CN201740911U - 投射用广角变焦透镜及投射型显示装置 - Google Patents

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    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
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Abstract

本实用新型提供一种投射用广角变焦透镜及投射型显示装置，其不仅为紧凑结构也在广角端的明亮度为F1.6左右且视角超过70度、并且在变焦整个区域中能维持良好的光学性能。该投射用广角变焦透镜从放大侧依次配设：变倍时固定的聚焦调整用的负的第1透镜组(G1)；变倍时可动的正的第2透镜组(G2)、负的第3透镜组(G3)以及正的第4透镜组(G4)；变倍时固定的正的第5透镜组(G5)。第1透镜组(G1)从放大侧依次由以下部件构成：由塑料制的非球面透镜构成的负的第1透镜、负的第2透镜、负的第3透镜及正的第4透镜，并构成为满足预定的4个条件式。

Description

投射用广角变焦透镜及投射型显示装置
技术领域
本发明涉及一种作为投影器装置等投射透镜所使用的投射用广角变焦透镜，尤其涉及适于将由液晶显示元件或微镜装置等光阀光调制的光束所形成的原图像放大投射到屏幕上的投射用广角变焦透镜、以及搭载该透镜的投射型显示装置。
背景技术
近几年，向装置前方的屏幕上投射图像的、所谓前投射型的投影器装置作为学校教育用或企业研修用、报告发表用等被广泛使用。并且，随着电视广播的数码化，在家中也想用大画面观赏影像的要求越来越高，作为能实现如超过80英寸的画面尺寸的装置，前投射型的投影器装置的需要逐渐增多。
对于这种投影器装置所搭载的投射透镜，为了避免站在屏幕近处的说明者或演示者的眼睛中进光或由他们遮住投影像的情况，并且为了实现在狭小的室内空间中的大画面化，就要求紧凑结构且广视角。并且，从易于使投影画面尺寸与屏幕尺寸一致而言，还要求具有变焦功能。
并且，近几年，作为光调制元件(光阀)普遍使用透射型或反射型的液晶显示元件或泰克萨斯仪器(Texas Instruments)公司制造的数码微镜装置(DMD)所代表的微镜装置，但是对使用这种光阀的投影器装置用的投射透镜要求具有长的后截距、并且缩小侧(光阀侧)具有远心性。
一直以来，作为响应这种要求提出的投射用变焦透镜，例如公知有下述专利文献1～3记载的投射用变焦透镜。
专利文献1：日本专利公开2007-225877号公报
专利文献2：日本专利公开2007-304268号公报
专利文献3：日本专利公开2009-014819号公报
近几年，按照在观看屏幕上所投射的图像的同时能看手边的资料或者做笔记的方式，想在较亮的室内环境下投射鲜明的图像的要求越来越高。
要响应这种要求，最好能得到F数小的明亮的投射透镜，但是要使广角的变焦透镜明亮的同时良好地校正各种像差是困难的，尤其要抑制画面周边部中的各种像差的恶化就变得困难。
即使在上述专利文献1～3中，也没有提出可响应上述要求的、在广角端的明亮度为F1.6左右且视角超过70度的透镜。
发明内容
本发明是鉴于这种事情而完成的，其目的在于，提供一种采用紧凑结构且在广角端的明亮度为F1.6左右视角超过70度并在变焦整个区域中能保持良好的光学性能的投射用广角变焦透镜、以及搭载这种投射用广角透镜的投射型显示装置。
为了实现上述目的，本发明的投射型广角变焦透镜，其特征在于，从放大侧依次由如下部件构成：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透镜组及具有正的折射力的第5透镜组，并且缩小侧具有远心性，
从广角端向望远端变焦时，所述第1透镜组及所述第5透镜组固定，所述第2透镜组、所述第3透镜组及所述第4透镜组在相互间间隔改变的同时朝向放大侧在光轴上移动，
所述第1透镜组从放大侧依次由负的第1透镜、负的第2透镜、负的第3透镜及正的第4透镜构成，并且该第1透镜成为由塑料构成的非球面透镜，
满足下述条件式(1)～(4)：
1.6＜Bf/fW＜2.6……(1)
1.5＜|f1/fW|＜4.5……(2)
0.35＜D2/fW……(3)
2.0＜Ls/fW＜3.0……(4)
其中，
Bf为后截距，
fW为在广角端的整个系统的焦距，
f1为所述第1透镜组的焦距，
D2为所述第1透镜组中的所述第1透镜的缩小侧的面和所述第2透镜的放大侧的面在光轴上的距离，
Ls为在广角端的从所述第1透镜的放大侧的面到放大侧光瞳位置的距离。
在本发明中，优选所述第2透镜组由1片或2片具有正的折射力的透镜构成。
并且，优选所述第3透镜组从放大侧依次由1片负透镜(也称具有负的折射力的透镜)和1片正透镜(也称具有正的折射力的透镜)构成，并且该1片具有负的折射力的透镜的缩小侧的面为凹面，该1片具有正的折射力的透镜的放大侧的面为凸面，所述第4透镜组从放大侧依次由将凸面朝向放大侧的负弯月形透镜、呈接合面在放大侧为凹的形状的接合透镜、具有正的折射力的透镜构成。
另一方面，也可以为如下构成：所述第3透镜组从放大侧依次由1片具有负的折射力的透镜和1片具有正的折射力的透镜构成，并且该1片的具有负的折射力的透镜的放大侧的面为凹面，该1片的具有正的折射力的透镜的缩小侧的面为凸面，所述第4透镜组从放大侧依次由将凸面朝向放大侧的负弯月形透镜、呈接合面在缩小侧为凹的形状的接合透镜、具有正的折射力的透镜构成。
并且，优选使所述第1透镜组的所述第3透镜和所述第4透镜之间的间隔改变且使该第1透镜组的整体移动来进行聚焦。
另外，优选在所述第1透镜组的放大侧配设保护玻璃。
并且，本发明所涉及的投射型显示装置，其特征在于，具备：光源、光阀、将自该光源的光束引导至该光阀的照明光学部、及上述的本发明所涉及的投射用广角变焦透镜，来自该光源的光束由该光阀光调制并由该投射用广角变焦透镜投射到屏幕上。
另外，上述“放大侧”是指被投射侧(屏幕侧)，缩小投影时方便上将屏幕侧也称为放大侧。另一方面，上述“缩小侧”是指原图像显示区域侧(光阀侧)，缩小投影时方便上将光阀侧也称为缩小侧。
并且，非球面透镜的折射力的正负意味着光轴上的折射力的正负。
本发明的投射用广角变焦透镜构成为如下，5个透镜组从放大侧依次配设成具有负、正、负、正、正的折射力，并且缩小侧具有远心性，从广角端到望远端的变焦时，将第1透镜组和第5透镜组固定，第2～第4透镜组在相互间间隔改变的同时朝向放大侧在光轴方向移动。
并且，第1透镜组从放大侧依次由负的第1透镜、负的第2透镜、负的第3透镜及正的第4透镜构成，并且该第1透镜成为由塑料构成的非球面透镜，满足上述条件式(1)～(4)。
通过如此构成能够获得：谋求明亮度的提高且实现广视角、可维持良好的光学性能且能谋求紧凑化的投射用广角变焦透镜及投射型显示装置。
尤其，通过将上述第1透镜组中的最靠放大侧的负的第1透镜设为非球面，并且按照满足上述条件式(2)的方式使该非球面透镜和其缩小侧所配设的第2透镜的间隔加宽，从而能良好地校正歪曲像差(也称畸变像差)、像面弯曲(也称场曲)等的各种像差。
附图说明
图1是实施例1所涉及的投射用广角变焦透镜的详细的结构图。
图2是表示实施例1所涉及的投射用广角变焦透镜的在广角端(WIDE)及望远端(TELE)的光线轨迹及各透镜组的移动位置的图。
图3是表示实施例2所涉及的投射用广角变焦透镜的详细的结构图。
图4是表示实施例2所涉及的投射用广角变焦透镜的在广角端(WIDE)及望远端(TELE)的光线轨迹及各透镜组的移动位置的图。
图5是实施例3所涉及的投射用广角变焦透镜的详细的结构图。
图6是表示实施例3所涉及的投射用广角变焦透镜的在广角端(WIDE)及望远端(TELE)的光线轨迹及各透镜组的移动位置的图。
图7是表示实施例4所涉及的投射用广角变焦透镜的详细的结构图。
图8是表示实施例4所涉及的投射用广角变焦透镜的在广角端(WIDE)及望远端(TELE)的光线轨迹及各透镜组的移动位置的图。
图9是实施例1所涉及的投射用广角变焦透镜的在广角端(WIDE)、中间位置(MIDDLE)及望远端(TELE)的各种像差图。
图10是实施例2所涉及的投射用广角变焦透镜的在广角端(WIDE)、中间位置(MIDDLE)及望远端(TELE)的各种像差图。
图11是实施例3所涉及的投射用广角变焦透镜的在广角端(WIDE)、中间位置(MIDDLE)及望远端(TELE)的各种像差图。
图12是实施例4所涉及的投射用广角变焦透镜的在广角端(WIDE)、中间位置(MIDDLE)及望远端(TELE)的各种像差图。
图13是一实施形态所涉及的投射型显示装置的简要结构图。
图中：G1～G5-透镜组，L1～L13-透镜，RQ1、RQ2、R1～R27-透镜面等的曲率半径，DQ1、DQ2、D1～D27-透镜面等的间隔(透镜厚度)，Z-光轴，P-在广角端的放大侧光瞳位置，1-图像显示面，2-镜片，3-保护玻璃，11a～11c-透射型液晶板，12、13-二向色镜，14-交叉二向棱镜，16a～16c-聚光透镜，18a～18c-全反射镜，20-光源。
具体实施方式
以下，使用上述附图对本发明的实施方式进行说明。以下参照作为后述的实施例1的透镜结构图的图1、2，将该透镜作为本实施方式的代表进行说明。另外，图中Z表示光轴，P表示在广角端的放大侧光瞳位置。
如图1所示，本实施方式的投射用广角变焦透镜从放大侧(屏幕侧)依次配设如下部件而构成：具有负的折射力的第1透镜组G1、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、具有正的折射力的第5透镜组G5，并且构成为缩小侧具有远心性。
通过在放大侧配设具有负的折射力的第1透镜组G1，并在缩小侧配设具有正的折射力的第5透镜组G5，从而构成为缩小侧具有远心性，并且能得到长的后截距。
并且，如图2所示，本实施方式的投射用广角变焦透镜从广角端向望远端变焦时，第1透镜组G1及第5透镜组G5被固定，并且第2透镜组G2、第3透镜组G3及第4透镜组G4构成：在相互间隔改变的同时相互独立地朝向放大侧在光轴Z上移动的变焦时移动透镜组。
另外，在图1所示的本实施方式的投射用广角变焦透镜中，从纸面右侧入射且在光阀的图像显示面1中赋予图像信息的光束，经由镜片2被入射到该投射用广角变焦透镜，并且由该投射用广角变焦透镜放大投射到纸面左侧方向的屏幕上。在图1中，为了易于图示仅记载一片光阀的图像显示面1，但是存在如下结构：在投射型显示装置中，将自光源的光束由色分离光学系统分离为3原色光，按各原色光配设3个光阀，从而能显示全彩色的图像(参照图13)。通过在镜片2位置配设交叉二向棱镜等的合色机构能够将该3原色光合成。
另外，本实施方式的投射用广角变焦透镜构成如下：上述第1透镜组G1从放大侧依次由负、负、负、正的4片透镜(第1透镜L1～第4透镜L4)构成，并且作为最靠放大侧的透镜的第1透镜L1成为由塑料构成的非球面透镜，且满足下述条件式(1)～(4)：
1.6＜Bf/fW＜2.6……(1)
1.5＜|f1/fW|＜4.5……(2)
0.35＜D2/fW……(3)
2.0＜Ls/fW＜3.0……(4)
其中，
Bf为后截距，
fW为在广角端的整个系统的焦距，
f1为所述第1透镜组的焦距，
D2为所述第1透镜组中的所述第1透镜的缩小侧的面和所述第2透镜的放大侧的面在光轴上的距离，
Ls为在广角端的从所述第1透镜的放大侧的面到放大侧光瞳位置为止的距离。
另外，非球面形状由下述非球面式表示。
[数1]
Z = Y 2 / R 1 + 1 - K × Y 2 / R 2 + Σ i = 2 7 A 2 i Y 2 i
其中，
Z为从距光轴距离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为距光轴的距离，
R为非球面的光轴附近的曲率半径，
K为离心率，
A2i为非球面系数(i＝2～7)。
通过将在第1透镜组G1中位于最靠放大侧的第1透镜L1设为非球面透镜，从而广视角化时所担忧的图像周边部的各种像差能由该第1透镜L1良好地校正，并且通过满足上述条件式(3)，第1透镜L1和第2透镜L2的间隔扩大从而可提高基于第1透镜L1的像差校正效果。另一方面，若低于该条件式(3)的下限，则难以使基于第1透镜L1的像差校正效果充分发挥。并且，直径最大的第1透镜L1由塑料构成，从而能谋求轻量化。
另外，构成为满足上述条件式(3)时，第1透镜组G1的总长增大并且第1透镜L1的直径增大之虞存在。因此，将第2透镜L2～第4透镜L4分别设为具有负、负、正的折射力的透镜，并且，构成为满足上述条件式(2)、(4)，从而使第1透镜组G1的总长的增大及第1透镜L1的直径的增大得以抑制。
与此相反，若低于上述条件式(2)的下限，则虽然能够减小第1透镜L1的直径，但是像面弯曲及非点像差(也称场曲)变大，若超过上限，则虽然能够减小像面弯曲及非点像差，但是第1透镜L1的直径变大。并且，若低于条件式(4)的下限，则相对于影像尺寸的第1透镜L1的直径变得过小；若超过上限，则相对于影像尺寸的第1透镜L1的直径变得过大。
上述条件式(1)是考虑适当后截距长度确保和良好像差校正的平衡而设定的条件式，若低于该条件式(1)的下限，则后截距长度变短而难以配置合色棱镜、滤光片等光学部件或难以设置充分冷却用的空气间隔，若超过上限，则通过后截距长度延长而整个系统的总长变长，并且透镜的直径变大，从而想要维持良好的光学性能，就会导致透镜片数的增加或材料的成本上升。
另外，代替上述条件式(1)～(4)而满足下述条件式(1A)～(4A)，更为优选。尤其，通过设定成低于下述条件式(3A)的上限，能更有效地抑制第1透镜组G1的总长的增大及第1透镜L1的直径的增大。
1.7＜Bf/fW＜2.5……(1A)
1.7＜|f1/fW|＜4.2……(2A)
0.40＜D2/fW＜0.70……(3A)
2.2＜Ls/fW＜2.7……(4A)
并且，关于本实施方式的投射用广角变焦透镜，上述第2透镜组G2由2片具有正的折射力的透镜(第5透镜L5及第6透镜L6)构成，由此即使用少的透镜片数也能谋求高效率地确保明亮度及降低各种像差。另外，如后述的实施例3、4，也可以将第2透镜组G2由1片具有正的折射力的透镜(第5透镜L5)构成，此时也能得到相同的效果。
并且，本实施方式的投射用广角变焦透镜的上述第3透镜组G3从放大侧依次由缩小侧的面为凹面的1片具有负的折射力的透镜(第7透镜L7)、放大侧的面成为凸面的1片具有正的折射力的透镜(第8透镜Ls)构成，上述第4透镜组G4从放大侧依次由将凸面朝向放大侧的负弯月形透镜(第9透镜L9)、具有在放大侧为凹的接合面的接合透镜(第10透镜L10及第11透镜L11的接合透镜)、具有正的折射力的透镜(第12透镜L12)构成，上述第5透镜组G5由1片具有正的折射力的透镜(第13透镜L13)构成。
上述第3透镜组G3及上述第4透镜组G4通过如此构成，能得到如下的作用效果。即，如上述，在本实施方式的投射用广角变焦透镜中，为了确保缩小侧的远心性和较长的后截距，在放大侧配设具有负的折射力的第1透镜组G1、在缩小侧配设具有正的折射力的第5透镜组G5，但是由此会有轴上光束的直径在缩小侧变大的倾向存在。该倾向在要实现明亮度F1.6左右时变得明显，从而所担忧的与变焦时的移动组(尤其，第4透镜组G4)的移动伴随的各种像差的变动就成为问题。上述第3透镜组G3及第4透镜组G4的结构是解决这种问题用的结构，即使在第3透镜组G3及第4透镜组G4中不配设非球面透镜也能在变焦的整个区域各种像差良好。
另外，代替这种第3透镜组G3及第4透镜组G4的结构，如后述的实施例3、4，也可以将第3透镜组G3从放大侧依次由放大侧的面为凹面的1片具有负的折射力的透镜(第6透镜L6)、缩小侧的面为凸面的1片具有正的折射力的透镜(第7透镜L7)构成，并可以将第4透镜组G4从放大侧依次由将凸面朝向放大侧的负弯月形透镜(第8透镜L8)、具有在缩小侧为凹的接合面的接合透镜(第9透镜L9及第10透镜L10的接合透镜)、具有正的折射力的透镜(第11透镜L11)构成，此时也能得到相同的效果。
另外，如上所述，在第4透镜组G4配设有接合透镜，由此尤其能良好地校正色像差，但是若光束直径会聚的位置靠近接合面的附近，则存在由热的影响在接合部分产生不良状况(粘接剂的剥离等)的忧虑。在本实施方式中做了如下考虑：主光线交叉的位置成为比第4透镜组G4更靠放大侧的位置，所以可防止如上所述的接合面中的不良状况的发生。
并且，如上所述，对上述第5透镜G5由1片具有正的折射力的透镜构成，从而可以简化结构，所以优选。
并且，本实施方式的投射用广角变焦透镜构成为：使上述第1透镜组G1的第3透镜L3和第4透镜L4的间隔改变且该第1透镜组G1的整体移动，来进行聚焦，由此能扩大聚焦调整的可能范围。另外，也可以构成为通过使第1透镜组G1一体地移动或仅使第1透镜组G1的一部分透镜(例如，第4透镜L4)移动，从而进行聚焦。
另外，本实施方式的投射用广角变焦透镜中，在上述第1透镜组G1的放大侧配设保护玻璃3，由此可以保护因由塑料构成而容易受损的第1透镜L1。另外，也可以设为不配设这种保护玻璃3的结构。
根据如上述构成的本实施方式的投射用广角变焦透镜，确保缩小侧的远心性和较长的后截距，同时实现在广角端的明亮度为F1.6左右且超过70度的视角，并且可在变焦整个区域中得到良好的光学性能的同时也能实现紧凑化。
接着，根据图13说明搭载了上述的投射用广角变焦透镜的投射型显示装置的一例。图13表示的投射型显示装置中，作为光阀具备透射型液晶板11a～11c，作为投射用广角变焦透镜10使用上述的实施方式所涉及的投射用广角变焦透镜。并且，光源20和二向色镜12之间省略图示，但是来自光源20的白光经由照明光学部被入射到分别对应于3个色光光束(G光、B光、R光)的透射型液晶板11a～11c且进行光调制，且由交叉二向棱镜14合色，由投射型变焦透镜10投影到未图示的屏幕上。该装置具备分色用的二向色镜12、13、合色用的交叉二向棱镜14、聚光透镜16a～16c、全反色镜18a～18c。
本实施方式的投射型显示装置通过使用上述的实施方式所涉及的投射用广角变焦透镜，不仅具有变焦功能，且在广角端的明亮度为F1.6左右且实现超过70度的视角，并且能实现装置的小型化，所以可以使装置的便携性或使用便利性极其提高。
另外，本发明的投射用广角变焦透镜不限于作为使用了液晶显示板的投射型显示装置的投射透镜的使用形态，也可以作为使用了DMD等其他光调制机构的装置的投射用广角变焦透镜来使用。
[实施例]
以下，对本发明所涉及的投射用广角变焦透镜的具体的实施例进行说明。另外，在表示实施例2～4的结构的图3～8中，对呈与实施例1相同作用效果的部件附加与在图1、2中使用的符号相同的符号。
<实施例1>
使用图1、2的透镜结构图及图9的各种像差图来说明实施例1所涉及的投射用广角变焦透镜。如所述，该实施例1所涉及的投射用广角变焦透镜构成如下：从放大侧依次配设具有负的折射力的第1透镜组G1、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，并且缩小侧具有远心性。并且，在其缩小侧配设有以合色棱镜为主的镜片2及图像显示面1，在其放大侧配设有保护玻璃3。
从广角端朝向望远端变焦时，第1透镜组G1及第5透镜组G5被固定，并且第2透镜组G2、第3透镜组G3及第4透镜组G4在相互之间的间隔改变的同时相互独立地朝向放大侧在光轴Z上移动。
上述第1透镜组G1从放大侧依次由如下部件构成，由塑料制的非球面透镜构成的且在光轴Z上的折射力成为负的第1透镜L1、由将凹面朝向缩小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、及由双凸透镜构成的第4透镜L4，并且在第3透镜L3和第4透镜L4的间隔改变的同时该第1透镜组G1的整体移动来进行聚焦。
上述第2透镜组G2包括由双凸透镜构成的第5透镜L5及第6透镜L6的2片具有正的折射力的透镜，上述第3透镜组G3从放大侧依次包括由双凹透镜构成的第7透镜L7、由双凸透镜构成的第8透镜L8。
上述第4透镜组G4从放大侧依次由如下部件构成，由将凸面朝向放大侧的负的弯月形透镜构成的第9透镜L9、通过由双凸透镜构成的第10透镜L10及由将凹面朝向放大侧的负弯月形透镜构成的第11透镜L11相互接合而构成的接合透镜(接合面在放大侧为凹)、及由将凸面朝向缩小侧的正的弯月形透镜构成的第12透镜L12，上述第5透镜组G5仅包括由双凸透镜构成的第13透镜L13。
在表1的上段表示该实施例1中从广角端到望远端的整个系统的焦距、在广角端的视角及从广角端到望远端的整个系统的明亮度(F数)。
并且，在表1的中段表示各透镜面的曲率半径R、各透镜的中心厚度及各透镜间的空气间隔D、各透镜在d线的折射率Nd及阿贝数vd。另外，在该表1及后述的表2～4中使与各标记R、D、Nd、vd对应的数字从放大侧依次增加。其中，对应于保护玻璃3的数字为了区别于其他透镜等设为Q1、Q2。
另外，在表1的下段表示在广角端(WIDE)、中间位置(MIDDLE)及望远端(TELE)的第1透镜组G1和第2透镜组G2的距离D8(可变1)、第2透镜组G2和第3透镜组G3的距离D12(可变2)、第3透镜组G3和第4透镜组G4的距离D16(可变3)及第4透镜组G4和第5透镜组G5的距离D23(可变4)。
[表1]
焦距：14.28-17.42，视角：72.5度，明亮度：F1.65-1.77
  面号码   R   D   Nd   vd
  Q1   ∞   2.00   1.5420   59.8
  Q2   ∞   1.50
  1*   -70.707   5.00   1.4910   57.5
  2*   -83.124   6.32
  3   315.610   1.80   1.6889   31.1
  4   17.148   10.33
  5   -27.985   1.60   1.4875   70.2
  6   161.903   2.72
  7   218.885   4.09   1.7283   28.5
  8   -51.471   **(可变1)
  9   526.862   2.88   1.7725   49.6
  10   -85.200   0.30
  11   25.839   5.79   1.7130   53.9
  12   -231.803   **(可变2)
  13   -126.731   1.20   1.5891   61.2
  14   19.129   2.17
  15   65.605   2.42   1.6700   47.3
  16   -1383.118   **(可变3)
  17   558.646   1.20   1.8467   23.8
  18   36.017   0.67
  19   71.657   7.69   1.4875   70.2
  20   -12.040   1.40   1.8061   33.3
  21   -29.443   0.30
  22   -183.214   6.39   1.4875   70.2
  23   -20.116   **(可变4)
  24   41.693   5.02   1.7130   53.9
  25   -242.945   10.50
  26   ∞   24.10   1.5163   64.1
  27   ∞   0.17
*非球面
Figure BSA00000213729300131
  **可变间隔   WIDE   middle   TELE
  D8(可变1)   10.40   6.90   3.46
  D12(可变2)   3.03   3.83   4.88
  D16(可变3)   14.26   13.39   11.76
  D23(可变4)   1.00   4.57   8.60
并且，在后提出的表5中表示对应于实施例1中各条件式的数值。如表5所示，实施例1的投射用广角变焦透镜满足全部上述的条件式(1)～(4)，(1A)～(4A)。
另外，图9及后述的图10～12中，各球面像差(也称球差)图表示相对于G(绿)、B(蓝)及R(红)的各波长的像差曲线，各倍率色像差(也称倍率色差)图表示相对于G的B及R的像差曲线。
从上述表1及图9可知，根据实施例1的投射用广角变焦透镜，在变焦区域的整体中良好的像差校正得以进行，适当的后截距量和在缩小侧的良好的远心性得以实现，并且明亮度、紧凑性、视角的广度及变焦比的大小的各性能能够以最佳的平衡来发挥。尤其实现在广角端的明亮度为F1.65、视角(2ω)为72.5度、以广视觉且明亮的透镜。
<实施例2>
使用图3、4的透镜结构图及图10的各种像差图来说明实施例2所涉及的投射用广角变焦透镜。该实施例2所涉及的投射用广角变焦透镜如图3所示，基本上成为与实施例1的结构类似的结构，但是在第4透镜组G4中，第9透镜L9由双凹透镜构成的方面上不同。
并且，如图4所示，在变倍时，第1透镜组G1及第5透镜组G5成为固定组，第2～4透镜组G2～G4成为变焦时移动组。
在表2的上段表示该实施例2中从广角端到望远端的整个系统的焦距、在广角端的视角及从广角端到望远端的整个系统的明亮度(F号码)。
并且，在表2的中段表示各透镜面的曲率半径R、各透镜的中心厚度及各透镜间的空气间隔D、各透镜在d线的折射率Nd及阿贝数vd。
另外，在表2的下段表示在广角端(WIDE)、中间位置(MIDDLE)及望远端(TELE)处的第1透镜组G1和第2透镜组G2的距离D8(可变1)、第2透镜组G2和第3透镜组G3的距离D12(可变2)、第3透镜组G3和第4透镜组G4的距离D16(可变3)及第4透镜组G4和第5透镜组G5的距离D23(可变4)。
[表2]
焦距：14.00-17.08，视角：73.5度，明亮度：F1.63-1.72
  面号码   R   D   Nd   vd
  Q1   ∞   2.00   1.5240   59.8
  Q2   ∞   1.50
  1*   -36.855   5.00   1.4910   57.5
  2*   -72.883   7.88
  3   115.246   1.80   1.6398   34.5
  4   18.467   9.09
  5   -43.420   1.60   1.4875   70.2
  6   118.859   2.45
  7   120.934   3.42   1.8467   23.8
  8   -98.434   **(可变1)
  9   216.142   2.64   1.4875   70.2
  10   -115.455   0.30
  11   28.343   5.04   1.7130   53.9
  12   -186.288   **(可变2)
  13   -196.959   1.20   1.6030   65.5
  14   20.414   1.99
  15   68.664   2.46   1.7495   35.3
  16   -670.398   **(可变3)
  17   -309.680   1.20   1.8467   23.8
  18   41.768   0.79
  19   93.089   8.65   1.4970   81.6
  20   -13.380   1.40   1.8340   37.2
  21   -29.009   0.30
  22   -176.416   6.68   1.4875   70.2
  23   -21.869   **(可变4)
  24   44.732   4.74   1.7130   53.9
  25   -306.885   15.50
  26   ∞   24.10   1.5163   64.1
  27   ∞   0.10
*非球面
Figure BSA00000213729300151
Figure BSA00000213729300161
并且，在后提出的表5中表示对应于实施例2中各条件式的数值。如表5所示，实施例2的投射用广角变焦透镜满足全部上述的条件式(1)～(4)，(1A)～(4A)。
从上述表2及图10可知，根据实施例2的投射用广角变焦透镜，在变焦区域的整体中良好的像差校正得以进行，适当的后截距量和在缩小侧的良好的远心性得以实现，并且明亮度、紧凑性、视角的广度及变焦比的大小的各性能能够以最佳的平衡来发挥。尤其，实现在广角端的明亮度为F1.63、视角(2ω)为73.5度、以广视角且明亮的透镜。
<实施例3>
使用图5、6的透镜结构图及图11的各种像差图说明实施例3所涉及的投射用广角变焦透镜。如图5所示，该实施例3所涉及的投射用广角变焦透镜基本上成为与实施例1的结构相似的结构，但是在以下方面不同：第1透镜组G1的第2透镜L2由双凹透镜构成；第2透镜组G2仅包括由双凸透镜构成的第5透镜L5；第3透镜组G3从放大侧依次包括由将凹面朝向放大侧的负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；第4透镜组G4从放大侧依次包括由将凸面朝向放大侧的负弯月形透镜构成的第8透镜L8、通过由双凹透镜构成的第9透镜L9及由双凸透镜构成的第10透镜L10相互接合而构成的接合透镜(接合面在缩小侧成为凹)、由双凸透镜构成的第11透镜L11。
并且，如图6所示，在变倍时，第1透镜组G1及第5透镜组G5成为固定组，第2～4透镜组G2～G4成为变焦时移动组。
在表3的上段表示该实施例3中从广角端到望远端的整个系统的焦距、在广角端的视角及从广角端到望远端的整个系统的明亮度(F数)。
并且，在表3的中段表示各透镜面的曲率半径R、各透镜的中心厚度及各透镜间的空气间隔D、各透镜在d线的折射率Nd及阿贝数vd。
另外，在表3的下段表示在广角端(WIDE)、中间位置(MIDDLE)及望远端(TELE)的第1透镜组G1和第2透镜组G2的距离D8(可变1)、第2透镜组G2和第3透镜组G3的距离D10(可变2)、第3透镜组G3和第4透镜组G4的距离D14(可变3)及第4透镜组G4和第5透镜组G5的距离D21(可变4)。
[表3]
焦距：13.48-16.44，视角：75.3度，明亮度：F1.65-1.74
  面号码   R   D   Nd   vd
  Q1   ∞   2.00   1.5240   59.8
  Q2   ∞   2.00
  1*   -29.869   5.00   1.4910   57.5
  2*   -33.937   8.41
  3   -126.742   1.80   1.7174   29.5
  4   20.403   7.93
  5   -58.627   1.60   1.4875   70.2
  6   53.574   2.69
  7   45.518   6.29   1.7618   26.5
  8   -57.696   **(可变1)
  9   57.988   3.07   1.6968   55.5
  10   -1543.280   **(可变2)
  11   -18.732   1.20   1.5182   59.0
  12   -113.645   0.30
  13   202.742   3.37   1.7130   53.9
  14   -33.023   **(可变3)
  15   577.362   1.20   1.8052   25.4
  16   46.504   1.56
  17   -182.804   1.40   1.8052   25.4
  18   41.383   5.43   1.4970   81.6
  19   -33.830   0.29
  20   65.111   5.08   1.4875   70.2
  21   -52.263   **(可变4)
  22   37.506   5.31   1.7130   53.9
  23   -318.233   10.50
  24   24.10   1.5163   64.1
  25   ∞   0.14
*非球面
  **可变间隔   WIDE   middle   TELE
  D8(可变1)   16.77   9.59   2.03
  D10(可变2)   15.66   20.74   24.56
  D14(可变3)   3.20   1.99   1.50
  D21(可变4)   1.00   4.31   8.54
并且，在后提出的表5中表示对应于实施例3中各条件式的数值。如表5所示，实施例3的投射用广角变焦透镜满足全部上述的条件式(1)～(4)，(1A)～(4A)。
从上述表3及图11可知，根据实施例3的投射用广角变焦透镜，在变焦区域的整体中良好的像差校正得以进行，适当的后截距量和在缩小侧的良好的远心性得以实现，并且明亮度、紧凑性、视角的广度及变焦比的大小的各性能能够以最佳的平衡来发挥。尤其实现在广角端的明亮度为F1.65、视角(2ω)为75.3度、以广视角且明亮的透镜。
<实施例4>
使用图7、8的透镜结构图及图12的各种像差图说明实施例4所涉及的投射用广角变焦透镜。如图7所示，该实施例4所涉及的投射用广角变焦透镜基本上成为与实施例3的结构类似的结构。
并且，如图8所示，在变倍时，第1透镜组G1及第5透镜组G5成为固定组，第2～4透镜组G2～G4成为变焦时移动组。
在表4的上段表示该实施例4中从广角端到望远端的整个系统的焦距、在广角端的视角及从广角端到望远端的整个系统的明亮度(F数)。
并且，在表4的中段表示各透镜面的曲率半径R、各透镜的中心厚度及各透镜间的空气间隔D、各透镜在d线的折射率Nd及阿贝数vd。
另外，在表4的下段表示在广角端(WIDE)、中间位置(MIDDLE)及望远端(TELE)的第1透镜组G1和第2透镜组G2的距离D8(可变1)、第2透镜组G2和第3透镜组G3的距离D10(可变2)、第3透镜组G3和第4透镜组G4的距离D14(可变3)及第4透镜组G4和第5透镜组G5的距离D21(可变4)。
[表4]
焦距：14.20-17.31，视角：72.5度，明亮度：F1.65-1.73
  面号码   R   D   Nd   vd
  Q1   ∞   2.00   1.5240   59.8
  Q2   ∞   2.00
  1*   -35.384   5.00   1.4910   57.5
  2*   -37.719   8.13
  3   -139.481   1.80   1.7174   29.5
  4   20.436   7.85
  5   -53.671   1.60   1.4875   70.2
  6   57.748   3.05
  7   48.114   6.16   1.7618   26.5
  8   -56.837   **(可变1)
  9   61.840   2.93   1.7859   44.2
  10   -4024.023   **(可变2)
  11   -20.663   1.20   1.5814   40.7
  12   -34.937   0.30
  13   272.377   2.84   1.7130   53.9
  14   -45.535   **(可变3)
  15   261.226   1.20   1.8467   23.8
  16   47.535   2.42
  17   -49.194   1.40   1.8467   23.8
  18   46.982   5.38   1.4970   81.6
  19   -31.696   0.29
  20   122.918   4.17   1.8044   39.6
  21   -55.998   **(可变4)
  22   39.013   5.17   1.7432   49.3
  23   -315.245   10.50
  24   ∞   24.10   1.5163   64.1
  25   ∞   0.14
*非球面
Figure BSA00000213729300201
  **可变间隔   WIDE   middle   TELE
  D8(可变1)   17.02   9.75   2.17
  D10(可变2)   15.84   20.50   24.22
  D14(可变3)   3.69   2.23   1.50
  D21(可变4)   1.00   5.07   9.66
并且，在后提出的表5中表示对应于实施例4中各条件式的数值。如表5所示，实施例4的投射用广角变焦透镜满足全部上述的条件式(1)～(4)，(1A)～(4A)。
从上述表4及图12可知，根据实施例4的投射用广角变焦透镜，在变焦区域的整体中良好的像差校正得以进行，适当的后截距量和在缩小侧的良好的远心性得以实现，并且明亮度、紧凑性、视角的广度及变焦比的大小的各性能能够以最佳的平衡来发挥。尤其，实现在广角端处的明亮度为F1.65、视角(2ω)为72.5度、其广视角且明亮的透镜。
[表5]
Figure BSA00000213729300211

Claims (7)

1.一种投射用广角变焦透镜，其特征在于，
从放大侧依次由以下部件构成：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透镜组及具有正的折射力的第5透镜组，并且，缩小侧具有远心性，
从广角端向望远端变焦时，所述第1透镜组及所述第5透镜组固定，所述第2透镜组、所述第3透镜组及所述第4透镜组在相互间间隔改变的同时朝向放大侧在光轴上移动，
所述第1透镜组从放大侧依次由负的第1透镜、负的第2透镜、负的第3透镜及正的第4透镜构成，并且该第1透镜成为由塑料构成的非球面透镜，
满足下述条件式(1)～(4)：
1.6＜Bf/fW＜2.6……(1)
1.5＜|f1/fW|＜4.5……(2)
0.35＜D2/fW……(3)
2.0＜Ls/fW＜3.0……(4)
其中，
Bf为后截距，
fW为在广角端的整个系统的焦距，
f1为所述第1透镜组的焦距，
D2为所述第1透镜组中的所述第1透镜的缩小侧的面和所述第2透镜的放大侧的面在光轴上的距离，
Ls为在广角端的从所述第1透镜的放大侧的面到放大侧光瞳位置为止的距离。
2.如权利要求1所述的投射用广角变焦透镜，其特征在于，
所述第2透镜组由1片或2片的正透镜构成。
3.如权利要求1或2所述的投射用广角变焦透镜，其特征在于，
所述第3透镜组从放大侧依次由1片负透镜和1片正透镜构成，并且该1片负透镜的缩小侧的面为凹面，该1片正透镜的放大侧的面为凸面，
所述第4透镜组从放大侧依次由将凸面朝向放大侧的负弯月形透镜、呈接合面在放大侧为凹的形状的接合透镜、及正透镜构成。
4.如权利要求1或2所述的投射用广角变焦透镜，其特征在于，
所述第3透镜组从放大侧依次由1片负透镜和1片正透镜构成，并且该1片负透镜的放大侧的面为凹面，该1片正透镜的缩小侧的面为凸面，
所述第4透镜组从放大侧依次由将凸面朝向放大侧的负弯月形透镜、呈接合面在缩小侧为凹的形状的接合透镜、及正透镜构成。
5.如权利要求1或2所述的投射用广角变焦透镜，其特征在于，
使所述第1透镜组的所述第3透镜和所述第4透镜之间的间隔改变且使该第1透镜组的整体移动，来进行聚焦。
6.如权利要求1或2所述的投射用广角变焦透镜，其特征在于，
在所述第1透镜组的放大侧配设有保护玻璃。
7.一种投射型显示装置，其特征在于，
具备：光源、光阀、将自该光源的光束引导至该光阀的照明光学部、及权利要求1至6中的任意一项所述的投射用广角变焦透镜，并且，来自该光源的光束由该光阀光调制且由该投射用广角变焦透镜投射到屏幕上。
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