DE60200226T2

DE60200226T2 - Zoom-Projektionsobjektiv mit vier Linsengruppen

Info

Publication number: DE60200226T2
Application number: DE60200226T
Authority: DE
Inventors: Shuji Suwa-shi Narimatsu
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2002-04-26
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2022-04-27
Also published as: KR20020083514A; JP2003015036A; DE60200226D1; US6590716B2; US20020171942A1; JP3503631B2; CN1384383A; TW579433B; EP1255145B1; KR100473258B1; CN1220090C; EP1255145A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Projektions-Zoomobjektiv, das zur Verwendung in einem Projektor zum Projizieren eines auf einem Film, einem Dia oder einer Flüssigkristalldisplay erzeugten Bildes in ein vergrößertes Bild auf einem Projektionsschirm geeignet ist.
Die meisten Projektoren zum Projizieren eines auf einem Film, einem Dia oder einem Flüssigkristalldisplay erzeugten Bildes in ein vergrößertes Bild auf einem Projektionsschirm besitzen ein projektionsoptisches System, welches ein telezentrisches Zoomobjektiv verwendet.
Die meisten herkömmlichen telezentrischen Zoomobjektive, wie z. B. die in dem JP-A Nr. 137165/2000, 186235/1998, 206409/2000, 019400/2000, 190821/1999, 168193/1988, 243917/1997 und 231219/1999 offenbarten, besitzen einen halben Blickfeldwinkel von etwa 25°, wenn sie auf das größte Winkelfeld eingestellt sind.
Ein telezentrisches Zoomobjektiv mit einem halben Blickfeldwinke von etwa 30°, welches beispielsweise in JP-A Nr. 206409/2000 offenbart ist, verwendet eine asphärische Linse als eine vergleichsweise große Linse der ersten Linsengruppe oder der letzte Linsengruppe, um sich aus einer Vergrößerung des Feldwinkels ergebende Abberationen, insbesondere eine Verzerrung zu reduzieren.
Projektions-Zoomobjektive besitzen ein Zoomverhältnis in der Größenordnung von beispielsweise 1,4 und die meisten Projektions-Zoomobjektive sind ein Typ mit zwei Linsengruppen, ein Typ mit drei Linsengruppen, ein Typ mit vier Linsengruppen oder ein Typ mit fünf Linsengruppen.
In Projektions-Zoomobjektiven, besitzt die erste Linsengruppe eine hohe Brechkraft, um Lichtstrahlen in einem breiten Bildfeldwinkel aufzunehmen und neigt somit zur Verursachung einer Verzerrung.
Telezentrische Weitwinkel-Zoomobjektive verwenden normalerweise eine asphärische Linse zur Verzerrungsreduzierung. Die asphärische Linse ist in der Nähe der vorderen Linse auf der Seite eines Projektionsschirms oder der hinteren Linse auf der Seite einer Bildebene zur Verzerrungsreduzierung angeordnet. Somit ist das herkömmliche telezentrische Weitwinkel-Zoomobjektiv mit einer asphärischen Linse versehen, welche an dessen Austritts- oder Eintrittsseite zur Verzerrungsreduzierung angeordnet ist.
Manchmal übt eine asphärische Linse nicht nur die Funktion der Verzerrungsreduzierung aus, sondern dient auch als eine Funktion zur Reduzierung von anderen Abberationen, ausschließlich einer chromatischen Abberation.
Jedoch ist, da die asphärische Linse auf der Austrittsseite oder der Eintrittsseite in herkömmlichen telezentrischen Zoomobjektiven angeordnet ist, ihre Auslegung im Prinzip nur auf die Verzerrungsreduzierung ausgerichtet, und somit ist das telezentrische Zoomobjektiv nicht in der Lage, andere Abberationen ausreichend zu reduzieren.
Demzufolge ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorgenannten Probleme in dem herkömmlichen Projektions-Zoomobjektiv zu lösen, und ein Weitwinkel-Projektions-Zoomobjektiv mit einfachem Aufbau bereitzustellen, welches eine eingeschränkte Anzahl von Linsen besitzt und in der Lage ist, Abberationen zufriedenstellend zu reduzieren, und einen Projektor bereitzustellen, welcher eine hohe Bildqualität besitzt.
Zum Lösen der vorstehenden Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung ein Projektions-Zoomobjektiv bereit, das eine erste Linsengruppe mit einer negativen Brechkraft, eine zweite Linsengruppe mit einer positiven Brechkraft, eine dritte Linsengruppe mit einer negativen Brechkraft und eine vierte Linsengruppe mit einer positiven Brechkraft umfaßt; wobei die erste, die zweite, die dritte und die vierte Linsengruppe in dieser Reihenfolge von einer Projektionsschirmseite zu einer Bildebenenseite hin entlang einer optischen Achse angeordnet sind; die erste und die vierte Linsengruppe stationär gehalten werden, und die zweite sowie die dritte Linsengruppe entlang der optischen Achse bewegt werden können, um die Brechkraft von einer Grenz-Weitwinkel-Brechkraft zu einer Grenz-Tele-Brechkraft zu ändern; die zweite Linsengruppe eine erste positive Linse der zweiten Gruppe, eine erste Verbundlinse der zweiten Gruppe, die ausgebildet wird, in dem eine zweite positive Linse der zweiten Gruppe, die eine konvexe Fläche auf der Bildebenenseite hat, und eine erste negative Linse der zweiten Gruppe, die eine konkave Fläche an der Projektionsschirmseite hat, miteinander verbunden werden, und eine dritte positive Linse der zweiten Gruppe enthält, die in dieser Reihenfolge von der Projektionsschirmseite her zur Bildebenenseite hin angeordnet sind; die dritte Linsengruppe eine erste Meniskuslinse der dritten Gruppe mit einer konkaven Fläche an der Bildebene, eine erste Verbundlinse der dritten Gruppe enthält, die ausgebildet wird, indem eine erste negative Linse der dritten Gruppe mit einander gegenüberliegenden konkaven Flächen und eine erste positive Linse der dritten Gruppe mit einander gegenüberliegenden konvexen Flächen mit einer zweiten Meniskuslinse der dritten Gruppe verbunden werden, die eine konvexe Fläche an der Bildebenenseite hat, die in dieser Reihenfolge von der Projektionsschirmseite her zur Bildebenenseite hin angeordnet sind; die erste Linsengruppe eine Brennweite f1 hat, die erste positive Linse der zweiten Gruppe und die erste Verbundlinse der zweiten Gruppe eine Verbund-Brennweite f2AB eines Vorzeichens, das dem der Brennweite f1 entgegengesetzt ist, haben, und die Brennweite f1 sowie die Verbund-Brennweite f2AB die folgende Ungleichung erfüllen: 0,5 < |f1/f2AB| < 2,0.
In dem Projektions-Zoomobjektiv gemäß der vorliegenden Erfindung variiert der Abstand d zwischen einer Fläche an der Seite der Bildebene der dritten positiven Linse der zweiten Gruppe und einer Fläche an der Projektionsschirmseite der ersten Meniskuslinse der dritten Gruppe zwischen einem Wert dW für die Grenz-Weitwinkel-Brechkraft und einem Wert dT für die Grenz-Tele-Brechkraft und die Werte dW und dT genügen der Ungleichung: 2,0 < dT/dW < 4,0.
In dem Projektions-Zoomobjektiv gemäß der vorliegenden Erfindung sind die dritte positive Linse der zweiten Gruppe und die erste Meniskuslinse der dritten Gruppe an Positionen in der Nähe einer Aperturposition angeordnet sind, an der ein Hauptstrahl, der aus einer Bildebene austritt, die optische Achse schneidet.
In dem Projektions-Zoomobjektiv gemäß der vorliegenden Erfindung ist die erste Meniskuslinse der dritten Gruppe eine asphärische Linse ist.
In dem Projektions-Zoomobjektiv gemäß der vorliegenden Erfindung sind alle Linsen sphärische Linsen.
In dem Projektions-Zoomobjektiv gemäß der vorliegenden Erfindung enthält die zweite Linsengruppe eine erste Linsen-Teilgruppe und eine zweite Linsen-Teilgruppe, die in dieser Reihenfolge von der Projektionsschirmseite zu der Bildebenenseite hin angeordnet sind, wobei die erste Linsen-Teilgruppe die erste positive Linse der zweiten Gruppe aufweist, und die zweite Linsen-Teilgruppe die zweite positive Linse der zweiten Gruppe, die erste Verbundlinse der zweiten Gruppe und die dritte positive Linse der zweiten Gruppe aufweist.
In dem Projektions-Zoomobjektiv gemäß der vorliegenden Erfindung haben die Brennweite f1 der ersten Linsengruppe und die Verbund-Brennweite f2AB der ersten positiven Linse der zweiten Gruppe und der ersten Verbundlinse der zweiten Gruppe entgegengesetzte Vorzeichen und erfüllen eine Ungleichung: 0,5 < |f1/f2AB| < 2,0, und die Verbund-Brechkraft der ersten positiven Linse der zweiten Gruppe und der ersten Verbundlinse der zweiten Gruppe auf der Projektionsschirmseite der zweiten Linsengruppe ist im wesentlichen gleich der Brechkraft der ersten Linsengruppe und weist ein entgegengesetztes Vorzeichen zu dem der Brechkraft der ersten Linsengruppe auf. Daher heben sich von der ersten und zweiten Linsengruppe erzeugte Verzerrungen gegenseitig auf, selbst wenn die erste Linsengruppe eine große Brechkraft besitzt. Wenn |f1/f2AB| nicht kleiner als 2,0 oder nicht größer als 0,5 ist, ist es schwierig die Verzerrung, welche erzeugt werden kann, wenn das Projektions-Zoomobjektiv für eine Weitwinkel-Brechkraft auf einen kleinen Wert eingestellt wird, und andere Abberationen, wie z. B. eine Feldkrümmung und Komaabweichung, zu begrenzen.
Die erste Verbundlinse der zweiten Linsengruppe hat die Funktion einer achromatischen Linse zum Reduzieren der chromatischen Verstärkungsabberation der.
Wenn sich die dritte positive Linse der zweiten Gruppe und die erste Meniskuslinse der dritten Gruppe unabhängig voneinander bewegen, liegen die Oberfläche auf der Bild ebenenseite der dritten positiven Linse der zweiten Gruppe und die erste Meniskuslinse der dritten Gruppe relativ nahe aneinander, und die Positionsbeziehung zwischen der Oberfläche der Bildebenenseite der dritten positiven Linse der zweiten Gruppe und die erste Meniskuslinse der dritten Gruppe erfüllen die Ungleichung: 2,0 < dT/dW < 4,0. Die Verbund-Brennweite der zweiten Gruppe ist lang, der Bewegungsabstand der zweiten Linsengruppe nimmt zu und die Länge des Projektions-Zoomobjektives ist besonders lang, wenn dT/dW nicht kleiner als 4,0 ist, und die Verbund-Brennweite der zweiten Linsengruppe ist kurz und es können Abberationen erzeugt werden, wenn dT/dW nicht größer als 2,0 ist.
Da die dritte positive Linse der zweiten Gruppe und die erste Meniskuslinse der dritten Gruppe an Positionen in der Nähe der Aperturposition angeordnet sind, wo ein aus der Bildebene austretender Hauptstrahl die optische Achse schneidet, kann die Erzeugung von Streulichtpunkten, welche erzeugt werden können, wenn die Apertur groß ist, unterdrückt werden, ohne die Notwendigkeit eine Aperturblende an einer Position anzuordnen, wo eine Aperturblende in dem herkömmlichen Projektions-Zoomobjektiv angeordnet ist. Insbesondere kann die Ausbildung von Streulichtpunkten, wenn das Projektions-Zoomobjektiv auf eine Grenz-Weitwinkel-Brechkraft eingestellt ist, wirksam unterdrückt werden. Der Begriff Aperturposition bezeichnet eine Position, welche für die Anordnung einer Aperturblende geeignet ist, die dem Schnittpunkt eines Hauptlichtstrahls entspricht, der aus der Bildebene und der optischen Achse austritt. Die Positionen der dritten positiven Linse der zweiten Gruppe und der ersten Meniskuslinse der dritten Gruppe sind der Aperturposition näher als diejenigen von anderen Linsen und liegen innerhalb eines Abstandes gleich dem Mehrfachen der Dicke der Linse, wie z. B. dem Dreifachen der Dicke der Linse von dem Schnittpunkt des Hauptstrahls und der optischen Achse.
Der Abstand d zwischen der Oberfläche auf der Bildebenenseite der dritten positiven Linse der zweiten Gruppe und der Oberfläche auf der Projektionsschirmseite der ersten Meniskuslinse der dritten Gruppe nimmt zu, wenn die Brechkraft von der Grenz-Weitwinkel-Brechkraft zu einer Grenz-Tele-Brechkraft verändert wird, und die dritte positive Linse der zweiten Gruppe und die erste Meniskuslinse der dritten Gruppe können an den Positionen in der Nähe der Aperturposition angeordnet werden, wenn die Abstände dW und dT die Ungleichung erfüllen: 2,0 < dT/dW < 4,0. Somit kann die Ausbildung von Streulichtpunkten, welche erzeugt werden können, wenn die Apertur groß ist, ohne die Notwendigkeit einer Anordnung einer Aperturblende an einer Position, an welcher eine Aperturblende den herkömmlichen Projektions-Zoomobjektiv angeordnet wird, verhindert werden und insbesondere kann die Ausbildung von Streulichtpunkten unterdrückt werden, wenn das Projektions-Zoomobjektiv auf die Grenz-Weitwinkel-Brechkraft eingestellt wird.
Abberationen können ferner wirksam verbessert werden, indem eine asphärische Linse als die erste Meniskuslinse der dritten Gruppe verwendet wird. Im Vergleich zu der Verwendung einer asphärischen Linse als Linse in der Nähe der dem Projektionsschirm am nächsten liegenden Linse oder als Linse in der Nähe der der Bildebene am nächsten liegenden Linse, zielt die Aufgabe der Verwendung der asphärischen Linse nicht nur auf die Verzerrungsreduzierung ab, und die Aufgabe der Verwendung der sphärischen Linse ist nicht auf die Verzerrungsreduzierung beschränkt, sondern kann auch für die Reduzierung weiterer Abberationen, einschließlich der sphärischen Abberation und des Astigmatismus verwendet werden. Da die asphärischen Linsen kleinere Durchmesser als diejenigen von asphärischen Linsen als vordere und hintere Linsen besitzen, und die Linsen in der Nähe der vorderen und der hinteren Linse aus preiswerten Materialien ausgebildet werden können, kann das Projektions-Zoomobjektiv mit niedrigen Kosten hergestellt werden.
Da die zweite Linsengruppe die erste und die zweite Linsen-Teilgruppe enthält, welche individuell im Bezug zueinander verschiebbar sind, die erste Linsen-Teilgruppe die erste positive Linse der zweiten Gruppe aufweist, und die zweite Linsen-Teilgruppe die zweite positive Linse der zweiten Teilgruppe, die erste Verbundlinse der zweiten Teilgruppe und die dritte positive Linse der zweiten Teilgruppe aufweist, kann die Ungleichung: 0,5 < |f1/f2AB| < 2,0 ohne Schwierigkeit erfüllt werden, kann die dritte positive Linse der zweiten Gruppe und die erste Meniskuslinse der dritten Gruppe an Positionen in der Nähe der Aperturposition ohne Schwierigkeit angeordnet werden, und die Ausbildung von Streulichtpunkten, die erzeugt werden können, wenn die Apertur vergrößert wird, kann unterdrückt werden.
In den Ansprüchen 7, 8, 9, 11 und 12 sind mit "angenähert" modifizierte Werte wie folgt. Beispielsweise zeigt "angenähert 0,94" in dem Anspruch 7 einen Wert größer als etwa 0,93 und kleiner als etwa 0,95 an. In ähnlicher Weise zeigt "angenähert 3,3" einen Wert größer als etwa 3,2 und kleiner als etwa 3,4 an, "angenähert 1,0" zeigt einen Wert größer als 0,9 und kleiner als 1,1 an, "angenähert 3,1" zeigt einen Wert größer als 3,0 und kleiner als 3,2 an, "angenähert 0,73" zeigt einen Wert größer als 0,72 und kleiner als 0,74 an, "angenähert 2,7" zeigt einen Wert größer als 2,6 und kleiner als 2,8 an, "angenähert 28 mm" zeigt eine Länge größer als 27 mm und kleiner als 29 mm an, und "angenähert 29°" zeigt einen Winkel größer 28° und kleiner als 30° an.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Projektor bereitzustellen, welcher eine Bilderzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines Bildes und ein Projektions-Zoomobjektiv zum Projizieren des Bildes enthält, wobei das Projektions-Zoomobjektiv durch irgendeines der vorstehend erwähnten Projektions-Zoomobjektive gegeben ist. Der Projektor ist in der Lage, ein hochqualitatives Bild zu liefern. Die Bilderzeugungsvorrichtung kann eine Lichtmodulationsvorrichtung, die z. B. ein Flüssigkristalldisplay oder eine Vorrichtung sein, welche beispielsweise aus Mikrospiegeln, einem Film oder einem Dia besteht.
Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher ersichtlich, in welchen:
1(a), 1(b) und 1(c) schematische Seitenaufrisse eines Projektions-Zoomobjektivs in einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Grenz-Weitwinkel-Einstellung für eine Grenz-Weitwinkel-Brennkraft, in einer Normal-Einstellung für eine Normalbrechkraft und in einer Grenz-Tele-Einstellung für eine Grenz-Tele-Brechkraft sind;
2 eine Liste von Linsendaten des in 1 dargestellten Projektions-Zoomobjektives ist, wobei OBJ für Oberflächennummern steht, RDY für Krümmungsradien (mm) steht, THI für Linsendicken oder Dicken von Luftzwischenräumen zwischen jeweils benachbarten Oberflächen steht, *1, *2 und *3 Abstände zwischen den jeweiligen Linsengruppen anzeigen, wenn das in 1 dargestellte Projektions-Zoomobjektiv auf die Grenz-Weitwinkel-Brechkraft, die Normal-Brechkraft und die Grenz-Tele-Brechkraft eingestellt ist.
3(A), 3(B) und 3(C) graphische Darstellungen sind, welche sphärische Abberation, Astigmatismus und Verzerrung darstellen, welche durch das in 1 dargestellte Projektions-Zoomobjektiv bewirkt werden, wenn das in 1 dargestellte Projektions-Zoomobjektiv auf die Grenz-Weitwinkel-Brechkraft eingestellt ist;
4(A), 4(B) und 4(C) graphische Darstellungen sind, welche sphärische Abberation, Astigmatismus und Verzerrung darstellen, welche durch das in 1 dargestellte Projektions-Zoomobjektiv bewirkt werden, wenn das in 1 dargestellte Projektions-Zoomobjektiv auf die Grenz-Tele-Brechkraft eingestellt ist;
5(A), 5(B), 5(C), 5(D) und 5(E) graphische Darstellungen sind, welche Quer-Abberationen darstellen, wenn die relative Feldhöhe 1,00, 0,80, 0,60, 0,40, bzw. 0,00 ist, wenn da in 1 dargestellte Projektions-Zoomobjektiv für die Grenz-Weitwinkel-Brechkraft eingestellt ist;
6(A), 6(B), 6(C), 6(D) und 6(E) graphische Darstellungen sind, welche Quer-Abberationen darstellen, wenn die relative Feldhöhe 1,00, 0,80, 0,60, 0,40, bzw. 0,00 ist, wenn da in 1 dargestellte Projektions-Zoomobjektiv für die Grenz-Tele-Brechkraft eingestellt ist;
7(a), 7(b) und 7(c) schematische Seitenaufrisse eines Projektions-Zoomobjektivs in einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Grenz-Weitwinkel-Einstellung für eine Grenz-Weitwinkel-Brechkraft, in einer Normal-Einstellung für eine Normal-Brechkraft, und in eine Grenz-Tele-Einstellung für eine Grenz-Tele-Brechkraft sind;
8 eine Liste von Linsendaten des in 7 dargestellten Projektions-Zoomobjektives ist, wobei OBJ für Oberflächennummern steht, RDY für Krümmungsradien (mm) steht, THI für Linsendicken oder Dicken von Luftzwischenräumen zwischen jeweils benachbarten Oberflächen steht, *1, *2 und *3 Abstände zwischen den jeweiligen Linsengruppen anzeigen, wenn das in 7 dargestellte Projektions-Zoomobjektiv auf die Grenz-Weitwinkel-Brechkraft, die Normal-Brechkraft und die Grenz-Tele-Brechkraft eingestellt ist.
9(A), 9(B) und 9(C) graphische Darstellungen sind, welche sphärische Abberation, Astigmatismus und Verzerrung darstellen, welche durch das in 7 dargestellte Projektions-Zoomobjektiv bewirkt werden, wenn das in 7 dargestellte Projektions-Zoomobjektiv auf die Grenz-Weitwinkel-Brechkraft eingestellt ist;
10(A), 10(B) und 10(C) graphische Darstellungen sind, welche sphärische Abberation, Astigmatismus und Verzerrung darstellen, welche durch das in 7 dargestellte Projektions-Zoomobjektiv bewirkt werden, wenn das in 7 dargestellte Projektions-Zoomobjektiv auf die Grenz-Tele-Brechkraft eingestellt ist;
11(A), 11(B), 11(C), 11(D) und 11(E) graphische Darstellungen sind, welche Quer-Abberationen darstellen, wenn die relative Feldhöhe 1,00 ist, Abberation, wenn die relative Feldhöhe 0,80 ist, Abberation, wenn die relative Feldhöhe 0,60 ist, Abberation, wenn die relative Feldhöhe 0,40 ist, bzw. Abberation, wenn die relative Feldhöhe 0,0 ist, wenn das in 7 dargestellte Projektions-Zoomobjektiv für die Grenz-Weitwinkel-Brechkraft eingestellt ist;
12(A), 12(B), 12(C), 12(D) und 12(E) graphische Darstellungen sind, welche Quer-Abberationen darstellen, wenn die relative Feldhöhe 1,00 ist, Abberation, wenn die relative Feldhöhe 0,80 ist, Abberation, wenn die relative Feldhöhe 0,60 ist, Abberation, wenn die relative Feldhöhe 0,40 ist, bzw. Abberation, wenn die relative Feldhöhe 0,0 ist, wenn das in 7 dargestellte Projektions-Zoomobjektiv für die Grenz-Tele-Brechkraft eingestellt ist;
13(a), 13(b) und 13(c) schematische Seitenaufrisse eines Projektions-Zoomobjektivs in einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Grenz-Weitwinkel-Einstellung für eine Grenz-Weitwinkel-Brechkraft, in einer Normal-Einstellung für eine Normal-Brechkraft, und in eine Grenz-Tele-Einstellung für eine Grenz-Tele-Brechkraft sind;
14 eine Liste von Linsendaten des in 13 dargestellten Projektions-Zoomobjektives ist, wobei OBJ für Oberflächennummern steht, RDY für Krümmungsradien (mm) steht, THI für Linsendicken oder Dicken von Luftzwischenräumen zwischen jeweils benachbarten Oberflächen steht, *1, *2 und *3 Abstände zwischen den jeweiligen Linsen gruppen anzeigen, wenn das in 13 dargestellte Projektions-Zoomobjektiv auf die Grenz-Weitwinkel-Brechkraft, die Normal-Brechkraft und die Grenz-Tele-Brechkraft eingestellt ist.
15(A), 15(B) und 15(C) graphische Darstellungen sind, welche sphärische Abberation, Astigmatismus und Verzerrung darstellen, welche durch das in 13 dargestellte Projektions-Zoomobjektiv bewirkt werden, wenn das in 13 dargestellte Projektions-Zoomobjektiv auf die Grenz-Weitwinkel-Brechkraft eingestellt ist;
16(A), 16(B) und 16(C) graphische Darstellungen sind, welche sphärische Abberation, Astigmatismus und Verzerrung darstellen, welche durch das in 13 dargestellte Projektions-Zoomobjektiv bewirkt werden, wenn das in 13 dargestellte Projektions-Zoomobjektiv auf die Grenz-Tele-Brechkraft eingestellt ist;
17(A), 17(B), 17(C), 17(D) und 17(E) graphische Darstellungen sind, welche Quer-Abberationen darstellen, wenn die relative Feldhöhe 1,00 ist, Abberation, wenn die relative Feldhöhe 0,80 ist, Abberation, wenn die relative Feldhöhe 0,60 ist, Abberation, wenn die relative Feldhöhe 0,40 ist, bzw. Abberation, wenn die relative Feldhöhe 0,0 ist, wenn das in 13 dargestellte Projektions-Zoomobjektiv für die Grenz-Weitwinkel-Brechkraft eingestellt ist;
18(A), 18(B), 18(C), 18(D) und 18(E) graphische Darstellungen sind, welche Quer-Abberationen darstellen, wenn die relative Feldhöhe 1,00 ist, Abberation, wenn die relative Feldhöhe 0,80 ist, Abberation, wenn die relative Feldhöhe 0,60 ist, Abberation, wenn die relative Feldhöhe 0,40 ist, bzw. Abberation, wenn die relative Feldhöhe 0,0 ist, wenn das in 13 dargestellte Projektions-Zoomobjektiv für die Grenz-Tele-Brechkraft eingestellt ist;
19 ein schematischer Seitenaufriß zur Unterstützung bei der Erläuterung von Lichtpfaden ist, wenn eine dritte positive Linse der zweiten Gruppe und eine erste Meniskuslinse der dritten Gruppe, die in dem in 1 dargestellten Projektions-Zoomobjektiv enthalten sind, an Positionen in der Nähe der Nähe der Aperturposition angeordnet sind, wo ein aus der Bildebene austretender Hauptstrahl die optische Achse des Projektions-Zoomobjektivs schneidet.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1, 7 und 13 stellen Projektions-Zoomobjektive 2 in einer ersten, einer zweiten und einer dritten Ausführungsform, jeweils in einer Grenz-Weitwinkel-Einstellung für eine Grenz-Weitwinkel-Brechkraft ((a)), einer Normal-Einstellung für eine Normal-Brechkraft ((b)) und einer Grenz-Tele-Einstellung für eine Grenz-Tele-Brechkraft ((c)) dar.
Das in 13 dargestellte Projektions-Zoomobjektiv 2 enthält vier Linsengruppen, nämlich eine erste Linsengruppe 10 mit einer negativen Brechkraft, eine zweite Linsengruppe 20 mit einer positiven Brechkraft, eine dritte Linsengruppe 30 mit einer negativen Brechkraft, und eine vierte Linsengruppe 40 mit einer positiven Brechkraft, welche in dieser Reihenfolge von einer Projektionsschirmseite (der linken Seite in der Ansicht von 1) zu einer Bildebenenseite (rechte Seite in der Ansicht von 1) angeordnet sind. Das Projektions-Zoomobjektiv 2 ist an dem Projektor angeordnet. Der Projektor umfaßt eine Bilderzeugungsvorrichtung. Die Bilderzeugungsvorrichtung besitzt drei Flüssigkristalldisplays. Drei von den drei Flüssigkristalldisplays erzeugte Bilder werden durch das Zusammensetzungsprisma 70 zusammengesetzt. Das Zusammensetzungsprisma ist auf der Bildebenenseite der vierten Linsengruppe 40 angeordnet. Das von dem Zusammensetzungsprisma 70 zusammengesetzte Bild wird durch das Projektions-Zoomobjektiv 2 auf einen Projektionsschirm projiziert. Die drei Flüssigkristalldisplays sind in der Nähe der Bildebene des Zoomobjektivs 2 angeordnet. Die rechte Seite in 1 wird als die Bildebenenseite anstelle der Objektpunktseite bezeichnet, da ein auf einem Bild, einem Dia oder einem Flüssigkristalldisplay erzeugtes Bild auf der Bildebenenseite angeordnet ist.
Die Brechkraft des Projektions-Zoomobjektivs 2 wird von einer Grenz-Weitwinkel-Brechkraft zu einer Grenz-Tele-Brechkraft durch Bewegen der zweiten Linsengruppe 20 und der dritte Linsengruppe 30 zu der Stirnseite entlang der optischen Achse des Projektions-Zoomobjektivs 2 verändert, während die erste Linsengruppe 10 und die vierte Linsengruppe 40 stationär gehalten werden.
Die zweite Linsengruppe 20 enthält eine erste positive Linse 21 der zweiten Gruppe, eine erste Verbundlinse 25 der zweiten Gruppe, die durch Verbinden einer zweiten posi tiven Linse 22 der zweiten Gruppe mit einer der Bildebenenseite gegenüberliegenden konvexen Oberfläche und einer ersten negativen Linse 23 der zweiten Gruppe mit einer der Projektionsschirmseite gegenüberliegenden konkaven Oberfläche, ausgebildet wird, und eine dritte positive Linse 24 der zweiten Gruppe, die in dieser Reihenfolge von der Projektionsschirmseite zu der Bildebenenseite angeordnet sind. In dem Projektions-Zoomobjektiv 2 in einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung enthält die zweite Linsengruppe 20 eine erste Linsen-Teilgruppe 20a und eine zweite Linsen-Teilgruppe 20b, welche individuell verschiebbar sind (13).
Die dritte Linsengruppe 30 enthält eine erste Meniskuslinse 31 einer dritten Gruppe mit einer der Bildebenenseite gegenüberliegen konkaven Oberfläche, eine erste Verbundlinse 35 der dritten Gruppe, die durch Verbinden einer ersten negativen Linse 32 der dritten Gruppe mit gegenüberliegenden konkaven Oberflächen und einer ersten positiven Linse 33 der dritten Gruppe mit gegenüberliegenden konvexen Oberflächen ausgebildet wird, und eine zweite Meniskuslinse 34 der dritten Gruppe mit einer der Bildebenenseite gegenüberliegenden konvexen Oberfläche, die in dieser Reihenfolge von der Projektionsschirmseite zu der Bildebenenseite hin angeordnet sind.
Die erste Linsengruppe 10 enthält eine positive Linse 11, eine Meniskuslinse 12 und eine negative Linse 13 mit gegenüber liegenden konkaven Oberflächen, die in dieser Reihenfolge von der Projektionsschirmseite zu der Bildebenenseite hin angeordnet sind. In der dritten Ausführungsform enthält die erste Linsengruppe 10 ferner eine negative Linse 14, die auf der Bildebenenseite der negativen Linse 13 angeordnet ist.
Die vierte Linsengruppe 40 besitzt nur eine einzige positive Linse 41.
Die erste Linsengruppe 10 besitzt eine Brennweite f1, und die erste positive Linse 21 der zweiten Gruppe und die erste Verbundlinse 25 der zweiten Gruppe besitzen eine Verbundbrennweite f2AB mit einem entgegengesetzten Vorzeichen zu dem der Brennweite f1. Die Brennweite f1 und die Verbundbrennweite f2AB erfüllen die Ungleichung: 0,5 < |f1/f2AB| < 2,0.
Der Abstand d zwischen der Oberfläche auf der Bildebenenseite der dritten positiven Linse 24 der zweiten Gruppe und der Oberfläche der Projektionsschirmseite der ersten Meniskuslinse 31 der dritten Gruppe nimmt von einem Abstand dW in einem Zustand, in welchem das Projektions-Zoomobjektiv 2 in der Grenz-Weitwinkel-Einstellung eingestellt ist, für die Grenz-Weitwinkel-Brechkraft zu einem Zustand dT in einem Zustand zu, in welchem das Projektions-Zoomobjektiv 2 in der Grenz-Tele-Einstellung für die Grenz-Tele-Brechkraft eingestellt ist. Die Abstände dW und dT erfüllen die Ungleichung: 2,0 < dT/dW < 4,0.
Die dritte positive Linse 25 der zweiten Gruppe und die erste Meniskuslinse 31 der dritten Gruppe sind an Positionen in der Nähe einer Aperturposition 60 (19) angeordnet, wo ein aus der Bildebene austretender Hauptstrahl die optische Achse des Projektions-Zoomobjektivs 2 schneidet. Eine derartige Positionsbeziehung zwischen den entsprechenden Positionen der dritten positiven Linse 24 der zweiten Gruppe und der ersten Meniskuslinse 31 der dritten Gruppe trifft gemeinsam auf die erste, die zweite und die dritte Ausführungsform zu. 19 stellt Pfade der Lichtstrahlen in der dritten Ausführungsform als Beispiel dar.
Der Abstand d zwischen der Oberfläche auf der Bildebenenseite der dritten positiven Linse 24 der zweiten Gruppe und der Oberfläche auf der Projektionsschirmseite der ersten Meniskuslinse 31 der dritten Gruppe nimmt von einem Abstand dW in einem Zustand, in welchem das Projektions-Zoomobjektiv in der Grenz-Weitwinkel-Einstellung für den Grenz-Weitwinkel-Brechkraft eingestellt ist, zu einem Abstand dT in einen Zustand, in welchem das Projektions-Zoomobjektiv 2 in dem Grenz-Tele-Einstellung für die Grenz-Tele-Brechkraft eingestellt ist zu. Die Abstände dW und dT erfüllen die Ungleichung: 2,0 < dT/dW < 4,0.
Das Projektions-Zoomobjektiv 2 in einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben.
1(a), 1(b) und 1(c) sind schematische Seitenaufrisse des Projektions-Zoomobjektivs in der ersten Ausführungsform, in einer Grenz-Weitwinkel-Einstellung für eine Grenz-Weitwinkel-Brennkraft, in einer Normal-Einstellung für eine Normalbrechkraft und in einer Grenz-Tele-Einstellung für eine Grenz-Tele-Brechkraft. Alle Komponentenlinsen der ersten Linsengruppe 10, der zweiten Linsengruppe 20, der dritte Linsengruppe 30 und der vierten Linsengruppe 40 des Projektions-Zoomobjektivs 2 in der ersten Ausführungsform sind sphärische Linsen.
Nachstehendes stellt die Daten des Projektions-Zoomobjektivs 2 in der ersten Ausführungsform dar.
Brennweite f: 28,2 mm (Grenz-Weitwinkel-Einstellung) bis 37,6 mm (Grenz-Tele-Einstellung), f-Zahl FNO: 1,7 bis 2,0, dT/dW: 3,29, f1/f2AB = 0,94.
Das Projektions-Zoomobjektiv 2 erfüllt die erforderlichen Bedingungen: 0,5 < |f1/f2AB| < 2,0 und 2,0 < dT/dW > 4,0.
2 ist eine Liste von Linsendaten des in 1 dargestellten Projektions-Zoomobjektives 2, wobei OBJ für Oberflächennummern steht, welch der Reihe nach den Oberflächen der Linsen von der Projektionsschirmseite aus bis zu der Bildebenenseite zugeordnet sind, RDY für Krümmungsradien (mm) steht, THI für Linsendicken oder Dicken von Luftzwischenräumen zwischen jeweils benachbarten Oberflächen steht. GLA steht für die D-Linien Indizes und die Abbe-Zahlen der Linsenmaterialien. Beispielsweise zeigt GLA 1,70200 – 14.2 an, daß das Linsenmaterial einen D-Linien-Brechungsindex von 1,70200 und eine Abbe-Zahl von 40,2 aufweist.
In 2 sind mit *1 bezeichnete Werte Abstände zwischen der Oberfläche auf der Bildebenenseite der negativen Linse 13 und der Oberfläche auf der Projektionsschirmseite der ersten positiven Linse 21 der zweiten Gruppe, wenn das Projektions-Zoomobjektiv auf die Grenz-Weitwinkel-Einstellung, die Normal-Einstellung und die Grenz-Tele-Einstellung eingestellt ist, sind mit *2 bezeichnete Werte Abstände zwischen der Oberfläche auf der Bildebenenseite der ersten negativen Linse 23 der zweiten Gruppe und der Oberfläche auf der Projektionsschirmseite der dritten positiven Linse 24 der zweiten Gruppe, wenn das Projektions-Zoomobjektiv auf die Grenz-Weitwinkel-Einstellung, die Normal-Einstellung und die Grenz-Tele-Einstellung eingestellt ist, und sind mit *3 bezeichnete Werte Abstände zwischen der Oberfläche auf der Bildebenenseite der zweiten Meniskuslinse 34 der dritten Gruppe und der Oberfläche auf der Projektionsschirmseite der positiven Linse 41, wenn das Projektions-Zoomobjektiv auf die Grenz-Weitwinkel-Einstellung, die Normal-Einstellung und die Grenz-Tele-Einstellung eingestellt ist.
Von den Projektions-Zoomobjektiv 2 bewirkte Abberationen in der Grenz-Weitwinkel-Einstellung sind in 3 und 5 dargestellt, und die von dem Projektions-Zoomobjektiv 2 in der Grenz-Teleeinstellung bewirkten, sind in 4 und 6 dargestellt. 3(A) und 4(A) stellen sphärischen Abberationen dar; 3(B) und 4(B) stellen Astigmatismen dar. In 3(D) und 4(D) stellen Kurven S und T Abberationen im Bezug auf die sagittale Bildebene bzw. eine tangentiale Bildebene dar. 5(A) und 6(A), 5(B) und 6(B), 5(C) und 6(C), 5(D) und 6(D), und 5(E) und 6(E) sind graphische Darstellungen, welche Quer-Abberationen darstellen, wenn die relative Feldhöhe 1,00, 0,80, 0,60, 0,40, bzw. 0,00 ist.
Das Projektions-Zoomobjektiv 2 in einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird hierin nachstehend beschrieben.
7(a), 7(b) und 7(c) sind schematische Seitenaufrisse des Projektions-Zoomobjektivs in der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Grenz-Weitwinkel-Einstellung für eine Grenz-Weitwinkel-Brechkraft, in einer Normal-Einstellung für ein Normal-Brechkraft, und in eine Grenz-Tele-Einstellung für eine Grenz-Tele-Brechkraft. In dem Projektions-Zoomobjektiv 2 der zweiten Ausführungsform ist die erste Meniskuslinse der dritten Linsengruppe 30 eine asphärische Linse und alle restlichen Linsen der ersten Linsengruppe 10, der zweiten Linsengruppe 20, der dritten Linsengruppe 30 und der vierten Linsengruppe 40 sind sphärische Linsen.
Die asphärische erste Meniskuslinse 31 der dritten Gruppe weist eine asphärische Oberfläche auf der Projektionsschirmseite und eine sphärische Oberfläche auf der Bildebenenseite auf. Die asphärische Oberfläche der ersten Meniskuslinse 31 der dritten Gruppe ist durch den Ausdruck (1) definiert.
wobei R den Krümmungsradius (RDY) der Oberfläche Nr. 14 darstellt. Die Werte der Koeffizienten K, A, B, C, und D sind in 8 dargestellt.
Nachstehendes stellt die Daten des Projektions-Zoomobjektivs 2 in der zweiten Ausführungsform dar.
Brennweite f: 28,2 mm (Grenz-Weitwinkel-Einstellung) bis 37,6 mm (Grenz-Tele-Einstellung), f-Zahl FNO: 1,7 bis 2,0, dT/dW: 3,08, f1/f2AB = 1,0.
Das Projektions-Zoomobjektiv 2 erfüllt die erforderlichen Bedingungen: 0,5 < |f1/f2AB| < 2,0 und 2,0 < dT/dW > 4,0.
Von dem Projektions-Zoomobjektiv 2 in der Grenz-Weitwinkel-Einstellung verursachte Abberationen sind in 9 und 11 dargestellt, und die Projektions-Zoomobjektiv 2 in der Grenz-Tele-Einstellung verursachte Abberationen sind in 10 und 12 dargestellt. 9(A) und 10(A) stellen spärische Abberationen dar. 9(B) und 10(B) stellen Astigmatismen dar, und 9(C) und 10(C) stellen Verzerrungen dar. In 9(B) und 10(C) stellen Kurven S und T Abberationen im Bezug auf eine sagittale Bildebene bzw. eine tangentiale Bildebene dar. 11(A) und 12(A), 11(B) und 12(B), 11(C) und 12(C), 11(D) und 12(D) und 11(E) und 12(E) sind graphische Darstellungen, welche Quer-Abberationen darstellen, wenn die relative Feldhöhe 1,00, 0,80, 0,60, 0,40 bzw. 0,0 ist.
Das Projektions-Zoomobjektiv 2 in einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird hierin nachstehend beschrieben.
13(a), 13(b) und 13(c) sind schematische Seitenaufrisse des Projektions-Zoomobjektivs 2 in der dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Grenz-Weitwinkel-Einstellung für eine Grenz-Weitwinkel-Brechkraft, in einer Normal-Einstellung für ein Normal-Brechkraft, und in eine Grenz-Tele-Einstellung für eine Grenz-Tele-Brechkraft. In dem Projektions-Zoomobjektiv 2 der dritten Ausführungsform enthält die zweite Linsengruppe 20 die erste Linsen-Teilgruppe 20a und die zweite Linsen-Teilgruppe 20b, die in dieser Reihenfolge von der Projektionsschirmseite zu der Bildebenenseite hin angeordnet sind. Die erste Linsen-Teilgruppe 20a weist eine erste positive Linse 21 der zweiten Gruppe auf, und die zweite Linsen-Teilgruppe 20b weist eine zweite positive Linse 22 der zweiten Gruppe, eine erste Verbundlinse 23 der zweiten Gruppe und eine dritte positive Linse 24 der zweiten Gruppe auf.
Die erste Linsengruppe 10 weist die negative Linse 14 auf, die auf der Seite der Bildebene der negativen Linse 13 angeordnet ist.
Gemäß Darstellung in 19 sind die dritte positive Linse 24 der zweiten Gruppe und die erste Meniskuslinse 31 der dritten Gruppe an Positionen in der Nähe der Aperturposition 60 angeordnet, wo ein aus der Bildebene austretender Hauptstrahl die optische Achse Projektions-Zoomobjektivs 2 schneidet. Somit unterdrückt die Anordnung der Linsen an den Positionen in der Nähe Aperturposition, wo eine Aperturblende in dem herkömmlichen Projektions-Zoomobjektiv angeordnet ist, die Erzeugung von Streulichtpunkten, welche erzeugt werden können, wenn die Apertur groß ist. Insbesondere kann die Ausbildung von Streulichtpunkten wirksam unterdrückt werden, wenn das Projektions-Zoomobjektiv auf eine Grenz-Weitwinkel-Brechkraft eingestellt ist.
Nachstehendes stellt die Daten des Projektions-Zoomobjektivs 2 in der dritten Ausführungsform dar.
Brennweite f: 28,3 mm (Grenz-Weitwinkel-Einstellung) bis 37,6 mm (Grenz-Tele-Einstellung), f-Zahl FNO: 1,7 bis 2,0, dT/dW: 2,73, f1/f2AB = 0,73.
Das Projektions-Zoomobjektiv 2 erfüllt die erforderlichen Bedingungen: (1,5 < |f1/f2AB| < 2,0 und 2,0 < dT/dW > 4,0.
Von dem Projektions-Zoomobjektiv 2 in der Grenz-Weitwinkel-Einstellung verursachte Abberationen sind in 15 und 17 dargestellt, und die Projektions-Zoomobjektiv 2 in der Grenz-Tele-Einstellung verursachte Abberationen sind in 16 und 18 dargestellt. 15(A) und 16(A) stellen spärische Abberationen dar. 15(B) und 16(B) stellen Astigmatismen dar, und 15(C) und 16C) stellen Verzerrungen dar. In 15(B) und 16(C) stellen Kurven S und T Abberationen im Bezug auf eine sagittale Bildebene bzw. eine tangentiale Bildebene dar. 17(A) und 18(A), 17(B) und 18(B), 17(C) und 18(C), 17(D) und 18(D) und 17(E) und 18(D) sind graphische Darstellungen, welche Quer-Abberationen darstellen, wenn die relative Feldhöhe 1,00, 0,80, 0,60, 0,40 bzw. 0,0 ist.
In den vorgenannten Projektions-Zoomobjektiven gemäß der vorliegenden Erfindung weisen die Brennweite f1 der ersten Linsengruppe 10 und die Verbundbrennweite f2AB der positiven Linse 21 der zweiten Gruppe und der ersten Verbundlinse 25 der zweiten Gruppe jeweils entgegengesetzte Vorzeichen auf, und erfüllen die Ungleichung: 0,5 < |f1/f2AB| < 2,0, und die Verbundbrechkraft, der ersten positiven Linse 21 der zweiten Gruppe und der ersten Verbundlinse 25 der zweiten Gruppe auf der Projektionsschirmseite der zweiten Linsengruppe 20 ist im wesentlichen gleich der der ersten Linsengruppe 10 und besitzt ein entgegengesetztes Vorzeichen zu dem der Brechkraft der ersten Linsengruppe 10. Daher heben sich von der ersten Linsengruppe 10 und der zweiten Linsengruppe 20 erzeugten Verzerrungen gegenseitig auf, wenn die erste Linsengruppe 10 eine große Brechkraft besitzt. Wenn |f1/f2AB| nicht kleiner als 2,0 oder nicht größer als 0,5 ist, ist es schwierig, die Verzerrung zu begrenzen, welche erzeugt werden kann, wenn das Projektions-Zoomobjektiv 2 für eine Grenz-Weitwinkel-Brechkraft auf einen kleinen Wert eingestellt ist, und andere Abberationen, wie z. B. die Feldkrümmung und die Koma-Abberation nehmen zu.
Während sich die dritte positive Linse 24 der zweiten Linsengruppe 20 und die erste Meniskuslinse 31 der dritten Linsengruppe 30 unabhängig voneinander bewegen, liegen die Oberfläche der Bildebenenseite der dritten positiven Linse 24 der zweiten Gruppe und der Meniskuslinse 31 der dritten Gruppe vergleichsweise nahe aneinander, und die Positionsbeziehung zwischen der Oberfläche der Bildebenenseite der dritten positiven Linse 24 der zweiten Gruppe und der ersten Meniskuslinse 25 der dritten Gruppe erfüllen die Ungleichung: 2,0 < dT/dW < 4,0. Die Verbundbrennweite der zweiten Linsengruppe 20 ist lang, der Verschiebungsabstand der zweiten Linsengruppe 20 nimmt zu und die Länge des Projektions-Zoomobjektivs 2 ist übermäßig lang, wenn dT/dW nicht kleiner als 4,0 ist und die Verbundbrennweite der zweiten Linsengruppe 20 ist kurz und es können Abberationen erzeugt, wenn dT/dW nicht größer als 2,0 ist. Somit ist die Gesamtlänge des Projektions-Zoomobjektivs kurz und die Erzeugung von Abberationen kann unterdrückt werden, wenn das Projektions-Zoomobjektiv 2 die erforderliche Bedingung: 2,0 < dT/dW < 4,0 erfüllt.
Da die dritte positive Linse 24 der zweiten Gruppe und die erste Meniskuslinse 31 der dritten Gruppe an Positionen in der Nähe der Blendenposition angeordnet sind, in welcher ein aus der Bildebene austretender Hauptstrahl die optische Achse schneidet, kann die Ausbildung von Streulichtpunkten, welche sich aus der Zunahme in der Apertur aufgrund der Anordnung einer Linse an der Position ergeben können, an welcher eine Aperturblende anzuordnen ist, unterdrückt werden. Insbesondere kann die Erzeugung von Streulichtpunkten, wenn das Projektions-Zoomobjektiv auf die Grenz-Weitwinkel-Brechkraft eingestellt ist, wirksam unterdrückt werden.
Der Abstand d zwischen der Oberfläche auf der Bildebenenseite der dritten positiven Linse 24 der zweiten Gruppe und der Oberfläche auf der Projektionsschirmseite der ersten Meniskuslinse 31 der dritten Gruppe nimmt zu, wenn die Brechkraft von der Grenz-Weitwinkel-Brechkraft zu der Grenz-Tele-Brechkraft verändert wird, und die positive Linse 24 der zweiten Gruppe und die erste Meniskuslinse 31 der dritten Gruppe an den Positionen in der Nähe der Aperturposition 60 angeordnet wird, wenn die Abstände dW und dT die erforderliche Bedingung: 2,0 < dT/dW < 4,0 erfüllen. Somit kann die Ausbildung von Streulichtpunkten, welche sich aus der Zunahme in der Apertur aufgrund der Anordnung einer Linse an der Position ergeben können, an welcher eine Aperturblende anzuordnen ist, unterdrückt werden. Insbesondere kann die Erzeugung von Streulichtpunkten, wenn das Projektions-Zoomobjektiv auf die Grenz-Weitwinkel-Brechkraft eingestellt ist, wirksam unterdrückt werden.
Abberationen können ferner wirksam verbessert werden, indem eine asphärische Linse als die erste Meniskuslinse 31 der dritten Gruppe verwendet wird. Im Vergleich zu der Verwendung einer asphärischen Linse als Linse in der Nähe der dem Projektionsschirm am nächsten liegenden Linse oder als Linse in der Nähe der der Bildebene am nächsten liegenden Linse, zielt die Aufgabe der Verwendung der asphärischen Linse nicht nur auf die Verzerrungsreduzierung ab, und die Aufgabe der Verwendung der sphärischen Linse ist nicht auf die Verzerrungsreduzierung beschränkt, sondern kann auch für die Reduzierung weiterer Abberationen, einschließlich der sphärischen Abberation und des Astigmatismus verwendet werden. Da die asphärischen Linsen kleinere Durchmesser als diejenigen von asphärischen Linsen als vordere und hintere Linsen besitzen, und die Linsen in der Nähe der vorderen und der hinteren Linse aus preiswerten Materialien ausgebildet werden können, kann das Projektions-Zoomobjektiv mit niedrigen Kosten hergestellt werden.
Da die zweite Linsengruppe 20 die erste Linsen-Teilgruppe 20a und die zweite Linsen-Teilgruppe 20b enthält, welche individuell im Bezug zueinander verschiebbar sind, die erste Linsen-Teilgruppe 20a die erste positive Linse 21 der zweiten Gruppe aufweist, und die zweite Linsen-Teilgruppe 20b die zweite positive Linse 22 der zweiten Teilgruppe, die erste Verbundlinse 25 der zweiten Teilgruppe und die dritte positive Linse 24 der zweiten Teilgruppe aufweist, kann die erforderliche Bedingung: 0,5 < |f1/f2AB| < 2,0 ohne Schwierigkeit erfüllt werden, kann die dritte positive Linse 24 der zweiten Gruppe und die erste Meniskuslinse 31 der dritten Gruppe an Positionen in der Nähe der Aperturposition ohne Schwierigkeit angeordnet werden, und die Ausbildung von Streulichtpunkten, die erzeugt werden können, wenn die Apertur vergrößert wird, kann unterdrückt werden.
Wie es aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, weist das Projektions-Zoomobjektiv gemäß der vorliegenden Erfindung einen einfachen Aufbau, bestehend aus einer kleinen Anzahl von Linsen, wie z. B. 12 oder 13 Linsen auf, kann zufriedenstellend Abberationen reduzieren und besitzt einen großen Halbfeldwinkel von etwa 29°.
Die vorstehend erwähnten ersten bis dritten Ausführungsformen können als ein Zoomobjektiv des Projektors verwendet werden, welcher eine Bilderzeugungsvorrichtung aufweist. Eine derartige Bilderzeugungsvorrichtung kann eine Lichtmodulationsvorrichtung, wie z. B. ein Flüssigkristalldisplay oder eine Vorrichtung sein, welche beispielsweise aus Mikrospiegeln, einem Film oder einem Dia besteht.
Obwohl die Erfindung in ihren bevorzugten Ausführungsformen mit einem bestimmten Maß an Spezifizierung beschrieben wurde, sind offensichtlich viele Veränderungen und Varianten darin möglich.
Somit erfolgte die vorstehende Beschreibung nur im Rahmen eines Beispiels, und der Fachmann auf diesem Gebiet wird erkennen, daß Modifikationen ohne Abweichung von dem beanspruchten Schutzumfang der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können.

Claims

Projektions-Zoomobjektiv, das eine erste Linsengruppe (10) mit einer negativen Brechkraft, eine zweite Linsengruppe (20) mit einer positiven Brechkraft, eine dritte Linsengruppe (30) mit einer negativen Brechkraft und eine vierte Linsengruppe (40) mit einer positiven Brechkraft umfasst; wobei die erste, die zweite, die dritte und die vierte Linsengruppe in dieser Reihenfolge von einer Projektionsschirmseite zu einer Bildebenenseite hin entlang einer optischen Achse angeordnet sind; die erste und die vierte Linsengruppe stationär gehalten werden, und die zweite sowie die dritte Linsengruppe entlang der optischen Achse bewegt werden können, um die Brechkraft von einer Grenz-Weitwinkel-Brechkraft zu einer Grenz-Tele-Brechkraft zu ändern; die zweite Linsengruppe (20) eine erste positive Linse (21) der zweiten Gruppe, eine erste Verbundlinse (25) der zweiten Gruppe, die ausgebildet wird, indem eine zweite positive Linse (22) der zweiten Gruppe, die eine konvexe Fläche auf der Bildebenenseite hat, und eine erste negative Linse (23) der zweiten Gruppe, die eine konkave Fläche an der Projektionsschirmseite hat, miteinander verbunden werden, und eine dritte positive Linse (24) der zweiten Gruppe enthält, die in dieser Reihenfolge von der Projektionsschirmseite her zur Bildebenenseite hin angeordnet sind; die dritte Linsengruppe (30) eine erste Meniskuslinse (31) der dritten Gruppe mit einer konkaven Fläche an der Bildebene, eine erste Verbundlinse (35) der dritten Gruppe enthält, die ausgebildet wird, indem eine erste negative Linse (32) der dritten Gruppe mit einander gegenüberliegenden konkaven Flächen und eine erste positive Linse (33) der dritten Gruppe mit einander gegenüberliegenden konvexen Flächen mit einer zweiten Meniskuslinse (34) der dritten Gruppe verbunden werden, die eine konvexe Fläche an der Bildebenenseite hat, die in dieser Reihenfolge von der Projektionsschirmseite her zur Bildebenenseite hin angeordnet sind; die erste Linsengruppe (10) eine Brennweite f1 hat, die erste positive Linse (21) der zweiten Gruppe und die erste Verbundlinse (25) der zweiten Gruppe eine Verbund-Brennweite f2AB eines Vorzeichens, das dem der Brennweite f1 entgegengesetzt ist, haben, und die Brennweite f1 sowie die Verbund-Brennweite f2AB die folgende Ungleichung erfüllen: 0,5 < |f1/f2AB| < 2,0.
Projektions-Zoomobjektiv nach Anspruch 1, wobei Abstand d zwischen einer Fläche an der Seite der Bildebene der dritten positiven Linsen der zweiten Gruppe und einer Fläche an der Projektionsschirmseite der ersten Meniskuslinse der dritten Gruppe zwischen einem Wert dW für die Grenz-Weitwinkel-Brechkraft und einem Wert dT für die Grenz-Tele-Brechkraft variiert und die Werte dW und dT eine Ungleichung: 2,0 < dT/dW < 4,0erfüllen.
Projektions-Zoomobjektiv nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die dritte positive Linse der zweiten Gruppe und die erste Meniskuslinse der dritten Gruppe an Positionen in der Nähe einer Aperturposition angeordnet sind, an der ein Hauptstrahl, der aus einer Bildebene austritt, die optische Achse schneidet.
Projektions-Zoomobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Meniskuslinse der dritten Gruppe eine asphärische Linse ist.
Projektions-Zoomobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei alle Linsen sphärische Linsen sind.
Projektions-Zoomobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die zweite Linsengruppe eine erste Linsen-Teilgruppe und eine zweite Linsen-Teilgruppe enthält, die in dieser Reihenfolge von der Projektionsschirmseite zu der Bildebenenseite hin angeordnet sind, die erste Linsen-Teilgruppe die erste positive Linse der zweiten Gruppe aufweist, und die zweite Linsen-Teilgruppe die zweite positive Linse der zweiten Gruppe, die erste Verbundlinse der zweiten Gruppe und die dritte positive Linse der zweiten Gruppe aufweist.
Projektions-Zoomobjektiv nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3 bis 6, wenn an Anspruch 2 angefügt, wobei |f1/f2AB| etwa 0,94 beträgt und dT/dW etwa 3,3 beträgt.
Projektions-Zoomobjektiv nach Anspruch 2 oder nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wenn an Anspruch 2 angefügt, wobei |f1/f2AB| etwa 1,0 beträgt und dT/dW etwa 3,1 beträgt.
Projektions-Zoomobjektiv nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3 bis 6, wenn an Anspruch 2 angefügt, wobei |f1/f2AB| etwa 0,73 beträgt und dT/dW etwa 2,7 beträgt.
Projektions-Zoomobjektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Gesamt-Brennweite zwischen etwa 28 mm für die Grenz-Weitwinkel-Brechkraft und einem Wert zwischen 37 mm und 38 mm für die Grenz-Tele-Brechkraft variiert werden kann.
Projektions-Zoomobjektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Anzahl der Verbundlinsen zwölf oder dreizehn beträgt.
Projektions-Zoomobjektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Halbfeldwinkel ungefähr 29° beträgt.
Projektor, der eine Bilderzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines Bildes; und ein Projektions-Zoomobjektiv zum Projizieren des Bildes umfasst, wobei das Projektor-Zoomobjektiv das Projektor-Zoomobjektiv nach einem der Ansprüche 1–12 ist.