CN201666968U - 投影用变焦透镜及投影型显示装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种投影用变焦透镜及搭载其的投影型显示装置，该投影用变焦透镜是在6组结构下4组移动的、可使伴随变倍的特性的变动减轻的宽视场角的投影用变焦透镜，其从放大侧起由负的第1组(G1)、正的第2组(G2)、负的第3组(G3)、正的第4组(G4)、正的第5组(G5)、正的第6组(G6)构成，且缩小侧成为焦阑系，并在变倍之际，第1组(G1)和第6组(G6)被固定而第2～第5组(G2～G5)被移动，变倍时，第3组(G3)按照在变焦中间区域中位于最靠缩小侧的方式移动。并且，第5组(G5)从放大侧起排列如下部件而成，即：将凹面朝向缩小侧的负透镜、将凸面朝向缩小侧的正透镜、通过将负透镜和正透镜进行接合而成的接合透镜、将凸面朝向缩小侧的正透镜。
Description
技术领域
本发明涉及一种被搭载于投影型显示装置等中的在6组结构下4组移动的投影用变焦透镜、及搭载有该投影用变焦透镜的投影型显示装置。
背景技术
近几年，使用透射型或反射型的液晶显示装置、还有DMD显示装置等的光阀的投影仪装置(投影型显示装置)广泛普及并且逐渐变为高性能化。尤其，随着光阀的分辨率提高，对投影用透镜的分辨性能的要求也越来越高。
而且，将不仅为紧凑的结构并且为更高性能的变焦透镜或高倍率的变焦透镜搭载于投影型显示装置的要求也越来越高。
另外，在投影型显示装置中，为了应对要向大型屏幕从近距离进行投影的期望需求，就要求采用更宽视场角的器件。
作为对这种要求在某种程度上应对的变焦透镜，公知有下述专利文献1、2所述的投影用变焦透镜(参照专利文献1、2)。
专利文献1：日本专利公开第2003-337283号公报
专利文献2：日本专利公开第2005-84455号公报
然而，在上述专利文献1所述的投影用变焦透镜中，伴随变倍的球面像差的变动大的问题存在。
而且，在上述专利文献2所述的投影用变焦透镜中，虽然伴随变倍的球面像差的变动小但非点像差(也称像散)大的问题存在。
因此，在将这种性能的下降要容纳在最近的投影用变焦透镜所要求的允许范围内的情况下，在上述的任意的专利文献中其全视场角也变为50°左右，就无法应对最近的宽视场角化的要求。
发明内容
本发明是借鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种将如上述的伴随变倍的球面像差的变动减轻、并可以使各种像差变得良好且宽视场角的投影用变焦透镜以及搭载这种投影用变焦透镜的投影型显示装置。
本发明的投影用变焦透镜，其特征在于，
从放大侧依次配设具有负的折射力的第1透镜组、具有正的折射力的第2透镜组、具有负的折射力的第3透镜组、具有正的折射力的第4透镜组、具有正的折射力的第5透镜组以及具有正的折射力的第6透镜组，并且缩小侧成为焦阑系，
在变倍时，上述第1透镜组以及上述第6透镜组被固定，上述第2透镜组、上述第3透镜组、上述第4透镜组以及上述第5透镜组被移动，
上述第3透镜组在广角端和望远端之间的、变焦中间区域中位于最靠缩小侧，
上述第5透镜组从放大侧依次排列如下部件而构成，即：将凹面朝向缩小侧的具有负的折射力的透镜、将凸面朝向缩小侧的具有正的折射力的透镜、通过将具有负的折射力的透镜和具有正的折射力的透镜进行接合而成的接合透镜、将凸面朝向缩小侧的具有正的折射力的透镜。
并且，优选在上述第5透镜组的最靠放大侧配设有可变光阑，该可变光阑构成为：按照在变倍的整个区域中使通过的上述光束的光量谋求一定化的方式将其孔径直径进行变化。
另外，优选满足下述条件式(1)。
5.0＜f5/fw……(1)
其中，
f5：上述第5透镜组的焦距
fw：广角端的透镜整个系统的焦距
另外，优选满足下述条件式(2)。
|dd/fw|＜1.0……(2)
其中，
dd：上述第3透镜组的、广角端位置和望远端位置的距离
fw：广角端的透镜整个系统的焦距
并且，优选满足下述条件式(3)。
0.8＜|f1/fw|＜1.6……(3)
其中，
f1：上述第1透镜组的焦距
fw：广角端的透镜整个系统的焦距
另外，优选上述第1透镜组在聚焦时沿着光轴移动。
另外，优选满足下述条件式(4)。
70°＜2ω……(4)
其中，
2ω：广角端的全视场角
本发明的投影型显示装置，其特征在于，具备：光源；光阀；将来自该光源的光束引导至该光阀的照明光学部；上述投影用变焦透镜中的任一个、并且缩小侧为焦阑系的投影用变焦透镜，并且，来自上述光源的光束由上述光阀进行光调制，并由上述投影用变焦透镜投影到屏幕上。
另外，上述“放大侧”是指被投影侧(屏幕侧)，在缩小投影时为了方便起见也将屏幕侧称为放大侧。另一方面，上述“缩小侧”是指原图像显示区域侧(光阀侧)，在缩小投影时为了方便起见也将光阀侧称为缩小侧。
根据本发明的投影用变焦透镜以及使用该投影用变焦透镜的投影型显示装置，其构成如下：从放大侧依次配设负的第1透镜组、正的第2透镜组、负的第3透镜组、正的第4透镜组、正的第5透镜组以及正的第6透镜组，在变倍时，上述第1透镜组以及上述第6透镜组被固定，上述第2～第5透镜组分别被移动，在变倍之际上述第3透镜组在广角端和望远端之间的、变焦中间区域中位于最靠缩小侧。
一般在透镜系统中，视场角越为宽角度，放大侧的透镜直径越变大或透镜总长越变大，而使透镜系统的紧凑化受到阻碍，但在本发明中由于按照移动组的第3透镜组在广角端和望远端的变焦中间区域中位于最靠缩小侧的方式构成，所以能够构成得在变焦整个区域的移动范围变小，从而作为整个系统就能够紧凑化。
并且，根据本发明的投影用变焦透镜以及使用该投影用变焦透镜的投影型显示装置，将第5透镜组从放大侧依次排列如下部件构成，即：将凹面朝向缩小侧的具有负的折射力的透镜、将凸面朝向缩小侧的具有正的折射力的透镜、通过将具有负的折射力的透镜和具有正的折射力的透镜进行接合而成的接合透镜、将凸面朝向缩小侧的具有正的折射力的透镜。
也就是，因为第4透镜组作为整体是正的，所以若将第4透镜组和第5透镜组作为整体来看，则可以看成是类似所谓左右对称型的结构，按照在其中心的空气间隔中配置了将凸面朝向上述缩小侧的正透镜的方式构成的结构。这样，作为第4透镜组和第5透镜组在整体上采用类似左右对称型的结构，不仅能够良好地控制像差以及像差变动，并且通过在中心的空气间隔中配置正透镜，能够良好地校正更高次的慧形像差(也称慧差)。
因此，能够得到将伴随变倍的球面像差的变动减轻并且可以使各种像差变得良好且为宽视场角的投影用变焦透镜以及搭载这种投影用变焦透镜的投影型显示装置。
附图说明
图1是实施例1所涉及的投影用变焦透镜的透镜结构图。
图2是表示实施例1所涉及的变焦透镜在广角端(WIDE)及望远端(TELE)的、各透镜组的移动位置的图。
图3是用于说明本发明的第4透镜组和第5透镜组的作用的简要图。
图4是实施例2所涉及的投影用变焦透镜的透镜结构图。
图5是表示实施例2所涉及的投影用变焦透镜在广角端(WIDE)及望远端(TELE)的、各透镜组的移动位置的图。
图6是实施例3所涉及的投影用变焦透镜的透镜结构图。
图7是表示实施例3所涉及的投影用变焦透镜在广角端(WIDE)及望远端(TELE)的、各透镜组的移动位置的图。
图8是实施例1所涉及的投影用变焦透镜在广角端(WIDE)、中间位置(MIDDLE)、及望远端(TELE)的各像差图。
图9是实施例2所涉及的投影用变焦透镜在广角端(WIDE)、中间位置(MIDDLE)、及望远端(TELE)的各像差图。
图10是实施例3所涉及的投影用变焦透镜在广角端(WIDE)、中间位置(MIDDLE)、及望远端(TELE)的各像差图。
图11是表示本实施方式所涉及的投影型显示装置的一部分的简要图。
图中：1-图像显示面，2-色合成棱镜，3-可变光阑，10-投影用变焦透镜，11a～11c-透射型液晶板，12、13-二向色镜，18a～18c-全反射镜，20-光源，G1～G6-透镜组，L1～L17-透镜，R1～R35-透镜面等的曲率半径，D1～D34-轴上面间隔，Z-光轴
具体实施方式
以下，利用附图对本发明的实施方式详细地进行说明。图1是本发明的实施例1所涉及的变焦透镜在广角端的透镜结构图。以下将该透镜作为代表例说明本实施方式。
即，该透镜作为搭载于投影型显示装置的投影用变焦透镜而被使用，如图1所示，从放大侧依次配设以下部件而构成：在变倍时为固定且具有聚焦功能并且具有负的折射力的第1透镜组G1；为了连续变倍以及对由该连续变倍引起的像面移动进行校正，相互持有关系地移动的具有正的折射力的第2透镜组G2、具有负的折射力的第3透镜组G3、具有正的折射力的第4透镜组G4及具有正的折射力的第5透镜组G5、以及在变倍时被固定的且具有正的折射力的第6透镜组G6。
并且，被构成得缩小侧成为焦阑性的。
另外，如图所示，第1透镜组G1可以由5片(实施例2是4片)透镜L1～L5构成，第2透镜组G2可以由2片透镜L6、L7构成，第3透镜组G3可以由2片透镜L8、L9构成，第4透镜组G4可以由2片透镜L10、L11构成，第5透镜组G5可以由5片透镜L12～L16构成，第6透镜组G6可以由1片透镜L17构成。
并且，在成为上述移动组的第5透镜组G5的最靠放大侧配设可变光阑3，作为优选，该可变光阑3按照在变倍的整个区域中均匀地输入由上述光阀所调制的光的方式，在变倍时其孔径直径(光阑直径)可变。
另外，作为上述可变光阑3可以配设在成为上述移动组的透镜组G2～G5之间或者移动组G2～G5中。
由此，在需要根据投影空间使投影距离变化的情况下，通过不仅使第2透镜组G2、第3透镜组G3、第4透镜组G4、及第5透镜组G5在光轴方向移动而进行变倍操作，并且使可变光阑3在光轴方向移动而进行变倍操作，从而能够将与其要求所对应的、良好的图像质量的影像以同样的明亮度在屏幕上映出。
并且，变倍时的上述第3透镜组G3的、从广角端位置至望远端位置的移动不是线形的，而在广角端和望远端之间的变焦中间区域中移动至最靠缩小侧的位置。由此，能够构成为在变焦整个区域的移动范围变小，并且作为整个系统能够变为紧凑化。
并且，上述第5透镜组G5从放大侧依次排列如下部件而构成，即：由将凹面朝向缩小侧的具有负的折射力的透镜构成的第12透镜L12、由将凸面朝向缩小侧的具有正的折射力的透镜构成的第13透镜L13、通过将由具有负的折射力的透镜构成的第14透镜L14以及由具有正的折射力的透镜构成的第15透镜L15进行接合而成的接合透镜、由将凸面朝向缩小侧的具有正的折射力的透镜构成的第16透镜L16。
由此，如图3所示，上述第4透镜组G4和上述第5透镜组G5从放大侧依次构成为：构成正光焦度(power：也称折射力)部的第4透镜组G4；构成负光焦度部的第12透镜L12；构成负光焦度部的、由第14透镜L14和第15透镜L15构成的接合透镜；构成正光焦度部的第16透镜L16，从而能够为构筑类似正负负正的左右对称型的透镜系统，并且通过该结构能够将像差校正变得极其良好。
并且，在类似该左右对称型的透镜系统的中央位置(正负负正的各透镜之中的、2个负透镜之间的位置)配设正光焦度部的第13透镜L13，由此能够校正更高次的慧形像差。
并且，在本发明的投影型变焦透镜中，优选满足下述条件式(1)～(4)。
即，本发明的实施方式首先满足下述条件式(1)。
5.0＜f5/fw……(1)
其中，
f5：第5透镜组G5的焦距
fw：广角端的透镜整个系统的焦距
该条件式(1)就第5透镜组G5而言，由于通过采用类似左右对称型的透镜系统的结构可良好地校正各种像差，所以是用于对此加以保证的条件式，并且是规定用于设成较弱的光焦度的范围的条件式。从这种观点，代替条件式(1)更优选满足下述条件式(1′)。
5.5＜f5/fw＜21.0……(1′)
若低于该范围的下限，则第5透镜组G5的光焦度变得过大，难以进行慧形像差等的各种像差的校正。
并且，本发明的实施方式满足下述条件式(2)。
|dd/fw|＜1.0……(2)
其中，
dd：第3透镜组G3的、广角端位置和望远端位置的距离
fw：广角端的透镜整个系统的焦距
该条件式(2)规定第3透镜组G3的在变焦时的光轴方向的移动宽度，若超过该范围的上限，则第3透镜组的移动量变得过大，伴随变焦的像差的变动量变得过大。从这种观点，代替条件式(2)而更优选满足下述条件式(2′)。
0.0＜|dd/fw|＜0.6……(2′)
并且，本发明的实施方式满足下述条件式(3)。
0.8＜|f1/fw|＜1.6……(3)
其中，
f1：上述第1透镜组的焦距
fw：广角端的透镜整个系统的焦距
该条件式(3)规定第1透镜组G1的光焦度，若超过其上限，则第1透镜组G1的负的光焦度变得过小，不得不加大第1透镜组G1的外径而就无法得到如满足条件的所希望的后截距。另一方面，若低于其下限，则第1透镜组G1的负的光焦度变得过大，以畸变像差(也称畸变)为始的各种像差的量变大，基于其他组的校正就难以进行。从这种观点看，代替条件式(3)而更优选满足下述条件式(3′)。
1.0＜|f1/fw|＜1.6……(3′)
并且，本发明的实施方式满足下述条件式(4)。
70°＜2ω……(4)
其中，
2ω：广角端的全视场角
通过满足该条件式(4)，投影用变焦透镜所要求的广角化变为可能。
另外，上述第6透镜组G6为在变倍时被固定的中继透镜，在该第6透镜组G6和图像显示面1之间配设有色合成棱镜2。并且，图中Z表示光轴。
并且，通过沿着光轴移动第1透镜组G1整体来进行聚焦。
接着，对本发明所涉及的投影型显示装置的实施方式简单地进行说明。图11是本实施方式所涉及的投影型显示装置的简要结构图。
图11所示的投影型显示装置具备透射型液晶板11a～11c作为光阀，使用上述的实施方式所涉及的投影用变焦透镜作为投影用透镜10。并且，在光源20和二向色镜12之间配置有蝇眼等的积分器(省略图示)，来自光源20的白色光经由照明光学部向分别对应于3个色光光束(G光、B光、R光)的液晶板11a～11c入射而被光调制，并由交叉二向色棱镜14进行色合成，并由投影透镜10投影到未图示的屏幕上。该装置具备有分色用的二向色镜12、13；合色用的交叉二向色棱镜14；聚光透镜16a～16c；全反射镜18a～18c。该投影型显示装置因使用本实施方式所涉及的投影用变焦透镜，所以能够制造出不仅为广角且投影图像的图像质量良好并且明亮又紧凑的投影型显示装置。
另外，图11所示的投影型显示装置表示本发明的一实施方式，可以进行各种方式的变更。例如，作为光阀当然也可以代替透射型液晶板而使用反射型的液晶板或DMD。
【实施例】
以下，利用具体的实施例进一步说明本发明的投影用变焦透镜。另外，以下所示的R、D等的各数值数据按照广角端的焦距为1的方式进行规格化。
<实施例1>
该实施例1所涉及的投影用变焦透镜成为如上述的图1所示的结构。即，在该透镜中，第1透镜组G1从放大侧依次由以下部件构成，即，由将凸面朝向放大侧的正弯月形透镜构成的第1透镜L1、由将凸面朝向放大侧的负弯月形透镜构成的第2透镜L2、由将凸面朝向放大侧的负弯月形透镜构成的第3透镜L3、由将凸面朝向放大侧的负弯月形透镜构成的第4透镜L4、由双凹透镜构成的第5透镜L5，第2透镜组G2从放大侧依次由以下部件构成，即：由将凸面朝向缩小侧的正弯月形透镜构成的第6透镜L6、由双凸透镜构成的第7透镜L7。
并且，第3透镜组G3从放大侧依次由以下部件构成，即：由双凸透镜构成第8透镜L8、由双凹透镜构成的第9透镜L9，这些第8透镜L8和第9透镜L9相互接合而构成接合透镜。
并且，第4透镜组G4从放大侧依次由如下部件构成，即：由双凹透镜构成的第10透镜L10、由双凸透镜构成的第11透镜L11，第5透镜组G5从放大侧依次由如下部件构成，即：由双凹透镜构成的第12透镜L12、由双凸透镜构成的第13透镜L13、由双凹透镜构成的第14透镜L14、由双凸透镜构成的第15透镜L15、由双凸透镜构成的第16透镜L16，并且，第14透镜L14和第15透镜L15相互接合而构成接合透镜。
并且，第6透镜组G6仅包括由双凸透镜构成的第17透镜L17。
上述第4透镜组G4和上述第5透镜组G5中的各透镜从放大侧依次具备以下部件而成，即：构成正光焦度部的第4透镜组G4；构成负光焦度部的第12透镜L12；构成负光焦度部的、由第14透镜L14和第15透镜L15构成的接合透镜；构成正光焦度部的第16透镜L16，形成类似左右对称型的透镜系统，并且，在该透镜系统的中央位置配设有构成正光焦度部的第13透镜L13。
图2是表示在实施例1的投影用变焦透镜中在广角端(WIDE)以及望远端(TELE)的、各透镜组的移动位置的图。
如图2所示，变倍时，上述第1透镜组G1和第6透镜组G6成为固定组，第2～第5透镜组G2～G5成为移动组。
并且，可变光阑3配置在第5透镜组G5中的最靠放大侧，并在变倍时与第5透镜组G5的各透镜一体地移动。
并且，变倍时的上述第3透镜组G3，虽然与广角端位置相比其在望远端位置向放大侧移动，但其移动不是线形的，按照在广角端和望远端之间的变焦中间区域中暂且至最靠缩小侧的位置为止移动的方式构成，由此就可谋求透镜总长的缩短化。
并且，缩小侧成为大致焦阑性的。
将该投影用变焦透镜的各透镜面的曲率半径R、各透镜的中心厚度以及各透镜间的空气间隔(以下，将这些统称为轴上面间隔)D、各透镜对d线的折射率N以及阿贝数ν的值示于表1。另外，表中的表示面号码的数字表示从放大侧的顺序(表2、4中相同)。
另外，在表1的下段示出广角端(WIDE)、中间(MIDDLE)以及望远端(TELE)的各透镜组间隔(在无限远处聚焦时，以下的表2、4中相同)。
并且，表1的最下段示有广角端(WIDE)、中间(也称中间区域)(MIDDLE)以及望远端(TELE)的可变光阑3的孔径直径(光阑直径)，在广角端(WIDE)成为1.005，在中间(MIDDLE)成为1.018、在望远端(TELE)成为1.057，按照在变倍时亮度(Fno.)几乎不变的方式构成。
[表1]
焦距：F＝1.00～1.10～1.33
| 面号码 | R | D | Nd | νd |
| 1 | 4.210 | 0.900 | 1.7550 | 52.3 |
| 2 | 11.142 | 0.008 | ||
| 3 | 3.955 | 0.191 | 1.6180 | 63.3 |
| 4 | 2.082 | 0.835 | ||
| 5 | 20.048 | 0.133 | 1.8052 | 25.4 |
| 6 | 2.238 | 0.418 | ||
| 7 | 12.268 | 0.114 | 1.7292 | 54.7 |
| 8 | 2.791 | 0.548 | ||
| 9 | -4.099 | 0.114 | 1.4970 | 81.5 |
| 10 | 5.291 | (移动1) | ||
| 11 | -13.127 | 0.260 | 1.8340 | 37.2 |
| 12 | -4.194 | 0.861 | ||
| 13 | 7.963 | 0.617 | 1.6056 | 43.7 |
| 14 | -4.030 | (移动2) | ||
| 15 | 3.087 | 0.756 | 1.8052 | 25.4 |
| 16 | -3.085 | 0.114 | 1.8467 | 23.8 |
| 17 | 2.870 | (移动3) | ||
| 18 | -11.742 | 0.095 | 1.5174 | 52.4 |
| 19 | 22.577 | 0.008 | ||
| 20 | 4.556 | 0.336 | 1.6180 | 63.3 |
| 21 | -4.836 | (移动4) | ||
| 22 | (可变光阑)∞ | 0.515 | ||
| 23 | -7.361 | 0.069 | 1.5955 | 39.2 |
| 24 | 1.894 | 0.061 | ||
| 25 | 4.988 | 0.155 | 1.7292 | 54.7 |
| 26 | -2.956 | 0.113 | ||
| 27 | -1.131 | 0.084 | 1.8061 | 33.3 |
| 28 | 5.907 | 0.342 | 1.4388 | 94.9 |
| 29 | -1.373 | 0.171 | ||
| 30 | 14.505 | 0.460 | 1.4970 | 81.5 |
| 31 | -1.684 | (移动5) | ||
| 32 | 3.976 | 0.428 | 1.8040 | 46.6 |
| 33 | -8.325 | 0.883 | ||
| 34 | 1.309 | 1.5163 | 64.1 |
| 35 |
| 移动间隔 | 广角 | 中间 | 望远 | |
| 移动1 | 0.754 | 0.576 | 0.317 | |
| 移动2 | 0.018 | 0.281 | 0.018 | |
| 移动3 | 1.603 | 0.986 | 0.453 | |
| 移动4 | 0.041 | 0.470 | 1.231 | |
| 移动5 | 0.171 | 0.274 | 0.568 | |
| 光阑直径 | 1.005 | 1.018 | 1.057 |
如表5所示，根据实施例1的投影用变焦透镜均满足条件式(1)～(4)、(1′)、(2′)、(3′)。
并且，图8是表示实施例1的投影用变焦透镜的广角端(WIDE)、中间(MIDDLE)以及望远端(TELE)的球面像差、非点像差、畸变以及倍率色像差的像差图。另外，在非点像差图示出对弧矢像面以及子午像面的像差(图9、图10中相同)。
从这些像差图可知，根据实施例1的投影用变焦透镜，能够将以伴随变焦的球面像差、非点像差为始的各种像差的变动量极大地减小，同时能够极其良好地校正各种像差，并且能够实现宽视场角化。
并且，根据本实施例1的投影用变焦透镜，广角端(WIDE)、中间(MIDDLE)以及望远端(TELE)的Fno.均成为2.00，伴随变焦的Fno.的变动量成为0。
<实施例2>
将实施例2所涉及的投影用变焦透镜的简要结构示于图4。该投影用变焦透镜基本上成为与上述实施例1的结构大致相同的6组结构，但各透镜组具体构成如下。
首先，第1透镜组G1从放大侧依次由以下部件构成：由将凸面朝向放大侧的正弯月形透镜构成的第1透镜L1、由将凸面朝向放大侧的负弯月形透镜构成的第2透镜L2、由双凹透镜构成的第3透镜L3、由在光轴附近形成双凹形状的两面非球面透镜构成的第4透镜L4，第2透镜组G2从放大侧依次由如下部件构成：由双凸透镜构成的第5透镜L5以及由双凸透镜构成的第6透镜L6。
并且，第3透镜组G3从放大侧依次由如下部件构成：由双凸透镜构成的第7透镜L7、由双凹透镜构成的第8透镜L8，这些第7透镜L7和第8透镜L8相接合而构成接合透镜，第4透镜组G4从放大侧依次由以下部件构成：由双凹透镜构成的第9透镜L9、由双凸透镜构成的第10透镜L10。
并且，第5透镜组G5从放大侧依次由如下部件构成：由双凹透镜构成的第11透镜L11、由双凸透镜构成的第12透镜L12、由双凹透镜构成的第13透镜L13、由双凸透镜构成的第14透镜L14、由双凸透镜构成的第15透镜L15，并且，第13透镜L13和第14透镜L14相互接合而构成接合透镜。
并且，第6透镜组G6仅包括由双凸透镜构成的第16透镜L16。
另外，在本实施例的投影用变焦透镜中，与上述实施例1的投影用变焦透镜相同，上述第4透镜组G4和上述第5透镜组G5的各透镜从放大侧依次具备以下部件而成：构成正光焦度部的第4透镜组G4；构成负光焦度部的第11透镜L11；构成负光焦度部的、由第13透镜L13和第14透镜L14构成的接合透镜；构成正光焦度部的第15透镜L15，由此，形成类似正负负正的左右对称型的透镜系统，并且，在该透镜系统的中央位置配设有构成正光焦度部的第12透镜L12。
图5是表示在实施例2的投影用变焦透镜中广角端(WIDE)以及望远端(TELE)的各透镜组的移动位置的图。
如图5所示，变倍时，第1透镜组G1以及第6透镜组G6成为固定组，第2～第5透镜组G2～G5成为移动组。
并且，可变光阑3配置在第5透镜组G5中的最靠放大侧，并在变倍时与第5透镜组G5的各透镜一体地移动。
并且，变倍时的上述第3透镜组G3，按照描绘出与实施例1相同的移动轨迹的方式、即在广角端和望远端之间的变焦中间区域中移动至最靠缩小侧的位置的方式构成。
并且，缩小侧成为大致焦阑性的。
将该投影用变焦透镜的各透镜面的曲率半径R、各透镜的轴上面间隔D、各透镜对d线的折射率N以及阿贝数ν的值示于表2。
另外，在表2的下段示有广角端(WIDE)、中间(MIDDLE)以及望远端(TELE)的各透镜组间隔。
并且，表2的最下段示出广角端(WIDE)、中间(MIDDLE)以及望远端(TELE)的可变光阑3的孔径直径(光阑直径)，在广角端(WIDE)成为1.093，在中间(MIDDLE)成为1.106、在望远端(TELE)成为1.130，按照在变倍时亮度(Fno.)也不变的方式构成。
并且，如表2所示，在实施例2的数据中，第4透镜L4的两面的非球面由下述非球面式表示，其非球面系数示于表3。
[表2]
焦距：F＝1.00～1.10～1.33
| 面号码 | R | D | Nd | νd |
| 1 | 4.536 | 0.817 | 1.8340 | 37.2 |
| 2 | 12.531 | 0.077 | ||
| 3 | 4.137 | 0.192 | 1.7550 | 52.3 |
| 4 | 1.907 | 0.984 |
| 5 | -8.020 | 0.134 | 1.8052 | 25.4 |
| 6 | 1.941 | 0.919 | ||
| 7* | -14.188 | 0.245 | 1.5101 | 56.2 |
| 8* | 3.392 | (移动1) | ||
| 9 | 29.231 | 0.345 | 1.8340 | 37.2 |
| 10 | -7.602 | 0.034 | ||
| 11 | 9.929 | 0.503 | 1.8010 | 35.0 |
| 12 | -4.909 | (移动2) | ||
| 13 | 5.585 | 0.645 | 1.8052 | 25.4 |
| 14 | -3.110 | 0.115 | 1.8467 | 23.8 |
| 15 | 5.328 | (移动3) | ||
| 16 | -11.560 | 0.096 | 1.5174 | 52.4 |
| 17 | 8.586 | 0.182 | ||
| 18 | 4.520 | 0.430 | 1.6180 | 63.3 |
| 19 | -4.181 | (移动4) | ||
| 20 | (可变光阑)∞ | 0.518 | ||
| 21 | -5.415 | 0.069 | 1.5174 | 52.4 |
| 22 | 1.874 | 0.060 | ||
| 23 | 4.179 | 0.178 | 1.7292 | 54.7 |
| 24 | -2.675 | 0.079 | ||
| 25 | -1.369 | 0.084 | 1.8061 | 33.3 |
| 26 | 3.403 | 0.330 | 1.4388 | 94.9 |
| 27 | -1.549 | 0.477 |
| 28 | 10.315 | 0.487 | 1.4970 | 81.5 |
| 29 | -1.868 | (移动5) | ||
| 30 | 3.428 | 0.414 | 1.6180 | 63.3 |
| 31 | -13.528 | 0.888 | ||
| 32 | ∞ | 1.316 | 1.5163 | 64.1 |
| 33 | ∞ |
*非球面
| 广角 | 中间 | 望远 | ||
| 移动间隔 | 移动1 | 0.941 | 0.767 | 0.509 |
| 移动2 | 0.016 | 0.637 | 0.169 | |
| 移动3 | 1.826 | 0.846 | 0.458 | |
| 移动4 | 0.009 | 0.443 | 1.386 | |
| 移动5 | 0.151 | 0.250 | 0.421 | |
| 光阑直径 | 1.093 | 1.106 | 1.130 |
[数1]
其中，
Z：从距光轴的距离Y的非球面上的点下垂到非球面顶点的切平面(垂直于光轴的平面)的垂线的长度
Y：距光轴的距离
R：非球面的光轴附近的曲率半径
K：离心率
Ai：非球面系数(i＝3～14)
[表3]
非球面系数
| 面号码 | 7 | 8 |
| K | 0.9961 | 0.4199 |
| A3 | 1.0321×10-3 | 6.1661×10-4 |
| A4 | 2.2465×10-2 | 3.5967×10-2 |
| A5 | 1.4722×10-1 | 2.1045×10-2 |
| A6 | -1.2455×10-1 | -1.9423×10-2 |
| A7 | 1.0524×10-1 | -4.8184×10-2 |
| A8 | 5.3872×10-3 | 2.5289×10-2 |
| A9 | -1.3675×10-2 | 1.4235×10-2 |
| A10 | 1.1144×10-2 | 4.3999×10-3 |
| A11 | -1.2190×10-2 | -2.5575×10-4 |
| A12 | 3.5743×10-3 | -2.2043×10-2 |
| A13 | 1.2167×10-3 | 1.6576×10-2 |
| A14 | -5.2894×10-4 | -3.4661×10-3 |
如表5所示，根据实施例2的投影用变焦透镜均满足条件式(1)～(4)、(1′)、(2′)、(3′)。
并且，图9是表示实施例2的投影用变焦透镜的广角端(WIDE)、中间(MIDDLE)以及望远端(TELE)的球面像差、非点像差、畸变以及倍率色像差的像差图。
从这些像差图可知，根据实施例2的投影用变焦透镜，能够将以伴随变焦的球面像差、非点像差为始的各种像差的变动量极大地减小，同时能够极其良好地校正各种像差，并且能够实现宽视场角化。
并且，根据本实施例2的投影用变焦透镜，广角端(WIDE)、中间(MIDDLE)以及望远端(TELE)的Fno.均成为2.00，伴随变焦的Fno.的变动量成为0。
<实施例3>
将实施例3所涉及的投影用变焦透镜的简要结构示于图6。该投影用变焦透镜基本上成为与上述实施例1的结构大致相同的6组结构，但在第5透镜组G5的最靠放大侧的透镜第12透镜L12由将凸面朝向放大侧的负弯月形透镜构成的点上不同。
并且，在本实施例的投影用变焦透镜中，与上述实施例1、2的投影用变焦透镜相同，上述第4透镜组G4和上述第5透镜组G5中的各透镜从放大侧依次具备以下部件而成：构成正光焦度部的第4透镜组G4；构成负光焦度部的第12透镜L12；构成负光焦度部的、由第14透镜L14和第15透镜L15构成的接合透镜；构成正光焦度部的第16透镜L16，由此形成类似正负负正的左右对称型的透镜系统，并且，在该透镜系统的中央位置配设有构成正光焦度部的第13透镜L13。
图7是表示在实施例3的投影用变焦透镜中广角端(WIDE)以及望远端(TELE)的各透镜组的移动位置的图。
如图7所示，变倍时，上述第1透镜组G1以及第6透镜组G6成为固定组，第2～第5透镜组G2～G5成为移动组。
并且，可变光阑3配置在第5透镜组G5中的最靠放大侧，并在变倍时与第5透镜组G5中的各透镜一体地移动。
并且，变倍时的上述第3透镜组G3按照描绘出与实施例1相同的移动轨迹的方式、即在广角端和望远端之间的变焦中间区域中移动至最靠缩小侧的位置的方式构成。
并且，缩小侧成为大致焦阑性的。
将该投影用变焦透镜的各透镜面的曲率半径R、各透镜的轴上面间隔D、各透镜对d线的折射率N以及阿贝数ν的值示于表4。
另外，在表4的下段示有广角端(WIDE)、中间(MIDDLE)以及望远端(TELE)的各透镜组间隔。
并且，表4的最下段示出广角端(WIDE)、中间(MIDDLE)以及望远端(TELE)的可变光阑3的孔径直径(光阑直径)，在广角端(WIDE)成为1.072，在中间(MIDDLE)成为1.088、在望远端(TELE)成为1.131，按照在变倍时亮度(Fno.)也不变的方式构成。
[表4]
焦距：F＝1.00～1.10～1.33
| 面号码 | R | D | Nd | νd |
| 1 | 4.885 | 1.004 | 1.7550 | 52.3 |
| 2 | 11.795 | 0.023 | ||
| 3 | 4.130 | 0.213 | 1.7292 | 54.7 |
| 4 | 2.315 | 0.903 | ||
| 5 | 11.681 | 0.149 | 1.8052 | 25.4 |
| 6 | 2.265 | 0.527 | ||
| 7 | 12.554 | 0.128 | 1.7292 | 54.7 |
| 8 | 2.738 | 0.731 | ||
| 9 | -3.390 | 0.128 | 1.6031 | 60.6 |
| 10 | 7.086 | (移动1) | ||
| 11 | -13.986 | 0.314 | 1.8061 | 33.3 |
| 12 | -4.478 | 0.284 | ||
| 13 | 8.161 | 0.717 | 1.7000 | 48.1 |
| 14 | -4.325 | (移动2) | ||
| 15 | 2.880 | 0.876 | 1.8052 | 25.4 |
| 16 | -3.363 | 0.128 | 1.8467 | 23.8 |
| 17 | 2.420 | (移动3) | ||
| 18 | -29.799 | 0.106 | 1.5163 | 64.1 |
| 19 | 21.452 | 0.009 | ||
| 20 | 3.535 | 0.378 | 1.6180 | 63.3 |
| 21 | -5.543 | (移动4) | ||
| 22 | (可变光阑)∞ | 0.629 | ||
| 23 | 26.031 | 0.077 | 1.5955 | 39.2 |
| 24 | 1.797 | 0.067 | ||
| 25 | 5.296 | 0.136 | 1.7292 | 54.7 |
| 26 | -4.430 | 0.131 | ||
| 27 | -1.135 | 0.094 | 1.8061 | 33.3 |
| 28 | 7.798 | 0.343 | 1.4388 | 94.9 |
| 29 | -1.341 | 0.232 | ||
| 30 | 30.209 | 0.447 | 1.4970 | 81.5 |
| 31 | -1.801 | (移动5) | ||
| 32 | 4.036 | 0.499 | 1.7550 | 52.3 |
| 33 | -6.621 | 0.848 | ||
| 34 | ∞ | 1.459 | 1.5163 | 64.1 |
| 35 | ∞ |
| 广角 | 中间 | 望远 | ||
| 移动间隔 | 移动1 | 0.648 | 0.528 | 0.359 |
| 移动2 | 0.015 | 0.359 | 0.347 | |
| 移动3 | 1.937 | 1.250 | 0.501 | |
| 移动4 | 0.063 | 0.399 | 1.041 | |
| 移动5 | 0.021 | 0.147 | 0.436 | |
| 光阑直径 | 1.072 | 1.088 | 1.131 |
如表5所示，根据实施例3的投影用变焦透镜均满足条件式(1)～(4)(1′)、(2′)、(3′)。
并且，图10是表示实施例3的投影用变焦透镜的广角端(WIDE)、中间(MIDDLE)以及望远端(TELE)的球面像差、非点像差、畸变以及倍率色像差的像差图。
从这些像差图可知，根据实施例3的投影用变焦透镜，能够将以伴随变焦的球面像差、非点像差为始的各种像差的变动量极大地减小，同时能够极其良好地校正各种像差，并且能够实现宽视场角化。
并且，根据本实施例3的投影用变焦透镜，广角端(WIDE)、中间(MIDDLE)以及望远端(TELE)的Fno.均成为2.00，伴随变焦的Fno.的变动量大致成为0。
[表5]
| 条件式(1) | 条件式(2) | 条件式(3) | 条件式(4) | |
| |f5/fw| | |dd/fw| | |f1/fw| | 2ω | |
| 实施例1 | 12.958 | 0.279 | 1.206 | 74.6 |
| 实施例2 | 6.618 | 0.436 | 1.312 | 74.8 |
| 实施例3 | 19.603 | 0.043 | 1.146 | 80.6 |
另外，作为本发明的投影用变焦透镜并不限于上述实施例，可以进行各种方式的变更，例如可以适当变更各透镜的曲率半径R以及轴上面间隔D。
并且，即使是本发明的投影型显示装置也不限于上述结构，可以是具备本发明的投影用变焦透镜的各种装置结构。作为光阀例如能够使用透射型或反射型的液晶显示元件或使用在大致平面上形成多个能够改变倾斜度的微镜的微镜元件(例如，Texas Instruments公司制的数码微镜装置)。并且，作为照明光学系统也能够采用对应于光阀的种类的适当的结构。
Claims (8)
1.一种投影用变焦透镜，其特征在于，
从放大侧依次配设具有负的折射力的第1透镜组、具有正的折射力的第2透镜组、具有负的折射力的第3透镜组、具有正的折射力的第4透镜组、具有正的折射力的第5透镜组以及具有正的折射力的第6透镜组，并且缩小侧成为焦阑系，
在变倍时，上述第1透镜组及上述第6透镜组被固定；上述第2透镜组、上述第3透镜组、上述第4透镜组及上述第5透镜组被移动，
上述第3透镜组在广角端和望远端之间的、变焦中间区域中位于最靠缩小侧，
上述第5透镜组从放大侧依次排列如下部件而构成，即：将凹面朝向缩小侧的负透镜、将凸面朝向缩小侧的正透镜、通过将负透镜和正透镜进行接合而成的接合透镜、将凸面朝向缩小侧的正透镜。
2.如权利要求1所述的投影用变焦透镜，其特征在于，
在上述第5透镜组的最靠放大侧配设有可变光阑，该可变光阑构成为：按照在变倍的整个区域中使通过的光束的光量谋求一定化的方式将其孔径直径进行变化。
3.如权利要求1或2所述的投影用变焦透镜，其特征在于，
满足下述条件式(1)：
5.0＜f5/fw……(1)
其中，
f5：上述第5透镜组的焦距
fw：广角端的透镜整个系统的焦距。
4.如权利要求1或2所述的投影用变焦透镜，其特征在于，
满足下述条件式(2)：
|dd/fw|＜1.0……(2)
其中，
dd：上述第3透镜组的、广角端位置和望远端位置的距离
fw：广角端的透镜整个系统的焦距。
5.如权利要求1或2所述的投影用变焦透镜，其特征在于，
满足下述条件式(3)：
0.8＜|f1/fw|＜1.6……(3)
其中，
f1：上述第1透镜组的焦距
fw：广角端的透镜整个系统的焦距。
6.如权利要求1或2所述的投影用变焦透镜，其特征在于，
上述第1透镜组在聚焦时沿着光轴移动。
7.如权利要求1或2所述的投影用变焦透镜，其特征在于，
满足下述条件式(4)：
70°＜2ω……(4)
其中，
2ω：广角端的全视场角。
8.一种投影型显示装置，其特征在于，具备：
光源；光阀；将来自该光源的光束引导至该光阀的照明光学部；和权利要求1～7中任一项所述的、缩小侧为焦阑系的投影用变焦透镜，并且，来自上述光源的光束由上述光阀进行光调制、并由上述投影用变焦透镜投影到屏幕上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20101208 |
|
| CX01 | Expiry of patent term |