CN102109667B - 用于投射的变焦镜头和投射式显示设备 - Google Patents

用于投射的变焦镜头和投射式显示设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于投射的变焦镜头，所述变焦镜头包括从变焦镜头的放大侧依次布置的第一负透镜组、第二正透镜组、第三正透镜组、第四透镜组和第五正透镜组。当变焦镜头的放大率改变时，第一透镜组和第五透镜组是固定的，而第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组沿着变焦镜头的光轴移动。第一透镜组和第二透镜组中的每一组都由两个透镜构成。第三透镜组和第五透镜组中的每一个都由正透镜构成，第四透镜组由五个透镜构成。此外，变焦镜头的缩小侧是远心的。

Description

用于投射的变焦镜头和投射式显示设备
技术领域
本发明涉及一种由五个透镜组构成的用于投射的变焦镜头以及上面安装用于投射的变焦镜头的投射式显示设备。具体地，本发明涉及适于将从电灯泡输出的光束放大投射到屏幕上的一种用于投射的变焦镜头和一种投射式显示设备。将投射的光束从透射式或反射式液晶显示装置、DMD(数字微镜装置)显示装置或类似装置的电灯泡输出，并且传送图像或视频信息。
背景技术
近年来，诸如液晶显示装置和DMD显示装置的使用电灯泡的投射式显示装置变得广泛使用。尤其是广泛采用使用与RGB原色的照明光相对应的三个电灯泡以调节各颜色的照明光的投射式显示装置。在使用三个电灯泡的投射式显示装置中，由各电灯泡调节的光通过棱镜或类似装置相组合，并且通过投影透镜在屏幕上显示图像。
安装在上述的投射式显示装置上的投影透镜需要长的后焦距，以布置用于组合颜色的棱镜或类似装置，并且用于防止热问题或类似问题，其中所述投射式显示装置通过使用颜色组合光学系统来组合从三个电灯泡输出的调节光。此外，颜色组合光学系统的光谱特性根据进入颜色组合光学系统的光的入射角度而改变。因此，投影透镜需要具有从缩小侧看到的入射光瞳位于足够远处的特性，换言之，投影透镜需要是远心的。另外，需要投影透镜具有低F数，并且对电灯泡的分辨率适当地校正像差。
此外，可以改变透射到屏幕上的图像的尺寸的变焦镜头通常用作投影透镜。最近，需要在高比率下改变图像的尺寸的变焦镜头，换言之，需要具有高变焦比的变焦镜头。另外，由于投影器的价格已经变得较低，因此投影透镜的成本也需要降低。
传统地，例如，在日本未审查的专利公开文献第2007-271669号(专利文献1)、日本专利申请第2008-293932号(专利文献2)的说明书以及日本专利申请第2008-312145号(专利文献3)的说明书中公开了由五个透镜组构成的变焦镜头，其中三个透镜组在放大率变化时移动，并且所述变焦镜头的小共轭长度侧基本上是远心的。
专利文献1中公开的变焦镜头具有低F数。尽管专利文献1中的透镜的总数小，但能够以相对很好的方式校正各种像差。然而，专利文献1中公开的变焦镜头的变焦比仅为1.2倍。如果不需要改变专利文献1中公开的变焦镜头的结构就能够增加变焦比，则像差的变化会增加，并且变得无法保持透镜的良好性能。
同时，专利文献2和3中公开的变焦镜头具有低F数。此外，高的变焦比近似为1.6倍，并且以相对很好的方式校正各种像差而不用考虑高变焦比。然而，透镜的总数为13，该数量很多。另外，由于异常散射玻璃用作变焦镜头的玻璃材料，因此无法满足对降低变焦镜头的生产成本的需求。
发明内容
考虑到前述情况，本发明的一个目的是提供一种用于投射的变焦镜头，所述变焦镜头由可以以低成本生产的五个透镜组构成。此外，本发明的一个目的是提供在广角端具有小于或等于1.7的低F数且同时实现1.6倍或更高的变焦比的变焦镜头。另外，本发明的一个目的是提供对于整个可变放大范围可以以较好的方式校正各种像差的变焦镜头。此外，本发明的另一个目的是提供包括所述用于投射的变焦镜头的投射式显示设备。
根据本发明的第一方面的用于投射的变焦镜头为下述的一种用于投射的变焦镜头，所述变焦镜头包括：
具有负折光力的第一透镜组；
具有正折光力的第二透镜组；
具有正折光力的第三透镜组；
第四透镜组；以及
具有正折光力的第五透镜组，第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组、第四透镜组和第五透镜组从变焦镜头的放大侧依次布置，
其中，当变焦镜头的放大率改变时，第一透镜组和第五透镜组是固定的，而第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组沿着变焦镜头的光轴移动，
其中，第一透镜组和第二透镜组中的每一组都由两个透镜构成，
其中，第三透镜组和第五透镜组中的每一组都由一个正透镜构成，
其中，第四透镜组由五个透镜构成，并且
其中，变焦镜头的缩小侧是远心的。
在根据本发明的第一方面的用于投射的变焦镜头中，理想的是第二透镜组由两个正透镜构成，并且满足以下公式(1)和(2)：
0.5＜(R3a+R3b)/(R3a-R3b)  (1)；和
(R4a+R4b)/(R4a-R4b)＜-1   (2)，其中
R3a：从变焦镜头的放大侧开始的第三个透镜的放大侧表面的曲率半径，第三个透镜为第二透镜组中的放大侧透镜，
R3b：从变焦镜头的放大侧开始的第三个透镜的缩小侧表面的曲率半径，第三个透镜为第二透镜组中的放大侧透镜，
R4a：从变焦镜头的放大侧开始的第四个透镜的放大侧表面的曲率半径，第四个透镜为第二透镜组中的缩小侧透镜，
R4b：从变焦镜头的放大侧开始的第四个透镜的缩小侧表面的曲率半径，第四个透镜为第二透镜组中的缩小侧透镜。
根据本发明的第二方面的一种用于投射的变焦镜头为下述的一种用于投射的变焦镜头，所述变焦镜头包括：
具有负折光力的第一透镜组；
具有正折光力的第二透镜组；
具有正折光力的第三透镜组；
第四透镜组；以及
具有正折光力的第五透镜组，第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组、第四透镜组和第五透镜组从变焦镜头的放大侧依次布置，
其中，当变焦镜头的放大率改变时，第一透镜组和第五透镜组是固定的，而第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组沿着变焦镜头的光轴移动，
其中，变焦镜头的缩小侧是远心的，
其中，形成每一个透镜组中的所有透镜的玻璃材料的阿贝数vd小于或等于80，并且第四透镜组中的最靠近缩小侧的透镜为正透镜，并且
其中，满足以下公式(3)和(4)：
vd(a)＜30                               (3)；
0.01＜θgF(a)-(0.6415-0.001618×vd(a))  (4)，其中
vd(a)：第四透镜组中的最靠近缩小侧的透镜的阿贝数，
θgF(a)：当局部色散比θgF由(Ng-NF)/(NF-NC)表示时第四透镜组中的最靠近缩小侧的透镜的局部色散比，
Ng：g线的透镜玻璃材料的折射率，
NF：F线的透镜玻璃材料的折射率，和
NC：C线的透镜玻璃材料的折射率。
此外，理想的是满足以下公式(5)：
1.5＜fa/fw＜3.0       (5)，其中
fa：第四透镜组中的最靠近缩小侧透镜的焦距，和
fw：变焦镜头的整个系统在广角端的焦距。
在根据本发明的第一方面的用于投射的变焦镜头和根据本发明的第二方面的用于投射的变焦镜头中，理想的是满足以下公式(6)：
|FFW(4，5)/L|＜0.2    (6)，其中
FFW(4，5)：在广角端第四透镜组和第五透镜组的前侧组合焦点位置与第四透镜组的最靠近放大侧的透镜表面之间的距离的绝对值，以及
L：从变焦镜头的整个系统中的最靠近放大侧的透镜表面的顶端到变焦镜头的整个系统中的最靠近缩小侧的透镜表面的顶端的距离的绝对值。
此外，在根据本发明的第一方面的用于投射的变焦镜头和根据本发明的第二方面的用于投射的变焦镜头中，理想的是满足以下公式(7)：
|(FFT(4，5)-FFW(4，5))/L|＜0.2    (7)，其中
FFW(4，5)：在广角端第四透镜组和第五透镜组的前侧组合焦点位置与第四透镜组的最靠近放大侧的透镜表面之间的距离的绝对值，
FFT(4，5)：在长焦端第四透镜组和第五透镜组的前侧组合焦点位置与第四透镜组的最靠近放大侧的透镜表面之间的距离的绝对值，以及
L：从变焦镜头的整个系统中的最靠近放大侧的透镜表面的顶端到变焦镜头的整个系统中的最靠近缩小侧的透镜表面的顶端的距离的绝对值。
另外，在根据本发明的第一方面的用于投射的变焦镜头和根据本发明的第二方面的用于投射的变焦镜头中，理想的是满足以下公式(8)：
0.3＜f2/f3＜1.2    (8)，其中
f2：第二透镜组的焦距，以及
f3：第三透镜组的焦距。
此外，在根据本发明的第一方面的用于投射的变焦镜头和根据本发明的第二方面的用于投射的变焦镜头中，理想的是满足以下公式(9)：
1.0＜Bf/fw    (9)，其中
Bf：缩小侧的空气中的后焦距，和
fw：变焦镜头的整个系统在广角端的焦距。
另外，在根据本发明的第一方面的用于投射的变焦镜头和根据本发明的第二方面的用于投射的变焦镜头中，第四透镜组可以由从放大侧依次布置的负透镜、正透镜、负透镜、正透镜和正透镜五个透镜构成。在这种情况下，理想的是为第四透镜组中从放大侧开始第三个透镜的负透镜和为第四透镜组中从放大侧开始第四个透镜的正透镜粘结在一起以形成胶合透镜。
在根据本发明的第二方面的用于投射的变焦镜头中，第四透镜组可以由从放大侧依次布置的负透镜、正透镜、正透镜、负透镜、正透镜和正透镜六个透镜构成。在这种情况下，理想的是为第四透镜组中从放大侧开始第一个透镜的负透镜和为第四透镜组中从放大侧开始第二个透镜的正透镜粘结在一起以形成胶合透镜，并且为第四透镜组中从放大侧开始第四个透镜的负透镜和为第四透镜组中从放大侧开始第五个透镜的正透镜粘结在一起以形成胶合透镜。
另外，在根据本发明的第一方面的用于投射的变焦镜头和根据本发明的第二方面的用于投射的变焦镜头中，理想的是第一透镜组至少包括非球面。
此外，在根据本发明的第一方面的用于投射的变焦镜头和根据本发明的第二方面的用于投射的变焦镜头中，理想的是第一透镜组由从放大侧依次布置的非球面透镜和负单透镜构成。
另外，在根据本发明的第一方面的用于投射的变焦镜头和根据本发明的第二方面的用于投射的变焦镜头中，理想的是第二透镜组、第三透镜组、第四透镜组和第五透镜组中的所有透镜为球面透镜。
此外，在根据本发明的第一方面的用于投射的变焦镜头和根据本发明的第二方面的用于投射的变焦镜头中，理想的是通过在变焦镜头的光轴的方向上移动第一透镜组进行聚焦。
根据本发明的一种投射式显示设备为下述的一种投射式显示设备，所述投射式显示设备包括：
光源；
电灯泡；
照明光学单元，所述照明光学单元将来自光源的光束引导到电灯泡；以及
根据本发明的用于投射的前述变焦镜头中的一个变焦镜头，
其中，电灯泡对从光源输出的光束进行光调节，并且
其中，用于投射的变焦镜头将图像投射到屏幕上。
术语“放大侧”是指投射侧(屏幕侧)。当执行缩小投射时，为了方便，屏幕侧也被称作放大侧。术语“缩小侧”是指原始图像显示区域侧(电灯泡侧)。当执行缩小投射时，电灯泡也被称作缩小侧。
在根据本发明第一方面的用于投射的变焦镜头和使用所述用于投射的变焦镜头的投射式显示设备中，从变焦镜头的放大侧依次布置第一负透镜组、第二正透镜组、第三正透镜组、第四透镜组和第五正透镜组。当变焦镜头的放大率改变时，第一透镜组和第五透镜组是固定的，而第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组沿着变焦镜头的光轴移动。此外，第一透镜组和第二透镜组中的每一组都由两个透镜构成，第三透镜组由一个正透镜构成。第四透镜组由五个透镜构成，第五透镜组由一个正透镜构成。用于投射的变焦镜头总共由11个透镜构成。
由于如上所述构造根据本发明的第一方面的用于投射的变焦镜头和投射式显示设备，因此可以实现高于或等于1.6倍的变焦比，同时使得广角端的F数低于或等于1.7，该F数低。此外，可以很大程度上减少透镜数量，同时对整个可变放大范围以极好的方式校正各种像差。因此，与传统技术相比可以降低生产成本。
另外，在根据本发明的第二方面的用于投射的变焦镜头和使用所述用于投射的变焦镜头的投射式显示设备中，从变焦镜头的放大侧依次布置第一负透镜组、第二正透镜组、第三正透镜组、第四透镜组和第五正透镜组。当变焦镜头的放大率改变时，第一透镜组和第五透镜组是固定的，而第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组沿着变焦镜头的光轴移动。此外，变焦镜头的缩小侧是远心的。形成每一个透镜组中的所有透镜的玻璃材料的阿贝数vd小于或等于80，并且第四透镜组中的最靠近缩小侧的透镜为正透镜。另外，满足前述公式(3)和(4)。
当满足公式(3)和(4)时，在不需要使用异常散射玻璃的情况下可以限制横向色像差的变化，同时实现高于或等于1.6倍的高变焦比。
由于如上所述构造根据本发明的第二方面的用于投射的变焦镜头和投射式显示设备，因此可以实现高于或等于1.6倍的变焦比，同时使得广角端的F数低于或等于1.7。此外，可以避免使用异常散射玻璃作为用于透镜的玻璃材料，同时对整个可变放大范围以极好的方式校正各种像差，例如，横向色像差。因此，与传统技术相比可以降低生产成本。
附图说明
图1A是显示本发明的实例1中的用于投射的变焦镜头在广角端的结构的示意图；
图1B是显示本发明的实例1中的用于投射的变焦镜头在长焦端的结构的示意图；
图2A是显示本发明的实例2中的用于投射的变焦镜头在广角端的结构的示意图；
图2B是显示本发明的实例2中的用于投射的变焦镜头在长焦端的结构的示意图；
图3A是显示本发明的实例3中的用于投射的变焦镜头在广角端的结构的示意图；
图3B是显示本发明的实例3中的用于投射的变焦镜头在长焦端的结构的示意图；
图4A是显示本发明的实例4中的用于投射的变焦镜头在广角端的结构的示意图；
图4B是显示本发明的实例4中的用于投射的变焦镜头在长焦端的结构的示意图；
图5A是显示本发明的实例5中的用于投射的变焦镜头在广角端的结构的示意图；
图5B是显示本发明的实例5中的用于投射的变焦镜头在长焦端的结构的示意图；
图6A是显示本发明的实例6的用于投射的变焦镜头在广角端的结构的示意图；
图6B是显示本发明的实例6中的用于投射的变焦镜头在长焦端的结构的示意图；
图7A是显示本发明的实例7的用于投射的变焦镜头在广角端的结构的示意图；
图7B是显示本发明的实例7中的用于投射的变焦镜头在长焦端的结构的示意图；
图8A是显示本发明的实例8中的用于投射的变焦镜头在广角端的结构的示意图；
图8B是显示本发明的实例8中的用于投射的变焦镜头在长焦端的结构的示意图；
图9A是显示本发明的实例9中的用于投射的变焦镜头在广角端的结构的示意图；
图9B是显示本发明的实例9中的用于投射的变焦镜头在长焦端的结构的示意图；
图10A是显示本发明的实例10中的用于投射的变焦镜头在广角端的结构的示意图；
图10B是显示本发明的实例10中的用于投射的变焦镜头在长焦端的结构的示意图；
图11A是显示本发明的实例11中的用于投射的变焦镜头在广角端的结构的示意图；
图11B是显示本发明的实例11中的用于投射的变焦镜头在长焦端的结构的示意图；
图12A是显示本发明的实例12中的用于投射的变焦镜头在广角端的结构的示意图；
图12B是显示本发明的实例12中的用于投射的变焦镜头在长焦端的结构的示意图；
图13A是显示本发明的实例13中的用于投射的变焦镜头在广角端的结构的示意图；
图13B是显示本发明的实例13中的用于投射的变焦镜头在长焦端的结构的示意图；
图14A是显示本发明的实例14中的用于投射的变焦镜头在广角端的结构的示意图；
图14B是显示本发明的实例14中的用于投射的变焦镜头在长焦端的结构的示意图；
图15A是显示本发明的实例15中的用于投射的变焦镜头在广角端的结构的示意图；
图15B是显示本发明的实例15中的用于投射的变焦镜头在长焦端的结构的示意图；
图16A是显示本发明的实例16中的用于投射的变焦镜头在广角端的结构的示意图；
图16B是显示本发明的实例16中的用于投射的变焦镜头在长焦端的结构的示意图；
图17A是显示本发明的实例17中的用于投射的变焦镜头在广角端的结构的示意图；
图17B是显示本发明的实例17中的用于投射的变焦镜头在长焦端的结构的示意图；
图18A-i、18A-ii、18A-iii和18A-iv为显示实例1中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图18B-i、18B-ii、18B-iii和18B-iv为显示实例1中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图18C-i、18C-ii、18C-iii和18C-iv为显示实例1中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图19A-i、19A-ii、19A-iii和19A-iv为显示实例2中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图19B-i、19B-ii、19B-iii和19B-iv为显示实例2中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图19C-i、19C-ii、19C-iii和19C-iv为显示实例2中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图20A-i、20A-ii、20A-iii和20A-iv为显示实例3中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图20B-i、20B-ii、20B-iii和20B-iv为显示实例3中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图20C-i、20C-ii、20C-iii和20C-iv为显示实例3中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图21A-i、21A-ii、21A-iii和21A-iv为显示实例4中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图21B-i、21B-ii、21B-iii和21B-iv为显示实例4中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图21C-i、21C-ii、21C-iii和21C-iv为显示实例4中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图22A-i、22A-ii、22A-iii和22A-iv为显示实例5中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图22B-i、22B-ii、22B-iii和22B-iv为显示实例5中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图22C-i、22C-ii、22C-iii和22C-iv为显示实例5中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图23A-i、23A-ii、23A-iii和23A-iv为显示实例6中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图23B-i、23B-ii、23B-iii和23B-iv为显示实例6中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图23C-i、23C-ii、23C-iii和23C-iv为显示实例6中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图24A-i、24A-ii、24A-iii和24A-iv为显示实例7中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图24B-i、24B-ii、24B-iii和24B-iv为显示实例7中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图24C-i、24C-ii、24C-iii和24C-iv为显示实例7中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图25A-i、25A-ii、25A-iii和25A-iv为显示实例8中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图25B-i、25B-ii、25B-iii和25B-iv为显示实例8中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图25C-i、25C-ii、25C-iii和25C-iv为显示实例8中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图26A-i、26A-ii、26A-iii和26A-iv为显示实例9中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图26B-i、26B-ii、26B-iii和26B-iv为显示实例9中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图26C-i、26C-ii、26C-iii和26C-iv为显示实例9中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图27A-i、27A-ii、27A-iii和27A-iv为显示实例10中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图27B-i、27B-ii、27B-iii和27B-iv为显示实例10中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图27C-i、27C-ii、27C-iii和27C-iv为显示实例10中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图28A-i、28A-ii、28A-iii和28A-iv为显示实例11中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图28B-i、28B-ii、28B-iii和28B-iv为显示实例11中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图28C-i、28C-ii、28C-iii和28C-iv为显示实例11中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图29A-i、29A-ii、29A-iii和29A-iv为显示实例12中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图29B-i、29B-ii、29B-iii和29B-iv为显示实例12中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图29C-i、29C-ii、29C-iii和29C-iv为显示实例12中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图30A-i、30A-ii、30A-iii和30A-iv为显示实例13中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图30B-i、30B-ii、30B-iii和30B-iv为显示实例13中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图30C-i、30C-ii、30C-iii和30C-iv为显示实例13中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图31A-i、31A-ii、31A-iii和31A-iv为显示实例14中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图31B-i、31B-ii、31B-iii和31B-iv为显示实例14中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图31C-i、31C-ii、31C-iii和31C-iv为显示实例14中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图32A-i、32A-ii、32A-iii和32A-iv为显示实例15中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图32B-i、32B-ii、32B-iii和32B-iv为显示实例15中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图32C-i、32C-ii、32C-iii和32C-iv为显示实例15中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图33A-i、33A-ii、33A-iii和33A-iv为显示实例16中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图33B-i、33B-ii、33B-iii和33B-iv为显示实例16中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图33C-i、33C-ii、33C-iii和33C-iv为显示实例16中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图34A-i、34A-ii、34A-iii和34A-iv为显示实例17中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图34B-i、34B-ii、34B-iii和34B-iv为显示实例17中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图34C-i、34C-ii、34C-iii和34C-iv为显示实例17中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图；
图35A是显示本发明实例2中的用于投射的变焦镜头在广角端的结构以及射线的光路透镜组的运动路径的视图；
图35B是显示本发明实例2中的用于投射的变焦镜头在长焦端的结构以及射线的光路和透镜组的运动路径的视图；
图36A是用于说明根据本发明的第一实施例的用于投射的变焦镜头在广角端的效果的示意图；
图36B是用于说明根据本发明的第一实施例的用于投射的变焦镜头在长焦端的效果的示意图；和
图37是显示根据本发明实施例的投射式显示设备的结构的示意图。
具体实施方式
在下文中将参照附图说明本发明的实施例。
＜实施例1(实例1-13、16和17)>
在图1A和1B中所示的根据本发明的一个实施例的用于投射的变焦镜头(实例1用作一个实例)中，从变焦镜头的放大侧(屏幕侧)依次布置具有负折光力的第一透镜组G1、具有正折光力的第二透镜组G2、具有正折光力的第三透镜组G3、第四透镜组G4和具有正折光力的第五透镜组G5。此外，主要为颜色组合棱镜的玻璃块(包括滤光器部分)以及诸如液晶显示面板的电灯泡的图像显示平面1布置在透镜组之后。
根据本实施例的用于投射的变焦镜头为逆焦式透镜。因此，对于变焦镜头的焦距可以保证足够的后焦距。此外，可以使缩小侧(电灯泡侧)基本上是远心的。
在根据本实施例的用于投射的变焦镜头中，当变焦镜头的放大率改变时，第一透镜组G1和第五透镜组G5是固定的，而第二透镜组G2、第三透镜组G3和第四透镜组G4以相互独立的方式沿着变焦镜头的光轴Z移动。可以通过以下述方式构造变焦镜头获得用于投射的变焦镜头的变焦功能，所述方式为第二透镜组G2、第三透镜组G3和第四透镜组G4中的两个或三个作为一体一起移动。
由于第二透镜组G2、第三透镜组G3和第四透镜组G4中的三个透镜组可移动，因此可以以极好的方式校正像差，同时采用相对较少数量的透镜构造变焦镜头。
在第一实施例的用于投射的变焦镜头中，第一透镜组G1和第二透镜组G2中的每一组都由两个透镜构成，第三透镜组G3由一个正透镜构成，第四透镜组G4由五个透镜构成，而第五透镜组G5由一个正透镜构成。第一实施例的用于投射的变焦镜头由总共11个透镜构成。
由于如上所述构造用于投射的变焦镜头，因此可以通过使用少数量的透镜有效地校正各种像差。此外，可以提供具有低F数和高变焦比的用于投射的变焦镜头。
此外，当以下述方式构造用于投射的变焦镜头时，可以设置高的可变放大率，其中所述方式为当放大率从广角端向长焦端改变时，所有可移动透镜组(将要移动的透镜组)朝着放大侧移动。
这意味着与各可移动透镜组在广角端的位置相比，每个可移动透镜组在长焦端处的位置被设置成更靠近放大侧。因此，可移动透镜组在长焦端与广角端之间的中间区域中可以暂时朝着缩小侧移动。
图1A和1B中未显示孔径光阑。然而，孔径光阑可以布置在适当的位置(或者可以设置掩模)。此外，孔径光阑在变焦期间可以与可移动透镜组(例如，第四透镜组G4)作为一体一起移动。
理想的是通过沿光轴Z的方向移动第一透镜组G1调节焦点。可选地，可以通过移动不同的透镜组(一组或多组)调节焦点。
在本实施例的用于投射的变焦镜头中，第四透镜组G4由从放大侧依次布置的负透镜(第六透镜L6)、正透镜(第七透镜L7)、负透镜(第八透镜L8)、正透镜(第九透镜L9)和正透镜(第十透镜L10)构成。
由于如上所述构造第四透镜组G4，因此可以限制由于放大率的变化可能造成的各种像差的变化。尤其是由于包括多个透镜的第四透镜组G4布置在光学系统的光瞳位置附近(图36A和36B中主射线和光轴Z相交的位置)，因此可以有效地校正各种像差，特别是像场弯曲(尤其是矢状图像平面的弯曲)和畸变。当用于投射的变焦镜头的放大率增加或用于投射的变焦镜头的视角增加时，出现像场弯曲和畸变的问题。
此外，理想的是为第四透镜组G4中的从放大侧开始第三个透镜的负透镜(第八透镜L8)以及为第四透镜组G4中的从放大侧开始第四个透镜的正透镜(第九透镜L9)粘结在一起以形成胶合透镜。因此，可以减少像场弯曲、畸变、横向色像差及类似问题。
此外，理想的是第一透镜组G1至少包括非球面。
当第一透镜组G1至少包括非球面时，可以有效地校正像差，尤其是像场弯曲和畸变。
当以下述方式构造第一透镜组G1时，可以使第一透镜组G1的结构简单且紧凑，同时保证像差校正效果，其中所述方式为从放大侧依次布置非球面透镜和负单透镜。
当非球面透镜由塑料制成时，可以进一步降低生产成本。
当构成第二透镜组G2至第五透镜组G5中每一组的所有透镜都为球面透镜时，可以降低成本。
此外，在根据第一实施例的用于投射的变焦镜头中，理想的是满足以下公式(6)和(7)中的至少一个：
|FFW(4，5)/L|＜0.2            (6)
|(FFT(4，5)-FFW(4，5))/L|＜0.2(7)，其中
FFW(4，5)：在广角端第四透镜组G4和第五透镜组G5的前侧组合焦点位置与第四透镜组G4的最靠近放大侧的透镜表面之间的距离的绝对值，
FFT(4，5)：在长焦端第四透镜组G4和第五透镜组G5的前侧组合焦点位置与第四透镜组G4的最靠近放大侧的透镜表面之间的距离的绝对值，以及
L：从变焦镜头的整个系统中的最靠近放大侧的透镜表面的顶端到变焦镜头的整个系统中的最靠近缩小侧的透镜表面的顶端的距离的绝对值。
当满足公式(6)或(7)时，获得以下有利效果。
由于本实施例的用于投射的变焦镜头的缩小侧基本上是远心的，因此如图36A和36B中所示，从缩小侧进入光学系统的平行光的焦点位置与光学系统的光瞳位置基本上相同。当满足公式(6)时，广角端的光瞳的位置位于第四透镜组G4中最靠近放大侧的透镜表面的附近。同时，当满足公式(7)时，广角端的光瞳的位置和长焦端的光瞳的位置彼此靠近。
由于包括中心射线至周边射线的所有射线聚集在光瞳附近，因此如果在光瞳附近布置多个透镜，则可以以极好的方式校正各种像差。在本实施例中，满足公式(6)和(7)中的至少一个，并且如图36A和36B中所示，由多个透镜构成的第四透镜组G4布置在光瞳附近。因此，可以以极好的方式校正各种像差，例如球面像差和像场弯曲。当满足公式(7)时，从第四透镜组G4至光瞳位置的距离在广角端(FEW)和长焦端(FFT)之间基本上不会改变。因此，可以以极好的方式对整个变焦范围校正像差。
因此，理想的是取代公式(6)满足以下公式(6′)：
|FFW(4，5)/L|＜0.15    (6′)。
此外，理想的是取代公式(7)满足以下公式(7′)：
|(FFT(4，5)-FFW(4，5))/L|＜0.1    (7′)。
甚至更理想的是取代公式(7′)满足以下公式(7″)：
|(FFT(4，5)-FFW(4，5))/L|＜0.08    (7″)。
此外，理想的是本实施例的用于投射的变焦镜头满足以下公式(8)和(9)中的至少一个：
0.3＜f2/f3＜1.2   (8)；和
1.0＜Bf/fw        (9)，其中
f2：第二透镜组G2的焦距，
f3：第三透镜组G3的焦距。
Bf：缩小侧的空气中的后焦距，和
fw：变焦镜头的整个系统在广角端的焦距。
当满足公式(8)时，可以以很好的平衡方式校正球面像差和彗形像差。换句话说，当f2/f3的值超过公式(8)的上限时，第三透镜组G3的折光力变得过强，并且变得难于校正，尤其是难于校正球面像差。相反，当f2/f3的值低于公式(8)的下限时，第二透镜组G2的折光力变得过强，并且彗形像差变得过大。
因此，理想的是取代公式(8)满足以下公式(8′)：
0.4＜f2/f3＜1.0    (8′)。
当满足公式(9)时，可以保证所需的后焦距。换句话说，当Bf/fw的值低于公式(9)的下限时，变得难于布置用于组合颜色的棱镜或类似装置，并且难于解决热问题。
此外，在本实施例的用于投射的变焦镜头中，理想的是第二透镜组G2由两个正透镜构成，并且满足以下公式(1)和(2)：
0.5＜(R3a+R3b)/(R3a-R3b)  (1)；和
(R4a+R4b)/(R4a-R4b)＜-1   (2)，其中
R3a：从变焦镜头的放大侧开始的第三个透镜的放大侧表面的曲率半径，第三个透镜为第二透镜组G2中的放大侧透镜L3，
R3b：从变焦镜头的放大侧开始的第三个透镜的缩小侧表面的曲率半径，第三个透镜为第二透镜组G2中的放大侧透镜L3，
R4a：从变焦镜头的放大侧开始的第四个透镜的放大侧表面的曲率半径，第四个透镜为第二透镜组G2中的缩小侧透镜L4，
R4b：从变焦镜头的放大侧开始的第四个透镜的缩小侧表面的曲率半径，第四个透镜为第二透镜组G2中的缩小侧透镜L4。
当满足公式(1)和(2)时，可以以极好的方式校正彗形像差。当(R3a+R3b)/(R3a-R3b)的值变得低于公式(1)的下限，或者(R4a+R4b)/(R4a-R4b)的值超过公式(2)的上限时，变得难于以极好的方式校正彗形像差。
在此，由以下非球面方程式(以相似的方式由非球面方程式表示第二实施例和实例1至17中的非球面表面)表示本实施例的用于投射的变焦镜头中的非球面表面(第一透镜组G1中的最靠近放大侧的透镜L1的两侧)的形式：
[方程式1]
Z = Y 2 / R 1 + 1 - K × Y 2 / R 2 + Σ i = 3 18 A i Y i , 其中
Z：从非球面表面在距光轴距离Y处的点至非球面表面的顶点上的正切面(垂直于光轴的平面)的垂直线的长度，
Y：距光轴的距离，
R：非球面表面在光轴附近的曲率半径，
K：偏心率，和
Ai：非球面系数(i＝3-18)。
此外，在本实施例的用于投射的变焦镜头中，理想的是形成每一个透镜组中的所有透镜的玻璃材料的阿贝数vd小于或等于80，并且第四透镜组G4中的最靠近缩小侧的透镜为正透镜，以及满足以下公式(3)-(5)：
vd(a)＜30                               (3)；
0.01＜θgF(a)-(0.6415-0.001618×vd(a))  (4)；和
1.5＜fa/fw＜3.0                         (5)，其中
vd(a)：第四透镜组中的最靠近缩小侧的透镜的阿贝数，
θgF(a)：当局部色散比θgF由(Ng-NF)/(NF-NC)表示时第四透镜组中的最靠近缩小侧的透镜的局部色散比，
fa：第四透镜组中的最靠近缩小侧的透镜的焦距，
fw：变焦镜头的整个系统在广角端的焦距，
Ng：g线的透镜玻璃材料的折射率，
NF：F线的透镜玻璃材料的折射率，和
NC：C线的透镜玻璃材料的折射率。
如上所述，第四透镜组G4中的最靠近缩小侧的正透镜(实例1-10、12、13、16和17中的第十透镜L10、实例14中的第十一透镜L11、以及实例15中的第十二透镜L12)满足公式(3)-(5)中的所有公式。
通常，具有大阿贝数且大大远离由平面vd-θgF上的表达式“θgF-(0.6415-0.001618×vd)＝0.00”表示的直线的玻璃材料被称为异常散射玻璃。异常散射玻璃用作用于第四透镜组G4或第五透镜组G5中的正透镜的材料有利于色像差的校正。然而，增加了生产成本。
因此，在本实施例中，有效地使用满足公式(3)和(4)的玻璃材料来代替异常散射玻璃以校正色像差。使用满足公式(3)和(4)的玻璃材料作为用于位于第四透镜组G4的缩小侧的正透镜的材料有利于纵向色像差和横向色像差的校正。同时，理想的是满足公式(3)和(4)的材料用作用于可移动透镜组的材料，以防止由变焦造成像差变化。因此，有效的是使用满足公式(3)和(4)的玻璃材料作为用于第四透镜组G4的最靠近放大侧的正透镜的玻璃材料。在这种情况下，当满足由公式(5)表示的折光力范围时，可以校正色像差。
在本实施例中，在不需要使用异常散射玻璃的情况下可以实现高于或等于1.6倍的高变焦比。此外，可以以极好的方式限制由变焦造成的横向色像差。
因此，理想的是取代公式(4)满足以下公式(4′)：
0.012＜θgF(a)-(0.6415-0.001618×vd(a))(4′)。
此外，理想的是取代公式(5)满足以下公式(5′)：
1.7＜fa/fw＜2.8    (5′)。
＜实施例2(实例1-10和12-17)>
在图12A和12B中显示的根据一个实施例(实例12用作一个实例)的用于投射的变焦镜头中，从变焦镜头的放大侧(屏幕侧)依次布置具有负折光力的第一透镜组G1、具有正折光力的第二透镜组G2、具有正折光力的第三透镜组G3、第四透镜组G4和具有正折光力的第五透镜组G5。此外，主要为颜色组合棱镜的玻璃块(包括滤光器部分)2以及诸如液晶显示面板的电灯泡的图像显示平面1布置在五个透镜组之后。
根据本实施例的用于投射的变焦镜头为逆焦式透镜。因此，对于变焦镜头的焦距可以保证足够的后焦距。此外，可以使缩小侧(电灯泡侧)基本上是远心的。
在根据本实施例的用于投射的变焦镜头中，当变焦镜头的放大率改变时，第一透镜组G1和第五透镜组G5是固定的，而第二透镜组G2、第三透镜组G3和第四透镜组G4以相互独立的方式沿着变焦镜头的光轴Z移动。可以通过以下述方式构造变焦镜头获得用于投射的变焦镜头的变焦功能，所述方式为第二透镜组G2、第三透镜组G3和第四透镜组G4中的两个或三个作为一体一起移动。
当三个透镜组，即第二透镜组G2、第三透镜组G3和第四透镜组G4，如上所述为可移动组时，可以通过使用少数量的透镜以极好的方式校正像差。
在根据本发明的第二实施例的用于投射的变焦镜头中，每个透镜组中的透镜的数量不受到限制。例如，第一透镜组G1由两个透镜构成，而第二透镜组G2由两个或三个透镜构成。另外，第三透镜组G3由一个正透镜构成，而第四透镜组G4由五个或六个透镜构成。此外，第五透镜组G5由一个正透镜构成。根据第二实施例的用于投射的变焦镜头总共由11-13个透镜构成。
由于如上所述构造用于投射的变焦镜头，因此可以通过使用少数量的透镜有效地校正各种像差。此外，可以提供具有低F数和高变焦比的用于投射的变焦镜头。
此外，当以下述方式构造用于投射的变焦镜头时，可以设置高的可变放大率，其中所述方式为当放大率从广角端向长焦端改变时，所有可移动透镜组朝着放大侧移动。
这意味着与各可移动透镜组在广角端的位置相比，每个可移动透镜组在长焦端处的位置被设置成更靠近放大侧。因此，可移动透镜组在长焦端与广角端之间的中间区域中可以暂时朝着缩小侧移动。
图12A和12B中未显示孔径光阑。然而，孔径光阑可以布置在适当的位置(或者可以设置掩模)。此外，孔径光阑在变焦期间可以与可移动透镜组(例如，第四透镜组G4)作为一体一起移动。
理想的是通过沿光轴Z的方向移动第一透镜组G1调节焦点。可选地，可以通过移动不同的透镜组(一组或多组)调节焦点。
在本实施例的用于投射的变焦镜头中，第四透镜组G4可以由五个透镜构成。例如，可以从放大侧依次布置负透镜、正透镜、负透镜、正透镜和正透镜(实例1-13、16和17)。可选地，第四透镜组G4可以由六个透镜构成。例如，可以从放大侧依次布置负透镜、正透镜、正透镜、负透镜、正透镜和正透镜(请参见实例14和15)。
当如上所述构造第四透镜组G4时，可以限制由于放大率的变化可能造成的各种像差的变化。尤其是当包括多个透镜的第四透镜组G4布置在光学系统的光瞳位置附近(图36A和36B中主射线和光轴Z相交的位置)时，可以有效地校正各种像差，特别是像场弯曲(尤其是矢状图像平面的弯曲)和畸变。当用于投射的变焦镜头的放大率增加或用于投射的变焦镜头的视角增加时，出现像场弯曲和畸变的问题。
当第四透镜组G4由五个透镜构成时，理想的是为第四透镜组G4中的从放大侧开始第三个透镜的负透镜以及为第四透镜组G4中的从放大侧开始第四个透镜的正透镜粘结在一起以形成胶合透镜。此外，当第四透镜组G4由六个透镜构成时，理想的是为第四透镜组G4中的从放大侧开始第一个透镜的负透镜以及为第四透镜组G4中的从放大侧开始第二个透镜的正透镜粘结在一起以形成胶合透镜，并且为第四透镜组G4中的从放大侧开始第四个透镜的负透镜以及为第四透镜组G4中的从放大侧开始第五个透镜的正透镜粘结在一起以形成胶合透镜。因此，可以减少像场弯曲、畸变(像差)、横向色像差及类似问题。
理想的是第一透镜组G1至少包括非球面。
当第一透镜组G1至少包括非球面时，可以有效地校正像差，尤其是像场弯曲和畸变。
当以下述方式构造第一透镜组G1时，可以使第一透镜组G1的结构简单且紧凑，同时保证像差校正效果，其中所述方式为从放大侧布置非球面透镜和负单透镜。
当非球面透镜由塑料制成时，可以进一步降低生产成本。
当构成第二透镜组G2至第五透镜组G5中每一组的所有透镜都为球面透镜时，可以降低成本。
此外，在本实施例的用于投射的变焦镜头中，理想的是形成每一个透镜组中的所有透镜的玻璃材料的阿贝数vd小于或等于80，并且第四透镜组G4中的最靠近缩小侧的透镜为正透镜，以及满足以下公式(3)和(4)中的至少一个。另外，理想的是满足公式(5)：
vd(a)＜30                              (3)；
0.01＜θgF(a)-(0.6415-0.001618×vd(a)) (4)；和
1.5＜fa/fw＜3.0                        (5)，其中
vd(a)：第四透镜组中的最靠近缩小侧的透镜的阿贝数，
θgF(a)：当局部色散比θgF由(Ng-NF)/(NF-NC)表示时第四透镜组中的最靠近缩小侧的透镜的局部色散比，
fa：第四透镜组中的最靠近缩小侧的透镜的焦距，
fw：变焦镜头的整个系统在广角端的焦距，
Ng：g线的透镜玻璃材料的折射率，
NF：F线的透镜玻璃材料的折射率，和
NC：C线的透镜玻璃材料的折射率。
如上所述，第四透镜组G4中的最靠近缩小侧的正透镜(实例1-13、16和17中的第十透镜L10，实例14中的第十一透镜L11，以及实例15中的第十二透镜L12)满足公式(3)-(5)中的所有公式。
通常，具有大阿贝数且大大远离由平面vd-θgF上的表达式“θgF-(0.6415-0.001618×vd)＝0.00”表示的直线的玻璃材料被称为异常散射玻璃。异常散射玻璃用作用于第四透镜组G4或第五透镜组G5中的正透镜的材料有利于色像差的校正。然而，增加了生产成本。
因此，在本实施例中，有效地使用满足公式(3)和(4)的玻璃材料来代替异常散射玻璃以校正色像差。使用满足公式(3)和(4)的玻璃材料作为用于位于第四透镜组G4的缩小侧的正透镜的材料有利于纵向色像差和横向色像差的校正。同时，理想的是满足公式(3)和(4)的材料用作用于可移动透镜组的材料，以防止由变焦造成像差变化。因此，有效的是使用满足公式(3)和(4)的玻璃材料作为用于第四透镜组G4的最靠近放大侧的正透镜的玻璃材料。在这种情况下，当满足由公式(5)表示的折光力范围时，可以校正色像差。
在本实施例中，在不需要使用异常散射玻璃的情况下可以实现高于或等于1.6倍的高变焦比。此外，可以以极好的方式限制由变焦造成的横向色像差。
因此，理想的是取代公式(4)满足以下公式(4′)：
0.012＜θgF(a)-(0.6415-0.001618×vd(a))    (4′)。
此外，理想的是取代公式(5)满足以下公式(5′)：
1.7＜fa/fw＜2.8    (5′)。
此外，在根据第二实施例的用于投射的变焦镜头中，理想的是满足以下公式(6)和(7)中的至少一个：
|FFW(4，5)/L|＜0.2              (6)
|(FFT(4，5)-FFW(4，5))/L|＜0.2  (7)，其中
FFW(4，5)：在广角端第四透镜组G4和第五透镜组G5的前侧组合焦点位置与第四透镜组G4的最靠近放大侧的透镜表面之间的距离的绝对值，
FFT(4，5)：在长焦端第四透镜组G4和第五透镜组G5的前侧组合焦点位置与第四透镜组G4的最靠近放大侧的透镜表面之间的距离的绝对值，以及
L：从变焦镜头的整个系统中的最靠近放大侧的透镜表面的顶端到变焦镜头的整个系统中的最靠近缩小侧的透镜表面的顶端的距离的绝对值。
当满足公式(6)或(7)时，获得以下有利效果。
由于本实施例的用于投射的变焦镜头的缩小侧基本上是远心的，因此如图36A和36B中所示，从缩小侧进入光学系统的平行光的焦点位置与光学系统的光瞳位置基本上相同。当满足公式(6)时，广角端的光瞳的位置位于第四透镜组G4中最靠近放大侧的透镜表面的附近。同时，当满足公式(7)时，广角端的光瞳的位置和长焦端的光瞳的位置彼此靠近。
由于包括中心射线至周边射线的所有射线聚集在光瞳附近，因此如果在光瞳附近布置多个透镜，则可以以极好的方式校正各种像差。在本实施例中，满足公式(6)或(7)中的至少一个，并且如图36A和36B中所示，由多个透镜构成的第四透镜组G4布置在光瞳附近。因此，可以以极好的方式校正各种像差，例如球面像差和像场弯曲。当满足公式(7)时，从第四透镜组G4至光瞳位置的距离在广角端(FEW)和长焦端(FFT)之间基本上不会改变。因此，可以以极好的方式对整个变焦范围校正像差。
因此，理想的是取代公式(6)满足以下公式(6′)：
|FFW(4，5)/L|＜0.15    (6′)。
此外，理想的是取代公式(7)满足以下公式(7′)：
|(FFT(4，5)-FFW(4，5))/L|＜0.1    (7′)。
甚至更理想的是取代公式(7′)满足以下公式(7″)：
|(FFT(4，5)-FFW(4，5))/L|＜0.08    (7″)。
此外，理想的是本实施例的用于投射的变焦镜头满足以下公式(8)和(9)中的至少一个：
0.3＜f2/f3＜1.2  (8)；和
1.0＜Bf/fw       (9)，其中
f2：第二透镜组G2的焦距，和
f3：第三透镜组G3的焦距。
Bf：缩小侧的空气中的后焦距，和
fw：变焦镜头的整个系统在广角端的焦距。
当满足公式(8)时，可以以很好的平衡方式校正球面像差和彗形像差。换句话说，当f2/f3的值超过公式(8)的上限时，第三透镜组G3的折光力变得过强，并且变得难于校正，尤其是难于校正球面像差。相反，当f2/f3的值低于公式(8)的下限时，第二透镜组G2的折光力变得过强，并且彗形像差变得过大。
因此，理想的是取代公式(8)满足以下公式(8′)：
0.4＜f2/f3＜1.0    (8′)。
当满足公式(9)时，可以保证所需的后焦距。换句话说，当Bf/fw的值低于公式(9)的下限时，变得难于布置用于组合颜色的棱镜或类似装置，并且难于解决热问题。
此外，在本实施例的用于投射的变焦镜头中，理想的是第二透镜组G2由两个正透镜构成，并且满足以下公式(1)和(2)：
0.5＜(R3a+R3b)/(R3a-R3b)  (1)；和
(R4a+R4b)/(R4a-R4b)＜-1   (2)，其中
R3a：从变焦镜头的放大侧开始的第三个透镜的放大侧表面的曲率半径，第三个透镜为第二透镜组G2中的放大侧透镜L3，
R3b：从变焦镜头的放大侧开始的第三个透镜的缩小侧表面的曲率半径，第三个透镜为第二透镜组G2中的放大侧透镜L3，
R4a：从变焦镜头的放大侧开始的第四个透镜的放大侧表面的曲率半径，第四个透镜为第二透镜组G2中的缩小侧透镜L4，和
R4b：从变焦镜头的放大侧开始的第四个透镜的缩小侧表面的曲率半径，第四个透镜为第二透镜组G2中的缩小侧透镜L4。
当满足公式(1)和(2)时，可以以极好的方式校正彗形像差。当(R3a+R3b)/(R3a-R3b)的值变得低于公式(1)的下限，或者(R4a+R4b)/(R4a-R4b)的值超过公式(2)的上限时，变得难于以极好的方式校正彗形像差。
<投射式显示设备的实施例>
接下来将参照图37说明上面安装用于投射的变焦镜头的投射式显示设备的实例。图37中显示的投射式显示设备包括作为电灯泡的透射式液晶面板11a-11c。此外，投射式显示设备使用根据本发明的前述实施例的用于投射的变焦镜头作为用于投射的变焦镜头10。另外，诸如复眼积光器(fly-eye integrator)的积光器(未显示)布置在光源(未显示)与分色镜12之间。从光源输出的光透射通过照明光学单元，并进入分别与三种颜色的光束(G光、B光和R光)相对应的液晶面板11a-11c。调节已经进入液晶面板11a-11c的光并由正交二向色棱镜(cross-dichroic prism)14组合颜色。此外，通过用于投射的变焦镜头10将组合光投射到未显示的屏幕上。该设备包括用于分离颜色的分色镜12和13、用于组合颜色的正交二向色棱镜14、聚光透镜16a-16c和全反射镜18a-18c。
本实施例的投射式显示设备使用根据本发明实施例的用于投射的变焦镜头。因此，本实施例的投射式显示设备具有宽视角和高变焦比。此外，由投射式显示设备的图像具有极好的图像质量，并且投射式显示设备的尺寸小。
本发明的用于投射的变焦镜头的使用不限于用作使用透射式液晶显示面板的投射式显示设备的用于透射的变焦镜头。可选地，本发明的用于透射的变焦镜头可以用作使用不同的光调节装置的设备的用于透射的变焦镜头或类似装置，其中所述光调节装置例如为反射式液晶显示面板或DMD(数字微镜装置)。
[实例]
将采用具体的实例进一步说明本发明的用于投射的变焦镜头。
<实例1>
在图1A和1B为显示根据实例1的用于投射的变焦镜头的结构的示意图。如之前所描述，在实例1的用于投射的变焦镜头中，从变焦镜头的放大侧依次布置具有负折光力的第一透镜组G1、具有正折光力的第二透镜组G2、具有正折光力的第三透镜组G3、具有正折光力的第四透镜组G4和具有正折光力的第五透镜组G5。此外，主要为颜色组合棱镜的玻璃块(包括滤光器部分)2以及诸如液晶显示面板的电灯泡的图像显示平面1布置在透镜组G1-G5之后。
第一透镜组G1由第一透镜L1和第二透镜L2两个透镜构成。第一透镜L1的两侧面为非球面(具有在光轴Z上面对放大侧的凹面的平凹透镜形式)，第二透镜L2为双凹透镜。此外，第二透镜组G2由第三透镜L3和第四透镜L4两个透镜构成。第三透镜L3为具有面对缩小侧的凸面的正弯月透镜，而第四透镜L4为具有面对放大侧的凸面的正弯月透镜。
第三透镜组G3仅由为双凸透镜的第五透镜L5构成。此外，第四透镜组G4由第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8、第九透镜L9和第十透镜L10五个透镜构成。第六透镜L6为双凹透镜，而第七透镜L7为具有面对缩小侧的凸面的正弯月透镜。第八透镜L8为双凹透镜，而第九透镜L9为双凸透镜。另外，第十透镜L10为双凸透镜。第八透镜L8和第九透镜L9粘结在一起以形成胶合透镜。
第五透镜组G5仅由为双凸透镜的第十一透镜L11构成。
在实例1的用于投射的变焦镜头中，当变焦镜头的放大率改变时，第一透镜组G1和第五透镜组G5是固定的，而第二透镜组G2、第三透镜组G3和第四透镜组G4沿着变焦镜头的光轴Z移动。第二透镜组G2、第三透镜组G3和第四透镜组G4以相互独立的方式朝着放大侧移动(对于实例2-15是相同的)。
通过沿光轴Z的方向移动第一透镜组G1调节焦点(对于实例2-15是相同的)。
表1的中间部分显示了实例1中的每个透镜表面的曲率半径R(所述曲率半径被标准化以使整个透镜系统在广角端的焦距为1.00；对于表3、5、7、9、11、13、15、17、19、21、23、25、27和29是相同的)。此外，表1的中间部分显示了每个透镜的中心厚度D和透镜之间的气隙D(其以与曲率半径R相似的方式被标准化；对于表3、5、7、9、11、13、15、17、19、21、23、25、27和29是相同的)。另外，表1的中间部分显示了每个透镜对于d线的折射率Nd和阿贝数vd。在稍后将说明的表1和表3、5、7、9、11、13、15、17、19、21、23、25、27和29中，对应于每个标记R、D、Nd和vd的(在表面编号的数值列上的)编号从放大侧依次增加。此外，表1的上部显示了实例1中的整个系统的焦距f、F数Fno.和全视角2ω(度)。
此外，表1的下部显示了对于变焦比为1.00、1.42和1.60的每种情况(对于表3、5、7、9、11、13、15、17、19、21、23、25、27和29是相同的)的变量1(第一透镜组G1与第二透镜组G2之间的间距)、变量2(第二透镜组G2与第三透镜组G3之间的间距)、变量3(第三透镜组G3与第四透镜组G4之间的间距)以及变量4(第四透镜组G4与第五透镜组G5之间的间距)。另外，表2显示了对应于每个非球面的常数K、A3-A10。
[表1]
[表2]
图18A-i、18A-ii、18A-iii和18A-iv为显示实例1中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图18B-i、18B-ii、18B-iii和18B-iv为显示实例1中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图18C-i、18C-ii、18C-iii和18C-iv为显示实例1中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图18A-i、18B-i和18C-i以及图19A-i、19B-i和19C-i至图34A-i、34B-i和34C-i中的每个图显示了对于d线、F线和C线的球面像差。此外，散光的每个图显示了矢状图像平面和切向图像平面的像差。另外，显示横向色像差的每个图显示了对于F线和C线的像差。
如图18A-i、18A-ii、18A-iii、18A-iv、18B-i、18B-ii、18B-iii、18B-iv、18C-i、18C-ii、18C-iii和18C-iv清楚地显示，实例1中的用于投射的变焦镜头在广角端的F数为1.71，该F数低。此外，以极好的方式校正每个像差。
表35显示了对应于实例1-17中的公式的数值。
如表35显示，实例1中的用于投射的变焦镜头满足公式(1)-(9)、(4′)-(8′)和(7″)。此外，广角端的全视角2ω为56.8度，变焦比为1.60。因此，实例1中的用于投射的变焦镜头实现了宽视角和高放大率。
<实例2>
图2A和2B为显示实例2中的用于投射的变焦镜头的结构的示意图。
实例2中的用于投射的变焦镜头由11个透镜构成，所述透镜的数量与实例1中的透镜数量相似。此外，透镜结构与实例1的透镜结构相似。在实例2中，两侧面都为非球面的第一透镜L1在光轴Z上具有负弯月透镜形式，所述负弯月透镜形式具有面对缩小侧的凹面。
表3的中间部分显示实例2中的每个透镜表面的曲率半径R、每个透镜的中心厚度D以及透镜之间的气隙D。此外，表3的中间部分显示每个透镜对于d线的折射率Nd和阿贝数vd。另外，表3的上部显示了实例2中的整个系统的焦距f、F数Fno.和全视角2ω(度)。此外，表4显示了对应于每个非球面的常数K、A3-A10。
[表3]
[表4]
图19A-i、19A-ii、19A-iii和19A-iv为显示实例2中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图19B-i、19B-ii、19B-iii和19B-iv为显示实例2中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图19C-i、19C-ii、19C-iii和19C-iv为显示实例2中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。
如图19A-i至19A-iv、19B-i至19B-iv和19C-i至19C-iv清楚地显示，实例2中的用于投射的变焦镜头在广角端的F数为1.71，该F数低。此外，以极好的方式校正每个像差。
此外，如表35显示，实例2中的用于投射的变焦镜头满足公式(1)-(9)、(4′)-(8′)和(7″)。另外，广角端的全视角2ω为61.8度，变焦比为1.60。因此，实例2中的用于投射的变焦镜头实现了宽视角和高放大率。
<实例3>
图3A和3B为显示实例3中的用于投射的变焦镜头的结构的示意图。
实例3中的用于投射的变焦镜头由11个透镜构成，所述透镜的数量与实例1中的透镜数量相似。此外，透镜结构与实例1的透镜结构相似。然而，实例3与实例1不同之处在于在实例3中从第四透镜组G4中的放大侧开始第二个透镜(第七透镜L7)为双凸透镜。两侧面都为非球面的第一透镜L1在光轴Z上具有双凹透镜形式。
表5的中间部分显示实例3中的每个透镜表面的曲率半径R、每个透镜的中心厚度D以及透镜之间的气隙D。此外，表5的中间部分显示每个透镜对于d线的折射率Nd和阿贝数vd。另外，表5的上部显示了实例3中的整个系统的焦距f、F数Fno.和全视角2ω(度)。此外，表6显示了对应于每个非球面的常数K、A3-A10。
[表5]
[表6]
图20A-i、20A-ii、20A-iii和20A-iv为显示实例3中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图20B-i、20B-ii、20B-iii和20B-iv为显示实例3中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图20C-i、20C-ii、20C-iii和20C-iv为显示实例3中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。
如图20A-i至20A-iv、20B-i至20B-iv和20C-i至20C-iv清楚地显示，实例3中的用于投射的变焦镜头在广角端的F数为1.71，该F数低。此外，以极好的方式校正每个像差。
此外，如表35显示，实例3中的用于投射的变焦镜头满足公式(1)-(9)、(4′)-(8′)和(7″)。另外，广角端的全视角2ω为65.4度，变焦比为1.80。因此，实例3中的用于投射的变焦镜头实现了宽视角和高放大率。
<实例4>
图4A和4B为显示实例4中的用于投射的变焦镜头的结构的示意图。
实例4中的用于投射的变焦镜头由11个透镜构成，所述透镜的数量与实例1中的透镜数量相似。此外，透镜结构与实例1的透镜结构相似。然而，实例4与实例1不同之处在于在实例4中第二透镜组G2中的放大侧透镜(第三透镜L3)为双凸透镜。两侧面都为非球面的第一透镜L1在光轴Z上具有平凹透镜形式，所述平凹透镜形式具有面对放大侧的凹面。
表7的中间部分显示实例4中的每个透镜表面的曲率半径R、每个透镜的中心厚度D以及透镜之间的气隙D。此外，表7的中间部分显示每个透镜对于d线的折射率Nd和阿贝数vd。另外，表7的上部显示了实例4中的整个系统的焦距f、F数Fno.和全视角2ω(度)。此外，表8显示了对应于每个非球面的常数K、A3-A14。
[表7]
[表8]
图21A-i、21A-ii、21A-iii和21A-iv为显示实例4中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图21B-i、21B-ii、21B-iii和21B-iv为显示实例4中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图21C-i、21C-ii、21C-iii和21C-iv为显示实例4中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。
如图21A-i至21A-iv、21B-i至21B-iv和21C-i至21C-iv清楚地显示，实例4中的用于投射的变焦镜头在广角端的F数为1.70，该F数低。此外，以极好的方式校正每个像差。
此外，如表35显示，实例4中的用于投射的变焦镜头满足公式(1)-(9)、(4′)-(8′)和(7″)。另外，广角端的全视角2ω为62.2度，变焦比为1.66。因此，实例4中的用于投射的变焦镜头实现了宽视角和高放大率。
<实例5>
图5A和5B为显示实例5中的用于投射的变焦镜头的结构的示意图。
实例5中的用于投射的变焦镜头由11个透镜构成，所述透镜的数量与实例1中的透镜数量相似。此外，透镜结构与实例1的透镜结构相似。两侧面都为非球面的第一透镜L1在光轴Z上具有负弯月透镜形式，所述负弯月透镜形式具有面对缩小侧的凹面。
表9的中间部分显示实例5中的每个透镜表面的曲率半径R、每个透镜的中心厚度D以及透镜之间的气隙D。此外，表9的中间部分显示每个透镜对于d线的折射率Nd和阿贝数vd。另外，表9的上部显示了实例5中的整个系统的焦距f、F数Fno.和全视角2ω(度)。此外，表10显示了对应于每个非球面的常数K、A3-A10。
[表9]
[表10]
图22A-i、22A-ii、22A-iii和22A-iv为显示实例5中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图22B-i、22B-ii、22B-iii和22B-iv为显示实例5中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图22C-i、22C-ii、22C-iii和22C-iv为显示实例5中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。
如图22A-i至22A-iv、22B-i至22B-iv和22C-i至22C-iv清楚地显示，实例5中的用于投射的变焦镜头在广角端的F数为1.54，该F数低。此外，以极好的方式校正每个像差。
此外，如表35显示，实例5中的用于投射的变焦镜头满足公式(1)-(9)、(4′)-(8′)和(7″)。另外，广角端的全视角2ω为59.8度，变焦比为1.60。因此，实例5中的用于投射的变焦镜头实现了宽视角和高放大率。
<实例6>
图6A和6B为显示实例6中的用于投射的变焦镜头的结构的示意图。
实例6中的用于投射的变焦镜头由11个透镜构成，所述透镜的数量与实例1中的透镜数量相似。此外，透镜结构与实例1的透镜结构相似。然而，实例6与实例1不同之处在于在实例6中第二透镜组G2中的放大侧透镜(第三透镜L3)为双凸透镜，以及在实例6中从第四透镜组G4中的放大侧开始第二个透镜(第七透镜L7)为双凸透镜。两侧面都为非球面的第一透镜L1在光轴Z上具有双凹透镜形式。
表11的中间部分显示实例6中的每个透镜表面的曲率半径R、每个透镜的中心厚度D以及透镜之间的气隙D。此外，表11的中间部分显示每个透镜对于d线的折射率Nd和阿贝数vd。另外，表11的上部显示了实例6中的整个系统的焦距f、F数Fno.和全视角2ω(度)。此外，表12显示了对应于每个非球面的常数K、A3-A14。
[表11]
[表12]
图23A-i、23A-ii、23A-iii和23A-iv为显示实例6中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图23B-i、23B-ii、23B-iii和23B-iv为显示实例6中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图23C-i、23C-ii、23C-iii和23C-iv为显示实例6中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。
如图23A-i至23A-iv、23B-i至23B-iv和23C-i至23C-iv清楚地显示，实例6中的用于投射的变焦镜头在广角端的F数为1.66，该F数低。此外，以极好的方式校正每个像差。
此外，如表35显示，实例6中的用于投射的变焦镜头满足公式(1)-(9)、(4′)-(8′)和(7″)。另外，广角端的全视角2ω为59.8度，变焦比为1.60。因此，实例6中的用于投射的变焦镜头实现了宽视角和高放大率。
<实例7>
图7A和7B为显示实例7中的用于投射的变焦镜头的结构的示意图。
实例7中的用于投射的变焦镜头由11个透镜构成，所述透镜的数量与实例1中的透镜数量相似。此外，透镜结构与实例1的透镜结构基本上相似。然而，实例7与实例1不同之处在于在实例7中第二透镜组G2中的放大侧透镜(第三透镜L3)为双凸透镜。两侧面都为非球面的第一透镜L1在光轴Z上具有弯月透镜形式，所述弯月透镜形式具有面对放大侧的凹面。
表13的中间部分显示实例7中的每个透镜表面的曲率半径R、每个透镜的中心厚度D以及透镜之间的气隙D。此外，表13的中间部分显示每个透镜对于d线的折射率Nd和阿贝数vd。另外，表13的上部显示了实例7中的整个系统的焦距f、F数Fno.和全视角2ω(度)。此外，表14显示了对应于每个非球面的常数K、A3-A10。
[表13]
[表14]
图24A-i、24A-ii、24A-iii和24A-iv为显示实例7中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图24B-i、24B-ii、24B-iii和24B-iv为显示实例7中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图24C-i、24C-ii、24C-iii和24C-iv为显示实例7中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。
如图24A-i至24A-iv、24B-i至24B-iv和24C-i至24C-iv清楚地显示，实例7中的用于投射的变焦镜头在广角端的F数为1.63，该F数低。此外，以极好的方式校正每个像差。
此外，如表35显示，实例7中的用于投射的变焦镜头满足公式(1)-(9)、(4′)-(8′)和(7″)。另外，广角端的全视角2ω为59.4度，变焦比为1.60。因此，实例7中的用于投射的变焦镜头实现了宽视角和高放大率。
<实例8>
图8A和8B为显示实例8中的用于投射的变焦镜头的结构的示意图。
实例8中的用于投射的变焦镜头由11个透镜构成，所述透镜的数量与实例1中的透镜数量相似。此外，透镜结构与实例1的透镜结构相似。两侧面都为非球面的第一透镜L1在光轴Z上具有负弯月透镜形式，所述负弯月透镜形式具有面对放大侧的凹面。
表15的中间部分显示实例8中的每个透镜表面的曲率半径R、每个透镜的中心厚度D以及透镜之间的气隙D。此外，表15的中间部分显示每个透镜对于d线的折射率Nd和阿贝数vd。另外，表15的上部显示了实例8中的整个系统的焦距f、F数Fno.和全视角2ω(度)。此外，表16显示了对应于每个非球面的常数K、A3-A10。
[表15]
[表16]
图25A-i、25A-ii、25A-iii和25A-iv为显示实例8中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图25B-i、25B-ii、25B-iii和25B-iv为显示实例8中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图25C-i、25C-ii、25C-iii和25C-iv为显示实例8中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。
如图25A-i至25A-iv、25B-i至25B-iv和25C-i至25C-iv清楚地显示，实例8中的用于投射的变焦镜头在广角端的F数为1.61，该F数低。此外，以极好的方式校正每个像差。
此外，如表35显示，实例8中的用于投射的变焦镜头满足公式(1)-(9)、(4′)-(8′)和(7″)。另外，广角端的全视角2ω为63.2度，变焦比为1.60。因此，实例8中的用于投射的变焦镜头实现了宽视角和高放大率。
<实例9>
图9A和9B为显示实例9中的用于投射的变焦镜头的结构的示意图。
实例9中的用于投射的变焦镜头由11个透镜构成，所述透镜的数量与实例1中的透镜数量相似。此外，透镜结构与实例1的透镜结构相似。然而，实例9与实例1的不同之处在于在实例9中第四透镜组G4具有负折光力。两侧面都为非球面的第一透镜L1在光轴Z上具有弯月透镜形式，所述弯月透镜形式具有面对放大侧的凹面。
表17的中间部分显示实例9中的每个透镜表面的曲率半径R、每个透镜的中心厚度D以及透镜之间的气隙D。此外，表17的中间部分显示每个透镜对于d线的折射率Nd和阿贝数vd。另外，表17的上部显示了实例9中的整个系统的焦距f、F数Fno.和全视角2ω(度)。此外，表18显示了对应于每个非球面的常数K、A3-A10。
[表17]
[表18]
图26A-i、26A-ii、26A-iii和26A-iv为显示实例9中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图26B-i、26B-ii、26B-iii和26B-iv为显示实例9中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图26C-i、26C-ii、26C-iii和26C-iv为显示实例9中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。
如图26A-i至26A-iv、26B-i至26B-iv和26C-i至26C-iv清楚地显示，实例9中的用于投射的变焦镜头在广角端的F数为1.62，该F数低。此外，以极好的方式校正每个像差。
此外，如表35显示，实例9中的用于投射的变焦镜头满足公式(1)-(9)、(4′)-(8′)和(7″)。另外，广角端的全视角2ω为51.2度，变焦比为1.60。因此，实例9中的用于投射的变焦镜头实现了宽视角和高放大率。
<实例10>
图10A和10B为显示实例10中的用于投射的变焦镜头的结构的示意图。
实例10中的用于投射的变焦镜头由11个透镜构成，所述透镜的数量与实例1中的透镜数量相似。此外，透镜结构与实例1的透镜结构相似。然而，实例10与实例1的不同之处在于在实例10中第四透镜组G4具有负折光力。两侧面都为非球面的第一透镜L1在光轴Z上具有负弯月透镜形式，所述负弯月透镜形式具有面对放大侧的凹面。
表19的中间部分显示实例10中的每个透镜表面的曲率半径R、每个透镜的中心厚度D以及透镜之间的气隙D。此外，表19的中间部分显示每个透镜对于d线的折射率Nd和阿贝数vd。另外，表19的上部显示了实例10中的整个系统的焦距f、F数Fno.和全视角2ω(度)。此外，表20显示了对应于每个非球面的常数K、A3-A10。
[表19]
[表20]
图27A-i、27A-ii、27A-iii和27A-iv为显示实例10中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图27B-i、27B-ii、27B-iii和27B-iv为显示实例10中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图27C-i、27C-ii、27C-iii和27C-iv为显示实例10中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。
如图27A-i至27A-iv、27B-i至27B-iv和27C-i至27C-iv清楚地显示，实例10中的用于投射的变焦镜头在广角端的F数为1.62，该F数低。此外，以极好的方式校正每个像差。
此外，如表35显示，实例10中的用于投射的变焦镜头满足公式(1)-(9)、(4′)-(8′)和(7″)。另外，广角端的全视角2ω为54.0度，变焦比为1.60。因此，实例10中的用于投射的变焦镜头实现了宽视角和高放大率。
<实例11>
图11A和11B为显示实例11中的用于投射的变焦镜头的结构的示意图。
实例11中的用于投射的变焦镜头由11个透镜构成，所述透镜的数量与实例1中的透镜数量相似。此外，透镜结构与实例1的透镜结构基本上相似。然而，实例11与实例1的不同之处在于在实例11中第四透镜组G4中从放大侧开始第二个透镜(第七透镜L7)为双凸透镜。两侧面都为非球面的第一透镜L1在光轴Z上具有平凹透镜形式，所述平凹透镜形式具有面对放大侧的凹面。
表21的中间部分显示实例11中的每个透镜表面的曲率半径R、每个透镜的中心厚度D以及透镜之间的气隙D。此外，表21的中间部分显示每个透镜对于d线的折射率Nd和阿贝数vd。另外，表21的上部显示了实例11中的整个系统的焦距f、F数Fno.和全视角2ω(度)。此外，表22显示了对应于每个非球面的常数K、A3-A14。
[表21]
[表22]
图28A-i、28A-ii、28A-iii和28A-iv为显示实例11中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图28B-i、28B-ii、28B-iii和28B-iv为显示实例11中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图28C-i、28C-ii、28C-iii和28C-iv为显示实例11中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。
如图28A-i至28A-iv、28B-i至28B-iv和28C-i至28C-iv清楚地显示，实例11中的用于投射的变焦镜头在广角端的F数为1.71，该F数低。此外，以极好的方式校正每个像差。
此外，如表35显示，实例11中的用于投射的变焦镜头满足公式(1)-(3)、(5)-(9)、(5′)-(8′)和(7″)。另外，广角端的全视角2ω为67.6度，变焦比为1.66。因此，实例11中的用于投射的变焦镜头实现了宽视角和高放大率。
<实例12>
图12A和12B为显示实例12中的用于投射的变焦镜头的结构的示意图。
实例12中的用于投射的变焦镜头由11个透镜构成，所述透镜的数量与实例1中的透镜数量相似。此外，透镜结构与实例1的透镜结构相似。两侧面都为非球面的第一透镜L1在光轴Z上具有平凹透镜形式，所述平凹透镜形式具有面对放大侧的凹面。
表23的中间部分显示实例12中的每个透镜表面的曲率半径R、每个透镜的中心厚度D以及透镜之间的气隙D。此外，表23的中间部分显示每个透镜对于d线的折射率Nd和阿贝数vd。另外，表23的上部显示了实例12中的整个系统的焦距f、F数Fno.和全视角2ω(度)。此外，表24显示了对应于每个非球面的常数K、A3-A10。
[表23]
[表24]
图29A-i、29A-ii、29A-iii和29A-iv为显示实例12中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图29B-i、29B-ii、29B-iii和29B-iv为显示实例12中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图29C-i、29C-ii、29C-iii和29C-iv为显示实例12中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。
如图29A-i至29A-iv、29B-i至29B-iv和29C-i至29C-iv清楚地显示，实例12中的用于投射的变焦镜头在广角端的F数为1.70，该F数低。此外，以极好的方式校正每个像差。
此外，如表35显示，实例12中的用于投射的变焦镜头满足公式(1)-(9)、(5′)-(8′)和(7″)。另外，广角端的全视角2ω为56.8度，变焦比为1.60。因此，实例12中的用于投射的变焦镜头实现了宽视角和高放大率。
<实例13>
图13A和13B为显示实例13中的用于投射的变焦镜头的结构的示意图。
实例13中的用于投射的变焦镜头由11个透镜构成，所述透镜的数量与实例1中的透镜数量相似。此外，透镜结构与实例1的透镜结构基本上相似。然而，实例13与实例1的不同之处在于在实例13中第四透镜组G4中的从放大侧开始第二个透镜(第七透镜L7)为双凸透镜。两侧面都为非球面的第一透镜L1在光轴Z上具有负弯月透镜形式，所述负弯月透镜形式具有面对缩小侧的凹面。
表25的中间部分显示实例13中的每个透镜表面的曲率半径R、每个透镜的中心厚度D以及透镜之间的气隙D。此外，表25的中间部分显示每个透镜对于d线的折射率Nd和阿贝数vd。另外，表25的上部显示了实例13中的整个系统的焦距f、F数Fno.和全视角2ω(度)。此外，表26显示了对应于每个非球面的常数K、A3-A10。
[表25]
[表26]
图30A-i、30A-ii、30A-iii和30A-iv为显示实例13中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图30B-i、30B-ii、30B-iii和30B-iv为显示实例13中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图30C-i、30C-ii、30C-iii和30C-iv为显示实例13中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。
如图30A-i至30A-iv、30B-i至30B-iv和30C-i至30C-iv清楚地显示，实例13中的用于投射的变焦镜头在广角端的F数为1.70，该F数低。此外，以极好的方式校正每个像差。
此外，如表35显示，实例13中的用于投射的变焦镜头满足公式(1)-(9)、(4′)-(8′)和(7″)。另外，广角端的全视角2ω为65.4度，变焦比为1.80。因此，实例13中的用于投射的变焦镜头实现了宽视角和高放大率。
<实例14>
图14A和14B为显示实例14中的用于投射的变焦镜头的结构的示意图。
实例14中的用于投射的变焦镜头的结构与实例1的变焦镜头结构相似。此外，实例14中的每个透镜组的折光力(正折光力或负折光力)与实例1的每个透镜组的折光力相似。然而，实例14与实例1的不同之处在于，在实例14中第四透镜组G4中的透镜数量为六个，以及在实例14中整个系统中的透镜的总数为12。具体地，在实例14的用于投射的变焦镜头中，第一透镜组G1和第二透镜组G2中的每一组都由两个透镜构成。第三透镜组G3由一个正透镜构成，而第四透镜组G4由六个透镜构成。另外，第五透镜组G5由一个正透镜构成。因此，实例14的用于投射的变焦镜头总共由12个透镜构成。
此外，在实例14的用于投射的变焦镜头中，第四透镜组G4由第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8、第九透镜L9、第十透镜L10和第十一透镜L11六个透镜构成。第六透镜L6为双凹透镜。第七透镜L7为具有面对放大侧的凸面的正弯月透镜。第八透镜L8为具有面对缩小侧的凸面的正弯月透镜。第九透镜L9为双凹透镜。第十透镜L10为双凸透镜。第十一透镜L11为双凸透镜。另外，第六透镜L6和第七透镜L7粘结在一起以形成胶合透镜。此外，第九透镜L9和第十透镜L10粘结在一起以形成胶合透镜。
此外，在实例14中，第五透镜组G5仅由第十二透镜L12构成，而第十二透镜L12为双凸透镜。
两侧面都为非球面的第一透镜L1在光轴Z上具有平凹透镜形式，所述平凹透镜形式具有面对放大侧的凹面。
表27的中间部分显示实例14中的每个透镜表面的曲率半径R、每个透镜的中心厚度D以及透镜之间的气隙D。此外，表27的中间部分显示每个透镜对于d线的折射率Nd和阿贝数vd。另外，表27的上部显示了实例14中的整个系统的焦距f、F数Fno.和全视角2ω(度)。此外，表28显示了对应于每个非球面的常数K、A3-A18。
[表27]
[表28]
图31A-i、31A-ii、31A-iii和31A-iv为显示实例14中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图31B-i、31B-ii、31B-iii和31B-iv为显示实例14中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图31C-i、31C-ii、31C-iii和31C-iv为显示实例14中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。
如图31A-i至31A-iv、31B-i至31B-iv和31C-i至31C-iv清楚地显示，实例14中的用于投射的变焦镜头在广角端的F数为1.70，该F数低。此外，以极好的方式校正每个像差。
此外，如表35显示，实例14中的用于投射的变焦镜头满足公式(3)-(9)、(4′)-(8′)和(7″)。另外，广角端的全视角2ω为67.4度，变焦比为1.66。因此，实例14中的用于投射的变焦镜头实现了宽视角和高放大率。
<实例15>
图15A和15B为显示实例15中的用于投射的变焦镜头的结构的示意图。实例15中的用于投射的变焦镜头的结构与实例1的变焦镜头结构相似。此外，实例15中的每个透镜组的折光力(正折光力或负折光力)与实例1的每个透镜组的折光力相似。然而，实例15与实例1的不同之处在于，在实例15中，第二透镜组G2由三个透镜构成，第四透镜组G4由六个透镜构成，整个系统中的透镜的总数为13。具体地，在实例15的用于投射的变焦镜头中，第一透镜组G1由两个透镜构成，第二透镜组G2由三个透镜构成。第三透镜组G3由一个正透镜构成，第四透镜组G4由六个透镜构成。第五透镜组G5由一个正透镜构成。实例15的用于投射的变焦镜头总共由13个透镜构成。
在实例15中，第一透镜组G1由第一透镜L1和第二透镜L2两个透镜构成。第一透镜L1的两个侧面为非球面，第二透镜L2为双凹透镜。第二透镜组G2由第三透镜L3、第四透镜L4和第五透镜L5三个透镜构成。第三透镜L3为双凹透镜，第四透镜L4为双凸透镜。第五透镜L5为具有面对放大侧的凸面的正弯月透镜。
第三透镜组G3由为双凸透镜的第六透镜L6构成。
第四透镜组G4由第七透镜L7、第八透镜L8、第九透镜L9、第十透镜L10、第十一透镜L11和第十二透镜L12六个透镜构成。第七透镜L7为双凹透镜，第八透镜L8为具有面对放大侧的凸面的正弯月透镜。第九透镜L9为双凸透镜，第十透镜L10为双凹透镜。第十一透镜L11为双凸透镜，第十二透镜L12为双凸透镜。另外，第七透镜L7和第八透镜L8粘结在一起以形成胶合透镜，第十透镜L10和第十一透镜L11粘结在一起以形成胶合透镜。
此外，在实例15中，第五透镜组G5仅由为双凸透镜的第十三透镜L13构成。
两侧面都为非球面的第一透镜L1在光轴Z上具有平凹透镜形式，所述平凹透镜形式具有面对放大侧的凹面。
表29的中间部分显示实例15中的每个透镜表面的曲率半径R、每个透镜的中心厚度D以及透镜之间的气隙D。此外，表29的中间部分显示每个透镜对于d线的折射率Nd和阿贝数vd。另外，表29的上部显示了实例15中的整个系统的焦距f、F数Fno.和全视角2ω(度)。此外，表30显示了对应于每个非球面的常数K、A3-A14。
[表29]
[表30]
图32A-i、32A-ii、32A-iii和32A-iv为显示实例15中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图32B-i、32B-ii、32B-iii和32B-iv为显示实例15中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图32C-i、32C-ii、32C-iii和32C-iv为显示实例15中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。
如图32A-i至32A-iv、32B-i至32B-iv和32C-i至32C-iv清楚地显示，实例15中的用于投射的变焦镜头在广角端的F数为1.70，该F数低。此外，以极好的方式校正每个像差。
此外，如表35显示，实例15中的用于投射的变焦镜头满足公式(3)-(9)、(4′)-(8′)和(7″)。另外，广角端的全视角2ω为67.4度，变焦比为1.66。因此，实例15中的用于投射的变焦镜头实现了宽视角和高放大率。
<实例16>
图16A和16B为显示实例16中的用于投射的变焦镜头的结构的示意图。实例16中的用于投射的变焦镜头的结构与实例1的变焦镜头结构相似。此外，实例16中的每个透镜组的折光力(正折光力或负折光力)与实例1的每个透镜组的折光力相似。另外，实例16中的每个透镜组中的透镜数量与实例1的每个透镜组的透镜数量相似。然而，实例16与实例1的不同之处在于，第一透镜L1为在光轴附近具有面对放大侧的凹面的负弯月形式的非球面透镜，第三透镜L3为双凸透镜，第七透镜L7为具有面对放大侧的平面的平凸透镜。
表31的中间部分显示实例16中的每个透镜表面的曲率半径R、每个透镜的中心厚度D以及透镜之间的气隙D。此外，表31的中间部分显示每个透镜对于d线的折射率Nd和阿贝数vd。另外，表31的上部显示了实例16中的整个系统的焦距f、F数Fno.和全视角2ω(度)。此外，表32显示了对应于每个非球面的常数K、A3-A15。
[表31]
[表32]
图33A-i、33A-ii、33A-iii和33A-iv为显示实例16中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图33B-i、33B-ii、33B-iii和33B-iv为显示实例16中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图33C-i、33C-ii、33C-iii和33C-iv为显示实例16中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。
如图33A-i至33A-iv、33B-i至33B-iv和33C-i至33C-iv清楚地显示，实例16中的用于投射的变焦镜头在广角端的F数为1.61，该F数低。此外，以极好的方式校正每个像差。
此外，如表35显示，实例16中的用于投射的变焦镜头满足公式(1)-(9)、(4′)-(8′)和(7″)。另外，广角端的全视角2ω为62.4度，变焦比为1.70。因此，实例16中的用于投射的变焦镜头实现了宽视角和高放大率。
<实例17>
图17A和17B为显示实例17中的用于投射的变焦镜头的结构的示意图。实例17中的用于投射的变焦镜头的结构与实例1的变焦镜头结构相似。此外，实例17中的每个透镜组的折光力(正折光力或负折光力)与实例1的每个透镜组的折光力相似。另外，实例17中的每个透镜组中的透镜数量与实例1的透镜数量相似。然而，实例17与实例1的不同之处在于，第一透镜L1为在光轴附近具有面对放大侧的凹面的负弯月形式的非球面透镜，第五透镜L5为具有面对缩小侧的平面的平凸透镜。
表33的中间部分显示实例17中的每个透镜表面的曲率半径R、每个透镜的中心厚度D以及透镜之间的气隙D。此外，表33的中间部分显示每个透镜对于d线的折射率Nd和阿贝数vd。另外，表33的上部显示了实例17中的整个系统的焦距f、F数Fno.和全视角2ω(度)。此外，表34显示了对应于每个非球面的常数K、A3-A10。
[表33]
[表34]
图34A-i、34A-ii、34A-iii和34A-iv为显示实例17中的用于投射的变焦镜头在广角端(WIDE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图34B-i、34B-ii、34B-iii和34B-iv为显示实例17中的用于投射的变焦镜头在中间位置(MIDDLE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。图34C-i、34C-ii、34C-iii和34C-iv为显示实例17中的用于投射的变焦镜头在长焦端(TELE)的各种像差(分别为球面像差、散光、畸变和横向色像差)的像差图。
如图34A-i至34A-iv、34B-i至34B-iv和34C-i至34C-iv清楚地显示，实例17中的用于投射的变焦镜头在广角端的F数为1.56，该F数低。此外，以极好的方式校正每个像差。
如表35显示，实例17中的用于投射的变焦镜头满足公式(1)-(9)、(4′)-(8′)和(7″)。另外，广角端的全视角2ω为54.2度，变焦比为1.65。因此，实例17中的用于投射的变焦镜头实现了宽视角和高放大率。
[表35]

Claims (17)

1.一种用于投射的变焦镜头，包括：
具有负折光力的第一透镜组；
具有正折光力的第二透镜组；
具有正折光力的第三透镜组；
第四透镜组；以及
具有正折光力的第五透镜组，所述第一透镜组、所述第二透镜组、所述第三透镜组、所述第四透镜组和所述第五透镜组从所述变焦镜头的放大侧依次布置，
其中，当所述变焦镜头的放大率改变时，所述第一透镜组和所述第五透镜组是固定的，而所述第二透镜组、所述第三透镜组和所述第四透镜组沿着所述变焦镜头的光轴移动，
其中，所述第一透镜组和所述第二透镜组中的每一组都由两个透镜构成，
其中，所述第三透镜组和所述第五透镜组中的每一组都由一个正透镜构成，
其中，所述第四透镜组由五个透镜构成，其中，所述变焦镜头的缩小侧是远心的，以及
其中，所述第二透镜组由两个正透镜构成，并且满足以下公式(1)和(2)：
0.5＜(R3a+R3b)/(R3a-R3b)    (1)；和
(R4a+R4b)/(R4a-R4b)＜-1    (2)，其中
R3a：从所述变焦镜头的放大侧开始的第三个透镜的放大侧表面的曲率半径，所述第三个透镜为所述第二透镜组中的放大侧透镜，
R3b：从所述变焦镜头的放大侧开始的第三个透镜的缩小侧表面的曲率半径，所述第三个透镜为所述第二透镜组中的放大侧透镜，
R4a：从所述变焦镜头的放大侧开始的第四个透镜的放大侧表面的曲率半径，所述第四个透镜为所述第二透镜组中的缩小侧透镜，
R4b：从所述变焦镜头的放大侧开始的第四个透镜的缩小侧表面的曲率半径，所述第四个透镜为所述第二透镜组中的缩小侧透镜。
2.一种用于投射的变焦镜头，包括：
具有负折光力的第一透镜组；
具有正折光力的第二透镜组；
具有正折光力的第三透镜组；
第四透镜组；以及
具有正折光力的第五透镜组，所述第一透镜组、所述第二透镜组、所述第三透镜组、所述第四透镜组和所述第五透镜组从所述变焦镜头的放大侧依次布置，
其中，当所述变焦镜头的放大率改变时，所述第一透镜组和所述第五透镜组是固定的，而所述第二透镜组、所述第三透镜组和所述第四透镜组沿着所述变焦镜头的光轴移动，
其中，所述第一透镜组和所述第二透镜组中的每一组都由两个透镜构成，
其中，所述第三透镜组和所述第五透镜组中的每一组都由一个正透镜构成，
其中，所述第四透镜组由五个透镜构成，
其中，所述变焦镜头的缩小侧是远心的，
其中，满足以下公式(6)：
|FFW(4，5)/L|＜0.2    (6)，
其中
FFW(4，5)：在广角端所述第四透镜组和所述第五透镜组的前侧组合焦点位置与所述第四透镜组的最靠近放大侧的透镜表面之间的距离的绝对值，以及
L：从所述变焦镜头的整个系统中的最靠近放大侧的透镜表面的顶端到所述变焦镜头的整个系统中的最靠近缩小侧的透镜表面的顶端的距离的绝对值。
3.一种用于投射的变焦镜头，包括：
具有负折光力的第一透镜组；
具有正折光力的第二透镜组；
具有正折光力的第三透镜组；
第四透镜组；以及
具有正折光力的第五透镜组，所述第一透镜组、所述第二透镜组、所述第三透镜组、所述第四透镜组和所述第五透镜组从所述变焦镜头的放大侧依次布置，
其中，当所述变焦镜头的放大率改变时，所述第一透镜组和所述第五透镜组是固定的，而所述第二透镜组、所述第三透镜组和所述第四透镜组沿着所述变焦镜头的光轴移动，
其中，所述变焦镜头的缩小侧是远心的，
其中，形成所述透镜组中每一组中的所有透镜的玻璃材料的阿贝数vd小于或等于80，并且所述第四透镜组中的最靠近缩小侧的透镜为正透镜，并且
其中，满足以下公式(3)和(4)：
vd(a)＜30    (3)；
0.01＜θgF(a)-(0.6415-0.001618×vd(a))    (4)，其中
vd(a)：所述第四透镜组中的最靠近缩小侧的透镜的阿贝数，
θgF(a)：当局部色散比θgF由(Ng-NF)/(NF-NC)表示时所述第四透镜组中的最靠近缩小侧的透镜的局部色散比，
Ng：g线的透镜玻璃材料的折射率，
NF：F线的透镜玻璃材料的折射率，和
NC：C线的透镜玻璃材料的折射率。
4.根据权利要求3所述的用于投射的变焦镜头，其中，满足以下公式(5)：
1.5＜fa/fw＜3.0    (5)，其中
fa：所述第四透镜组中的最靠近缩小侧的透镜的焦距，和
fw：所述变焦镜头的整个系统在广角端的焦距。
5.根据权利要求3所述的用于投射的变焦镜头，其中，满足以下公式(6)：
|FFW(4，5)/L|＜0.2    (6)，其中
FFW(4，5)：在广角端所述第四透镜组和所述第五透镜组的前侧组合焦点位置与所述第四透镜组的最靠近放大侧的透镜表面之间的距离的绝对值，以及
L：从所述变焦镜头的整个系统中的最靠近放大侧的透镜表面的顶端到所述变焦镜头的整个系统中的最靠近缩小侧的透镜表面的顶端的距离的绝对值。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的用于投射的变焦镜头，其中，满足以下公式(7)：
|(FFT(4，5)-FFW(4，5))/L|＜0.2    (7)，其中
FFW(4，5)：在广角端所述第四透镜组和所述第五透镜组的前侧组合焦点位置与所述第四透镜组的最靠近放大侧的透镜表面之间的距离的绝对值，
FFT(4，5)：在长焦端所述第四透镜组和所述第五透镜组的前侧组合焦点位置与所述第四透镜组的最靠近放大侧的透镜表面之间的距离的绝对值，以及
L：从所述变焦镜头的整个系统中的最靠近放大侧的透镜表面的顶端到所述变焦镜头的整个系统中的最靠近缩小侧的透镜表面的顶端的距离的绝对值。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的用于投射的变焦镜头，其中，满足以下公式(8)：
0.3＜f2/f3＜1.2    (8)，其中
f2：所述第二透镜组的焦距，以及
f3：所述第三透镜组的焦距。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的用于投射的变焦镜头，其中，满足以下公式(9)：
1.0＜Bf/fw    (9)，其中
Bf：缩小侧的空气中的后焦距，和
fw：所述变焦镜头的整个系统在广角端的焦距。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的用于投射的变焦镜头，其中，所述第四透镜组由从所述放大侧依次布置的负透镜、正透镜、负透镜、正透镜和正透镜五个透镜构成。
10.根据权利要求9所述的用于投射的变焦镜头，其中，为所述第四透镜组中从所述放大侧开始第三个透镜的负透镜和为所述第四透镜组中从所述放大侧开始第四个透镜的正透镜粘结在一起以形成胶合透镜。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的用于投射的变焦镜头，其中，所述第四透镜组由从所述放大侧依次布置的负透镜、正透镜、正透镜、负透镜、正透镜和正透镜六个透镜构成。
12.根据权利要求11所述的用于投射的变焦镜头，其中，为所述第四透镜组中从所述放大侧开始第一个透镜的负透镜和为所述第四透镜组中从所述放大侧开始第二个透镜的正透镜粘结在一起以形成胶合透镜，并且
其中，为所述第四透镜组中从所述放大侧开始第四个透镜的负透镜和为所述第四透镜组中从所述放大侧开始第五个透镜的正透镜粘结在一起以形成胶合透镜。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的用于投射的变焦镜头，其中，所述第一透镜组至少包括非球面。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的用于投射的变焦镜头，其中，所述第一透镜组由从所述放大侧依次布置的非球面透镜和负单透镜构成。
15.根据权利要求1至3中任一项所述的用于投射的变焦镜头，其中，所述第二透镜组、所述第三透镜组、所述第四透镜组和所述第五透镜组中的所有透镜为球面透镜。
16.根据权利要求1至3中任一项所述的用于投射的变焦镜头，其中，通过在所述变焦镜头的光轴的方向上移动所述第一透镜组进行聚焦。
17.一种投射式显示设备，包括：
光源；
电灯泡；
照明光学单元，所述照明光学单元将来自所述光源的光束引导到所述电灯泡；以及
根据权利要求1-16中任一项所述的用于投射的变焦镜头，
其中，所述电灯泡对从所述光源输出的光束进行光调节，并且
其中，所述用于投射的变焦镜头将图像投射到屏幕上。
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