CN110208929A - 广角镜头、投射镜头、中继镜头、投射型显示装置及中继镜头单元 - Google Patents

广角镜头、投射镜头、中继镜头、投射型显示装置及中继镜头单元 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种抑制放大侧的透镜直径且为广角的同时成本低的广角镜头、用于该广角镜头的投射镜头、用于该广角镜头的中继镜头、具备该广角镜头的投射型显示装置及用于该投射型显示装置的中继镜头单元。本发明由配置于比中间像(MI)更靠放大侧的投射镜头(P)及配置于比中间像(MI)更靠缩小侧且相对于投射镜头(P)装卸自如地构成的中继镜头(Ra)构成，且满足条件式(1)及(2)：0＜|FC/FC2|＜0.2……(1)；0.05＜|FC2/f|＜1……(2)。

Description

广角镜头、投射镜头、中继镜头、投射型显示装置及中继镜头 单元
技术领域
本发明涉及一种形成中间像的广角镜头、用于该广角镜头的投射镜头、用于该广角镜头的中继镜头、具备该广角镜头的投射型显示装置及用于该投射型显示装置的中继镜头单元。
背景技术
以往，使用了液晶显示元件或DMD(数字微镜器件，Digital Micromirror Device：注册商标)显示元件等光阀的投射型显示装置被广泛使用。
对用于这种投射型显示装置的广角镜头，要求与光阀的分辨率相称的良好的像差校正。并且，考虑到提高到屏幕为止的距离设定的自由度，要求为广角的同时，各像差得到良好校正的高光学性能。而且，为了在光阀与广角镜头之间配置棱镜等光学系统，要求适当长度的后焦距。
为了响应这种要求，提出有如下中继方式的广角系统：在与缩小侧成像面共轭的位置上形成中间像，并使该中间像在放大侧成像面再成像。(例如，专利文献1、2)
专利文献1：日本特开2006-330410号公报
专利文献2：日本专利第5625904号公报
在投射型显示装置中，包括光源及光阀的引擎根据使用用途而准备面板尺寸和/或后焦距等规格不同的引擎，且要求与各自的引擎对应的广角镜头。
专利文献1及2中记载的广角镜头设为中继方式，由此抑制了放大侧的透镜直径，并且实现了长的后焦距。然而，由于隔着中间像而在放大侧的透镜部及缩小侧的透镜部中分别校正像差，因此存在透镜片数变多这一问题，并且例如在与130°以上的广角化对应的情况下，存在导致放大侧的透镜直径变大这一问题。而且，其结果，在为了与不同规格的引擎对应而备齐多个种类的广角镜头的情况下，存在成本变高且用户的负担变大这样的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种抑制放大侧的透镜直径且为广角的同时成本低的广角镜头、用于该广角镜头的投射镜头、用于该广角镜头的中继镜头、具备该广角镜头的投射型显示装置及用于该投射型显示装置的中继镜头单元。
本发明的广角镜头由配置于比中间像更靠放大侧的投射镜头及配置于比中间像更靠缩小侧且相对于投射镜头装卸自如地构成的中继镜头构成，在将整个系统的最大像高的整个系统的像面弯曲设为FC，将整个系统的最大像高的中继镜头的像面弯曲设为FC2，将整个系统的焦距设为f时，满足条件式(1)及(2)。
0＜|FC/FC2|＜0.2……(1)
0.05＜|FC2/f|＜1……(2)
另外，优选满足下述条件式(1-1)及(2-1)中的至少一个。
0＜|FC/FC2|＜0.1……(1-1)
0.1＜|FC2/f|＜0.5……(2-1)
在本发明的广角镜头中，具备与投射镜头组合的多个中继镜头，在使多个中继镜头中的任意的2个中继镜头与投射镜头组合时，将整个系统的后焦距设为Bf，将整个系统的最大像高设为I，将Bf×I的值大的一方设为第1个中继镜头，将Bf×I的值小的一方设为第2个中继镜头，并在从中继镜头的缩小侧使高度I的光线沿光轴平行入射的情况下，将光线在中继镜头中与光轴相交的位置设为点SR，将第1个中继镜头中的从点SR至最靠缩小侧面顶点为止的距离设为L2r(1)，将第2个中继镜头中的从点SR至最靠缩小侧面顶点为止的距离设为L2r(2)，将第1个中继镜头中的比点SR更靠缩小侧的所有透镜的合成焦距设为f2r(1)，将第2个中继镜头中的比点SR更靠缩小侧的所有透镜的合成焦距设为f2r(2)，将使第1个中继镜头与投射镜头组合时的整个系统的后焦距设为Bf(1)，将使第2个中继镜头与投射镜头组合时的整个系统的后焦距设为Bf(2)，将使第1个中继镜头与投射镜头组合时的整个系统的最大像高设为I(1)，将使第2个中继镜头与投射镜头组合时的整个系统的最大像高设为I(2)时，优选满足条件式(3)，更优选满足条件式(3-1)。
[数学表达式1]
[数学表达式2]
另外，各条件式的符号中，关于像面弯曲，设为s像面与t像面的平均值。并且，关于焦距，设为距放大侧成像面的距离为无限远时的焦距。并且，关于条件式(3)中的L2r(1)及L2r(2)，在点SR位于透镜中时，设为从在内部包含点SR的透镜的缩小侧面顶点至中继镜头的最靠缩小侧面顶点为止的距离。并且，在存在3个以上与投射镜头组合的多个中继镜头的情况下，设为所有组合满足条件式(3)。
本发明的投射镜头是用于上述记载的本发明的广角镜头的投射镜头。
本发明的中继镜头是用于上述记载的本发明的广角镜头的中继镜头。
本发明的投射型显示装置具备输出基于图像数据的光学像的光阀、及上述记载的广角镜头，广角镜头将从光阀输出的光学像投射到屏幕上。
在本发明的投射型显示装置中，优选具备光阀及中继镜头一体构成的中继镜头单元，中继镜头单元相对于投射镜头装卸自如地构成。
本发明的中继镜头单元是用于上述记载的本发明的投射型显示装置的中继镜头单元。
发明效果
本发明的广角镜头在由配置于比中间像更靠放大侧的投射镜头及配置于比中间像更靠缩小侧的至少一个中继镜头构成的广角镜头中，使中继镜头相对于投射镜头装卸自如地构成，并且将整个系统的最大像高的整个系统的像面弯曲设为FC，将整个系统的最大像高的中继镜头的像面弯曲设为FC2，将整个系统的焦距设为f时，满足条件式(1)及(2)，因此能够提供一种抑制放大侧的透镜直径且为广角的同时成本低的广角镜头、用于该广角镜头的投射镜头、用于该广角镜头的中继镜头、具备该广角镜头的投射型显示装置及用于该投射型显示装置的中继镜头单元。
0＜|FC/FC2|＜0.2……(1)
0.05＜|FC2/f|＜1……(2)
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式所涉及的广角镜头(与实施例1a通用)的透镜结构的剖视图。
图2是表示本发明的实施例1b的广角镜头的透镜结构的剖视图。
图3是表示本发明的实施例1c的广角镜头的透镜结构的剖视图。
图4是表示本发明的实施例2a的广角镜头的透镜结构的剖视图。
图5是表示本发明的实施例2b的广角镜头的透镜结构的剖视图。
图6是表示本发明的实施例2c的广角镜头的透镜结构的剖视图。
图7是本发明的实施例1a的广角镜头的各像差图。
图8是本发明的实施例1b的广角镜头的各像差图。
图9是本发明的实施例1c的广角镜头的各像差图。
图10是本发明的实施例2a的广角镜头的各像差图。
图11是本发明的实施例2b的广角镜头的各像差图。
图12是本发明的实施例2c的广角镜头的各像差图。
图13是本发明的一实施方式所涉及的投射型显示装置的概略结构图。
图14是本发明的另一实施方式所涉及的投射型显示装置的概略结构图。
图15是本发明的又一实施方式所涉及的投射型显示装置的概略结构图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的一实施方式进行详细说明。图1是表示本发明的一实施方式所涉及的广角镜头的透镜结构的剖视图。图1所示的结构例与后述的实施例1a的广角系统的结构通用。在图1中，左侧为放大侧，右侧为缩小侧，作为光束，一同记入了轴上光束Fa及最大视角的光束Fb。
该广角镜头例如能够用作搭载于投射型显示装置而将显示在光阀中的图像信息向屏幕投射的光学系统。在图1中，设想成搭载于投射型显示装置的情况而还一并图示出了设想成用于色合成部或照明光分离部的滤光片及棱镜等的光学部件PP、及光阀的图像显示面Sim。在投射型显示装置中，在图像显示元件上的图像显示面Sim赋予图像信息的光束经由光学部件PP而入射于该广角镜头，并通过该广角镜头而投射于未图示的屏幕上。
如图1所示，本实施方式的广角镜头由配置于比中间像MI更靠放大侧的投射镜头P及配置于比中间像MI更靠缩小侧且相对于投射镜头P装卸自如地构成的中继镜头Ra构成。另外，在图1中，示意性地示出了中间像MI，而未示出实际的形状。
如此，在形成中间像MI的广角镜头中，能够确保适当长度的后焦距，并且能够缩小放大侧的透镜直径，而能够成为适合于广角化的结构。
在投射型显示装置中，包括光源及光阀的引擎根据使用用途而准备面板尺寸和/或后焦距等规格不同的引擎，且要求与各自的引擎对应的广角镜头。另一方面，关于视角，与引擎的规格无关地例如要求为130°以上的广角。
本实施方式的广角镜头在与缩小侧成像面(图像显示面Sim)共轭的位置形成中间像MI，并采用使该中间像MI在放大侧成像面(未图示的屏幕)再成像的中继方式，关于面板尺寸和/或后焦距等规格，能够通过中继镜头Ra的结构来确定，关于视角的规格，能够通过投射镜头P的结构来确定。
因此，如上所述，通过使中继镜头Ra相对于投射镜头P装卸自如地构成，为了对应不同的引擎而准备多个种类的广角镜头的情况下，关于担负视角的规格的投射镜头P设为通用，仅更换担负面板尺寸和/或后焦距等规格的中继镜头Ra，比更换广角镜头整体的情况更能够降低成本。并且，在设计多个种类的广角镜头时，投射镜头P通用，因此仅设计中继镜头Ra即可，因此也能够降低广角镜头单体的成本。
并且，将整个系统的最大像高的整个系统的像面弯曲设为FC，将整个系统的最大像高的中继镜头Ra的像面弯曲设为FC2，将整个系统的焦距设为f时，本实施方式的广角镜头构成为满足条件式(1)及(2)。
0＜|FC/FC2|＜0.2……(1)
0.05＜|FC2/f|＜1……(2)
通过满足条件式(1)，变得无需在投射镜头P及中继镜头Ra分别良好地校正像面弯曲，即使假设在投射镜头P及中继镜头Ra未能分别良好地进行像面弯曲的校正，也只要在组合投射镜头P及中继镜头Ra的状态下良好地校正整个系统的像面弯曲即可，因此抑制投射镜头P及中继镜头Ra的透镜片数，从而有利于广角镜头的小型化及低成本化。另外，若设为满足条件式(1-1)，则能够成为更良好的特性。
0＜|FC/FC2|＜0.1……(1-1)
通过设成不成为条件式(2)的下限以下，变得无需在投射镜头P及中继镜头Ra分别良好地校正像面弯曲，即使假设在投射镜头P及中继镜头Ra未能分别良好地进行像面弯曲的校正，也只要在组合投射镜头P及中继镜头Ra的状态下良好地校正整个系统的像面弯曲即可，因此抑制投射镜头P及中继镜头Ra的透镜片数，从而有利于广角镜头的小型化及低成本化。通过设成不成为条件式(2)的上限以上，抑制中继镜头Ra的像面弯曲，从而有利于抑制组合投射镜头P及中继镜头Ra的状态下的整个系统的像面弯曲。另外，若设为满足条件式(2-1)，则能够成为更良好的特性。
0.1＜|FC2/f|＜0.5……(2-1)
在本实施方式的广角镜头中，除了中继镜头Ra之外，例如，如图2所示的中继镜头Rb及图3所示的中继镜头Rc那样，能够将与投射镜头P组合的多个中继镜头组作为套组而具备。在该情况下，在使来自多个中继镜头的任意的2个中继镜头与投射镜头组合时，将整个系统的后焦距设为Br，将整个系统的最大像高设为I，将Bf×I的值大的一方设为第1个中继镜头，将Bf×I的值小的一方设为第2个中继镜头，在从中继镜头的缩小侧使高度I的光线沿光轴平行入射时，将光线在中继镜头中与光轴Z相交的位置设为点SR，将第1个中继镜头中的从点SR至最靠缩小侧面顶点为止的距离设为L2r(1)，将第2个中继镜头中的从点SR至最靠缩小侧面顶点为止的距离设为L2r(2)，将第1个中继镜头中的比点SR更靠缩小侧的所有透镜的合成焦距设为f2r(1)，将第2个中继镜头中的比点SR更靠缩小侧的所有透镜的合成焦距设为f2r(2)，将使第1个中继镜头与投射镜头P组合时的整个系统的后焦距设为Bf(1)，将使第2个中继镜头与投射镜头P组合时的整个系统的后焦距设为Bf(2)，将使第1个中继镜头与投射镜头P组合时的整个系统的最大像高设为I(1)，将使第2个中继镜头与投射镜头P组合时的整个系统的最大像高设为I(2)时，优选满足条件式(3)。
通过满足条件式(3)，关于能够与投射镜头P组合的所有的中继镜头，有利于在与投射镜头P组合的状态下良好地校正整个系统的各像差，并且也有利于整个系统的小型化。另外，若设为满足条件式(3-1)，则能够成为更良好的特性。
[数学表达式3]
[数学表达式4]
接着，对本发明的广角镜头的数值实施例进行说明。首先，对实施例1a的广角镜头进行说明。将表示实施例1a的广角镜头的透镜结构的剖视图示于图1中。在图1及与后述的实施例1b～2c对应的图2～6中，左侧为放大侧、右侧为缩小侧，作为光束，一同记入了轴上光束Fa及最大视角的光束Fb。
实施例1a的广角镜头由配置于比中间像MI更靠放大侧的投射镜头P及配置于比中间像MT更靠缩小侧且相对于投射镜头P装卸自如地构成的中继镜头R a构成。投射镜头P由透镜L1a～透镜L1j这10片透镜构成。中继镜头Ra由透镜L2a～透镜L2g这7片透镜构成。
将实施例1a的广角镜头的基本透镜数据示于表1中，将与规格相关的数据示于表2中，将与非球面系数相关的数据示于表3中。以下，关于表中的记号的含义，以实施例1a为例子进行说明，但关于实施例1b～2c也基本相同。
表1的透镜数据中，在面编号的栏中示出将最靠放大侧的构成要件的面设为第1个而随着向缩小侧逐渐增加的面编号，在曲率半径的栏中示出各面的曲率半径，在面间隔的栏中示出各面与其下一个面的光轴Z上的间隔。并且，在n栏中示出各光学要件的d线(波长587.6nm(纳米))下的折射率，在v栏中示出各光学要件的d线(波长587.6nm(纳米))下的色散系数。并且，关于曲率半径的符号，将面形状朝向放大侧凸出的情况设为正，朝向缩小侧凸出的情况设为负。在基本透镜数据中还一并示出了孔径光圈St、光学部件PP。在相当于孔径光圈St的面的面编号的栏中与面编号一并记载有(光圈)这一术语。
在与表2的规格相关的数据中示出焦距f、后焦距Bf、F值FNo.、全视角2ω(°)的值。
表1的透镜数据中，在非球面的面编号上标有*记号，作为非球面的曲率半径示出了近轴曲率半径的数值。表3的与非球面系数相关的数据中，示出非球面的面编号及与这些非球面相关的非球面系数。表4的非球面系数的数值的“E±n”(n：整数)表示“×10±n”。非球面系数为由下述式表示的非球面式中的各系数KA、Am的值。
Zd＝C·h2/{1+(1-KA·C2·h2)1/2}+∑Am·hm
其中，
Zd：非球面深度(从高度h的非球面上的点下垂至与非球面顶点相切的与光轴垂直的平面的垂线的长度)；
h：高度(距光轴的距离)；
C：近轴曲率半径的倒数；
KA、Am：非球面系数，
非球面深度Zd中的∑表示与m相关的总和。
基本透镜数据及与规格相关的数据中，作为角度的单位使用度°，作为长度的单位使用mm(毫米)，但光学系统即使放大比例或缩小比例也能够使用，因此也能够使用其他适当的单位。
[表1]
实施例1a·透镜数据(n、v为d线)
面编号 曲率半径 面间隔 n ν
*1 -44.3204 5.0000 1.53158 55.08
*2 -1417.0510 15.4100
3 82.4188 3.2750 1.58913 61.13
4 30.7666 5.3165
5 45.6383 2.1543 1.89190 37.13
6 24.2352 6.8248
7 64.4999 1.7533 1.71299 53.87
8 18.3631 8.9822
*9 30.4215 3.7176 1.58573 59.70
*10 28.3248 21.8359
11 49.0386 13.9993 1.80400 46.58
12 -32.0595 2.0000 1.80518 25.46
13 -80.4358 17.4526
14 48.2890 13.4356 1.49700 81.54
15 -23.3246 1.6557 1.84666 23.78
16 -54.0229 21.3983
*17 -40.1407 4.4589 1.69350 53.18
*18 -22.9550 65.8589
19 -145.5518 10.7319 1.77250 49.60
20 -62.3071 109.1401
21 318.5191 9.2901 1.64769 33.79
22 -181.9989 101.7771
23 27.4511 2.8745 1.53172 48.84
24 33.1955 16.8747
25(光圈) ∞ 23.7186
26 -27.7688 4.7775 1.85478 24.80
27 89.9979 0.1894
28 98.9499 7.8157 1.49700 81.54
29 -37.0085 0.5627
30 127.2844 9.0281 1.49700 81.54
31 -63.6949 31.2965
32 147.0807 7.3952 1.89286 20.36
33 -193.5461 23.0227
34 ∞ 88.0000 1.51633 64.14
35 ∞
[表2]
实施例1a·规格(d线)
|f| 7.46
Bf 81.02
FNo. 2.50
2ω[°] 135.0
[表3]
实施例1a·非球面系数
将实施例1a的广角镜头的各像差图示于图7中。另外，从图7的左侧依次示出将从放大侧成像面至投射镜头P为止的距离设为1.5m时的球面像差、像散、畸变像差及倍率色差。在表示球面像差、像散及畸变像差的各像差图中，示出以d线(波长587.6nm(纳米))为基准波长的像差。在球面像差图中，将关于d线(波长587.6nm(纳米))、C线(波长656.3nm(纳米))及F线(波长486.1nm(纳米))的像差分别以实线、长虚线及短虚线来表示。在像散图中，将弧矢方向及子午方向的像差分别以实线及短虚线来表示。在倍率色差图中，将关于C线(波长656.3nm(纳米))及F线(波长486.1nm(纳米))的像差分别以长虚线及短虚线来表示。另外，球面像差图的FNo.表示F值，其他像差图的ω表示半视角。
接着，对实施例1b的广角镜头进行说明。将表示实施例1b的广角镜头的透镜结构的剖视图示于图2中。实施例1b的广角镜头由配置于比中间像MI更靠放大侧且与实施例1a通用的投射镜头P及配置于比中间像MI更靠缩小侧且相对于投射镜头P装卸自如地构成的中继镜头Rb构成。中继镜头Rb由透镜L2a～透镜L2h这8片透镜构成。并且，将实施例1b的广角镜头的基本透镜数据示于表4中，将与规格相关的数据示于表5中，将与非球面系数相关的数据示于表6中，将从放大侧成像面至投射镜头P为止的距离设为1.5m时的各像差图示于图8中。
[表4]
实施例1b·透镜数据(n、v为d线)
面编号 曲率半径 面间隔 n ν
*1 -44.3204 5.0000 1.53158 55.08
*2 -1417.0510 15.4100
3 82.4188 3.2750 1.58913 61.13
4 30.7666 5.3165
5 45.6383 2.1543 1.89190 37.13
6 24.2352 6.8248
7 64.4999 1.7533 1.71299 53.87
8 18.3631 8.9822
*9 30.4215 3.7176 1.58573 59.70
*10 28.3248 21.8359
11 49.0386 13.9993 1.80400 46.58
12 -32.0595 2.0000 1.80518 25.46
13 -80.4358 17.4526
14 48.2890 13.4356 1.49700 81.54
15 -23.3246 1.6557 1.84666 23.78
16 -54.0229 21.3983
*17 -40.1407 4.4589 1.69350 53.18
*18 -22.9550 65.3564
19 -156.0746 13.2953 1.77250 49.60
20 -62.6880 122.5587
21 163.0959 7.4701 1.85026 32.27
22 -352.6655 69.9998
23 25.9154 10.2271 1.49700 81.54
24 -215.5107 4.0091 1.51742 52.43
25 19.8552 4.6902
26(光圈) ∞ 9.7247
27 -26.8569 1.2006 1.85478 24.80
28 96.6154 0.2449
29 142.0026 4.2556 1.49700 81.54
30 -34.4511 0.1996
31 92.4923 5.0758 1.49700 81.54
32 -35.2584 42.2219
33 92.7669 7.9994 1.89286 20.36
34 -223.0200 31.0168
35 ∞ 29.0000 1.51633 64.14
36 ∞
[表5」
实施例1b·规格(d线)
|f| 7.46
Bf 50.11
FNo. 2.50
2ω[°] 135.0
[表6]
实施例1b·非球面系数
接着，对实施例1c的广角镜头进行说明。将表示实施例1c的广角镜头的透镜结构的剖视图示于图3中。实施例1c的广角镜头由配置于比中间像MI更靠放大侧且与实施例1a通用的投射镜头P及配置于比中间像MI更靠缩小侧且相对于投射镜头P装卸自如地构成的中继镜头Rc构成。中继镜头Rc由透镜L2a～透镜L2g这7片透镜构成。并且，将实施例1c的广角镜头的基本透镜数据示于表7中，将与规格相关的数据示于表8中，将与非球面系数相关的数据示于表9中，将从放大侧成像面至投射镜头P为止的距离设为1.5m时的各像差图示于图9中。
[表7]
实施例1c·透镜数据(n、v为d线)
面编号 曲率半径 面间隔 n ν
*1 -44.3204 5.0000 1.53158 55.08
*2 -1417.0510 15.4100
3 82.4188 3.2750 1.58913 61.13
4 30.7666 5.3165
5 45.6383 2.1543 1.89190 37.13
6 24.2352 6.8248
7 64.4999 1.7533 1.71299 53.87
8 18.3631 8.9822
*9 30.4215 3.7176 1.58573 59.70
*10 28.3248 21.8359
11 49.0386 13.9993 1.80400 46.58
12 -32.0595 2.0000 1.80518 25.46
13 -80.4358 17.4526
14 48.2890 13.4356 1.49700 81.54
15 -23.3246 1.6557 1.84666 23.78
16 -54.0229 21.3983
*17 -40.1407 4.4589 1.69350 53.18
*18 -22.9550 71.1599
19 -142.1976 9.1576 1.77250 49.60
20 -60.3951 65.7181
21 91.6324 8.6203 1.85150 40.78
22 -1534.8830 70.0219
23 19.0446 3.8912 1.51742 52.43
24 15.0625 1.0169
25(光圈) ∞ 1.9818
26 -16.3944 3.0009 1.85478 24.80
27 1794.6165 0.2958
28 -117.7123 6.3708 1.49700 81.54
29 -19.0109 0.2168
30 57.6545 6.9101 1.49700 81.54
31 -31.1924 28.7280
32 38.2949 4.2497 1.84666 23.78
33 152.4702 14.0205
34 ∞ 26.0000 1.51633 64.14
35 ∞
[表8]
实施例1c·规格(d线)
|f| 5.27
Bf 31.15
FNo. 2.50
2ω[°] 132.2
[表9]
实施例1c·非球面系数
接着，对实施例2a的广角镜头进行说明。将表示实施例2a的广角镜头的透镜结构的剖视图示于图4中。实施例2a的广角镜头由配置于比中间像MI更靠放大侧的投射镜头P及配置于比中间像MI更靠缩小侧且相对于投射镜头P装卸自如地构成的中继镜头Ra构成。投射镜头P由透镜L1a～透镜L1j这10片透镜构成。中继镜头Ra由透镜L2a～透镜L2g这7片透镜构成。并且，将实施例2a的广角镜头的基本透镜数据示于表10中，将与规格相关的数据示于表11中，将与非球面系数相关的数据示于表12中，将从放大侧成像面至投射镜头P为止的距离设为1.5m时的各像差图示于图10中。
[表10]
实施例2a·透镜数据(n、v为d线)
面编号 曲率半径 面间隔 n v
*1 -45.2918 5.0000 1.53158 55.08
*2 -1637.7166 15.5147
3 80.1260 3.8139 1.58913 61.13
4 30.2910 4.9436
5 43.4922 2.1225 1.89190 37.13
6 23.9833 7.0501
7 70.9595 1.7361 1.71299 53.87
8 18.2324 8.6885
*9 29.8905 3.6571 1.58573 59.70
*10 27.8914 22.0721
11 48.9527 14.0009 1.80400 46.58
12 -32.4920 2.0000 1.80518 25.46
13 -78.5978 18.2768
14 51.8603 11.1025 1.49700 81.54
15 -23.0827 1.5448 1.84666 23.78
16 -52.9491 22.7616
*17 -44.7718 4.4646 1.69350 53.18
*18 -24.1589 67.8193
19 -143.6049 10.2869 1.77250 49.60
20 -63.4858 104.6763
21 314.4582 10.0009 1.64769 33.79
22 -183.5563 105.4353
23 27.9061 2.8037 1.53172 48.84
24 33.6391 16.8130
25(光圈) ∞ 24.9860
26 -27.9904 2.9125 1.85478 24.80
27 88.3774 0.1534
28 95.2615 7.6028 1.49700 81.54
29 -37.2489 0.0298
30 134.3759 10.3731 1.49700 81.54
31 -58.7490 30.9014
32 143.1924 6.4573 1.89286 20.36
33 -191.1719 23.0216
34 ∞ 88.0000 1.51633 64.14
35 ∞
[表11]
实施例2a·规格(d线)
|f| 7.46
Bf 81.02
FNo. 2.50
2ω[°] 135.0
[表12]
实施例2a·非球面系数
接着，对实施例2b的广角镜头进行说明。将表示实施例2b的广角镜头的透镜结构的剖视图示于图5中。实施例2b的广角镜头由配置于比中间像MI更靠放大侧且与实施例2a通用的投射镜头P及配置于比中间像MI更靠缩小侧且相对于投射镜头P装卸自如地构成的中继镜头Rb构成。中继镜头Rb由透镜L2a～透镜L2h这8片透镜构成。并且，将实施例2b的广角镜头的基本透镜数据示于表13中，将与规格相关的数据示于表14中，将与非球面系数相关的数据示于表15中，将从放大侧成像面至投射镜头P为止的距离设为1.5m时的各像差图示于图11中。
[表13]
实施例2b·透镜数据(n、v为d线)
面编号 曲率半径 面间隔 n ν
*1 -45.2918 5.0000 1.53158 55.08
*2 -1637.7166 15.5147
3 80.1260 3.8139 1.58913 61.13
4 30.2910 4.9436
5 43.4922 2.1225 1.89190 37.13
6 23.9833 7.0501
7 70.9595 1.7361 1.71299 53.87
8 18.2324 8.6885
*9 29.8905 3.6571 1.58573 59.70
*10 27.8914 22.0721
11 48.9527 14.0009 1.80400 46.58
12 -32.4920 2.0000 1.80518 25.46
13 -78.5978 18.2768
14 51.8603 11.1025 1.49700 81.54
15 -23.0827 1.5448 1.84666 23.78
16 -52.9491 22.7616
*17 -44.7718 4.4646 1.69350 53.18
*18 -24.1589 67.6099
19 -163.6408 12.9937 1.77250 49.60
20 -64.5328 115.6168
21 164.3957 7.2654 1.85026 32.27
22 -348.1374 70.0002
23 25.9355 9.9110 1.49700 81.54
24 -173.3571 3.6793 1.51742 52.43
25 20.0589 4.9101
26(光圈) ∞ 10.3563
27 -27.2389 1.1992 1.85478 24.80
28 109.7700 0.2577
29 178.0032 4.2013 1.49700 81.54
30 -34.2999 0.1996
31 91.9048 5.1261 1.49700 81.54
32 -36.0905 41.2675
33 87.7647 7.9994 1.89286 20.36
34 -264.6701 31.0168
35 ∞ 29.0000 1.51633 64.14
36 ∞
[表14]
实施例2b·规格(d线)
|f| 7.46
Bf 50.11
FNo. 2.50
2ω[°] 135.0
[表15]
实施例2b·非球面系数
接着，对实施例2c的广角镜头进行说明。将表示实施例2c的广角镜头的透镜结构的剖视图示于图6中。实施例2c的广角镜头由配置于比中间像MI更靠放大侧且与实施例2a通用的投射镜头P及配置于比中间像MI更靠缩小侧且相对于投射镜头P装卸自如地构成的中继镜头Rc构成。中继镜头Rc由透镜L2a～透镜L2g这7片透镜构成。并且，将实施例2c的广角镜头的基本透镜数据示于表16中，将与规格相关的数据示于表17中，将与非球面系数相关的数据示于表18中，将从放大侧成像面至投射镜头P为止的距离设为1.5m时的各像差图示于图12中。
[表16]
实施例2c·透镜数据(n、v为d线)
面编号 曲率半径 面间隔 n ν
*1 -45.2918 5.0000 1.53158 55.08
*2 -1637.7166 15.5147
3 80.1260 3.8139 1.58913 61.13
4 30.2910 4.9436
5 43.4922 2.1225 1.89190 37.13
6 23.9833 7.0501
7 70.9595 1.7361 1.71299 53.87
8 18.2324 8.6885
*9 29.8905 3.6571 1.58573 59.70
*10 27.8914 22.0721
11 48.9527 14.0009 1.80400 46.58
12 -32.4920 2.0000 1.80518 25.46
13 -78.5978 18.2768
14 51.8603 11.1025 1.49700 81.54
15 -23.0827 1.5448 1.84666 23.78
16 -52.9491 22.7616
*17 -44.7718 4.4646 1.69350 53.18
*18 -24.1589 67.6529
19 -145.1718 12.2753 1.77250 49.60
20 -60.9882 80.3061
21 99.0531 8.1994 1.85150 40.78
22 -1021.2325 70.0007
23 20.4083 4.0009 1.51742 52.43
24 16.3473 1.3149
25(光圈) ∞ 4.7448
26 -18.4222 2.9997 1.85478 24.80
27 286.8492 0.3251
28 -869.1801 6.8914 1.49700 81.54
29 -21.8714 0.1991
30 76.5399 9.2470 1.49700 81.54
31 -32.1345 25.6477
32 42.0180 7.4614 1.84666 23.78
33 155.0228 16.8547
34 ∞ 26.0000 1.51633 64.14
35 ∞
[表17]
实施例2c·规格(d线)
|f| 5.27
Bf 33.98
FNo. 1.80
2ω[°] 132.2
[表18]
实施例2c·非球面系数
将对应于与实施例1a～2c的广角镜头的条件式(1)、(2)及条件式(3)相关的(L2r×f2r)/(Bf×I)的值示于表19中。另外，所有实施例均以d线为基准波长，下述表19中示出的值为该基准波长下的值。
关于实施例1的条件式(3)的值，将实施例1a的中继镜头Ra设为第1个中继镜头，将实施例1b的中继镜头Rb设为第2个中继镜头时，条件式(3)的值成为0.99。将实施例1b的中继镜头Rb设为第1个中继镜头，将实施例1c的中继镜头Rc设为第2个中继镜头时，条件式(3)的值成为0.99。将实施例1a的中继镜头Ra设为第1个中继镜头，将实施例1c的中继镜头Rc设为第2个中继镜头时，条件式(3)的值成为0.98。即，实施例1的所有组合满足条件式(3)。
关于实施例2的条件式(3)的值，将实施例2a的中继镜头Ra设为第1个中继镜头，将实施例2b的中继镜头Rb设为第2个中继镜头时，条件式(3)的值成为0.99。将实施例2b的中继镜头Rb设为第1个中继镜头，将实施例2c的中继镜头Rc设为第2个中继镜头时，条件式(3)的值成为0.89。将实施例2a的中继镜头Ra设为第1个中继镜头，将实施例2c的中继镜头Rc设为第2个中继镜头时，条件式(3)的值成为0.88。即，实施例2的所有组合满足条件式(3)。
[表19]
式编号 条件式 实施例1a 实施例1b 实施例1c
(1) |FC/FC2| 0.02 0.03 0.02
(2) |FC2/f| 0.23 0.24 0.18
(L2r*f2r)/(Bf*I) 4.57 4.61 4.66
式编号 条件式 实施例2a 实施例2b 实施例2c
(1) |FC/FC2| 0.01 0.03 0.02
(2) |FC2/f| 0.27 0.27 0.19
(L2r*f2r)/(Bf*I) 4.52 4.58 5.12
从以上的数据可知，实施例1a～2c的广角镜头均满足条件式(1)～(3)，且是抑制放大侧的透镜直径，并且全视角为130°以上而为广角的同时成本低的广角镜头。
接着，对本发明的实施方式所涉及的投射型显示装置进行说明。图13是本发明的一实施方式所涉及的投射型显示装置的概略结构图。图13所示的投射型显示装置100具有本发明的实施方式所涉及的广角镜头110、光源115、作为与各色光对应的光阀的透射型显示元件11a～11c、用于分色的分色镜12、13、用于色合成的十字分色棱镜14、聚光透镜16a～16c及用于偏转光路的全反射镜18a～18e。
广角镜头110由投射镜头110P及中继镜头110R构成。并且，光源115、透射型显示元件(光阀)11a～11c及中继镜头110R作为中继镜头单元而一体构成。该中继镜头单元相对于投射镜头11OP装卸自如地构成。
另外，图13中，示意性地图示了广角镜头110。并且，在光源115与分色镜12之间配置有积分器，但在图13中省略了其图示。
来自光源115的白色光在分色镜12、13中分解成3个色光光束(绿光、蓝光、红光)后，分别经过聚光透镜16a～16c入射于分别与各色光光束对应的透射型显示元件11a～11c而被光调制，并通过十字分色棱镜14进行色合成后，入射于广角镜头110。广角镜头110将基于被透射型显示元件11a～11c光调制的光的光学像投射在屏幕105上。
图14是本发明的另一实施方式所涉及的投射型显示装置的概略结构图。图14所示的投射型显示装置200具有本发明的实施方式所涉及的广角镜头210、光源215、作为与各色光对应的光阀的DMD元件21a～21c、用于分色及色合成的TIR(全内反射，Total InternalReflection)棱镜24a～24c、以及分离照明光与投射光的偏振光分离棱镜25。
广角镜头210由投射镜头210P及中继镜头210R构成。并且，光源215、DMD元件(光阀)21a～21c及中继镜头210R作为中继镜头单元而一体构成。该中继镜头单元相对于投射镜头210P装卸自如地构成。
另外，图14中，示意性地图示了广角镜头210。在光源215与偏振光分离棱镜25之间配置有积分器，但在图14中省略了其图示。
来自光源215的白色光在偏振光分离棱镜25内部的反射面反射后，通过TIR棱镜24a～24c分解成3个色光光束(绿光、蓝光、红光)。分解后的各色光光束分别入射于所对应的DMD元件21a～21c而被光调制，并再次在TIR棱镜24a～24c中向反方向行进而进行色合成后，透射偏振光分离棱镜25而入射于广角镜头210。广角镜头210将基于被DMD元件21a～21c光调制的光的光学像投射在屏幕205上。
图15是本发明的又一实施方式所涉及的投射型显示装置的概略结构图。图15所示的投射型显示装置300具有本发明的实施方式所涉及的广角镜头310、光源315、作为与各色光对应的光阀的反射型显示元件31a～31c、用于分色的分色镜32、33、用于色合成的十字分色棱镜34、用于偏转光路的全反射镜38及偏振光分离棱镜35a～35c。
广角镜头310由投射镜头310P及中继镜头310R构成。并且，光源315、反射型显示元件(光阀)31a～31c及中继镜头310R作为中继镜头单元而一体构成。该中继镜头单元相对于投射镜头310P装卸自如地构成。
另外，在图15中，示意性地图示了广角镜头310。并且，在光源315与分色镜32之间配置有积分器，但在图15中省略了其图示。
来自光源315的白色光通过分色镜32、33分解成3个色光光束(绿光、蓝光、红光)。分解后的各色光光束分别经过偏振光分离棱镜35a～35c，入射于分别与各色光光束对应的反射型显示元件31a～31c而被光调制，并通过十字分色棱镜34进行色合成后，入射于广角镜头310。广角镜头310将基于被反射型显示元件31a～31c光调制的光的光学像投射在屏幕305上。
以上，举出实施方式及实施例对本发明进行了说明，但本发明的广角镜头并不限定于上述实施例，能够进行各种方式的变更，例如能够适当变更各透镜的曲率半径、面间隔、折射率及色散系数。
并且，本发明的投射型显示装置也并不限定于上述结构，例如，所使用的光阀及用于光束分离或光束合成的光学部件并不限定于上述结构，能够进行各种方式的变更。光阀并不限定于通过图像显示元件对来自光源的光进行空间调制而将其作为基于图像数据的光学像进行输出的形式，也可以是将从自发光型的图像显示元件输出的光本身作为基于图像数据的光学像进行输出的形式。作为自发光型的图像显示元件，例如列举将LED(LightEmitting Diode)或者OLED(Organic Light Emitting Diode)等发光元件二维排列而成的图像显示元件。
符号说明
11a～11c-透射型显示元件，12、13、32、33-分色镜，14、34-十字分色棱镜，16a～16c-聚光透镜，18a～18c、38-全反射镜，21a～21c-DMD元件，24a～24c-TIR棱镜，25、35a～35c-偏振光分离棱镜，31a～31c-反射型显示元件，100、200、300-投射型显示装置，105、205、305-屏幕，110、210、310-广角镜头，115、215、315-光源，Fa-轴上光束，Fb-最大视角的光束，MI-中间像，L1a～L2g-透镜，P-投射镜头，PP-光学部件，Ra，Rb，Rc-中继镜头，Sim-图像显示面，Z-光轴。

Claims (10)

1.一种广角镜头，其特征在于，
由配置于比中间像更靠放大侧的投射镜头及配置于比所述中间像更靠缩小侧且相对于所述投射镜头装卸自如地构成的中继镜头构成，
在将整个系统的最大像高的整个系统的像面弯曲设为FC，
将整个系统的最大像高的所述中继镜头的像面弯曲设为FC2，
将整个系统的焦距设为f时，满足由以下表示的条件式(1)及(2)：
0＜|FC/FC2|＜0.2……(1)；
0.05＜|FC2/f|＜1……(2)。
2.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，
具备与所述投射镜头组合的多个所述中继镜头，
在使多个所述中继镜头中的任意的2个所述中继镜头与所述投射镜头组合时，
将整个系统的后焦距设为Bf，
将整个系统的最大像高设为I，
将Bf×I的值大的一方设为第1个所述中继镜头，将Bf×I的值小的一方设为第2个所述中继镜头，
并在从所述中继镜头的缩小侧使高度I的光线沿光轴平行入射的情况下，将所述光线在所述中继镜头中与光轴相交的位置设为点SR，
将第1个所述中继镜头中的从点SR至最靠缩小侧面顶点为止的距离设为L2r(1)，
将第2个所述中继镜头中的从点SR至最靠缩小侧面顶点为止的距离设为L2r(2)，
将第1个所述中继镜头中的比点SR更靠缩小侧的所有透镜的合成焦距设为f2r(1)，
将第2个所述中继镜头中的比点SR更靠缩小侧的所有透镜的合成焦距设为f2r(2)，
将使第1个所述中继镜头与所述投射镜头组合时的整个系统的后焦距设为Bf(1)，
将使第2个所述中继镜头与所述投射镜头组合时的整个系统的后焦距设为Bf(2)，
将使第1个所述中继镜头与所述投射镜头组合时的整个系统的最大像高设为I(1)，
将使第2个所述中继镜头与所述投射镜头组合时的整个系统的最大像高设为I(2)时，满足由以下表示的条件式(3)：
[数学表达式1]
3.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，
满足由以下表示的条件式(1-1)：
0＜|FC/FC2|＜0.1……(1-1)。
4.根据权利要求1所述的广角镜头，其特征在于，
满足由以下表示的条件式(2-1)：
0.1＜|FC2/f|＜0.5……(2-1)。
5.根据权利要求2所述的广角镜头，其特征在于，
满足由以下表示的条件式(3-1)：
[数学表达式2]
6.一种投射镜头，其特征在于，
用于权利要求1至5中任一项所述的广角镜头。
7.一种中继镜头，其特征在于，
用于权利要求1至5中任一项所述的广角镜头。
8.一种投射型显示装置，其特征在于，具备：
光阀，输出基于图像数据的光学像；及
权利要求1至5中任一项所述的广角镜头，
所述广角镜头将从所述光阀输出的所述光学像投射到屏幕上。
9.根据权利要求8所述的投射型显示装置，其特征在于，
具备所述光阀及所述中继镜头一体构成的中继镜头单元，
所述中继镜头单元相对于所述投射镜头装卸自如地构成。
10.一种中继镜头，其特征在于，
用于权利要求9所述的投射型显示装置。
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