專利名稱：變焦光學(xué)系統(tǒng)、投影光學(xué)系統(tǒng)及使用該系統(tǒng)的圖像投影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變焦光學(xué)系統(tǒng)或者投影光學(xué)系統(tǒng)，比如，適用于將原圖像放大投影到屏幕(投影面)上的圖像投影裝置的投影光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
以往，提出了各種使用液晶顯示元件等圖像顯示元件，將該顯示元件上顯示的圖像(原圖像)投射到屏幕面(投射面)上的液晶投影儀(圖像投射裝置)。
特別是液晶投影儀作為能夠?qū)⑽C(jī)等的圖像投影在大畫面上的裝置，廣泛應(yīng)用在會(huì)議及演示廳的場(chǎng)合。最近，可以看到家庭劇院用的小型液晶投影儀正在普及，與此同時(shí)還有液晶顯示元件尺寸小型化的傾向。
關(guān)于這樣的液晶投影儀，其種類大致分為兩種，一種是對(duì)透過了液晶顯示元件的調(diào)制圖像進(jìn)行色合成后投影的投射型液晶投影儀，另一種是在液晶顯示元件背面一側(cè)設(shè)置反射鏡，將調(diào)制圖像通過該反射鏡反射后進(jìn)行投影的反射型液晶投影儀。
在使用3片液晶顯示元件的3板式液晶投影儀中，必須在液晶顯示元件與投影透鏡之間設(shè)置一種空間，在該空間中配置對(duì)由液晶顯示元件調(diào)制的色光進(jìn)行合成的分色棱鏡以及偏振光板等元件，必須確保投影透鏡上某個(gè)一定長(zhǎng)度的反焦距。
在這樣的液晶投影儀中廣泛使用了負(fù)光焦度的透鏡單元占先的負(fù)引導(dǎo)型變焦透鏡。負(fù)引導(dǎo)型變焦透鏡具有比較容易廣角化，而且能夠良好地維持近攝影距離的光學(xué)性能等特點(diǎn)，但是，另一方面變焦時(shí)移動(dòng)透鏡單元的移動(dòng)量增大，像差變動(dòng)也隨著增大。還存在著難以高變焦比化，進(jìn)而難以實(shí)現(xiàn)抑制各像差的廣角化等缺點(diǎn)。
另外，作為在彩色液晶投影儀中使用的投射光學(xué)系統(tǒng)必須做到·該光學(xué)系統(tǒng)是為了使在分色棱鏡中設(shè)置的色合成膜對(duì)角度依賴的影響極小，為了確保與照明系統(tǒng)的良好的光瞳匹配性，液晶顯示元件(縮小)側(cè)的光瞳位于無限遠(yuǎn)的所謂的遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)，·把3色的液晶顯示元件的圖(圖像)合成投射到屏幕上時(shí)，必須把各色像素在畫面的整個(gè)區(qū)域上重合，使得個(gè)人計(jì)算機(jī)的文字不會(huì)看到雙影，或者不會(huì)損壞析像感以及品質(zhì)。因此，在可視光區(qū)良好地修正在投影透鏡中發(fā)生的色偏(倍率色像差)。
·充分的修正畸變像差使得對(duì)所投影的圖像不會(huì)產(chǎn)生輪廓部分畸變而難以觀看(特別是如果殘存周邊及中間部分的急劇的畸變像差的變化等，則圖像品質(zhì)低下，是不理想的)。
另外，最近在要求畫面的高亮度、圖像的高清晰度，另一方面強(qiáng)烈要求在搭載小型面板的投影儀中重視機(jī)動(dòng)性的、裝置的小型、輕量化。進(jìn)而還要求在狹小的室內(nèi)可以得到明亮而且大畫面的投影的高亮度、廣角的標(biāo)準(zhǔn)。
以往，作為液晶投影儀用的投影透鏡，眾所周知，從放大側(cè)(前方側(cè))順序地由負(fù)、正、正、負(fù)、正、正光焦度的透鏡單元構(gòu)成，總體6個(gè)透鏡單元(注譯為透鏡單元)構(gòu)成，而且是使其中預(yù)定的透鏡單元適當(dāng)移動(dòng)進(jìn)行變焦的6組變焦透鏡。(例如，特開2001-108900號(hào)公報(bào))該6組變焦透鏡由于把第1、第4及第6透鏡單元固定，從廣角端向望遠(yuǎn)端變焦時(shí)，移動(dòng)透鏡內(nèi)部的第2、第3及第5組，因此變焦時(shí)透鏡全長(zhǎng)保持一定，是抑制色像差、變焦時(shí)的像差變動(dòng)的遠(yuǎn)心變焦透鏡。但是，這6組變焦透鏡用于反射型液晶投影儀時(shí)反焦距的長(zhǎng)度不夠。
另外，作為液晶投影儀用的投影透鏡，眾所周知，從放大側(cè)(前方側(cè))順序地由負(fù)、正、負(fù)、正光焦度的透鏡單元構(gòu)成，總體4個(gè)透鏡單元構(gòu)成，而且是使其中預(yù)定的透鏡單元適當(dāng)移動(dòng)進(jìn)行變焦的4組變焦透鏡。(例如，特開2001-215410號(hào)公報(bào))該4組變焦透鏡由于把第1及第4透鏡單元固定，從廣角端向望遠(yuǎn)端變焦時(shí)，使透鏡系統(tǒng)內(nèi)部的第2、第3組移動(dòng)，因此透鏡全長(zhǎng)保持一定，并且是考慮了反射型的液晶投影儀的具有充分長(zhǎng)的反焦距和比較寬的像角的遠(yuǎn)心變焦透鏡。但是，該4組變焦透鏡開口F值(以后F值表示開口)比較大，不能達(dá)到足夠的亮度。
另外，作為使用了透射型液晶顯示元件的投影儀用的投影透鏡，已知特開平11-190821號(hào)公報(bào)(對(duì)應(yīng)US 6285509)及特開2000-01900號(hào)公報(bào)(對(duì)應(yīng)US 6081398)。
現(xiàn)在，作為液晶投影儀希望是小型的、移動(dòng)型的。另外作為家庭影院用要求能夠進(jìn)行最大優(yōu)點(diǎn)的近距離投影，即要求液晶投影儀的廣角化。另外，近年來，以投影圖像的高亮度化為目的，多使用開口效率好的反射型的液晶顯示元件。
對(duì)于液晶投影儀小型化的課題，首先必須使液晶顯示元件小，但是如果要求同樣析像率時(shí)，液晶顯示元件的開口率降低，以及被照明區(qū)域與發(fā)光光源的大小比(＝被照明領(lǐng)域的大小/光源的大小)減小，因此，照明效率一般降低，產(chǎn)生即使能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的小型化，但是亮度降低的問題。
透射型液晶顯示元件的情況下，隨著液晶顯示元件尺寸變小，根據(jù)驅(qū)動(dòng)電路，其開口率降低，光亮減少。與此不同，反射型液晶顯示元件的情況下，可以在面板背面一側(cè)設(shè)置驅(qū)動(dòng)電路，所以開口率高，可以抑制光亮降低。因此，最近以有效的高亮度為目標(biāo)，期望開口效率高的反射型的液晶投影儀用的變焦透鏡。但是，反射型的液晶投影儀中，投影透鏡與液晶顯示元件間加入分色棱鏡等色合成光學(xué)系統(tǒng)，插入偏光分離光學(xué)系統(tǒng)等，因此與透射型液晶投影儀相比，需要具有長(zhǎng)的反焦距的投影透鏡。
在上述問題的基礎(chǔ)上，為了確保熒光照明燈下也能觀察的屏幕照度，對(duì)于小型投影儀用的投影透鏡期望是廣角端的F值(F數(shù))在3.0或其以上明亮度的投影透鏡。
另外，由于變焦或者對(duì)焦引起原圖像一側(cè)的光瞳位置變動(dòng)是不理想的。對(duì)于液晶顯示元件需要固定孔徑光闌，或者用多個(gè)透鏡單元的移動(dòng)把光瞳的變動(dòng)抑制為很小。
即，作為小型輕量的反射型液晶投影儀期待是高亮度、高析像度的，光瞳位置變動(dòng)少，而且具有足夠長(zhǎng)的反焦距，可以近距離投影的投影透鏡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種變焦光學(xué)系統(tǒng)或投影光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在謀求透鏡系統(tǒng)整體的小型化的同時(shí)，反焦距長(zhǎng)，例如適用于液晶投影儀的投影透鏡。
作為本發(fā)明的一個(gè)方案的變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于從前方(投影裝置情況下的屏幕側(cè)，攝影裝置情況下的被照相側(cè))至后方(投影裝置的情況下原圖像側(cè)，攝影裝置情況下的成像側(cè))順序地具備為了變焦而不動(dòng)的負(fù)光焦度的第1透鏡單元、正光焦度的第2透鏡單元、負(fù)光焦度的第3透鏡單元、第4透鏡單元、負(fù)光焦度的第5透鏡單元、為了變焦而不動(dòng)的正光焦度的第6透鏡單元。當(dāng)把第1透鏡單元L1的焦距記為f1、空氣換算反焦距記為bf、廣角端的整個(gè)系統(tǒng)的焦距記為fW時(shí)，滿足以下條件1.7＜bf/(|f1|·fw)1/2＜2.3。
另外，作為本發(fā)明的另一方案的投射光學(xué)系統(tǒng)，具有變焦時(shí)相互間隔變化的多個(gè)透鏡單元，將原圖像放大投影到投影面上，其特征在于空氣換算反焦距(共軛長(zhǎng)度短的縮小側(cè)共軛位置(原圖像位置)與縮小側(cè)共軛位置最近的透鏡元件間的空氣換算距離)為原有圖像位置上的有效像圓(像圈)直徑的2.5倍或其以上，當(dāng)把其有效像圓的直徑記為φ、從上述原圖像到在上述原圖像一側(cè)觀看的近軸光瞳的位置的短焦距端的距離記為tk時(shí)，滿足以下條件|φ/tk|＜0.12 (1)


圖1是使用了數(shù)值實(shí)施例1的變焦光學(xué)系統(tǒng)的圖像投影裝置的主要部位的概略圖。
圖2A及圖2B是數(shù)值實(shí)施例1的變焦光學(xué)系統(tǒng)的像差圖。
圖3是使用了數(shù)值實(shí)施例2的變焦光學(xué)系統(tǒng)的圖像投影裝置的主要部位的概略圖。
圖4A及圖4B是數(shù)值實(shí)施例2的變焦光學(xué)系統(tǒng)的像差圖。
圖5是使用了數(shù)值實(shí)施例3的變焦光學(xué)系統(tǒng)的圖像投影裝置的主要部位的概略圖。
圖6A及圖6B是數(shù)值實(shí)施例3的變焦光學(xué)系統(tǒng)的像差圖。
圖7是使用了數(shù)值實(shí)施例4的投影光學(xué)系統(tǒng)的圖像投影裝置的主要部位的概略圖。
圖8是使用了數(shù)值實(shí)施例5的投影光學(xué)系統(tǒng)的圖像投影裝置的主要部位的概略圖。
圖9是使用了數(shù)值實(shí)施例6的投影光學(xué)系統(tǒng)的圖像投影裝置的主要部位的概略圖。
圖10是使用了數(shù)值實(shí)施例7的投影光學(xué)系統(tǒng)的圖像投影裝置的主要部位的概略圖。
圖11是使用了數(shù)值實(shí)施例8的投影光學(xué)系統(tǒng)的圖像投影裝置的主要部位的概略圖。
圖12是使用了數(shù)值實(shí)施例9的使用投影光學(xué)系統(tǒng)的圖像投影裝置的主要部位的概略圖。
圖13是使用了數(shù)值實(shí)施例10的投影光學(xué)系統(tǒng)的圖像投影裝置的主要部位的概略圖。
圖14是使用了數(shù)值實(shí)施例11的投影光學(xué)系統(tǒng)的圖像投影裝置的主要部位的概略圖。
圖15是使用了數(shù)值實(shí)施例12的投影光學(xué)系統(tǒng)的圖像投影裝置的主要部位的概略圖。
圖16是使用了數(shù)值實(shí)施例13的投影光學(xué)系統(tǒng)的圖像投影裝置的主要部位的概略圖。
圖17A及圖17B是數(shù)值實(shí)施例4的投影光學(xué)系統(tǒng)的像差圖。
圖18A及圖18B是數(shù)值實(shí)施例5的投影光學(xué)系統(tǒng)的像差圖。
圖19A及圖19B是數(shù)值實(shí)施例6的投影光學(xué)系統(tǒng)的像差圖。
圖20A及圖20B是數(shù)值實(shí)施例7的投影光學(xué)系統(tǒng)的像差圖。
圖21A及圖21B是數(shù)值實(shí)施例8的投影光學(xué)系統(tǒng)的像差圖。
圖22A及圖22B是數(shù)值實(shí)施例9的投影光學(xué)系統(tǒng)的像差圖。
圖23A及圖23B是數(shù)值實(shí)施例10的投影光學(xué)系統(tǒng)的像差圖。
圖24A及圖24B是數(shù)值實(shí)施例11的投影光學(xué)系統(tǒng)的像差圖。
圖25A及圖25B是數(shù)值實(shí)施例12的投影光學(xué)系統(tǒng)的像差圖。
圖26A及圖26B是數(shù)值實(shí)施例13的投影光學(xué)系統(tǒng)的像差圖。
圖27是圖像投影裝置應(yīng)用于反射型液晶投影儀時(shí)的主要部位的概略圖。
具體的實(shí)施方式第1實(shí)施形態(tài)以下，根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的變焦光學(xué)系統(tǒng)(變焦透鏡)的實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說明。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的使用變焦透鏡的圖像投影裝置(液晶視頻投影儀)的主要部位概略圖。圖2A、2B是對(duì)應(yīng)本發(fā)明的實(shí)施例1的、后述的數(shù)值實(shí)施例1的數(shù)值用單位mm表示時(shí)的物體距離(從第1透鏡單元到屏幕的距離)為1.8m時(shí)的廣角端(短焦距端)和望遠(yuǎn)端(長(zhǎng)焦距端)的像差圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的使用變焦透鏡的圖像投影裝置(液晶視頻投影儀)的主要部位概略圖。圖4A、4B是對(duì)應(yīng)本發(fā)明的實(shí)施例2的、后述的數(shù)值實(shí)施例2的數(shù)值用單位mm表示時(shí)的物體距離(從第1透鏡單元到屏幕的距離)為1.8m時(shí)的廣角端(短焦距端)和望遠(yuǎn)端(長(zhǎng)焦距端)的像差圖。
圖5是本發(fā)明實(shí)施例3的使用變焦透鏡的圖象投影裝置(液晶視頻投影儀)的主要部位概略圖。圖6A、6B是對(duì)應(yīng)本發(fā)明的實(shí)施例3的、后述的數(shù)值實(shí)施例1的數(shù)值用單位mm表示時(shí)的物體距離(從第1透鏡單元到屏幕的距離)為1.8m時(shí)的廣角端(短焦距端)和望遠(yuǎn)端(長(zhǎng)焦距端)的像差圖。
圖1、圖3、圖5的實(shí)施例1～3的圖像投影裝置中表示在液晶屏LCD等上面顯示的原圖像(被投影的圖像)用變焦透鏡(投影透鏡、投影透鏡)在屏幕面S上放大投影時(shí)的狀態(tài)。
S是屏幕面(投影面)、LCD是液晶屏(液晶顯示元件)等的原圖像。屏幕面S和原圖像LCD呈共軛關(guān)系，一般屏幕面S是在距離長(zhǎng)的一側(cè)的共軛點(diǎn)(第一共軛點(diǎn))，相當(dāng)于放大側(cè)(前方)；原圖像LCD是在距離短的一側(cè)的共軛點(diǎn)(第二共軛點(diǎn))，相當(dāng)于縮小側(cè)(后方)。
GB相當(dāng)于色合成棱鏡、偏光濾光片以及彩色濾光片等，是設(shè)計(jì)上設(shè)置的玻璃塊。
變焦透鏡PL通過連接材料(未圖示)裝在液晶視頻投影機(jī)的主體上(未圖示)。玻璃塊GB后面的液晶顯示元件LCD包含在投影機(jī)的主體里。
L1是負(fù)光焦度(光焦度＝焦距的倒數(shù))的第1透鏡單元，L2是正光焦度的第2透鏡單元，L3是負(fù)光焦度的第3透鏡單元，L4是負(fù)或正光焦度的第4透鏡單元，L5是負(fù)光焦度的第5透鏡單元，L6是正光焦度的第6透鏡單元。第4透鏡單元L4在實(shí)施例1及3中是負(fù)光焦度的，在實(shí)施例2中是正光焦度的。ST是孔徑光闌，設(shè)置在第2透鏡單元中。
各個(gè)實(shí)施例中，從廣角端向望遠(yuǎn)端變焦時(shí)，如箭頭所示，第2透鏡單元L2、第3透鏡單元L3向著屏幕側(cè)S，第4透鏡單元L4、第5透鏡單元L5向著原圖像側(cè)LCD分別獨(dú)立移動(dòng)。因?yàn)樽兘?，所以?透鏡單元L1、第6透鏡單元L6不移動(dòng)。但是，可以使第1透鏡單元L1在光軸上移動(dòng)，進(jìn)行聚焦。聚焦也可以通過移動(dòng)顯示屏LCD來進(jìn)行。
各個(gè)透鏡面施加了多層涂層，以此可以防止屏幕面S的照度降低。
圖2A、2B、圖4A、4B、圖6A、6B的像差圖中，G表示波長(zhǎng)550nm下的像差，R表示波長(zhǎng)620nm下的像差，B表示波長(zhǎng)450nm下的像差，S(弧矢畫像的倒影)、M(子午圖像的倒影)每一個(gè)都表示波長(zhǎng)550nm下的像差。Y是像高，F(xiàn)no是F數(shù)。
以下對(duì)各個(gè)實(shí)施例的特征進(jìn)行說明。
在各個(gè)實(shí)施例中，特征是作為整體有6個(gè)透鏡單元，從廣角端到望遠(yuǎn)端變焦時(shí)至少使4個(gè)透鏡單元移動(dòng)。
在各個(gè)實(shí)施例中，通過采用負(fù)光焦度的透鏡單元先行的負(fù)引導(dǎo)型結(jié)構(gòu)容易確保畫面的廣角及長(zhǎng)的反焦距。另外，把用于變焦的可移動(dòng)透鏡單元作成4個(gè)成分能夠修正變焦的像差變動(dòng)，在全變焦范圍內(nèi)得到廣泛的光學(xué)性能。
另外，為了變焦，第1、第6透鏡單元同時(shí)相對(duì)像面固定，使焦距全長(zhǎng)不變。因此可以確保投射部分的堅(jiān)牢性，另外在變焦時(shí)通過固定有效直徑大的透鏡單元(第1透鏡單元)可以使重量平衡變化小，在機(jī)構(gòu)方面起到有利的作用。
當(dāng)把第1透鏡單元的焦距記為f1、空氣換算反焦距記為bf、廣角端的整個(gè)系統(tǒng)的焦距記為fw時(shí)，滿足以下(1)式1.7＜bf/(|f1|·fw)1/2＜2.3-------(1)條件式(1)是實(shí)現(xiàn)廣角化并同時(shí)得到足夠長(zhǎng)度的反焦距的條件。如果超過上限，則第1透鏡單元L1的光焦度會(huì)過強(qiáng)，特別是難以進(jìn)行軸外光線的像差修正。相反，如果超過下限，則由于第1透鏡單元L1的光焦度(焦距的倒數(shù))變?nèi)酰虼送哥R的直徑呈增大的傾向，進(jìn)而透鏡的全長(zhǎng)會(huì)變長(zhǎng)，機(jī)械構(gòu)造不理想。
當(dāng)把第1透鏡單元和第2透鏡單元的焦距分別記為f1和f2時(shí)，滿足式(2)0.5＜|f1|/f2＜0.9---------(2)條件式(2)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定了主變焦透鏡單元的第2透鏡單元L2和第1透鏡單元L1的關(guān)系。如果超過上限，則變焦時(shí)的像差變化大，難以修正，如果超過下限，則變焦時(shí)的第2透鏡單元L2的移動(dòng)量會(huì)變大，難以小型化。
當(dāng)把廣角端的整個(gè)系統(tǒng)的焦距記為fW，上述第4透鏡單元的焦距記為f4時(shí)，滿足式(3)10＜|f4|/fw＜40-----------(3)條件式(3)是規(guī)定修正成像位置隨變焦的變動(dòng)的修正透鏡單元(補(bǔ)償棱鏡)L4的倍率的條件。如果超過下限，則第4透鏡單元的L4的光焦度過強(qiáng)，反焦距加長(zhǎng)到所需要的以上，難以小型化，是不理想的。相反，如果超過上限，則第4透鏡單元的L4的光焦度過弱，變焦中移動(dòng)量增多，是不理想的。
另外，第6透鏡單元L6由一片或一片以上正透鏡構(gòu)成，當(dāng)把構(gòu)成該一片或一片以上正透鏡的材料的阿貝數(shù)中最小的阿貝數(shù)記為υ6p時(shí)，滿足以下(4)式υ6p＜30--------(4)條件式(4)是把高色散性材料用于正透鏡時(shí)的條件。高色散性且高光焦度的兩個(gè)透鏡面通過使用凸面的正透鏡可以保持相對(duì)像面的遠(yuǎn)心性，同時(shí)可以起到抑制在第5透鏡單元L5中發(fā)生的高次倍率色像差的作用。如果超過上限，則難以充分修正呈低色散狀態(tài)的倍率色像差，進(jìn)而由于伴隨著一般使用的玻璃為低色散玻璃，具有低光焦度的傾向，所以難以得到足夠的遠(yuǎn)心性。
另外，為了謀求像差修正及裝置整體的小型化，上述條件式(1)～(4)的數(shù)值范圍可以設(shè)定如下1.9＜bf/(|f1|·fw)1/2＜2.2--(1a)0.55＜|f1|/f2＜0.8---------------(2a)11＜|f4|/fw＜38 --------------------(3a)υ6p＜28------------------------------------(4a)各個(gè)實(shí)施例中，第1透鏡單元L1從前至后順序地由兩個(gè)透鏡面凸形的正透鏡、凸面朝向前方的彎月形的負(fù)透鏡、兩片負(fù)透鏡、凸面朝向后方的彎月形的正透鏡構(gòu)成。這樣，第1透鏡單元L1最前方設(shè)置了正透鏡，主要很好地修正在廣角端變焦位置的畸變像差。
另外，為了把高次倍率色像差抑制得很小，在軸外光線高度小的、最后方側(cè)的正透鏡中使用色散大的(阿貝數(shù)小)材料。另外，第1透鏡單元L1的2片正透鏡間設(shè)置的3片負(fù)透鏡，用上述形狀構(gòu)成，使得具有分割3片負(fù)透鏡的各透鏡面中的光焦度，負(fù)透鏡產(chǎn)生的畸變像差、像散、慧型像差成為最小的。
第2透鏡單元L2，由正透鏡、負(fù)透鏡、孔徑光闌、兩透鏡面為凸形的正透鏡構(gòu)成(實(shí)施例1、3)，或由兩透鏡面為凸形的正透鏡、負(fù)透鏡、孔徑光闌、兩透鏡面為凸形的正透鏡構(gòu)成(實(shí)施例2)。
第3透鏡單元L3，由兩透鏡面為凹型的負(fù)透鏡和兩透鏡面為凸形的正透鏡粘合的透鏡構(gòu)成。
第2透鏡單元L2和第3透鏡單元L3主要擔(dān)當(dāng)變焦透鏡單元的作用，提供大的光焦度。因此在正透鏡中使用折射率高的玻璃材料，ペッッバ-ル和及變焦時(shí)的球面像差等像差變動(dòng)減小。如果要求大口徑、高析像力，則后方的像面深度要淺；而如果中間像高等像面彎曲及像散大，則析像感會(huì)急劇惡化。因此，第2透鏡單元L2如前所述構(gòu)成，以此將ペッッバ-ル和修正為很小。
特別是，顏色不華麗時(shí)，在可視光寬頻帶中為了很好地修正倍率色像差，在正透鏡中使用有異常色散性的鑭族的重燧石等材料能夠有效地修正。
另外，孔徑光闌存在于第2透鏡單元L2內(nèi)，變焦時(shí)與第2透鏡單元L2同時(shí)移動(dòng)，可以抑制變焦時(shí)的軸外像差變動(dòng)。
第4透鏡單元L4由兩透鏡面為凹型的負(fù)透鏡和兩透鏡面為凸形的正透鏡構(gòu)成。
第4透鏡單元L4擔(dān)負(fù)修正變焦時(shí)焦面的移動(dòng)。對(duì)于變焦全域(可變焦距全域)，第4透鏡單元L4的倍率在等倍或等倍以上，從廣角端向望遠(yuǎn)端變焦時(shí)，向后方移動(dòng)。
第5透鏡單元L5從前至后順序地由負(fù)透鏡、兩透鏡面為凸形的正透鏡、凸面朝向后方的彎月形的負(fù)透鏡構(gòu)成，這些各個(gè)透鏡可以是獨(dú)立的，也可以包括粘合了2個(gè)或2個(gè)以上透鏡的接合透鏡。
在從孔徑光闌ST觀看時(shí)配置于縮小側(cè)的第5透鏡單元L5的前方軸上光線的入射高度為最小的位置上，通過配置具有強(qiáng)的負(fù)光焦度的透鏡，可以很有效地把ペッッバ-ル和抑制為很小。還有，通過利用2片或3片粘合的透鏡，容易修正倍率色像差，同時(shí)可以使各個(gè)透鏡具有比較小的曲率，鈍化制造上易于成為問題的敏感度。
在各個(gè)實(shí)施例中，第5透鏡單元L5由3片粘合的透鏡構(gòu)成，在兩個(gè)透鏡面把凸面的正透鏡夾在中間的曲率小的2片透鏡上提供強(qiáng)的負(fù)光焦度。根據(jù)該強(qiáng)的負(fù)光焦度，可以有效地減小ペッッバ-ル和。另外，通過采用粘合透鏡起到抑制倍率色像差的作用。而且，由于能夠把主平面位置配置在液晶顯示元件LCD側(cè)，因此對(duì)于光瞳有利于確保遠(yuǎn)心性及反焦距。
第6透鏡單元L6，由兩透鏡面為凸形的正透鏡構(gòu)成。該正透鏡為了從孔徑光闌ST看配置于縮小側(cè)的負(fù)光焦度的透鏡單元跳出來的光線平緩地曲折以便具有良好的遠(yuǎn)心性，而最好使用作為玻璃材料具有高折射率的材料，如果這樣做，則容易減小ペッッバ-ル和。另外，第6透鏡單元L6使用了高光焦度且高色散的正透鏡，對(duì)于像面保持遠(yuǎn)心性的同時(shí)可以起到抑制第5透鏡單元L5的負(fù)透鏡中發(fā)生的高次倍率色像差的作用。
為了整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)小型化，增加各個(gè)透鏡的光焦度是必要的。為了修正這時(shí)的光焦度增加帶來的各種像差的增加，最好在投影透鏡PL內(nèi)部至少采用1片非球面透鏡。具體地講，在圖5的實(shí)施例3中，把第1透鏡單元L1的、從前方開始數(shù)第4個(gè)負(fù)透鏡的前方一側(cè)的透鏡面做成非球面。
非球面最好由鑄型玻璃或者復(fù)制光柵構(gòu)成，但是，根據(jù)析像度的目標(biāo)和非球面透鏡的敏感度，也可以使用塑料的非球面透鏡。雖然也依賴于要去除的像差，但是為了很好的修正像面彎曲、像散等軸外像差，采用從第1及第5和第6透鏡單元的孔徑光闌ST的位置到盡可能遠(yuǎn)的位置是有效的。
孔徑光闌ST可以設(shè)置為本來獨(dú)立移動(dòng)的光圈組，如果同時(shí)考慮生產(chǎn)上添加凸輪槽等，可以配置在第2或第3透鏡單元內(nèi)的變焦透鏡單元內(nèi)，這樣就能夠很有效地修正聚焦時(shí)的像差變動(dòng)。
如以上所說明的那樣，如果依據(jù)各實(shí)施例，則可以實(shí)現(xiàn)大口徑、縮小側(cè)具有良好的遠(yuǎn)心性、高析像、低畸變、在可視光寬頻帶內(nèi)具有很好地修正倍率像差的長(zhǎng)的反焦距的反焦距型的變焦鏡頭。進(jìn)而，在1.8m的短投射距離中可以得到60英寸的大屏幕投影圖像。
以下，示出分別對(duì)應(yīng)實(shí)施例1～3的變焦透鏡的數(shù)值數(shù)據(jù)的數(shù)值實(shí)施例1～3。各個(gè)數(shù)值實(shí)施例中i表示從放大側(cè)(前方)開始的光學(xué)面的順序，ri是第i號(hào)光學(xué)面(第i面)的曲率半徑，di是第i面與第(i+1)面的間隔，ni和υi分別是對(duì)于d線的第I個(gè)光學(xué)材料的材質(zhì)折射率，表示阿貝數(shù)。f是焦點(diǎn)距離，F(xiàn)no是F數(shù)。另外，數(shù)值實(shí)施例1～3的最縮小側(cè)的3個(gè)面是構(gòu)成相當(dāng)于色合成棱鏡或者面平板、各種濾光片等相當(dāng)?shù)牟ＡKGB的面。
另外，當(dāng)把k作為圓錐常數(shù)，A、B、C、D作為非球面系數(shù)，以面頂點(diǎn)為基準(zhǔn)，把距光軸的高度h位置中的光軸方向的變位記為x時(shí)，非球面形狀可以用[數(shù)1]表示。
x=(1/r)h21+{1-(1+k)(h/r)2}+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10]]>其中r是近軸曲率半徑。另外，如[e-Z]表示的是「10-Z」。
上述各條件式(1)～(4)與數(shù)值實(shí)施例1～3的各數(shù)值的關(guān)系示于表1。
數(shù)值實(shí)施例1iri di ni νi1 113.900 3.811 1.72000 50.22 -2324.5940.1503 51.859 1.600 1.69680 55.54 23.124 6.1665 2309.678 1.600 1.69680 55.56 35.836 6.4937 -36.287 1.600 1.69680 55.58 107.216 7.1289 -95.912 4.560 1.83400 37.210-34.286 (可變D10)1143.509 5.088 1.63980 34.512-1026.44022.9821324.184 1.700 1.65160 58.61415.689 20.5682415(光圈) 4.334241675.917 4.468 1.51633 64.117-27.394 (可變D17)18-52.882 1.500 1.83400 37.21929.124 5.708 1.51823 58.920-29.134 (可變D20)21-28.832 1.600 1.83400 37.22253.636 0.1502343.349 5.158 1.80518 25.424-43.359 (可變D24)25-72.144 1.600 1.80518 25.42624.550 11.452 1.60311 60.627-24.560 1.600 1.80518 25.428-41.022 (可變D28)2973.690 5.234 1.84666 23.830-73.680 1.00031 ∞ 60.000 1.74400 44.832 ∞ 6.000 1.51633 64.133 ∞

Fno＝2.0-2.3
數(shù)值實(shí)施例2iridiniνi1 123.8123.811 1.51633 64.12-311.0060.1503 52.482 1.700 1.69680 55.54 24.197 4.8155 116.9081.700 1.69680 55.56 32.549 7.5227 -29.6191.700 1.69680 55.58 117.5506.3669-123.3044.773 1.83400 37.210-35.252 (可變D10)11 80.8954.891 1.63980 34.512-90.55626.69413374.2811.700 1.72000 50.214 19.8531.1449715 28.3662.91551 1.61293 37.016 96.68011.97117 (光圈)0.30018 50.4414.457 1.65844 50.919-31.225 (可變D19)20-43.5871.700 1.83400 37.221 31.1404.955 1.51633 64.122-31.150 (可變D22)23-26.2472.200 1.83400 37.224 58.2370.15025 49.0075.542 1.80518 25.426-29.326 (可變D26)27-38.9741.700 1.80518 25.428 26.85811.7751.60311 60.629-19.5572.100 1.84666 23.830-30.998 (可變D30)31 72.7725.087 1.84666 23.832-88.5271.00033 ∞ 60.0001.74400 44.834 ∞ 6.000 1.51633 64.135 ∞

Fno＝2.0-2.3
數(shù)值實(shí)施例3iridiniνi1 115.3563.5931.72000 50.22-1411.068 0.0653 50.3781.5821.69680 55.54 23.0016.1175 1208.830 1.7901.69680 55.56 35.7706.1987*-36.3261.6261.69680 55.58 92.8297.5069 -106.651 4.5371.83400 37.210-35.136 (可變D10)11 43.7185.0281.63980 34.512-895.592 22.98613 23.7581.7021.65160 58.614 15.32619.38615 (光圈)4.5296216 73.4604.5091.51633 64.117-26.599 (可變D17)18-51.5131.6161.83400 37.219 29.0125.7191.51823 58.920-29.072 (可變D20)21-29.1871.6051.83400 37.222 51.2070.15023 42.1085.4211.80518 25.424-42.704 (可變D24)25-68.8041.6051.80518 25.426 24.15711.464 1.60311 60.627-24.4991.7021.80518 25.428-41.387 (可變D28)29 73.3885.2241.84666 23.830-72.2761.00031 ∞ 60.000 1.74400 44.832 ∞ 6.0001.51633 64.133 ∞

Fno＝2.0-2.37面※…是玻璃型非球面，非球面常數(shù)如下r＝-2.75286e-02 K＝-2.89785e-02A＝-1.24937e-07 B＝3.2469e-09 C＝-2.37336e-11 D＝5.25583e--14
表1

(第2實(shí)施形態(tài))以下，對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的投影光學(xué)系統(tǒng)(投影透鏡)進(jìn)行說明。
圖7～16是使用實(shí)施例4～13的投影透鏡的圖像投影裝置(液晶視頻投影儀)的主要部分的概略圖。圖17～26是對(duì)應(yīng)實(shí)施例4～13的后述的數(shù)值實(shí)施例4～13的、數(shù)值用單位mm表示時(shí)廣角端(短焦距端)和望遠(yuǎn)端(長(zhǎng)焦距端)的像差圖。像差圖中實(shí)施例4～7假定物體距離(第1透鏡單元到屏幕的距離)是2.85m，實(shí)施例8～13假定物體距離(第1透鏡單元到屏幕的距離)是2.1m。
圖7～16中，左方是屏幕側(cè)(放大共軛側(cè)、前方)，右方是原圖像側(cè)(縮小共軛側(cè)、后方)。L1是第1透鏡單元、L2是第2透鏡單元、L3是第3透鏡單元、L4是第4透鏡單元、L5是第5透鏡單元、L6是第6透鏡單元。P表示的是色分離、色合成棱鏡等的玻璃塊。該玻璃塊在實(shí)施例4～13中記載為用2片構(gòu)成，但還既可以分為多個(gè)玻璃塊，也可以按照適當(dāng)?shù)暮穸仍O(shè)置空氣間隔進(jìn)行分離。該玻璃塊P假定為分色棱鏡、偏光分離元件、色濾光片等在設(shè)計(jì)上設(shè)定。
像差圖里表示的是，從左開始，球面像差、像面彎曲、畸變像差、倍率色像差。像差圖分別示出球面像差、像散(像面彎曲)、畸變(％)倍率色像差，上段記為廣角端(WIDE)、下端記為望遠(yuǎn)端(TELE)。球面像差示出550nm、470nm和620nm的情況。倍率色像差示出的是在550nm基準(zhǔn)下，470nm、620nm的值。像散中實(shí)線表示的是弧矢截面、點(diǎn)畫線表示的是子午截面。
實(shí)施例4～8，從放大共軛側(cè)開始順序地，由負(fù)光焦度的第1透鏡單元L1、正光焦度的第2透鏡單元L2、負(fù)光焦度的第3透鏡單元L3、正光焦度的第4透鏡單元L4的4個(gè)透鏡單元構(gòu)成，變焦時(shí)第4透鏡單元L4是固定的，在該第4透鏡單元L4旁邊有孔徑光闌。實(shí)施例4～8中第1、2、3透鏡單元在變焦時(shí)可以移動(dòng)。
另外，實(shí)施例4～8中實(shí)施例5、6的F數(shù)為1.6和大口徑投影透鏡的實(shí)施例，其他的實(shí)施例4、7、8的F數(shù)為2。
實(shí)施例5、8示出縮小側(cè)共軛面(原圖像)的最大像高y下的主光線的原圖像上的偏差角θ在負(fù)側(cè)，即從出現(xiàn)像差的原圖像一側(cè)看到的光瞳位置在正側(cè)(與原圖像相比，縮小側(cè)(后方))的例子。用這樣的結(jié)構(gòu)往往可以使最末的透鏡(最縮小側(cè)的透鏡)的直徑大型化。
實(shí)施例9～13是變焦時(shí)，第1透鏡單元L1和最末的透鏡單元(第5透鏡單元L5或第6透鏡單元L6)固定，其他透鏡單元移動(dòng)的例子?？讖焦怅@位于各個(gè)移動(dòng)組中。實(shí)施例9～13孔徑光闌雖然位于移動(dòng)組中，但是構(gòu)成了抑制光瞳位置變化的結(jié)構(gòu)。
對(duì)實(shí)施例9～13進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
首先，實(shí)施例9、13是從放大共軛側(cè)開始，順序地具有負(fù)正負(fù)正正正光焦度的6個(gè)透鏡單元的6組結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例10～12是從放大共軛側(cè)開始，順序地具有負(fù)正負(fù)正正光焦度的5個(gè)透鏡單元的5組結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例9、10、13是縮小側(cè)共軛面(原圖像)的最大像高y下的主光線的原圖像上的偏差角θ在負(fù)側(cè)，即從出現(xiàn)像差的原圖像觀看的光瞳位置在正側(cè)(與原圖像相比，縮小側(cè))的例子。
實(shí)施例4～13的每一個(gè)投影透鏡為了加長(zhǎng)反焦距，在最靠近放大側(cè)設(shè)置負(fù)光焦度的透鏡單元(第1透鏡單元)，為了抑制變焦時(shí)光瞳位置的變動(dòng)而且為了對(duì)于原圖像(縮小側(cè)共軛面)較遠(yuǎn)地設(shè)定光瞳(縮小側(cè)呈遠(yuǎn)心效果)，在最縮小側(cè)設(shè)置變焦時(shí)不移動(dòng)的正光焦度的透鏡單元。另外，使第1透鏡單元L1沿光軸移動(dòng)進(jìn)行屏幕上的對(duì)焦。
實(shí)施例4～13投影光學(xué)系統(tǒng)的反焦距(最后方(縮小共軛側(cè))的透鏡和原圖像間的空氣換算距離)是有效像園(像圈、圍繞液晶顯示元件等原圖像的園)的直徑的2.5倍或其以上，當(dāng)把有效像圓的直徑記為φ、從上述原圖像位置到在原圖像側(cè)觀看的近軸光瞳的位置的短焦距端中的距離記為tk時(shí)，滿足以下式(5)|φ/tk|＜0.12(5)另外，當(dāng)把縮小側(cè)共軛面位置(原圖像)中的最大像高的主光線與縮小側(cè)共軛面(原圖像)位置中的面法線構(gòu)成的角度記為θ時(shí)，構(gòu)成為滿足|θ|＜0.8°(6)另外，當(dāng)把最縮小共軛側(cè)(后方)的透鏡直徑記為D，反焦距(最后方的透鏡和原圖像間的空氣換算距離)記為bf時(shí)，構(gòu)成為滿足0.6＜D/bf＜0.92 (7)按照與上述有效像圓的直徑φ的關(guān)系，最好把D構(gòu)成為滿足1.5＜D/φ＜2.5(8)當(dāng)把位于最縮小共軛側(cè)(后方)的透鏡單元的焦距記為fk時(shí)，最好滿足0.9＜bf/fk＜2.0(9)特別是最好在有效像圓的直徑φ和反焦距fk之間有以下的關(guān)系0.3＜φ/bf＜0.47 (10)下面對(duì)條件式的技術(shù)意義進(jìn)行說明。
條件式(5)是為了本實(shí)施例的投影透鏡有效地取入反射型顯示元件等顯示體面上的反射光的必要條件。如果脫離該條件時(shí)，即使多么明亮、周邊光度多的投影透鏡也難以在屏幕上有效地投影。
對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)的說明。使用透射型液晶顯示元件的情況下，從光源側(cè)透過液晶顯示元件的光束的主光線(光束中心的光線)是設(shè)定為向液晶顯示元件大致垂直(遠(yuǎn)心)入射的。因此，對(duì)于該光束如果把大致遠(yuǎn)心(光瞳距離十分長(zhǎng))的透鏡作為投影透鏡，則投影透鏡側(cè)的損失幾乎依賴于開口率(vignetting factor)。即，對(duì)于照明光束，投影透鏡的有效光束如果大致相同，可以說幾乎沒有投影透鏡產(chǎn)生的損失。照明光束與透鏡有效光束分別獨(dú)立。
與此不同，使用反射型液晶顯示元件的情況下，如果來自光源側(cè)的照明光的主光線對(duì)于液晶顯示元件不垂直，則不能用投影透鏡取入液晶顯示元件表面的反射光(反射光不返回透鏡內(nèi))，照明光的利用率降到投影透鏡的開口率以上。即，使用反射型顯示元件的投射光學(xué)系統(tǒng)中，成為『液晶顯示元件的反射光＝投影透鏡取入的光束』，這一點(diǎn)如果與按照投影透鏡的有效直徑張開的角度一致，光的利用率最好，照明光束與透鏡有效光束成為從屬的關(guān)系。簡(jiǎn)單而言，如果投向液晶顯示元件的光束和液晶顯示元件反射的光束相同，效率好。如果投向液晶顯示元件的光束從液晶顯示元件顯示面的法線錯(cuò)開θ，反射光相對(duì)錯(cuò)開2θ。最好使θ盡量小。這一點(diǎn)意味著與使用透射型液晶顯示元件的投影儀相比，使用反射型液晶顯示元件的投影儀的投影透鏡的光瞳的長(zhǎng)度容易影響明亮度。
另外，在投影透鏡的后方(原圖像側(cè))配置的構(gòu)成玻璃塊P的色合成、分離棱鏡，如果尺寸小就不能透過明亮的寬范圍的光量，不能充分產(chǎn)生帶有明亮開口的投影透鏡的效率。另外，特別是使用反射型液晶顯示元件的情況下，由于把色分離的光束投入到投影透鏡的光路中，進(jìn)而需要在同一個(gè)進(jìn)行色合成，因此，在投影透鏡的縮小側(cè)必須具有2.5倍或2.5倍以上的像園(有效像園)厚度的棱鏡塊。
條件式(6)是用投影透鏡更有效地取入反射型液晶顯示元件的反射光的必要條件。條件式(6)中，θ如果是無像差透鏡，根據(jù)像高可以是一定的，但是，實(shí)際上產(chǎn)生像差，在像高或變焦等中會(huì)變動(dòng)。如果脫離這個(gè)條件，則不能夠使投影在屏幕上的圖像的亮度充分。
一般，由于在最大像高y下，周圍光量最小，因此，如果在中間像高中光量有富裕，則可以在全部的像高下不滿足條件式(6)，因此，在上述投影透鏡的最縮小側(cè)配置變焦時(shí)不動(dòng)的正光焦度的透鏡單元是理想的。
條件式(7)是維持適當(dāng)?shù)姆唇咕嗟耐瑫r(shí)，實(shí)現(xiàn)明亮的投影透鏡的條件。在液晶顯示元件的光軸中心以及周邊如果不能以適當(dāng)?shù)慕嵌仍谕队巴哥R中取入光束，則成為暗光學(xué)系統(tǒng)。具體地講，從液晶顯示元件以遵從F數(shù)的角度向投影透鏡照射光軸中心。(F數(shù)＝1/(2sinρ)光軸±ρ是來自液晶顯示元件的軸上光束的張角)。另外，如果周邊部位開口率大，則用與光軸上同等的角度照射周邊部分。因此，如果脫離條件(7)的范圍，作為投影透鏡難以明亮。
這時(shí)，為了達(dá)到明亮的光學(xué)系統(tǒng)，F(xiàn)數(shù)在3以下是理想的。
條件式(7)所說的透鏡的直徑D是指對(duì)于該透鏡的有效直徑De大3％至5％左右。
條件式(8)是用于亮度地適當(dāng)?shù)卦O(shè)定周邊光量的條件。如果脫離條件(8)的下限，不僅周邊光量不足，而且難以加長(zhǎng)至周邊的光瞳的長(zhǎng)度。如果脫離上限，透鏡系統(tǒng)會(huì)大型化，是不適宜的。
條件式(9)是適當(dāng)保持進(jìn)入到色分離、色合成使用的棱鏡的反焦距的間隔，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定上述投影透鏡在最縮小側(cè)設(shè)置的透鏡單元的焦距fk的必要公式。如果脫離該式，變焦時(shí)光瞳位置的移動(dòng)會(huì)變大，而且不能將光瞳設(shè)置到遠(yuǎn)處(縮小側(cè)遠(yuǎn)心處)。
條件式(10)是對(duì)于有效像園，是用于適當(dāng)?shù)匾杂行У拇笮∨渲蒙蛛x、色合成系統(tǒng)的棱鏡發(fā)的條件。如果超過上限，則不能確保適宜的反焦距，如果超過下限則會(huì)大型化。
以下，示出對(duì)應(yīng)實(shí)施例4～13的數(shù)值實(shí)施例4～13的透鏡數(shù)據(jù)。表2示出了對(duì)于各個(gè)實(shí)施例計(jì)算了上述各個(gè)條件式的值的結(jié)果。

數(shù)值實(shí)施例5
數(shù)值實(shí)施例6
數(shù)值實(shí)施例7
數(shù)值實(shí)施例8
數(shù)值實(shí)施例9
數(shù)值實(shí)施例10
數(shù)值實(shí)施例11
數(shù)值實(shí)施例12
數(shù)值實(shí)施例13
表2 圖27是在使用反射型的液晶顯示元件的投影儀(畫像投影裝置)中，適用了本發(fā)明的變焦光學(xué)系統(tǒng)或投影光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)施形態(tài)的主要部位的概略圖。
從照明光學(xué)系統(tǒng)101發(fā)出的光束，通過光束分裂器反射后，入射到反射型液晶顯示屏103后再反射，其后，用液晶顯示屏103調(diào)制后的光束通過分光器102，入射到由實(shí)施例1～3所示的變焦透鏡或?qū)嵤├?～13所示的投影透鏡構(gòu)成的投影光學(xué)系統(tǒng)104，由投影光學(xué)系統(tǒng)104，把根據(jù)液晶顯示屏103的畫像信息投影到屏幕105。
權(quán)利要求
1.一種變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于從前至后按順序具備具有負(fù)的光焦度的第1透鏡單元；具有正的光焦度的第2透鏡單元；具有負(fù)的光焦度的第3透鏡單元；具有第4透鏡單元；具有負(fù)的光焦度的第5透鏡單元；具有正的光焦度的第6透鏡單元；其中，在變焦時(shí)各透鏡單元的間隔變化，而上述第1透鏡單元及第6透鏡單元為變焦而處于不動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)把上述第1透鏡單元的焦距記為f1、空氣換算反焦距記為bf、短焦距端的整個(gè)系統(tǒng)的焦距記為fW時(shí)，滿足以下條件1.7＜bf/(|f1|·fw)1/2＜2.3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于上述第1透鏡單元從前至后按順序由兩個(gè)透鏡面為凸形的正透鏡元件、凸面朝向前方的彎月形的負(fù)透鏡元件、兩片負(fù)透鏡元件、凸面朝向后方的彎月形的正透鏡元件構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)把上述第1透鏡單元和第2透鏡單元的焦距分別記為f1和f2時(shí)，滿足以下條件0.5＜|f1|/f2＜0.90。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)把短焦距端的整個(gè)系統(tǒng)的焦距記為fW，上述第4透鏡單元的焦距記為f4時(shí)，滿足以下條件10＜|f4|/fw＜40
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于上述第6透鏡單元具有1片或1片以上的正透鏡元件，而且當(dāng)把構(gòu)成該1片或1片以上的正透鏡元件的材料的阿貝數(shù)中最小的阿貝數(shù)記為υ6p時(shí)，滿足以下條件υ6p＜30。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于上述第5透鏡單元從前至后按順序由負(fù)透鏡元件、兩個(gè)透鏡面為凸形的正透鏡元件、凸面朝向后方的彎月形的透鏡元件構(gòu)成。
7.一種投影光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)把原圖像放大投影到投影面上，其特征在于具備多個(gè)透鏡單元，該多個(gè)透鏡單元的間隔在變焦時(shí)變化，其中，上述投影光學(xué)系統(tǒng)的空氣換算反焦距為在原圖像位置的有效像圓的直徑的2.5倍或2.5倍以上，而且當(dāng)把其有效像圓的直徑記為φ、從上述原圖像位置到從上述原圖像一側(cè)看到的近軸光瞳的位置的短焦距端的距離記為tk時(shí)，滿足以下條件|φ/tk|＜0.12。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于上述多個(gè)透鏡單元中，在最接近上述投影面的位置上配置的透鏡單元具有負(fù)的光焦度，在最接近上述原圖像的位置上配置的透鏡單元具有正的光焦度，而且在最接近上述原圖像的位置上配置的透鏡單元在變焦時(shí)處于不動(dòng)狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)把上述原圖像位置中的最大的像高的主光線與上述原圖像位置中的面法線構(gòu)成的角度記為θ時(shí)，滿足以下條件|θ|＜0.8°。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)把在最接近上述原圖像的位置上配置的透鏡元件的直徑記為D，上述投影光學(xué)系統(tǒng)的空氣換算反焦距記為bf時(shí)，滿足以下條件0.6＜D/bf＜0.92。
11.根據(jù)權(quán)利要求書7所述的投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)把在最接近上述原圖像的位置上配置的透鏡元件的直徑記為D時(shí)，滿足以下條件1.5＜D/φ＜2.5。
12.一種圖像投影裝置，其特征在于具備顯示原圖像的圖像顯示元件；把該原圖像投影到投影面上的權(quán)利要求1所述的變焦光學(xué)系統(tǒng)。
13.一種圖像投影裝置，其特征在于具備顯示原圖像的圖像顯示元件；把該原圖像投影到投影面上的利要求7所述的變焦光學(xué)系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種廣視場(chǎng)角、反焦距長(zhǎng)的變焦光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是從前至后按順序具備為了變焦而處于不動(dòng)狀態(tài)的負(fù)光焦度的第1透鏡單元、正光焦度的第2透鏡單元、負(fù)光焦度的第3透鏡單元、第4透鏡單元、負(fù)光焦度的第5透鏡單元、為了變焦而處于不動(dòng)狀態(tài)的正光焦度的第6透鏡單元。第1透鏡單元L1的焦距記為f1、空氣換算反焦距記為bf、廣角端的整個(gè)系統(tǒng)的焦距記為fw時(shí)，滿足以下條件1.7＜bf/(|f1|·fw)
文檔編號(hào)G02B15/177GK1580856SQ20041005659
公開日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2004年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月11日
發(fā)明者山崎真司, 中山博喜 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社