CN206532030U - 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广角且焦距比数较小，色差得到良好校正，具有高的光学性能的投影用变焦透镜及具备该投影用变焦透镜的投影型显示装置。投影用变焦透镜实际上从放大侧依次由负第1透镜组(G1)、正第2透镜组(G2)、正第3透镜组(G3)、正第4透镜组(G4)及正第5透镜组(G5)构成。在进行变倍时，第1透镜组(G1)及第5透镜组(G5)被固定，第2透镜组(G2)、第3透镜组(G3)及第4透镜组(G4)改变光轴方向的相互间隔而移动。第4透镜组(G4)包括2组将1片负透镜及1片正透镜从放大侧依次接合而成的负正接合透镜。满足与第4透镜组(G4)的最放大侧及最缩小侧的负正接合透镜有关的规定条件式。

Description

投影用变焦透镜及投影型显示装置
技术领域
本实用新型涉及一种投影用变焦透镜及投影型显示装置，例如涉及一种将 由光阀形成的原图像适合在屏幕上放大投影的投影用变焦透镜及搭载投影用变 焦透镜的投影型显示装置。
背景技术
以往，广泛普及有将显示于液晶显示元件或DMD(数字微镜器件：注册商 标)显示元件等光阀中的图像放大投影在屏幕等的投影型显示装置。尤其，广 泛采用如下结构：使用3个该光阀并使其分别与红、绿、蓝三原色的照明光对 应而对各照明光进行调制，将由每个光阀进行调制的光用彩色合成用棱镜等进 行合成，经由投影用透镜将图像投影于屏幕上。
从投影型显示装置到屏幕为止的距离及屏幕尺寸按设置环境各式各样，因 此投影型显示装置中所使用的投影用透镜存在具有变倍功能的变焦透镜系统受 青睐的倾向，以便根据屏幕尺寸能够调整投影图像的尺寸。作为以往已知的投 影用变焦透镜，例如有下述专利文献1～3中所记载的透镜。专利文献1～3中 记载有如下透镜系统：从放大侧依次由第1透镜组～第5透镜组这5个透镜组 构成，且在进行变倍时，第1透镜组及第5透镜组被固定，第2透镜组～第4 透镜组移动。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-153369号公报
专利文献2：日本专利第5560624号公报
专利文献3：日本特开2007-248840号公报
实用新型内容
实用新型要解决的技术课题
但是，近年来由于推进光阀的高清晰化，因此对投影用透镜要求进行良好 的像差校正以适应其光阀，尤其要求色差得到良好校正的高性能。并且，近年 来逐渐增多使用投影型显示装置在大厅或展览会等中投影成大画面的场面，或 要求以更短的投影距离来实现更大的投影画面尺寸的场面，因此对广角化的要 求提高。而且，也要求具有较小的焦距比数的透镜系统。
然而，当设想近年推进开发的高清晰的光阀时，专利文献1、2中所记载 的透镜系统希望对色差进行更好的校正。专利文献3中所记载的透镜系统的视 角不够充分，不能断言焦距比数足够小。
本实用新型是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种广角且焦距比 数较小，色差得到良好校正，具有高的光学性能的投影用变焦透镜及具备这种 投影用变焦透镜的投影型显示装置。
用于解决技术课题的手段
本实用新型的投影用变焦透镜从放大侧依次具备：具有负光焦度的第1透 镜组；具有正光焦度的第2透镜组；具有正光焦度的第3透镜组；具有正光焦 度的第4透镜组；及具有正光焦度的第5透镜组，在进行变倍时，第1透镜组 及第5透镜组被固定，第2透镜组、第3透镜组及第4透镜组改变相邻的透镜 组的光轴方向的间隔而移动，第4透镜组包括2组将1片负透镜及1片正透镜 依次从放大侧接合而成的负正接合透镜，且满足下述条件式(1)及(2)：
17＜v 1p-v 1n＜50 (1)
30＜v 2p--v 2n＜50 (2)
其中，
v 1p：第4透镜组的最放大侧的负正接合透镜中的正透镜的d线基准的色 散系数；
v 1n：第4透镜组的最放大侧的负正接合透镜中的负透镜的d线基准的色 散系数；
v 2p：第4透镜组的最缩小侧的负正接合透镜中的正透镜的d线基准的色 散系数；
v 2n：第4透镜组的最缩小侧的负正接合透镜中的负透镜的d线基准的色 散系数。
在本实用新型的投影用变焦透镜中，优选第4透镜组的2组负正接合透镜 分别将凹面朝向放大侧。
在本实用新型的投影用变焦透镜中，优选第4透镜组的2组负正接合透镜 分别将双凹透镜及双凸透镜从放大侧依次接合而成。
在本实用新型的投影用变焦透镜中，优选满足下述条件式(3)～(8)、 (1-1)、(1-2)及(2-1)～(8-1)中的任一个或任意组合：
-1＜fw/f1＜-0.7 (3)
0.2＜fw/f2＜0.6 (4)
-0.65＜f1/f2＜-0.3 (5)
v max＜78 (6)
7＜f4/RC41＜10 (7)
1.5＜f4/RC42＜5 (8)
18＜v 1p-v 1n＜50 (1-1)
21＜v 1p-v 1n＜40 (1-2)
35＜v 2p-v 2n＜45 (2-1)
-0.9＜fw/f1＜-0.8 (3-1)
0.35＜fw/f2＜0.55 (4-1)
-0.6＜f1/f2＜-0.35 (5-1)
v max＜75 (6-1)
7.5＜f4/RC41＜9.5 (7-1)
2＜f4/RC42＜4.5 (8-1)
其中，
fw：广角端中的整体系统的焦距；
f1：第1透镜组的焦距；
f2：第2透镜组的焦距；
v max：整体系统中包括的透镜的d线基准的色散系数中的最大值；
f4：第4透镜组的焦距；
RC41：第4透镜组的最放大侧的负正接合透镜的接合面的曲率半径；
RC42：第4透镜组的最缩小侧的负正接合透镜的接合面的曲率半径；
v 1p：第4透镜组的最放大侧的负正接合透镜中的正透镜的d线基准的色 散系数；
v 1n：第4透镜组的最放大侧的负正接合透镜中的负透镜的d线基准的色 散系数；
v 2p：第4透镜组的最缩小侧的负正接合透镜中的正透镜的d线基准的色 散系数；
v 2n：第4透镜组的最缩小侧的负正接合透镜中的负透镜的d线基准的色 散系数。
本实用新型的投影型显示装置具备光源、来自该光源的光入射的光阀及作 为将基于由该光阀进行光调制的光的光学图像投影在屏幕上的投影用变焦透镜 的上述本实用新型的投影用变焦透镜。
另外，上述“放大侧”表示被投影侧(屏幕侧)，缩小投影的情况下，为 了方便起见将屏幕侧也称为放大侧。另一方面，上述“缩小侧”表示原图像显 示区域侧(光阀侧)，缩小投影的情况下，为了方便起见将光阀侧也称为缩小 侧。
另外，“实际上由～构成”表示本实用新型的投影用变焦透镜除了5个透 镜组以外，还具有实际上不具有动力的透镜、光圈或盖玻璃等透镜以外的光学 要件、物镜法兰盘、镜筒及手抖校正机构等的机构部分等。
另外，上述“～透镜组”并不仅是一定由多个透镜构成，也包括仅由1片 透镜构成透镜组。各透镜组的光焦度的符号分别表示作为所对应的透镜组整体 的光焦度的符号。关于上述透镜组的光焦度的符号、上述透镜的光焦度的符号、 上述透镜的面形状及上述曲率半径，对于包括非球面的透镜则在近轴区域中考 虑。关于上述曲率半径的符号，对于各面，将凸朝向放大侧的形状的设为正， 将凸朝向缩小侧的形状的设为负。上述条件式为与d线(波长587.6nm)有关 的条件式。
另外，在本实用新型中，复合非球面透镜(球面透镜与在其球面透镜上所 实施的非球面形状的膜一体构成而作为整体以一个非球面透镜发挥功能的透镜) 不视为接合透镜而作为1片透镜来处理。
实用新型效果
根据本实用新型，在从放大侧依次为负、正、正、正、正的动力排列的5 组结构的变焦透镜系统中，适当设定第4透镜组的结构，并满足规定条件式， 因此能够提供广角且焦距比数较小，色差得到良好校正，具有高光学性能的投 影用变焦透镜及具备该投影用变焦透镜的投影型显示装置。
附图说明
图1是表示本实用新型的一实施方式所涉及的投影用变焦透镜的透镜结构 及光路的剖视图。
图2是表示本实用新型的实施例1的投影用变焦透镜的透镜结构的剖视图。
图3是表示本实用新型的实施例2的投影用变焦透镜的透镜结构的剖视图。
图4是表示本实用新型的实施例3的投影用变焦透镜的透镜结构的剖视图。
图5是本实用新型的实施例1的投影用变焦透镜的各像差图，从左依次为 球面像差图、像散图、畸变像差图及倍率色差图。
图6是本实用新型的实施例2的投影用变焦透镜的各像差图，从左依次为 球面像差图、像散图、畸变像差图及倍率色差图。
图7是本实用新型的实施例3的投影用变焦透镜的各像差图，从左依次为 球面像差图、像散图、畸变像差图及倍率色差图。
图8是本实用新型的一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，参考附图对本实用新型的实施方式进行详细的说明。图1是表示本 实用新型的一实施方式所涉及的投影用变焦透镜的广角端中的透镜结构和轴上 光束4及最大视角的光束5的光路的剖视图，并且与后述的实施例1的投影用 变焦透镜对应。在图1中，将左侧设为放大侧，将右侧设为缩小侧。
该投影用变焦透镜例如搭载于投影型显示装置而可用作将显示在光阀中的 图像信息向屏幕投影的投影用变焦透镜。另外，在图1中，也一并图示在投影 用变焦透镜的缩小侧所配置的具有平行平面的光学部件2及位于光学部件2的 缩小侧的面的光阀的图像显示面1。光学部件2为假想棱镜、各种滤光片及盖 玻璃等的部件。图像显示面1与缩小侧共轭面对应，屏幕与放大侧共轭面对应。 在投影型显示装置中，在图像显示面1中携带图像信息的光束经由光学部件2 入射于该投影用变焦透镜，并通过该投影用变焦透镜投影在配置于纸面左侧方 向上的未图示的屏幕上。
另外，在图1中示出光学部件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，但未必一定限定于此。并且，在图1中为了简化视图仅记载有 1个图像显示面1，但在投影型显示装置中也可构成为将来自光源的光束通过 色分离光学系统分离为三原色并配设3个各原色用的光阀以便能够显示全色图 像。
该投影用变焦透镜实际上沿光轴Z从放大侧依次由具有负光焦度的第1透 镜组G1、具有正光焦度的第2透镜组G2、具有正光焦度的第3透镜组G3、具 有正光焦度的第4透镜组G4及具有正光焦度的第5透镜组G5构成。通过如上 所述的从放大侧依次设为负、正、正、正、正的动力排列，成为负焦距型的结 构，有利于广角化及确保长的后焦距。在投影型显示装置中，有时采用在透镜 系统与光阀之间，配置对来自多个光阀的调制光进行合成的彩色合成光学系统 或对照明光及投影光进行分离的光束分离光学系统的结构，在这种结构中，要 求具有长的后焦距。
并且，该投影用变焦透镜中，在从广角端向长焦端变倍时，第1透镜组G1 及第5透镜组G5相对于缩小侧共轭面被固定，第2透镜组G2、第3透镜组G3 及第4透镜组G4改变相邻的透镜组的光轴方向的间隔而移动。在图1中，在 第2透镜组G2、第3透镜组G3及第4透镜组G4的下方，标有示意地表示从广 角端向长焦端变倍时的各透镜组的移动方向的箭头。在图1所示的例子中，在 从广角端向长焦端进行变倍时，所有第2透镜组G2、第3透镜组G3及第4透 镜组G4不会逆行而向放大侧移动。
该投影用变焦透镜的第4透镜组G4构成为至少包括2组将1片负透镜及1 片正透镜从放大侧依次接合而成的负正接合透镜。通过设为从放大侧以负正的 顺序进行接合的负正接合透镜，有利于接合面上的各像高的倍率色差的校正。 通过第4透镜组G4包括多个负正接合透镜，能够用各负正接合透镜来分配校 正效果，并且能够适当地抑制色差，从而有利于轴上色差及倍率色差的抑制。 第4透镜组G4所包括的负正接合透镜中2组负正接合透镜可以连续配置，在 这种情况下能够更好的抑制色差。
例如，在图1的例子中，第4透镜组G4从放大侧依次由透镜L41～L47这7片透镜构成，其中透镜L43与透镜L44接合而构成第1负正接合透镜CL1， 透镜L45与透镜L46接合而构成第2负正接合透镜CL2。
而且，该投影用变焦透镜构成为对于第4透镜组G4的负正接合透镜满足 下述条件式(1)及(2)：
17＜v 1p--v 1n＜50 (1)
30＜v 2p--v 2n＜50 (2)
其中，
v 1p：第4透镜组的最放大侧的负正接合透镜中的正透镜的d线基准的色 散系数；
v 1n：第4透镜组的最放大侧的负正接合透镜中的负透镜的d线基准的色 散系数；
v 2p：第4透镜组的最缩小侧的负正接合透镜中的正透镜的d线基准的色 散系数；
v 2n：第4透镜组的最缩小侧的负正接合透镜中的负透镜的d线基准的色 散系数。
通过以满足条件式(1)的方式选择第4透镜组G4的最放大侧的负正接合 透镜的材料，能够良好地抑制轴上色差及倍率色差。若要提高与条件式(1) 有关的上述效果，则优选满足下述条件式(1-1)，更优选满足下述条件式(1 -2)。
18＜v 1p-v 1n＜50 (1-1)
21＜v 1p-v 1n＜40 (1-2)
通过以满足条件式(2)的方式选择第4透镜组G4的最缩小侧的负正接合 透镜的材料，能够良好地抑制轴上色差及倍率色差。若要提高与条件式(2) 有关的上述效果，则优选满足下述条件式(2-1)。
35＜v 2p-v 2n＜45 (2-1)
通常，越减小焦距比数，并且越加大视角，色差的校正越困难。通过以第 4透镜组G4包括至少2组负正接合透镜且满足条件式(1)及(2)的方式构成， 有利于轴上色差及倍率色差的良好地校正，容易实现焦距比数小且广角的透镜 系统。图1的例子的第4透镜组G4为包括2组负正接合透镜且不包括3片接 合的结构。通过采用这种结构，进而以满足条件式(1)及(2)的方式构成， 无需使用3片接合而能够实现良好的色差校正，从而与使用3片接合的情况相 比，能够实现透镜系统的小型化及低成本化。
第4透镜组G4所包括的负正接合透镜中2组负正接合透镜分别优选将凹 面朝向放大侧。即，第4透镜组G4的2组负正接合透镜中的负透镜分别优选 放大侧的面为凹面。当如此设定时，有利于像面弯曲的抑制。另外，当第4透 镜组G4具有3组以上的负正接合透镜时，分别满足条件式(1)、(2)的2 组负正接合透镜及将凹面朝向放大侧的2组负正接合透镜可以是不同的透镜， 也可以是相同的透镜，但当设为相同的透镜时，可进行有效的像差校正。
并且，第4透镜组G4所包括的负正接合透镜中2组负正接合透镜分别优 选将双凹透镜和双凸透镜从放大侧依次接合而成。当如此设定时，容易确保长 的后焦距，并且有利于像散的抑制。另外，当第4透镜组G4具有3组以上的 负正接合透镜时，分别满足条件式(1)、(2)的2组负正接合透镜和将双凹 透镜及双凸透镜从放大侧依次接合而成的2组负正接合透镜可以是不同的透镜， 也可以是相同的透镜，但当设为相同的透镜时，可进行有效的像差校正。
该投影用变焦透镜进一步优选满足下述条件式(3)～(8)中的任一个或 任意组合。
-1＜fw/f1＜-0.7 (3)
0.2＜fw/f2＜0.6 (4)
-0.65＜f1/f2＜-0.3 (5)
v max＜78 (6)
7＜f4/RC41＜10 (7)
1.5＜f4/RC42＜5 (8)
其中，
fw：广角端中的整体系统的焦距；
f1：第1透镜组的焦距；
f2：第2透镜组的焦距；
v max：整体系统中包括的透镜的d线基准的色散系数中的最大值；
f4：第4透镜组的焦距；
RC41：第4透镜组的最放大侧的负正接合透镜的接合面的曲率半径；
RC42：第4透镜组的最缩小侧的负正接合透镜的接合面的曲率半径。
在此，fw为将投影距离设为3.13米时的焦距。
通过以不会成为条件式(3)的下限以下的方式设定，有利于畸变像差的 抑制。通过以不会成为条件式(3)的上限以上的方式设定，有利于长的后焦 距的确保及广角化。若要提高与条件式(3)有关的效果，则优选满足下述条 件式(3-1)。
-0.9＜fw/f1＜-0.8 (3-1)
通过以不会成为条件式(4)的下限以下的方式设定，能够抑制变倍时的 第2透镜组G2的移动量，并且对变倍时的色差的变动量的抑制变得容易。通 过以不会成为条件式(4)的上限以上的方式设定，有利于像散的抑制。若要 提高与条件式(4)有关的效果，则优选满足下述条件式(4-1)。
0.35＜fw/f2＜0.55 (4-1)
通过以不会成为条件式(5)的下限以下的方式设定，有利于倍率色差的 抑制。通过以不会成为条件式(5)的上限以上的方式设定，有利于像散的抑 制。若要提高与条件式(5)有关的效果，则优选满足下述条件式(5-1)。
-0.6＜f1/f2＜-0.35 (5-1)
通过以不会成为条件式(6)的上限以上的方式设定，容易获得色差的平 衡，并且能够实现低成本化。若要提高与条件式(6)有关的效果，则优选满 足下述条件式(6-1)。另外，v max优选在满足下述条件式(6-2)范围内选 择，通过以不会成为条件式(6-2)的下限以下的方式设定，对变倍时的色差 的变动量的抑制变得容易。若要提高与条件式(6-2)有关的效果，则优选满 足下述条件式(6-3)。
v max＜75 (6-1)
15＜v max＜78 (6-2)
17＜v max＜75 (6-3)
通过以满足条件式(7)的方式构成，能够良好地抑制轴上色差及倍率色 差。若要提高与条件式(7)有关的效果，则优选满足下述条件式(7-1)。
7.5＜f4/RC41＜9.5 (7-1)
通过以满足条件式(8)的方式构成，能够良好地抑制轴上色差及倍率色 差。若要提高与条件式(8)有关的效果，则优选满足下述条件式(8-1)。
2＜f4/RC42＜4.5 (8-1)
并且，该投影用变焦透镜优选缩小侧为远心结构。通过缩小侧设为远心结 构，即使在透镜系统与光阀之间配置具有入射角依赖性的光学部件时，也能够 防止由入射角依赖性引起的性能劣化。
另外，上述“缩小侧为远心”是指在从放大侧朝向缩小侧的方向上观察光 束时，在聚光于缩小侧共轭面的任意点上的光束的剖面上，上侧的最大光线与 下侧的最大光线的二等分角线与光轴Z平行接近的状态。其中，并不限定于完 全远心的情况即上述二等分角线相对于光轴Z完全平行的情况，也表示包括具 有多少误差的情况。在此，具有多少误差的情况是指相对于光轴Z的上述二等 分角线的倾角在-5°～+5°的范围内的情况。其中，上述“缩小侧为远心”在 具有开口光圈的透镜系统中，表示相对于光轴Z的主光线的倾角在-5°～+5° 的范围内。图1所示的例子为没有开口光圈的透镜系统，在图1中，对于最大 视角的光束5，例示了上侧的最大光线5u、下侧的最大光线5s及相当于上侧 的最大光线5u与下侧的最大光线5s的二等分角线的光线5c。
在此，对图1的例子的各透镜组所具有的透镜的详细结构进行说明。第1 透镜组G1从放大侧依次由透镜L11～L13这3片透镜构成。透镜L11在近轴区 域具有将凹面朝向放大侧的负弯月形状。透镜L12为将凹面朝向缩小侧的负透 镜。透镜L13为将凹面朝向放大侧的负透镜。
第2透镜组G2从放大侧依次由透镜L21～L23这3片透镜构成。透镜L21 为在缩小侧的面实施非球面形状的膜的复合非球面透镜。透镜L22为正透镜， 透镜L23为负透镜，透镜L22与透镜L23相接合。第3透镜组G3仅由双凸透 镜即透镜L31这1片透镜构成。
第4透镜组G4从放大侧依次由透镜L41～L47这7片透镜构成。透镜L41 为在放大侧及缩小侧的面实施非球面形状的膜的复合非球面透镜。透镜L42为 双凹透镜。透镜L43为双凹透镜，透镜L44为双凸透镜，透镜L43与透镜L44 相接合而构成第1负正接合透镜CL1。透镜L45为双凹透镜，透镜L46为双凸 透镜，透镜L45与透镜L46相接合而构成第2负正接合透镜CL2。透镜L47为 双凸透镜。第5透镜组G5仅由双凸透镜即透镜L51这1片透镜构成。
在图1的例子中，投影距离发生变化时的聚焦被设为仅使透镜L13沿光轴 Z移动而进行的结构。在投影距离从无穷远向有限距离发生变化时，如图1的 透镜L13的下方的水平方向的箭头所示，通过透镜L13从缩小侧向放大侧移动 来进行聚焦。但是，在本实用新型中，聚焦时移动的透镜并不限定于上述例， 也可通过移动透镜L13以外的1片以上的透镜来进行聚焦，也可移动所有第1 透镜组G1来进行聚焦。
另外，上述的优选结构或可能的结构能够采用任意的组合，优选根据投影 用变焦透镜所要求的事项适当选择采用。通过适当采用上述结构，能够实现可 对应于更良好的光学性能及更高规格的光学系统。根据本实施方式，能够实现 广角且焦距比数较小，色差得到良好校正，具有高的光学性能的投影用变焦透 镜。另外，在此所说的广角表示广角端中的最大全视角为60°以上，在此所说 的焦距比数较小表示广角端中的焦距比数小于1.8。
接着，对本实用新型的投影用变焦透镜的数值实施例进行说明。
[实施例1]
将实施例1的投影用变焦透镜的剖视图示于图2中。在图2中，将左侧设 为放大侧，将右侧设为缩小侧，标有Wide的上段示出广角端状态，标有Middl e的中段示出中间焦距状态，标有Tele的下段示出长焦端状态。在上段与中段 之间示出了表示从广角端状态向中间焦距状态变倍时移动的各透镜组的示意性 移动方向的箭头，在中段与下段之间示出了表示从中间焦距状态向长焦端状态 变倍时移动的各透镜组的示意性移动方向的箭头。实施例1的投影用变焦透镜 的透镜结构与以如上所述的图1所示的例子相同，因此在此省略重复说明。
将实施例1的投影用变焦透镜的基本透镜数据示于表1中，将规格及可变 面间隔的值示于表2中，将非球面系数示于表3中。在表1的Si栏中示出将 最放大侧的构成要件的放大侧的面作为第1个并以随着靠向缩小侧依次增加的 方式对构成要件的面标上面编号时的第i个(i＝1，2，3，……)的面编号， 在Ri栏中示出第i个面的曲率半径，在Di栏中示出第i个面与第i+1个面的 光轴Z上的面间隔。在表1的Ndj栏中示出将最放大侧的构成要件作为第1个 并以靠向缩小侧依次增加的第j个(j＝1，2，3，……)的构成要件的与d线 (波长587.6nm)有关的折射率，在v dj栏中示出第j个构成要件的d线基准 的色散系数。
在此，关于曲率半径的符号，将凸朝向放大侧的面形状的设为正，将凸朝 向缩小侧的面形状的设为负。表1中一同示出光学部件2。在表1中，对于变 倍时变化的可变面间隔，使用DD[]这一记号，并在[]中标上该间隔的放大侧 的面编号而记入于Di栏中。
在表2中用d线基准示出变焦比Zr、整体系统的焦距f、焦距比数FNo.、 最大全视角2ω及可变面间隔的值。2ω栏的(°)表示单位为度。在表2中， 将广角端状态、中间焦距状态及长焦端状态的各值分别示于以Wide、Middle、 Tele标记的栏中。表1、表2的值是投影距离为3.13m时的值。
在表1中，非球面的面编号上标有*标记，在非球面的曲率半径栏中记载 有近轴的曲率半径的数值。在表3中示出实施例1的各非球面的非球面系数。 表3的非球面系数的数值的“E-n”(n：整数)表示“×10-n”。非球面系数 为由下式表示的非球面式中的各系数KA、Am(m＝3，4，5，……10，或m＝4，6， 8，10)的值。
[数式1]
其中，
Zd：非球面深度(从高度h的非球面上的点下垂至与由非球面顶点接触的 光轴垂直的平面的垂线的长度)；
h：高度(从光轴到透镜面为止的距离)；
C：近轴曲率；
KA、Am：非球面系数。
在各表的数据中，作为角度的单位使用度，作为长度的单位使用毫米(m m)，但光学系统即使放大比例或缩小比例也能够使用，因此也可以使用其他 适当的单位。并且，在以下所示的各表中记载有以规定位数舍入的数值。
[表1]
实施例1
Si Ri Di Ndj v dj
*1 -49.9998 5.0009 1.49100 57.58
*2 -54.5568 1.5002
3 -1279.6590 2.5006 1.65160 58.55
4 29.9095 19.2300
5 -37.1690 1.8995 1.53775 74.70
6 -73.6382 DD[6]
7 -1385.0896 4.9559 1.95906 17.47
8 -172.6827 0.4000 1.52516 53.74
*9 -187.1651 0.0000
10 81.3445 8.4203 1.83400 37.16
11 -75.3701 1.4991 1.95906 17.47
12 -167.1711 DD[12]
13 78.2206 3.4503 1.59522 67.73
14 -349.3851 DD[14]
*15 70.4812 0.4009 1.52516 53.74
16 56.9198 4.9905 1.53775 74.70
17 -47.2693 0.3999 1.52516 53.74
*18 -48.2444 0.0765
19 -50.8379 1.5006 1.95375 32.32
20 63.1400 3.4022
21 -57.7090 1.5000 1.58267 46.42
22 23.7226 5.6513 1.53775 74.70
23 -41.1811 2.4187
24 -20.2751 1.3009 1.72047 34.71
25 77.6240 7.7770 1.53775 74.70
26 -27.0134 0.7280
27 265.4593 5.9965 1.85025 30.05
28 -50.2459 DD[28]
29 108.4219 5.4359 1.59522 67.73
30 -131.9111 17.2000
31 ∞ 39.6050 1.51633 64.14
32 ∞
[表2]
实施例1
Wide Middle Tele
Zr 1.0 1.2 1.6
f 23.97 28.77 38.38
FNo. 1.62 1.86 2.30
2ω(°) 66.2 56.6 43.6
DD[6] 17.19 9.61 1.70
DD[12] 36.00 25.75 2.81
DD[14] 5.92 16.69 32.06
DD[28] 0.50 7.55 23.03
[表3]
实施例1
在图5中从左依次示出投影距离为3.13m时的实施例1的投影用变焦透镜 的球面像差、像散、畸变像差(失真)及倍率色差(倍率的色差)的各像差图。 在图5中，在标有Wide的上段示出广角端状态的图，在标有Middle的中段示 出中间焦距状态的图，在标有Tele的下段示出长焦端状态的图。在图5中， 在球面像差图中，将与d线(波长587.6nm)、C线(波长656.3nm)及F线 (波长486.1nm)有关的像差分别以实线、长虚线及短虚线来示出。在像散图中，将弧矢方向、子午方向的与d线有关的像差分别以实线、点线来示出。在 畸变像差图中，将与d线有关的像差以实线来示出。在倍率色差图中，将与C 线、F线有关的像差分别以长虚线、短虚线来示出。球面像差图的FNo.表示焦 距比数，其他的像差图的ω表示半视角。
在上述的实施例1的说明中叙述的各数据的记号、含义及记载方法，若无 特别说明，则对于以下的实施例也是相同的，因此以下中省略重复说明。
[实施例2]
将实施例2的投影用变焦透镜的剖视图示于图3中。实施例2的投影用变 焦透镜实际上从放大侧依次由第1透镜组G1～第5透镜组G5这5个透镜组构 成。关于各透镜组的光焦度的符号，变倍时移动的透镜组及各透镜组所具有的 透镜的片数与实施例1的透镜数相同。并且，投影距离从无穷远向有限距离变 化时的聚焦以仅使第1透镜组G1的最缩小侧的透镜沿光轴Z向放大侧移动而 进行的方式构成。
将实施例2的投影用变焦透镜的基本透镜数据示于表4中，将规格及可变 面间隔的值示于表5中，将非球面系数示于表6中。在第2透镜组G2的最放 大侧的透镜的缩小侧的面、第4透镜组G4的最放大侧的透镜的放大侧及缩小 侧的面上实施有非球面形状的膜，这2个透镜为复合非球面透镜。将实施例2 的投影用变焦透镜的各像差图示于图6中。表4、表5及图6所示的数据是投 影距离为3.13m时的数值。
[表4]
实施例2
Si Ri Di Ndj v dj
*1 -50.0002 5.0006 1.49100 57.58
*2 -84.3595 1.5007
3 77.6651 2.5006 1.65160 58.55
4 30.4070 17.7500
5 -60.0920 1.8995 1.53775 74.70
6 143.1377 DD[6]
7 263.2694 2.9747 1.95906 17.47
8 -349.7576 0.6000 1.52516 53.74
*9 -277.8477 0.0000
10 72.0324 8.7507 1.83400 37.16
11 -80.7183 1.4992 1.95906 17.47
12 -334.9141 DD[12]
13 61.3102 3.8659 1.59522 67.73
14 -346.0364 DD[14]
*15 -239.4705 0.4009 1.52516 53.74
16 -1150.0662 3.6532 1.53775 74.70
17 -44.6065 0.4007 1.52516 53.74
*18 -44.5693 0.0006
19 -99.2543 1.5006 1.95375 32.32
20 98.1817 4.5925
21 -24.4763 1.5000 1.58267 46.42
22 28.6003 8.3587 1.53775 74.70
23 -19.6822 0.3912
24 -19.0323 1.3009 1.72047 34.71
25 72.7616 7.2467 1.53775 74.70
26 -31.4661 3.3630
27 496.0084 5.7995 1.85025 30.05
28 -53.1980 DD[28]
29 114.4905 5.7327 1.59522 67.73
30 -111.6652 17.2000
31 ∞ 39.6050 1.51633 64.14
32 ∞
[表5]
实施例2
Wide Middle Tele
Zr 1.0 1.2 1.6
f 23.99 28.80 38.42
FNo. 1.61 1.80 2.23
2ω(°) 66.2 56.4 43.6
DD[6] 22.03 14.54 6.85
DD[12] 31.36 22.92 3.04
DD[14] 5.53 14.09 26.57
DD[28] 0.50 7.88 22.97
[表6]
实施例2
[实施例3]
将实施例3的投影用变焦透镜的剖视图示于图4中。实施例3的投影用变 焦透镜实际上从放大侧依次由第1透镜组G1～第5透镜组G5这5个透镜组构 成。关于各透镜组的光焦度的符号，变倍时移动的透镜组及各透镜组所具有的 透镜的片数与实施例1的透镜数相同。并且，投影距离从无穷远向有限距离变 化时的聚焦以仅使第1透镜组G1的最缩小侧的透镜沿光轴Z向放大侧移动而 进行的方式构成。
将实施例3的投影用变焦透镜的基本透镜数据示于表7中，将规格及可变 面间隔的值示于表8中，将非球面系数示于表9中。在第2透镜组G2的最放 大侧的透镜的缩小侧的面、第4透镜组G4的最放大侧的透镜的放大侧及缩小 侧的面上实施有非球面形状的膜，这2个透镜为复合非球面透镜。将实施例3 的投影用变焦透镜的各像差图示于图7中。表7、表8及图7所示的数据是投 影距离为3.13m时的数据。
[表7]
实施例3
Si Ri Di Ndj v dj
*1 -50.0002 4.9978 1.49100 57.58
*2 -82.1709 1.5009
3 83.7632 2.5009 1.61800 63.33
4 30.6148 17.5100
5 -68.9890 1.8990 1.53775 74.70
6 109.3095 DD[6]
7 134.6176 4.3625 1.89286 20.36
8 -214.7100 0.4003 1.52516 53.74
*9 -281.6454 0.0000
10 69.0069 8.5431 1.81600 46.62
11 -94.8871 1.4999 1.89286 20.36
12 497.7044 DD[12]
13 58.5586 3.7893 1.59282 68.62
14 -558.2731 DD[14]
*15 -153.1927 0.4005 1.52516 53.74
16 -246.7315 3.4631 1.53775 74.70
17 -43.4921 0.3993 1.52516 53.74
*18 -40.5648 0.0000
19 -105.5772 1.5006 1.91650 31.60
20 69.5743 4.7547
21 -25.6004 1.5002 1.51742 52.43
22 25.1473 8.9281 1.53775 74.70
23 -19.3494 0.2522
24 -18.9496 1.2999 1.74950 35.28
25 56.0077 7.3160 1.53775 74.70
26 -33.6821 2.7669
27 334.7873 5.8850 1.85025 30.05
28 -52.6750 DD[28]
29 127.8373 5.7074 1.59282 68.62
30 -99.2348 17.2000
31 ∞ 39.6050 1.51633 64.14
32 ∞
[表8]
实施例3
Wide Middle Tele
Zr 1.0 1.2 1.6
f 24.00 28.81 38.43
FNo. 1.60 1.79 2.22
2ω(°) 66.0 56.4 43.6
DD[6] 23.80 16.20 8.22
DD[12] 29.29 21.30 1.76
DD[14] 5.32 13.91 26.67
DD[28] 0.50 7.49 22.26
[表9]
实施例3
在表10中示出实施例1～3的投影用变焦透镜的条件式(1)～(8)的对 应值。表10所示的值为与d线有关的值。
[表10]
式编号 实施例1 实施例2 实施例3
(1) v 1p-v 1n 28.28 28.28 22.27
(2) v 2p-v 2n 39.99 39.99 39.42
(3) fw/f1 -0.812 -0.823 -0.813
(4) fw/f2 0.447 0.465 0.468
(5) f1/f2 -0.551 -0.565 -0.576
(6) v max 74.70 74.70 74.70
(7) f4/RC41 8.076 8.235 9.223
(8) f4/RC42 2.468 3.237 4.141
从以上数据可知，实施例1～3的投影用变焦透镜的广角端中的全视角为6 5°以上且构成为广角，广角端中的焦距比数小于1.65且具有较小的焦距比数， 包括色差的各像差得到良好校正，从而实现了高的光学性能。
接着，对本实用新型的实施方式所涉及的投影型显示装置进行说明。图8 是本实用新型的一实施方式所涉及的投影型显示装置的概略结构图。图8所示 的投影型显示装置100具有本实用新型的实施方式所涉及的投影用变焦透镜10； 光源15；作为与各色光对应的光阀的透射型显示元件11a～11c；用于色分解 的分色镜12、13；用于彩色合成的十字分色棱镜14；聚光透镜16a～16c；及 用于对光路进行偏振的全反射镜18a～18c。另外，在图8中，示意地示出了投 影用变焦透镜10。并且，在光源15与分色镜12之间配置有积分器，但在图8 中省略了其图示。
来自光源15的白光在分色镜12、13中被分解为3个色光光束(G光、B 光、R光)后，分别经过聚光透镜16a～16c入射于分别与各色光光束对应的透 射型显示元件11a～11c而进行光调制，通过十字分色棱镜14进行彩色合成后， 入射于投影用变焦透镜10。投影用变焦透镜10将基于由透射型显示元件11 a～11c进行光调制的光的光学图像投影于屏幕105上。
以上，举出实施方式及实施例对本实用新型进行了说明，但本实用新型的 投影用变焦透镜并不限定于上述实施例，可进行各种方式的变更，例如可适当 变更各透镜的曲率半径、面间隔、折射率、色散系数及非球面系数。
并且，本实用新型的投影型显示装置并不限定于上述结构，例如，所使用 的光阀及光束分离或光束合成中所使用的光学部件并不限定于上述结构，可进 行各种方式的变更。
符号说明
1-图像显示面，2-光学部件，4-轴上光束，5-最大视角的光束，5c-光线， 5s-下侧的最大光线，5u-上侧的最大光线，10-投影用变焦透镜，11a～11c-透 射型显示元件，12、13-分色镜，14-十字分色棱镜，15-光源，16a～16c-聚光 透镜，18a～18c-全反射镜，100-投影型显示装置，105-屏幕，CL1-第1负正 接合透镜，CL2-第2负正接合透镜，G1-第1透镜组，G2-第2透镜组，G3-第3 透镜组，G4-第4透镜组，G5-第5透镜组，L11～L13、L21～L23、L31、L41～ L47、L51-透镜，Z-光轴。

Claims (19)

1.一种投影用变焦透镜，其特征在于，
从放大侧依次具备：
具有负光焦度的第1透镜组；
具有正光焦度的第2透镜组；
具有正光焦度的第3透镜组；
具有正光焦度的第4透镜组；及
具有正光焦度的第5透镜组，
在进行变倍时，所述第1透镜组及所述第5透镜组被固定，所述第2透镜组、所述第3透镜组及所述第4透镜组改变相邻的透镜组的光轴方向的间隔而移动，
所述第4透镜组包括2组将1片负透镜及1片正透镜从放大侧依次接合而成的负正接合透镜，
所述投影用变焦透镜满足下述条件式(1)及(2)：
17＜v1p-v1n＜50 (1)
30＜v2p-v2n＜50 (2)
其中，
v1p：所述第4透镜组的最放大侧的所述负正接合透镜中的所述正透镜的d线基准的色散系数；
v1n：所述第4透镜组的最放大侧的所述负正接合透镜中的所述负透镜的d线基准的色散系数；
v2p：所述第4透镜组的最缩小侧的所述负正接合透镜中的所述正透镜的d线基准的色散系数；
v2n：所述第4透镜组的最缩小侧的所述负正接合透镜中的所述负透镜的d线基准的色散系数。
2.根据权利要求1所述的投影用变焦透镜，其中，
所述第4透镜组的2组所述负正接合透镜分别将凹面朝向放大侧。
3.根据权利要求1或2所述的投影用变焦透镜，其中，
所述第4透镜组的2组所述负正接合透镜分别将双凹透镜及双凸透镜从放大侧依次接合而成。
4.根据权利要求1或2所述的投影用变焦透镜，其中，
所述投影用变焦透镜满足下述条件式(3)：
-1＜fw/f1＜-0.7 (3)
其中，
fw：广角端中的整体系统的焦距；
f1：所述第1透镜组的焦距。
5.根据权利要求1或2所述的投影用变焦透镜，其中，
所述投影用变焦透镜满足下述条件式(4)：
0.2＜fw/f2＜0.6 (4)
其中，
fw：广角端中的整体系统的焦距；
f2：所述第2透镜组的焦距。
6.根据权利要求1或2所述的投影用变焦透镜，其中，
所述投影用变焦透镜满足下述条件式(5)：
-0.65＜f1/f2＜-0.3 (5)
其中，
f1：所述第1透镜组的焦距；
f2：所述第2透镜组的焦距。
7.根据权利要求1或2所述的投影用变焦透镜，其中，
所述投影用变焦透镜满足下述条件式(6)：
v max＜78 (6)
其中，
v max：整体系统中包括的透镜的d线基准的色散系数中的最大值。
8.根据权利要求1或2所述的投影用变焦透镜，其中，
所述投影用变焦透镜满足下述条件式(7)：
7＜f4/RC41＜10 (7)
其中，
f4：所述第4透镜组的焦距；
RC41：所述第4透镜组的最放大侧的所述负正接合透镜的接合面的曲率半径。
9.根据权利要求1或2所述的投影用变焦透镜，其中，
所述投影用变焦透镜满足下述条件式(8)：
1.5＜f4/RC42＜5 (8)
其中，
f4：所述第4透镜组的焦距；
RC42：所述第4透镜组的最缩小侧的所述负正接合透镜的接合面的曲率半径。
10.根据权利要求1或2所述的投影用变焦透镜，其中，
所述投影用变焦透镜满足下述条件式(1-1)：
18＜v1p-v1n＜50 (1-1)。
11.根据权利要求1或2所述的投影用变焦透镜，其中，
所述投影用变焦透镜满足下述条件式(1-2)：
21＜v1p-v1n＜40 (1-2)。
12.根据权利要求1或2所述的投影用变焦透镜，其中，
所述投影用变焦透镜满足下述条件式(2-1)：
35＜v2p-v2n＜45 (2-1)。
13.根据权利要求1或2所述的投影用变焦透镜，其中，
所述投影用变焦透镜满足下述条件式(3-1)：
-0.9＜fw/f1＜-0.8 (3-1)
其中，
fw：广角端中的整体系统的焦距；
f1：所述第1透镜组的焦距。
14.根据权利要求1或2所述的投影用变焦透镜，其中，
所述投影用变焦透镜满足下述条件式(4-1)：
0.35＜fw/f2＜0.55 (4-1)
其中，
fw：广角端中的整体系统的焦距；
f2：所述第2透镜组的焦距。
15.根据权利要求1或2所述的投影用变焦透镜，其中，
所述投影用变焦透镜满足下述条件式(5-1)：
-0.6＜f1/f2＜-0.35 (5-1)
其中，
f1：所述第1透镜组的焦距；
f2：所述第2透镜组的焦距。
16.根据权利要求1或2所述的投影用变焦透镜，其中，
所述投影用变焦透镜满足下述条件式(6-1)：
v max＜75 (6-1)
其中，
v max：整体系统中包括的透镜的d线基准的色散系数中的最大值。
17.根据权利要求1或2所述的投影用变焦透镜，其中，
所述投影用变焦透镜满足下述条件式(7-1)：
7.5＜f4/RC41＜9.5 (7-1)
其中，
f4：所述第4透镜组的焦距；
RC41：所述第4透镜组的最放大侧的所述负正接合透镜的接合面的曲率半径。
18.根据权利要求1或2所述的投影用变焦透镜，其中，
所述投影用变焦透镜满足下述条件式(8-1)：
2＜f4/RC42＜4.5 (8-1)
其中，
f4：所述第4透镜组的焦距；
RC42：所述第4透镜组的最缩小侧的所述负正接合透镜的接合面的曲率半径。
19.一种投影型显示装置，其特征在于，
该投影型显示装置具备光源、来自该光源的光入射的光阀、作为将基于由该光阀进行光调制的光的光学图像投影于屏幕上的投影用变焦透镜的权利要求1至18中任一项所述的投影用变焦透镜。
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