CN204945481U - 投射用变焦镜头以及投射型显示装置 - Google Patents

投射用变焦镜头以及投射型显示装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供一种为广角且具有能应对近年来的高像素化的高性能的投射用变焦镜头及具备该投射用变焦镜头的投射型显示装置。投射用变焦镜头实质上从放大侧起依次由负的第1透镜群组(G1)、正的第2透镜群组(G2)、第3透镜群组(G3)、正的第4透镜群组(G4)、第5透镜群组(G5)、和正的第6透镜群组(G6)构成。与广角端相比，在望远端第1透镜群组(G1)和第2透镜群组(G2)的间隔缩小、第2透镜群组(G2)和第3透镜群组(G3)的间隔增大、第3透镜群组(G3)和第4透镜群组(G4)的间隔缩小、第4透镜群组(G4)和第5透镜群组(G5)的间隔增大、第5透镜群组(G5)和第6透镜群组(G6)的间隔增大。第1透镜群组(G1)的最放大侧的透镜在近轴区域具有负光焦度。第5透镜群组(G5)具有负透镜。

Description

投射用变焦镜头以及投射型显示装置
技术领域
本实用新型涉及投射用变焦镜头以及投射型显示装置，例如涉及适合将由光阀形成的原图像放大投射到屏幕上的投射用变焦镜头、以及搭载了该投射用变焦镜头的投射型显示装置。
背景技术
以往，对液晶显示元件等光阀所显示的图像进行放大投射的投射型显示装置被广泛使用。在作为光阀而使用透过型液晶显示元件的光学系统中，通常，为了进行色合成而使用了正交二向色棱镜(crossdichroicprism)，考虑其角度依赖性，为了提高色合成特性，要求上述光学系统中使用的投射用镜头将缩小侧构成为远心型。另外，作为投射用镜头，存在更优选能够变倍的变焦镜头系统的趋势，以使得即便在设置条件的自由度低的情况下也能根据屏幕尺寸来调整要投射的图像尺寸。
作为缩小侧被构成为远心型的投射用变焦镜头，例如已知有下述专利文献1所记载的投射用变焦镜头。在专利文献1中记载了下述镜头系统，其是由6群组构成的变焦镜头，凸面朝向放大侧的负弯月透镜被配置在最放大侧。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-83229号公报
实用新型内容
实用新型所要解决的课题
但是，在作为演示用途而使用投射型显示装置的情况下，大多是在进深较窄的空间以较短的投射距离要求大的画面尺寸的情形。另外，在家庭影院用途等中使用投射型显示装置的情况下，想要以大画面欣赏影像的期望也很强烈。根据这样的情况，为了能够以更短的投射距离进行更大画面的投射，要求具有更宽的视场角的投射用变焦镜头。
但是，专利文献1所记载的镜头系统在应对上述期望时视场角并不充分，希望进一步的广角化。
而且，另一方面，近年来光阀的高像素化得到发展，因此要求能够应对高像素化的高分辨率的投射用镜头。
本实用新型鉴于上述情况而实现，其目的在于提供一种为广角且具有能够应对近年来的高像素化的高的光学性能的投射用变焦镜头、以及具备这样的投射用变焦镜头的投射型显示装置。
用于解决课题的手段
本实用新型的第1投射用变焦镜头实质上从放大侧起依次由具有负光焦度的第1透镜群组、具有正光焦度的第2透镜群组、第3透镜群组、具有正光焦度的第4透镜群组、第5透镜群组、和具有正光焦度的第6透镜群组构成，在变倍之际，所有相邻的透镜群组的间隔发生变化，第1透镜群组和第2透镜群组的间隔与广角端相比而在望远端缩小，第2透镜群组和第3透镜群组的间隔与广角端相比而在望远端增大，第3透镜群组和第4透镜群组的间隔与广角端相比而在望远端缩小，第4透镜群组和第5透镜群组的间隔与广角端相比而在望远端增大，第5透镜群组和第6透镜群组的间隔与广角端相比而在望远端增大，在第1透镜群组的最放大侧，配置了在近轴区域使凹面朝向放大侧并在近轴区域具有负光焦度的透镜，第5透镜群组具有至少1枚负透镜。
本实用新型的第2投射用变焦镜头实质上从放大侧起依次由具有负光焦度的第1透镜群组、具有正光焦度的第2透镜群组、第3透镜群组、具有正光焦度的第4透镜群组、第5透镜群组、和具有正光焦度的第6透镜群组构成，在变倍之际，所有相邻的透镜群组的间隔发生变化，第1透镜群组和第2透镜群组的间隔与广角端相比而在望远端缩小，第2透镜群组和第3透镜群组的间隔与广角端相比而在望远端增大，第3透镜群组和第4透镜群组的间隔与广角端相比而在望远端缩小，第4透镜群组和第5透镜群组的间隔与广角端相比而在望远端增大，第5透镜群组和第6透镜群组的间隔与广角端相比而在望远端增大，在第1透镜群组的最放大侧，配置了在近轴区域具有负光焦度的透镜，第1透镜群组具有至少1枚正透镜，第5透镜群组具有至少1枚负透镜。
以下，列举上述本实用新型的第1、第2投射用变焦镜头所具有的优选构成。
在本实用新型的投射用变焦镜头中，优选满足下述条件式(1)～(6)、(1-1)～(6-1)的任一个、或者任意的组合。其中，关于下述条件式(5)、(5-1)，优选在第5透镜群组具有至少1枚正透镜的情况下满足。
-0.2＜fw/f12w＜0.3(1)
-0.1＜fw/f12w＜0.2(1-1)
-0.2＜fw/f3＜0.2(2)
-0.1＜fw/f3＜0.1(2-1)
0＜fw/f5＜0.2(3)
0.04＜fw/f5＜0.1(3-1)
35＜G5Nvd＜55(4)
40＜G5Nvd＜50(4-1)
62＜G5Pvd(5)
70＜G5Pvd(5-1)
-1.2＜fw/f1＜-0.3(6)
-1.0＜fw/f1＜-0.4(6-1)
其中，
fw：广角端处的整个系统的焦点距离；
f1：第1透镜群组的焦点距离；
f3：第3透镜群组的焦点距离；
f5：第5透镜群组的焦点距离；
f12w：广角端处的第1透镜群组和第2透镜群组的合成焦点距离；
G5Nvd：构成第5透镜群组的负透镜的以d线为基准的阿贝数的平均值；
G5Pvd：构成第5透镜群组的正透镜的以d线为基准的阿贝数的平均值。
另外，在本实用新型的投射用变焦镜头中，优选第1透镜群组的最放大侧的透镜面是在近轴区域使凹面朝向放大侧、在比近轴区域靠半径方向外侧具有负光焦度比近轴区域弱的区域、在有效直径内具有拐点的非球面形状。
另外，在本实用新型的投射用变焦镜头中，优选第2透镜群组实质上仅由1枚双凸透镜构成，并满足下述条件式(7)。
40＜G2vd＜50(7)
其中，
G2vd：构成第2透镜群组的双凸透镜的以d线为基准的阿贝数。
在本实用新型的投射用变焦镜头中，优选第1透镜群组实质上从放大侧起依次由凹面朝向放大侧的负透镜、凸面朝向放大侧的透镜、凹面朝向缩小侧的负透镜、双凹透镜、和任一方为正透镜且另一方为负透镜的2枚透镜被接合而成的接合透镜构成。
另外，在本实用新型的投射用变焦镜头中，优选第3透镜群组实质上从放大侧起依次由凸面朝向放大侧的正透镜、和凹面朝向放大侧的负透镜构成。
本实用新型的投射型显示装置具备：光源；光阀，入射来自该光源的光；和上述的本实用新型的投射用变焦镜头，作为将基于由该光阀进行光调制后的光的光学像投射到屏幕上的投射用变焦镜头。
此外，上述“放大侧”是指被投射侧(屏幕侧)，在进行缩小投射的情况下为了方便也设为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)，在进行缩小投射的情况下为了方便也设为将光阀侧称为缩小侧。
此外，上述“实质上由～构成”的“实质上”的意图是：除了作为构成要素而列举的要素以外，实质上还可包括不具有光焦度的透镜、光圈、玻璃罩等透镜以外的光学要素。
此外，上述“透镜群组”未必仅包含由多个透镜构成的结构，也包含仅由1枚透镜构成的结构。
此外，关于上述透镜群组的光焦度的符号、上述透镜的光焦度的符号、上述透镜的面形状，只要没有特别禁止包含非球面的部件，则设为考虑的是近轴区域。
实用新型效果
根据本实用新型，在6群组构成的变焦镜头系统中，适当设定了光焦度排列以及变倍之际的各透镜群组的间隔，并且适当设定了第1透镜群组以及第5透镜群组的镜头构成，因此能够实现为广角且具有能够应对近年来的高像素化的高的光学性能的投射用变焦镜头、以及具备该投射用变焦镜头的投射型显示装置。
附图说明
图1是表示本实用新型的实施例1的投射用变焦镜头的镜头构成以及光线轨迹的剖视图。
图2是表示本实用新型的实施例2的投射用变焦镜头的镜头构成以及光线轨迹的剖视图。
图3是表示本实用新型的实施例3的投射用变焦镜头的镜头构成以及光线轨迹的剖视图。
图4是表示本实用新型的实施例4的投射用变焦镜头的镜头构成以及光线轨迹的剖视图。
图5是表示本实用新型的实施例5的投射用变焦镜头的镜头构成以及光线轨迹的剖视图。
图6是表示本实用新型的实施例6的投射用变焦镜头的镜头构成以及光线轨迹的剖视图。
图7是表示本实用新型的实施例7的投射用变焦镜头的镜头构成以及光线轨迹的剖视图。
图8是表示本实用新型的实施例8的投射用变焦镜头的镜头构成以及光线轨迹的剖视图。
图9是本实用新型的实施例1的投射用变焦镜头的各像差图，从左起依次为球面像差图、像散图、畸变像差图、倍率色像差图。
图10是本实用新型的实施例2的投射用变焦镜头的各像差图，从左起依次为球面像差图、像散图、畸变像差图、倍率色像差图。
图11是本实用新型的实施例3的投射用变焦镜头的各像差图，从左起依次为球面像差图、像散图、畸变像差图、倍率色像差图。
图12是本实用新型的实施例4的投射用变焦镜头的各像差图，从左起依次为球面像差图、像散图、畸变像差图、倍率色像差图。
图13是本实用新型的实施例5的投射用变焦镜头的各像差图，从左起依次为球面像差图、像散图、畸变像差图、倍率色像差图。
图14是本实用新型的实施例6的投射用变焦镜头的各像差图，从左起依次为球面像差图、像散图、畸变像差图、倍率色像差图。
图15是本实用新型的实施例7的投射用变焦镜头的各像差图，从左起依次为球面像差图、像散图、畸变像差图、倍率色像差图。
图16是本实用新型的实施例8的投射用变焦镜头的各像差图，从左起依次为球面像差图、像散图、畸变像差图、倍率色像差图。
图17是本实用新型的实施方式所涉及的投射型显示装置的简要构成图。
具体实施方式
以下，参照附图对本实用新型的实施方式进行详细说明。图1～图8是表示本实用新型的实施方式所涉及的投射用变焦镜头的镜头构成、和轴上光束4以及最大像高的光束5的光路的剖视图，分别对应于后述的实施例1～8的投射用变焦镜头。图1～图8所示的例子的基本构成是同样的，图1～图8的图示方法也是同样的，因此以下主要参照图1来说明本实用新型的实施方式所涉及的投射用变焦镜头。
在图1中，设左侧为放大侧、右侧为缩小侧。在图1中，在标注了WIDE的上段表示广角端处的状态，在标注了TELE的下段表示望远端处的状态。在上段与下段之间，示出了表示在从广角端向望远端进行变倍时移动的各透镜群组的大致的移动方向的箭头记号。
该投射用变焦镜头例如能够搭载于投射型显示装置而作为将光阀所显示的图像信息向屏幕投射的投射用变焦镜头来使用。在图1中，设想为搭载于投射型显示装置的情形，还一并图示出了设想了棱镜、各种过滤器、玻璃罩等的玻璃块2、和位于玻璃块2的缩小侧的面的光阀的图像显示面1。
在投射型显示装置中，在图像显示面1被赋予了图像信息的光束经由玻璃块2而入射至该投射用变焦镜头，通过该投射用变焦镜头而被投射到在纸面左侧方向配置的屏幕(未图示)上。
此外，在图1所示的构成中，示出了玻璃块2的缩小侧的面的位置与图像显示面1的位置一致的例子，但未必限定于此。另外，在图1中，为了图的简化而仅记载了1个图像显示面1，但在投射型显示装置中也可构成为：将来自光源的光束通过色分离光学系统而分离为3原色，供各原色用而配设3个光阀，使得能够显示全彩色图像。
本实施方式的投射用变焦镜头实质上从放大侧起依次由具有负光焦度的第1透镜群组G1、具有正光焦度的第2透镜群组G2、第3透镜群组G3、具有正光焦度的第4透镜群组G4、第5透镜群组G5、和具有正光焦度的第6透镜群组G6构成。
通过设为6群组构成，从而有利于抑制变倍之际的像差变动。通过将最放大侧的第1透镜群组G1设为负透镜群组，从而有利于广角化。通过将第2透镜群组G2设为正透镜群组，从而有利于抑制第1透镜群组G1的从放大侧起第1、2个透镜的大径化。另外，相对于第3透镜群组G3之后的缩小侧的透镜群组，能够由负的第1透镜群组G1和正的第2透镜群组G2来承担宽变换器的作用，有利于广角化。
本实施方式的投射用变焦镜头在变倍之际所有相邻的透镜群组的间隔发生变化，第1透镜群组G1和第2透镜群组G2的间隔与广角端相比而在望远端缩小，第2透镜群组G2和第3透镜群组G3的间隔与广角端相比而在望远端增大，第3透镜群组G3和第4透镜群组G4的间隔与广角端相比而在望远端缩小，第4透镜群组G4和第5透镜群组G5的间隔与广角端相比而在望远端增大，第5透镜群组G5和第6透镜群组G6的间隔与广角端相比而在望远端增大。
通过使第1透镜群组G1和第2透镜群组G2的间隔与广角端相比而在望远端缩小，从而能够使合成了第1透镜群组G1和第2透镜群组G2后的光学系统的角倍率增加，在构成变倍光学系统上变得有利。通过使第2透镜群组G2和第3透镜群组G3的间隔与广角端相比而在望远端增大，从而在广角端能够使第2透镜群组G2和第3透镜群组G3的间隔缩窄，能够减少最大像高的主光线通过第2透镜群组G2的高度的变倍所引起的变动量，能够抑制变倍之际的畸变像差、倍率色像差的变动。
通过使第3透镜群组G3和第4透镜群组G4的间隔与广角端相比而在望远端缩小，从而能够抑制变倍之际的缩小侧的远心性的变化。另外，有利于变倍之际的像面位置的变动的校正。通过使第4透镜群组G4和第5透镜群组G5的间隔与广角端相比而在望远端增大，从而能够抑制变倍之际的倍率色像差的变动。通过使第5透镜群组G5和第6透镜群组G6的间隔与广角端相比而在望远端增大，从而能够抑制变倍之际的倍率色像差的变动。
本实施方式的投射用变焦镜头由如上述那样的光焦度排列的6群组构成，并且使变倍之际相邻的透镜群组的间隔如上述那样变化，从而能够作为适合高像素化的构成。
在变倍之际，也可以如图1的例子那样，第1透镜群组G1和第6透镜群组G6被固定，第2透镜群组G2～第5透镜群组G5这4个透镜群组进行移动。例如，图1的例子的投射用变焦镜头在变倍之际的各透镜群组的动作如下。即，在图1的例子中，在从广角端向望远端变倍之际，第1透镜群组G1和第6透镜群组G6被固定，第2透镜群组G2～第5透镜群组G5全部始终向放大侧移动，第1透镜群组G1和第2透镜群组G2的间隔始终缩小，第2透镜群组G2和第3透镜群组G3的间隔始终增大，第3透镜群组G3和第4透镜群组G4的间隔始终缩小，第4透镜群组G4和第5透镜群组G5的间隔始终增大，第5透镜群组G5和第6透镜群组G6的间隔始终增大。不过，在本实用新型中，也能够将变倍之际的各透镜群组的动作设为与图1的例子不同的动作。
在第1透镜群组G1的最放大侧，配置了在近轴区域具有负光焦度的透镜。通过在最放大侧配置为负光焦度，从而有利于确保在镜头系统和图像显示面1之间能够插入棱镜等的长的后焦点。
优选第1透镜群组G1的最放大侧的透镜面在近轴区域使凹面朝向放大侧，在这样设置的情况下，特别是有利于像散的校正。
另外，优选第1透镜群组G1的最放大侧的透镜面是在近轴区域使凹面朝向放大侧、在比近轴区域靠半径方向外侧具有负光焦度比近轴区域弱的区域、在有效直径内具有拐点的非球面形状。在这样设置的情况下，能够抑制伴随于广角化的负的畸变像差的发生。其中，有效直径是指：在考虑了有助于成像的所有光线与透镜面相交的点时，由径向上的最外侧的点(与光轴最远离的点)构成的圆的直径。另外，具有拐点的非球面形状是指：在考虑了透镜的包含光轴的剖面形状时，具有从凹形状向凸形状(或者从凸形状向凹形状)转变的点的非球面形状。
优选第1透镜群组G1具有至少1枚正透镜，在这样设置的情况下，能够良好地校正倍率色像差、畸变像差，有利于广角化。
具体而言，例如优选第1透镜群组G1实质上从放大侧起依次由凹面朝向放大侧的负透镜、凸面朝向放大侧的透镜、凹面朝向缩小侧的负透镜、双凹透镜、任一方为正透镜且另一方为负透镜的2枚透镜被接合而成的接合透镜构成。这样，通过将第1透镜群组G1的负光焦度分散到至少4枚透镜，从而能够抑制畸变像差的发生。通过将第1透镜群组G1的从放大侧起第2个透镜设为凸面朝向放大侧的透镜，从而在低视场角下的畸变像差的校正上变得有效。通过在第1透镜群组G1的最缩小侧配置正透镜与负透镜被接合而成的接合透镜，从而能够校正第1透镜群组G1中发生的轴上色像差、倍率色像差。
图1的例子的第1透镜群组G1从放大侧起依次由在近轴区域使凹面朝向放大侧的负弯月透镜形状的透镜L11、在近轴区域使凸面朝向放大侧的正弯月透镜形状的透镜L12、凸面朝向放大侧的负弯月透镜形状的透镜L13、双凹形状的透镜L14、正的透镜L15、和负的透镜L16构成，透镜L15以及透镜L16被接合。其中，第1透镜群组G1的配置在最缩小侧的接合透镜也可如图3的例子那样，采用从放大侧起依次将负透镜和正透镜接合而成的构成。
在第1透镜群组G1由6枚透镜构成的情况下，关于投射距离发生变化时的聚焦，可以使从放大侧起第1～3个透镜一体地在光轴方向上移动来进行，或者也可使从放大侧起第4～6个透镜一体地在光轴方向上移动来进行。或者，还可将第1透镜群组G1的从放大侧起第1～3个透镜所构成的群组设为前群组、将第4～6个透镜所构成的群组设为后群组，使这些前群组和后群组以不同的轨迹在光轴方向上移动来进行聚焦，在这样设置的情况下，能够进一步抑制聚焦之际的像差变动。
第2透镜群组G2可以实质上仅由1枚双凸透镜构成，在这样设置的情况下，有利于小型化和轻量化。图1的例子的第2透镜群组G2仅由双凸形状的透镜L21构成。
优选第3透镜群组G3实质上从放大侧起依次由凸面朝向放大侧的正透镜、和凹面朝向放大侧的负透镜构成。在这样设置的情况下，能够在良好地取得轴上的像差与轴外的像差的平衡的同时进行校正。图1的例子的第3透镜群组G3由具有上述优选的构成的透镜L31和透镜L32构成。此外，第3透镜群组G3可以如图1的例子那样设为具有负光焦度的透镜群组，也可如图3的例子那样设为具有正光焦度的透镜群组。
第4透镜群组G4可以实质上仅由1枚正透镜构成，在这样设置的情况下，有利于小型化和轻量化。图1的例子的第4透镜群组G4仅由双凸形状的透镜L41构成。
第5透镜群组G5被构成为具有至少1枚负透镜。由此，能够在消除变倍之际的倍率色像差的变动的同时，在变焦的整个范围内良好地对轴上色像差进行校正。第5透镜群组G5例如能够设为具有正光焦度的透镜群组。
图1的例子的第5透镜群组G5从放大侧起依次由负的透镜L51、正的透镜L52、负的透镜L53、负的透镜L54、正的透镜L55、和正的透镜L56构成，透镜L52与透镜L53被接合，透镜L54与透镜L55被接合。
第6透镜群组G6可以实质上仅由1枚正透镜构成，在这样设置的情况下，有利于小型化和轻量化。图1的例子的第6透镜群组G6仅由双凸形状的透镜L61构成。
本实施方式的投射用变焦镜头通过适当采用以上描述的优选构成，能够采用例如以下描述的两个形态。
第1形态是：实质上从放大侧起依次由具有负光焦度的第1透镜群组G1、具有正光焦度的第2透镜群组G2、第3透镜群组G3、具有正光焦度的第4透镜群组G4、第5透镜群组G5、和具有正光焦度的第6透镜群组G6构成，在变倍之际，所有相邻的透镜群组的间隔发生变化，第1透镜群组G1和第2透镜群组G2的间隔与广角端相比而在望远端缩小，第2透镜群组G2和第3透镜群组G3的间隔与广角端相比而在望远端增大，第3透镜群组G3和第4透镜群组G4的间隔与广角端相比而在望远端缩小，第4透镜群组G4和第5透镜群组G5的间隔与广角端相比而在望远端增大，第5透镜群组G5和第6透镜群组G6的间隔与广角端相比而在望远端增大，在第1透镜群组G1的最放大侧，配置了在近轴区域使凹面朝向放大侧并在近轴区域具有负光焦度的透镜，第5透镜群组G5具有至少1枚负透镜。
第2形态是：实质上从放大侧起依次由具有负光焦度的第1透镜群组G1、具有正光焦度的第2透镜群组G2、第3透镜群组G3、具有正光焦度的第4透镜群组G4、第5透镜群组G5、和具有正光焦度的第6透镜群组G6构成，在变倍之际，所有相邻的透镜群组的间隔发生变化，第1透镜群组G1和第2透镜群组G2的间隔与广角端相比而在望远端缩小，第2透镜群组G2和第3透镜群组G3的间隔与广角端相比而在望远端增大，第3透镜群组G3和第4透镜群组G4的间隔与广角端相比而在望远端缩小，第4透镜群组G4和第5透镜群组G5的间隔与广角端相比而在望远端增大，第5透镜群组G5和第6透镜群组G6的间隔与广角端相比而在望远端增大，在第1透镜群组G1的最放大侧配置了在近轴区域具有负光焦度的透镜，第1透镜群组具有至少1枚正透镜，第5透镜群组G5具有至少1枚负透镜。
另外，优选本实施方式的投射用变焦镜头满足下述条件式(1)～(6)的任一个、或者任意的组合。其中，关于下述条件式(5)，优选在第5透镜群组G5具有至少1枚正透镜的情况下满足。另外，在第5透镜群组G5所具有的负透镜仅为1枚的情况下，下述G5Nvd成为该负透镜的以d线为基准的阿贝数，在第5透镜群组G5所具有的正透镜仅为1枚的情况下，下述G5Pvd成为该正透镜的以d线为基准的阿贝数。
-0.2＜fw/f12w＜0.3(1)
-0.2＜fw/f3＜0.2(2)
0＜fw/f5＜0.2(3)
35＜G5Nvd＜55(4)
62＜G5Pvd(5)
-1.2＜fw/f1＜-0.3(6)
其中，
fw：广角端处的整个系统的焦点距离；
f1：第1透镜群组的焦点距离；
f3：第3透镜群组的焦点距离；
f5：第5透镜群组的焦点距离；
f12w：广角端处的第1透镜群组和第2透镜群组的合成焦点距离；
G5Nvd：构成第5透镜群组的负透镜的以d线为基准的阿贝数的平均值；
G5Pvd：构成第5透镜群组的正透镜的以d线为基准的阿贝数的平均值。
通过使得不成为条件式(1)的下限以下，从而能够抑制入射到第3透镜群组G3的轴上边缘光线的高度，有利于球面像差的校正。通过使得不成为条件式(1)的上限以上，从而有利于广角化。为了提高与条件式(1)相关的上述效果，更优选满足下述条件式(1-1)。
-0.1＜fw/f12w＜0.2(1-1)
通过使得不成为条件式(2)的下限以下，从而能够抑制入射到第4透镜群组G4的轴上边缘光线的高度，有利于球面像差的校正。通过使得不成为条件式(2)的上限以上，从而能够防止在变倍之际第3透镜群组G3和第4透镜群组G4的间隔的变化对变倍的贡献变得过小，并能够减轻对第2透镜群组G2、第5透镜群组G5的变倍的负担。为了提高与条件式(2)相关的上述效果，更优选满足下述条件式(2-1)。
-0.1＜fw/f3＜0.1(2-1)
通过使得不成为条件式(3)的下限以下，从而能够在保持缩小侧的远心性的同时防止第5透镜群组G5的直径增大。通过使得不成为条件式(3)的上限以上，从而能够良好地校正倍率色像差、畸变像差。为了提高与条件式(3)相关的上述效果，更优选满足下述条件式(3-1)。
0.04＜fw/f5＜0.1(3-1)
通过使得不成为条件式(4)的下限以下，从而有利于二次色像差的校正。通过使得不成为条件式(4)的上限以上，从而有利于轴上色像差的校正。为了提高与条件式(4)相关的上述效果，更优选满足下述条件式(4-1)。
40＜G5Nvd＜50(4-1)
通过使得不成为条件式(5)的下限以下，从而能够避免轴上色像差的校正不足，有利于良好地对轴上色像差进行校正。为了提高与条件式(5)相关的上述效果，更优选满足下述条件式(5-1)。另外，更优选满足下述条件式(5-2)、(5-3)。通过使得不成为条件式(5-2)、(5-3)的上限以上，从而能够避免轴上色像差的校正过度，有利于良好地对轴上色像差进行校正。
70＜G5Pvd(5-1)
62＜G5Pvd＜100(5-2)
70＜G5Pvd＜100(5-3)
通过使得不成为条件式(6)的下限以下，从而能够抑制入射到第2透镜群组G2的轴上边缘光线的高度，有利于球面像差的校正。通过使得不成为条件式(6)的上限以上，从而有利于广角化。为了提高与条件式(6)相关的上述效果，更优选满足下述条件式(6-1)。
-1.0＜fw/f1＜-0.4(6-1)
另外，在第2透镜群组G2实质上仅由1枚双凸透镜构成的情况下，优选满足下述条件式(7)。
40＜G2vd＜50(7)
其中，
G2vd：构成第2透镜群组的双凸透镜的以d线为基准的阿贝数。
通过使得不成为条件式(7)的下限以下，从而有利于抑制变倍之际的轴上色像差的变动。通过使得不成为条件式(7)的上限以上，从而有利于倍率色像差的校正。
此外，在本实施方式的投射用变焦镜头中，优选根据组合使用的光阀而缩小侧被构成为远心型。在这样设置的情况下，会成为适合于在镜头系统与图像显示面1之间配置有正交棱镜、全反射棱镜等的投射型显示装置的投射用变焦镜头。
另外，为了抑制照明光的损失地将照明光取入到投射用变焦镜头中，在聚光于缩小侧的像面的任意的点的光束的剖面，优选各光束的上侧的最大光线与下侧的最大光线的二等分角线、和各光束的主光线所成的角度在-3°～+3°的范围内。
另外，作为本实用新型的目的的投射用变焦镜头，优选在变焦的整个范围内畸变像差被抑制在-2％～+2％的范围内。另外，作为本实用新型的目的的投射用变焦镜头，优选镜头系统的最大的F数在3.0以下，更优选在2.5以下。
此外，上述的优选构成能够任意组合，优选根据对投射用变焦镜头所期望的事项来适当选择性地采用。
下面，对本实用新型的投射用变焦镜头的具体实施例进行说明。此外，以下所示的实施例的数值数据全部是标准化成投射距离为无限远的情况下的广角端处的整个系统的焦点距离为10.00后的数值数据，并且是以给定位数进行四舍五入后的数值数据。
<实施例1>
实施例1的投射用变焦镜头的构成图如图1所示，由于图1所示的例子的构成已在上面描述过，因此这里省略重复说明。将表示实施例1的投射用变焦镜头的详细构成的数值数据在下述表1～表3中示出。表1中示出基本透镜数据，表2中示出非球面系数，表3中示出与d线相关的各元素与可变面间隔的值。
在表1的Si的栏中示出按照将最放大侧的构成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的方式对构成要素的面赋予了面编号的情况下的第i个(i＝1，2，3，……)面编号，在Ri的栏中示出第i个面的曲率半径，在Di的栏中示出第i个面与第i+1个面在光轴Z上的面间隔，在Ndj的栏中示出将最放大侧的构成要素设为第1个且随着朝向缩小侧而依次增加的第j个(j＝1，2，3，……)构成要素的与d线(波长587.6nm)相关的折射率，在vdj的栏中示出第j个构成要素的以d线为基准的阿贝数。
其中，关于曲率半径的符号，将凸面朝向放大侧的面形状的曲率半径设为正，将凸面朝向缩小侧的面形状的曲率半径设为负。基本透镜数据中还包含玻璃块2进行了表示。对非球面的面编号赋予了*符号，在非球面的曲率半径的栏中记载了近轴的曲率半径的数值。
表2中示出实施例1的各非球面的非球面系数。表2的非球面系数的数值的“E-n”(n：整数)是指“×10-n”。非球面系数是由下式表示的非球面式中的各系数KA、Am(m是3以上的整数，根据各非球面而不同)的值。
【数学式1】
Z d = C &times; h 2 1 + 1 - K A &times; C 2 &times; h 2 + &Sigma; m A m &times; h m
其中，
Zd：非球面深度(从高度为h的非球面上的点下垂至与非球面顶点所接触的光轴垂直的平面的垂线的长度)；
h：高度(从光轴到透镜面的距离)；
C：近轴曲率；
KA、Am：非球面系数。
在表1中，可变面间隔使用了DD[]这样的记号，在[]中标注该间隔的放大侧的面编号而记入到了Di的栏中。DD[6]是在聚焦之际发生变化的可变的面间隔。DD[11]、DD[13]、DD[17]、DD[19]、DD[29]分别是第1透镜群组G1和第2透镜群组G2的间隔、第2透镜群组G2和第3透镜群组G3的间隔、第3透镜群组G3和第4透镜群组G4的间隔、第4透镜群组G4和第5透镜群组G5的间隔、第5透镜群组G5和第6透镜群组G6的间隔，这些间隔在变倍之际均发生变化。
表3中示出广角端、望远端各自的变焦比Zr、整个系统的焦点距离f’、以缩小侧为后侧时的空气换算距离下的后焦点Bf’、F数FNo.、全视场角2ω(单位为度)、上述各可变面间隔的值。在表3中，在WIDE、TELE的栏中分别示出广角端、望远端处的上述各值。另外，在表3中，Bf’和f’仅表示投射距离为无限远的情况，Bf’和f’以外表示投射距离为无限远的情况和投射距离为2300的情况。此外，表3所示的值是与d线相关的值。这里提及的投射距离是从投射用变焦镜头的最放大侧的面至投射面(屏幕)为止的距离。
【表1】
实施例1
【表2】
实施例1
【表3】
实施例1
在图9中从左起依次示出投射距离为2300的情况下的实施例1的投射用变焦镜头的球面像差、像散、畸变像差(distortion)、倍率色像差(倍率的色像差)的各像差图。在图9中，标注了WIDE的上段示出广角端状态的各像差图，标注了TELE的下段示出望远端状态的各像差图。在图9中，在球面像差图中，将与d线(波长587.6nm)、C线(波长656.3nm)、F线(波长486.1nm)相关的像差分别用实线、长虚线、短虚线来表示。在像散图中，将与矢状方向(sagittaldirection)、切线方向(tangentialdirection)的d线相关的像差分别用实线、点线来表示。在畸变像差图中，将与d线相关的像差用实线来表示。在倍率色像差图中，将与C线、F线相关的像差分别用长虚线、短虚线来表示。球面像差图的FNo.是指F数，其他的像差图的ω是指半视场角。
关于上述实施例1的说明中描述的各种数据的记号、含义、记载方法，只要没有特别限制则对于以下的实施例也是同样的，因此在以下的实施例的说明中省略一部分重复说明。
<实施例2>
实施例2的投射用变焦镜头的镜头构成图如图2所示。此外，在实施例2的投射用变焦镜头中，变倍之际的各透镜群组的动作如下。即，在从广角端向望远端变倍之际，第1透镜群组G1和第6透镜群组G6被固定，第2透镜群组G2、第4透镜群组G4、第5透镜群组G5始终向放大侧移动，第3透镜群组G3在向放大侧移动之后向缩小侧移动。在从广角端向望远端变倍之际，第1透镜群组G1和第2透镜群组G2的间隔始终缩小，第4透镜群组G4和第5透镜群组G5的间隔始终增大，第5透镜群组G5和第6透镜群组G6的间隔始终增大。望远端处的第3透镜群组G3的位置与广角端处的第3透镜群组G3的位置相比而位于缩小侧。
将实施例2的投射用变焦镜头的基本透镜数据在表4中示出，将非球面系数在表5中示出，将各元素与可变面间隔的值在表6中示出。在图10中从左起依次示出投射距离为2300的情况下的实施例2的投射用变焦镜头的球面像差、像散、畸变像差、倍率色像差的各像差图。
【表4】
实施例2
【表5】
实施例2
【表6】
实施例2
<实施例3>
实施例3的投射用变焦镜头的镜头构成图如图3所示。在实施例3的投射用变焦镜头中，从广角端向望远端变倍之际的各透镜群组的动作与上述的实施例2的动作大致相同，仅望远端处的第3透镜群组G3的位置与广角端处的第3透镜群组G3的位置相比而位于放大侧这一点与实施例2不同。
将实施例3的投射用变焦镜头的基本透镜数据在表7中示出，将非球面系数在表8中示出，将各元素与可变面间隔的值在表9中示出。在图11中从左起依次示出投射距离为2300的情况下的实施例3的投射用变焦镜头的球面像差、像散、畸变像差、倍率色像差的各像差图。
【表7】
实施例3
【表8】
实施例3
【表9】
实施例3
<实施例4>
实施例4的投射用变焦镜头的镜头构成图如图4所示。在实施例4的投射用变焦镜头中，从广角端向望远端变倍之际的各透镜群组的动作与上述的实施例3的动作相同。将实施例4的投射用变焦镜头的基本透镜数据在表10中示出，将非球面系数在表11中示出，将各元素与可变面间隔的值在表12中示出。图12中从左起依次示出投射距离为2300的情况下的实施例4的投射用变焦镜头的球面像差、像散、畸变像差、倍率色像差的各像差图。
【表10】
实施例4
【表11】
实施例4
【表12】
实施例4
<实施例5>
实施例5的投射用变焦镜头的镜头构成图如图5所示。在实施例5的投射用变焦镜头中，从广角端向望远端变倍之际的各透镜群组的动作与图1所示的实施例1的动作相同。将实施例5的投射用变焦镜头的基本透镜数据在表13中示出，将非球面系数在表14中示出，将各元素与可变面间隔的值在表15中示出。图13中从左起依次示出投射距离为2300的情况下的实施例5的投射用变焦镜头的球面像差、像散、畸变像差、倍率色像差的各像差图。
【表13】
实施例5
【表14】
实施例5
【表15】
实施例5
<实施例6>
实施例6的投射用变焦镜头的镜头构成图如图6所示。在实施例6的投射用变焦镜头中，从广角端向望远端变倍之际的各透镜群组的动作与图1所示的实施例1的动作相同。将实施例6的投射用变焦镜头的基本透镜数据在表16中示出，将非球面系数在表17中示出，将各元素与可变面间隔的值在表18中示出。图14中从左起依次示出投射距离为2300的情况下的实施例6的投射用变焦镜头的球面像差、像散、畸变像差、倍率色像差的各像差图。
【表16】
实施例6
【表17】
实施例6
【表18】
实施例6
<实施例7>
实施例7的投射用变焦镜头的镜头构成图如图7所示。在实施例7的投射用变焦镜头中，从广角端向望远端变倍之际的各透镜群组的动作与图1所示的实施例1的动作相同。将实施例7的投射用变焦镜头的基本透镜数据在表19中示出，将非球面系数在表20中示出，将各元素与可变面间隔的值在表21中示出。图15中从左起依次示出投射距离为2300的情况下的实施例7的投射用变焦镜头的球面像差、像散、畸变像差、倍率色像差的各像差图。
【表19】
实施例7
【表20】
实施例7
【表21】
实施例7
<实施例8>
实施例8的投射用变焦镜头的镜头构成图如图8所示。在实施例8的投射用变焦镜头中，从广角端向望远端变倍之际的各透镜群组的动作与图1所示的实施例1的动作相同。将实施例8的投射用变焦镜头的基本透镜数据在表22中示出，将非球面系数在表23中示出，将各元素与可变面间隔的值在表24中示出。图16中从左起依次示出投射距离为2300的情况下的实施例8的投射用变焦镜头的球面像差、像散、畸变像差、倍率色像差的各像差图。
【表22】
实施例8
【表23】
实施例8
【表24】
实施例8
在表25的上段示出上述实施例1～8的上述各条件式(1)～(7)的对应值。在表25的下段，将上述实施例1～8的第1透镜群组G1～第6透镜群组G6的焦点距离分别用f1～f6的记号来表示。表25所示的值是与d线相关的值。
【表25】
根据以上的数据可知，实施例1～8的投射用变焦镜头的广角端处的全视场角在100°～110°的范围内，实现了广角化，具有能够插入棱镜等的充分的长度的后焦点，缩小侧被构成为远心型，各像差被良好地校正，实现了较高的光学性能。
下面，参照图17，对本实用新型的实施方式所涉及的投射型显示装置进行说明。图17是本实用新型的一实施方式所涉及的投射型显示装置的简要构成图。图17所示的投射型显示装置200具备：本实用新型的实施方式所涉及的投射用变焦镜头10；光源20；作为与各色光对应的光阀的透过型显示元件11a～11c；用于进行色分解的二向色镜12、13；用于进行色合成的正交二向色棱镜14；聚束透镜16a～16c；和用于使光路偏转的全反射镜18a～18c。此外，在图17中，简要地图示了投射用变焦镜头10。另外，在光源20与二向色镜12之间配置有积分仪，但在图17中省略了其图示。
来自光源20的白色光由二向色镜12、13分解成3个色光光束(G光、B光、R光)之后，分别经过聚束透镜16a～16c入射至分别与各色光光束对应的透过型显示元件11a～11c而被进行光调制，在由正交二向色棱镜14进行了色合成之后入射至投射用变焦镜头10。投射用变焦镜头10将基于由透过型显示元件11a～11c进行了光调制后的光的光学像投射到屏幕205上。
以上，列举实施方式以及实施例来说明了本实用新型，但作为本实用新型的投射用变焦镜头并不限于上述实施例的内容，能够进行各种形态的变更，例如能够适当变更各透镜的曲率半径、面间隔、折射率、阿贝数、非球面系数。
另外，本实用新型的投射型显示装置并不限于上述构成，例如所用的光阀、光束分离或者光束合成中使用的光学部件不限于上述构成，能够进行各种形态的变更。

Claims (19)

1.一种投射用变焦镜头，其特征在于，
从放大侧起依次由具有负光焦度的第1透镜群组、具有正光焦度的第2透镜群组、第3透镜群组、具有正光焦度的第4透镜群组、第5透镜群组、和具有正光焦度的第6透镜群组构成，
在变倍之际，所有相邻的透镜群组的间隔发生变化，
所述第1透镜群组和所述第2透镜群组的间隔与广角端相比而在望远端缩小，所述第2透镜群组和所述第3透镜群组的间隔与广角端相比而在望远端增大，所述第3透镜群组和所述第4透镜群组的间隔与广角端相比而在望远端缩小，所述第4透镜群组和所述第5透镜群组的间隔与广角端相比而在望远端增大，所述第5透镜群组和所述第6透镜群组的间隔与广角端相比而在望远端增大，
在所述第1透镜群组的最放大侧，配置了在近轴区域使凹面朝向放大侧并在近轴区域具有负光焦度的透镜，
所述第5透镜群组具有至少1枚负透镜。
2.一种投射用变焦镜头，其特征在于，
从放大侧起依次由具有负光焦度的第1透镜群组、具有正光焦度的第2透镜群组、第3透镜群组、具有正光焦度的第4透镜群组、第5透镜群组、和具有正光焦度的第6透镜群组构成，
在变倍之际，所有相邻的透镜群组的间隔发生变化，
所述第1透镜群组和所述第2透镜群组的间隔与广角端相比而在望远端缩小，所述第2透镜群组和所述第3透镜群组的间隔与广角端相比而在望远端增大，所述第3透镜群组和所述第4透镜群组的间隔与广角端相比而在望远端缩小，所述第4透镜群组和所述第5透镜群组的间隔与广角端相比而在望远端增大，所述第5透镜群组和所述第6透镜群组的间隔与广角端相比而在望远端增大，
在所述第1透镜群组的最放大侧，配置了在近轴区域具有负光焦度的透镜，所述第1透镜群组具有至少1枚正透镜，
所述第5透镜群组具有至少1枚负透镜。
3.根据权利要求1或2所述的投射用变焦镜头，其特征在于，
满足下述条件式(1)：
-0.2＜fw/f12w＜0.3(1)
其中，
fw：广角端处的整个系统的焦点距离，
f12w：广角端处的所述第1透镜群组和所述第2透镜群组的合成焦点距离。
4.根据权利要求1或2所述的投射用变焦镜头，其特征在于，
满足下述条件式(2)：
-0.2＜fw/f3＜0.2(2)
其中，
fw：广角端处的整个系统的焦点距离，
f3：所述第3透镜群组的焦点距离。
5.根据权利要求1或2所述的投射用变焦镜头，其特征在于，
满足下述条件式(3)：
0＜fw/f5＜0.2(3)
其中，
fw：广角端处的整个系统的焦点距离，
f5：所述第5透镜群组的焦点距离。
6.根据权利要求1或2所述的投射用变焦镜头，其特征在于，
满足下述条件式(4)：
35＜G5Nvd＜55(4)
其中，
G5Nvd：构成所述第5透镜群组的负透镜的以d线为基准的阿贝数的平均值。
7.根据权利要求1或2所述的投射用变焦镜头，其特征在于，
所述第5透镜群组具有至少1枚正透镜，并满足下述条件式(5)：
62＜G5Pvd(5)
其中，
G5Pvd：构成所述第5透镜群组的正透镜的以d线为基准的阿贝数的平均值。
8.根据权利要求1或2所述的投射用变焦镜头，其特征在于，
满足下述条件式(6)：
-1.2＜fw/f1＜-0.3(6)
其中，
fw：广角端处的整个系统的焦点距离，
f1：所述第1透镜群组的焦点距离。
9.根据权利要求1或2所述的投射用变焦镜头，其特征在于，
所述第1透镜群组的最放大侧的透镜面是在近轴区域使凹面朝向放大侧、在比近轴区域靠半径方向外侧具有负光焦度比近轴区域弱的区域、在有效直径内具有拐点的非球面形状。
10.根据权利要求1或2所述的投射用变焦镜头，其特征在于，
所述第2透镜群组仅由1枚双凸透镜构成，并满足下述条件式(7)：
40＜G2vd＜50(7)
其中，
G2vd：构成所述第2透镜群组的所述双凸透镜的以d线为基准的阿贝数。
11.根据权利要求1或2所述的投射用变焦镜头，其特征在于，
所述第1透镜群组从放大侧起依次由凹面朝向放大侧的负透镜、凸面朝向放大侧的透镜、凹面朝向缩小侧的负透镜、双凹透镜、和任一方为正透镜且另一方为负透镜的2枚透镜被接合而成的接合透镜构成。
12.根据权利要求1或2所述的投射用变焦镜头，其特征在于，
所述第3透镜群组从放大侧起依次由凸面朝向放大侧的正透镜、和凹面朝向放大侧的负透镜构成。
13.根据权利要求1或2所述的投射用变焦镜头，其特征在于，
满足下述条件式(1-1)：
-0.1＜fw/f12w＜0.2(1-1)
其中，
fw：广角端处的整个系统的焦点距离，
f12w：广角端处的所述第1透镜群组和所述第2透镜群组的合成焦点距离。
14.根据权利要求1或2所述的投射用变焦镜头，其特征在于，
满足下述条件式(2-1)：
-0.1＜fw/f3＜0.1(2-1)
其中，
fw：广角端处的整个系统的焦点距离，
f3：所述第3透镜群组的焦点距离。
15.根据权利要求1或2所述的投射用变焦镜头，其特征在于，
满足下述条件式(3-1)：
0.04＜fw/f5＜0.1(3-1)
其中，
fw：广角端处的整个系统的焦点距离，
f5：所述第5透镜群组的焦点距离。
16.根据权利要求1或2所述的投射用变焦镜头，其特征在于，
满足下述条件式(4-1)：
40＜G5Nvd＜50(4-1)
其中，
G5Nvd：构成所述第5透镜群组的负透镜的以d线为基准的阿贝数的平均值。
17.根据权利要求1或2所述的投射用变焦镜头，其特征在于，
所述第5透镜群组具有至少1枚正透镜，并满足下述条件式(5-1)：
70＜G5Pvd(5-1)
其中，
G5Pvd：构成所述第5透镜群组的正透镜的以d线为基准的阿贝数的平均值。
18.根据权利要求1或2所述的投射用变焦镜头，其特征在于，
满足下述条件式(6-1)：
-1.0＜fw/f1＜-0.4(6-1)
其中，
fw：广角端处的整个系统的焦点距离，
f1：所述第1透镜群组的焦点距离。
19.一种投射型显示装置，其特征在于，具备：
光源；
光阀，入射来自该光源的光；和
权利要求1至18中任一项所述的投射用变焦镜头，作为将基于由该光阀进行光调制后的光的光学像投射到屏幕上的投射用变焦镜头。
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