置，具备：上述的投影用变焦透镜；以及设置在投影用变焦透镜的光路前级的像形成光学部。
在上述投影型图像显示装置中，由于具备上述的投影用变焦透镜，所以能够在屏幕上投影确保了相对宽广的视场角并且抑制了像差的明亮的图像。此外，由于整个系统的小型化，成为小型的投影型图像显示装置。
附图说明
图1(A)、(B)是根据第1具体例说明第1实施方式的投影用变焦透镜的结构的图；
图2(A)～(C)是表示通过图1的投影用变焦透镜的光线的状态的图；
图3(A)～(C)是关于第1具体例的、示出广角端的球面像差、像散及畸变的图，(D)～(F)是示出中间焦距的球面像差、像散及畸变的图，(G)～(I)是示出望远端的球面像差、像散及畸变的图；
图4(A)、(B)是说明第1实施方式中的第2具体例的投影用变焦透镜的结构的图；
图5(A)～(C)是关于第2具体例的、示出广角端的球面像差、像散及畸变的图，(D)～(F)是示出中间焦距的球面像差、像散及畸变的图，(G)～(I)是示出望远端的球面像差、像散及畸变的图；
图6是说明第1实施方式的投影型图像显示装置的结构的概念图；
图7(A)、(B)是根据第3具体例说明第2实施方式的投影用变焦透镜的结构的图；
图8(A)～(C)是关于第3具体例的、示出广角端的球面像差、像散及畸变的图，(D)～(F)是示出中间焦距的球面像差、像散及畸变的图，(G)～(I)是示出望远端的球面像差、像散及畸变的图；
图9(A)、(B)是根据第4具体例说明第3实施方式的投影用变焦透镜的结构的图；
图10(A)～(C)是关于第4具体例的、示出广角端的球面像差、像散及畸变的图，(D)～(F)是示出中间焦距的球面像差、像散及畸变的图，(G)～(I)是示出望远端的球面像差、像散及畸变的图；
图11(A)、(B)是说明第3实施方式中的第5具体例的投影用变焦透镜的结构的图；
图12(A)～(C)是关于第5具体例的、示出广角端的球面像差、像散及畸变的图，(D)～(F)是示出中间焦距的球面像差、像散及畸变的图，(G)～(I)是示出望远端的球面像差、像散及畸变的图；
图13(A)、(B)是根据第6具体例说明第4实施方式的投影用变焦透镜的结构的图；以及
图14(A)～(C)是关于第6具体例的、示出广角端的球面像差、像散及畸变的图，(D)～(F)是示出中间焦距的球面像差、像散及畸变的图，(G)～(I)是示出望远端的球面像差、像散及畸变的图。
符号说明
40...投影用变焦透镜；60...像形成光学部；61...光源装置；63...分离照明系统；65...光调制部；65a、65b、65c...液晶光阀；67...交叉分色棱镜；100...投影型图像显示装置；G1、G2、G3、G4、G5...透镜组；G2、G3、G4...可动透镜组；OA...光轴；OS...物面；SA...系统光轴。
具体实施方式
[第1实施方式]
以下，参照图1、图2等说明本发明的第1实施方式的投影用变焦透镜。而且，图1(A)示出广角端(wide)的投影用变焦透镜40的状态，图1(B)示出望远端(tele)的投影用变焦透镜40的状态。
图1中所示的投影用变焦透镜40，用于将物面OS上的图像放大投影在未图示的屏幕上，其从作为放大侧的屏幕侧(图1(A)及图1(B)中的左侧)向作为缩小侧的物面OS侧(图1(A)及1(B)中的右侧)按顺序具备：负的放大率的第1透镜组G1、正的放大率的第2透镜组G2、正的放大率的第3透镜组G3、正的放大率的第4透镜组G4、正的放大率的第5透镜组G5。在第3透镜组G3和第4透镜组G4之间，设置有光圈45。在此，所谓透镜组一词，也包含由1块透镜构成的情况，意味着包含1块或1块以上的透镜。因此，在以下的说明中，第2透镜组G2及第5透镜组G5，虽然分别包含单个透镜，但为了方便起见仍使用“透镜组”这一名称。
投影用变焦透镜40，构成为物面OS侧基本为远心。此外，在处于投影用变焦透镜40的后端的第5透镜组G5与配置有液晶显示面板的物面OS之间，配置有用于合成3色的图像的交叉分色棱镜67。而且，关于应该配置其他2色的液晶显示面板的物面，虽然省略了图示，但是与图示的物面OS为等价的配置。在图1中，从物面OS上的各物点，出射以与物面OS垂直且与光轴OA平行的主光线为中心具有一定的发散的光束，向左侧行进，通过投影用变焦透镜40而被投影在屏幕上。
第1透镜组G1，按从放大侧(出射侧)向缩小侧(入射侧)的顺序，由包含放大侧为凸的第1负凹凸透镜L1和放大侧为凸且两面为非球面的第2负凹凸透镜L2的2块透镜构成，且在变倍时第1透镜组G1被固定在光轴OA上不移动。其中，第1负凹凸透镜L1作为放大侧负透镜部发挥作用，第2负凹凸透镜L2作为缩小侧负透镜发挥作用。
第2透镜组G2仅包括放大侧(出射侧)为凸的正凹凸透镜L3，且在变倍时其沿着光轴OA移动。
第3透镜组G3仅包括两面凸的正的接合透镜L4，且在变倍时其沿着光轴OA移动。该接合透镜L4包括配置在放大侧(出射侧)的两面凸的正透镜L41和配置在缩小侧(入射侧)且缩小侧为凸的负凹凸透镜L42。
第4透镜组G4，按从放大侧(出射侧)向缩小侧(入射侧)的顺序，由两面凹的负透镜L5、放大侧为凹而缩小侧为凸的接合透镜L6和缩小侧为凸的正凹凸透镜L7构成，且在变倍时第4透镜组G4沿着光轴OA一体地移动。其中，中央的接合透镜L6包括配置在放大侧的两面凹的负透镜L61和配置在缩小侧的两面凸的正透镜L62。
第5透镜组G5仅包括两面凸的正透镜L5，且在变倍时其被固定在光轴OA上不移动。
在该投影用变焦透镜40中，在进行变焦即变倍时，在将第1透镜组G1和第5透镜组G5固定的状态下，使第2、第3及第4透镜组G2、G3、G4在光轴OA上移动。在从广角端侧向望远端侧的变倍的情况下，3个可动透镜组G2、G3、G4沿着光轴OA向屏幕侧，边使相互的间隔改变边慢慢地移动。反之，在从望远端侧向广角端侧的变倍的情况下，3个可动透镜组G2、G3、G4沿着光轴OA向物面OS侧，边使相互的间隔改变边移动。而且，到屏幕的距离发生了变化的情况下的聚焦，能够通过使第1透镜组G1在光轴OA方向上移动来进行。
以下，关于本实施方式的投影用变焦透镜40的构成条件进行说明。
作为需要相对长的后焦点且最简单的结构的变焦光学系统，公知有在放大侧配置负的第1透镜组、在缩小侧配置正的第2透镜组且使2个透镜组的间隔改变来进行变倍的所谓的2组变焦。在第1实施方式的投影用变焦透镜40中，虽然采用了包括5个透镜组G1～G5的5组变焦，但是作为整体可以认为是第1透镜组G1和第2透镜组G2构成前述配置在放大侧的第1负的合成透镜组、第3透镜组G3和第4透镜组G4构成前述配置在缩小侧的正的第2合成透镜组的2组变焦。作为在投影机中使用的投影用变焦透镜，与照相透镜那样的光学系统相比较，由于要求高的分辨能力、明亮的F值、充分的周围光量等，所以用上述那样的简单的2组变焦来满足这些要求是困难的。因此，在本实施方式的投影用变焦透镜40中，进而使第1透镜组G1及第2透镜组G2的间隔、第3透镜组G3及第4透镜组G4的间隔变化，来实现高分辨能力、小的F值及周围光量增加。
进而，在进行色合成的3板式的投影机中，在投影用变焦透镜与液晶面板之间配置有用于合成从红、绿、蓝3色的液晶面板射出的光的上述那样的交叉分色棱镜67。在该交叉分色棱镜67中，为了防止色不均的产生，虽然需要使从液晶面板垂直地射出的光全部朝向投影用变焦透镜40的入射光瞳，但是以抑制这样的色不均的产生为目的，第5透镜组G5作为用于获得良好的远心特性的透镜组发挥作用。
如前所述，在本实施方式中，采用了具备由第1及第2透镜组G1、G2构成的负的合成透镜组、由第3及第4透镜组G3、G4构成的正的合成透镜组的2组变焦的基本结构，但是关于第1透镜组G1而言，需要还具有作为投影距离发生了变化时的焦点组的功能，从而在变焦时将其设置为固定这一方式能够使框架结构简单化，在小型化及性能劣化防止方面是理想的。因此，包括第1及第2透镜组G1、G2的负的合成透镜组，在变焦时，通过使其第1透镜组G1固定，而仅使第2透镜组G2移动，来修正在变焦时具有主要的变倍功能的第3及第4透镜组G3、G4的移动所引起的焦点偏离。在此情况下，通过将第2透镜组G2设定为相对弱的正放大率并且通过设定为下述条件式(1)的范围内，可以具有明亮的F值并且维持高的分辨能力：
0.05＜F/F2＜0.23        (1)。
其中，F是将第1透镜组G1～第5透镜组G5合并起来得到的整个系统的广角端的焦距，F2是第2透镜组G2的焦距。条件式(1)是与第2透镜组G2的放大率有关的条件，是用于在得到作为投影光学系统的充分的明亮度的同时平衡性好地修正慧形像差、像散、色像差等的条件，并且是用于在从广角端向望远端的变焦时，将这些像差的变化抑制得较小的条件。即，第2透镜组G2的正的放大率被抑制到不超过条件式(1)的上限的程度，从而能够容易用一块正透镜构成第2透镜组G2，能够平衡性好地修正慧形像差、像散等。此外，第2透镜组G2的正的放大率被增强到不低于条件式(1)的下限的程度，从而能够在变倍时减小第2透镜组G2的移动量，能够减小变焦时的色像差的变化。
第1透镜组G1和第2透镜组G2，虽然如前所述具有作为2组变焦的负的合成透镜组的作用，但是由于第1透镜组G1仅由多个负透镜构成，所以在第1透镜组G1内，难以抑制广角系统特有的画面周围部分处的倍率色像差的产生。因此，在合成第1透镜组G1和第2透镜组G2而成的组内，需要抑制色像差的产生。此外，虽然为了得到宽广的视场角和长的后焦点，第1透镜组G1具有强的负放大率，但是需要利用第2透镜组G2的正的放大率，抑制在第1及第2透镜组G1、G2内产生的畸变和/或慧形像差的产生。
关于第1及第2透镜组G1、G2，在将第1透镜组G1的焦距设定为F1时，满足以下的条件式：
0.12＜|F1/F2|＜0.30    (2)。
该条件式(2)，是与第1透镜组G1的焦距和第2透镜组G2的焦距之比有关的条件，通过在条件式(2)的范围内，适宜地分配第1透镜组G1的放大率和第2透镜组G2的放大率，能够维持用于获得充分的后焦点的充分的负放大率并且能够得到广视场角且平坦的像面，能够将在广角系统中容易产生的倍率色像差抑制得较小，此外，能够良好地修正宽广的视场角域中的畸变、慧形像差。也就是说，第2透镜组G2的正的放大率，相对于第1透镜组G1被抑制到不超过条件式(2)的上限的程度，从而尽管其仅由一块正透镜构成，也能够平衡性好地修正慧形像差和/或畸变。此外，第2透镜组G2的正的放大率，被增强到不低于条件式(2)的下限的程度，从而能够用第2透镜组G2修正在第1透镜组G1中产生的倍率色像差。
为了将通过了第5透镜组G5和第4透镜组G4后的发散光引导至第2透镜组G2，期望第3透镜组G3具有强的正放大率。因此，采用凸面朝向放大侧的正透镜L41与配置在其缩小侧且缩小侧为凸的负凹凸透镜L42的接合透镜，这样通过采用具有消色差的效果的接合透镜，来防止制造时的误差的产生。
关于第3透镜组G3，在将第3透镜组G3的焦距设定为F3时，满足以下的条件式：
0.2＜F3/F2＜0.5    (3)。
该条件式(3)，是与第2透镜组G2的焦距和第3透镜组G3的焦距之比有关的条件，通过将第2及第3透镜组G2、G3的放大率设定为条件式(3)的范围内，能够平衡性好地修正慧形像差和/或像散。即，第3透镜组G3的正的放大率，被增强到不超过条件式(3)的上限的程度，从而能够实现像散的平衡性好的修正。此外，第3透镜组G3的正的放大率，被抑制到不低于条件式(3)的下限的程度，从而能够不会使在第1及第2透镜组G1、G2中被良好地修正过了的色像差劣化地将像场弯曲和/或像散抑制得较小，能够防止画面周围部分处的色光斑等的劣化。此外，通过抑制第3透镜组G3的正的放大率，能够用2块正负接合透镜合理地构成第3透镜组G3，在低敏感度化和/或低价格化的观点上来看是有利的。
第4透镜组G4，从放大侧开始按顺序由凹面朝向放大侧的负透镜L5、凹面朝向放大侧的负透镜L61、凸面朝向缩小侧的正透镜L62和凸面朝向缩小侧的正凹凸透镜L7这4块透镜构成。在此情况下，优选至少对最靠近放大侧的凹面16a配置非球面。使最靠近放大侧的负透镜L5的有效直径减小，能够以低价格进行加工，并且通过将放大侧的凹面16a形成为非球面，能够有效地修正球面像差和/或慧形像差。
第3透镜组G3及第4透镜组G4，在从广角端向望远端的变焦时，略微改变间隔，并且从缩小侧向放大侧进行较大地移动，主要负责变倍的任务。
关于第3透镜组G3和第4透镜组G4，在将广角端的合成焦距设定为F34时，满足以下的条件式：
0.2＜F/F34＜0.4    (4)。
该条件式(4)，是与第3透镜组G3和第4透镜组G4的合成放大率有关的条件，通过设定为条件式(4)的范围内，能够将投影用变焦透镜40形成为明亮且小型的投影光学系统。即，第3及第4透镜组G3、G4的正的合成放大率。相对于整个系统被抑制到不超过条件式(4)的上限的程度，从而能够抑制球面像差和/或轴外慧形像差的劣化，防止画面整个区域中的慧形光斑的增加，并且能够得到明亮的F值，确保充分的周围光量。而且，若超过条件式(4)的上限，则难以使球面像差和/或轴外慧形像差减小，从而产生采用高折射率的玻璃等的需要，从而在低价格化这一点上不令人满意。第3及第4透镜组G3、G4的正的合成放大率，被增强到不低于条件式(4)的下限的程度，从而由于能够在某一程度上增强第1透镜组G1与第2透镜组G2的合成的负放大率，所以抑制变焦时的第3及第4透镜组G3、G4的移动量，从而在小型化的观点上来看是有利的。此外，由于在第3及第4透镜组G3、G4之间设置有光圈45，所以通过减小第3及第4透镜组G3、G4的移动量，能够减小相对于广角端的、望远端下的光圈45的移动量，从而能够抑制望远端下的F值的变化而使投影用变焦透镜40变得明亮。
第1透镜组G1，虽然为了获得宽广的视场角而具有强的负放大率，但是用仅球面形状的负透镜的组合，难以将畸变抑制得较小。因此，在本实施方式中，将第2负凹凸透镜L2形成为非球面透镜，并形成为由树脂材料得到的成型透镜。树脂材料制的透镜，若与玻璃制的透镜相比较，则在损伤等与耐久性有关的问题和/或温度、湿度等环境变化所产生的影响下的性能变化方面是不利的。因此，将第2负凹凸透镜L2形成为树脂材料制的透镜，并且消除其被接触的可能性，并且抑制其暴露于外部空气中而受到环境变化的影响。此外，为了将环境变化的影响降到最小限度，通过将第2负凹凸透镜L2设定为弱的放大率，进而形成为凸面朝向放大侧的弯月面形状而减小光线朝向各面的入射角度，能够减小温度、湿度等环境变化的影响。
关于第1透镜组G1，在将第1负凹凸透镜L1的焦距设定为Fs、将第2负凹凸透镜L2的焦距设定为Fa时，满足以下的条件式：
0.2＜Fs/Fa＜0.5    (5)。
该条件式(5)，是将第1透镜组G1内的第2负凹凸透镜L2形成为非球面的树脂透镜的情况下的条件，通过在条件(5)的范围内限制第2负凹凸透镜L2及其之外的透镜的放大率，能够维持良好的性能并且防止环境变化所产生的影响。即，第2负凹凸透镜L2的负的放大率被抑制到不超过条件式(5)的上限的程度，从而难以受到温度、湿度等环境变化所产生的影响。特别地，关于温度，在组装到投影机中的情况下，在灯的刚刚点亮之后的使用中，会因设备内部的温度的上升而发生部分性温度变化的可能性高，但是利用上述那样的放大率的限制，能够抑制焦点位置的移动和/或像场弯曲发生变化的现象。此外，第2负凹凸透镜L2的负的放大率，被增强到不低于条件式(5)的下限的程度，从而防止第1负凹凸透镜L1的负的放大率的负担过大的情况。由此，无需使第1透镜组内的负透镜增加，便能够特别地防止广角端的负的畸变在周围部分急剧地变化从而画面外框部分中的畸变度增加的现象。
[2.投影用变焦透镜的具体例]
(2a)第1具体例
在表1中，示出了投影用变焦透镜40的第1具体例的透镜数据等。在该表1的上栏中，“面序号”是从物面OS侧开始按顺序对各透镜的面赋予的序号。此外，“R”表示曲率半径，“D”表示与下一个面之间的透镜厚度或空气空间。进而，“Nd”表示透镜材料的d线处的折射率，“νd”表示透镜材料的d线处的阿贝数。而且，在“D”栏中，距离D4、D6、D9、D17表示可变间隔，在表1的中栏中，示出了“广角端”、“中间”及“望远端”的各距离D4、D6、D9、D17的值。
【表1】
  面序号   R   D   Nd   νd
  0   ∞   1800.000
  1   125.905   1.800   1.69680   55.46
  2   20.354   2.800
  3   *   21.500   2.200   1.53116   56.05
  4   *   15.924   D4
  5   48.698   2.400   1.80518   25.46
  6   99.185   D6
  7   29.785   9.500   1.74400   44.90
  8   -28.405   1.300   1.80610   33.27
  9   -160.096   D9
  光圈   ∞   2.000
  11   *   -41.932   1.400   1.83400   37.34
  12   279.293   2.471
  13   -18.688   1.300   1.80518   25.46
  14   62.475   6.300   1.48749   70.44
  15   -21.319   0.200
  16   -491.272   6.876   1.69680   55.46
  17   -23.102   D17
  18   37.982   5.400   1.58913   61.25
  19   -153.553   6.000
  20   ∞   25.750   1.51680   64.20
  21   ∞   3.350
  广角端   中间   望远端
 D4   19.453   18.723   18.707
 D6   10.479   6.212   1.500
 D9   13.425   13.906   14.171
 D17   1.000   5.516   9.979
  ASP   k   A04   A06   A08   A10   A12
  R3   0.00000E+00   2.06533E-06   -4.51412E-08   0.00000E+00   0.00000E+00   0.00000E+00
  R4   -5.14320E-01   -1.10028E-05   -8.14152E-08   -1.18979E-12   -7.39028E-15   0.00000E+00
  R11   7.24569E-01   -3.98807E-05   -9.86541E-08   2.34401E-10   0.00000E+00   0.00000E+00
在第1具体例中，透镜L1～L8基本上由球面形成，但是如上所述关于第2负凹凸透镜L2的入射出射面(表1的3面及4面)和负透镜L5的入射面(表1的11面)而言，为非球面。在将c设定为近轴曲率半径的倒数、将h设定为从光轴OA起的高度、将k设定为圆锥系数、将A04～A12设定为高次非球面时，这些非球面形状的从光轴OA方向的面顶点起的变位量x由下式表示：
【数学式1】
x = c · h 2 1 + 1 - ( 1 + k ) · c 2 · h 2 + A 04 · h 4 + A 06 · h 6 + A 08 · h 8 + A 10 · h 10 + A 12 · h 12
在第1具体例的情况下，关于上述非球面式中的各系数“k”、“A04～A12”的值，如表1的下栏中所示。
第1具体例的投影用变焦透镜40的结果的规格为：整个系统的焦距f按广角端、中间、望远端的顺序是f＝16.90、18.59、20.28，F值是FNo＝1.49、1.58、1.63，此时的半视场角ω为ω＝30.02°、27.68°、25.70°。
此外，在第1具体例的投影用变焦透镜40的情况下，条件式(1)中的F/F2为0.146，条件式(2)中的|F1/F2|为0.228，条件式(3)中的F3/F2为0.316，条件式(4)中的F/F34为0.302，条件式(5)中的Fs/Fa为0.262。
图3(A)～3(C)是第1具体例的广角端的诸像差图。诸像差图的左端表示基准波长550nm和其他波长610nm、460nm下的各色的球面像差，诸像差图的中央表示波长550nm下的像散，诸像差图的右端表示波长550nm下的畸变。
图3(D)～3(F)是第1具体例的中间焦距的诸像差图，与图3(A)～3(C)对应，左端表示各色的球面像差，中央表示像散，右端表示畸变。
图3(G)～3(I)是第1具体例的望远端的诸像差图，与图3(A)～3(C)对应，左端表示各色的球面像差，中央表示像散，右端表示畸变。
(2b)第2具体例
图4是示出第2具体例的投影用变焦透镜40的具体的结构的图。第2具体例的投影用变焦透镜40，作为第1实施方式，具有与第1具体例的投影用变焦透镜40基本相同的结构，从而省略详细的说明。
在表2中，示出了投影用变焦透镜40的第2具体例的透镜数据等。在该表2的上栏中，示出了“面序号”、“R”、“D”、“Nd”、“νd”等各要素。此外，在表2的中栏中，示出了本具体例的“广角端”、“中间”及“望远端”的各距离D4、D6、D9、D17的值。在第2具体例中，也与表1中所示的第1具体例的情况同样，3面、4面及11面为非球面，具有与表2的下栏中所示的各系数“k”、“A04～A12”对应的非球面形状。
【表2】
  面序号   R   D   Nd   νd
  0   ∞   1800.000
  1   108.725   1.800   1.62299   58.12
  2   18.953   4.237
  3  *   21.741   2.200   1.53116   56.05
  4  *   15.454   D4
  5   52.713   2.400   1.80518   25.46
  6   99.018   D6
  7   29.178   9.500   1.74400   44.90
  8   -29.432   1.300   1.80610   33.27
  9   -174.164   D9
  光圈   ∞   2.000
  11  *   -36.570   1.600   1.82896   37.11
  12   -587.543   2.187
  13   -19.448   1.300   1.80518   25.46
  14   74.471   5.500   1.48749   70.44
  15   -22.372   0.200
  16   -244.050   6.400   1.69680   55.46
  17   -22.199   D17
  18   38.326   5.400   1.58913   61.25
  19   -148.491   6.000
  20   ∞   25.750   1.51680   64.20
  21   ∞   3.351
  广角端   中间   望远端
  D4   18.770   18.622   19.172
  D6   10.636   5.949   0.800
  D9   13.863   14.344   14.579
  D17   1.000   5.353   9.718
  ASP   k   A04   A06   A08   A10   A12
  R3   0.00000E+00   -1.46189E-05   0.00000E+00   0.00000E+00   0.00000E+00   0.00000E+00
  R4   -5.76356E-01   -2.86717E-05   -4.43312E-08   1.05787E-10   -3.59487E-13   0.00000E+00
  R11   -1.22870E+00   -4.35573E-05   -9.85657E-08   8.46040E-11   0.00000E+00   0.00000E+00
第2具体例的投影用变焦透镜40的结果的规格为：整个系统的焦距f按广角端、中间、望远端的顺序是f＝16.90、18.59、20.28，F值是FNo＝1.58、1.63、1.70，此时的半视场角ω为ω＝30.02°、27.70°、25.72°。
此外，在第2具体例的投影用变焦透镜40的情况下，条件式(1)中的F/F2为0.125，条件式(2)中的|F1/F2|为0.194，条件式(3)中的F3/F2为0.266，条件式(4)中的F/F34为0.315，条件式(5)中的Fs/Fa为0.324。
图5(A)～5(C)是第2具体例的广角端的诸像差图。诸像差图的左端表示基准波长550nm和其他波长610nm、460nm下的各色的球面像差，诸像差图的中央表示波长550nm下的像散，诸像差图的右端表示波长550nm下的畸变。
图5(D)～5(F)是第2具体例的中间焦距的诸像差图，与图5(A)～5(C)对应，左端表示各色的球面像差，中央表示像散，右端表示畸变。
图5(G)～5(I)是第2具体例的望远端的诸像差图，与图5(A)～5(C)对应，左端表示各色的球面像差，中央表示像散，右端表示畸变。
[3.投影型图像显示装置的说明]
图6是投影型图像显示装置100的概念图。投影型图像显示装置中的像形成光学部60沿着系统光轴SA具备：出射均匀化了的光源光的光源装置61、将从光源装置61射出的照明光分离为红、绿、蓝三色的分离照明系统63、由从分离照明系统63射出的各色的照明光进行照明的光调制部65和对经过了光调制部65后的各色的调制光进行合成的交叉分色棱镜67。
在此，光源装置61具备出射光源光的光源单元61a、将从该光源单元61a出射的光源光均匀地变换为与预定的偏振方向一致的照明光的均匀化光学系统61c。光源单元61a具有光源灯61m、反射器61n等。此外，均匀化光学系统61c具备：用于将光源光分割为部分光束的第1透镜阵列61d、调节分割后的部分光束的发散的第2透镜阵列61e、使各部分光束的偏振方向一致的偏振变换装置61g、使各部分光束重叠地入射在对象的照明区域的重叠透镜61i。
分离照明系统63具备第1及第2分色镜63a、63b、光路曲折用的反射镜63m、63n、63o，通过将系统光轴SA分支为3条光路OP1～OP3，将照明光分离为蓝色光LB、绿色光LG及红色光LR这3个光束。而且，中继透镜LL1、LL2，通过将在入射侧的第1中继透镜LL1之前形成的像基本原样地传递至出射侧的场透镜63h，来防止光的发散等所引起的光的利用效率的降低。
光调制部65，具备分别入射3色的照明光LB、LG、LR的3个液晶光阀65a、65b、65c，其根据驱动信号以像素为单位对经由场透镜63f、63g、63h入射至各液晶光阀65a、65b、65c的各色光LB、LG、LR进行强度调制。而且，各液晶光阀65a、65b、65c是具有由一对偏振板夹持着液晶面板的结构的图像形成元件。此外，构成各液晶光阀65a、65b、65c的液晶面板，对应于图1等中所示的物面OS。
交叉分色棱镜67具备交叉的分色膜67a、67b，其出射将来自于各液晶光阀65a、65b、65c的调制光合成而得到的像光。
投影用变焦透镜40具有图1、4中所示的结构，其将由交叉分色棱镜67合成后的像光以适合的放大率并且以相对少的相差投影在屏幕上作为彩色图像。
在以上说明的投影型图像显示装置100中，组装有以所谓2组变焦的功能为基础的投影用变焦透镜40，使第2、第3及第4透镜组G2、G3、G4偏移，来实现高分辨能力、小的F值及周围光量增加。此外，在该投影用变焦透镜40中，第5透镜组G5作为用于获得良好的远心特性的透镜组发挥作用，能够抑制在作为色合成用棱镜的交叉分色棱镜67中产生色不均的现象。本实施方式的投影用变焦透镜40，满足具有相对宽广的视场角、是小的F值的明亮的光学系统并且透镜结构简单且低价格这样的条件。
[第2实施方式]
图7(A)及7(B)示出第2实施方式的投影用变焦透镜的透镜结构。图7(A)示出广角端的投影用变焦透镜40的状态，图7(B)示出望远端的投影用变焦透镜40的状态。本实施方式的投影用变焦透镜40，是对图1中所示的第1实施方式的投影用变焦透镜40进行变形而得到的实施方式，关于其未特别说明的部分，具有与第1实施方式的投影用变焦透镜40相同的结构。
[1.投影光学系统的说明]
如图7(A)等所示，投影用变焦透镜40从放大侧向缩小侧按顺序具备：负的放大率的第1透镜组G1、正的放大率的第2透镜组G2、正的放大率的第3透镜组G3、正的放大率的第4透镜组G204、正的放大率的第5透镜组G5。其中，第1透镜组G1、第2透镜组G2、第3透镜组G3、第5透镜组G5，与第1实施方式的投影用变焦透镜40相同，而仅第4透镜组G204的透镜结构与第1实施方式的第4透镜组G4不同。即，第4透镜组G204按从放大侧(出射侧)向缩小侧(入射侧)的顺序，由放大侧为凹而缩小侧为凸的接合透镜L206、缩小侧为凸的正凹凸透镜L7构成，在变倍时第4透镜组G204沿着光轴OA一体地移动。其中，接合透镜L206包括配置在放大侧的两面凹的负透镜L261和配置在缩小侧的两面凸的正透镜L262。此外，对于正透镜L262的缩小侧的凸面216a配置非球面。在此情况下，至少将接合透镜L206的一面形成为非球面，从而能够有效地修正球面像差、慧形像差等。
[2.投影用变焦透镜的具体例]
在表3中，示出了投影用变焦透镜40的第3具体例(用从第1实施方式开始的连续序号对具体例赋予序号)的透镜数据等。在该表3的上栏中，示出了“面序号”、“R”、“D”、“Nd”、“νd”等各要素。此外，在表3的中栏中，示出了本具体例的“广角端”、“中间”及“望远端”的各距离D4、D6、D9、D15的值。在第3具体例中，3面、4面及13面为非球面，具有与表3的下栏中所示的各系数“k”、“A04～A12”对应的非球面形状。
【表3】
  面序号   R   D   Nd   νd
  0   ∞   1800.000
  1   151.586   1.800   1.51680   64.20
  2   17.400   5.278
  3  *   26.345   2.200   1.53116   56.05
  4  *   16.939   D4
  5   52.664   2.400   1.75520   27.53
  6   153.527   D6
  7   33.169   6.500   1.70200   40.19
  8   -32.550   1.300   1.75520   27.53
  9   -155.040   D9
  光圈   ∞   6.608
  11   -15.166   1.300   1.84666   23.78
  12   199.015   4.719   1.48749   70.44
  13  *   -37.358   0.200
  14   -162.377   6.200   1.69680   55.46
  15   -19.171   D15
  16   41.108   5.000   1.74400   44.90
  17   -196.304   6.000
  18   ∞   25.750   1.51680   64.20
  19   ∞   3.350
  广角端   中间   望远端
 D4   10.843   11.553   12.554
 D6   18.214   12.494   6.747
 D9   16.710   17.594   18.114
 D15   1.000   5.125   9.352
  ASP   k   A04   A06   A08   A10   A12
  R3   0.00000E+00   -1.54222E-05   3.62245E-08   0.00000E+00   0.00000E+00   0.00000E+00
  R4   -5.91539E-01   -3.38923E-05   1.13526E-08   -1.28525E-10   6.96203E-13   -3.08271E-15
  R13   0.00000E+00   2.29954E-05   3.58775E-08   -1.22420E-10   0.00000E+00   0.00000E+00
第3具体例的投影用变焦透镜40的结果的规格为：整个系统的焦距f按广角端、中间、望远端的顺序是f＝16.90、18.59、20.28，F值是FNo＝1.58、1.64、1.70，此时的半视场角ω为ω＝29.92°、27.61°、25.63°。
此外，在第3具体例的投影用变焦透镜40的情况下，条件式(1)中的F/F2为0.162，条件式(2)中的|F1/F2|为0.245，条件式(3)中的F3/F2为0.397，条件式(4)中的F/F34为0.304，条件式(5)中的Fs/Fa为0.393。
图8(A)～8(C)是第3具体例的广角端的诸像差图。诸像差图的左端表示基准波长550nm和其他波长610nm、460nm下的各色的球面像差，诸像差图的中央表示波长550nm下的像散，诸像差图的右端表示波长550nm下的畸变。
图8(D)～8(F)是第3具体例的中间焦距的诸像差图，与图8(A)～8(C)对应，左端表示各色的球面像差，中央表示像散，右端表示畸变。
图8(G)～8(I)是第3具体例的望远端的诸像差图，与图8(A)～8(C)对应，左端表示各色的球面像差，中央表示像散，右端表示畸变。
[第3实施方式]
图9(A)及9(B)示出第3实施方式的投影用变焦透镜的透镜结构。图9(A)示出广角端的投影用变焦透镜40的状态，图9(B)示出望远端的投影用变焦透镜40的状态。本实施方式的投影用变焦透镜40，是对图1中所示的第1实施方式的投影用变焦透镜40进行变形而得到的实施方式，关于其未特别说明的部分，具有与第1实施方式的投影用变焦透镜40相同的结构。
[1.投影光学系统的说明]
如图9(A)等所示，投影用变焦透镜40从放大侧向缩小侧按顺序具备：负的放大率的第1透镜组G301、正的放大率的第2透镜组G2、正的放大率的第3透镜组G3、正的放大率的第4透镜组G4、正的放大率的第5透镜组G5。其中，第2透镜组G2、第3透镜组G3、第4透镜组G4、第5透镜组G5，与第1实施方式的投影用变焦透镜40相同，而仅第1透镜组G301的透镜结构与第1实施方式的第1透镜组G1不同。即，第1透镜组G301按从放大侧(出射侧)向缩小侧(入射侧)的顺序，由包含放大侧为凸的第1负凹凸透镜L1和放大侧为凸的第2负凹凸透镜L302的2块透镜构成，且在变倍时第1透镜组G301被固定在光轴OA上不移动。其中，第1负凹凸透镜L1作为放大侧负透镜部发挥作用，第2负凹凸透镜L302作为缩小侧负透镜发挥作用。其中，第2负凹凸透镜L302为在缩小侧的凹面316a上形成有薄的树脂层的复合非球面透镜。这样，通过将非球面的薄的树脂层配置在第2负凹凸透镜L302的凹面316a侧，能够有效地修正畸变。
[2.投影用变焦透镜的具体例]
(2a)第4具体例
在表4中，示出了投影用变焦透镜40的第4具体例的透镜数据等。在该表4的上栏中，示出了“面序号”、“R”、“D”、“Nd”、“νd”等各要素。此外，在表4的中栏中，示出了本具体例的“广角端”、“中间”及“望远端”的各距离D5、D7、D10、D18的值。在第4具体例中，5面及12面为非球面，具有与表4的下栏中所示的各系数“k”、“A04～A12”对应的非球面形状。
【表4】
  面序号   R   D   Nd   νd
  0   ∞   1800.000
  1   111.387   1.800   1.58913   61.25
  2   20.211   4.268
  3   44.000   2.000   1.58913   61.25
  4   31.194   0.100   1.51468   53.40
  5   *   24.512   D5
  6   57.732   3.200   1.72825   28.32
  7   243.611   D7
  8   32.855   7.500   1.65844   50.85
  9   -30.540   1.100   1.64769   33.84
  10   -186.343   D10
  光圈   ∞   2.704
  12   *   -33.591   1.200   1.59617   39.14
  13   73.043   2.057
  14   -21.429   1.200   1.84666   23.78
  15   175.075   5.400   1.48749   70.44
  16   -23.850   0.200
  17   -187.952   6.800   1.58913   61.25
  18   -18.584   D18
  19   38.074   5.000   1.69680   55.46
  20   -215.428   5.000
  21   ∞   25.750   1.51680   64.20
  22   ∞   3.350
  广角端   中间   望远端
 D5   24.692   23.221   22.292
 D7   6.290   3.699   1.000
 D10   15.855   16.503   16.981
 D18   1.000   4.415   7.557
  ASP   k   A04   A06   A08   A10   A12
  R5   -3.65128E-01   -1.23751E-05   -1.97575E-08   4.17929E-11   -2.01566E-13   0.00000E+00
  R12   0.00000E+00   -7.36315E-05   -1.99659E-07   0.00000E+00   0.00000E+00   0.00000E+00
第4具体例的投影用变焦透镜40的结果的规格为：整个系统的焦距f按广角端、中间、望远端的顺序是f＝16.70、18.00、19.00，F值是FNo＝1.49、1.54、1.59，此时的半视场角ω为ω＝29.95°、28.13°、26.62°。
此外，在第4具体例的投影用变焦透镜40的情况下，条件式(1)中的F/F2为0.163，条件式(2)中的|F1/F2|为0.279，条件式(3)中的F3/F2为0.415，条件式(4)中的F/F34为0.263。
图10(A)～10(C)是第4具体例的广角端的诸像差图。诸像差图的左端表示基准波长550nm和其他波长610nm、460nm下的各色的球面像差，诸像差图的中央表示波长550nm下的像散，诸像差图的右端表示波长550nm下的畸变。
图10(D)～10(F)是第4具体例的中间焦距的诸像差图，与图10(A)～10(C)对应，左端表示各色的球面像差，中央表示像散，右端表示畸变。
图10(G)～10(I)是第4具体例的望远端处的诸像差图，与图10(A)～10(C)对应，左端表示各色的球面像差，中央表示像散，右端表示畸变。
(2b)第5具体例
图11是示出第5具体例的投影用变焦透镜40的具体的结构的图。第5具体例的投影用变焦透镜40，作为第3实施方式，具有与第4具体例的投影用变焦透镜40基本相同的结构，从而省略详细的说明。
在表5中，示出了投影用变焦透镜40的第5具体例的透镜数据等。在该表5的上栏中，示出了“面序号”、“R”、“D”、“Nd”、“νd”等各要素。此外，在表5的中栏中，示出了本具体例的“广角端”、“中间”及“望远端”的各距离D5、D7、D10、D18的值。在第5具体例中，5面及12面为非球面，具有与表5的下栏中所示的各系数“k”、“A04～A12”对应的非球面形状。
【表5】
  面序号   R   D   Nd   νd
  0   ∞   1500.000
  1   49.050   2.000   1.69680   55.46
  2   17.246   6.126
  3   28.695   2.000   1.69680   55.46
  4   20.452   0.100   1.51468   53.40
  5  *   15.758   D5
  6   61.902   2.600   1.80518   25.46
  7   208.239   D7
  8   28.392   7.500   1.65844   50.85
  9   -26.511   1.500   1.74400   44.72
  10   -86.300   D10
  光圈   ∞   6.000
  12  *   -55.258   1.400   1.74400   44.90
  13   103.530   1.838
  14   -26.500   1.500   1.84666   23.78
  15   54.364   5.400   1.62041   60.34
  16   -37.291   0.100
  17   20457.311   5.800   1.60311   60.69
  18   -21.556   D18
  19   36.592   5.000   1.71300   53.94
  20   -1000.000   5.000
  21   ∞   25.750   1.51680   64.20
  22   ∞   3.350
  广角端   中间   望远端
 D5   13.424   13.271   13.665
 D7   21.392   17.110   12.629
 D10   8.558   9.223   9.795
 D18   1.000   4.769   8.284
  ASP   k   A04   A06   A08   A10   A12
  R5   -5.72100E-01   -2.17562E-05   -7.70799E-08   8.26765E-11   -7.72271E-13   0.00000E+00
  R12   0.00000E+00   -3.89242E-05   -7.79249E-08   6.92117E-11   0.00000E+00   0.00000E+00
第5具体例的投影用变焦透镜40的结果的规格为：整个系统的焦距f按广角端、中间、望远端的顺序是f＝14.20、15.62、17.04，F值是FNo＝1.58、1.64、1.71，此时的半视场角ω为ω＝34.50°、32.00°、29.82°。
此外，在第5具体例的投影用变焦透镜40的情况下，条件式(1)中的F/F2为0.132，条件式(2)中的|F1/F2|为0.205，条件式(3)中的F3/F2为0.332，条件式(4)中的F/F34为0.287。
图12(A)～12(C)是第5具体例的广角端的诸像差图。诸像差图的左端表示基准波长550nm和其他波长610nm、460nm下的各色的球面像差，诸像差图的中央表示波长550nm下的像散，诸像差图的右端表示波长550nm下的畸变。
图12(D)～12(F)是第5具体例的中间焦距的诸像差图，与图12(A)～12(C)对应，左端表示各色的球面像差，中央表示像散，右端表示畸变。
图12(G)～12(I)是第5具体例的望远端的诸像差图，与图12(A)～12(C)对应，左端表示各色的球面像差，中央表示像散，右端表示畸变。
[第4实施方式]
图13(A)及13(B)示出第4实施方式的投影用变焦透镜的透镜结构。图13(A)示出广角端的投影用变焦透镜40的状态，图13(B)示出望远端的投影用变焦透镜40的状态。本实施方式的投影用变焦透镜40，是对图1中所示的第1实施方式的投影用变焦透镜40进行变形而得到的实施方式，关于其未特别说明的部分，具有与第1实施方式的投影用变焦透镜40相同的结构。
[1.投影光学系统的说明]
如图13(A)等所示，投影用变焦透镜40从放大侧向缩小侧按顺序具备：负的放大率的第1透镜组G401、正的放大率的第2透镜组G2、正的放大率的第3透镜组G3、正的放大率的第4透镜组G404、正的放大率的第5透镜组G5。其中，第2透镜组G2、第3透镜组G3、第5透镜组G5，与第1实施方式的投影用变焦透镜40相同，而第1透镜组G401的透镜结构、第4透镜组G404的透镜结构与第1实施方式不同。
第1透镜组G401，按从放大侧(出射侧)向缩小侧(入射侧)的顺序，由包含放大侧为凸的第1负凹凸透镜L1、放大侧为凸的第2负凹凸透镜L421和放大侧为凸的第3负凹凸透镜L422的3块透镜构成，且在变倍时第1透镜组G401被固定在光轴OA上不移动。其中，第3负凹凸透镜L422为在缩小侧的凹面416a上形成有薄的树脂层的复合非球面透镜。其中，第1及第2负凹凸透镜L1、L421作为放大侧负透镜部发挥作用，第3负凹凸透镜L422作为缩小侧负透镜发挥作用。
第4透镜组G404，按从放大侧(出射侧)向缩小侧(入射侧)的顺序，由放大侧为凹而缩小侧为凸的接合透镜L406和两面凸的正透镜L407构成，且在变倍时第4透镜组G404沿着光轴OA一体地移动。其中，接合透镜L406包括配置在放大侧的两面凹的负透镜L461和配置在缩小侧的两面凸的正透镜L462。此外，对于正透镜L462的缩小侧的凸面416b，配置非球面。
[2.投影用变焦透镜的具体例]
在表6中，示出了投影用变焦透镜40的第6具体例的透镜数据等。在该表6的上栏中，示出了“面序号”、“R”、“D”、“Nd”、“νd”等各要素。此外，在表6的中栏中，示出了本具体例的“广角端”、“中间”及“望远端”的各距离D7、D9、D12、D18的值。在第6具体例中，7面及16面为非球面，具有与表6的下栏中所示的各系数“k”、“A04～A12”对应的非球面形状。
【表6】
  面序号   R   D   Nd   νd
  0   ∞   1500.000
  1   38.496   2.000   1.62041   60.34
  2   20.609   3.218
  3   25.994   2.000   1.62041   60.34
  4   18.299   5.997
  5   48.457   2.000   1.51680   64.20
  6   23.477   0.050   1.51468   53.40
  7  *   17.190   D7
  8   53.791   2.800   1.84666   23.78
  9   96.062   D9
  10   32.233   7.500   1.72342   37.99
  11   -24.503   1.700   1.71736   29.50
  12   -171.003   D12
  光圈   ∞   10.000
  14   -16.828   1.200   1.72825   28.32
  15   39.403   5.500   1.48749   70.44
  16  *   -29.845   0.100
  17   155.011   8.500   1.48749   70.44
  18   -18.977   D18
  19   41.257   5.200   1.72916   54.67
  20   -449.547   5.000
  21   ∞   25.750   1.51680   64.20
  22   ∞   3.350
  广角端   中间   望远端
 D7   14.086   15.122   16.518
 D9   11.962   6.526   1.000
 D12   8.413   9.115   9.568
 D18   1.000   4.698   8.375
  ASP   k   A04   A06   A08   A10   A12
  R7   -8.04420E-01   -1.30488E-05   -5.17097E-08   7.85591E-11   -4.81134E-13   0.00000E+00
  R16   -8.43272E+00   -1.35269E-05   1.79707E-07   -2.30769E-10   0.00000E+00   0.00000E+00
第6具体例的投影用变焦透镜40的结果的规格为：整个系统的焦距f按广角端、中间、望远端的顺序是f＝14.20、15.62、17.04，F值是FNo＝1.58、1.64、1.70，此时的半视场角ω为ω＝36.95°、34.35°、32.08°。
此外，在第6具体例的投影用变焦透镜40的情况下，条件式(1)中的F/F2为0.102，条件式(2)中的|F1/F2|为0.156，条件式(3)中的F3/F2为0.272，条件式(4)中的F/F34为0.301。
图14(A)～14(C)是第6具体例的广角端的诸像差图。诸像差图的左端表示基准波长550nm和其他波长610nm、460nm下的各色的球面像差，诸像差图的中央表示波长550nm下的像散，诸像差图的右端表示波长550nm下的畸变。
图14(D)～14(F)是第6具体例的中间焦距的诸像差图，与图14(A)～14(C)对应，左端表示各色的球面像差，中央表示像散，右端表示畸变。
图14(G)～14(I)是第6具体例的望远端的诸像差图，与图14(A)～14(C)对应，左端表示各色的球面像差，中央表示像散，右端表示畸变。
虽然根据以上实施方式对本发明进行了说明，但是本发明并不限于上述的实施方式，而是可以在不脱离其主旨的范围内在各种方式中实施，例如也可以实现以下那样的变形。
即，在上述实施方式中，在像形成光学部60中使用了液晶光阀65a、65b、65c作为图像形成元件，但是也可以使用像素由微反射镜构成的器件那样的光调制装置、薄膜、幻灯片等之类的图像形成单元。

Claims (8)

1.一种投影用变焦透镜，其从放大侧开始按顺序具备：具有负的放大率的第1透镜组、具有正的放大率的第2透镜组、具有正的放大率的第3透镜组、具有正的放大率的第4透镜组及具有正的放大率的第5透镜组，其中：
在从广角侧向望远侧进行变焦时，前述第1透镜组和前述第5透镜组固定，前述第2透镜组、前述第3透镜组和前述第4透镜组移动；
前述第2透镜组仅由一块凸面朝向放大侧的正透镜构成；
在将合并前述第1透镜组至第5透镜组而成的整个系统的广角端的焦距设定为F、将第2透镜组的焦距设定为F2时，满足以下的条件式：
0.05＜F/F2＜0.23              (1)。
2.权利要求1所述的投影用变焦透镜，其中：
前述第1透镜组仅由至少2块凸面朝向放大侧的负透镜构成，且在将前述第1透镜组的焦距设定为F1时，满足以下的条件式：
0.12＜|F1/F2|＜0.30           (2)。
3.权利要求1所述的投影用变焦透镜，其中：
前述第3透镜组由两面凸的正透镜与负透镜的接合透镜构成，且在将前述第3透镜组的焦距设定为F3时，满足以下的条件式：
0.2＜F3/F2＜0.5               (3)。
4.权利要求1所述的投影用变焦透镜，其中：
前述第4透镜组，从放大侧开始按顺序由至少一块负透镜和2块正透镜构成，且最靠近放大侧的面其凹面朝向放大侧，最靠近缩小侧的面其凸面朝向缩小侧，且其包含接合透镜并且具有至少一面的非球面。
5.权利要求1所述的投影用变焦透镜，其中：
在将前述第3透镜组与前述第4透镜组的广角端的合成焦距设定为F34时，满足以下的条件式：
0.2＜F/F34＜0.4               (4)。
6.权利要求1或2所述的投影用变焦透镜，其中：
在构成前述第1透镜组的多个负透镜中，最靠近缩小侧的缩小侧负透镜包含树脂材料而形成并且具有至少一面的非球面；
在将配置在了比前述缩小侧负透镜更靠近放大侧的放大侧负透镜部的合成焦距设定为Fs、将前述缩小侧负透镜的焦距设定为Fa时，满足以下的条件式：
0.2＜Fs/Fa＜0.5              (5)，
其中前述放大侧负透镜部至少包含一块负透镜。
7.权利要求1或2所述的投影用变焦透镜，其中：
在构成前述第1透镜组的多个负透镜中，最靠近缩小侧的缩小侧负透镜，是在由玻璃材料形成的球面透镜的凹面侧的光学面上形成有树脂层的复合型非球面透镜。
8.一种投影型图像显示装置，具备：
权利要求1～7的任意一项所述的投影用变焦透镜；以及
设置在前述投影用变焦透镜的光路前级的像形成光学部。
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