CN204595313U - 投影用变焦镜头以及投影型显示装置 - Google Patents

Abstract

投影用变焦镜头以及投影型显示装置。构成为：在都有正的光焦度并在变倍时固定的第1透镜群(G1)与最终透镜群(G5)之间配置由2或3个移动透镜群(G2～G4)构成的中间群，通过这些中间群的移动来进行变倍。并且将广角端处的从中间群的最靠缩小侧的透镜面(第14透镜(L14)的缩小侧透镜面)起到最终透镜群的最靠缩小侧的透镜面(第15透镜(L15)的缩小侧透镜面)为止的光轴上的距离设为d，将广角端处的整个系统的焦距设为fw，满足下述条件式(1)。d/fw＜1.0 ...(1)。

Description

投影用变焦镜头以及投影型显示装置

技术领域

本实用新型涉及变焦镜头，特别涉及运用在投影型显示装置的投影用变焦镜头。

另外，本实用新型涉及具备这样的投影用变焦镜头的投影型显示装置。

背景技术

过去，液晶显示元件或DMD(数字微透镜器件：注册商标)等使用了光阀的投影型显示装置广泛普及。另外，近年来，在电影院等中，不断利用这样能在大画面中运用、能映出更高精细的图像的投影型显示装置。

在上述的供电影院等中利用的投影型显示装置中，由于采用3板方式，因此能谋求具有长的后焦距(back focus)和良好的焦阑性，其中，在3板方式中，配设各原色用的3个光阀，并用色分离光学系统将来自光源的光束分离为3原色，在经由各光阀后，用色合成光学系统进行合成并投影。

另外，在供电影院等中的利用的投影型显示装置中，为了对应于按每个电影院或礼堂不同而不同的投射距离和屏幕尺寸，且进一步对应于显示图像的纵横比(福克斯宽银幕尺寸、维斯塔维申尺寸)，来使显示图像的尺寸适合屏幕尺寸，而逐渐使用高变倍比的变焦镜头作为投影用镜头。

另外，在为了上述的尺寸适合而使这样的投影用变焦镜头变倍时，为了防止显示图像的明亮度改变，而大多对这种变焦镜头要求将其数值孔径(以下也称作「F数」)在整个变倍区域保持恒定的功能。

进而，伴随影院屏幕的数字化的加速，投影型显示装置的小型化、低价格化不断推进，对投影用变焦镜头，有在要求关于上述的后焦距和焦阑性、高变倍比的同时还谋求小型化、低成本化的倾向。

在专利文献1、2中记载了以面向投影型显示装置的运用为前提的变焦镜头。更具体地，在专利文献1、2示出了一种投影用变焦镜头，使有 正的光焦度并配置在最靠放大侧的第1透镜群、和有正的光焦度并配置在最靠缩小侧的最终透镜群在变倍时固定，使配置在这些透镜群之间的作为中间群的移动透镜群在变倍时移动，从而在整个变倍区域将数值孔径保持为恒定。

在引用文献1、2中，作为上述中间群的示例，记载了由有负的光焦度的(以下有时也仅称作「负的」)第2透镜群、负的第3透镜群、以及正的第4透镜群构成的投影用变焦镜头。另外，在引用文献2中，还记载了由负的第2透镜群、以及正的第3透镜群构成中间群的投影用变焦镜头。另外，在引用文献2中还示出了一种投影用变焦镜头，由负的第2透镜群、正的第3透镜群、以及正的第4透镜群构成上述中间群，没有将数值孔径保持为恒定的功能。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2009-128683号公报

专利文献2：JP特开2012-058607号公报

实用新型内容

实用新型要解决的课题

但是，专利文献1和2所示的投影用变焦镜头，若要实现高变倍比，则全长、最靠放大侧的透镜群的镜头直径会变大，不能应对小型化的要求。另外，若全长和镜头直径变大，则导致光学系统的成本上升，也不能应对低成本化的要求。

本实用新型鉴于上述状况而提出，目的在于，提供能在确保高变倍比的基础上实现小型化、低成本化的投影用变焦镜头以及投影型显示装置。

用于解决课题的手段

本实用新型的投影用变焦镜头实质上构成为包括第1透镜群、最终透镜群和中间群，其中所述第1透镜群配置在最靠放大侧，且有正的光焦度并在变倍时固定，所述最终透镜群配置在最靠缩小侧，且有正的光焦度并在变倍时固定，所述中间群配置在所述第1透镜群与最终透镜群之间，由变倍时相互独立地沿光轴移动的2或3个移动透镜群构成，缩小侧是焦阑， 所述中间群的最靠放大侧的透镜群是有负的光焦度的移动透镜群，所述中间群的最靠缩小侧的透镜群是有正的光焦度的移动透镜群，并且，将广角端处的从中间群的最靠缩小侧的透镜面起到最终透镜群的最靠缩小侧的透镜面为止的光轴上的距离设为d，将广角端处的整个系统的焦距设为fw，满足下述条件式(1)

d/fw＜1.0                            ...(1)。

在此，上述的「构成」是指除了在那里举出的透镜群以外，也可以包含没有焦度的透镜、光阑或保护玻璃等透镜以外的光学要素。这对于后述的另外透镜群的配置或透镜的配置，对作为「构成」的部分也相同。

另外，上述的「缩小侧是焦阑」是指，在聚光到缩小侧的像面的任意的点的光束的截面，上侧的最大光线和下侧的最大光线的二等分角线接近于与光轴平行的状态，并不局限于完全的焦阑的情况、即所述二等分角线与光轴完全平行的情况，还包含多少有点误差的情况。在此，多少有点误差的情况是指所述二等分角线相对于光轴的倾斜在±3°的范围内的情况。

在此，对于上述的条件式(1)所规定的条件，更优选满足下式(1’)。

d/fw＜0.5                          ...(1’)

另外，优选上述的中间群实质上从放大侧起依次配置：有负的光焦度的移动透镜群、有负的光焦度的移动透镜群、以及有正的光焦度的移动透镜群。

或者也可以上述的中间群实质上从放大侧起依次配置：有负的光焦度的移动透镜群、以及有正的光焦度的移动透镜群。

另外，在本实用新型的投影用变焦镜头中，优选将最终透镜群的焦距设为fe，将广角端处的整个系统的焦距设为fw，满足下述条件式(2)。

1.5＜fe/fw＜7.0                         ...(2) 

在此，对于上述的条件式(2)所规定的条件，更优选满足下式(2’)。

2.0＜fe/fw＜5.0                          ...(2’)

另外，优选上述最终透镜群实质上由2片以下的透镜构成。

并且，更优选这种情况下的最终透镜群实质上由1片有正的光焦度的单透镜构成。

另外，在本实用新型的投影用变焦镜头中，优选将所述中间群最靠缩 小侧的移动透镜群从广角端到长焦端的变倍时移动量设为m+，将广角端处的整个系统的焦距设为fw，满足下述条件式(3)。

0.3＜m+/fw                            ...(3) 

在此，对于上述的条件式(3)所规定的条件，更优选满足下式(3’)。

0.5＜m+/fw                              ...(3’)

另外，在本实用新型的投影用变焦镜头中，优选将第1透镜群的焦距设为fl，将广角端处的整个系统的焦距设为fw，满足下述条件式(4)。

1.0＜fl/fw＜5.0                         ...(4) 

在此，对于上述的条件式(4)所规定的条件，更优选满足下式(4’)。

1.5＜fl/fw＜4.0                           ...(4’)

进而在本实用新型的投影用变焦镜头中，优选将广角端处的整个系统的缩小侧的后焦距(空气换算距离)设为Bf，将广角端处的整个系统的焦距设为fw，满足下述条件式(5)。

0.7＜Bf/fw                          ...(5) 

在此，对于上述的条件式(5)所规定的条件，更优选满足下式(5’)。

1.5＜Bf/fw                          ...(5’)

另外，在本实用新型的投影用变焦镜头中，优选具有配置在所述中间群内的相邻的移动透镜群彼此之间、或1个移动透镜群内的孔径光阑，所述孔径光阑是使得变焦镜头的数值孔径在整个变倍区域成为恒定地使孔径变化的可变光阑。

另外，上述的「配置在1个移动透镜群内」不仅表示配置在构成该移动透镜群的最靠放大侧的透镜和最靠缩小侧的透镜之间，还表示配置在比最靠放大侧的透镜更靠放大侧、或者比最靠缩小侧的透镜更靠缩小侧。

另外，在本实用新型的投影用变焦镜头中，优选将长焦端相对于广角端的变倍比设为Zr，满足下述条件式(6)。

1.4＜Zr                         ...(6) 

在此，对于上述的条件式(6)所规定的条件，优选满足下式(6’)。

1.6＜Zr                        ...(6’)

另一方面，本实用新型的投影型显示装置具备：光源；使来自该光源的光入射的光阀；和将基于由该光阀光调制过的光的光学像投影到屏幕上 的投影用变焦镜头，作为该投影用变焦镜头运用上述的本实用新型的投影用变焦镜头。

实用新型的效果

本实用新型的投影用变焦镜头在都有正的光焦度并在变倍时固定的第1透镜群与最终透镜群之间配置由2或3个移动透镜群构成的中间群，并通过它们的移动进行变倍，在此构成基础上满足所述条件式，

d/fw＜1.0                            ...(1) 

由此，能在确保高变倍比的基础上小型地形成。即，在上述d/fw的值为1.0以上的情况下，若要实现高变倍比，则放大侧的镜头直径(第1透镜群的最靠放大侧的透镜等的直径)和变焦镜头的全长易于变大，但若d/fw的值低于1.0，就能避免这样的问题，投影用变焦镜头的小型化变得容易。另外，关于变倍比的具体的值，后面按照实施例进行说明。

以上的效果在条件式(1)所规定的范围内进一步满足下式的情况下，会变得更显著。

d/fw＜0.5                         ...(1’)

另外，在本实用新型的投影用变焦镜头中，特别在满足下述条件式的情况下，能得到下述的效果。

1.5＜fe/fw＜7.0                     ...(2) 

即，若fe/fw的值成为1.5以下，则球面像差的补正变得困难，另外，虽然放大侧的镜头直径变大而变焦镜头易于变得大型，但若fe/fw的值超过1.5，就能避免这样的问题，能良好地补正球面像差，并且能使放大侧的镜头直径较小从而能小型地形成变焦镜头。

另外，若fe/fw的值成为7.0以上，则在长焦端处的球面像差往往会变大，但若fe/fw的值低于7.0，就能避免这样的问题，能将在长焦端处的球面像差抑制得较小。

以上的效果在条件式(2)所规定的范围内进一步满足下式的情况下，会变得更加显著。

2.0＜fe/fw＜5.0                      ...(2’)

另外，在本实用新型的投影用变焦镜头中，特别在满足下述条件式的情况下，能得到下述的效果。

0.3＜m+/fw                          ...(3) 

即，在该m+/fw的值为0.3以下的情况下，虽然放大侧的镜头直径和变焦镜头的全长易于变大，但若m+/fw的值低于0.3，就能避免这样的问题，能小型地形成变焦镜头。

以上的效果在条件式(3)所规定的范围内进一步满足下式的情况下，变得更加显著。

0.5＜m+/fw                              ...(3’)

另外，本实用新型的投影用变焦镜头特别在满足下述条件式的情况下，能得到以下的效果。

1.0＜fl/fw＜5.0                            ...(4) 

即，若fl/fw的值成为1.0以下，则球面像差的补正变得困难，但若fl/fw的值超过1.0，就能避免这样的问题，能良好地补正球面像差。另一方面，若fl/fw的值成为5.0以上，则轴上色像差的补正变得困难，另外，放大侧的镜头直径往往会变大，但若fl/fw的值低于5.0，就能避免这样的问题，能容易地补正轴上色像差，另外，能将放大侧的镜头直径抑制得较小。

以上的效果在条件式(4)所规定的范围内进一步满足下式的情况下，会变得更加显著。

1.5＜fl/fw＜4.0                       ...(4’)

另外，在本实用新型的投影用变焦镜头中，特别在满足下述条件式的情况下，能得到下述的效果。

0.7＜Bf/fw                           ...(5) 

即，若Bf/fw的值成为0.7以下，则后焦距变短，难以插入棱镜，但若Bf/fw的值超过0.7，则棱镜的插入变得容易。

以上的效果在条件式(5)所规定的范围内进一步满足下式的情况下，会变得更加显著。

1.5＜Bf/fw                            ...(5’)

另外，在本实用新型的投影用变焦镜头中，特别在满足下述条件式的情况下，能确保变倍比来扩展投影用变焦镜头的可使用范围。

1.4＜Zr                               ...(6) 

以上的效果在条件式(6)所规定的范围内进一步满足下式的情况下，会变得更加显著。

1.6＜Zr                               ...(6’)

另外，对运用于供电影院等中的利用的投影型显示装置的变焦镜头，一般谋求在整个变倍区域F数小于3.0(明亮的)，本实用新型的投影用变焦镜头就对应了这样的要求。关于其具体的数值，以下按照实施例进行说明。

另外，对运用于上述那样的投影型显示装置的变焦镜头，一般谋求在整个变倍区域将畸变像差抑制在2％左右内，本实用新型的投影用变焦镜头就对应了这样的要求。关于其具体的数值，以下按照实施例进行说明。

另一方面，由于本实用新型的投影型显示装置作为投影用变焦镜头运用以上所述那样的本实用新型的变焦镜头，因此，能在确保高变倍比的基础上小型地形成。

附图说明

图1是表示本实用新型的实施例1所涉及的投影用变焦镜头的镜头结构的截面图。

图2是表示本实用新型的实施例2所涉及的投影用变焦镜头的镜头结构的截面图。

图3是表示本实用新型的实施例3所涉及的投影用变焦镜头的镜头结构的截面图。

图4是表示本实用新型的实施例4所涉及的投影用变焦镜头的镜头结构的截面图。

图5是表示本实用新型的实施例5所涉及的投影用变焦镜头的镜头结构的截面图。

图6是表示本实用新型的实施例6所涉及的投影用变焦镜头的镜头结构的截面图。

图7(A)～(L)是上述实施例1所涉及的投影用变焦镜头的各像差图。

图8(A)～(L)是上述实施例2所涉及的投影用变焦镜头的各像差 图。

图9(A)～(L)是上述实施例3所涉及的投影用变焦镜头的各像差图。

图10(A)～(L)是上述实施例4所涉及的投影用变焦镜头的各像差图。

图11(A)～(L)是上述实施例5所涉及的投影用变焦镜头的各像差图。

图12(A)～(L)是上述实施例6所涉及的投影用变焦镜头的各像差图。

图13是表示本实用新型的1个实施方式所涉及的投影型显示装置的概略结构图。

图14是表示本实用新型的另外实施方式所涉及的投影型显示装置的概略结构图。

具体实施方式

以下，参考附图来详细说明本实用新型的实施方式。首先，参考图1来说明本实用新型的1个实施方式所涉及的投影用变焦镜头。该图1表示使本实用新型的实施例1所涉及的投影用变焦镜头变倍操作时的广角端以及长焦端、和它们的中间位置的各透镜群的移动位置。该图示的形式在图1～6中共通。

另外，图2～图6是表示本实用新型的实施方式所涉及的另外结构例的截面图，分别与后述的实施例2～6所涉及的投影用变焦镜头对应。这些投影用变焦镜头当中的实施例1～5所涉及的投影用变焦镜头是5群结构，实施例6所涉及的投影用变焦镜头是4群结构。

《5群结构的实施方式》

首先，说明设为5群结构的实施例1～5所涉及的投影用变焦镜头，但由于这些投影用变焦镜头除了特别说明的部分以外，其它基本的结构都与实施例1共通，因此以下主要以图1所示的结构为例来说明实施方式。

本实施方式的投影用变焦镜头能搭载在电影院等中使用的用于映出数字影像的投影型显示装置中，例如能作为将显示在光阀的图像信息投影 到屏幕的投影镜头来使用。在图1中，将图的左侧设为放大侧，将右侧设为缩小侧，假设搭载在投影型显示装置的情况，并示出色合成棱镜(包含滤光器类)等的玻璃块2、1。这在以下的图2～5也同样。另外，光阀的图像显示面配置为例如位于玻璃块1的缩小侧的面。

在投影型显示装置中，在上述图像显示面给出图像信息的光束经由玻璃块2、1入射到投影用变焦镜头，通过该投影用变焦镜头而放大投影在配置在图中左侧方向的屏幕(未图示)上。

另外，在上面的说明中，示出了玻璃块2的缩小侧的面的位置与图像显示面的位置一致的示例，但并不应当限定于此。另外，在上面的说明中，仅说明了1个图像显示面，但在投影型显示装置中，也可以构成为用色分离光学系统将来自光源的光束分离为3原色，且配设各原色用的3个光阀，从而能显示全彩图像。

本实施方式所涉及的投影用变焦镜头，作为实质上的透镜群而具有：第1透镜群G1，其配置在最靠放大侧并在变倍时固定，且有正的光焦度；第2透镜群G2，其仅次于该第1透镜群G1靠向缩小侧配置并在变倍时移动，且有负的光焦度；第3透镜群G3，其仅次于该第2透镜群G2靠向缩小侧配置并在变倍时移动，且有负的光焦度；第4透镜群G4，其仅次于该第3透镜群G3靠向缩小侧配置并在变倍时移动，且有正的光焦度；和第5透镜群G5，其配置在最靠缩小侧并在变倍时固定，且有正的光焦度，该投影用变焦镜头构成为缩小侧成为焦阑。以上所述的透镜群的结构在实施例1～5中共通。在本实施方式中，第2透镜群G2～第4透镜群G4构成本实用新型中的中间群。

并且，该投影用变焦镜头构成为使第1透镜群G1移动来进行聚焦。

在该投影用变焦镜头中，第1透镜群G1由3片透镜(第1透镜L1～第3透镜L3)构成，第2透镜群G2由3片透镜(第4透镜L4～第6透镜L6)构成，第3透镜群G3由3片透镜(第7透镜L7～第9透镜L9)以及配置在其放大侧的孔径光阑St构成，第4透镜群G4由5片透镜(第10透镜L10～第14透镜L14)构成，第5透镜群G5由1片透镜(第15透镜L15)构成。

其中，构成各透镜群的透镜的片数并不应当限定在图1所示的示例。

在本实施方式的投影用变焦镜头中，将配置在第3透镜群G3的孔径光阑St设为使得变焦镜头的数值孔径在整个变倍区域成为恒定地使孔径变化的可变光阑。这一点在实施例1～5中全都相同。

并且，在该投影用变焦镜头中，将广角端处的从中间群的最靠缩小侧的透镜面(第14透镜L14的缩小侧透镜面)起到最终透镜群的最靠缩小侧的透镜面(第15透镜L15的缩小侧透镜面)为止的光轴Z上的距离设为d，将广角端处的整个系统的焦距设为fw，满足下述条件式，

d/fw＜1.0                            ...(1) 

另外，该条件式(1)和其它条件式(2)～(6)所规定的条件(即文字式的部分)的值按每个实施例汇总并在表13示出。另外，在表14示出其它主要的条件的值。另外，在该表14中，f2、f3、f4分别是构成中间群的作为移动透镜群的第2透镜群、第3透镜群、第4透镜群的焦距。在实施例6中，不存在作为移动透镜群的第4透镜群。

通过如此地满足条件式(1)，本实施方式的投影用变焦镜头能在确保高变倍比的基础上形成得小型。其理由如先前详细说明的那样。

并且，在本实施方式的投影用变焦镜头中，由于在条件式(1)所规定的范围内还进一步满足所述条件式(1’)，因此，以上的效果变得更显著。

另外，在本实施方式的投影用变焦镜头中，将最终透镜群G5的焦距设为fe，将广角端处的整个系统的焦距设为fw，满足下述条件式，

1.5＜fe/fw＜7.0                          ...(2) 

由此，能良好地补正球面像差，并且使放大侧的镜头直径较小，从而能小型地形成变焦镜头，另外，能将在长焦端处的球面像差抑制得较小。其理由如先前详细说明的那样。

并且，在本实施方式的投影用变焦镜头中，由于在条件式(2)所规定的范围内还进一步满足所述条件式(2’)，因此，以上的效果变得更显著。

另外，在本实施方式的投影用变焦镜头中，将所述中间群的最靠缩小侧的移动透镜群(第4透镜群G4)从广角端到长焦端的变倍时移动量设为m+，将广角端处的整个系统的焦距设为fw，满足下述条件式，

0.3＜m+/fw                    ...(3) 

由此，能实现变焦镜头的小型化。其理由如先前详细说明的那样。

并且，在本实施方式的投影用变焦镜头中，由于在条件式(3)所规定的范围内还进一步满足所述条件式(3’)，因此，以上的效果变得更显著。

另外，在本实施方式的投影用变焦镜头中，将第1透镜群G1的焦距设为fl，将广角端处的整个系统的焦距设为fw，满足下述条件式，

1.0＜fl/fw＜5.0                          ...(4) 

由此，在能良好补正球面像差的基础上容易地补正轴上色像差，另外，能将放大侧的镜头直径抑制得较小。其理由如先前详细说明的那样。

并且，在本实施方式的投影用变焦镜头中，由于在条件式(4)所规定的范围内还进一步满足所述条件式(4’)，因此，以上的效果变得更显著。

另外，在本实施方式的投影用变焦镜头中，将广角端处的整个系统的缩小侧的后焦距(空气换算距离)设为Bf，将广角端处的整个系统的焦距设为fw，满足下述条件式，

0.7＜Bf/fw                        ...(5) 

由此，前述那样的棱镜的插入变得容易。其理由如先前详细说明的那样。

并且，在本实施方式的投影用变焦镜头中，由于在条件式(5)所规定的范围内还进一步满足所述条件式(5’)，因此，以上的效果变得更显著。

另外，在本实施方式的投影用变焦镜头中，将长焦端相对于广角端的变倍比设为Zr，满足下述条件式，

1.4＜Zr                               ...(6) 

由此，确保了高变倍比，从而能扩展投影用变焦镜头的可使用范围。

并且，在本实施方式的投影用变焦镜头中，由于在条件式(6)所规定的范围内还进一步满足所述条件式(6’)，因此，以上的效果变得更显著。

《4群结构的实施方式》

接下来，参考图6来说明设为4群结构的实施方式的投影用变焦镜头。该图6的投影用变焦镜头与后述的第6实施例的投影用变焦镜头对应。

本实施方式所涉及的投影用变焦镜头，作为实质上的透镜群而具有：第1透镜群G1，其配置在最靠放大侧并在变倍时固定，且有正的光焦度；第2透镜群G2，其仅次于该第1透镜群G1靠向缩小侧配置并在变倍时移动，且有负的光焦度；第3透镜群G3，其仅次于该第2透镜群G2靠向缩小侧配置并在变倍时移动，且有正的光焦度；和第4透镜群G4，其仅次于该第3透镜群G3靠向缩小侧配置并在变倍时固定，且有正的光焦度，该投影用变焦镜头构成为缩小侧成为焦阑。在本实施方式中，第2透镜群G2以及第3透镜群G3构成本实用新型中的中间群。

在该投影用变焦镜头中，第1透镜群G1由3片透镜(第1透镜L1～第3透镜L3)构成，第2透镜群G2由3片透镜(第4透镜L4～第6透镜L6)构成，第3透镜群G3由8片透镜(第7透镜L7～第14透镜L14)以及孔径光阑St构成，最终透镜群即第4透镜群G4由1片透镜(第15透镜L15)构成。其中，构成各透镜群的透镜的片数并不应当限定于图6所示的示例。

另外，本实施方式中的孔径光阑St的孔径恒定，变焦镜头的数值孔径伴随变倍而变化。

并且，在该投影用变焦镜头中，全都满足前述的条件式(1)～(6)。另外，还满足前述的条件式(1’)、(2’)、(4’)～(6’)。由此，得到的效果与先前说明的相同。

接下来，使用图13以及图14来说明本实用新型所涉及的投影型显示装置的实施方式。图13是表示本实用新型的1个实施方式所涉及的投影型显示装置的一部分的概略结构图。该图13所示的投影型显示装置具备照明光学系统10，该照明光学系统10具有：作为与各色光对应的光阀的反射型显示元件11a～11c；用于色分解的二向色反射镜12、13；用于色合成的十字二向色棱镜14；用于光路偏向的全反射反射镜18；和偏振分离棱镜15a～15c。另外，在二向色反射镜12的前级配置了发出白色光L的光源17。

从光源17发出的白色光L通过二向色反射镜12、13被分解为3个色 光光束(G光、B光、R光)。分解后的各色光光束分别经过偏振分离棱镜15a～15c入射到与各色光光束分别对应的反射型显示元件11a～11c并被光调制，在通过十字二向色棱镜14被色合成后，入射到本实用新型的实施方式所涉及的投影用变焦镜头19。在那里，通过投影用变焦镜头19，将由该入射光产生的光学像投影到屏幕100上。

接下来，图14是表示本实用新型的另外实施方式所涉及的投影型显示装置的一部分的概略结构图。该图14所示的投影型显示装置具备照明光学系统20，该照明光学系统20具有：作为与各色光对应的光阀的反射型显示元件21a～21c；用于色分解以及色合成的TIR(Total Internal Reflection，全内反射)棱镜24a～24c；和偏振分离棱镜25。另外，在偏振分离棱镜25的前级配置发出白色光L的光源27。

从光源27发出的白色光L在经过偏振分离棱镜25后，通过TIR棱镜24a～24c被分解为3个色光光束(G光、B光、R光)。分解的各色光光束入射到分别对应的反射型显示元件21a～21c并被光调制，在再度反向行进到TIR棱镜24a～24c被色合成后，透过偏振分离棱镜25入射到本实用新型的实施方式所涉及的投影用变焦镜头29。在那里，通过投影用变焦镜头29，将由该入射光产生的光学像投影到屏幕100上。

另外，作为反射型显示元件11a～11c、21a～21c，例如能使用反射型液晶显示元件或DMD等。在图13以及14中，作为光阀示出了使用反射型显示元件的示例，但本实用新型的投影型显示装置所具备的光阀并不局限于此，也可以使用透过型液晶显示元件等透过型显示元件。

接下来，说明本实用新型的投影用变焦镜头的具体的实施例。另外，以下叙述的实施例1～5的投影用变焦镜头是5群结构，实施例6的投影用变焦镜头是4群结构。

<实施例1>

在图1示出实施例1的投影用变焦镜头的广角端以及长焦端、和它们的中间位置的透镜群的配置。另外，由于对图1的详细的说明如先前说明的那样，因此，在此只要没有特别的需要就省略重复的说明。

在该实施例1的投影用变焦镜头中，第1透镜群G1由从放大侧起依次配置的有负的光焦度的(以下，关于透镜仅称作「正的」或「负的」)第1 透镜L1、正的第2透镜L2、和正的第3透镜L3这3片透镜构成。第2透镜群G2由从放大侧起依次配置的负的第4透镜L4、负的第5透镜L5、和正的第6透镜L6这3片透镜构成。

第3透镜群G3由从放大侧起依次配置的可变光阑即孔径光阑St、和负的第7透镜L7、正的第8透镜L8、正的第9透镜L9这3片透镜构成。

第4透镜群G4由从放大侧起依次配置的正的第10透镜L10、负的第11透镜L11、正的第12透镜L12、正的第13透镜L13、和负的第14透镜L14这5片透镜构成。第5透镜群G5由1片正的第15透镜L15构成。

另外，将第1透镜L1和第2透镜L2接合，将第5透镜L5和第6透镜L6接合，也将第11透镜L11和第12透镜L12接合。

在表1示出实施例1的投影用变焦镜头的基本镜头数据。在此，还包含玻璃块2、1地示出。在表1中，在Si的栏示出将位于最靠放大侧的结构要素的放大侧的面设为第1个、且随着朝向缩小侧而依次增加地对结构要素标注面编号时的第i个(i＝1、2、3、...)面编号。在Ri的栏示出第i个面的曲率半径，在Di的栏示出第i个面和第i+1个面的光轴Z上的面间隔。另外，在Ndj的栏示出将最靠放大侧的结构要素设为第1个、且随着朝向缩小侧而依次增加的第j个(j＝1、2、3、...)结构要素的相对于d线(波长587.6nm)的折射率，在vdj的栏示出第j个结构要素的相对于d线的阿贝数。

另外，表1的曲率半径R以及面间隔D的值是将广角端处的投影用变焦镜头的整个系统的焦距归一化为10.00的值。另外，在表1中记载了以给定的位数四舍五入的数值。另外，曲率半径的正负号将面形状凸向放大侧的情况设为正，将凸向缩小侧的情况设为负。

面间隔D当中的第1透镜群G1与第2透镜群G2的间隔、第2透镜群G2与第3透镜群G3的间隔、第3透镜群G3与第4透镜群G4的间隔、以及第4透镜群G4与第5透镜群G5的间隔是在变倍时变化的可变间隔，在相当于这些间隔的栏分别对「DD」标注该间隔的前侧的面编号而记载为DD5、DD10、DD17、DD26。

以上内容针对后述的表3、5、7、9、以及11也是同样。另外，关于上述的可变透镜群间隔，接在「DD」后的数字，对应于各实施例中的结构要 素的数量而改变，但标注该间隔的前侧的面编号来表示，这在哪个表中都相同。

在此，在表2示出实施例1的投影用变焦镜头变倍时的广角端、中间位置、长焦端处的整个系统的焦距f、后焦距Bf、上述可变间隔DD5、DD10、DD17、DD26的值、和孔径光阑St的光阑直径(孔径：表示直径)。这些数值也是将广角端处的整个系统的焦距归一化为10.00的值，并且它们是投影距离为无限远的情况下的值。

另外，在该表2中一并示出实施例1的变焦镜头的变焦倍率(将广角端处的倍率设为1.00)、F数(数值孔径)Fno.以及全画角2ω(单位是“度”)。F数贯穿广角端、中间位置、长焦端都恒定地保持在比前述的3.0充分小的2.5。这在后述的实施例2～5中也同样。

以上叙述的表2的记载的形式在表4、6、8、10、12中也同样。

[表1]

实施例1·基本镜头数据

[表2]

实施例1·与变焦相关的数据

	广角	中间	长焦
				变焦倍率	1.00	1.37	1.87
f′	10.00	13.70	18.70
				Bf′	20.53	20.53	20.53
FNo.	2.50	2.50	2.50
				2ω[°]	39.0	28.8	21.2
DD[5]	1.240	3.412	5.113
				DD[10]	10.588	6.005	1.552
DD[17]	8.042	6.981	5.481
				DD[26]	1.973	5.446	9.696
光阑直径	5.41	5.714	6.144

在此，在图7的(A)～(D)分别示出实施例1的投影用变焦镜头的广角端处的球面像差、像散、畸变(畸变像差)、倍率色像差(倍率的色像差)的各像差图。另外，在图7(E)～(H)分别示出实施例1的投影用变焦镜头的中间位置处的球面像差、像散、畸变、倍率色像差的各像差图。另外，在图7(I)～(L)分别示出实施例1的投影用变焦镜头的长焦端处的球面像差、像散、畸变、倍率色像差的各像差图。如图7所示那样，在实施例1中，在整个变倍区域将畸变像差抑制在2％左右内。这在其它实施例2～6中也大致同样。

图7的(A)～(L)的各像差图以d线为基准，但在球面像差图中，还示出了与C线(波长656.3nm)、F线(波长波长486.1nm)相关的像差，在倍率色像差图中示出与C线、F线相关的像差。另外，在像散图中，用实线、虚线分别示出与矢状方向、切线方向相关的像差。球面像差图的纵轴上方所记载的FNo.是指F数，其它像差图的纵轴上方所记载的ω是指半视角。另外，这些值是投影距离为无限远的情况下的值。

上述的实施例1的透镜群配置图、表以及像差图的记号、意义、记载方法只要没有特别说明，对以下的实施例2～6而言也基本同样。另外，上述的实施例1的透镜群配置图(图1)是在广角端、中间位置、长焦端处的透镜群配置图这一点、还有像差图是在广角端、中间位置、长焦端处的像差图这一点，在实施例2～6中也是同样。

<实施例2>

在图2示出实施例2的投影用变焦镜头的广角端以及长焦端、和它们 的中间位置的透镜群的配置。

在该实施例2的投影用变焦镜头中，第1透镜群G1由从放大侧起依次配置的负的第1透镜L1、正的第2透镜L2、和正的第3透镜L3这3片透镜构成。第2透镜群G2由从放大侧起依次配置的负的第4透镜L4、负的第5透镜L5、和正的第6透镜L6这3片透镜构成。

第3透镜群G3由从放大侧起依次配置的可变光阑即孔径光阑St、和负的第7透镜L7、正的第8透镜L8、正的第9透镜L9这3片透镜构成。

第4透镜群G4由从放大侧起依次配置的正的第10透镜L10、负的第11透镜L11、正的第12透镜L12、正的第13透镜L13、和负的第14透镜L14这5片透镜构成。第5透镜群G5由1片正的第15透镜L15构成。

另外，将第1透镜L1和第2透镜L2接合，将第5透镜L5和第6透镜L6接合，将第7透镜L7和第8透镜L8接合，还将第11透镜11和第12透镜L12接合。

在表3示出实施例2的投影用变焦镜头的基本镜头数据。另外，在表4与表2同样地示出实施例2的投影用变焦镜头进行变倍时的广角端、中间位置、长焦端处的诸要素。

[表3]

实施例2·基本镜头数据

[表4]

实施例2·与变焦相关的数据

	广角	中间	长焦
				变焦倍率	1.00	1.37	1.87
f′	10.00	13.70	18.70
				Bf′	20.60	20.60	20.60
FNo.	2.50	2.50	2.50
				2ω[°]	39.2	29.0	21.4
DD[5]	1.245	3.049	4.546
				DD[10]	9.186	4.806	0.769
DD[16]	5.936	4.876	3.283
				DD[25]	0.463	4.098	8.232
光阑直径	5.146	5.432	5.832

另一方面，在图8的(A)～(L)分别示出实施例2的投影用变焦镜头的各像差图。

<实施例3>

在图3示出实施例3的投影用变焦镜头的广角端以及长焦端、和它们的中间位置的透镜群的配置。

在该实施例3的投影用变焦镜头中，第1透镜群G1由从放大侧起依次配置的负的第1透镜L1、正的第2透镜L2、正的第3透镜L3这3片透镜构成。第2透镜群G2由从放大侧起依次配置的负的第4透镜L4、负的第5透镜L5、和正的第6透镜L6这3片透镜构成。

第3透镜群G3由从放大侧起依次配置的可变光阑即孔径光阑St、和负的第7透镜L7、正的第8透镜L8、正的第9透镜L9这3片透镜构成。

第4透镜群G4由从放大侧起依次配置的正的第10透镜L10、负的第11透镜L11、正的第12透镜L12、正的第13透镜L13、负的第14透镜L14这5片透镜构成。第5透镜群G5由1片正的第15透镜L15构成。

另外，将第1透镜L1和第2透镜L2接合，将第5透镜L5和第6透镜L6接合，将第7透镜L7和第8透镜L8接合，还将第11透镜L11和第12透镜L12接合。

在表5示出实施例3的投影用变焦镜头的基本镜头数据。另外，在表6与表2同样地示出实施例3的投影用变焦镜头进行变倍时的广角端、中间位置、长焦端处的诸要素。

[表5]

实施例3·基本镜头数据

[表6]

实施例3·与变焦相关的数据

	广角	中间	长焦
				变焦倍率	1.00	1.37	1.87
f′	16.23	22.23	30.35
				Bf′	35.31	35.31	35.31
FNo.	2.50	2.50	2.50
				2ω[°]	39.2	29.0	21.4
DD[5]	0.697	2.692	4.354
				DD[10]	10.051	5.415	1.173
DD[16]	13.318	11.734	9.514
				DD[25]	0.453	4.678	9.479
光阑直径	5.144	5.504	6.008

另一方面，在图9的(A)～(L)分别示出实施例3的投影用变焦镜头的各像差图。

<实施例4>

在图4示出实施例4的投影用变焦镜头的广角端以及长焦端、和它们的中间位置的透镜群的配置。

在该实施例4的投影用变焦镜头中，第1透镜群G1由从放大侧起依次配置的负的第1透镜L1、正的第2透镜L2、正的第3透镜L3这3片透镜构成。第2透镜群G2由从放大侧起依次配置的负的第4透镜L4、负的第5透镜L5、和正的第6透镜L6这3片透镜构成。

第3透镜群G3由从放大侧起依次配置的可变光阑即孔径光阑St、和负的第7透镜L7、正的第8透镜L8、正的第9透镜L9这3片透镜构成。

第4透镜群G4由从放大侧起依次配置的正的第10透镜L10、负的第11透镜L11、正的第12透镜L12、正的第13透镜L13、和负的第14透镜L14这5片透镜构成。第5透镜群G5由1片正的第15透镜L15构成。

另外，将第1透镜L1和第2透镜L2接合，将第5透镜L5和第6透镜L6接合，还将第11透镜L11和第12透镜L12接合。

在表7示出实施例4的投影用变焦镜头的基本镜头数据。另外在表8与表2同样地示出实施例4的投影用变焦镜头进行变倍时的广角端、中间位置、长焦端处的诸要素。

[表7]

实施例4·基本镜头数据

[表8]

实施例4·与变焦相关的数据

	广角	中间	长焦
				变焦倍率	1.00	1.37	1.87
f′	16.23	22.23	30.35
				Bf′	35.31	35.31	35.31
FNo.	2.50	2.50	2.50
				2ω[°]	39.2	29.0	21.4
DD[5]	0.697	2.692	4.354
				DD[10]	10.051	5.415	1.173
DD[16]	13.318	11.734	9.514
				DD[25]	0.453	4.678	9.479
光阑直径	5.144	5.504	6.008

另一方面，在图10的(A)～(L)分别示出实施例4的投影用变焦镜头的各像差图。

<实施例5>

在图5示出实施例5的投影用变焦镜头的广角端以及长焦端、和它们的中间位置的透镜群的配置。

在该实施例5的投影用变焦镜头中，第1透镜群G1由从放大侧起依次配置的负的第1透镜L1、正的第2透镜L2、和正的第3透镜L3这3片透镜构成。第2透镜群G2由从放大侧起依次配置的负的第4透镜L4、负的第5透镜L5、和正的第6透镜L6这3片透镜构成。

第3透镜群G3由从放大侧起依次配置从可变光阑即孔径光阑St、和负的第7透镜L7、正的第8透镜L8、正的第9透镜L9这3片透镜构成。

第4透镜群G4由从放大侧起依次配置的正的第10透镜L10、负的第11透镜L11、正的第12透镜L12、正的第13透镜L13、和负的第14透镜L14这5片透镜构成。第5透镜群G5由正的第15透镜L15、和负的第16透镜L16这2片透镜构成。

另外，将第1透镜L1和第2透镜L2接合，将第5透镜L5和第6透 镜L6接合，还将第11透镜L11和第12透镜L12接合。

在表9示出实施例5的投影用变焦镜头的基本镜头数据。另外，在表10与表2同样地示出实施例5的投影用变焦镜头进行变倍时的广角端、中间位置、长焦端处的诸要素。

[表9]

实施例5·基本镜头数据

[表10]

实施例5·与变焦相关的数据

	广角	中间	长焦
					1.00	1.37	1.87
f′	18.05	24.73	33.76
				Bf′	37.50	37.50	37.50
FNo.	2.50	2.50	2.50
				2ω[°]	39.0	28.6	21.2
DD[5]	1.240	3.461	5.124
				DD[10]	10.587	6.058	1.557
DD[17]	9.302	8.317	6.811
				DD[26]	1.161	4.454	8.798
光阑直径	5.368	5.65	6.076

另一方面，在图11的(A)～(L)分别示出实施例5的投影用变焦镜头的各像差图。

<实施例6>

在图6示出实施例6的投影用变焦镜头的广角端以及长焦端、和它们的中间位置的透镜群的配置。

在该实施例6的投影用变焦镜头中，第1透镜群G1由从放大侧起依次配置的负的第1透镜L1、正的第2透镜L2、和正的第3透镜L3这3片透镜构成。第2透镜群G2由从放大侧起依次配置的负的第4透镜L4、负的第5透镜L5、和正的第6透镜L6这3片透镜构成。

第3透镜群G3由从放大侧起依次配置的负的第7透镜L7、正的第8透镜L8、孔径光阑St、正的第9透镜L9、正的第10透镜L10、负的第11透镜L11、正的第12透镜L12、正的第13透镜L13、和负的第14透镜L14构成。第4透镜群G4由1片正的第15透镜L15构成。

另外，将第1透镜L1和第2透镜L2接合，将第5透镜L5和第6透镜L6接合，将第7透镜L7和第8透镜L8接合，还将第11透镜L11和第12透镜L12接合。

在表11示出实施例6的投影用变焦镜头的基本镜头数据。另外，在表12与表2同样地示出实施例6的投影用变焦镜头进行变倍时的广角端、中间位置、长焦端处的诸要素。

[表11]

实施例6·基本镜头数据

[表12]

实施例6·与变焦相关的数据

	广角	中间	长焦
				变焦倍率	1.00	1.32	1.73
f′	10.00	13.20	17.30
				Bf′	19.09	19.09	19.09
FNo.	2.48	2.49	2.51
				2ω[°]	36.6	27.6	21.4
DD[5]	0.659	2.527	3.879
				DD[10]	8.618	5.673	2.016
DD[25]	0.427	1.504	3.809
				光阑直径	7.16	7.16	7.16

另一方面，在图12的(A)～(L)分别示出实施例6的投影用变焦镜头的各像差图。

[表13]

[表14]

条件	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							f2/fw	-1.18	-1.05	-1.21	-1.15	-1.17	-0.86
f3/fw	-9.36	-10.11	-10.11	-9.42	-9.56	3.41
							f4/fw	3.19	3.25	3.53	3.31	3.26	-

以上举出实施方式以及实施例说明了本实用新型，但本实用新型的投影用变焦镜头并不局限于上述实施例，而能进行各种方式的变更，例如能适宜变更各透镜的曲率半径、面间隔、折射率、阿贝数。

另外，本实用新型的投影型显示装置也并不局限于前述的结构，例如所使用的光阀、用于光束分离或光束合成的光学构件并不局限于既述的结构，而能进行各种方式的变更。

Claims (15)

1.一种投影用变焦镜头，构成为包括第1透镜群、最终透镜群和中间群，

所述第1透镜群配置在最靠放大侧，且有正的光焦度，并在变倍时固定，

所述最终透镜群配置在最靠缩小侧，且有正的光焦度，并在变倍时固定，

所述中间群配置在所述第1透镜群与最终透镜群之间，由变倍时相互独立地沿光轴移动的3个移动透镜群构成，

缩小侧是焦阑，

所述中间群构成为从放大侧起依次配置：有负的光焦度的移动透镜群、有负的光焦度的移动透镜群、以及有正的光焦度的移动透镜群，

所述投影用变焦镜头满足下述条件式(1)以及式(2)，

d/fw＜1.0              ...(1) 

1.5＜fe/fw＜7.0            ...(2) 

其中，

d：广角端处的从中间群的最靠缩小侧的透镜面起到最终透镜群的最靠缩小侧的透镜面为止的光轴上的距离，

fw：广角端处的整个系统的焦距，

fe：最终透镜群的焦距。

2.一种投影用变焦镜头，构成为包括第1透镜群、最终透镜群和中间群，

所述第1透镜群配置在最靠放大侧，且有正的光焦度，并在变倍时固定，

所述最终透镜群配置在最靠缩小侧，且有正的光焦度，并在变倍时固定，

所述中间群配置在所述第1透镜群与最终透镜群之间，由变倍时相互独立地沿光轴移动的2个移动透镜群构成，

缩小侧是焦阑，

所述中间群构成为从放大侧起依次配置：有负的光焦度的移动透镜群、以及有正的光焦度的移动透镜群，

所述投影用变焦镜头满足下述条件式(1)以及式(3)，

d/fw＜1.0           ...(1) 

0.3＜m+/fw      ...(3) 

其中，

d：广角端处的从中间群的最靠缩小侧的透镜面起到最终透镜群的最靠缩小侧的透镜面为止的光轴上的距离，

fw：广角端处的整个系统的焦距，

m+：所述中间群最靠缩小侧的移动透镜群的从广角端到长焦端的变倍时移动量，即，将向放大侧移动的情况表示为正值的变倍时移动量。

3.根据权利要求1或2所述的投影用变焦镜头，其特征在于，

所述投影用变焦镜头满足下述条件式(1’)，

d/fw＜0.5              ...(1’)。

4.根据权利要求1所述的投影用变焦镜头，其特征在于，

所述投影用变焦镜头满足下述条件式(2’)，

2.0＜fe/fw＜5.0                  ...(2’)。

5.根据权利要求2所述的投影用变焦镜头，其特征在于，

所述投影用变焦镜头满足下述条件式(3’)，

0.5＜m+/fw        ...(3’)。

6.根据权利要求1或2所述的投影用变焦镜头，其特征在于，

所述最终透镜群由2片以下的透镜构成。

7.根据权利要求6所述的投影用变焦镜头，其特征在于，

所述最终透镜群由1片有正的光焦度的单透镜构成。

8.根据权利要求1或2所述的投影用变焦镜头，其特征在于，

所述投影用变焦镜头满足下述条件式(4)，

1.0＜f1/fw＜5.0               ...(4) 

其中，

f1：第1透镜群的焦距，

fw：广角端处的整个系统的焦距。

9.根据权利要求8所述的投影用变焦镜头，其特征在于，

所述投影用变焦镜头满足下述条件式(4’)，

1.5＜f1/fw＜4.0          ...(4’)。

10.根据权利要求1或2所述的投影用变焦镜头，其特征在于，

所述投影用变焦镜头满足下述条件式(5)，

0.7＜Bf/fw            ...(5) 

其中，

Bf：设为空气换算距离的、广角端处的整个系统的缩小侧的后焦距，

fw：广角端处的整个系统的焦距。

11.根据权利要求10所述的投影用变焦镜头，其特征在于，

所述投影用变焦镜头满足下述条件式(5’)，

1.5＜Bf/fw          ...(5’)。

12.根据权利要求1或2所述的投影用变焦镜头，其特征在于，

所述投影用变焦镜头具有：配置在所述中间群内的相邻的移动透镜群彼此之间、或1个移动透镜群内的孔径光阑，

所述孔径光阑是使得变焦镜头的数值孔径在整个变倍区域成为恒定地使孔径变化的可变光阑。

13.根据权利要求1或2所述的投影用变焦镜头，其特征在于，

所述投影用变焦镜头满足下述条件式(6)，

1.4＜Zr       ...(6) 

其中，

Zr：长焦端相对于广角端的变倍比。

14.根据权利要求13所述的投影用变焦镜头，其特征在于，

所述投影用变焦镜头满足下述条件式(6’)，

1.6＜Zr        ...(6’)。

15.一种投影型显示装置，其特征在于，具备：

光源；

使来自该光源的光入射的光阀；和

将基于由该光阀光调制过的光的光学像投影到屏幕上的权利要求1～14中任一项所述的投影用变焦镜头。