CN102707412A - 投影透镜、搭载该投影透镜的光学设备及投影透镜的制造方法 - Google Patents

投影透镜、搭载该投影透镜的光学设备及投影透镜的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种投影透镜、搭载该投影透镜的光学设备及投影透镜的制造方法。投影透镜(PL)包括沿着光轴从投影侧依次排列的：具有正的光焦度的双凸形状的第1透镜成分(L1)；具有负的光焦度的弯月形状的第2透镜成分(L2)；和具有正的光焦度且在投影侧具有凸形状的透镜面的第3透镜成分(L3)，第1透镜成分(L1)的投影侧和物体侧的透镜面、以及第2透镜成分(L2)的投影侧和物体侧的透镜面为非球面，投影透镜(PL)满足以下的条件式：0.2＜f/(-f2)＜0.7其中，f2为上述第2透镜成分的焦距，f为上述投影透镜的焦距。

Description

投影透镜、搭载该投影透镜的光学设备及投影透镜的制造方法
技术领域
本发明涉及尤其适于投影仪的投影透镜、搭载该投影透镜的光学设备以及投影透镜的制造方法，上述投影仪用于将显示于图像显示元件等上的图像投影到屏幕上。
背景技术
一直以来，使用液晶显示元件、数字微镜器件(DMD/DigitalMicromirror Device，注册商标)等图像显示元件并将基于该显示元件的图像放大投影到屏幕上的投影仪装置得到广泛普及，而提出了各种能够显示高精细图像的投影仪装置用的投影透镜的方案(例如参照专利文献1)。
专利文献1：JP特开2010-32636号公报
近年来，投影仪装置的小型轻量化得以推进，而这需要使投影仪装置所使用的投影透镜小型化。此外，最近，搭载投影仪功能(投影功能)的数码相机、移动电话等也实用化，对应于此，对投影透镜的小型化的要求变得非常高。为了应对这一要求，而追求校正各像差并维持性能的同时以较少的构成个数构成的投影透镜。
发明内容
本发明鉴于这样的问题，其目的在于提供一种光学系统小型短小并且能够良好地校正各像差的投影透镜、搭载该投影透镜的光学设备以及投影透镜的制造方法。
为了实现上述目的，本发明的投影透镜包括沿着光轴从投影侧依次排列的：具有正的光焦度的双凸形状的第1透镜成分；具有负的光焦度的弯月形状的第2透镜成分；和具有正的光焦度且在投影侧具有凸形状的透镜面的第3透镜成分，上述第1透镜成分的投影侧和物体侧的透镜面、以及上述第2透镜成分的投影侧和物体侧的透镜面为非球面，所述投影透镜满足以下的条件式：
0.2＜f/(-f2)＜0.7
其中，f2为上述第2透镜成分的焦距，f为上述投影透镜的焦距。
另外，在本发明中“透镜成分”作为包括单透镜以及复合透镜的表述而使用。
此外，在本发明的投影透镜中优选，设上述第2透镜成分的投影侧的透镜面的近轴曲率半径为R21、上述第2透镜成分的物体侧的透镜面的近轴曲率半径为R22时，满足以下的条件式：
1.0＜(R22+R21)/(R22-R21)＜5.0。
此外，本发明的投影透镜优选，设上述第1透镜成分对d线的阿贝数为vd1时，满足以下的条件式：
53.0＜vd1＜61.0。
此外，本发明的投影透镜优选，设上述第1透镜成分对d线的折射率为nd1时，满足以下的条件式：
1.45＜nd1＜1.60。
此外，本发明的投影透镜优选，设上述第2透镜成分对d线的阿贝数为vd2时，满足以下的条件式：
21.0＜vd2＜35.0。
此外，本发明的投影透镜优选，设上述第2透镜成分对d线的折射率为nd2时，满足以下的条件式：
1.50＜nd2＜1.65。
此外，本发明的投影透镜优选，在上述第1透镜成分的投影侧设置孔径光阑。
此外，本发明的光学设备(例如本实施方式中的投影仪1)搭载了上述构成的投影透镜。
此外，本发明的投影透镜的制造方法，该投影透镜具有第1透镜成分、第2透镜成分和第3透镜成分，在所述制造方法中，从投影侧依次配置具有正的光焦度、为双凸形状、且投影侧和物体侧的透镜面为非球面的第1透镜成分；配置具有负的光焦度、为弯月形状、且投影侧和物体侧的透镜面为非球面的第2透镜成分；并配置具有正的光焦度且在投影侧具有凸形状的透镜面的第3透镜成分，并且使得所述投影透镜满足以下的条件式：
0.2＜f/(-f2)＜0.7
其中，f2为上述第2透镜成分的焦距，f为上述投影透镜的焦距。
此外，在上述构成的投影透镜的制造方法中优选，设上述第2透镜成分的投影侧的透镜面的近轴曲率半径为R21、上述第2透镜成分的物体侧的透镜面的近轴曲率半径为R22时，满足以下的条件式：
1.0＜(R22+R21)/(R22-R21)＜5.0。
此外，在上述构成的投影透镜的制造方法中优选，设上述第1透镜成分对d线的阿贝数为vd1时，满足以下的条件式：
53.0＜vd1＜61.0。
此外，在上述构成的投影透镜的制造方法中优选，设上述第1透镜成分对d线的折射率为nd1时，满足以下的条件式：
1.45＜nd1＜1.60。
根据本发明，在光学系统小型短小的同时能够良好地校正各像差，且在整个投影面能够获得高光学性能。
附图说明
图1是第1实施例的投影透镜的构成图。
图2是第1实施例的投影透镜的各像差图。
图3是第2实施例的投影透镜的构成图。
图4是第2实施例的投影透镜的各像差图。
图5是第3实施例的投影透镜的构成图。
图6是第3实施例的投影透镜的各像差图。
图7表示搭载本实施方式的投影透镜的投影仪(光学设备)的构成图。
图8是表示本实施方式的投影透镜的制造方法的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。如图1所示，本实施方式的投影透镜PL包括沿着光轴从投影侧依次排列的：具有正的光焦度的双凸形状的第1透镜成分L1；具有负的光焦度的弯月形状的第2透镜成分L2；和具有正的光焦度且在投影侧具有凸形状的透镜面的第3透镜成分L3。第1透镜成分L1的投影侧和物体侧的透镜面、以及第2透镜成分L2的投影侧和物体侧的透镜面由非球面构成。
这样一来，本实施方式的投影透镜PL虽然第3透镜成分L3的投影侧的透镜面为凸形状，但实质上通过第1透镜成分L1和第2透镜成分L2两个透镜来校正各像差，从而能够将光学系统构成得小型短小。此外，通过组合具有正的光焦度的第1透镜成分L1和具有负的光焦度的第2透镜成分L2，能够良好地校正色像差(轴上色像差和倍率色像差)。
在上述构成下，本实施方式的投影透镜PL满足以下的条件式(1)。
0.2＜f/(-f2)＜0.7...(1)
其中，f2为第2透镜成分的焦距，f为投影透镜的焦距。
条件式(1)用于规定投影透镜PL的焦距f相对于第2透镜成分L2的焦距f2的适当比值。若超过条件式(1)的上限值，则难以校正像面弯曲，并且第2透镜成分L2的光焦度过强，因制造误差引起的光学性能的劣化变大，从而不理想。另一方面，若低于条件式(1)的下限值，则难以校正像面弯曲，从而不理想。
另外，为使本实施方式的效果更加切实，优选使条件式(1)的上限值为0.60。此外，为使本实施方式的效果更加切实，优选使条件式(1)的下限值为0.25。
另外，在本实施方式的投影透镜PL中，设第2透镜成分L2的投影侧的透镜面的近轴曲率半径为R21、第2透镜成分L2的物体侧的透镜面的近轴曲率半径为R22时，优选满足以下的条件式(2)。
1.0＜(R22+R21)/(R22-R21)＜5.0...(2)
条件式(2)用于规定第2透镜成分L2的透镜面形状。若超过条件式(2)的上限值，则难以校正像散，从而不理想。另一方面，若低于条件式(2)的下限值，则第2透镜成分L2的光焦度变小，难以校正像散和畸变，使得投影面周边的成像性能恶化，从而不理想。
另外，为使本实施方式的效果更加切实，优选使条件式(2)的上限值为4.5。此外，为使本实施方式的效果更加切实，优选使条件式(2)的下限值为3.0。
此外，在本实施方式的投影透镜PL中，设第1透镜成分L1对d线的阿贝数为vd1时，优选满足以下的条件式(3)。
53.0＜vd1＜61.0...(3)
条件式(3)用于规定第1透镜成分L1的阿贝数vd1的适当范围。条件式(3)对色像差(轴上色像差和倍率色像差)的校正有效。无法满足该条件式(3)时，无法进行充分的色像差校正，难以实现高光学性能，从而不理想。
另外，为使本实施方式的效果更加切实，优选使条件式(3)的上限值为59.0。此外，为使本实施方式的效果更加切实，优选使条件式(3)的下限值为55.0。
另外，在本实施方式的投影透镜PL中，设第1透镜成分L1对d线的折射率为nd1时，优选满足以下的条件式(4)。
1.45＜nd1＜1.60...(4)
条件式(4)用于规定第1透镜成分L1的折射率nd1的适当范围。若超过条件式(4)的上限值，则透镜材料的选择幅度变窄，并且难以校正色像差，从而不理想。另一方面，若低于条件式(4)的下限值，则无法确保充分的放大率和视角，并且难以校正像面弯曲，从而不理想。
另外，为使本实施方式的效果更加切实，优选使条件式(4)的上限值为1.55。此外，为使本实施方式的效果更加切实，优选使条件式(4)的下限值为1.50。
在此，在本实施方式中，优选第1透镜成分L1由至少一个塑料透镜构成。塑料透镜通过注塑成型这样的成型方式而制作，因此即便是面形状为非球面，也不会比球面难制作，成本也基本不会提高。因此，例如通过将在两侧的透镜面具有非球面的第1透镜成分L1塑料化，与使用玻璃模制非球面透镜的情况相比，能够抑制制造成本，并且能够实现整个透镜系统的轻量化。
此外，在本实施方式的投影透镜PL中，设第2透镜成分L2对d线的阿贝数为vd2时，优选满足以下的条件式(5)。
21.0＜vd2＜35.0...(5)
条件式(5)用于规定第2透镜成分L2的阿贝数vd2的适当范围。条件式(5)对色像差(轴上色像差和倍率色像差)的校正有效。无法满足该条件式(5)时，无法进行充分的色像差校正，难以实现高光学性能，从而不理想。
另外，为使本实施方式的效果更加切实，优选使条件式(5)的上限值为33.0。此外，为使本实施方式的效果更加切实，优选使条件式(5)的下限值为23.0。
此外，在本实施方式的投影透镜PL中，设第2透镜成分L2对d线的折射率为nd2时，优选满足以下的条件式(6)。
1.50＜nd2＜1.65...(6)
条件式(6)用于规定第2透镜成分L2的折射率nd2的适当范围。若超过条件式(6)的上限值，则透镜材料的选择幅度变窄，并且难以校正色像差，从而不理想。另一方面，若低于条件式(6)的下限值，则无法确保充分的放大率和视角，并且难以校正像面弯曲，从而不理想。
另外，为使本实施方式的效果更加切实，优选使条件式(6)的上限值为1.64。此外，为使本实施方式的效果更加切实，优选使条件式(6)的下限值为1.55。
在此，在本实施方式中，优选第2透镜成分L2由至少一个塑料透镜构成。塑料透镜通过注塑成型这样的成型方式而制作，因此即便是面形状为非球面，也不会比球面难制作，成本也基本不会提高。因此，例如通过将在两侧的透镜面具有非球面的第2透镜成分L2塑料化，与使用玻璃模制非球面透镜的情况相比，能够抑制制造成本，并且能够实现整个透镜系统的轻量化。
此外，在本实施方式的投影透镜PL中，优选在第1透镜成分L1的投影侧设置孔径光阑S。通过该构成，可以遮挡多余的光而降低彗差，因此优选。
图7中作为搭载上述构成的投影透镜PL的光学设备，示出了采用DMD作为光阀的DLP(Digital Light Projector，数字光投影仪)方式的投影仪。该投影仪1例如被搭载到能够将拍摄的图像投影到屏幕等上的带有投影仪功能的数码相机中。
投影仪1具有DMD、向该DMD照射投影用照明光的照明光学系统10、以及将由DMD反射的投影光放大投影到屏幕上的投影透镜PL。在照明光学系统10中，作为光源而使用作为固体发光元件的发光二极管(LED)，在十字分色棱镜13的周围三面，隔着聚光透镜12、12、12而配置有发出红色光的LED 11R、发出绿色光的LED 11G和发出蓝色光的LED 11B。
从各LED 11R、11G、11B射出的各光束(红色光、绿色光、蓝色光)由各聚光透镜12、12、12聚光并入射到十字分色棱镜13，在该十字分色棱镜13中透过或反射而射出，而朝向投影透镜PL的第3透镜成分L3。另外，来自各LED 11R、11G、11B的各色光根据控制部(未图示)的发光控制而通过分时被依次照射，由十字分色棱镜13合成到同一光轴上射出。
第3透镜成分L3为具有第1棱镜L31和第2棱镜L32的棱镜。在图7中，第3透镜成分L3为将第1棱镜L31和第2棱镜L32接合的构成，但也可以为解除接合而在之间具有空气间隔的构成。从十字分色棱镜13入射到第1棱镜L31的光，透过该第1棱镜L31而前进，被第2棱镜L32反射后通过玻璃罩G，而入射到作为图像显示元件的DMD。
DMD具有能够改变反射角度的多个微镜(例如微米尺寸的微小的镜子)，能够根据控制部(未图示)的驱动控制(电源接通/断开控制)而独立驱动各微镜、改变倾斜角度。入射到DMD的光，对应于微镜的倾斜角度而被调制并被反射，经由玻璃罩G而入射到投影透镜PL。在此，通过从照明光学系统10依次向DMD入射各色光而生成各色的图像，依次切换该图像的同时经由投影透镜PL放大投影到屏幕上，而显示彩色图像。
另外，在本实施方式中，作为搭载于投影仪上的图像显示元件(光阀)示例了DMD进行说明，但例如也可以采用透过型或反射型的液晶显示元件，可以为单板式或三板式的任一个。另外，利用液晶显示元件时，不需要经由第3透镜成分将来自光源的光入射到液晶显示元件，因此不需要在第3透镜成分形成自由曲面，此外可仅由单透镜构成第3透镜成分。
接下来，参照图8对具有第1透镜成分L1、第2透镜成分L2和第3透镜成分L3的投影透镜的制造方法的概要进行说明。
首先，在圆筒状的镜筒内沿着光轴从投影侧依次配置第1透镜成分L1(步骤ST01)，该第1透镜成分L1具有正的光焦度、为双凸形状、投影侧和物体侧的透镜面为非球面；然后配置第2透镜成分L2(步骤ST02)，该第2透镜成分L2具有负的光焦度、为弯月形状、投影侧和物体侧的透镜面为非球面；然后配置第3透镜成分L3(步骤ST03)，该第3透镜成分L3具有正的光焦度、在投影侧具有凸形状的透镜面。此外，以满足以下的条件式(1)的方式配置这些透镜成分L1、L2、L3(步骤ST04)。
0.2＜f/(-f2)＜0.7...(1)
其中，f2为第2透镜成分的焦距、f为投影透镜的焦距。
实施例
以下，参照附图对本实施方式的各实施例进行说明。以下示出了表1～表3，这些是第1实施例～第3实施例的各参数的表。
在表中的[透镜数据]中，面号码表示从投影侧数的透镜面的顺序(未图示的面号码0与投影面对应)，r表示各透镜面的曲率半径，d表示从各光学面开始到下一光学面(或物体面)为止在光轴上的距离、即面间隔，nd表示对d线(波长587.6nm)的折射率，vd表示以d线为基准的阿贝数。此外，透镜面为非球面时，在面号码上附加*标记，在曲率半径r栏表示近轴曲率半径。另外，曲率半径“0.0000”表示平面或开口。此外，空气折射率“1.00000”的记载省略。
此外，在表中的[非球面数据]中，对于[透镜数据]所示的非球面，用下式(a)表示其形状。其中，y表示与光轴垂直的方向上的高度，X(y)表示高度y处的光轴方向上的位移量(下垂量)，r表示基准球面的曲率半径(近轴曲率半径)，κ表示圆锥常数，An表示第n次的非球面系数。另外，“E-n”表示“×10-n”，例如“1.234E-05”表示“1.234×10-5”。
X(y)＝(y2/r)/[1+{1-κ(y2/r2)}1/2]
+A4×y4+A6×y6+A8×y8…(a)
此外，在表中的[各种数据]中，f表示投影透镜PL的焦距，FNo表示F值(F number)，ω表示半视角(单位：度)，f1表示第1透镜成分L1的焦距，f2表示第2透镜成分L2的焦距。
此外，在表中的[条件式]中，表示与上述条件式(1)～(6)对应的值。
以下，在所有的参数值中记载的焦距f、曲率半径r、面间隔d、其他长度等的单位在无特别说明时一般采用“mm”，然而由于光学系统即使成比例地放大或者成比例地缩小也能够得到同等的光学性能，因此不限定于此。单位不限于“mm”，也可以使用其他适当的单位。
到此为止的表的说明在所有实施例中相同，省略以后的说明。
(第1实施例)
利用图1、图2和表1对第1实施例进行说明。如图1所示，第1实施例的投影透镜PL(PL1)包括沿着光轴从投影侧向物体侧(图像显示元件侧)依次排列的：具有正的光焦度的双凸形状的第1透镜成分L1；具有负的光焦度的弯月形状的第2透镜成分L2；和具有正的光焦度且在投影侧具有凸形状的透镜面的第3透镜成分L3。第1透镜成分L1的投影侧和物体侧的透镜面、以及第2透镜成分L2的投影侧和物体侧的透镜面由非球面构成。
第1透镜成分L1为在投影侧和物体侧的透镜面形成非球面的双凸形状的正透镜。第2透镜成分L2为凹面朝向投影侧的负弯月形透镜。第3透镜成分L3为凸面朝向投影侧且平面朝向物体侧的棱镜。另外，第1透镜成分L1和第2透镜成分L2优选为塑料非球面透镜。此外，第3透镜成分L3优选，在投影侧为凸形状的透镜面(面号码6)以外，尤其是在物体侧的透镜面(面号码7)中由平面(包含倾斜面)构成。
此外，在第1透镜成分L1的投影侧配置有用于去除有害光的孔径光阑S。另一方面，在第3透镜成分L3的物体侧配置作为图像显示元件(光阀)的DMD，在该DMD的正前方配置有平行平板的玻璃罩G。
在以下的表1中示出第1实施例的各参数的值。另外，表1中的面号码1～9与图1所示的面1～9对应。在第1实施例中，第2面、第3面、第4面和第5面形成为非球面形状。
(表1)
[透镜数据]
Figure BDA0000147708680000121
[非球面数据]
第2面
κ＝-5.0935，A4＝2.48850E-05，A6＝0.00000E+00，A8＝0.00000E+00
第3面
κ＝-2.4376，A4＝-9.41740E-04，A6＝1.45600E-05，A8＝0.00000E+00
第4面
κ＝-1.0232，A4＝-6.63520E-04，A6＝1.31510E-05，A8＝0.00000E+00
第5面
κ＝-1.5717，A4＝-3.70320E-05，A6＝-1.81930E-07，A8＝0.00000E+00
[各种数据]
f＝12.61476
Fno＝2.5
ω＝13.93578
f1＝7.80005
f2＝-22.75861
f3＝52.91119
[条件式]
条件式(1)f/(-f2)＝0.55428
条件式(2)(R22+R21)/(R22-R21)＝3.39236
条件式(3)vd1＝55.88
条件式(4)nd1＝1.52860
条件式(5)vd2＝24.59
条件式(6)nd2＝1.61787
根据表1所示的参数的表可知，在本实施例的投影透镜PL1中满足全部的上述条件式(1)～(6)。
图2是第1实施例的投影透镜PL1的各像差图(具体为球面像差图、像散图、畸变图、倍率色像差图和彗差图)。在各像差图中，FNO表示F值，Y表示物体高度(图像显示元件的像高)。此外，d表示对d线(波长587.6nm)的各像差，g表示对g线(波长435.8nm)的各像差，C表示对C线(波长656.3nm)的各像差，F表示对F线(波长486.1nm)的各像差，没有记载的则表示对d线的各像差。另外，在像散图中，实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。彗差图中，在各入射光中，实线表示对d线、C线、g线和F线的子午彗差。以上的像差图的说明在其他实施例中也相同，而省略其说明。
根据各像差图可知，第1实施例的光学系统小型短小，同时各像差得到良好校正，具有以成像性能为首的优异的光学性能。
(第2实施例)
利用图3、图4和表2对第2实施例进行说明。如图3所示，第2实施例的投影透镜PL(PL2)包括沿着光轴从投影侧向物体侧(图像显示元件侧)依次排列的：具有正的光焦度的双凸形状的第1透镜成分L1；具有负的光焦度的弯月形状的第2透镜成分L2；和具有正的光焦度且在投影侧具有凸形状的透镜面的第3透镜成分L3。第1透镜成分L1的投影侧和物体侧的透镜面、以及第2透镜成分L2的投影侧和物体侧的透镜面由非球面构成。
第1透镜成分L1为在投影侧和物体侧的透镜面形成非球面的双凸形状的正透镜。第2透镜成分L2为凹面朝向投影侧的负弯月形透镜。第3透镜成分L3为凸面朝向投影侧且平面朝向物体侧的棱镜。另外，第1透镜成分L1和第2透镜成分L2优选为塑料非球面透镜。此外，第3透镜成分L3优选，在投影侧为凸形状的透镜面(面号码6)以外，尤其是在物体侧的透镜面(面号码7)中由平面(包含倾斜面)构成。
此外，在第1透镜成分L1的投影侧配置有用于去除有害光的孔径光阑S。另一方面，在第3透镜成分L3的物体侧配置作为图像显示元件(光阀)的DMD，在该DMD的正前方配置有平行平板的玻璃罩G。
在以下的表2中示出第2实施例的各参数的值。另外，表2中的面号码1～9与图3所示的面1～9对应。在第2实施例中，第2面、第3面、第4面和第5面形成为非球面形状。
(表2)
[透镜数据]
Figure BDA0000147708680000151
[非球面数据]
第2面
κ＝-22.3724，A4＝5.91251E-04，A6＝-2.05070E-05，A8＝2.35364E-07
第3面
κ＝-2.4210，A4＝-2.73382E-05，A6＝-6.68879E-06，A8＝1.18518E-07
第4面
κ＝-3.3882，A4＝-1.47853E-03，A6＝5.43977E-05，A8＝-8.01390E-07
第5面
κ＝-6.4934，A4＝-1.01339E-03，A6＝-2.94836E-05，A8＝-3.70690E-07
[各种数据]
f＝12.61393
Fno＝2.60618
ω＝13.90518
f1＝9.36475
f2＝-37.42004
f3＝52.91119
[条件式]
条件式(1)f/(-f2)＝0.3370902
条件式(2)(R22+R21)/(R22-R21)＝4.27679
条件式(3)vd1＝55.88
条件式(4)nd1＝1.52860
条件式(5)vd2＝24.59
条件式(6)nd2＝1.61787
根据表2所示的参数的表可知，在本实施例的投影透镜PL2中满足全部的上述条件式(1)～(6)。
图4是第2实施例的投影透镜PL2的各像差图(具体为球面像差图、像散图、畸变图、倍率色像差图和彗差图)。
根据各像差图可知，第2实施例的光学系统小型短小，同时各像差得到良好校正，具有以成像性能为首的优异的光学性能。
(第3实施例)
利用图5、图6和表3对第3实施例进行说明。如图5所示，第3实施例的投影透镜PL(PL3)包括沿着光轴从投影侧向物体侧(图像显示元件侧)依次排列的：具有正的光焦度的双凸形状的第1透镜成分L1；具有负的光焦度的弯月形状的第2透镜成分L2；和具有正的光焦度且在投影侧具有凸形状的透镜面的第3透镜成分L3。第1透镜成分L1的投影侧和物体侧的透镜面、以及第2透镜成分L2的投影侧和物体侧的透镜面由非球面构成。
第1透镜成分L1为在投影侧和物体侧的透镜面形成非球面的双凸形状的正透镜。第2透镜成分L2为凹面朝向投影侧的负弯月形透镜。第3透镜成分L3为凸面朝向投影侧且平面朝向物体侧的棱镜。另外，第1透镜成分L1和第2透镜成分L2优选为塑料非球面透镜。此外，第3透镜成分L3优选，在投影侧为凸形状的透镜面(面号码6)以外，尤其是在物体侧的透镜面(面号码7)中由平面(包含倾斜面)构成。
此外，在第1透镜成分L1的投影侧配置有用于去除有害光的孔径光阑S。另一方面，在第3透镜成分L3的物体侧配置作为图像显示元件(光阀)的DMD，在该DMD的正前方配置有平行平板的玻璃罩G。
在以下的表3中示出第3实施例的各参数的值。另外，表3中的面号码1～9与图5所示的面1～9对应。在第3实施例中，第2面、第3面、第4面和第5面形成为非球面形状。
(表3)
[透镜数据]
Figure BDA0000147708680000171
[非球面数据]
第2面
κ＝-5.0000，A4＝-4.41060E-05，A6＝0.00000E+00，A8＝0.00000E+00
第3面
κ＝-3.0447，A4＝-7.52120E-04，A6＝9.72130E-06，A8＝0.00000E+00
第4面
κ＝-1.6946，A4＝-2.28350E-04，A6＝4.31050E-06，A8＝0.00000E+00
第5面
κ＝-0.9727，A4＝-7.31470E-04，A6＝-5.62900E-06，A8＝0.00000E+00
[各种数据]
f＝12.61674
Fno＝2.60618
ω＝13.90518
f1＝8.00576
f2＝-26.98640
f3＝52.91119
[条件式]
条件式(1)f/(-f2)＝0.46752
条件式(2)(R22+R21)/(R22-R21)＝3.636439
条件式(3)vd1＝55.88
条件式(4)nd1＝1.52860
条件式(5)vd2＝23.77
条件式(6)nd2＝1.63710
根据表3所示的参数的表可知，在本实施例的投影透镜PL3中满足全部的上述条件式(1)～(6)。
图6是第3实施例的投影透镜PL3的各像差图(具体为球面像差图、像散图、畸变图、倍率色像差图和彗差图)。
根据各像差图可知，第3实施例的光学系统小型短小，同时各像差得到良好校正，具有以成像性能为首的优异的光学性能。
另外，在上述实施方式中，以下记载的内容可以在不损光学性能的范围内适当采用。
在各实施例中，作为投影透镜示出了实际为3个的3成分构成，但也可以适用于4成分、5成分等其他的透镜成分构成。此外，可以是在最靠向物体侧增加了透镜成分或透镜组的构成，或者是在最靠向像侧增加了透镜成分或透镜组的构成。此外，透镜组表示以变倍时变化的空气间隔分离的具有至少1个透镜的部分。
此外，在本实施方式中，可以将单独或多个透镜成分、部分透镜成分或整个透镜系统作为在光轴方向上移动而进行从无限远物体向近距离物体的对焦的对焦透镜。该对焦透镜也可以应用于自动聚焦，适于自动聚焦用的(使用了超声波马达等的)马达驱动。尤其优选使整个透镜系统为对焦透镜。
此外，在本实施方式中，可以将透镜成分或部分透镜成分作为防振透镜成分，使其在与光轴垂直的方向上振动，或在包含光轴的面内方向旋转移动(摆动)，校正因手抖动产生的像抖动。
此外，在本实施方式中，透镜面可以由球面或平面形成，也可以由非球面形成。透镜面为球面或平面时，透镜加工及组装调整容易，可以防止因加工及组装调整的误差而引起的光学性能的劣化，因此优选。此外，即使像面偏移时，描绘性能的劣化也较少，因此优选。另一方面，透镜面为非球面时，非球面可以是磨削加工的非球面、用模将玻璃形成为非球面形状的玻璃模制非球面、在玻璃的表面上将树脂形成为非球面形状的复合型非球面的任意的非球面。此外，透镜面也可以为衍射面，透镜可以是折射率分布型透镜(GRIN透镜)或塑料透镜。
此外，在本实施方式中优选，第1透镜成分和第2透镜成分为塑料透镜，但也可以用玻璃透镜构成其一方或双方。
此外，在本实施方式中，孔径光阑优选配置在第1透镜成分的投影侧，但当从图像显示元件射出的光收束于一定角度范围内而入射到投影透镜时，也可以省略孔径光阑或使其向第1透镜成分侧偏移，此时光学系统变得更加短小，因此优选。
此外，在本实施方式中，可以在各透镜面上施加在较宽的波长区域具有高透过率的防反射膜，以实现闪烁及重影减少、高对比度的高光学性能。
此外，在本实施方式中，第1透镜成分示出了单透镜的例子，但也可以由粘贴多个透镜的复合透镜构成。
此外，在本实施方式中，第2透镜成分示出了单透镜的例子，但也可以由粘贴多个透镜的复合透镜构成。
以上，为了容易理解本发明而附加实施方式的构成要件进行了说明，但本发明并不限于此。
如上所述，根据本发明，能够提供一种光学系统小型短小的同时良好地校正了各像差、在整个投影面实现了高光学性能的、适于投影仪的投影透镜。

Claims (12)

1.一种投影透镜，其特征在于，
包括沿着光轴从投影侧依次排列的：具有正的光焦度的双凸形状的第1透镜成分；具有负的光焦度的弯月形状的第2透镜成分；和具有正的光焦度且在投影侧具有凸形状的透镜面的第3透镜成分，
上述第1透镜成分的投影侧和物体侧的透镜面、以及上述第2透镜成分的投影侧和物体侧的透镜面为非球面，
所述投影透镜满足以下的条件式：
0.2＜f/(-f2)＜0.7
其中，f2为上述第2透镜成分的焦距，f为上述投影透镜的焦距。
2.根据权利要求1所述的投影透镜，其特征在于，设上述第2透镜成分的投影侧的透镜面的近轴曲率半径为R21、上述第2透镜成分的物体侧的透镜面的近轴曲率半径为R22时，满足以下的条件式：
1.0＜(R22+R21)/(R22-R21)＜5.0。
3.根据权利要求1或2所述的投影透镜，其特征在于，设上述第1透镜成分对d线的阿贝数为vd1时，满足以下的条件式：
53.0＜vd1＜61.0。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的投影透镜，其特征在于，设上述第1透镜成分对d线的折射率为nd1时，满足以下的条件式：
1.45＜nd1＜1.60。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的投影透镜，其特征在于，设上述第2透镜成分对d线的阿贝数为vd2时，满足以下的条件式：
21.0＜vd2＜35.0。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的投影透镜，其特征在于，设上述第2透镜成分对d线的折射率为nd2时，满足以下的条件式：
1.50＜nd2＜1.65。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的投影透镜，其特征在于，在上述第1透镜成分的投影侧设置孔径光阑。
8.一种光学设备，其特征在于，搭载权利要求1所述的投影透镜。
9.一种投影透镜的制造方法，该投影透镜具有第1透镜成分、第2透镜成分和第3透镜成分，所述制造方法的特征在于，
从投影侧依次
配置具有正的光焦度、为双凸形状、且投影侧和物体侧的透镜面为非球面的第1透镜成分；
配置具有负的光焦度、为弯月形状、且投影侧和物体侧的透镜面为非球面的第2透镜成分；
并配置具有正的光焦度且在投影侧具有凸形状的透镜面的第3透镜成分，
并且使得所述投影透镜满足以下的条件式：
0.2＜f/(-f2)＜0.7
其中，f2为上述第2透镜成分的焦距，f为上述投影透镜的焦距。
10.根据权利要求9所述的投影透镜的制造方法，其特征在于，设上述第2透镜成分的投影侧的透镜面的近轴曲率半径为R21、上述第2透镜成分的物体侧的透镜面的近轴曲率半径为R22时，满足以下的条件式：
1.0＜(R22+R21)/(R22-R21)＜5.0。
11.根据权利要求9或10所述的投影透镜的制造方法，其特征在于，设上述第1透镜成分对d线的阿贝数为vd1时，满足以下的条件式：
53.0＜vd1＜61.0。
12.根据权利要求9～11中任一项所述的投影透镜的制造方法，其特征在于，设上述第1透镜成分对d线的折射率为nd1时，满足以下的条件式：
1.45＜nd1＜1.60。
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