CN203930190U - 投影用变焦镜头和投影型显示设备 - Google Patents
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Abstract
为了提供一种即使视场角被加宽也能够建立对由聚焦引起的像场弯曲的出色校正的投影用变焦镜头，特别地，投影用变焦镜头由以下构成：第一透镜组(G1)，所述第一透镜组具有负折射本领，并设置在靠近放大侧，且在放大倍率变化期间固定；第二透镜组(G2)，所述第二透镜组具有负折射本领，并设置在第一透镜组(G1)的缩小侧，且在放大倍率变化期间固定；最后透镜组(G6)，所述最后透镜组具有正折射本领，并设置在最缩小侧，且在放大倍率变化期间固定；和三个透镜组(G3，G4，G5)，所述三个透镜组设置在所述最后透镜组(G6)和第二透镜组(G2)之间，并且在放大倍率变化期间移动。此外，缩小侧是远心结构，并且其中通过仅移动第二透镜组(G2)执行聚焦。进一步，在放大倍率变化期间移动的透镜组基本上是从放大侧顺序地设置的具有正折射本领的第三透镜组(G3)、具有正折射本领的第四透镜组(G4)和具有正折射本领的第五透镜组(G5)。
Description
技术领域
本发明涉及变焦镜头，并且具体地，涉及可应用于投影型显示设备的投影用变焦镜头。
进一步，本发明涉及包括这种投影用变焦镜头的投影型显示设备。
背景技术
近年来，采用光阀的投影型显示设备，如透射型或反射型液晶显示设备和DMD显示设备变得广泛使用。用在这种投影型显示设备中的投影镜头通常需要具有长的后焦距。进一步，这种投影镜头的从缩小侧(光阀侧)观看的入射光瞳需要位于充分远的位置。换句话说，投影镜头需要在缩小侧具有远心度。进一步，考虑到该设备的便携性和设备对设定条件的适应性，投影镜头需要具有可变放大倍率功能(变焦功能)。进一步，投影镜头需要具有宽的视场角以满足从短距离投影到大屏幕上的需求。
当试图加宽投影镜头的视场角时，由于投影距离改变(从特写至无穷远)时的聚焦引起的屏幕侧透镜直径增加的问题和像场弯曲波动的问题出现。
传统上，专利文献1和2中公开的变焦镜头被已知为作为可以处理前述问题的投影用变焦镜头。在专利文献1中公开的变焦镜头中，位于最放大侧的第一透镜组分成两个子透镜组。通过在聚焦期间改变两个子透镜组之间的距离，抑制由于聚焦引起的像场弯曲的波动。同时，在专利文献2中公开的变焦镜头中，通过移动最放大侧的第二透镜组，抑制由于聚焦引起的像场弯曲的波动。进一步，专利文献2中公开的变焦镜头被以四个透镜组在放大倍率变化期间移动的方式构造而成。
相关技术文献
专利文献
专利文献1：
日本未审查专利公开No.2008-257005
专利文献2：
日本未审查专利公开No.2011-013657
发明内容
然而，在专利文献1和2中公开的两种变焦镜头中，视场角约为60度，而60度的视场角较小。进一步，当试图进一步加宽视场角时，存在变得不能够抑制由聚焦引起的像场弯曲的波动的风险。进一步，屏幕侧透镜直径在一些情况中变大。
考虑到前述情况，本发明的目标是提供一种投影用变焦镜头，其中即使视场角被加宽，也能够通过采用少量的透镜出色地修正各种像差。
本发明的目标是提供一种投影用变焦透镜，其中即使视场角加宽，也能够以简化的结构出色地校正由聚焦引起的像场弯曲。
进一步，本发明的目标是提供一种包括如上所述的投影用变焦镜头并且可以以高的图像质量显示图像的投影型显示设备。
根据本发明的第一方面的投影用变焦镜头是基本上由以下部分构成的一种投影用变焦镜头：
第一透镜组，所述第一透镜组具有负折射本领，并设置在最放大侧，且在放大倍率变化期间固定；
第二透镜组，所述第二透镜组具有负折射本领，并设置在第一透镜组的缩小侧，且在放大倍率变化期间固定；
最后透镜组，所述最后透镜组具有正折射本领，并设置在最缩小侧，且在放大倍率变化期间固定，和
三个透镜组，所述三个透镜组设置在所述最后透镜组和第二透镜组之间，并且在放大倍率变化期间移动，
其中变焦镜头被构造成在缩小侧是远心的，并且
其中通过仅移动第二透镜组执行聚焦。
在这里，表述“基本上由......透镜组构成”表示除了前述透镜组之外，还可以包括基本上不具有任何折射本领的透镜、除了透镜之外的诸如光阑 和盖玻璃的光学元件、诸如透镜法兰、透镜镜筒、成像装置、手抖模糊校正机构的机械部件等。以下，将以在与上述定义相同的含义方面总是使用术语“基本上”。
进一步，表述“在缩小侧是远心的”表示下述状态：会聚在缩小侧图像平面上的任意点处的光线的横截面中上侧的最大光线和下侧的最大光线之间的角的平分线几乎平行于光轴。该表述不仅表示完全远心的情况，即该角的平分线完全平行于光轴。该表述还表示存在某种误差的情况。在这里，存在某种误差的情况是指角的平分线相对于光轴的倾角在±3°的范围内。
在本发明的投影用变焦镜头中，粘合透镜可以用作构成每个透镜组的透镜。当粘合透镜由粘合在一起的n个数量的透镜构成时，该粘合透镜被计数为n个数量的透镜。进一步，在本申请的说明书中，术语“本发明的投影用变焦镜头”和术语“根据本发明的投影用变焦镜头”表示稍后将被描述的根据本发明的第一方面的投影用变焦镜头和根据本发明的第二方面的投影用变焦镜头二者，除非另外说明。
在本发明的投影用变焦镜头中，当透镜包括非球面表面时，在近轴区域中考虑该透镜的表面形状和该透镜的折射本领的符号。
在这里，在根据本发明的第一方面的投影用变焦镜头中，理想的是，在整个系统在广角端处的焦距是fw且第二透镜组的焦距是f2时，满足下述条件公式：
-210.0＜f2／fw...(1)。
进一步，更理想的是，特别在由前述条件公式(1)限定的范围内满足下述条件公式：
-190.0＜f2／fw...(1’)。
同时，根据本发明的第二方面的投影用变焦镜头是一种基本上由以下部分构成的投影用变焦镜头：
第一透镜组，所述第一透镜组具有负折射本领，并设置在最放大侧，且在放大倍率变化期间固定；
第二透镜组，所述第二透镜组具有负折射本领，并设置在第一透镜组的缩小侧，且在放大倍率变化期间固定；
最后透镜组，所述最后透镜组具有正折射本领，并设置在最缩小侧，且在放大倍率变化期间固定，和
多个透镜组，所述多个透镜组设置在所述最后透镜组和第二透镜组之间，并且在放大倍率变化期间移动，
其中变焦镜头被构造成在缩小侧是远心的，并且
其中通过仅移动第二透镜组执行聚焦，并且
其中当整个系统在广角端处的焦距是fw且第二透镜组的焦距是f2时，满足下述条件公式(2)：
-210.0＜f2／fw＜-20.0...(2)。
术语“基本上”表示上文已经说明的含义。
在根据第二方面的投影用变焦镜头中，更理想的是，特别在由前述条件公式(2)限定的范围内满足下述条件公式：
-190.0＜f2／fw＜-40.0...(2’)。
在根据本发明的第二方面的投影用变焦镜头中，理想的是，在放大倍率变化期间移动的所述多个透镜组基本上由三个透镜组构成。在这里，术语“基本上”表示上文已经说明的含义。
在本发明的投影用变焦镜头中，理想的是，当整个系统在广角端处的焦距是fw且整个系统的后焦距(空气中距离)是Bf时，满足下述条件公式：
1.5＜Bf／fw＜3.0...(3)
在这里，后焦距是放大侧被视为物体侧且缩小侧被视为图像侧时的后焦距。
进一步，更理想的是，特别在由前述条件公式(3)限定的范围内满足下述条件公式：
1.7＜Bf／fw＜2.5...(3’)。
在本发明的投影用变焦镜头中，理想的是，第二透镜组中的最放大侧透镜具有面向放大侧的凹面，并且第二透镜组中的最缩小侧透镜具有面向缩小侧的凸面。
进一步，当在本发明的投影用变焦镜头中采用这样两个透镜时，理想的是，在第二透镜组中的最放大侧透镜的放大侧表面的曲率半径是R21f，以及第二透镜组中的最放大侧透镜的缩小侧表面的曲率半径是R21r时， 满足下述条件公式：
5.0＜(R21f+R21r)／(R21f-R21r)＜80.0...(4)。
进一步，更理想的是，特别在由前述条件公式(4)限定的范围内满足下述条件公式：
6.0＜(R21f+R21r)／(R21f-R21r)＜60.0...(4’)。
进一步，在本发明的投影用变焦镜头中，理想的是，第二透镜组基本上仅由两个透镜构成。在这里，术语“基本上”表示上文已经说明的含义。
在本发明的投影用变焦镜头中，理想的是，当整个系统在广角端处的焦距是fw且第一透镜组的焦距是f1时，满足下述条件公式：
-2.0＜f1／fw＜-0.8...(5)。
进一步，更理想的是，特别在由前述条件公式(5)限定的范围内满足下述条件公式：
-1.5＜f1／fw＜-1.0...(5’)。
进一步，在本发明的投影用变焦镜头中，理想的是，在放大倍率变化期间移动的所述多个透镜组基本上由从放大侧顺序地设置的具有正折射本领的第三透镜组、具有正折射本领的第四透镜组和具有正折射本领的第五透镜组构成。术语“基本上”表示上文已经说明的含义。
在本发明的投影用变焦镜头中，理想的是，当广角端处的全视场角是2ω时，满足下述条件公式：
70°≤2ω...(6)。
进一步，在本发明的投影用变焦镜头中，理想的是，第五透镜组包括至少三个正透镜，第五透镜组中的最放大侧透镜具有面向放大侧的凸面。进一步，理想的是，当整个系统在广角端处的焦距是fw且第五透镜组的焦距是f5时，满足下述条件公式：
7.5＜f5／fw＜14.5...(7)。
进一步，更理想的是，特别在由前述条件公式(7)限定的范围内满足下述条件公式：
8.0＜f5／fw＜13.0...(7’)。
进一步，在本发明的投影用变焦镜头中，理想的是，当第五透镜组中包括的一个或多个正透镜关于d线的阿贝数的平均值是v5a时，满足下述 条件公式：
60.0＜v5a...(8)。
进一步，更理想的是，特别在由前述条件公式(8)限定的范围内满足下述条件公式：
62.0＜v5a...(8’)。
进一步，在本发明的投影用变焦镜头中，理想的是，当第六透镜组中包括的一个或多个正透镜关于d线的阿贝数的平均值是v6a时，满足下述条件公式：
50.0＜v6a...(9)。
进一步，更理想的是，特别在由前述条件公式(9)限定的范围内满足下述条件公式：
55.0＜v6a...(9’)。
进一步，在本发明的投影用变焦镜头中，理想的是，当第五透镜组中的最放大侧透镜或透镜单元的放大侧表面的曲率半径是R5f，且第五透镜组中的最放大侧透镜或透镜单元的缩小侧表面的曲率半径是R5r时，满足下述条件公式：
2.5＜(R5f+R5r)／(R5f-R5r)＜7.0...(10)
在这里，术语“透镜单元”特别地表示在粘合透镜在第五透镜组中设置在最放大侧时的整个粘合透镜。
进一步，更理想的是，特别在由前述条件公式(10)限定的范围内满足下述条件公式：
3.5＜(R5f+R5r)／(R5f-R5r)＜6.5...(10’)。
进一步，在本发明的投影用变焦镜头中，理想的是，当整个系统在广角端处的焦距是fw且第六透镜组的焦距是f6时，满足下述条件公式：
3.0＜f6／fw＜7.0...(11)。
进一步，更理想的是，特别在由前述条件公式(11)限定的范围内满足下述条件公式：
3.5＜f6／fw＜6.0...(11’)。
同时，除了光源、光阀和将来自光源的光线引导至光阀的照明光学单元之外，本发明的投影型显示设备还包括如上所述的根据本发明的投影用 变焦镜头。投影型显示设备包括在光阀处对来自光源的光线进行光调制并且通过投影用变焦镜头将光线投影到屏幕上的结构。
根据本发明的第一方面的投影用变焦镜头具有内对焦结构，其中仅通过移动设置在放大倍率变化期间固定的第一透镜组的内侧(缩小侧)并具有负折射本领的第二透镜组执行聚焦。因此，能够出色地校正像场弯曲而不会特别地增加镜头的尺寸。
进一步，根据本发明的第一方面的投影用变焦镜头被构造成通过移动三个透镜组改变放大倍率。因此，与其中如已经所述的通过移动四个透镜组改变放大倍率的专利文献2中公开的变焦镜头等相比，能够出色地抑制由较宽的视场角引起的像场弯曲，同时简化变焦镜头的结构。
在根据本发明的第一方面的投影用变焦镜头，特别地在满足前述条件公式(1)时，可实现以下效果。具体地，条件公式(1)限定第二透镜组的焦距与整个系统在广角端处的焦距之比。如果所述值低于该条件公式的下限，则第二透镜组的负折射本领变得太弱，并且放大侧的透镜直径在试图确保预定视场角时变大。当满足条件公式(1)时，能够防止上述缺点。进一步，能够同时减小变焦镜头的尺寸并增加视场角。
特别地，当在由前述条件公式(1)限定的范围内满足前述条件公式(1’)时，至此如上所述的效果更加明显。
同时，根据本发明的第二方面的投影用变焦镜头也具有内对焦结构，其中仅通过移动设置在放大倍率变化期间固定的第一透镜组的内侧(缩小侧)并具有负折射本领的第二透镜组执行聚焦。因此，能够出色地校正像场弯曲而不会特别地增加镜头的尺寸。
进一步，当根据本发明的第二方面的投影用变焦镜头满足前述条件公式(2)时，可实现以下效果。具体地，条件公式(2)以类似于前述条件公式(1)的方式限定第二透镜组的焦距与整个系统在广角端处的焦距之比。如果所述值低于条件公式(2)的下限，则前透镜的直径在试图确保预定视场角时变得太大。相反，如果所述值超过条件公式(2)的上限，则第二透镜组的负折射本领变得太强，并且整个镜头系统的尺寸变大。进一步，透镜组在聚焦期间的移动量变大，并且变得不能够抑制由投影距离的波动引起的像差(特别地，像场弯曲)的波动。当满足条件公式(2)时，能够防止前述缺点，并 且减小变焦镜头的尺寸。进一步，能够出色地抑制由投影距离的波动引起的像差的波动。
特别地，当满足由条件公式(2)限定的范围内满足前述条件公式(2’)时，至此如上所述的效果更加明显。
在根据本发明的第二方面的投影用变焦镜头中，特别地，当在放大倍率变化期间移动的所述多个透镜组是三个透镜组时，与其中如已经所述通过移动四个透镜组改变放大倍率的专利文献2中公开的变焦镜头等相比，能够出色地抑制由较宽的视场角引起的像场弯曲，同时简化变焦镜头的结构。
特别地，当本发明的投影用变焦镜头满足前述条件公式(3)时，可实现以下效果。具体地，条件公式(3)限定整个系统的后焦距与整个系统在广角端处的焦距之比。如果所述值低于条件公式(3)的下限，则变得难以插入通常设置在投影型显示设备中的投影用变焦镜头的后侧(缩小侧)的诸如棱镜之类的玻璃部件。相反，如果所述值超过条件公式(3)的上限，则总镜头长度变长。当满足条件公式(3)，能够防止这种缺点，并且容易插入玻璃部件。进一步，能够抑制总镜头长度，使得该长度变短。
特别地，当在由条件公式(3)限定的范围内满足前述条件公式(3’)时，至此如上所述的效果更加明显。
在本发明的投影用变焦镜头中，特别地当第二透镜组中最放大侧透镜具有面向放大侧的凹面，并且其中第二透镜组中的最缩小侧透镜具有面向缩小侧的凸面时，能够出色地校正像散。
当在如上所述构造第二透镜组的最放大侧透镜和最缩小侧透镜的同时还满足前述条件公式(4)时，至此如上所述的效果更加明显。进一步，特别地，当在由条件公式(4)限定的范围内满足前述条件公式(4’)时，效果更加明显。
在本发明的投影用变焦镜头中，特别地，当第二透镜组基本上仅由两个透镜构成时，校正像散的效果更加明显。通常，第二透镜组是具有大的透镜直径的部件。因此，当第二透镜组由用于校正像散的最少数量的透镜(是两个透镜)构成时，该结构对于减轻变焦镜头的重量也是有好处的。
在本发明的投影用变焦镜头中，特别地，当满足前述条件公式(5)，可 实现以下效果。具体地，条件公式(5)限定第一透镜组的焦距与整个系统在广角端处的焦距之比。如果所述值低于条件公式(5)的下限，则第一透镜组的负折射本领变得太弱，并且放大侧的透镜直径变大。进一步，变得难以确定预定的后焦距。相反，如果所述值超过条件公式(5)的上限，则第一透镜组的负折射本领变得太强，并且变得难以校正像场弯曲和畸变。当满足条件公式(5)时，能够防止这种缺点，并且减小变焦镜头的尺寸。进一步，能够明确地校正像场弯曲和畸变。
特别地，当在由条件公式(5)限定的范围内满足前述条件公式(5’)时，至此如上所述的效果更加明显。
在本发明的投影用变焦镜头中，特别地，当设置在最后透镜组和在放大倍率变化移动的第二透镜组之间的多个透镜组基本上是从放大侧顺序地设置的具有正折射本领的第三透镜组、具有正折射本领的第四透镜组、和具有正折射本领的第五透镜组时，通过采用少量透镜能够出色地校正各种像差。
在本发明的投影用变焦镜头中，特别地当满足前述条件公式(6)时，能够充分地满足对较宽的视场角的需求，其中近年来投影用变焦镜头需要较宽的视场角。
在本发明的投影用变焦镜头中，特别地，当第五透镜组被构造成包括至少三个正透镜，第五透镜组中的最放大侧透镜具有面向放大侧的凸面，并且满足前述条件公式(7)时，可实现以下效果。
具体地，一个、三个或更多个正透镜用在第五透镜组中。因此，能够实现出色的远心度。进一步，虽然在广角镜头中往往难以提供长的后焦距，但能够适当地确保后焦距。进一步，由于凸面面向放大侧的透镜用作第五透镜组中的最放大侧透镜，因此能够出色地校正球面像差和像散。同时，条件公式(7)限定第五透镜组的焦距与整个系统在广角端处的焦距之比。如果所述值低于条件公式(7)的下限或超过条件公式(7)的上限，则难以出色地校正像场弯曲(特别地，径向图像平面的弯曲)。当满足条件公式(7)时，能够防止这种缺点，并在整个可变放大倍率范围内出色地校正像场弯曲。特别地，当在由条件公式(7)限定的范围内满足前述条件公式(7’)时，至此如上所述的效果更加明显。
在本发明的投影用变焦镜头中，特别地，当满足前述条件公式(8)时，可实现以下效果。具体地，条件公式(8)限定第五透镜组中包括的一个或多个正透镜的阿贝数的平均值。如果所述值低于该条件公式的下限，变得难以出色地校正横向色像差。当满足条件公式(8)时，能够防止这种缺点，并出色地校正横向色像差。
特别地，当在由条件公式(8)限定的范围内满足前述条件公式(8’)时，至此如上所述的效果更加明显。
在本发明的投影用变焦镜头中，特别地，当满足前述条件公式(9)时，可实现以下效果。具体地，条件公式(9)限定第六透镜组中包括的一个或多个正透镜的阿贝数的平均值。如果所述值低于该条件公式的下限，变得难以出色地校正横向色像差。当满足条件公式(9)时，能够防止这种缺点，并出色地校正横向色像差。
特别地，当在由条件公式(9)限定的范围内满足前述条件公式(9’)时，至此如上所述的效果更加明显。
在本发明的投影用变焦镜头中，特别地，当满足前述条件公式(10)时，可实现以下效果。具体地，条件公式(10)限定第五透镜组中的最放大侧透镜或最放大侧透镜单元的放大侧表面的曲率半径和所述透镜或透镜单元的缩小侧表面之间的曲率半径。如果所述值低于条件公式(10)的下限或超过条件公式(10)的上限，则变得难以出色地校正球面像差和像散。当满足条件公式(10)，能够防止这种缺点，并出色地校正球面像差和像散。
特别地，当在由条件公式(10)限定的范围内满足前述条件公式(10’)时，至此如上所述的效果更加明显。
在本发明的投影用变焦镜头中，特别地，当满足前述条件公式(11)时，可实现以下效果。具体地，条件公式(11)限定第六透镜组的焦距与整个系统在广角端处的焦距之比。如果所述值低于条件公式(11)的下限，则第六透镜组的折射本领变得太强，并且后焦距变短。进一步，所产生的横向色像差的量变大，并且通过其它透镜组对横向色像差的校正变得困难。相反，如果所述值超过条件公式(11)的上限，则第六透镜组的折射本领变得太弱，且变得难以确保必要的远心度。当满足条件公式(11)时，能够防止这种缺点，并出色地校正横向色像差。进一步，能够确保出色的远心度。
特别地，当在由条件公式(11)限定的范围内满足前述条件公式(11’)时，至此如上所述的效果更加明显。
同时，在本发明的投影型显示设备中，已经描述的本发明的变焦镜头用作投影用变焦镜头。因此，能够满足对较宽的视场角的需求。进一步，能够出色地抑制像场弯曲，并显示具有高图像质量的图像。
附图说明
图1是图示本发明的示例1中的投影用变焦镜头的透镜结构的横截面；
图2是图示本发明的示例2中的投影用变焦镜头的透镜结构的横截面；
图3是图示本发明的示例3中的投影用变焦镜头的透镜结构的横截面；
图4是图示本发明的示例4中的投影用变焦镜头的透镜结构的横截面；
图5是图示本发明的示例5中的投影用变焦镜头的透镜结构的横截面；
图6是图示本发明的示例6中的投影用变焦镜头的透镜结构的横截面；
图7(A)至(L)是示例1中的投影用变焦镜头的像差示意图；
图8(A)至(L)是示例2中的投影用变焦镜头的像差示意图；
图9(A)至(L)是示例3中的投影用变焦镜头的像差示意图；
图10(A)至(L)是示例4中的投影用变焦镜头的像差示意图；
图11(A)至(L)是示例5中的投影用变焦镜头的像差示意图；
图12(A)至(L)是示例6中的投影用变焦镜头的像差示意图；
图13是图示示例1中的投影用变焦镜头中的光线的路径的示意图；
图14是图示根据本发明的一种实施例的投影型显示设备的结构的示意图；以及
图15是图示根据本发明的另一种实施例的投影型显示设备的结构的示意图。
具体实施方式
接下来，将参照附图详细描述本发明的实施例。首先，将参照图1描述根据本发明的一种实施例的投影用变焦镜头。图1图示当在本发明的示例1中的投影用变焦镜头上进行可变放大倍率操作时每个透镜组在广角端和远焦端处的移动位置。在该示意图中，在从广角端至远焦端的变化期间 移动的透镜组的运动方向由所述位置之间的箭头示意性地图示。
同时，图2至图6是图示根据本发明的实施例的其它结构示例的横截面。图2至图6对应于稍后将被描述的示例2至6中的投影用变焦镜头。这些投影用变焦镜头的基本结构类似于示例1中的投影用变焦镜头的基本结构，因此，将主要通过采用图1中图示的结构作为示例描述本发明的实施例。
根据本发明的一种实施例的投影用变焦镜头例如用作用于将显示在光阀上的图像信息投影到屏幕上的投影镜头。在图1中，示意图的左侧是放大侧，示意图的右侧是缩小侧。考虑将投影用变焦镜头安装在投影型显示设备中的情况，并且还图示了玻璃部件2，如混色棱镜(包括滤光器)，以及光阀的位于玻璃部件2的缩小侧的图像显示表面1。
在投影型显示设备中，在图像显示表面1处给予图像信息的光线通过玻璃部件2进入投影用变焦镜头。进一步，基于图像信息的图像被投影和显示在设置成纸面的左侧且未被图示的屏幕上。
图1图示了其中玻璃部件2的缩小侧表面的位置和图像显示表面1的位置相同的示例。然而，本发明没有必要限于这种示例。进一步，图1仅图示了一个图像显示表面1。投影型显示设备可以被构造成使得通过由分色光学系统将来自光源的光线分离成三原色并通过为相应的原色提供三个光阀而能够显示彩色图像。
根据本发明的一种实施例的投影用变焦镜头仅包括作为实质透镜组的具有负折射本领并设置在最放大侧且在放大倍率变化期间固定的第一透镜组G1、具有负折射本领并设置在第一透镜组G1的缩小侧且在放大倍率变化期间固定的第二透镜组G2、具有正折射本领并设置在最缩小侧且在放大倍率变化期间固定的第六透镜组G6、以及设置在是最后透镜组的第六透镜组L6和第二透镜组G2之间且在放大倍率变化移动的多个透镜组(以下，称为在放大倍率变化时的移动透镜组)。进一步，变焦镜头被构造成在缩小侧是远心的。
在本发明的该实施例中，三个透镜组，即，从放大侧顺序地设置的第三透镜组G3、第四透镜组G4和第五透镜组G5，被设置为在放大倍率变化时的前述移动透镜组。
进一步，投影用变焦镜头被以仅通过移动第二透镜组G2执行聚焦的方式构造而成。
在图1中图示的示例中，第一透镜组G1由四个透镜(第一透镜L1至第四透镜L4)构成，第二透镜组G2由两个透镜(第五透镜L5和第六透镜组L6)构成，第三透镜组G3由两个透镜(第七透镜L7和第八透镜L8)构成，第四透镜组G4由一个透镜(第九透镜L9)构成，第五透镜组G5由五个透镜(第十透镜L10至第十四透镜L14)构成，以及第六透镜组G6由一个透镜(第十五透镜L15)构成。
在这里，构成本发明的投影用变焦镜头的透镜或每个透镜组的数量没有必要限于图1中图示的示例。例如，在稍后将被描述的示例5中的投影用变焦镜头中，第五透镜组G5由六个透镜构成。在稍后将被描述的示例6中的投影用变焦镜头中，第四透镜组G4由两个透镜构成。
根据本发明的实施例的投影用变焦镜头采用内对焦结构，其中如上所述，通过仅移动设置在放大倍率变化期间固定的第一透镜组G1的缩小侧的具有负折射本领的第二透镜组G2执行聚焦。因此，能够出色地校正像场弯曲，而不用特别地增加镜头的尺寸。
进一步，根据本发明的实施例的投影用变焦镜头被以通过移动三个透镜组G3至G5改变放大倍率的方式构造而成。因此，与其中四个透镜组移动以改变放大倍率的变焦镜头等相比，能够出色地抑制由较宽的视场角引起的像场弯曲，同时简化该结构。
进一步，当整个系统在广角端处的焦距是fw且第二透镜组G2的焦距是f2时，根据本发明的一种实施例的投影用变焦镜头满足下述条件公式(1)：
-210.0＜f2／fw...(1)
进一步，特别地在由前述条件公式(1)限定的范围内满足下述条件公式(1’)：
-190.0＜f2／fw...(1’)
稍后将具体地参照表19详细地描述针对每个示例的由前述条件公式(1)限定的值(对于稍后将被描述的条件公式来说也是类似的)。
根据本发明的实施例的投影用变焦镜头被构造成满足前述条件公式(1)以及前述条件公式(1’)。因此，能够同时减小投影用变焦镜头的尺寸并加 宽视场角。
进一步，根据本发明的一种实施例的投影用变焦镜头满足条件公式：
-210.0＜f2／fw＜-20.0...(2)
进一步，特别地在由前述条件公式(2)限定的范围内满足下述条件公式(2’)：
-190.0＜f2／fw＜-40.0...(2’)
因此，根据本发明的实施例的投影用变焦镜头可以实现尺寸的减小。进一步，能够出色地抑制由投影距离的波动引起的像差的波动。
进一步，当整个系统在广角端处的焦距是fw且整个系统的后焦距(空气中距离)是Bf时，根据本发明的一种实施例的投影用变焦镜头满足述条件公式(3)：
1.5＜Bf／fw＜3.0...(3)
进一步，特别地满足在前述条件公式(3)限定的范围内满足下述条件公式(3’)：
1.7＜Bf／fw＜2.5...(3’)
因此，能够容易地插入将设置在根据本发明的实施例的投影用变焦镜头的后侧(缩小侧)的玻璃部件2，如棱镜。进一步，能够抑制镜头的总长度，使得该长度变短。
进一步，在根据本发明的实施例的投影用变焦镜头中，在第二透镜组G2中设置在最放大侧的第五透镜L5具有面向放大侧的凹面，在第二透镜组G2中设置在最缩小侧的第六透镜组L6具有面向缩小侧的凸面。因此，根据本发明的实施例的投影用变焦镜头可以出色地校正像散。
进一步，在本发明的实施例中，当第五透镜L5的放大侧表面的曲率半径是R21f且第五透镜L5的缩小侧表面的曲率半径是R21r时，满足下述条件公式(4)：
5.0＜(R21f+R21r)／(R21f-R21r)＜80.0...(4)
进一步，特别地在由前述条件公式(4)限定的范围内满足下述条件公式(4’)：6.0＜(R21f+R21r)／(R21f-R21r)＜60.0...(4’)。因此，根据本发明的实施例的投影用变焦镜头可以出色地校正像散。
进一步，在根据本发明的实施例的投影用变焦镜头中，第二透镜组 G2仅由两个透镜构成，即第五透镜L5和第六透镜组L6。通常，第二透镜组G2是具有大透镜直径的部件。因此，当第二透镜组G2由用于校正像散的最少量的透镜(是两个透镜)构成时，该结构对减小变焦镜头的重量是有利的。
在根据本发明的实施例的投影用变焦镜头中，当整个系统在广角端处的焦距是fw且第一透镜组G1的焦距是f1时，满足下述条件公式(5)：
-2.0＜f1／fw＜-0.8...(5)
进一步，特别地在由前述条件公式(5)限定的范围内满足下述条件公式(5’)：
-1.5＜f1／fw＜-1.0...(5’)
因此，在根据本发明的实施例的投影用变焦镜头中，能够充分地减小变焦镜头的尺寸，并且确切地校正像场弯曲和畸变。
进一步，在根据本发明的实施例的投影用变焦镜头中，设置在最后透镜组G6和第二透镜组G2之间的在放大倍率变化期间移动的多个透镜组是从放大侧顺序地设置的具有正折射本领的第三透镜组G3、具有正折射本领的第四透镜组G4和具有正折射本领的第五透镜组G5。因此，在根据本发明的实施例的投影用变焦镜头中，通过采用少量透镜能够出色地校正各种像差。
进一步，当广角端处的全视场角是2ω时，根据本发明的实施例的投影用变焦镜头满足下述条件公式(6)：
70°≤2ω...(6)
因此，根据本发明的实施例的投影用变焦镜头可以充分地满足对较宽的视场角的需求，其中近年来投影用变焦镜头需要较宽的视场角。
进一步，在根据本发明的实施例的投影用变焦镜头中，第五透镜组G5包括三个正透镜，即，第十一透镜L11、第十三透镜L13和第十四透镜L14。进一步，第五透镜组G5中的最放大侧透镜，即第十透镜L10，具有面向放大侧的凸面。进一步，当整个系统在广角端处的焦距是fw，且第五透镜组G5的焦距是f5时，投影用变焦镜头满足下述条件公式：
7.5＜f5／fw＜14.5...(7)
进一步，在由前述条件公式(7)限定的范围内，特别地还满足下述条件 公式(7’)：
8.0＜f5／fw＜13.0...(7’)
因此，根据本发明的实施例的投影用变焦镜头可以在整个可变放大倍率范围内出色地校正像场弯曲(特别地，径向图像平面的弯曲)。
进一步，当第五透镜组G5中包括的正透镜，即，第十一透镜L11，第十三透镜L13和第十四透镜L14关于d线的阿贝数的平均值是v5a时，根据本发明的实施例的投影用变焦镜头满足下述条件公式：
60.0＜v5a...(8)
进一步，在由前述条件公式(8)限定的范围内，特别地还满足下述条件公式(8’)：
62.0＜v5a...(8’)
因此，在根据本发明的实施例的投影用变焦镜头中，能够出色地校正横向色像差。
进一步，当第六透镜组G6中包括的一个或多个正透镜关于d的阿贝数的平均值，具体地，在该示例中是第十五透镜L15关于d线的阿贝数是v6a时，根据本发明的实施例的投影用变焦镜头满足下述条件公式：
50.0＜v6a...(9)
进一步，在由前述条件公式(9)限定的范围内，特别地还满足下述条件公式(9’)：
55.0＜v6a...(9’)
因此，在根据本发明的实施例的投影用变焦镜头中，还能够从这方面出色地校正横向色像差。由于本发明的实施例满足前述条件公式(8’)和(9’)二者，因此能够以特别出色的方式校正横向色像差。
进一步，当第五透镜组G5中最放大侧透镜，即第十透镜L10的放大侧表面的曲率半径是R5f，且第五透镜组G5中最放大侧透镜的缩小侧表面的曲率半径是R5r时，根据本发明的实施例的投影用变焦镜头满足下述条件公式：
2.5＜(R5f+R5r)／(R5f-R5r)＜7.0...(10)
进一步，在由前述条件公式(10)限定的范围内，特别地还满足下述条件公式(10’)：
3.5＜(R5f+R5r)／(R5f-R5r)＜6.5...(10’)
因此，在根据本发明的实施例的投影用变焦镜头中，能够出色地校正球面像差和像散。
这些特征在示例2至6中也是相似的。特别地，示例5中，粘合在一起的双凸透镜L10a和双凹透镜L10b作为前述“透镜单元”设置在第五透镜组G5的最放大侧因此，在该情况中，缩小侧表面是双凹透镜10b的缩小侧表面。
进一步，当整个系统在广角端处的焦距是fw且第六透镜组G6的焦距是f6时，根据本发明的实施例的投影用变焦镜头满足下述条件公式(11)：
3.0＜f6／fw＜7.0...(11)
进一步，在由前述条件公式(11)限定的范围内，特别地还满足下述条件公式(11’)：
3.5＜f6／fw＜6.0...(11’)
因此，在根据本发明的实施例的投影用变焦镜头中，能够出色地校正横向色像差，并且确保出色的远心度。
在根据本发明的实施例的投影用变焦镜头中，所有透镜表面中的每一个可以是球面的，并且变焦镜头可以被构造成没有任何非球面表面，如在图1中图示的示例中一样。这种结构是成本有利的。可替换地，根据本发明的实施例的投影用变焦镜头可以使用非球面表面。在这种情况中，能够更出色地校正像差。
理想的是，为本发明的目标的投影用变焦镜头在整个可变放大倍率范围内具有3.0或更小的F数。进一步，在为本发明的目标的投影用变焦镜头中，理想的是，在整个可变放大倍率范围内将畸变(畸变像差)抑制到约2％或更小。
接下来，将参照图14和图15描述根据本发明的投影型显示设备的实施例。图14是图示根据本发明的一种实施例的投影型显示设备的一部分的结构的示意图。图15是图示根据本发明的另一种实施例的投影型显示设备的一部分的结构的示意图。
图14中图示的投影型显示设备包括具有光调制功能的照明光学系统(照明光学单元)10和根据前述实施例的投影用变焦镜头19。照明光学系统 10包括是光阀的透射型液晶面板11a，11b和11c，用于色分离的分色镜12和13、作为用于合并已经通过透射型液晶面板11a至11c的光线的光线合并光学系统的十字分色棱镜14、聚光透镜16a，16b和16c，用于输出白色光线的光源17、以及反射镜18a，18b和18c。在图14中，未图示设置在光源17和分色镜12之间的蝇眼集成器等。
在前述结构中，从光源17输出的白色光线由分色镜12和13分离成三种色彩的光线(G光、B光和R光)。分离后的光线进入对应于所述色彩的液晶面板11a至11c。
在液晶面板11a至11c中的每一个中，基于各种色彩的图像信号对已经进入液晶面板11a至11c的每种色彩的光线进行光调制。由十字分色棱镜14对每种色彩的已调制的光线进行混色。在此之后，光线由投影用变焦镜头19投影到未被图示的屏幕上。因而，由每种色彩的光线形成的彩色图像被投影和显示在屏幕上。
在这里，光阀不限于前述透射型液晶显示面板11a至11c。可替换地，可以适当地采用反射型液晶显示面板，或光调制装置，如DMD。
同时，根据在图15中图示的另一个实施例的投影型显示设备包括包含作为对应于各种色彩的光的光阀的反射型显示装置21a至21c的照明光学系统20、用于色分离和混合的TIR(全内反射)棱镜24a至24c、偏振光分离棱镜25、以及根据前述实施例的投影用变焦镜头29。进一步，光源27设置在偏振光分离棱镜25之前。光源27基于各种色彩的图像信号输出将由反射型显示装置21a至21c调制的光线。
从光源27输出的白色光线传播穿过偏振光分离棱镜25。在此之后，光线被TIR棱镜24a至24c分离成三种色彩的光(G光、B光和R光)。每种色彩的分离后的光线进入对应于所述色彩的反射型显示装置21a至21c，并对光线进行光调制。随后，光线在相反方向上再次传播穿过TIR棱镜24a至24c，并且色彩被混合。随后，光线透射穿过偏振光分离棱镜25，并进入投影用变焦镜头29。随后，由入射光形成的光学图像由投影用变焦镜头29投影并显示在未被图示的屏幕上。
作为反射型显示装置21a至21c，例如，可以采用反射型液晶显示装置、DMD等。图15图示了其中反射型显示装置用作光阀的示例。然而， 设置在本发明的投影型显示设备中的光阀不限于反射型显示装置。可以采用透射型显示装置，如透射型液晶显示装置。
接下来，将描述本发明的投影用变焦镜头的具体示例。在接下来将被描述的全部示例1至6中，作为示例，投影用变焦镜头是六组式变焦镜头。
<示例1>
图1图示示例1中的投影用变焦镜头在广角端和远焦端处的透镜组的布置。由于已经详细地描述了图1，因此将不再充分说明，除非特别需要。
示例1中的投影用变焦镜头是六组式变焦镜头，其中具有负折射本领的第一透镜组G1、具有负折射本领的第二透镜组G2、具有正折射本领的第三透镜组G3、具有正折射本领的第四透镜组G4、具有正折射本领的第五透镜组G5和具有正折射本领的第六透镜组G6以此顺序从放大侧顺序地设置。进一步，投影用变焦镜头被构造成在缩小侧是远心的。由透射型液晶显示面板等组成的光阀的图像显示表面1、以及诸如混色棱镜(包括滤光器，如红外线截止滤光器和低通滤光器)的玻璃部件2设置在第六透镜组G6的缩小侧。
该变焦镜头被以下述方式构造而成：当放大倍率改变时，第一透镜组G1、第二透镜组G2和为最后透镜组的第六透镜组G6固定，而第三透镜组G3、第四透镜组G4和第五透镜组G5移动。在图1中，移动透镜组G3、G4和G5在从广角端移动至远焦端时的运动路径由箭头示意性地图示。
第一透镜组G1由从放大侧顺序地设置的为凸面面向放大侧的正弯月透镜的第一透镜L1、为凹面面向缩小侧的负弯月透镜的第二透镜L2、为凹面面向缩小侧的负弯月透镜的第三透镜L3、和为双凹透镜的第四透镜L4构成。进一步，第二透镜组G2由从放大侧顺序地设置的为凹面面向放大侧的负弯月透镜的第五透镜L5、和为凸面面向缩小侧的正弯月透镜的第六透镜组L6构成。
第三透镜组G3由从放大侧顺序地设置的为凸面面向缩小侧的平凸透镜的第七透镜L7、和为凸面面向放大侧的正弯月透镜的第八透镜L8构成。第四透镜组G4由为双凸透镜的第九透镜L9构成。
第五透镜组G5由从放大侧顺序地设置的为凹面面向缩小侧的负弯月 透镜的第十透镜L10、为双凸透镜的第十一透镜L11、为双凹透镜的第十二透镜L12、为双凸透镜的第十三透镜L13、和为双凸透镜的第十四透镜L14构成。在这里，第十二透镜L12和第十三透镜L13粘合在一起。进一步，第六透镜组G6由为双凸透镜的第十五透镜L5构成。
在示例1的投影用变焦镜头中，除第十二透镜L12和第十三透镜L13之外的所有透镜都是未粘合在一起的单透镜。进一步，所有的透镜表面都是球面的，并且不使用非球面透镜。因此，变焦镜头是有成本优势的。
图13图示示例1的投影用变焦镜头在广角端和远焦端处的光线的路径。
表1示出示例1的投影用变焦镜头的基本透镜数据。表1示出包括玻璃部件2的数据。在表1中，栏Si示出在最放大侧构成元件的放大侧表面是第一个表面时第i个表面(i＝1，2，3，...)的表面编号，并且表面编号向着缩小侧顺序地增加。栏Ri示出第i个表面的曲率半径，栏Di示出第i个表面和第(i+1)个表面之间在光轴Z上的距离。进一步，栏Ndj示出第j个构成元件(f＝1，2，3，...)关于d线(波长是587.6nm)的折射率。最放大侧构成元件是第一个构成元件，并且编号j向着缩小侧顺序地增加。栏vdj示出第j个构成元件关于d线的阿贝数。
在表1中，曲率半径R的值和表面距离D的值是通过将投影用变焦镜头的整个系统在广角端处的角度视为1.0的归一化值。进一步，表1示出被四舍五入到预定数位的数值。进一步，曲率半径的符号在表面形状凸向放大侧为正，则在表面形状凸向缩小侧时为负。
在表面距离D中，第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离、第三透镜组G3和第四透镜组G4之间的距离、第四透镜组G4和第五透镜组G5之间的距离、以及第五透镜组G5和第六透镜组G6之间的距离是在放大倍率变化期间改变的可变距离。在对应于这些距离的行中，通过将每个距离的前侧表面的表面编号附于符号“D”，写下“D12”、“D16”、“D18”和“D27”。
上文已经描述的内容在稍后将被描述的表4、7、10、13和16中也是相似的。关于四个可变透镜组距离，符号“D”之后的编号根据每个示例中的构成元件的数量而不同。然而，在任何表中以相同的方式将每个距离的 前侧表面的表面编号附于符号“D”。
表2示出在示例1的投影用变焦镜头的放大倍率改变时在广角端、中焦位置和远焦端处整个系统的焦距f以及可变距离D12、D16、D18和D27的值。这些数值也是通过将整个系统在广角端处的焦距视为1.0获得的归一化值。进一步，这些数值是投影距离是124.569时的值(类似的归一化值)。表2还示出示例1的F数Fno.和全视场角2ω(单位是度)。
上文已经描述的表2的描述方法在稍后将被描述的表5，8，11，14和17中也是相似的。
表3示出当对示例1中的投影用变焦镜头上执行聚焦时表面距离D8和D12的值。表3示出投影距离是62.285和373.708时的值。表面距离D8是第一透镜组G1和第二透镜组G2之间的距离，表面距离D12是第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离。在这里，针对前述两种情况示出在广角端、中焦位置和远焦端处的值。表面距离的这些值也是通过将整个系统在广角端处的焦距视为1.0获得的归一化值。进一步，前述两个投影距离也是类似的归一化值。
上文已经描述的表3的描述方法在稍后将被描述的表6，9，12，15和18中也是相似的。然而，在每个示例中两种投影距离是唯一的值。进一步，在分别说明示例3和4的表9和表12中，因为第五透镜L5和第六透镜组L6粘合在一起，因此距离“D11”作为第二透镜组G2和第三透镜组G3之间的距离被写入。
[表1]
示例1：基本透镜数据
焦距 f＝1.00～1.19～1.29
[表2]
示例1：关于变焦的数据
投影距离 124.569
| 规格 | 广角端 | 中间位置 | 远焦端 |
| f | 1.00 | 1.19 | 1.29 |
| Fno. | 2.00 | 2.39 | 2.57 |
| 2ω | 77.8 | 68.2 | 63.6 |
| D12 | 0.798 | 0.365 | 0.211 |
| D16 | 2.967 | 2.346 | 2.008 |
| D18 | 0.375 | 1.175 | 1.546 |
| D27 | 0.026 | 0.279 | 0.399 |
[表3]
示例1：关于聚焦的数据
在这里，针对示例1至6中的每一个，表19示出由条件公式(1)至(11)限定的条件(换句话说，公式中由字母表示的部分)的值，以及作为这些值的必要条件的条件的值。如表19所示，示例1中的投影用变焦镜头满足前述条件公式(1)以及还满足前述条件公式(1’)。因此，能够同时减小变焦镜头的尺寸并加宽视场角。上文已经描述的内容在稍后将被详细描述的示例2至6中也是类似的。
进一步，如表19所示，示例1中的投影用变焦镜头满足前述条件公式(2)以及还满足前述条件公式(2’)。因此，能够减小变焦镜头的尺寸，并且出色地抑制由投影距离的波动引起的像差的波动。上文已经描述的内容在稍后将被详细描述的示例2至6中也是类似的。
进一步，如表19所示，示例1中的投影用变焦镜头满足前述条件公 式(3)以及还满足前述条件公式(3’)。因此，能够容易地插入设置在投影用变焦镜头的后侧(缩小侧)的诸如棱镜之类的玻璃部件2。进一步，能够抑制总镜头长度，使得该长度变短。上文已经描述的内容在稍后将被详细描述的示例2至6中也是类似的。
进一步，如表19所示，示例1中的投影用变焦镜头满足前述条件公式(4)以及还满足前述条件公式(4’)。因此，能够出色地校正像散。上文已经描述的内容在稍后将被详细描述的示例2至6中也是类似的。
进一步，如表19所示，示例1中的投影用变焦镜头满足前述条件公式(5)以及还前述条件公式(5’)。因此，能够充分地减小变焦镜头的尺寸。进一步，能够明确地校正像场弯曲和畸变。上文已经描述的内容在稍后将被详细描述的示例2至6中也是类似的。
进一步，如表19所示，示例1中的投影用变焦镜头满足前述条件公式(6)。因此，能够充分地满足对较宽的视场角的需求，其中近年来投影用变焦镜头需要较宽的视场角。上文已经描述的内容在稍后将被详细描述的示例2至6中也是类似的。
进一步，如表19所示，示例1中的投影用变焦镜头满足前述条件公式(7)以及还满足前述条件公式(7’)。因此，能够在整个可变放大倍率范围内出色地校正像场弯曲(特别地，径向图像平面的弯曲)。上文已经描述的内容在稍后将被详细描述的示例2至6中也是类似的。
进一步，如表19所示，示例1中的投影用变焦镜头满足前述条件公式(8)以及还满足前述条件公式(8’)。因此，能够出色地校正横向色像差。上文已经描述的内容在稍后将被详细描述的示例2至6中也是类似的。
进一步，如表19所示，示例1中的投影用变焦镜头满足前述条件公式(9)以及还满足前述条件公式(9’)。因此，能够出色地校正横向色像差。上文已经描述的内容在稍后将被详细描述的示例2至6中也是类似的。
进一步，如表19所示，示例1中的投影用变焦镜头满足前述条件公式(10)以及还满足前述条件公式(10’)。因此，能够出色地校正球面像差和像散。上文已经描述的内容在稍后将被详细描述的示例2至6中也是类似的。
进一步，如表19所示，示例1中的投影用变焦镜头满足前述条件公 式(11)以及还满足前述条件公式(11’)。因此，能够出色地校正横向色像差。进一步，能够确保出色的远心度。上文已经描述的内容在稍后将被详细描述的示例2至6中也是类似的。
在这里，图7(A)至(D)分别图示示例1中的投影用变焦镜头在广角端处的球面像差、像散、畸变(畸变像差)和横向色像差(放大倍率的色像差)的像差示意图。图7(E)至(H)分别图示示例1中的投影用变焦镜头在中间位置处的球面像差、像散、畸变(畸变像差)和横向色像差(放大倍率的色像差)的像差示意图。图7(I)至(L)分别图示示例1中的投影用变焦镜头在远焦端处的球面像差、像散、畸变(畸变像差)和横向色像差(放大倍率的色像差)的像差示意图。
在图7(A)至(L)的像差示意图中的每一个中，d线作为参考。在球面像差的示意图中，还图示了关于F线(波长是486.1nm)的像差和关于C线(波长是656.3nm)的像差。在横向色像差的示意图中，图示了关于F线的像差和关于C线的像差。在像散的示意图中，关于径向方向的像差和关于切向方向的像差分别由实线和虚线图示。在球面像差的示意图中，在纵轴的上部处图示的符号“F”表示F数。在其它示意图，在纵轴的上部处图示的ω表示半视场角。
在图示透镜组的布置的示意图中使用的符号、示例1中的表和像差示意图以及它们的含义、以及描述在示例2至6中也是基本相似的，除非另外说明。进一步，如上所述，图示示例1(图1)中的透镜组的布置的示意图示出广角端处的布置和远焦端处的布置的特征，以及像差示意图图示广角端、中焦位置和远焦端处的像差的特征在示例2至6中也是相似的。
<示例2>
图2图示示例2中的投影用变焦镜头在广角端和远焦端处的透镜组的布置。示例2中的投影用变焦镜头基本上被以与已经描述的示例1中的投影用变焦镜头相似的方式构成。然而，示例2中的投影用变焦镜头的不同在于，第二透镜组G2中的第五透镜L5是双凹透镜，第二透镜组G2中的第六透镜组L6是双凸透镜，以及第三透镜组G3中的第七透镜L7是具有面向缩小侧的凸面的正弯月透镜。
表4示出示例2中的投影用变焦镜头的基本透镜数据。表5示出在示 例2的投影用变焦镜头的放大倍率改变时在广角端、中焦位置和远焦端处整个系统的焦距f以及可变距离D12、D16、D18和D27的值。这些数值是投影距离是124.553时的值。表5还示出示例2中的投影用变焦镜头的F数Fno.和全视场角2ω。
表6示出当在示例2中的投影用变焦镜头上执行聚焦时表面距离D8和D12的值。表6示出投影距离是62.277和373.660时的值。
[表4]
示例2：基本透镜数据
焦距 f=1.00～1.19～1.29
[表5]
示例2：关于变焦的数据
投影距离 124.553
| 规格 | 广角端 | 中间位置 | 远焦端 |
| f | 1.00 | 1.19 | 1.29 |
| Fno. | 2.00 | 2.43 | 2.63 |
| 2ω | 78.0 | 68.2 | 63.8 |
| D12 | 0.794 | 0.311 | 0.134 |
| D16 | 3.124 | 2.566 | 2.253 |
| D18 | 0.204 | 1.027 | 1.425 |
| D27 | 0.026 | 0.244 | 0.336 |
[表6]
示例2：关于聚焦的数据
同时，图8(A)至(L)图示示例2中的投影用变焦镜头的像差示意图。
<示例3>
图3图示示例3中的投影用变焦镜头在广角端和远焦端处的透镜组的布置。示例3中的投影用变焦镜头基本上被以与已经描述的示例1中的投影用变焦镜头相似的方式构成。然而，示例3中的投影用变焦镜头的不同在于，第二透镜组G2中的第五透镜L5是双凹透镜，第二透镜组G2中的第六透镜组L6是双凸透镜，第三透镜组G3中的第七透镜L7是凸面面向缩小侧的正弯月透镜，以及第五透镜L5和第六透镜组L6粘合在一起。
表7示出示例3中的投影用变焦镜头的基本透镜数据。表8示出在示例3的投影用变焦镜头的放大倍率改变时在广角端、中焦位置和远焦端处整个系统的焦距f以及可变距离D12、D16、D18和D27的值。这些数值是投影距离是124.547时的值。表8还示出示例3中的投影用变焦镜头的 F数Fno.和全视场角2ω。
表9示出当对示例3中的投影用变焦镜头上执行聚焦时表面距离D8和D11的值。表9示出投影距离是62.274和373.642时的值。
[表7]
示例3：基本透镜数据
焦距 f＝100～1～129
[表8]
示例3：关于变焦的数据
投影距离 124.547
| 规格 | 广角端 | 中间位置 | 远焦端 |
| f | 1.00 | 1.19 | 1.29 |
| Fno. | 2.00 | 2.38 | 2.56 |
| 2ω | 78.0 | 68.0 | 63.6 |
| D11 | 0.779 | 0.324 | 0.158 |
| D15 | 2.986 | 2.453 | 2.154 |
| D17 | 0.356 | 1.132 | 1.507 |
| D26 | 0.039 | 0.252 | 0.342 |
[表9]
示例3：关于聚焦的数据
同时，图9(A)至(L)图示示例3中的投影用变焦镜头的像差示意图。
<示例4>
图4图示示例4中的投影用变焦镜头在广角端和远焦端处的透镜组的布置。示例4中的投影用变焦镜头基本上被以与已经描述的示例1中的投影用变焦镜头相似的方式构成。然而，示例4中的投影用变焦镜头的不同在于，第三透镜组G3中的第七透镜L7是双凸透镜，以及第五透镜L5和第六透镜组L6粘合在一起。
表10示出示例4中的投影用变焦镜头的基本透镜数据。表11示出在示例4的投影用变焦镜头的放大倍率改变时在广角端、中焦位置和远焦端处整个系统的焦距f以及可变距离D11、D15、D17和D26的值。这些数值是投影距离是129.727时的值。表11还示出示例4中的投影用变焦镜头的F数Fno.和全视场角2ω。
表12示出当对示例4中的投影用变焦镜头上执行聚焦时表面距离D8和D11的值。表12示出投影距离是64.864和389.182时的值。
[表10]
示例4：基本透镜数据
焦距 f=1.00～1.19～1.29
[表11]
示例4：关于变焦的数据
投影距离 129.727
| 规格 | 广角端 | 中间位置 | 远焦端 |
| f | 1.00 | 1.19 | 1.29 |
| Fno. | 2.00 | 2.39 | 2.57 |
| 2ω | 80.2 | 70.2 | 65.8 |
| D11 | 0.769 | 0.321 | 0.160 |
| D15 | 3.059 | 2.449 | 2.116 |
| D17 | 0.375 | 1.222 | 1.622 |
| D26 | 0.059 | 0.268 | 0.363 |
[表12]
示例4：关于聚焦的数据
同时，图10(A)至(L)图示示例4中的投影用变焦镜头的像差示意图。
<示例5>
图5图示示例5中的投影用变焦镜头在广角端和远焦端处的透镜组的布置。示例5中的投影用变焦镜头基本上被以与已经描述的示例1中的投影用变焦镜头相似的方式构成。然而，示例5中的投影用变焦镜头的不同在于，第三透镜组G3中的第七透镜L7是凸面面向缩小侧的正弯月透镜，粘合在一起的双凸透镜L10a和双凹透镜L10b用来代替第五透镜组G5的第十透镜L10(请参见图1)，以及第五透镜组G5中的第十一透镜L11是凸面面向缩小侧的正弯月透镜。
表13示出示例5中的投影用变焦镜头的基本透镜数据。表14示出在示例5的投影用变焦镜头的放大倍率改变时在广角端、中焦位置和远焦端处整个系统的焦距f以及可变距离D12、D16、D18和D28的值。这些数值是投影距离是122.350时的值。表14还示出示例5中的投影用变焦镜头 的F数Fno.和全视场角2ω。
表15示出当对示例5中的投影用变焦镜头上执行聚焦时表面距离D8和D12的值。表15示出投影距离是61.175和367.049时的值。
[表13]
示例5：基本透镜数据
焦距 f=1.00～1.19～1.29
[表14]
示例5：关于变焦的数据
投影距离 122.350
| 规格 | 广角端 | 中间位置 | 远焦端 |
| f | 1.00 | 1.19 | 1.29 |
| Fno. | 2.00 | 2.41 | 2.60 |
| 2ω | 76.8 | 67.0 | 62.6 |
| D12 | 0.753 | 0.295 | 0.126 |
| D16 | 2.976 | 2.384 | 2.051 |
| D18 | 0.112 | 0.936 | 1.324 |
| D28 | 0.079 | 0.305 | 0.419 |
[表15]
示例5：关于聚焦的数据
同时，图11(A)至(L)图示示例5中的投影用变焦镜头的像差示意图。
<示例6>
图6图示示例6中的投影用变焦镜头在广角端和远焦端处的透镜组的布置。示例6中的投影用变焦镜头基本上被以与已经描述的示例1中的投影用变焦镜头相似的方式构成。然而，示例6中的投影用变焦镜头的不同在于，第三透镜组G3中的第七透镜L7是双凸透镜，双凹透镜L9a和双凸透镜L9b用来代替第四透镜组G4中的第九透镜L9(请参见图1)。
表16示出示例6中的投影用变焦镜头的基本透镜数据。表17示出在示例6的投影用变焦镜头的放大倍率改变时在广角端、中焦位置和远焦端处整个系统的焦距f以及可变距离D12、D16、D20和D29的值。这些数值是投影距离是122.333时的值。表17还示出示例6中的投影用变焦镜头的F数Fno.和全视场角2ω。
表18示出当对示例6中的投影用变焦镜头上执行聚焦时表面距离D8 和D12的值。表18示出投影距离是61.166和366.998时的值。
[表16]
示例6：基本透镜数据
焦距 f=1.00～1.19～1.29
[表17]
示例6：关于变焦的数据
投影距离 122.333
| 规格 | 广角端 | 中间位置 | 远焦端 |
| f | 1.00 | 1.19 | 1.29 |
| Fno. | 2.00 | 2.33 | 2.48 |
| 2ω | 76.8 | 67.0 | 62.6 |
| D12 | 0.638 | 0.260 | 0.128 |
| D16 | 2.627 | 1.962 | 1.605 |
| D20 | 0.517 | 1.327 | 1.720 |
| D29 | 0.043 | 0.276 | 0.373 |
[表18]
示例6：关于聚焦的数据
[表19]
同时，图12(A)至(L)图示示例6中的投影用变焦镜头的像差示意图。
目前为止，已经通过采用实施例及示例描述了本发明。然而，本发明的投影用变焦镜头不限于上述示例，并且模式的多种修改是可能的。例如，每个透镜的曲率半径、表面距离、折射率、阿贝数可以被适当地修改。
本发明的投影型显示设备的结构不限于前述结构。例如，用来分离或合并光线的光阀和光学构件不限于已经描述的结构，并且模式的多种修改是可能的。
Claims (15)
1.一种投影用变焦镜头，基本上由以下部分构成：
第一透镜组，所述第一透镜组具有负折射本领，并设置在最放大侧，且在放大倍率变化期间固定；
第二透镜组，所述第二透镜组具有负折射本领，并设置在第一透镜组的缩小侧，且在放大倍率变化期间固定；
最后透镜组，所述最后透镜具有正折射本领，并设置在最缩小侧，且在放大倍率变化期间固定，和
三个透镜组，所述三个透镜组设置在所述最后透镜组和第二透镜组之间，并且在放大倍率变化期间移动，
其特征在于，
其中变焦镜头被构造成在缩小侧是远心的，并且
其中通过仅移动第二透镜组执行聚焦，以及
其中在放大倍率变化期间移动的透镜组基本上是从放大侧顺序地设置的具有正折射本领的第三透镜组、具有正折射率的第四透镜组和具有正折射本领的第五透镜组。
2.根据权利要求1所述的投影用变焦镜头，其特征在于，满足下述条件公式(1)：
-210.0＜f2/fw…(1)，其中
fw：整个系统在广角端处的焦距，以及
f2：第二透镜组的焦距。
3.根据权利要求2所述的投影用变焦镜头，其特征在于，满足下述条件公式(1’)：
-190.0＜f2/fw…(1’)。
4.一种投影用变焦镜头，基本上由以下部分构成：
第一透镜组，所述第一透镜组具有负折射本领，并设置在最放大侧， 且在放大倍率变化期间固定；
第二透镜组，所述第二透镜组具有负折射本领，并设置在第一透镜组的缩小侧，且在放大倍率变化期间固定；
最后透镜组，所述最后透镜组具有正折射本领，并设置在最缩小侧，且在放大倍率变化期间固定，和
多个透镜组，所述多个透镜组设置在所述最后透镜组和第二透镜组之间，并且在放大倍率变化期间移动，
其特征在于，
其中变焦镜头被构造成在缩小侧是远心的，并且
其中通过仅移动第二透镜组执行聚焦，并且
其中在放大倍率变化期间移动的所述多个透镜组基本上由三个透镜组构成，以及
其中满足下述条件公式(2)：
-210.0＜f2/fw＜-20.0…(2)，其中
fw：整个系统在广角端处的焦距，以及
f2：第二透镜组的焦距。
5.根据权利要求4所述的投影用变焦镜头，其特征在于，满足下述条件公式(2’)：
-190.0＜f2/fw＜-40.0…(2’)。
6.根据权利要求1或4所述的投影用变焦镜头，其特征在于，满足下述条件公式(3)：
1.5＜Bf/fw＜3.0…(3)，其中
fw：整个系统在广角端处的焦距，以及
Bf：当使用空气中距离时整个系统的后焦距。
7.根据权利要求6所述的投影用变焦镜头，其特征在于，满足下述条件公式(3’)：
1.7＜Bf/fw＜2.5…(3’)。
8.根据权利要求1或4所述的投影用变焦镜头，其特征在于，第二透镜组中的最放大侧透镜具有面向放大侧的凹面，并且
其中第二透镜组中的最缩小侧透镜具有面向缩小侧的凸面。
9.根据权利要求8所述的投影用变焦镜头，其特征在于，满足下述条件公式(4)：
5.0＜(R21f+R21r)/(R21f-R21r)＜80.0…(4)，其中
R21f：第二透镜组中的最放大侧透镜的放大侧表面的曲率半径，以及
R21r：第二透镜组中的最放大侧透镜的缩小侧表面的曲率半径。
10.根据权利要求9所述的投影用变焦镜头，其特征在于，满足下述条件公式(4’)：
6.0＜(R21f+R21r)/(R21f-R21r)＜60.0…(4’)。
11.根据权利要求1或4所述的投影用变焦镜头，其特征在于，第二透镜组基本上仅由两个透镜构成。
12.根据权利要求1或4所述的投影用变焦镜头，其特征在于，满足下述条件公式(5)：
-2.0＜f1/fw＜-0.8…(5)，其中
fw：整个系统在广角端处的焦距，以及
f1：第一透镜组的焦距。
13.根据权利要求12所述的投影用变焦镜头，其特征在于，满足下述条件公式(5’)：
-1.5＜f1/fw＜-1.0…(5’)。
14.根据权利要求1或4所述的投影用变焦镜头，其特征在于，满足下述条件公式(6)：
70°≤2ω…(6)，其中
2ω：广角端处的全视场角。
15.一种投影型显示设备，其特征在于，包括：
光源；
光阀；
将来自光源的光线引导至光阀的照明光学单元；和
根据权利要求1-14中任一项所述的投影用变焦镜头，
其中显示设备包括在光阀处对来自光源的光线进行光调制并通过投影用变焦镜头将光线投影到屏幕上的结构。
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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 | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20141105 |