579433 A7 ___B7 五、發明説明（1 ) 發明之背景 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 發明之領域 本發明係關於一種投影變焦透鏡，適合使用在一用於 將一形成在軟片，幻燈片或液晶顯示器之影像，在螢幕投 影在放大圖像之投影機。 相關技藝之說明 用於將一形成在軟片，幻燈片或液晶顯示器之影像’ 在螢幕投影在放大圖像之大多數投影機，具有一種採用遠 心變焦透鏡之投影光學系統。 大多數先前技藝遠心變焦透鏡，諸如在 JP — A137165/2000， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 186 2 35/1998，206409/2000， 019400/2000，190821/1999， 168193/1998，243917/1997 及 2 3 1 2 1 9/1 9 9 9號所揭示者，在設定供最大角視 場時，有一約爲2 5 °之半視場角。在例如 JP—A206409/2000號所揭示之一種具有半 視場角約爲3 0 °之遠心變焦透鏡，使用一非球面透鏡作 爲第一透鏡群或最後透鏡群之比較大透鏡，以減低由在視 場角之增加所產生之像差，特別是畸變。 投影變焦透鏡有一變焦比約爲例如1 · 4，以及大多 數投影變焦透鏡爲一種二透鏡群型式，三透鏡群型式，四 透鏡群型式或五透鏡群型式。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -4- 579433 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（2 ) 在投影變焦透鏡，第一透鏡群具有高功率，以在寬廣 視場角接收光線，並因而會導致畸變。 廣角遠心變焦透鏡採用一種非球面透鏡以減低畸變。 非球面透鏡在螢幕之側面配置在前透鏡之附近，或在影像 平面之側面配置在後透鏡以減低畸變。因此，習知廣角遠 心變焦透鏡設有非球面透鏡，配置在其射出或射入側面， 以減低畸變。 有時候，非球面透鏡不僅實行減低畸變之功能，而且 也實行減低其他像差排除色像差之功能。 然而，由於非球面透鏡在習知遠心變焦透鏡配置在射 出側面或射入側面，遠心變焦透鏡之設計主要僅針對減低 畸變，並且因而遠心變焦透鏡無法滿意減低其他像差。 發明之槪述 因之，本發明之一項目的爲解決在先前技藝投影變焦 透鏡之上述問題，並提供一簡單構造之廣角投影變焦透鏡 ，包括有限數之透鏡，並能滿意減低像差，以及提供一種 具有高品質影像之投影機。 爲達成該目的，本發明提供一種投影變焦透鏡，包括 一有負折射率之第一透鏡群，一有正折射率之第二透鏡群 ，一有負折射率之第三透鏡群，以及一有正折射率之第四 透鏡群；其中第一，第二，第三及第四透鏡群以該順序自 螢幕側面向影像平面側面沿一光軸配置；第一及第四透鏡 群保持靜止，以及第二及第三透鏡群沿光軸移動，以自極 限廣角功率向極限遠攝功率改變功率；第二透鏡群包括一 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) C· 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -5- 579433 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（3 ) 第二群第一正透鏡，一將一在影像平面側面有凸面表面之 第二群第二正透鏡及一在螢幕側面有凹面表面之第二群第 一負透鏡接合，藉以所形成之第二群第一複合透鏡，及一 第二群第三正透鏡以該順序自螢幕側面向影像平面側面配 置。第三透鏡群包括一在影像平面有凹面表面之第三群第 一彎月面透鏡，一將一有相反凹面表面之第三群第一負透 鏡及一有相反凸面表面之第三群第一正透鏡接合，藉以所 形成之第三群第一複合透鏡，以及一在影像平面側面有凸 面表面之第三群第二彎月面透鏡，以該順序自螢幕側面向 影像平面側面配置。第一透鏡群有一焦距f 1 ，第二群第 一正透鏡及第二群第一複合透鏡有一符號相反於焦距f 1 者之複合焦距f 2 A B，以及焦距f 1及複合焦距 f 2 A B滿足一不等式： 0.5<|fl/f2AB|<2.0。 在根據本發明之投影變焦透鏡，在第二群第三正透鏡 之影像平面之側面之一表面與在第三群第一彎月面透鏡之 螢幕側面之一表面間之距離d，在一供極限廣角功率之値 d W與一供極限遠攝功率之値d T之間變化，以及値d W 及dT滿足一不等式： 2.0<dT/dW<4.0o 在根據本發明之投影變焦透鏡，第二群第三正透鏡及 第三群第一彎月面透鏡配置在一孔徑位置附近之位置，其 中一自影像平面射出之主要射線與光軸相交。 在根據本發明之投影變焦透鏡，第三群第一彎月面透 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝-
、1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -6- 579433 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（4 ) 鏡爲一非球面透鏡。 在根據本發明之投影變焦透鏡，所有透鏡均爲球面透 鏡。 在根據本發明之投影變焦透鏡，第二透鏡群包括一第 一透鏡子群及一第二透鏡子群，以該順序自螢幕側面向影 像平面側面配置，第一透鏡子群有第二群第一正透鏡，以 及第二透鏡子群有第二群第二正透鏡，第二群第一複合透 鏡及第二群第三正透鏡。 在根據本發明之投影變焦透鏡，第一透鏡群之焦距 f1以及第二群第一正透鏡及第二群第一複合透鏡之複合 焦距f 2 A B分別具有相反符號，並且滿足一不等式： 〇 . 5< 丨 i l/f2AB | <2 · 0。並且第二群第一 正透鏡及第二群第一複合透鏡之複合功率，在第二透鏡群 之螢幕側面，實際等於第一透鏡群者，並有一符號相反於 第一透鏡群之功率者。因此，第一及第二透鏡群所產生之 畸變彼此消除，即使第一透鏡群具有大功率。在I f 1 / f 2 A B丨不小於2 · 0或不大於0 · 5時，便難以限制 在投影變焦透鏡予以設定供廣角功率至一小値及其他像差 ，諸如視場之曲率及慧形像差時，所可能產生之畸變增加 〇 第二透鏡群之第二群第一複合透鏡功能如一用於減低 放大倍率之色像差之消色差透鏡。 而第二透鏡群之第二群第三正透鏡，以及第三透鏡群 之第三群第一彎月面透鏡彼此獨立移動，在第二群第三正 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 579433 A7 B7 五、發明説明（5 ) 透鏡之影像平面側面之表面，以及第三群第一彎月面透鏡 爲彼此比較接近，並且在第二群第三正透鏡之影像平面側 面之表面，與第三群第一彎月面透鏡間之位置關係符合不 等式：2 _ 0<dT/dW<4 · 0。第二透鏡群之複合 焦距長，第二透鏡群之移動距離增加，並且在d T/dW 不小於4 · 0時，投影變焦透鏡之長度過度長’並且第一 透鏡群之複合焦距短。 由於第二群第三正透鏡及第三群第一彎月面透鏡在位 置配置在孔徑位置附近，其中自影像平面射出之主要射線 與光軸相交，在孔徑大時所可能形成之耀斑，其構造可能 被抑制，而不需要將孔徑光闌配置在一在習知投影變焦透 鏡配置孔徑光闌處之位置。特別是，在投影變焦透鏡設定 供極限廣角功率時，可有效抑制耀斑之構造。孔徑位置一 詞，表示一適合配置孔徑光闌之位置，對應於一自影像平 面射出之主要光束及光軸之交點。第二群第三正透鏡及第 三群第一彎月面透鏡之位置，孔徑位置爲較靠近於其他透 鏡者，並爲在一自主要射線及光軸之交點之距離等於透鏡 之若干倍厚度，諸如透鏡之三倍厚度內。 當功率自極限廣角功率向極限遠攝功率變化時，在第 二群第三正透鏡之影像平面側面之表面與在第三群第一彎 月面透鏡之螢幕側面之表面間之距離ci增加，並且在距離 dW及dT符合不等式·· 2 . 0<dT/dW<4 _ 0時 ，第二群第三正透鏡及第三群第一彎月面透鏡可在位置配 置在孔徑位置之附近。因此，在孔徑大時所可能形成之耀 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ，裝. 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -8- 579433 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（6) 斑，其構造可能被抑制，而不需要將孔徑光闌配置在一在 習知投影變焦透鏡配置孔徑光闌處之位置。特別是’在投 影變焦透鏡設定供極限廣角功率時’可有效抑制耀斑之構 造。 使用一非球面透鏡作爲第三群第一彎月面透鏡’可更 有效率改進像差。如與在最靠近螢幕之前透鏡附近或在最 靠近影像平面之後透鏡附近之透鏡使用非球面透鏡作爲透 鏡比較，採用非球面透鏡之目的並不僅針對減低畸變’以 及使用球面透鏡之目的不限於減低畸變，並且可用以減低 其他像差，包括球面像差及散光。由於非球面透鏡具有直 徑小於非球面透鏡如前及後透鏡者，並且在前及後透鏡附 近之透鏡可由不昂貴材料形成，投影變焦透鏡可以低成本 製成。 由於第二透鏡群包括第一及第二透鏡子群，其爲個別 可相對於彼此移動，第一透鏡子群有第二群第一正透鏡， 及第二透鏡子群有第二群第二正透鏡，第二群第一複合透 鏡及第二群第三正透鏡，可滿足不等式： 0·5<| fl/f2AB|<2.0,而無困難，第二 群第三正透鏡及第三群第一彎月面透鏡可在位置配置在孔 徑位置之附近，而無困難，並且可抑制在孔徑增加時，所 可能形成之耀斑之構造。 在申請專利範圍第7，8，9，1 1及1 2項，藉'' 近似"所修改之値爲.下列諸値。例如，在申請專利範圍第 7項a大約0 · 9 4 〃指示一値大於約0 . 9 3及小於約 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（ 210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝·
’1T -9 - 579433 A7 B7 五、發明説明（7 ) 0 . 9 5。同樣，、、大約3 · 3 1 〃 ，指示一値大於約 3 · 2及小於約3 · 4，、、大約1 · 〇 1 〃 ，指示一値大 於0 . 9及小於1 . 1，、、大約3 · 1 〃 ，指示一値大於 3 · 0及小於3 . 2，、、大約〇 · 7 3 〃 ，指示一値大於 0 _ 7 2及小於0 · 7 4，、、大約2 · 7 "，指示一値大 於2 · 6及小於2 . 8，、、大約2 8毫米〃 ’指示一長度 大於2 7毫米及小於2 9毫米，以及★大約2 9 ° 〃，指 示一角大於2 8 °及小於3 0 ° 。 根據本發明，能提供投影機，包括一用於形成影像之 影像形成裝置，及一用於投影影像之投影器變焦透鏡’其 中投影器變焦透鏡係由以上所述投影器變焦透鏡之任何一 種所求得。投影機能提供高品質影像。此種影像形成裝置 可爲一種光調變裝置，諸如一種液晶顯示器或一種由例如 微鏡，軟片或幻燈片所構成之裝置。 附圖之簡要說明 自下列說明，配合附圖，將更明白本發明之以上及其 他諸多目的，特色及優點，在附圖中： 圖1 (a) ，1 (b)及1 (c)爲在一根據本發明 之第一實施例，一投影變焦透鏡分別在供極限廣角功率之 極限廣角設定，供正常功率之正常設定，及供極限遠攝功 率之極限遠攝設定之示意側視圖； 圖2爲在圖1中所示關於投影變焦透鏡之透鏡資料之 淸單，其中〇B J代表表面數，RDY代表曲率半徑（毫 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210χ297公釐） ---------棄-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -一tv 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -10- 579433 A7 B7 五、發明説明（8 ) 米），Τ Η I代表透鏡厚度或各在相鄰表面間之空隙之厚 度，* 1，* 2及* 3分別指示圖1中所示之投影變焦透 鏡，在設定供極限廣角功率，正常功率及極限遠攝功率時 ，在透鏡群間之距離。 圖3 (A) ，3 (Β)及3 (C)爲曲線圖，示圖1 中所示之投影變焦透鏡，在設定供極限廣角功率時’圖1 中所示之投影變焦透鏡，分別所導致之球面像差’散光及 畸變； 圖4 (A) ，4 (Β)及4 (C)爲曲線圖，示在投 影變焦透鏡在圖1中所示予以設定爲供遠攝末端功率時’ 圖1中所示之投影變焦透鏡，分別所導致之球面像差’散 光及畸變； 圖 5(A)，5(B)，5(C)，5(D)及 5( Ε )爲曲線圖，示在相對視場高度分別爲1 . 0 0， 0.80，0.60，0.40及0.00時，圖1中所 示之投影變焦透鏡設定爲供極限廣角功率時之橫向像差； 圖 6(A)，6(B)，6(C)，6(D)及 6( Ε )爲曲線圖，示在相對視場高度分別爲1 . 〇 〇， 0.80，0.60，0.40及0.00時，圖1中所 示之投影變焦透鏡設定爲供極限遠攝功率時之橫向像差； 圖7 (a) ，7 (b)及7 (c)爲在一根據本發明 第二實施例之投影變焦透鏡，分別在供極限廣角功率之極 限廣角設定，供正常功率之正常設定，及供極限遠攝功率 之極限遠攝設定之示意側視圖； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公襲1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 『裝·
、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -11 - 579433 A7 —B7 五、發明説明（9 ) 圖8爲在圖7中所示關於投影變焦透鏡之透鏡資料之 淸單，其中〇B J代表表面數，R D Y代表曲率半徑（毫 米），Τ Η I代表透鏡厚度或各在相鄰表面間之空隙之厚 度，* 1，* 2及* 3分別指示圖7中所示之投影變焦透 在設定供極限廣角功率，正常功率及極限遠攝功率時 ’在透鏡群間之距離之値。 圖9 (A) ，9 (Β)及9 (C)爲曲線圖，示在圖 7中所示之投影變焦透鏡設定供極限廣角功率時，在圖7 中所示之投影變焦透鏡，分別所導致之球面像差，散光及 •畸變； 圖10 (Α) ，1〇 (Β)及1〇 (C)爲曲線圖， 示在投影變焦透鏡在圖中所示設定爲供遠攝末端功率時， 在圖7中所示之投影變焦透鏡分別所導致之球面像差，散 光及畸變； 圖 11(A)，11(B)，11(C)，11(D )及1 1 ( E )爲曲線圖，示在圖7中所示之投影變焦透 鏡設定爲供極限廣角功率時，在相對視場高度爲1 . 〇 〇 時之橫向像差，在相對視場高度爲0 . 8 0時之像差，在 相對視場高度爲0 . 6 0時之像差，在相對視場高度爲 0 · 4 0時之像差，及在相對視場高度爲0 . 〇 〇時之像 差； 圖 12(A)，12(B)，12(C)，12(D )及1 2 ( E )爲曲線圖，示在圖7中所示之投影變焦透 鏡設定爲供極限遠攝功率時，在相對視場高度爲1 . 0 0 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X297公釐) " -12- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一裝·
、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 579433 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（10) 時之橫向像差，在相對視場高度爲0 · 8 0時之像差，在 相對視場高度爲0 · 6 0時之像差，在相對視場高度爲 0 . 4 0時之像差，及在相對視場高度爲〇 · 〇 〇時之像 差； 圖13 (a) ，13 (b)及13 (c)爲爲在一根 據本發明第三實施例之投影變焦透鏡，分別在供極限廣角 功率之極限廣角設定，供正常功率之正常設定，及供極限 遠攝功率之極限遠攝設定之示意側視圖； 圖1 4爲在圖1 3中所示，關於投影變焦透鏡之透鏡 資料之淸單，其中OB J代表表面數，RDY代表曲率半 徑（毫米），ΤΗ I代表透鏡厚度或各在相鄰表面間之空 隙之厚度，* 1，* 2及* 3分別指示圖7中所示之投影 變焦透鏡，在設定供極限廣角功率，正常功率及極限遠攝 功率時，在透鏡群間之距離之値。 圖15 (A) ，15 (B)及15 (C)爲曲線圖， 示圖1 3中所示之投影變焦透鏡設定供極限廣角功率時， 圖1 3中所示之投影變焦透鏡，分別所導致之球面像差， 散光及畸變； 圖16A) ，16 (B)及16 (C)爲曲線圖，示 圖1 3中所示之投影變焦透鏡設定爲供遠攝功率時，圖 1 3中所示之投影變焦透鏡分別所導致之球面像差，散光 及畸變； 圖 17(A)，17(B)，17(C)，17(D )及1 7 ( E )爲曲線圖，示圖1 3中所示之投影變焦透 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -13- 579433 Α7 Β7 五、發明説明（1〇 鏡設定爲供極限廣角功率時，在相對視場高度爲1 · 0 0 時之橫向像差，在相對視場高度爲0 . 8 0時之像差，在 相對視場高度爲0 _ 6 0時之像差，在相對視場高度爲 〇 . 4 0時之像差，及在相對視場高度爲〇 · 0 0時之像 差; 圖 18(A)，18(B)，18(C)，18(D )及1 8 ( E )爲曲線圖，示圖1 3中所示之投影變焦透 鏡設定爲供極限遠攝功率時，在相對視場高度爲1 . 0 0 時之橫向像差，在相對視場高度爲0 . 8 0時之像差，在 相對視場高度爲0 . 6 0時之像差，在相對視場高度爲 0 · 4 0時之像差，及在相對視場高度爲〇 . 0 0時之像 差；以及 圖19爲在包括在圖13中所示投影變焦透鏡之第二 群第三正透鏡及第三群第一彎月面透鏡在位置配置在孔徑 位置附近時，有助於解釋光線之路徑之示意側視圖，其中 自一影像平面射出之主要射線與投影變焦透鏡之光軸相交 逢-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1· 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 主要元件對照表 2 投影變焦透鏡 10 第一透鏡群 11 正透鏡 12 彎月面透鏡 13 負透鏡 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ 297公釐） -14- 579433 A7 B7 五、發明説明（12) 14 負透鏡 20 第二透鏡群 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 2 0 a 第一透鏡子群 20b 第二透鏡子群 2 1 第二群 第一正透鏡 2 2 第二群 第二正透鏡 2 3 第二群 第一複合透鏡 2 4 第二群 第三正透鏡 2 5 第二群 第一複合透鏡 30 第三透鏡群 3 1 第三群 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第一彎月面透鏡 3 2 第三群 第一負透鏡 3 3 第三群 第一正透鏡 3 4 第三群 第二彎月面透鏡 3 5 第三群 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -15- 579433 A7 B7 五、發明説明（13) 第一複合透鏡 4 0 第四透鏡群 4 1 正透鏡 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 6 0 孔徑位置 70 複合稜鏡 較佳實施例之說明 圖1，7及13分別不在第一，第二及第三實施例之 投影變焦透鏡2，分別在供極限廣角功率（（a ))之極 限廣角設定，供正常功率（（b ))之正常設定，及供極 限遠攝功率（（c))之極限遠攝設定。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在圖1 3中所示之投影變焦透鏡2，包括四透鏡群， 亦即，一有負折射率之第一透鏡群，一有正折射率之第二 透鏡群2 0，一有負折射率之第三透鏡群3 0，以及一有 正折射率之第四透鏡群4 0，其以該順序自螢幕側面（如 在圖1中所見左側）向影像平面側面（如在圖1中所見右 側）予以配置。投影變焦透鏡2配置在投影機。投影機包 含一影像形成裝置。影像形成裝置有三液晶顯示器。由三 液晶顯示器所形成之三影像，係由複合稜鏡7 0所組成。 複合稜鏡配置在第四透鏡群4 0之影像平面側面。由複合 棱鏡7 ◦所組成之影像由投影變焦透鏡2投影至一螢幕。 三液晶顯示器配置在變焦透鏡2之影像平面之附近。在圖 1中之右側稱作影像平面側面，代替一物體點側面，因爲 一影像形成在軟片，幻燈片或一液晶顯示器置於在影像平 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -16- 579433 經濟部智慧財產局R工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（14) 面側面。 使第二透鏡群2 0及第三透鏡群3 0向螢幕側面沿投 影變焦透鏡2之光軸移動，同時使第一透鏡群1 〇及第四 透鏡群4 0保持靜止，藉以使投影變焦透鏡2之功率自極 限廣角功率向極限遠攝功率改變。 第二透鏡群2 0包括一第二群第一正透鏡2 1，將一 有凸面表面面向影像平面側面之第二群第二正透鏡及一有 凹面表面面向螢幕側面之第二群第一負透鏡2 3接合藉以 所形成之一第二群第一複合透鏡2 5，，以及一以該順序 自螢幕側面向影像平面側面配置之第二群第三正透鏡2 4 。在根據本發明第三實施例之投影變焦透鏡2，第二透鏡 群2 0包括一第一透鏡子群2 0 a及一第二透鏡子群2 0 b，其爲可個別移動。 第三透鏡群3 0包括一有一凹面表面面向影像平面側 面之第三群第一彎月面透鏡3 1，一將一有相反凹面表面 之第三群第一負透鏡3 2及一有相反凸面表面之第三群第 一正透鏡3 3接合藉以所形成之第三群第一複合透鏡3 5 ，以及一有一凸面表面面向影像平面側面之第三群第二彎 月面透鏡3 4，其以該順序自螢幕側面向影像平面側面配 置。 第一透鏡群1 0包括一正透鏡1 1，一彎月面透鏡 1 2及一有相反凹面表面之負透鏡1 3，其以該順序自螢 幕側面向影像平面側面配置。在第三實施例，第一透鏡群 1 0另包括一負透鏡1 4配置在負透鏡1 3之影像平面側 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -17- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 579433 A7 B7 五、發明説明（15) 面。 第四透鏡群4 0有一單一正透鏡4 1。 第一透鏡群1 0有一焦距f 1，以及第二群第一正透 鏡2 1及第二群第一複合透鏡2 5有一符號相反於焦距 f 1者之複合焦距f 2 A B。焦距f 1及複合焦距 f 2 A B滿足一不等式： 0.5<lfl/f2AB|<2.0。 在第二群第三正透鏡2 4之影像平面側面之表面，與 在第三群第一彎月面透鏡31之螢幕側面之表面間之距離 d，自一在投影變焦透鏡2在極限廣角設定予以設定爲供 極限廣角功率之狀態之距離d W，向一在投影變焦透鏡2 在極限遠攝設定予以設定爲供極限遠攝功率之狀態之距離 dT增加。距離dW及dT滿足一不等式：2.0<dT / d W < 4 . 0。 第二群第三正透鏡2 4及第三群第一彎月面透鏡3 1 在位置配置在孔徑位置6 0 (圖1 9 )之附近，其中一自 影像平面射出之主要射線分別與投影變焦透鏡2之光軸相 交。在第二群第三正透鏡2 4與第三群第一彎月面透鏡 3 1之各別位置間之位置關係常適用於第一，第二及第三 實施例。意在作爲實例，圖1 9示在第三實施例之光線之 路徑。在表面在第二群第三正透鏡2 4之影像平面側面’ 與表面在第三群第一彎月面透鏡3 1之螢幕側面間之距離 d，自在一在投影變焦透鏡2在極限廣角設定予以設定爲 供極限廣角功率之狀態之距離d W ’向在一在投影變焦透 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
579433 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 _五、發明説明（16) 鏡2在極限遠攝設定予以設定爲供極限遠攝功率之狀態之 距離d T增加。距離d W及d T滿足一不等式：2 · 0 < dT/dW<4.0o 將說明在一根據本發明第一實施例之投影變焦透鏡2 〇 圖1 (a) ，1 (b)及1 (c)爲在第一實施例之 投影變焦透鏡，分別在供極限廣角功率之極限廣角設定， 供正常功率之正常設定，以及供極限遠攝功率之極限遠攝 設定之示意側視圖。在第一實施例中之投影變焦透鏡2， 第一透鏡群1 0，第二透鏡群2 0，第三透鏡群3 0及第 四透鏡群4 0之所有組成透鏡均爲球面透鏡。 下列爲在第一實施例中關於投影變焦透鏡2之資料。 焦距f : 2 8 · 2毫米（極限廣角設定）至3 7 · 6 毫米（極限遠攝設定），f數FNO: 1.7至2.0, dT/dW: 3.29，|fl/f2AB|=0.94 投影變焦透鏡2符合必要條件：0 · 5 < I f 1 / f 2AB I <2 . 0，以及 2 · 0<dT/dW<4 · 0 ο 圖2爲圖1中所示投影變焦透鏡2之透鏡資料淸單， 其中〇 B J代表自螢幕側面向影像平面側面順序指定至透 鏡之表面之表面數，RDY代表曲率半徑（毫米），以及 Τ Η I代表透鏡厚度或各在相鄰表面間之空隙之厚度。 G L Α代表D線折射率及透鏡材料之A b b e數。例如， GLA1 . 70200 — 40 · 2，表示透鏡材料有一 D 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 訂 -19 - 579433 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（17) 線折射率1 · 70200及一Abbe數40 · 2。 在圖2中，* 1所規定之値爲在投影變焦透鏡予以設 定在極限廣角設定，正常設定及極限遠攝設定時’在負透 鏡13之影像平面側面之表面與在第二群第一正透鏡21 之螢幕側面之表面間之距離’ * 2所規定之値爲在投影變 焦透鏡予以設定在極限廣角設定’正常設定及極限遠攝設 定時，在第二群第一負透鏡2 3之影像平面側面之表面與 在第二群第三正透鏡2 4之螢幕側面之表面間之距離，以 及* 3所規定之値爲在投影變焦透鏡予以設定在極限廣角 設定，正常設定及極限遠攝設定時，在第三群第二彎月面 透鏡3 4之影像平面側面之表面與在正透鏡4 1之螢幕側 面之表面間之距離。 圖3及5中示如在極限廣角設定所設定，由投影變焦 透鏡2所導致之像差，以及圖4及6中示如設定在極限遠 攝設定由投影變焦透鏡2所導致者。圖3 ( A )及4 ( A )示球面像差，圖3 (B)及4 (B)示散光，以及圖3 (C)及4 (C)示畸變。在圖3 (B)及4 (B)中， 曲線S及T分別指示相對於一弧矢影像表面及一切向影像 表面之像差。圖5 (A)及6 (A) ，5 (B)以及6 ( B) ，5(C)及6(C) ’5(D)及6(D)，以及 5 ( E )及6 ( E )爲曲線圖，示在相對視場高度分別爲 1.00，0.80，0.60，0.40 及 0·00 時 之橫向像差。 在下文將說明在根據本發明第二實施例之投影變焦透 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格(YlOX297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -20- 579433 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Μ Β7五、發明説明（1S) 鏡2。 圖7 (a) ，7 (b)及7 (c)爲在第二實施例之 投影變焦透鏡2分別在供極限廣角功率之極限廣角設定， 供一正常功率之正常設定，以及供極限遠攝功率之極限遠 攝設定之示意側視圖。在第二實施例之投影變焦透鏡2， 第三透鏡群3 0之第三群第一彎月面透鏡3 1爲一非球面 透鏡，並且第一透鏡群10，第二透鏡群20，第三透鏡 群3 0及第四透鏡群4 0之所有其餘透鏡均爲球面透鏡。 非球面第三群第一彎月面透鏡3 1在螢幕側面有一非 球面表面，及在影像平面側面有一球面表面。第三群第一 彎月面透鏡3 1之非球面表面係由公式（1 )所界定 Λν2 . ^ = —I—7 + v +By6 -^Cy^Dy10 ....../η 其中R指示14號表面之曲率半徑（RDY)。在圖 8中示係數K，A，B，C及D之値。 下列爲關於在第二實施例中之投影變焦透鏡2之資料 〇 焦距f ·· 2 8 · 1毫米（極限廣角設定）至3 7 · 3 (極限遠攝設定），f數FNO: 1.7至2.0，dT / d W ： 3.08，|fl/f2AB|=1.0 投影變焦透鏡2符合必要條件：0 . 5 <丨f 1 / f2AB|<2.0，以及2.0<dT/dW<4.0 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -21 - 579433 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（19) 圖9及1 1中示如在極限廣角設定所設定投影變焦透 鏡2所導致之像差，及圖1 〇及1 2中示如在極限遠攝設 定所設定投影變焦透鏡2所導致者。圖9 ( A )及1 〇 ( A)示球面像差，圖9 (B)及1〇 (B)示散光，以及 圖9 (C)及10 (C)示畸變。在圖9 (B)及10 ( B )中，曲線S及T分別指示相對於一弧矢影像表面及一 切向影像表面之像差。圖11(Α)及12(Α) ，11 (Β)及 12(B)，11(C)及 12(C) ，11( D )及1 2 ( D )，以及1 1 ( Ε )及1 2 ( Ε )爲曲線 圖，分別示在相對視場高度爲1 . 0 0，0 . 8 0， 〇 · 6 0，0 . 4 0及0 · 0 0時之橫向像差。 在下文將說明在根據本發明第三實施例之投影變焦透 鏡2 〇 圖13 (a) ，13 (b)及13 (c)爲在第三實 施例，分別在供極限寬廣角功率之極限廣角設定，供正常 功率之正常設定，以及供極限遠攝功率之極限遠攝設定之 投影變焦透鏡2之示意側視圖。在第三實施例之投影變焦 透鏡2，第二透鏡群2 0包括第一透鏡子群2 0 a及第二 透鏡子群2 0 b，以該順序自螢幕側面向影像平面側面配 置。第一透鏡子群2 0 a有一單一第二群第一正透鏡2 1 ，及第二透鏡子群2 0 b有一第二群第二正透鏡2 2，一 第二群第一複合透鏡2 3及一第二群第三正透鏡2 4。 第一透鏡群1 0有負透鏡1 4配置在負透鏡1 3之影 像平面側面。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210>< 297公釐） -22- 579433 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（2d> 如圖1 9中所示，第二群第三正透鏡2 4及第三群第 一彎月面透鏡3 1在位置配置在孔徑位置6 0之附近，其 中一自影像平面射出之主要射線分別與投影變焦透鏡2之 光軸相交。因此，透鏡在位置配置在孔徑位置之附近，其 中一孔徑光闌配置在習知變焦透鏡，抑制在孔徑大時所可 能形成之耀斑之構造，特別是，在投影變焦透鏡設定爲供 極限廣角功率時，可有效抑制耀斑之構造。 下列爲在第三實施例關於投影變焦透鏡2之資料。 焦距f ·· 2 8 . 3毫米‘（極限廣角設定）至3 7 . 6 毫米（極限遠攝設定），f數FNO: 1.7至2.0, dT/dW: 2.73，|fl/f2AB|=0.73 投影變焦透鏡2符合必要條件：0 · 5 < I f 1 / f 2AB I < 2 · 0，以及 2 · 0<dT/dW<4 . 0 ο 圖1 5及1 7中示如在極限廣角設定所設定投影變焦 透鏡2所導致之像差，以及圖1 6及1 8中示如在極限遠 攝設定所設定投影變焦透鏡2所導致之者。圖1 5 ( A ) 及16 (A)示球面像差，圖15 (B)及16 (B)示 散光，以及圖15 (C)及16 (C)示畸變。在圖15 (B )及1 6 ( B )中，曲線S及T分別指示相對於弧矢 影像表面及切向影像表面之像差。圖17(A)及18 ( A)，17(B)及 18(B)，17(C)及 18(C )，17(D)及 18(D)，以及 17(E)及 18( E )爲曲線圖，分別示在相對視場高度爲1 · 〇 0， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -23- 579433 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（21) 〇·80，0·60，0·40及0·00時之橫向像差 〇 在根據本發明之上述投影變焦透鏡，第一透鏡群1 〇 之焦距f 1，以及第二群第一正透鏡2 1及第二群第一複 合透鏡2 5之複合焦距f 2 A B分別具有相反符號，並符 合不等式：0.5<|fl/f2AB|<2.0，並且 第二群第一正透鏡2 1及第二群第一複合透鏡2 5之複合 功率，在第二透鏡群2 0之螢幕側面實際等於第一透鏡群 1 0者，並有一符號相反於第一透鏡群1 〇之功率者。因 此，由第一透鏡群1 0及第二透鏡群2 0所產生之畸變彼 此消除，即使第一透鏡群1 0具有大功率。在| f 1 / f 2 A B |不小於2 · 0或不大於0 · 5時，難以限制在 投影變焦透鏡2設定供廣角功率至小値時所可能產生之畸 變及其他像差，諸如視場之曲率及慧形像差增加。 而第二透鏡群2 0之第二群第三正透鏡2 4，以及第 三透鏡群3 0之第三群第一彎月面透鏡3 1彼此獨立移動 ，但在第二群第三正透鏡2 4之影像平面側面之表面，以 及第三群第一彎月面透鏡3 1爲彼此比較接近，並且在第 二群第三正透鏡2 4之影像平面側面之表面，與第三群第 一彎月面透鏡2 5間之位置關係符合不等式：2 · 0 < dT/dW<4 . 0。第二透鏡群2 0之複合焦距長，第 二透鏡群2 0之移動距離增加’並且在d T/dW不小於 4.0時，投影變焦透鏡2之長度過度長’以及在dT/ dW不大於2 · 0時’第一*透鏡群2 0之複合焦距短，並 -_辦衣-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -24- 579433 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ____B7五、發明説明（22) 可能產生像差。因此，投影變焦透鏡之總長度短，並且在 投影變焦透鏡2符合必要條件：2 . 0 < d T/ d W < 4 · 0時，可抑制像差之產生。 由於第二群第三正透鏡2 4及第三群第一彎月面透鏡 3 1在位置配置在孔徑位置之附近，其中自影像平面所射 出之主要射線與光軸相交，可抑制由於一透鏡配置在將行 配置孔徑光闌之位置，由在孔徑之增加所可能產生之耀斑 之構造。特別是，在投影變焦透鏡設定供極限廣角功率時 ，可有效抑制耀斑之構造。 在第二群第三正透鏡2 4之影像平面側面之表面與在 第三群第一彎月面透鏡31之螢幕側面之表面間之距離d 隨功率自極限廣角功率向極限遠攝功率變化而增加，以及 第二群第三正透鏡24及第三群第一彎月面透鏡31，在 距離dW及dT符合必要條件：2·0<dT/dW< 4 . 0時，在位置配置在孔徑位置6 0之附近。因此，可 抑制由於一透鏡配置在將行配置孔徑光闌之位置，由在孔 徑之增加所可能產生之耀斑之構造。特別是，在投影變焦 透鏡設定供極限廣角功率時，可有效抑制耀斑之構造。 使用非球面透鏡作爲第三群第一彎月面透鏡3 1，藉 以可更有效率改進像差。如與使用非球面透鏡在最靠近螢 幕之前透鏡附近作爲透鏡，或在最靠近影像平面之後透鏡 附近作爲透鏡比較，採用非球面透鏡之目的不針對僅在減 低畸變，以及使用球面透鏡之目的不限於減低畸變，並可 用以減低其他像差包括球面像差及散光。由於非球面透鏡 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -25- 579433 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（23) 具有直徑小於非球面透鏡如前及後透鏡者，以及在前及後 透鏡附近之透鏡可由不昂貴材料形成，投影變焦透鏡可以 低成本製成。 由於第二透鏡群2 0包括第一透鏡子群2 0 a及第二 透鏡子群2 0 b，其可個別相對於彼此移動，第一透鏡子 群2 0 a有第二群第一正透鏡2 1，以及第二透鏡子群 2 0 b有第二群第二正透鏡2 2，第二群第一複合透鏡 2 5及第二群第三正透鏡2 4，可滿足必要條件： 0·5<| fl/f2AB|<2.0,而無困難，第二 群第三正透鏡2 4及第三群第一彎月面透鏡3 1可在位置 配置在孔徑位置之附近，而無困難，以及在孔徑增加時可 抑制所可能形成之耀斑之構造。 如自上述說明明白，根據本發明之投影變焦透鏡具有 由少量之透鏡，諸如十二或十三透鏡所構成之簡單構造， 能滿意減低像差，並且具有一約2 9 °之大半視場角。 可採用以上所述第一至第三實施例，作爲投影機之變 焦透鏡，其包含一影像形成裝置。此種影像形成裝置可爲 一光調變裝置，諸如一液晶顯示器或一由例如微鏡，軟片 或幻燈片所構成之裝置。 雖然本發明業經在其較佳實施例予以一定程度詳細說 明，在其中顯然可能有很多改變及變化，而不偏離本發明 之範圍及精神。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -26 -