CN1495462A - 投影物镜 - Google Patents

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京特·贝内迪克斯
������¡���Ƥ��
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Abstract

一种投影物镜，具有可变焦距，优选地用于成象转镜矩阵或反射和/或发射LCD，所述投影物镜包括布置在共同光轴(2)上的三组透镜(G1、G2、G3)，其中从面对投影屏幕(1)的一侧开始，用于聚焦的第一组透镜(G1)和用于改变焦距的第二组透镜(G2)以位置可变的方式布置在光轴(2)上，而第三组透镜(G3)是固定的。根据本发明，满足以下条件：1.0hmax＜dG2－G3＜1.5hmax和s≤10mm，其中hmax是最大物体高度，dG2－G3是位于第一位置的透镜组(G2)和透镜组(G3)之间的距离，s是物体侧截距。

Description

投影物镜
技术领域
本发明涉及一种具有可变焦距的投影物镜，优选地用于成象转镜矩阵或反射和/或发射LCD，所述投影物镜包括布置在共同光轴上的三组透镜，其中从面对投影屏幕的一侧开始，用于聚焦的第一组透镜和用于改变焦距的第二组透镜以位置可变的方式布置在光轴上，而第三组透镜是固定的。
背景技术
例如公开在EP 058 651 B1和US 5,644,435中的具有可变焦距并特别用于上述类型的成象的通常所知的投影物镜主要在透镜数量、它们的布置以及有关可应用到光学系统的条件的技术结构数据上相互不同。
由于在绝大多数情况下应用需要改变成象的尺寸和位置，从而将投影调整到各种不同的空间尺寸，因此主要使用了变焦投影系统。
因此，投影物镜主要由变焦装置、补偿装置和照相透镜中所用类型的聚焦装置组成。
因此，为了获得高成象质量，这种系统包括许多透镜元件，结构复杂，并因而价格昂贵。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种上述类型的投影物镜，由于使用了少量的具有最小尺寸的光学元件从而降低了它的生产工艺复杂度，同时保证了良好的成象性能。
根据本发明，通过满足以下条件来实现该目的：
1.0h max＜dG2-G3＜1.5h max和
s≤10mm，其中h max是最大物体高度，dG2-G3是位于第一位置的透镜组G2和透镜组G3之间的距离，s是物体侧截距。
本发明的投影物镜包括较少的光学元件，因而制造便宜。
为了提高其成象性能，该投影物镜适宜地设计为满足以下条件：
1.2f1＜fG1＜1.7f1
0.7f1＜fG2＜1.1f1
1.5f1＜fG3＜2.0f1，其中：
f1是第一位置上的物镜的总焦距，
fG1是第一透镜组G1的焦距的绝对值，
fG2是第二透镜组G2的焦距的绝对值，和
fG3是第三透镜组G3的焦距的绝对值。
本发明的一个实施例包括：
从面对投影屏幕的一侧开始，
第一组透镜，包括
一个凹弯月形透镜，
一个凸弯月形透镜，和
一个凹透镜；
第二组透镜，包括
一个凹弯月形透镜或者一个由凸弯月形透镜和凹弯月形透镜构成的负透镜组件，
一个凸透镜，和
一个由凸透镜和凹透镜组成的正透镜组件；以及
第三组透镜，包括
至少一个凸透镜。
本发明的投影物镜的其他有利的实施例满足以下条件：
2.0＜L/f1＜3.0
1.68＜navg＜1.74
40.0＜vavg＜44.0，其中：
L是物镜的总长度，
navg是透镜的平均折射率，和
vavg是透镜的阿贝分散数的平均值。
附图说明
下面将参照实施例详细说明本发明的投影物镜。附图中相同的标号表示相同的元件，其中：
图1是投影物镜的示意图；
图2是投影物镜的示意图，其中组件布置为第二透镜组G2中的第一元件；
图3是图2中的半径Ri和空隙或透镜厚度di的示意图；
图4是投影物镜的示意图，其中弯月形透镜布置为第二透镜组G2中的第一元件；
图5是图4中的半径Ri和空隙或透镜厚度di的示意图；
图6是如图2和3所示的第一实施示例的焦距范围(f＝19.2和f＝22.5)的最终位置的成象误差的图表；
图7是如图2和3所示的第二实施示例的焦距范围(f＝25.8和f＝30.0)的最终位置的成象误差的图表；
图8是如图4和5所示的第一实施示例的焦距范围(f＝19.2和f＝22.5)的最终位置的成象误差的图表；
图9是如图4和5所示的第二实施示例的焦距范围(f＝25.8和f＝30.0)的最终位置的成象误差的图表。
具体实施方式
图1表示投影物镜的总体结构，包括：从投影屏幕1开始并布置在共同光轴上的第一组透镜G1、第二组透镜G2和第三组透镜G3，其中如从第二分图所看到的那样，用于校正焦距(<-fok.->)的第二组透镜G2位于光轴2上的改变(校正)位置。面对物体的第三组透镜G3保持其在光轴2上的位置不变，而第一组透镜G1可移动地布置以便聚焦物镜。
图2是投影物镜的示意图，包括布置在第一组透镜G1中的一个凹弯月形透镜3、一个凸弯月形透镜4以及一个凹透镜5。
在该例中，第二组透镜G2包括一个凸弯月形透镜6和一个凹弯月形透镜7(组件)、一个凸透镜8以及一个由一个凸透镜9和一个凹透镜10构成的正透镜组件。
第三组透镜G3包括一个凸透镜11。
图3表示如图2所示的各个投影透镜的半径Ri(i＝1-16)和空隙或透镜厚度di(i＝1-16)。在此基础上，利用结构数据不同的两个实施示例来表示所述的各个投影透镜。各个实施示例的结构数据表示在实施示例说明部分之后的表1和2以及表5中。
在如图2和3所述的实施示例的变型中，图4所表示的投影物镜中一个凹弯月形透镜12布置为第二组透镜G2的第一元件，而不是由凸弯月形透镜6和凹弯月形透镜7构成的组件。另外，图5表示半径Ri(i＝1-15)和空隙或透镜厚度di(i＝1-14)。在此基础上，该实施例由结构数据不同的两个实施示例来表征，这些结构数据表示在表3和4以及表5中。
图6和7是如图2和3所示的投影物镜的变型的焦距范围f＝19.2和f＝22.5(第一实施示例)以及f＝25.8和f＝30.0(第二实施示例)的最终位置的成象误差的图表。
与此类似，图8和9表示如图4和5所示的结构的投影物镜的两个实施示例的同一焦距范围的最终位置的成象误差。
标号列表
1             投影屏幕
2             光轴
3到12         透镜
R半径
G1、G2、G3    透镜组
d             空隙、透镜厚度
f             焦距
                                       表1
    半径     厚度和空隙     折射率ne     阿贝分散数ve
    R1＝40.10R2＝12.68R3＝17.70R4＝29.64R5＝-114.59R6＝48.35R7＝13.63R8＝36.78R9＝9.86R10＝21.13R11＝-56.23R12＝11.55R13＝-13.63R14＝8.29R15＝28.18R16＝-113.02 d1＝1.50d2＝5.81d3＝2.76d4＝1.62d5＝2.02d6＝4.65d7＝2.80d8＝2.09d9＝1.08d10＝2.41d11＝0.11d12＝3.90d13＝1.18d14＝14.01d15＝7.17 n1＝1.70557n2＝1.79192n3＝1.59143n4＝1.80642n5＝1.73429n6＝1.80811n7＝1.80811n8＝1.67765n9＝1.67340 v1＝41.0v2＝25.5v3＝60.9v4＝34.7v5＝28.2v6＝46.3v7＝46.3v8＝31.8v9＝46.9
可变透镜                  空隙                             空隙                            焦距
位置
1                        d6＝4.65                         d14＝14.01                     f1＝19.2
2                        d6＝2.12                         d14＝16.56                     f2＝22.3
                                         表2
    半径     厚度和空隙     折射率ne     阿贝分散数ve
    R1＝60.43R2＝14.75R3＝18.97R4＝41.57R5＝-76.63R6＝76.63R7＝17.15R8＝39.81R9＝11.97R10＝24.76R11＝-79.72R12＝14.23R13＝-17.40R14＝10.37R15＝35.48R16＝-347.16 d1＝1.80d2＝4.14d3＝2.94d4＝1.80d5＝1.60d6＝5.89d7＝3.41d8＝2.80d9＝1.17d10＝2.64d11＝0.20d12＝4.60d13＝1.20d14＝18.21d15＝8.10 n1＝1.67341n2＝1.69413n3＝1.52458n4＝1.83935n5＝1.73430n6＝1.77621n7＝1.80832n8＝1.65222n9＝1.67341 v1＝46.8v2＝31.1v3＝59.2v4＝37.0v5＝28.2v6＝49.4v7＝46.3v8＝33.6v9＝46.8
可变透镜                    空隙                              空隙                             焦距
位置
1                           d6＝5.89                         d14＝18.21                      f1＝25.8
2                           d6＝2.55                         d14＝21.56                      f2＝30.0
                                      表3
    半径     厚度和空隙     折射率ne     阿贝分散数ve
  R1＝43.80R2＝11.87R3＝16.30R4＝34.64R5＝-112.67R6＝40.07R7＝12.65R8＝9.47R9＝19.32R10＝-40.60R11＝11.88R12＝-9.94R13＝8.28R14＝29.40R15＝-108.14 d1＝3.00d2＝4.93d3＝2.50d4＝1.30d5＝2.60d6＝5.40d7＝3.74d8＝0.95d9＝2.43d10＝0.10d11＝4.23d12＝1.28d13＝14.00d14＝6.30 n1＝1.67402n2＝1.72310n3＝1.61520n4＝1.81264n5＝1.75844n6＝1.79012n7＝1.67765n8＝1.67340 v1＝39.0v2＝29.3v3＝58.5v4＝25.2v5＝52.1v6＝44.0v7＝31.8v8＝46.9
可变透镜                   空隙                          空隙                             焦距
位置
1                          d6＝5.40                     d14＝14.00                      f1＝19.2
2                          d6＝2.96                     d14＝16.51                      f2＝22.3
                                        表4
    半径     厚度和空隙     折射率ne     阿贝分散数ve
 R1＝64.11R2＝5.05R3＝19.17R4＝56.56R5＝-89.83R6＝45.05R7＝16.13R8＝11.93R8＝21.84R10＝-79.02R11＝13.81R12＝-17.01R13＝10.10R14＝35.42R15＝-348.47 d1＝1.70d2＝4.59d3＝2.80d4＝1.75d5＝1.54d6＝5.95d7＝6.46d8＝1.40d9＝2.60d10＝0.10d11＝4.24d12＝1.30d13＝18.19d14＝7.90 n1＝1.67402n2＝1.65222n3＝1.48914n4＝1.70824n5＝1.80832n6＝1.80832n7＝1.71142n8＝1.67341 v1＝39.0v2＝33.6v3＝70.2v4＝39.1v5＝46.3v6＝46.3v7＝30.0v8＝46.8
可变透镜                  空隙                             空隙                             焦距
位置
1                         d6＝5.95                        d14＝18.19                    f1＝25.8
2                         d6＝2.57                        d14＝21.55                    f2＝30.0
                                        表5
实施例   表1   表2   表3   表4
最大孔径角[°]最大孔径比缩放比f2/f1焦距，第一组焦距，第二组焦距，第三组系统的总焦距f1焦距，第一组/f1焦距，第二组/f1焦距，第三组/f1物体侧截距物体侧截距/f1物镜长度物镜长度/f1最大物体高度距离(位置1中的第二组到第三组)距离/最大物体高度平均折射率平均阿贝分散数   11.11∶2.61.2-27.717.334.219.25-1.440.901.784.30.2253.12.7610.914.01.291.7329940.2   10.31∶2.81.2-37.021.848.225.8-1.440.851.876.00.2360.52.3413.818.21.331.7084442.0   10.91∶2.61.2-27.216.935.019.26-1.410.881.824.70.2452.82.7410.914.01.281.7155740.8   10.31∶2.81.2-37.222.048.125.8-1.440.851.876.10.2460.52.3413.818.21.331.6906443.9

Claims (8)

1.一种投影物镜，具有可变焦距，优选地用于成象转镜矩阵或反射和/或发射LCD，所述投影物镜包括布置在共同光轴(2)上的三组透镜(G1、G2、G3)，其中从面对投影屏幕(1)的一侧开始，用于聚焦的第一组透镜(G1)和用于改变焦距的第二组透镜(G2)以位置可变的方式布置在光轴(2)上，而第三组透镜(G3)是固定的，其特征在于，满足以下条件：
1.0h max＜dG2-G3＜1.5h max和
s≤10mm，其中h max是最大物体高度，dG2-G3是位于第一位置的透镜组(G2)和透镜组(G3)之间的距离，s是物体侧截距。
2.如权利要求1所述的投影物镜，其特征在于，满足以下条件：
1.2f1＜fG1＜1.7f1，
其中f1是第一位置上的物镜的总焦距，fG1是第一透镜组(G1)的焦距的绝对值。
3.如权利要求1所述的投影物镜，其特征在于，满足以下条件：
0.7f1＜fG2＜1.1f1，
其中fG2是第二透镜组G2的焦距的绝对值。
4.如权利要求1所述的投影物镜，其特征在于，满足以下条件：
1.5fl＜fG3＜2.0f1，
其中fG3是第三透镜组G3的焦距的绝对值。
5.如权利要求1到4中任一项所述的投影物镜，其特征在于，从面对投影屏幕(1)的一侧开始：
第一组透镜(G1)，包括
一个凹弯月形透镜(3)，
一个凸弯月形透镜(4)，和
一个凹透镜(5)；
第二组透镜(G2)，包括
一个凹弯月形透镜(12)或者一个由凸弯月形透镜(6)和凹弯月形透镜(7)构成的负透镜组件，
一个凸透镜(8)，和
一个由凸透镜(9)和凹透镜(10)组成的正透镜组件；以及
第三组透镜(G3)，包括
至少一个凸透镜(11)。
6.如前述权利要求中任一项所述的投影物镜，其特征在于，满足以下条件：
2.0＜L/f1＜3.0，
其中L是物镜的总长度。
7.如前述权利要求中任一项所述的投影物镜，其特征在于，满足以下条件：
1.68＜navg＜1.74，
其中navg是透镜的平均折射率。
8.如前述权利要求中任一项所述的投影物镜，其特征在于，满足以下条件：
40.0＜vavg＜44.0，
其中vavg是透镜的阿贝分散数的平均值。
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