CN1717608A - 投射透镜和投影型图像显示装置 - Google Patents

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CN1717608A CN 200480001546 CN200480001546A CN1717608A CN 1717608 A CN1717608 A CN 1717608A CN 200480001546 CN200480001546 CN 200480001546 CN 200480001546 A CN200480001546 A CN 200480001546A CN 1717608 A CN1717608 A CN 1717608A
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Abstract

一种投射透镜，其包括从放大侧到缩小侧依次设置的负折射力的第1透镜组和正折射力的第2透镜组，满足下述条件式(1)～(4)，并具有大于等于110度的视场角。(1)25.0＜Fb，(2)F＜0.65H，(3)30F＜|EP|，(4)4F＜T，其中，Fb是从透镜的缩小侧最终面到像点的空气换算后的距离(mm)，H是缩小侧的最大像高(mm)，F是投射透镜整体的焦距(mm)，EP是出瞳距离(mm)，T是第1透镜组和第2透镜组的间隔进行空气换算后的距离(mm)。使用该方法，在放大显示面的图像并将其投影到屏幕上的投射透镜中，提供可进一步实现广角化，并在各种像差校正方面优异的高性能的投射透镜和使用该投射透镜的小深度投影型图像显示装置。

Description

投射透镜和投影型图像显示装置
技术领域
本发明涉及适合用作将液晶显示元件和微反射镜元件(DMD)等的显示画面上的图像放大并投影的投影型图像显示装置的投射透镜的高性能的焦点后移型投射透镜以及使用该投射透镜的投影型图像显示装置。
背景技术
作为投影型图像显示装置，公知的是，投射透镜相对于屏幕设置在与观察者相同侧的正投方式，以及屏幕设置在投射透镜和观察者之间的背投方式。
其中，背投方式的投影型图像显示装置为了减小外部光的影响，将光源到屏幕容纳在1个箱体内，从背面的投射透镜向箱前面的屏幕进行照射。对于背投方式的投影型图像显示装置，随着显示画面变大，需要减小装置整体的深度。
因此，以下构成是众所周知的，即：通过在箱体内配备反射镜，对从投射透镜出射的光进行反射，并使光路折曲来进行小型化。
然而，对于在箱体内配备了反射镜的背投方式的投影型图像显示装置，需要大的平面反射镜，并且支撑该反射镜的框架必须是高刚性的框架，这成为成本升高的主要原因。
对于背投方式的投影型图像显示装置，随着显示画面变大，需要使电视机主体小型化，为了满足该要求，对于投射透镜，需要高视场角化和短焦点化。
在投射透镜中，在透镜和显示元件之间具有用于颜色合成和照明的棱镜，因此，透镜需要长的后焦点，并且由于棱镜的特性在画面中不会改变，所以要求透镜的缩小侧是远心的。因此，为了使投射透镜广角化，采用由具有负折射力的前组透镜和具有正折射力的后组透镜构成的焦点后移型结构，并且必须增强前组透镜和后组透镜的功率，从而使透镜相对于光圈的对称性显著降低，并使各种像差的校正变得困难。
对于以这种广角化为目的并且透镜退回长的焦点后移型投射透镜，以往具有许多提案，例如在特开2001-42211、特开2003-15033、以及特开2003-57540中进行了公开。
然而，在这些以往的设计例中，在专利文献1中，视场角为92度，在专利文献2中，视场角为100度，在专利文献3中，视场角为81度等，都没有实现充分的广角化，投射距离长，不能减小投影型图像显示装置的深度。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而提出的，本发明的目的是提供可进一步实现广角化，并在各种像差校正方面优异的高性能的投射透镜。
并且，本发明的目的提供使用了广角并且投射距离短的高性能的投射透镜的小深度投影型图像显示装置。
为了实现上述目的，本发明的第1方面提供了一种用于放大显示面的图像并将其投影到屏幕上的投射透镜，其特征在于，包括从放大侧到缩小侧依次设置的具有负折射力的第1透镜组和具有正折射力的第2透镜组，满足下述条件式(1)～(4)，并具有大于等于110度的视场角。
(1)25.0＜Fb，(2)F＜0.65H，(3)30F＜|EP|，(4)4F＜T
其中，Fb是从透镜的缩小侧最终面到像点的空气换算后的距离(mm)，H是缩小侧的最大像高(mm)，F是投射透镜整体的焦距(mm)，EP是出瞳距离(mm)，T是第1透镜组和第2透镜组的间隔进行空气换算后的距离(mm)。
通过满足这些条件式(1)～(4)，可以确保后焦点的必需长度，防止画面上的颜色不均匀，使光路折曲，并且可以实现大于等于110度的高视场角化，能够良好地校正各种像差。
本发明的第2方面提供了一种投射透镜，根据上述第1方面的投射透镜，其特征在于，还满足下述条件式(5)和(6)。
(5)-3.5＜F1/F＜-1.5，(6)3.0＜F2/F＜5.5
其中，F1是第1透镜组的焦距(mm)，F2是第2透镜组的焦距(mm)。
通过满足条件式(5)和(6)，可以适当地进行第1透镜组和第2透镜组的功率分配，可以确保像差校正。
本发明的第3方面提供了一种投射透镜，根据上述第1或第2方面的投射透镜，其特征在于，前述第1透镜组包含至少1枚非球面透镜，并且当把近似球面和非球面的形状差作为非球面量时，该非球面透镜的非球面量大于等于0.5mm。
通过使用具有大非球面量的非球面透镜，可以有效地校正诸如像散、像面弯曲、失真等的像差，实现高性能的投射透镜。
本发明的第4方面提供了一种投射透镜，根据上述第3方面的投射透镜，其特征在于，前述非球面透镜是将树脂层与玻璃透镜母材的表面接合而成的复合透镜。
由于这种复合透镜能够容易地实现大于等于0.5mm的非球面量，因而可以减少第1透镜组所需要的透镜枚数，实现低的成本。
本发明的第5方面提供了一种投射透镜，根据上述第1～第4方面中的任意一项的投射透镜，其特征在于，前述第2透镜组包含至少1枚非球面透镜和至少1组接合透镜。
通过这样构成第2透镜组，可以良好地校正色像差。
本发明的第6方面提供了一种投射透镜，根据前述第5方面的投射透镜，其特征在于，前述接合透镜由至少1枚具有正折射力的透镜和1枚具有负折射力的透镜构成，并且满足下述条件式(7)和(8)。
(7)0.15＜|Np-Nn|，(8)30＜|Vp-Vn|
其中，Np是具有正折射力的透镜的折射率，Nn是具有负折射力的透镜的折射率，Vp是具有正折射力的透镜的阿贝数，Vn是具有负折射力的透镜的阿贝数。
通过使用满足条件式(7)和(8)的条件的接合透镜，可以有效地校正色像差。
本发明的第7方面提供了一种投射透镜，根据上述第1～第6方面中的任意一项的投射透镜，其特征在于，在前述第1透镜组和前述第2透镜组之间设置有使光路折曲的光路折曲单元。
通过使投射透镜中的光路折曲，可以防止投射装置朝屏幕后方突出，使装置整体小型化。
本发明的第8方面提供了一种投射透镜，根据上述第1～第7方面中的任意一项的投射透镜，其特征在于，在从前述第2透镜组的缩小侧最终面到像点之间设置有颜色合成单元。
由于本发明的投射透镜可以确保长的后焦点，因而可以在第2透镜的后方设置颜色合成单元。
本发明的第9方面提供了一种利用透射透镜放大显示面的图像并将其投影到屏幕上的投影型图像显示装置，其特征在于，前述投射透镜包括从放大侧到缩小侧依次设置的具有负折射力的第1透镜组和具有正折射力的第2透镜组，满足下述条件式(1)～(4)，并具有大于等于110度的视场角。
(1)25.0＜Fb，(2)F＜0.65H，(3)30F＜|EP|，(4)4F＜T
其中，Fb是从透镜的缩小侧最终面到像点的空气换算后的距离(mm)，H是缩小侧的最大像高(mm)，F是投射透镜整体的焦距(mm)，EP是出瞳距离(mm)，T是第1透镜组和第2透镜组的间隔进行空气换算后的距离(mm)。
由于使用超广角并且投射距离短的高性能的投射透镜，因而可以形成小深度的投影型图像显示装置。
本发明的投射透镜由于是具有超广角的视场角和规定光学性能的高性能的焦点后移型透射透镜，因而可用作背投方式的投影型图像显示装置的投射透镜。并且本发明的投影型图像显示装置可用作小深度的小型投影电视等。
附图说明
图1是背投方式的投影型图像显示装置的概略结构图。
图2是示出本发明的投射透镜的实施例1的结构的截面图。
图3是实施例1的投射透镜的像差图。
图4是示出本发明的投射透镜的实施例2的结构的截面图。
图5是实施例2的投射透镜的像差图。
图6是示出本发明的投射透镜的实施例3的结构的截面图。
图7是实施例3的投射透镜的像差图。
图8是示出本发明的投射透镜的实施例4的结构的截面图。
图9是实施例4的投射透镜的像差图。
具体实施方式
下面，对本发明的投射透镜和投影型图像显示装置的实施方式进行说明，但本发明不限于以下实施方式。
图1是表示背投方式的投影型图像显示装置的示例的概略结构图。本发明的投射透镜适合用作背投方式的投影型图像显示装置100的投射透镜。投影型图像显示装置100为了减少外部光的影响，将投射装置110和透射型屏幕120容纳在1个箱体130内，从箱体130背面的投射装置110的投射透镜1向箱体130前面的透射型屏幕120的内部进行照射。观众从透射型屏幕120的表面侧观看放大投影到屏幕120上的图像。
投射装置110利用分色镜将诸如超高压水银灯等的光源111的光分离成R、G、B三种颜色，使各个光通过诸如液晶面板等的显示装置112，通过诸如二向棱镜等的颜色合成单元10对通过显示装置112的显示面的各个光进行合成，通过1个投射透镜1放大显示面的图像并将其投影到透射型屏幕120上。
与以往的投射透镜相比较，本发明的投射透镜1视场角大，由于具有大于等于110度，优选地具有大于等于120度的超广角的视场角，因而可适用于不通过反射镜而直接投射到屏幕120上的方式。如果视场角扩大，则可以减小投影型图像显示装置100的深度D。例如，如图1所示，当视场角是120度时，在使用可以使光路折曲来缩短全长的投射透镜1的情况下，对于50英寸的大画面可以采用深度D为45cm左右的投影型图像显示装置100。因此，本发明的投影型图像显示装置100由于使用了这种投射透镜1，因而尽管是大画面，也能缩短深度，实现极小型化。
本发明的投射透镜作为从放大侧(屏幕侧)到缩小侧(颜色合成单元侧)依次具有负折射力的第1透镜组和正折射力的第2透镜组的整体，具有非对称的焦点后移型结构。
图2和图3是实施例1的透镜截面图和像差图。图4和图5是实施例2的透镜截面图和像差图。图6和图7是实施例3的透镜截面图和像差图。图8和图9是实施例4的透镜截面图和像差图。
在各个透镜截面图中，由Ri(i是从1开始的整数)表示的符号从放大侧向缩小侧依次表示透镜面序号，由di(i是从1开始的整数)表示的符号从放大侧向缩小侧依次表示主光轴上的透镜的中心厚度和透镜间的空气间隔(mm)。G1表示第1透镜组，G2表示第2透镜组。诸如二向棱镜等的颜色合成单元10对通过了诸如3枚液晶显示装置等的显示装置112的3种颜色进行合成，并将该颜色合成单元10表示为方框。像面与颜色合成单元10的缩小侧的面大致相同。并且，在第1透镜组G1和第2透镜组G2之间设置有作为光路折曲单元20的反射镜或棱镜。
并且，在各像差图的球面像差图中示出了相对于c线、d线、g线的像差，在像散图中示出了相对于径向(S)像面和切向(T)像面的像差。另外，像差图中的ω表示半视场角。
本发明的投射透镜从放大侧到缩小侧依次具有负折射力的第1透镜组G1和正折射力的第2透镜组G2，并具有大于等于110度，优选地具有大于等于120度的视场角。由于采用这种超广角的视场角，因而必须满足下述条件式(1)～(4)。
(1)25.0＜Fb
(2)F＜0.65H
(3)30F＜|EP|
(4)4F＜T
其中，Fb是从透镜的缩小侧最终面到像点的空气换算后的距离(mm)，H是缩小侧的最大像高(mm)，F是投射透镜整体的焦距(mm)，EP是出瞳距离(mm)，T是第1透镜组G1和第2透镜组G2的间隔进行空气换算后的距离(mm)。
条件式(1)是用于确保投射光学系统的后焦点的必要长度的条件式。通过满足条件式(1)，可以将缩小侧最终面(最接近像面的透镜面)的透镜和像面的距离充分拉开，并在其间设置诸如颜色合成棱镜等的颜色合成单元10。
条件式(2)是用于以缩小侧的最大像高为基准来确保投射透镜的焦距的条件式。缩小侧的最大像高是从光轴到显示面的最外围的距离，即显示面的大小。通过满足条件式(2)，缩短投射透镜的焦距使其小于缩小侧的像高，可以使投射透镜的视场角成为广角，缩短投射距离。
条件式(3)是用于尽可能地抑制颜色合成单元的角度依赖性的影响的条件式。设置在二向棱镜内的蒸镀膜具有对光线入射角的角度依赖性。通过满足条件式(3)，可以使主光线相对显示面大致垂直，防止画面上的颜色不均匀。出瞳距离EP可以是无限大。
条件式(4)是用于确保第1透镜组G1和第2透镜组G2的间隔的条件式。通过满足条件式(4)，可以增大第1透镜组G1和第2透镜组G2的间隔，防止第1透镜组G1和第2透镜组G2的功率过大，提高透镜的成像性能，并且，通过在该空间配置反射镜或棱镜光路折曲单元来使光路折曲，可以使投射装置小型化。对第1透镜组G1和第2透镜组G2的间隔进行空气换算后的距离T的大小没有限制，其可以增大到不妨碍装置小型化的程度。
通过满足这些条件式(1)～(4)，可以实现大于等于110度的高视场角化，并且可以良好地校正各种像差。
并且，为了实现大于等于110度的高视场角化，最好满足下述条件式(5)和(6)。
(5)-3.5＜F1/F＜-1.5
(6)3.0＜F2/F＜5.5
其中，F1是第1透镜组G1的焦距(mm)，F2是第2透镜组G2的焦距(mm)。
条件式(5)是用于规定第1透镜组G1的功率分配并确保像差校正的条件式。当超过条件式(5)的上限时，经常出现第1透镜组G1的功率过强、歪曲像差和慧形像差等的校正变得困难的情况。另一方面，当超过条件式(5)的下限时，经常出现第1透镜组G1和第2透镜组G2的间隔增大、第1透镜组G1的透镜直径过大的情况。
条件式(6)是用于规定第2透镜组G2的功率分配并确保像差校正的条件式。当超过条件式(6)的上限时，经常出现第2透镜组G2的功率减小、确保透镜退回变得困难的情况。另一方面，当超过条件式(6)的下限时，经常出现第2透镜组G2的功率过大、倍率色像差和像面弯曲等的像差校正变得困难的情况。
并且，第1透镜组G1包含至少1枚非球面透镜，并且当把近似球面和非球面的形状差作为非球面量时，优选地该非球面透镜的非球面量大于等于0.5mm。
通过将具有大非球面量的非球面透镜用于第1透镜组G1，可以有效地校正诸如像散、像面弯曲、失真等的像差，实现高性能的投射透镜。将这种非球面设置在第1透镜组G1的放大侧的最初面、缩小侧最终面或者最终面的前一面是有效的。
并且，作为非球面量大于等于0.5mm的非球面透镜，优选地使用对树脂层与玻璃透镜母材的表面进行接合而成的复合透镜。
这种复合透镜可以使树脂层的最大厚度增厚至1～10mm，可以容易地实现大于等于0.5mm的非球面量。通过使用具有大非球面量的复合透镜，可以减少第1透镜组G1所需要的透镜枚数，缩短投射透镜整体的长度，并且可以实现低成本化。
例如可以如下制造这种复合透镜：将玻璃透镜母材和玻璃模具对置设置，在它们的侧面上贴附粘接带，密封玻璃透镜母材和玻璃模具之间的空隙，组装复合透镜成形模具，向复合透镜成形模具的空隙内注入紫外线硬化性树脂合成物，从玻璃透镜母材和玻璃模具的两侧照射紫外线，使紫外线硬化性树脂合成物硬化，在玻璃透镜母材上形成树脂层，然后，剥离粘接带，使玻璃模具与树脂层分离。
并且，优选地第2透镜组G2包含至少1枚非球面透镜和至少1组接合透镜。
通过这样构成第2透镜组G2，可以良好地校正色像差。
优选地，包含在第2透镜组G2内的接合透镜由至少1枚正折射力的透镜和1枚负折射力的透镜构成，并且满足下述条件式(7)和(8)。
(7)0.15＜|Np-Nn|
(8)30＜|Vp-Vn|
其中，Np是正折射力的透镜的折射率，Nn是负折射力的透镜的折射率，Vp是正折射力的透镜的阿贝数，Vn是负折射力的透镜的阿贝数。
通过使用满足条件式(7)和(8)的条件的接合透镜，可以有效地校正色像差。
并且，优选地在第1透镜组G1和第2透镜组G2之间设置有使光路折曲的诸如反射镜或棱镜等的光路折曲单元。
通过使投射透镜中的光路折曲，可以防止投射装置朝屏幕后方突出，可以使装置整体小型化。
(实施例1)
表1示出了实施例1的设计数据。表1示出图2所示透镜截面图中的各个透镜面Ri的曲率半径R(mm)、各个透镜的中心厚度和各个透镜间的空气间隔di(mm)、从放大侧到缩小侧依次第i个光学材料对d线的折射率Nd和阿贝数Vd。并且，表1下段示出了下述非球面式中的非球面系数k、A4、A6、A8、A10。
[式1]
z = cr 2 1 + 1 - ( 1 + k ) c 2 r 2 + A 4 r 4 + A 6 r 6 + A 8 r 8 + A 10 r 10
式中，z是曲面坐标值，r是在与光轴正交的方向上距光轴的距离，c是透镜顶点的曲率，k、A4、A6、A8、A10分别是非球面系数。
[表1]
  面No   曲率半径R 间隔d Nd Vd
  1   119.56   11.0   1.60311   60.7   L1
  2   267.95   0.1
  3   151.25   4.5   1.77250   49.6   L2
  4   40.73   6.4
  5   57.93   3.2   1.77250   49.6   L3
  6   34.05   7.1
  7   60.04   2.8   1.77250   49.6   L4
  8   29.71   7.1
  9   78.59   3.5   1.49180   57.5   L5非球面透镜
  10   32.28   55.4
  11   70.03   1.0   1.80400   46.6   L6
  12   12.13   0.1
  13   12.64   3.5   1.76182   26.6   L7
  14   -235.77   1.6
  15   ∞   10.7   光圈
  16   117.04   5.0   1.49700   81.6   L8
  17   -16.625   0.1
  18   -21.01   4.4   1.72047   34.7 L9、L10接合透镜
  19   17.892   7.5   1.49700   81.6
  20   -52.23   0.1
  21   154.69   7.9   1.49700   81.6 L11、L12接合透镜
  22   -19.785   1.7   1.72047   34.7
  23   -36.25   0.1
  24   389.78   8.5   1.48749   70.1   L13非球面透镜
  25   -21.14   6.6
  26   ∞   37.0   1.51633   64.1   棱镜
  27   ∞
非球面数据
  面No   K   A4   A6   A8   A10
  9   7.4685   2.0797E-05   -1.1810E-08   1.2767E-11   1.1840E-14
  25   -1.6613   -9.2184E-07   -1.5153E-08   3.6094E-12   -6.4012E-14
构成该实施例1的投射透镜1a的第1透镜组G1的最终第5个透镜L5的面向放大侧的第9面是非球面量大于等于0.5mm的非球面。并且，第2透镜组G2的最终透镜的第13个透镜L13的面向缩小侧的最终面即第25面为非球面。另外，光圈R15设置在构成第2透镜组G2的第2个透镜L7和第3个透镜L8之间。并且，构成第2透镜组G2的第9个透镜L9和接下来的第10个透镜L10为接合透镜，第11个透镜L11和接下来的第12个透镜L12为接合透镜。
表5示出设计规格值。视场角是120度，满足条件式(1)～(8)。尽管是达到视场角120度的超广角透镜，然而根据图3的像差图，确认其具有规定的光学性能。
(实施例2)
表2示出实施例2的设计数据。表2示出图4的透镜截面图中的各个透镜面Ri的曲率半径R(mm)、各个透镜的中心厚度和各个透镜间的空气间隔di(mm)、从放大侧到缩小侧依次第i个光学材料对d线的折射率Nd和阿贝数Vd。并且，表2下段示出前述非球面式中的非球面系数k、A4、A6、A8、A10。
[表2]
  面No 曲率半径R 间隔d Nd Vd
  1   -80.86   0.5   1.54860   44.3   L1、L2接合透镜
  2   120   2.5   1.77250   49.6
  3   44.996   22.1
  4   -279.47   3.2   1.77250   49.6   L3
  5   52.51   53.6
  6   70.03   1.0   1.80400   46.6   L4
  7   12.13   0.1
  8   12.64   3.5   1.76182   26.6   L5
  9   -235.77   1.6
  10   ∞   10.7   光圈
  11   117.04   5.0   1.49700   81.6   L6
  12   -16.625   0.1
  13   -21.01   4.4   1.72047   34.7 L7、L8接合透镜
  14   17.892   7.5   1.49700   81.6
  15   -52.23   0.1
  16   154.69   7.9   1.49700   81.6 L9、L10接合透镜
  17   -19.785   1.7   1.72047   34.7
  18   -36.25   0.1
  19   389.78   8.5   1.48749   70.1   L11非球面透镜
  20   -21.14   6.6
  21   ∞   37.0   1.51633   64.1   棱镜
  22   ∞
非球面数据
  面No K A4 A6 A8 A10
  1   -13.2299   9.0658E-06   -7.8959E-09   4.6057E-12   -1.4352E-15
  20   -1.6613   -9.2184E-07   -1.5153E-08   3.6094E-12   -6.4012E-14
构成实施例2的投射透镜1b的第1透镜组G1的第1个透镜L1和第2个透镜L2构成复合透镜，第1个透镜L1的面向放大侧的第1面是非球面量大于等于0.5mm的非球面。该复合透镜的树脂层的中心厚度约0.5mm，最大树脂层厚约5mm。并且，第2透镜组G2的最终透镜即第11个透镜L11的面向缩小侧的最终面即第20面为非球面。另外，光圈R10设置在构成第2透镜组G2的第2个透镜L5和第3个透镜L6之间。并且，构成第2透镜组G2的第7个透镜L7和接下来的第8个透镜L8为接合透镜，第9个透镜L9和接下来的第10个透镜L10为接合透镜。
表5示出设计规格值。视场角是121度，满足条件式(1)～(8)。尽管是达到视场角121度的超广角透镜，然而根据图5的像差图，确认其具有规定的光学性能。并且，由于复合透镜具有非常大的非球面，因而与实施例1相比较，可以将第1透镜组G1的透镜枚数从5枚削减到2枚，即削减3枚。因此，实施例2的投射透镜1b可以实现小型化和低成本化。
(实施例3)
表3示出实施例3的设计数据。表3示出图6的透镜截面图中的各个透镜面Ri的曲率半径R(mm)、各个透镜的中心厚度和各个透镜间的空气间隔di(mm)、从放大侧到缩小侧依次第i个光学材料对d线的折射率Nd和阿贝数Vd。并且，表3下段示出前述非球面式中的非球面系数k、A4、A8、A8、A10。
[表3]
  面No   曲率半径R   间隔d   Nd   Vd
  1   90.83   8.1   1.60311   60.7   L1
  2   206.15   0.1
  3   116.43   3.5   1.77250   49.6   L2
  4   32.52   5.6
  5   50.10   2.5   1.77250   49.6   L3
  6   26.59   6.6
  7   56.94   2.1   1.77250   49.6   L4
  8   30.55   0.8
  9   47.86   2.6   1.49180   57.5   L5非球面透镜
  10   25.78   10.0
  11   ∞   42.0   1.62004   36.3   棱镜
  12   ∞   11.5
  13   81.17   1.5   1.74320   49.3   L6
  14   12.873   0.1
  15   13.578   3.5   1.76182   26.6   L7
  16   -148.13   1.2
  17   ∞   10.3   光圈
  18   149.84   4.7   1.60311   60.7   L8
  19   -15.09   0.1
  20   -16.70   4.5   1.72047   34.7 L9、L10接合透镜
  21   19.70   6.2   1.49700   81.6
  22   -84.06   0.1
  23   116.93   7.2   1.49700   81.6 L11、L12接合透镜
  24   -18.388   1.4   1.83400   37.2
  25   -28.67   0.1
  26   ∞   7.7   1.48749   70.1   L13非球面透镜
  27   -21.224   13.4
  28   ∞   26.6   1.51633   64.1   棱镜
  29   ∞
非球面数据
  面No K A4 A6 A8 A10
  9   1.4479   3.1475E-05   -1.1439E-08   1.4321E-11   9.4917E-14
  27   -1.6613   -9.2184E-07   -1.5153E-08   3.6094E-12   -6.4012E-14
该投射透镜1c采用在第1透镜组G1和第2透镜组G2之间设置有使光路折曲的棱镜20，以使光路折曲90度的结构，从而有助于投影型图像显示装置的小型化。构成第1透镜组G1的最终第5个透镜L5的面向放大侧的第9面是非球面量大于等于0.5mm的非球面。并且，第2透镜组G2的最终透镜的第13个透镜L13的面向缩小侧的最终面即第27面为非球面。另外，光圈R17设置在构成第2透镜组G2的第2个透镜L7和第3个透镜L8之间。并且，构成第2透镜组G2的第9个透镜L9和接下来的第10个透镜L10为接合透镜，第11个透镜L11和接下来的第12个透镜L12为接合透镜。
表5示出设计规格值。视场角是121度，满足条件式(1)～(8)。尽管是达到视场角121度的超广角透镜，然而根据图7的像差图，确认其具有规定的光学性能。
(实施例4)
表4示出实施例4的设计数据。表4示出图8的透镜截面图中的各个透镜面Ri的曲率半径R(mm)、各个透镜的中心厚度和各透镜间的空气间隔di(mm)、从放大侧到缩小侧依次第i个光学材料对d线的折射率Nd和阿贝数Vd。并且，表4下段示出前述非球面式中的非球面系数k、A4、A6、A8、A10。
[表4]
  面No 曲率半径R 间隔d Nd Vd
  1   531.34   11.0   1.60311   60.7   L1
  2   2838.87   0.1
  3   149.577   4.5   1.77250   49.6   L2
  4   28.59   17.9
  5   29.671   2.3   1.77250   49.6   L3、L4接合透镜
  6   22.91   0.5   1.54860   44.3
  7   14.36   25.0
  8   ∞   45.0   1.62004   36.3   棱镜
  9   ∞   5.574
  10   70.03   1.0   1.74320   49.3   L5
  11   12.13   0.1
  12   12.64   3.5   1.76182   26.6   L6
  13   -235.77   1.627
  14   ∞   10.736   光圈
  15   117.04   5.0   1.49700   81.6   L7
  16   -16.625   0.1
  17   -21.01   4.35   1.72047   34.7   L8、L9接合透镜
  18   17.89   7.5   1.49700   81.6
  19   -52.23   0.1
  20   154.69   7.85   1.49700   81.6   L10、L11接合透镜
  21   -19.785   1.7   1.72047   34.7
  22   -36.25   0.1
  23   389.78   8.5   1.48749   70.1   L12非球面透镜
  24   -21.14   6.6
  25   ∞   37.0   1.51633   64.1   棱镜
  26   ∞
非球面数据
  面No   K   A4   A6   A8   A10
  7   -1.118836   -4.6878E-06   6.5700E-10   -1.7687E-11   2.1981E-14
  24   -1.6613   -9.2184E-07   -1.5153E-08   3.6094E-12   -6.4012E-14
该投射透镜1d采用可使第1透镜组G1和第2透镜组G2之间的间隔增大，并在该间隔内设置棱镜20的结构。图8所示的棱镜20尽管不是使光路折曲的棱镜，然而在光学上与使光路折曲的棱镜是相同的。因此，该投射透镜1d也有助于投影型图像显示装置的小型化。
并且，构成第1透镜组G1的第3个透镜L3和第4个透镜L4为接合的复合透镜，第1透镜组G1的最终面的树脂层的第7面是非球面量大于等于0.5mm的非球面。并且，第2透镜组G2的最终透镜的第12个透镜L12的面向缩小侧的最终面即第24面为非球面。另外，光圈R14设置在构成第2透镜组G2的第2个透镜L6和第3个透镜L7之间。并且，构成第2透镜组G2的第8个透镜L8和接下来的第9个透镜L9为接合透镜，第10个透镜L10和接下来的第11个透镜L11为接合透镜。
表5示出设计规格值。视场角是120度，满足条件式(1)～(8)。尽管是达到视场角120度的超广角透镜，然而根据图9的像差图，确认其具有规定的光学性能。并且，由于复合透镜具有大的非球面，因而与实施例1相比较，可以将第1透镜组G1的透镜枚数从5枚削减到3枚，即削减2枚，因此，实施例4的投射透镜1d可以实现小型化和低成本化。
[表5]
  设计规格   符号   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4
  视场角   2ω   120°   121°   121°   120°
  焦距   F1   6.82   6.82   6.80   6.82
  F编号   Fno   3.0   3.0   3.0   3.0
  透镜退回   Fb   31.0   31.0   30.9   31.0
  最大像高   H   11.5   11.5   11.5   11.5
  出瞳距离   EP   257   257   2266   257
  第1组和第2组的间隔   T   55.4   53.6   47.4   55.4
  第1组的焦距   F1   -20.26   -20.28   -19.23   -20.26
  第2组的焦距   F2   31.2   31.2   31.5   31.2

Claims (9)

1、一种用于放大显示面上的图像并将其投影到屏幕上的投射透镜，其特征在于，包括从放大侧到缩小侧依次设置的具有负折射力的第1透镜组和具有正折射力的第2透镜组，满足下述条件式(1)～(4)，并具有大于等于110度的视场角。
(1)25.0＜Fb
(2)F＜0.65H
(3)30F＜|EP|
(4)4F＜T
其中，Fb是从透镜的缩小侧最终面到像点的空气换算后的距离(mm)，H是缩小侧的最大像高(mm)，F是投射透镜整体的焦距(mm)，EP是出瞳距离(mm)，T是对第1透镜组和第2透镜组的间隔进行空气换算后的距离(mm)。
2、根据权利要求1所述的投射透镜，其特征在于，还满足下述条件式(5)和(6)。
(5)-3.5＜F1/F＜-1.5
(6)3.0＜F2/F＜5.5
其中，F1是第1透镜组的焦距(mm)，F2是第2透镜组的焦距(mm)。
3、根据权利要求1或2所述的投射透镜，其特征在于，前述第1透镜组包含至少1枚非球面透镜，并且当把近似球面和非球面的形状差作为非球面量时，该非球面透镜的非球面量大于等于0.5mm。
4、根据权利要求3所述的投射透镜，其特征在于，前述非球面透镜是将树脂层与玻璃透镜母材的表面接合而成的复合透镜。
5、根据权利要求1～4中的任意一项所述的投射透镜，其特征在于，前述第2透镜组包含至少1枚非球面透镜和至少1组接合透镜。
6、根据权利要求5所述的投射透镜，其特征在于，前述接合透镜至少由1枚具有正折射力的透镜和1枚具有负折射力的透镜构成，并且满足下述条件式(7)和(8)。
(7)0.15＜|Np-Nn|
(8)30＜|Vp-Vn|
其中，Np是具有正折射力的透镜的折射率，Nn是具有负折射力的透镜的折射率，Vp是具有正折射力的透镜的阿贝数，Vn是具有负折射力的透镜的阿贝数。
7、根据权利要求1～6中的任意一项所述的投射透镜，其特征在于，在前述第1透镜组和前述第2透镜组之间设置有使光路折曲的光路折曲单元。
8、根据权利要求1～7中的任意一项所述的投射透镜，其特征在于，在从前述第2透镜组的缩小侧最终面到像点之间设置有颜色合成单元。
9、一种使用投射透镜放大显示面的图像并将其投影到屏幕上的投影型图像显示装置，其特征在于，
前述投射透镜包括从放大侧到缩小侧依次设置的具有负折射力的第1透镜组和具有正折射力的第2透镜组，满足下述条件式(1)～(4)，并具有大于等于110度的视场角。
(1)25.0＜Fb
(2)F＜0.65H
(3)30F＜|EP|
(4)4F＜T
其中，Fb是从透镜的缩小侧最终面到像点的空气换算后的距离(mm)，H是缩小侧的最大像高(mm)，F是投射透镜整体的焦距(mm)，EP是出瞳距离(mm)，T是对第1透镜组和第2透镜组的间隔进行空气换算后的距离(mm)。
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