CN104285174B - 投影用变倍光学系统和投影型显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种一边确保缩小侧的远心性，一边以2群结构这样简易的构成，实现小型化、轻量化和低廉化，并具有良好的光学性能的投影用变倍光学系统，和具备该投影用变倍光学系统的投影型显示装置。投影用变倍光学系统，实质上由变倍时移动的具有正光焦度的第1透镜群(G1)、和变倍时移动的具有正光焦度的第2透镜群(G2)这2个透镜群构成，且以缩小侧为远心的方式构成。

Description

投影用变倍光学系统和投影型显示装置

技术领域

本发明涉及投影用变倍光学系统和投影型显示装置，例如，涉及适合将具有来自光阀的映像信息的光束放大投影到屏幕上的2群结构的投影用变倍光学系统、和搭载该投影用变倍光学系统的投影型显示装置。

背景技术

近年来，液晶显示装置和DMD(数字微镜器件：注册商标)显示装置等使用了光阀的投影型显示装置广泛普及，特别是采取如下构成的装置被广泛利用，即，其光阀使用3个，分别使之对应R(红)、G(绿)、B(蓝)的三原色的照明光，且对这些各照明光进行调制，并使各个光阀所调制的光由色合成用棱镜等合成，经由投影用透镜在屏幕上显示图像。

在这样的光阀中，小型化、高精细化急速推进，另外，加上个人电脑的普及，使用这样的投影型显示装置进行演示发表的需要也有所增加，从而期望便利性和设置性良好的方式，因此对于投影型显示装置，在可以实现更高性能且更高变倍的前提下，对更小型、更轻量的要求高涨。另外，关于与其相伴的投影用透镜，也强烈期望具有更高性能且更高变倍功能、且更小型、更轻量。此外，另一方面，对于投影用透镜来说，对低廉化的要求也很强烈。

另一方面，在光学系统内，配设有用于合成来自多个光阀的调制光的色合成棱镜、和用于照明光和投影光分离的TIR(Total Internal Reflection：全内反射)棱镜时，前者为了防止色斑发生，后者为了防止分离效率的降低，从而要求使投影用透镜的缩小侧为远心的。

作为这样的投影型显示装置所使用的投影用透镜，多是使用能够改变屏幕上的投影图像的尺寸的变倍光学系统。在这样的投影用的变倍光学系统中，历来，大多使用透镜群的群数为4群或5群的远心的变倍光学系统， 在进一步要求高性能化和高变倍化等时，也会采用6群的。但是，这样的多群构成，因为结构复杂化，所以在进行小型化、轻量化和低廉化上不为优选。

因此，构成为简单的2群结构的变焦透镜，提出有下述专利文献1所述的。专利文献1所述的变焦透镜，从放大侧依次排列具有负光焦度的第1透镜群、和具有正光焦度的第2透镜群而成，其构成方式为，在变倍时使这2个透镜群沿光轴方向移动。

【先行技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】特开2010-113150号公报

【发明的概要】

【发明要解决的课题】

然而，上述专利文献1所述的，虽然是2群结构，为简易且小型的构成，但不是投影用透镜的缩小侧为远心的构成，不能在需要色合成棱镜和TIR棱镜等的投影型显示装置上使用。

此外，上述专利文献1所述这样已知作为2群变焦的、从放大侧依次配置负的第1透镜群、正的第2透镜群的构成，虽然能够确保比较长的后截距，但想要确保远心性时，就不能使作为变倍群的第2透镜群较大地拥有变倍作用，因此不能增强第1透镜群的光焦度。为此，不得不增大第1透镜群的透镜直径，而且透镜系统的总长大型化，即便使透镜群为2个这样使构成简易化，大多也无法面向小型化、轻量化、低廉化。

反之，从放大侧依次配置正的第1透镜群、负的第2透镜群的2群结构，无法确保插入色合成棱镜和TIR棱镜等的量的充分的后截距。另外，最靠缩小侧的透镜群具有负光焦度的构成，远心性的确保困难。

发明内容

本发明鉴于上述情况而形成，其目的在于，提供一种既确保缩小侧的远心性，又能够以2群结构这样简易的构成，实现小型化、轻量化和低廉化，还具有良好的光学性能的投影用变倍光学系统，和具备这样的投影用变倍光学系统的投影型显示装置。

【用于解决课题的手段】

本发明的投影用变倍光学系统，其特征在于，从放大侧依次实质上由变倍时移动的且具有正光焦度的第1透镜群、和变倍时移动的且具有正光焦度的第2透镜群这2个透镜群构成，并且，按照缩小侧为远心的方式构成。

在本发明的投影用变倍光学系统中，优选满足下述条件式(1)，更优选再满足下述条件式(1’)。

1.0＜Bft/fw...(1)

1.2＜Bft/fw...(1’)

其中，

Bft：在望远端的全系统的后截距(空气换算距离)

fw：在广角端的全系统的焦距

另外，在本发明的投影用变倍光学系统中，优选满足下述条件式(2)、(3)、(2’)、(3’)的至少一个。还有，作为优选的方式，可以满足条件式(2)、(3)、(2’)、(3’)的任意一个，或者也可以满足任意的组合。

1.5＜f1/fw＜3.5...(2)

0.5＜f2/f1＜1.5...(3)

1.8＜f1/fw＜3.0...(2’)

0.8＜f2/f1＜1.3...(3’)

其中，

f1：第1透镜群的焦距

f2：第2透镜群的焦距

fw：在广角端的全系统的焦距

另外，在本发明的投影用变倍光学系统中，优选第1透镜群实质上由5片透镜构成。

另外，在本发明的投影用变倍光学系统中，优选第1透镜群的从放大侧起第2个透镜、第3个透镜，分别是负透镜、正透镜。

另外，在本发明的投影用变倍光学系统中，优选第2透镜群实质上由3片以下的透镜构成。

另外，在本发明的投影用变倍光学系统中，优选所述第2透镜群的从缩小侧起第1个透镜、第2个透镜，分别是正透镜、负透镜。

另外，在本发明的投影用变倍光学系统中，优选第1透镜群的最靠放大侧的透镜是非球面透镜。这时，优选第1透镜群的该最靠放大侧的非球面透镜由塑料材质构成。

另外，在本发明的投影用变倍光学系统中，优选第2透镜群的最靠放大侧的透镜是非球面透镜。这时，优选第2透镜群的该最靠放大侧的非球面透镜由塑料材质构成。

本发明的投影型显示装置，其特征在于，具备：光源；来自该光源的光进行入射的光阀；上述本发明的投影用变倍光学系统，其作为将由该光阀进行了光调制的光所形成的光学像投影到屏幕上的投影用变倍光学系统。

还有，上述所谓“放大侧”，意思是被投影侧(屏幕侧)，缩小投影时，为了方便也将屏幕侧称为放大侧。另一方面，上述所谓“缩小侧”，意思是原图像显示区域侧(光阀侧)，缩小投影时，为了方便也将光阀侧称为缩小侧。

还有，上述所谓“实质上由2个透镜群构成”，意思是除了作为构成要素列举的透镜群以外，也可以包含实质上不具备光焦度的透镜、光阑和保护玻璃等透镜以外的光学零件、透镜凸缘、透镜镜筒、手抖补正机构等的机构部分等的情况、该“实质上”的用语，在“实质上由5片透镜构成”，“实质上由3片以下的透镜构成”之中，表达的意思全部与上述相同。

还有，上述所谓“透镜群”，未必只是由多个透镜构成，也包含只由1片透镜构成的情况。

还有，“后截距”是从最靠缩小侧的透镜面至缩小侧的近轴焦平面的光轴上的距离。这里，认为放大侧、缩小侧分别为前侧、后侧。

还有，上述透镜的面形状和光焦度的符号，在包含非球面时，认为是在近轴区域。

【发明的效果】

本发明的投影用变倍光学系统，采用2群结构这样简易的构成，因为2群都为正透镜群，使缩小侧为远心的，所以能够实现小型化、轻量化和低廉化，能够一边抑制透镜系统的总长，并一边确保可以插入棱镜等的后截距，一边保持缩小侧的远心性，可以减少变倍时的像差变动而保持良好的光学性能。

另外，本发明的投影型显示装置，因为具备本发明的投影用变倍光学系统，所以可以成为简易的构成，且能够实现小型化、轻量化和低廉化，并能够实现良好的投影性能。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的投影用变倍光学系统的透镜构成和光线轨迹的剖面图

图2是表示本发明的实施例1的投影用变倍光学系统的透镜构成的剖面图

图3是表示本发明的实施例2的投影用变倍光学系统的透镜构成的剖面图

图4是表示本发明的实施例3的投影用变倍光学系统的透镜构成的剖面图

图5是表示本发明的实施例4的投影用变倍光学系统的透镜构成的剖面图

图6(A)～图6(L)是本发明的实施例1的投影用变倍光学系统的各像差图

图7(A)～图7(L)是本发明的实施例2的投影用变倍光学系统的各像差图

图8(A)～图8(L)是本发明的实施例3的投影用变倍光学系统的各像差图

图9(A)～图9(L)是本发明的实施例4的投影用变倍光学系统的各像差图

图10是本发明的一个实施方式的投影型显示装置的概略构成图

具体实施方式

以下，参照附图，对于本发明的实施方式详细地加以说明。图1是表示本发明的一个实施方式的投影用变倍光学系统的构成例的剖面图，对应后述的实施例1的投影用变倍光学系统。还有，在图1中，也一并示出轴上光束4、最大视场角的轴外光束5。图1的附加有“WIDE”这样的符号上段的图表示广角端的各透镜群的配置和构成，附加有“TELE”这样的符号的下段的图表示望远端的各透镜群的配置和构成。

该投影用变倍光学系统，例如搭载于投影型显示装置，可以作为将光阀所显示的图像信息投影到屏幕上的投影用透镜使用。图1中，图的左侧为放大侧，右侧为缩小侧，假设是搭载于投影型显示装置的情况，还一并图示的有，用于色合成部或照明光分离部的滤光片和棱镜等的假设下的玻璃块2，和位于玻璃块2的缩小侧的面的光阀的图像显示面1。

在投影型显示装置中，由图像显示面1提供了图像信息的光束，经由玻璃块2，入射到该投影用变倍光学系统，通过该投影用变倍光学系统被投影到纸面左侧方向所配置的屏幕(未图示)上。

还有，在图1中，表示的是玻璃块2的缩小侧的面的位置与图像显示面1的位置一致的例子，但未必限定于此。另外，在图1中为了图的简略化，只记述了1个图像显示面1，但在投影型显示装置中，也可以构成为，将来自光源的光束通过分色光学系统分离成三原色，针对各原色用配设3个光阀，使之可以显示全彩色图像。

本实施方式的投影用变倍光学系统，从放大侧依次由具有正光焦度的第1透镜群G1、和具有正光焦度的第2透镜群G2这2个透镜群实质上构成，以缩小侧为远心的方式构成。

还有，本发明中的所谓“缩小侧为远心的”，是指从放大侧朝向缩小侧进行光线追踪时，在会聚到缩小侧的图像显示面1的任意一点的光束的截面中，上侧的最大光线和下侧的最大光线的二等分角线接近与光轴Z平行的状态，这意味着并不限于完全远心的情况，即不限于所述二等分角线相对于光轴完全平行的情况，也包括有一些误差的情况(相对于光轴有一点倾斜度的情况)。在此所谓有一些误差的情况(相对于光轴有一点倾斜度的情况)，是无论在广角端、望远端，上述二等分角线相对于光轴的倾 斜度均在±3°的范围内的情况。图1所示的例子中，关于轴外光束5的上述二等分角线6由轴外光束5内的一点划线表示。图1的例子表示没有设置孔径光阑的情况，但关于“缩小侧为远心的”的上述思想，也可以适用于在投影用变倍光学系统上设置有孔径光阑和有意地遮挡光束的一部分的遮光构件的情况。

在本投影用变倍光学系统中，变倍时，第1透镜群G1和第2透镜群G2沿光轴方向移动。例如，在图1所示的例子中，从广角端向望远端变倍时，第1透镜群G1向放大侧移动，第2透镜群G2向缩小侧移动。

在本投影用变倍光学系统中，为了使构造简易化，采用由2个透镜群构成的2群结构，使这2个透镜群均为正透镜群。在这样的从放大侧依次配置正、正的透镜群的2群结构中，因为使2个透镜群的间隔变化时的焦距的变化量小，所以无法使变倍比很大，但取而代之的是具有这样的优点，即，不会使透镜系统的总长很大，既确保插入色合成棱镜和TIR棱镜等的量的充分的后截距，又容易由此实现远心性。此外该构成能够减少变倍时的像差的变动，因此可以维持在跨越变倍范围整体上诸像差都得到良好校正的变倍光学系统。根据以上，与数码照相机用变倍光学系统等不同，在不需要较高变倍比的投影用变倍光学系统中，适合本投影用变倍光学系统这样的，从放大侧依次为正、正光焦度配置的2群结构。

还有，在图1所示的例子中，从广角端向望远端变倍时，因为第2透镜群G2向缩小侧移动，所以望远侧的后截距变短，但通过控制缩小侧的主点位置，即使在该望远侧的状态下，也可以一边确保色合成棱镜等可以插入的充分的后截距，一边据此跨越变倍范围整体维持良好的远心性。在2群结构中，从放大侧依次配置正、正的透镜群，这样的缩小侧的主点位置的控制更加容易。特别是第2透镜群G2具有正光焦度，有利于远心性的确保。

为了使充分的后截距和良好的远心性的确保更加容易，本投影用变倍光学系统，优选满足下述条件式(1)。

1.0＜Bft/fw...(1)

其中，

Bft：在望远端的全系的后截距

fw：在广角端的全系的焦距

条件式(1)是望远端的后截距除以广角端的焦距，表示后截距与缩小侧的主点位置的关系。若处于条件式(1)的下限以下，则在投影用变倍光学系统和光阀之间难以插入色合成棱镜和TIR棱镜等，另外，难以确保良好的远心性。通过满足条件式(1)，不仅能够确保插入色合成棱镜和TIR棱镜等的量的充分的后截距，而且能够确保良好的远心性。

根据上述情况，为了更容易地确保插入各种棱镜等的量的充分的后截距和良好的远心性，更优选满足下述条件式(1’)。

1.2＜Bft/fw...(1’)

另外，本实施方式的投影用变倍光学系统，优选满足下述条件式(2)、(3)的至少一方。

1.5＜f1/fw＜3.5...(2)

0.5＜f2/f1＜1.5...(3)

其中，

f1：第1透镜群的焦距

f2：第2透镜群的焦距

fw：在广角端的全系的焦距

若处于条件式(2)的下限以下，则第1透镜群G1的正光焦度变得过强，以很少的透镜片数进行良好的像差校正困难，或者，若为了进行良好的像差校正而使透镜片数增加，则透镜全系大型化。若处于条件式(2)的上限以上，则第1透镜群G1的正光焦度变得过弱，变倍时的第1透镜群G1的移动量变大，透镜全系大型化。通过满足条件式(2)，能够一边进行良好的像差校正，一边抑制透镜全系的大型化。

根据上述情况，为了一边进行良好的像差校正一边进一步抑制透镜全系的大型化，更优选满足下述条件式(2’)。

1.8＜f1/fw＜3.0...(2’)

条件式(3)是用于一边确保良好的光学性能和规定的变倍比、一边确保良好的远心性的条件式，若脱离其范围，则球面像差、像散的校正困难，规定的变倍比、充分的后截距的确保困难。

根据上述情况，为了一边确保规定的变倍比、一边确保更良好的光学性能和更良好的远心性，更优选满足下述条件式(3’)。

0.8＜f2/f1＜1.3...(3’)

作为各透镜群的构成，优选第1透镜群G1由5片透镜构成。另外，优选第2透镜群G2由3片以下的透镜构成。这些第1透镜群G1、第2透镜群G2的优选的透镜片数，在2群结构的投影用变倍光学系统中，是在实现小型化、轻量化和低廉化和诸像差的良好的校正的基础上的最小透镜片数。例如图1所示的例子中，第1透镜群G1由透镜L11～L15这5片透镜构成，第2透镜群G2由透镜L21～L23这3片透镜构成。

第1透镜群G1的最靠放大侧的透镜(图1的例子为透镜L11)，优选为非球面透镜，这时，该非球面透镜优选由塑料材质构成。通过在第1透镜群G1的最靠放大侧配置非球面透镜，对轴外像差，特别是畸变的校正有效。使用塑料材质，在制造性和成本面有利。

第1透镜群的从放大侧起第2个透镜(图1的例子中为透镜L12)、第3个透镜(图1的例子中为透镜L13)，优选分别为负透镜、正透镜。由此，容易一边确保规定的视场角，一边良好地校正轴外像差。

另外，第2透镜群G2的最靠放大侧的透镜(图1的例子中为透镜L21)，优选为非球面透镜，这时，该非球面透镜优选由塑料材质构成。在第2透镜群G2的最靠放大侧配置非球面透镜，对像散、球面像差的校正有效。使用塑料材质，在制造性和成本面有利。

第2透镜群G2的从缩小侧起第1个透镜(图1的例子中为透镜L23)、第2个透镜(图1的例中为透镜L22)，分别优选为正透镜、负透镜。由此，使第2透镜群G2的缩小侧主点位置靠近相当于缩小侧的像面的图像显示面1，据此容易一边具有适当变倍比，一边确保后截距。

若详述例如图1所示的例子，则第1透镜群G1，从放大侧依次由如下透镜构成：在近轴区域使凹面朝向放大侧的形状的作为非球面透镜的透镜L11；由双凹透镜构成的透镜L12；由双凸透镜构成的透镜L13；由正透镜构成的透镜L14；由负弯月透镜构成的透镜L15，且透镜L14和透镜L15被接合。

另外，图1所示例的第2透镜群G2，从放大侧依次由如下透镜构成：在近轴区域使凸面朝向缩小侧的正弯月形状的且作为非球面透镜的透镜L21；由双凹透镜构成的透镜L22；由双凸透镜构成的透镜L23，且透镜L22和透镜L23被接合。由此，本实施方式的投影用变倍光学系统，通过有效地配置非球面透镜，有效地利用胶合透镜，全系统可以由8片这样很少的透镜片数构成。

其中，本发明的投影用变倍光学系统的各透镜群的构成不限于图1所示。例如，如后述的实施例所示，也可以构成为，更换图1所示结构的透镜L14和透镜L15的顺序，不将其进行接合。或者也可以构成为，第2透镜群G2从放大侧依次由在近轴区域使凸面朝向缩小侧的负弯月形状的非球面透镜、双凸透镜这2片透镜构成。

另外，图1中表示变焦透镜的构成例，但本发明的投影用变倍光学系统不限定于变焦透镜，也可以是可变焦距透镜。为可变焦距透镜时，能够使驱动机构更简易化。

另外，本发明的投影用变倍光学系统为变焦透镜时，作为投影距离变动之际的调焦时使之移动的透镜群，可以只有第1透镜群G1，也可以只有第2透镜群G2，或也可以是第1透镜群G1和第2透镜群G2双方。

还有，在本发明的投影用变倍光学系统中，如图1所示，优选为不形成中间像的构成。通过成为不形成中间像的构成，能够避免透镜系统的总长大型化。

还有，作为出于本发明的目的的投影用变倍光学系统，优选在全变倍域畸变(distortion)被抑制在约2％以下。

还有，上述优选的构成，优选根据投影用变倍光学系统所期望的事项适宜选择性地采用。

接下来，对于本发明的投影型显示装置的实施方式，一边参照图10一边加以说明。图10是表示本发明的一个实施方式的投影型显示装置的概略构成图。

图10所示的投影型显示装置100，具有如下：本发明的实施方式的投影用变倍光学系统10；光源20；各色光所对应的作为光阀的透射型显示元件11a～11c；用于色分解的分色镜12、13；用于色合成的正交二向色棱镜14；聚光透镜16a～16c；用于偏转光路的全反射镜18a～18c。还有，图10中，还概略性地图示了投影用变倍光学系统10。另外，在光源20和分色镜12之间配有积分器，但图10中省略了其图示。

来自光源20的白色光，被分色镜12、13分解成三色光光束(G光、B光、R光)后，分别经过聚光透镜16a～16c而入射与各色光光束分别对应的透射型显示元件11a～11c且被进行光调制，被正交二向色棱镜14进行色合成后，入射到投影用变倍光学系统10。投影用变焦透镜10，将由透射型显示元件11a～11c进行了光调制的光所形成的光学像投影到未图示的屏幕上。

作为透射型显示元件11a～11c，例如能够使用透射型液晶显示元件等。还有，图10中作为光阀示出的是使用了透射型显示元件的例子，但本发明的投影型显示装置具备的光阀不限于此，也可以使用反射型液晶显示元件或DMD等其他的光调制机构。

接下来，对于本发明的投影用变倍光学系统的具体的实施例进行说明。

<实施例1>

图1中示出实施例1的投影用变倍光学系统的透镜构成。在图1中，附加有“WIDE”这一符号的上段的图表示广角端的透镜构成，附加有“TELE”这一符号的下段的图表示望远端的透镜构成。

实施例1的投影用变倍光学系统，是从放大侧依次排列具有正光焦度的第1透镜群G1、具有正光焦度的第2透镜群G2而成的2群结构，且缩小侧为远心的。从广角端向望远端的变倍时，第1透镜群G1向放大侧移动，第2透镜群G2向缩小侧移动。图2中，从广角端向望远端变化时的这2个透镜群的移动方向由各位置间的箭头概略性地表示。在第2透镜群G2的缩小侧，配置有在各种滤光片和色合成棱镜等的假设下的玻璃块2，以与玻璃块2的缩小侧的面相接的方式配置光阀的图像显示面1。还有，实施例1的投影用变倍光学系统，其构成方式为，投影距离变动之际的调焦，通过使第2透镜群G2移动而进行。

就第1透镜群G1而言，从放大侧依次由如下透镜构成：在近轴区域使凸面朝向缩小侧的正弯月形状的透镜L11；由双凹透镜构成的透镜L12； 由双凸透镜构成的透镜L13；由双凸透镜构成的透镜L14；由使凸面朝向缩小侧的负弯月透镜构成的透镜L15。透镜L14和透镜L15被接合。透镜L11的两侧的面是非球面。

就第2透镜群G2而言，从放大侧依次由如下透镜构成：在近轴区域使凸面朝向缩小侧的正弯月形状的透镜L21；由双凹透镜构成的透镜L22；由双凸透镜构成的透镜L23。透镜L22和透镜L23被接合。透镜L21的两侧的面是非球面。

表1中示出实施例1的投影用变倍光学系统的基本透镜数据。基本透镜数据的Si一栏中，表示使最靠放大侧的构成要素的放大侧的面为第一号而随着朝向缩小侧依次增加地对构成要素的面附加面编号时的第i号(i＝1、2、3、…)的面编号，Ri一栏中表示第i号的面的曲率半径，Di一栏中表示第i号的面与第i+1号的面在光轴Z上的面间隔，Ndj一栏中表示以最靠放大侧的构成要素作为第一号而随着朝向缩小侧依次增加的第j号(j＝1、2、3、…)的构成要素的对d线(波长587.6nm)折射率，vdj一栏中表示第j号的构成要素的对d线的阿贝数。

其中，就曲率半径的符号而言，面形状向放大侧凸时为正，向缩小侧凸时为负，基本透镜数据中也包含玻璃块2在内示出。另外，对非球面的面编号附加＊号，在这些非球面的曲率半径一栏中，填写近轴的曲率半径的数值。实施例1中，面编号为1、2、10、11的面是非球面。

第1透镜群G1与第2透镜群G2的间隔，第2透镜群G2与玻璃块2的间隔，是在变倍时变化的可变面间隔。在这些可变面间隔一栏中，对D附加该面间隔的放大侧的面编号而进行填写。例如，在实施例1中，在这些可变面间隔一栏中分别填写为D9、D14。

另外，在表1的框外上方，通过括号标注示出在广角端、中间焦距状态、望远端各自的全系的焦距的值。

表2中，示出实施例1的投影用变倍光学系统的在广角端、中间焦距状态、望远端各自的上述各可变面间隔的值。表2所示的各值，是投影距离示出在表2的框外上方时的值。

表3中示出各非球面的非球面系数。表3的非球面系数的数值的“E-n”(n：整数)意思是“×10^-n”。非球面系数是由下式表示的非球面 式中的各系数K、Am(m＝3、4、5、...16)的值。

【算式1】

$\mathrm{Zd}=\frac{C\&CenterDot;Y^2}{1+\sqrt{1-K\&CenterDot;C^2\&CenterDot;Y^2}}+\underset{m=3}{\overset{16}{\mathrm{\&Sigma;}}}{A}_m{Y}^m$

其中，

Zd：非球面深度(从高度h的非球面上的点下垂到非球面顶点相切的且与光轴垂直的平面的垂线的长度)

Y：高度(从光轴至透镜面的距离)

C：近轴曲率

K、Am：非球面系数(m＝3、4、5、...16)

还有，表1～表3所示的数值，是使广角端的全系统的焦距为1而使之标准化的数值。另外，各表的数值是规定的位数。

【表1】

实施例1 基本透镜数据(焦距＝1.00～1.10～1.15)

【表2】

实施例1 可变面间隔(投影距离＝93.944)

【表3】

实施例1 非球面系数

图6(A)～图6(D)中分别示出在广角端即WIDE的实施例1的投影用变倍光学系统的球面像差、像散、畸变(distortion)、倍率色像差(倍率的色像差)的各像差图。图6(E)～图6(H)中分别示出在中间焦距状态即MIDDLE下的实施例1的投影用变倍光学系统的球面像差、像散、 畸变(distortion)、倍率色像差(倍率的色像差)的各像差图。图6(I)～图6(L)分别示出在望远端即TELE的实施例1的投影用变倍光学系统的球面像差、像散、畸变(distortion)、倍率色像差(倍率的色像差)的各像差图。

图6(A)～图6(L)的各像差图，以d线为基准，但在球面像差图中，也示出关于F线(波长486.1nm)、C线(波长656.3nm)的像差，在倍率色像差图中，示出关于F线、C线的像差。另外，在像散图中，关于弧矢方向、子午方向的像差分别由实线、虚线表示。在球面像差图的纵轴上方记述的FNo.意思是F数，其他的像差图的纵轴上方记述的ω意思是半视场角。还有，图6(A)～图6(L)的像差图，是上述可变面间隔的表中附注的投影距离时的像差图。

上述的实施例1的说明中所述的各种数据的标记、意思、记述方法、使广角端的全系统的焦距为1而进行标准化的点、各像差图是可变面间隔的表中附注的投影距离时的像差图这一点等，除非特别指出，否则在以下的实施例2～4中也一样。

<实施例2>

图3中表示实施例2的投影用变倍光学系统的透镜构成图。实施例2的投影用变倍光学系统，与实施例1的投影用变倍光学系统为大致相同的构成，但在透镜L14由使凸面朝向缩小侧的正弯月透镜构成这一点上有所不同。还有，实施例2的投影用变倍光学系统，其构成方式为，投影距离变动之际的调焦是使第1透镜群G1移动而进行的。

表4、表5、表6中分别示出实施例2的投影用变倍光学系统的基本透镜数据、可变面间隔、非球面系数。图7(A)～图7(L)中分别示出实施例2的投影用变倍光学系统的各像差图。

【表4】

实施例2 基本透镜数据(焦距＝1.00～1.10～1.15)

【表5】

実施例2 可变面间隔(投影距离＝93.868)

【表6】

实施例2 非球面系数

<实施例3>

图4示出实施例3的投影用变倍光学系统的透镜构成图。实施例3的投影用变倍光学系统，与实施例1的投影用变倍光学系统为大致相同的构成，但透镜L11在近轴区域为双凹形状这一点上，透镜L14由使凸面朝向放大侧的负弯月透镜构成这一点上，透镜L15由双凸透镜构成这一点上，透镜L14和透镜L15被接合这一点上有所不同。还有，实施例3的投影用变倍光学系统，其构成方式为，投影距离变动之际的调焦是使第2透镜群G2移动而进行的。

表7、表8、表9中分别示出实施例3的投影用变倍光学系统的基本透镜数据、可变面间隔、非球面系数。图8(A)～图8(L)中分别示出实施例3的投影用变倍光学系统的各像差图。

【表7】

实施例3 基本透镜数据(焦距＝1.00～1.101.15)

【表8】

实施例3 可变面间隔(投影距离＝93.966)

【表9】

实施例3 非球面系数

<实施例4>

图5中示出实施例4的投影用变倍光学系统的透镜构成图。实施例4的投影用变倍光学系统，与实施例1的投影用变倍光学系统为大致相同的构成，但第2透镜群G2是从放大侧依次排列透镜L21～L22的2片结构这一点上，透镜L11是在近轴区域使凸面朝向缩小侧的负弯月形状这一点上，透镜L21是在近轴区域使凸面朝向缩小侧的负弯月形状这一点上，透镜L22由双凸透镜构成这一点上有所不同。还有，实施例4的投影用变倍光学系统，其构成方式为，投影距离变动之际的调焦是使第1透镜群G1移动而进行的。

表10、表11、表12中分别示出实施例4的投影用变倍光学系统的基本透镜数据、可变面间隔、非球面系数。图9(A)～图9(L)中分别示出实施例4的投影用变倍光学系统的各像差图。

【表10】

实施例4 基本透镜数据(焦距＝1.00～1.101.15)

【表11】

实施例4 可变面间隔(投影距离＝93.790)

【表12】

实施例4 非球面系数

表13中示出上述实施例1～4的各种值和上述各条件式(1)～(3)的对应值。其中，表13的Bfw是在广角端的全系统的后截距(空气换算距离)。实施例1～4全部满足条件式(1)～(3)。

【表13】

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					fw	1.00	1.00	1.00	1.00
ft	1.15	1.15	1.15	1.15
					f1	2.50	2.57	2.20	2.26
f2	2.60	2.43	2.67	2.57
					Bfw	1.71	1.71	1.74	1.68
Bft	1.55	1.56	1.56	1.51
					条件式(1)Bft/fw	1.55	1.56	1.56	1.51
条件式(2)f1/fw	2.50	2.57	2.20	2.26
					条件式(3)f2/f1	1.04	0.95	1.21	1.14

以上，列举实施方式和实施例说明了本发明，但作为本发明的投影用变倍光学系统，不限于上述实施例，而是可以进行各种方式的变更，例如可以适宜变更各透镜的曲率半径、面间隔、折射率、阿贝数、非球面系数。

另外，本发明的投影型显示装置，不限于上述构成，例如，所使用的光阀、和用于光束分离或光束合成的光学构件，不受上述构成限定，而是可以进行各种方式的变更。

Claims (16)

1.一种投影用变倍光学系统，其特征在于，

从放大侧依次由具有正光焦度的第1透镜群、和具有正光焦度的第2透镜群这2个透镜群构成，

并且，从广角端向望远端的变倍时，所述第1透镜群向放大侧移动，所述第2透镜群向缩小侧移动，

按照缩小侧为远心的方式构成。

2.根据权利要求1所述的投影用变倍光学系统，其特征在于，

满足下述条件式(1)，

1.0＜Bft/fw...(1)

其中，

Bft：在望远端的全系统的后截距，该后截距是空气换算距离，

fw：在广角端的全系统的焦距。

3.根据权利要求2所述的投影用变倍光学系统，其特征在于，

满足下述条件式(1’)，

1.2＜Bft/fw...(1’)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的投影用变倍光学系统，其特征在于，

满足下述条件式(2)，

1.5＜fl/fw＜3.5...(2)

其中，

fl：所述第1透镜群的焦距，

fw：在广角端的全系统的焦距。

5.根据权利要求4所述的投影用变倍光学系统，其特征在于，

满足下述条件式(2’)，

1.8＜fl/fw＜3.0…(2’)。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的投影用变倍光学系统，其特征在于，

满足下述条件式(3)，

0.5＜f2/f1＜1.5...(3)

其中，

f1：所述第1透镜群的焦距，

f2：所述第2透镜群的焦距。

7.根据权利要求6所述的投影用变倍光学系统，其特征在于，

满足下述条件式(3’)，

0.8＜f2/f1＜1.3...(3’)。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的投影用变倍光学系统，其特征在于，

所述第1透镜群由5片透镜构成。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的投影用变倍光学系统，其特征在于，

所述第1透镜群的从放大侧起第2个透镜、第3个透镜，分别是负透镜、正透镜。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的投影用变倍光学系统，其特征在于，

所述第2透镜群由3片以下的透镜构成。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的投影用变倍光学系统，其特征在于，

所述第2透镜群的从缩小侧起第1个透镜、第2个透镜，分别是正透镜、负透镜。

12.根据权利要求1至3中任一项所述的投影用变倍光学系统，其特征在于，

所述第1透镜群的最靠放大侧的透镜是非球面透镜。

13.根据权利要求12所述的投影用变倍光学系统，其特征在于，

所述第1透镜群的所述非球面透镜由塑料材质构成。

14.根据权利要求1至3中任一项所述的投影用变倍光学系统，其特征在于，

所述第2透镜群的最靠放大侧的透镜是非球面透镜。

15.根据权利要求14所述的投影用变倍光学系统，其特征在于，

所述第2透镜群的所述非球面透镜由塑料材质构成。

16.一种投影型显示装置，其特征在于，具备：

光源；

来自该光源的光进行入射的光阀；和

权利要求1至15中任一项所述的投影用变倍光学系统，其作为将由该光阀进行了光调制的光所形成的光学像投影到屏幕上的投影用变倍光学系统。