專利名稱：投影用變焦透鏡及投射型顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種搭載于投射型顯示裝置等的6組結(jié)構(gòu)4組移動(dòng)的投影用變焦透鏡 以及搭載有該投影用變焦透鏡的投射型顯示裝置，尤其，涉及一種適于在電影院等向大畫 面屏幕上進(jìn)行投影的投影用變焦透鏡及投射型顯示裝置。
背景技術(shù)：
以往，使用液晶顯示裝置或DMD顯示裝置等的光閥、且后截距較長的投射投影裝 置(投射型顯示裝置)得以廣泛普及(參照下述專利文獻(xiàn)1)。并且，近幾年，電影院等中也正在利用作為這種投射投影裝置的且可適用于大畫 面、并可放映較高精細(xì)的圖像的裝置。在這種電影院用的投射投影裝置中，采用基于反射型液晶顯示元件或DMD的3板 方式，并且要求更長的后截距且與其他同樣具有良好的遠(yuǎn)心性。一般，將投影距離除以屏幕寬度后的值叫作投影比(；^ α— > *才)。屏幕尺寸和 從屏幕到放映室的距離(投影距離)按每個(gè)電影院各不相同。由此，在按每個(gè)電影院所適 宜大小影像的投影上，需要各自適宜投影比所對應(yīng)的透鏡，但若從成本方面考慮實(shí)際一個(gè) 一個(gè)地準(zhǔn)備這些就并非是上策。因此，可通過使用變焦透鏡并使能對應(yīng)的投影比持有寬度 來解決此課題。但是，以往的投射器用的多數(shù)透鏡，在變焦時(shí)數(shù)字孔徑(以下有時(shí)用“Fno. ”代替) 變化。通常因?yàn)镕no.在望遠(yuǎn)端側(cè)比在廣角端側(cè)還暗，所以在那種變焦透鏡中，即使在同樣 屏幕尺寸的電影院中，投影比大的電影院的影像變暗的問題會(huì)產(chǎn)生。并且，透鏡的變焦比越變大透鏡的通用性越高，但其另一方面，在以往的投射器用 的透鏡中，有變焦比越變大Fno.的變動(dòng)越變大的傾向、而在電影院用途上不合適的問題會(huì) 產(chǎn)生。作為解決這種因隨著變焦比的變化Fno.變動(dòng)而不適合于電影院用途的問題之透 鏡，公知有下述專利文獻(xiàn)2記載的變焦透鏡，但在該專利文獻(xiàn)2記載的透鏡因?yàn)槭强勺兘咕?透鏡，所以還存有如下課題變倍時(shí)遠(yuǎn)心性無法保持一定的課題或在設(shè)置以后當(dāng)需要變倍 時(shí)操作調(diào)整復(fù)雜的課題。并且，作為在變焦時(shí)Fno.為一定且變焦比大的透鏡，公知有下述專利文獻(xiàn)3中記 載的透鏡，但該專利文獻(xiàn)3中所記載的透鏡由于作為電影院用后截距小、且使用粘合透鏡 (也稱接合透鏡)，所以在搭載于使用氙氣燈等輸出極強(qiáng)光的光源的投射投影裝置時(shí)，由于 這種強(qiáng)光而使透鏡粘合用的粘合劑明顯變質(zhì)、劣化，也有導(dǎo)致透鏡性能降低之虞。鑒于這種情況申請本發(fā)明人提案有具有適當(dāng)?shù)暮蠼咕?、并在變焦時(shí)Fno. —定且 變焦比大、并且不使用粘合透鏡的通用性高的遠(yuǎn)心投影用變焦透鏡，相對于專利廳公開 (參照下述專利文獻(xiàn)4、5)。專利文獻(xiàn)1 日本專利公開平8-201690號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本專利公開2002-122782號公報(bào)[0013]專利文獻(xiàn)3 日本專利公開2007-241184號公報(bào)專利文獻(xiàn)4 日本專利申請2007-304317號說明書專利文獻(xiàn)5 日本專利申請2007-304318號說明書 所述專利文獻(xiàn)4中記載的發(fā)明(以下稱為“提案發(fā)明4”)所涉及的投影用變焦透 鏡，是5組結(jié)構(gòu)3組移動(dòng)的變焦透鏡，在第4透鏡組和第5透鏡組之間配設(shè)有變倍時(shí)固定的 光闌。另一方面，在所述專利文獻(xiàn)5中記載的發(fā)明(以下稱為“提案發(fā)明5”)所涉及的 投影用變焦透鏡，是6組結(jié)構(gòu)4組移動(dòng)的變焦透鏡，在第4透鏡組和第5透鏡組之間配設(shè)有 變倍時(shí)獨(dú)立移動(dòng)的的光闌。該提案發(fā)明5的變焦透鏡與提案發(fā)明4的變焦透鏡相比具有可實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步廣角化 的優(yōu)點(diǎn)，但因?yàn)橐苿?dòng)組在更靠縮小側(cè)配置，所以對也包含機(jī)構(gòu)的透鏡的外徑進(jìn)行比較時(shí)，配 設(shè)于縮小側(cè)的透鏡的外徑在提案發(fā)明5的變焦透鏡中大。一般，在透鏡外徑部具備用于使投射型顯示裝置和透鏡連結(jié)的連結(jié)機(jī)構(gòu)，但在與 原有的針對電影院的投射型顯示裝置連結(jié)時(shí)，大多會(huì)該連結(jié)機(jī)構(gòu)在比光闌位置(在提案發(fā) 明5的變焦透鏡中為在廣角端的光闌位置)更靠縮小側(cè)設(shè)置。在原有的投射型顯示裝置中，因?yàn)橛糜谂渲猛队坝猛哥R的空間大小已定，所以為 了將提案的新投影用透鏡搭載于原有的裝置，至少需要在比配設(shè)連結(jié)機(jī)構(gòu)的位置更靠縮小 側(cè)的透鏡外徑是在裝置側(cè)準(zhǔn)備的透鏡配置用的空間內(nèi)可收納的大小。但是，就提案發(fā)明5的變焦透鏡而言，與提案發(fā)明4的變焦透鏡相比，因?yàn)樵诒冗B 結(jié)機(jī)構(gòu)配設(shè)的位置更靠縮小側(cè)的透鏡外徑變大，所以即使對于提案發(fā)明4的變焦透鏡可安 裝的原有的投射型顯示裝置，也存在產(chǎn)生不能安裝產(chǎn)生的問題。另外，上述專利文獻(xiàn)3中記 載的變焦透鏡也在比光闌位置更靠縮小側(cè)配置移動(dòng)組，所以具有縮小側(cè)的透鏡外徑變大的 同樣問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于這種事情而完成的，其目的在于，提供一種具有適當(dāng)?shù)暮蠼鼐?、廣角 化容易、且即使在廣角化的狀態(tài)下在變焦時(shí)Fno.也一定并變焦比大、并且可使比配設(shè)連結(jié) 機(jī)構(gòu)的位置更靠縮小側(cè)的透鏡外徑減小的通用性高的遠(yuǎn)心性的投影用變焦透鏡，以及使用 該投影用變焦透鏡的投射型顯示裝置。本發(fā)明所涉及的投影用變焦透鏡其特征在于，從放大側(cè)依次排列如下構(gòu)成變倍 時(shí)固定且進(jìn)行聚焦的并具有負(fù)折射力的第1透鏡組、變倍時(shí)移動(dòng)的且具有正折射力的第2 透鏡組、變倍時(shí)移動(dòng)的且具有正折射力的第3透鏡組、變倍時(shí)移動(dòng)的且具有負(fù)折射力的第 4透鏡組、變倍時(shí)移動(dòng)的且具有正折射力的第5透鏡組、變倍時(shí)固定且具有正折射力并在最 靠放大側(cè)具備光闌的第6透鏡組，按照在變倍的整個(gè)區(qū)域中數(shù)值孔徑成為一定的方式設(shè)定，全部透鏡均由單透鏡構(gòu)成，按照縮小側(cè)成為遠(yuǎn)心性的方式構(gòu)成，滿足下述條件式(1)2. 5 < Bf/f(1)[0029]其中，Bf為整個(gè)系統(tǒng)的后截距(空氣換算距離)，f為在廣角端的整個(gè)系統(tǒng)的焦距。 另外，上述“光闌”中除光闌直徑為固定的所謂孔徑外、也包括可使光闌直徑變化 的可變光闌。在本發(fā)明所涉及的投影用變焦透鏡中，優(yōu)選所述第2透鏡組在最靠放大側(cè)具備將 凹面朝向放大側(cè)的正彎月透鏡而成。并且，優(yōu)選在所述第2透鏡組配設(shè)有孔徑。另外，優(yōu)選滿足下述條件式(2)3. 0 < f2/f < 7. 4(2)其中，f2為所述第2透鏡組的焦距。并且，優(yōu)選所述第5透鏡組由1片雙凸透鏡構(gòu)成，并且滿足下述條件式(3)70 < vdG5(3)其中，vdG5為所述第5透鏡組的所述雙凸透鏡的對d線的阿貝數(shù)。另外，優(yōu)選所述第6透鏡組從放大側(cè)依次排列如下構(gòu)成凸面朝向放大側(cè)的負(fù)彎 月透鏡、凹面朝向放大側(cè)的具有負(fù)折射力的透鏡、凸面朝向縮小側(cè)的且具有正折射力的透 鏡及至少1片具有正折射力的透鏡，并且滿足下述條件式(4)60 < vdG6p(4)其中，vdG6p為所述第6透鏡組中的各正透鏡對d線的阿貝數(shù)。并且，此時(shí)優(yōu)選滿足下述條件式(5)、(6)40 < vdG6n(5)1. 8 < Ndc6n(6)其中，vdG6n為所述第6透鏡組的凹面朝向所述放大側(cè)的負(fù)透鏡對d線的阿貝數(shù)，Ndc6n為所述第6透鏡組的凹面朝向所述放大側(cè)的負(fù)透鏡對d線的折射率。并且，優(yōu)選滿足下述條件式(7)-2. 2 < fl/f < -1. 0(7)其中，fl為所述第1透鏡組的焦距。另外，優(yōu)選滿足下述條件式(8)3. 1 < f3/f < 8. 6(8)其中，f3為所述第3透鏡組的焦距。并且，優(yōu)選滿足下述條件式(9)-7. 8 < f4/f < -4. 3(9)其中，[0064]f4為所述第4透鏡組的焦距。另外，優(yōu)選滿足下述條件式(10)4. 1 < f5/f < 7. 8(10)其中，f5為所述第5透鏡組的焦距。并且，優(yōu)選滿足下述條件式(11)2. 4 < f6/f < 4. 1(11)其中，f6為所述第6透鏡組的焦距。另外，優(yōu)選滿足下述條件式(12)2. 0 < DG6/f < 3. 5(12)其中，Dg6為所述第6透鏡組的從所述光闌到該第6透鏡組的最靠縮小側(cè)的透鏡面為止 的距離。并且，優(yōu)選滿足下述條件式(13)1. 8 < |f6/f6F| < 4. 8(13)其中，f6F為所述第6透鏡組的從最靠放大側(cè)的透鏡面到該第6透鏡組的放大側(cè)的焦點(diǎn) 為止的距離，f6為所述第6透鏡組的焦距。并且，本發(fā)明的投射型顯示裝置，其特征在于，具備光源；光閥；本發(fā)明所涉及的 投影用變焦透鏡作為用于將該光閥調(diào)制的光之光學(xué)像投影到屏幕上的投影用透鏡，。另外，上述“放大側(cè)”是指被投射側(cè)(屏幕側(cè))，縮小投影時(shí)方便起見也將屏幕側(cè)稱 為放大側(cè)。另一方面，上述“縮小側(cè)”是指原圖像顯示區(qū)域側(cè)(光閥側(cè))，縮小投影時(shí)方便起 見也將光閥側(cè)稱為縮小側(cè)。根據(jù)本發(fā)明的投影用變焦透鏡，6組結(jié)構(gòu)4組移動(dòng)類型的變焦透鏡中，從放大側(cè)依 次具備變倍時(shí)成為固定的且焦點(diǎn)調(diào)整用的負(fù)的第1透鏡組、變倍時(shí)成為可動(dòng)的正的第2透 鏡組、正的第3透鏡組、負(fù)的第4透鏡組及正的第5透鏡組、變倍時(shí)成為固定的正的第6透 鏡組，在該第6透鏡組的最靠放大側(cè)配設(shè)光闌。并且，全部透鏡均由單透鏡構(gòu)成，在廣角端 的整個(gè)系統(tǒng)的后截距(空氣換算距離)Bf對整個(gè)系統(tǒng)的焦距f的比成為大于2. 5，在變倍整 個(gè)區(qū)域中Fno.成為一定。由此，維持高變焦比的同時(shí)，變焦透鏡的廣角化變得容易，即使在廣角化的狀態(tài)下 也可在變倍的整個(gè)區(qū)域?qū)no.設(shè)為大致一定。并且，因所有透鏡均由單透鏡構(gòu)成，所以適 合作為光量大且在高溫使用的電影院用，并且在變倍時(shí)固定的第6透鏡組的最靠放大側(cè)配 設(shè)光闌，通過移動(dòng)組設(shè)為在比該光闌更靠放大側(cè)配置的透鏡組，由此可減小配設(shè)于縮小側(cè) 的透鏡的外徑，所以即使對透鏡配設(shè)用空間有限的原有的投射型顯示裝置也能安裝。從而，根據(jù)本發(fā)明的投影用變焦透鏡及使用該投影用變焦透鏡的投射型顯示裝 置，即使不按伴隨電影院等尺寸的每個(gè)投影距離使用各自專用的投影透鏡，在某一定范圍 中，都可由1個(gè)投影透鏡通用地對應(yīng)，并且只要是在任何電影院為相同大小的影像，就能夠以相同明亮度投影到屏幕上。并且利用上述的高變焦比，將通過變焦縱橫比不同的影像在 保持一定的縱高的狀態(tài)下僅使橫寬變化地進(jìn)行投影。另外，因?yàn)槿缟纤鲈O(shè)定整個(gè)系統(tǒng)的后截距，所以能確保插入作為交叉二向棱鏡、 TIR棱鏡等的合色機(jī)構(gòu)的玻璃塊等的適當(dāng)?shù)目臻g。并且能滿足將透鏡系統(tǒng)的縮小側(cè)的遠(yuǎn)心 性設(shè)成良好的要求。

圖1是實(shí)施例1所涉及的投影用變焦透鏡的透鏡結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示實(shí)施例1所涉及的變焦透鏡的在廣角端(WIDE)、中間位置(MIDDLE)及 望遠(yuǎn)端(TELE)的、各透鏡組的移動(dòng)位置的圖。圖3是表示實(shí)施例1所涉及的投影用變焦透鏡的光線軌跡的圖。圖4是實(shí)施例2所涉及的投影用變焦透鏡的透鏡結(jié)構(gòu)圖。圖5是表示實(shí)施例2所涉及的投影用變焦透鏡的在廣角端(WIDE)、中間位置 (MIDDLE)及望遠(yuǎn)端(TELE)的、各透鏡組的移動(dòng)位置的圖。圖6是實(shí)施例3所涉及的投影用變焦透鏡的透鏡結(jié)構(gòu)圖。圖7是表示實(shí)施例3所涉及的投影用變焦透鏡的在廣角端(WIDE)、中間位置 (MIDDLE)及望遠(yuǎn)端(TELE)的、各透鏡組的移動(dòng)位置的圖。圖8是實(shí)施例4所涉及的投影用變焦透鏡的透鏡結(jié)構(gòu)圖。圖9是表示實(shí)施例4所涉及的投影用變焦透鏡的在廣角端(WIDE)、中間位置 (MIDDLE)及望遠(yuǎn)端(TELE)的、各透鏡組的移動(dòng)位置的圖。圖10是實(shí)施例5所涉及的投影用變焦透鏡的透鏡結(jié)構(gòu)圖。圖11是實(shí)施例5所涉及的投影用變焦透鏡的在廣角端(WIDE)、中間位置 (MIDDLE)及望遠(yuǎn)端(TELE)的、各透鏡組的移動(dòng)位置的圖。圖12是實(shí)施例1所涉及的投影用變焦透鏡的各像差圖。圖13是實(shí)施例2所涉及的投影用變焦透鏡的各像差圖。圖14是實(shí)施例3所涉及的投影用變焦透鏡的各像差圖。圖15是實(shí)施例4所涉及的投影用變焦透鏡的各像差圖。圖16是實(shí)施例5所涉及的投影用變焦透鏡的各像差圖。圖17是表示本實(shí)施方式所涉及的顯示裝置的一部分的簡要圖。圖18是表示本實(shí)施方式所涉及的其他投射型顯示裝置的一部分的簡要圖。圖中=G1 G6-透鏡組山 Ll6-透鏡，R1-R36-透鏡面等的曲率半徑，D1 D35-透 鏡面等的間隔(透鏡厚度)，X-光軸，1-圖像顯示面，2-玻璃塊，3-光闌，4-孔徑，10，20-照 明光學(xué)系統(tǒng)，Ila 11c，21a 21c_反射型液晶顯示板，12、13- 二向色鏡，14-交叉二向棱 鏡，15a 15c，25-偏光分束器，18-全反射鏡，19，29-投影用變焦透鏡，24a 24c_TIR棱鏡。
具體實(shí)施方式
以下，使用上述附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。另外，在以下參照圖1 3，將 在這些圖中示出的實(shí)施例1所涉及的投影用變焦透鏡作為代表例說明本實(shí)施方式。[0108]該投影用變焦透鏡是在電影院等中搭載于放映數(shù)碼影像用的投射型顯示裝置的 變焦透鏡，從放大側(cè)依次配設(shè)以下部件構(gòu)成變倍時(shí)固定且具有聚焦功能并且具有負(fù)折射 力的第1透鏡組G1 ；為了連續(xù)變倍及該連續(xù)變倍所引起的像面移動(dòng)的校正而保持相互關(guān)系 地沿光軸X方向移動(dòng)的且具有正折射力的第2透鏡組G2 ；具有正折射力的第3透鏡組G3 ；具 有負(fù)折射力的第4透鏡組G4及具有正折射力的第5透鏡組G5 ；變倍時(shí)固定且具有正折射力 并在最靠放大側(cè)具備光闌3的第6透鏡組G6，在其縮小側(cè)配設(shè)有以合色棱鏡為主的玻璃塊 (包括濾光部)2及液晶顯示板等光閥的圖像顯示面1。通過將具有聚焦功能的第1透鏡組G1構(gòu)成為具有負(fù)折射力，從而變得易實(shí)現(xiàn)廣角 化。并且，上述光闌3雖然具有作為孔徑光闌的功能，但由簡單的固定孔徑構(gòu)成，在變 倍時(shí)孔徑直徑不變(一定)，從而透鏡系統(tǒng)的明亮度(Fno.)在變倍的整個(gè)區(qū)域中維持一定。 由此，即使根據(jù)電影院的室內(nèi)空間大小或形狀等變更投影距離時(shí)，也使第2透鏡組G2、第3 透鏡組G3、第4透鏡組G4及第5透鏡組G5沿光軸X方向移動(dòng)而進(jìn)行變倍操作，并且使第1 透鏡組G1沿光軸X方向移動(dòng)來進(jìn)行聚焦，從而能夠?qū)⒘己玫漠嬞|(zhì)的影像以同樣的明亮度放 映到大型屏幕上。另一方面，也可以為光闌3由可變光闌構(gòu)成并使光闌直徑變化的形態(tài)。另外，在該投影用變焦透鏡中優(yōu)選變焦比成為1. 32以上，此時(shí)進(jìn)行所謂電視攝像 圖像W” )、寬屏幕圖像( …)這樣的縱橫比不同的畫面尺寸的切換時(shí)，不僅能 對應(yīng)于通過變焦將屏幕影像的高度方向保持一致，并且對各種使用狀況可進(jìn)一步通用地對 應(yīng)。并且，如圖所示，第1透鏡組G1由4片單透鏡(第1透鏡L1 第4透鏡L4)構(gòu)成， 第2透鏡組&由3片(實(shí)施例4、5是2片)單透鏡(第5透鏡L5 第7透鏡L7)構(gòu)成，第 3透鏡組&由2片(實(shí)施例5是3片)單透鏡(第8透鏡L8、第9透鏡L9)構(gòu)成。另外，第 4透鏡組G4由1片單透鏡(第10透鏡Lltl)構(gòu)成，第5透鏡組G5也由1片單透鏡(第11透 鏡L11)構(gòu)成，第6透鏡組G6由5片單透鏡(第12透鏡L12 第16透鏡L16)構(gòu)成。并且，縮 小側(cè)構(gòu)成為大致遠(yuǎn)心性。如此，在本實(shí)施方式的透鏡中，不設(shè)置粘合透鏡而全部采用單透鏡。就本實(shí)施方式 的透鏡而言，搭載該投影用變焦透鏡的投射型顯示裝置與家庭用或小規(guī)模會(huì)議用的透鏡不 同，是與作為光源使用氙氣燈等而輸出如都能達(dá)到2kW的極強(qiáng)光的構(gòu)成對應(yīng)的。即，使用粘 合透鏡時(shí)通過這種強(qiáng)光，存在著透鏡粘合用的粘合劑顯著地變質(zhì)、劣化而導(dǎo)致透鏡性能降 低之虞，所以通過全部由單透鏡構(gòu)成，能防止這種事態(tài)的發(fā)生。另外，本實(shí)施方式的投影用透鏡中，整個(gè)系統(tǒng)的后截距Bf (空氣換算距離)除以在 廣角端的整個(gè)系統(tǒng)的焦距f的值，滿足以下條件式(1)。2. 5 < Bf/f(1)這樣，通過如滿足條件式(1)地設(shè)定整個(gè)系統(tǒng)的后截距，能確保插入分束器或交 叉二向棱鏡、TIR棱鏡等的作為合色機(jī)構(gòu)的玻璃塊等的適當(dāng)?shù)目臻g。并且，優(yōu)選該投影用變焦透鏡中，將在第2透鏡組G2中最靠放大側(cè)所配設(shè)的透鏡 (第5透鏡L5)設(shè)為凹面朝向放大側(cè)的正彎月透鏡。通過將第2透鏡組G2中最靠縮小側(cè)的透鏡設(shè)為上述的正透鏡(也稱具有正折射 力的透鏡)，能使從縮小側(cè)入射的光線向接近光軸的方向折射，所以可使第2透鏡組G2中的
10放大側(cè)的透鏡直徑減小。并且通過將第2透鏡組G2中最靠放大側(cè)的透鏡面設(shè)為凹面，能使 從第2透鏡組G2向放大側(cè)出射的光線發(fā)散，所以能使具有負(fù)折射力的第1透鏡組G1的負(fù)擔(dān) 減輕。另外，優(yōu)選在第2透鏡組G2配設(shè)由掩模(mask)等構(gòu)成的孔徑4。通過在第2透鏡 組G2配置孔徑4，能有效去掉在廣角域中不必要的周邊光束且為在縮小側(cè)遠(yuǎn)心性良好的透
^Mi ο并且，優(yōu)選構(gòu)成為滿足下述條件式(2)。若超過該條件式(2)的上限，則需要加大 第1透鏡組G1的放大側(cè)的透鏡直徑。另一方面，若低于條件式(2)的下限，則對第1透鏡 組&的光焦度負(fù)擔(dān)變得過大而難以良好地保持各種像差的平衡。另外，若構(gòu)成為滿足下述 條件式(2A)，則更優(yōu)選。3. 0 < f2/f < 7. 4(2)3. 3 < f2/f < 6. 5(2A)其中，f2為第2透鏡組G2的焦距。并且，優(yōu)選第5透鏡組G5由滿足下述條件式(3)的1片雙凸透鏡構(gòu)成，由此，可在 變焦整個(gè)區(qū)域中良好地校正軸上色像差。70 < vdG5(3)其中，vdG5為第5透鏡組G5的上述雙凸透鏡的對d線的阿貝數(shù)。另外，優(yōu)選將第6透鏡組G6由從放大側(cè)依次排列的以下部件構(gòu)成凸面朝向放大 側(cè)的負(fù)彎月透鏡；凹面朝向放大側(cè)的具有負(fù)折射力的透鏡；凸面朝向縮小側(cè)的正透鏡(也 稱具有正折射力的透鏡)及至少1片具有正折射力的透鏡構(gòu)成，并且優(yōu)選構(gòu)成為滿足以下 條件式(4)，由此，在變焦整個(gè)區(qū)域中，都能良好地校正軸上色像差及倍率色像差。60 < vdG6p(4)其中，vdG6p為第6透鏡組G6中的各正透鏡的對d線的阿貝數(shù)。并且，優(yōu)選構(gòu)成為滿足下述條件式(5)、(6)，由此，可進(jìn)一步良好地校正變焦整個(gè) 區(qū)域中的軸上色像差及倍率色像差。40 < vdG6n(5)1. 8 < Ndc6n(6)其中，vdG6n為第6透鏡組G6的凹面朝向放大側(cè)的具有負(fù)折射力的透鏡的對d線的阿貝 數(shù)，Ndc6n為第6透鏡組G6的凹面朝向上述放大側(cè)的具有負(fù)折射力的透鏡的對d線的 折射率。另外，優(yōu)選構(gòu)成為滿足下述條件式(7)。若超過該條件式(7)的上限，則第1透鏡 組G1的光焦度負(fù)擔(dān)變過大，其像差也變得難以校正。另一方面，若低于條件式(7)的下限， 則難以廣角化。另外，若構(gòu)成為滿足下述條件式(7A)，則更優(yōu)選。-2. 2 < fl/f < -1. 0(7)[0141]-2. 0 < fl/f < -1. 2(7A)其中，f 1為第1透鏡組G1的焦距。并且，優(yōu)選構(gòu)成為滿足下述條件式(8)。若超過該條件式(8)的上限，則變焦時(shí)的 第3透鏡組G3的移動(dòng)量變大，與其他透鏡組的光焦度平衡變壞，其結(jié)果像差校正變得困難。 另一方面，若低于條件式(8)的下限，則第3透鏡組G3的像差產(chǎn)生量變過大。另外，若構(gòu)成 為滿足下述條件式(8A)，則更優(yōu)選。3. 1 < f3/f < 8. 6(8)3. 4 < f3/f < 7. 5(8A)其中，f3為第3透鏡組G3的焦距。并且，優(yōu)選構(gòu)成為滿足下述條件式(9)。若超過該條件式(9)的上限，則投射時(shí)從 第4透鏡組G4向第3透鏡組G3的光束的發(fā)散角變大，所以需要加大放大側(cè)透鏡組(第1透 鏡組G1及第2透鏡組G2)的直徑，難以使透鏡系統(tǒng)整體緊湊。另一方面，若低于條件式(9) 的下限，則變倍時(shí)第4透鏡組G4的移動(dòng)量變大，導(dǎo)致透鏡系統(tǒng)的總長增大。另外，若構(gòu)成為 滿足下述條件式(9A)，則更優(yōu)選。-7. 8 < f4/f < -4. 3(9)-6. 8 < f4/f < -4. 8(9A)其中，f4為所述第4透鏡組G4的焦距。另外，優(yōu)選滿足下述條件式(10)。若超過該條件式(10)的上限，則需要加大變倍 時(shí)的第5透鏡組G5的移動(dòng)量，導(dǎo)致透鏡整個(gè)系統(tǒng)的總長增大。另一方面，若低于條件式(10) 的下線，則色像差的校正變得明顯困難。另外，若構(gòu)成為滿足下述條件式(IOA)，則更優(yōu)選。4. 1 < f5/f < 7. 8(10)4. 5 < f5/f < 6. 8(IOA)其中，f5為第5透鏡組G5的焦距。另外，本實(shí)施方式的投影用變焦透鏡優(yōu)選構(gòu)成為滿足下述條件式(11) (13)。2. 4 < f6/f < 4. 1(11)2. 0 < DG6/f < 3. 5(12)1. 8 < |f6/f6F| < 4. 8(13)其中，f6為第6透鏡組G6的焦距，Dg6為第6透鏡組G6的從上述光闌3到該第6透鏡組G6的最靠縮小側(cè)的透鏡面為 止的距離，f6F為第6透鏡組G6的從最靠放大側(cè)的透鏡面到該第6透鏡組G6的放大側(cè)的焦點(diǎn) 為止的距離，這些條件式(11) (13)是用于均衡地校正各種像差的同時(shí)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定透鏡系統(tǒng) 的總長或直徑的大小、后截距的條件式，若超過條件式(11)的上限，則后截距變得過長，若
12低于下限，則難以均衡地校正各種像差。并且，若超過條件式(12)的上限，則透鏡系統(tǒng)的總 長變得過長，若低于下限，由于第5透鏡組G5配設(shè)于更靠縮小側(cè)，在用于保持第5透鏡組G5 的機(jī)構(gòu)或凸輪筒等的容納關(guān)系上，則導(dǎo)致包含這些機(jī)構(gòu)等的縮小側(cè)的透鏡直徑變大，且向 透鏡配設(shè)用空間有限的原有的投射型顯示裝置上進(jìn)行安裝就變得困難。另外，若超過條件 式(13)的上限，則透鏡系統(tǒng)的總長變得過長，若低于下限，則難以均衡地校正各種像差。另 外，若構(gòu)成為滿足下述條件式(IlA) (13A)則更優(yōu)選。2. 7 < f6/f < 3. 6(IlA)2. 2 < DG6/f < 3. 1(12A)2. 0 < |f6/f6F| < 4. 2(13A)下面，使用上述的圖17及圖18對本發(fā)明所涉及的投射型顯示裝置的實(shí)施方式進(jìn) 行說明。圖17表示的投射型顯示裝置具備有各色光所對應(yīng)的反射型液晶顯示板Ila Ilc ；分色用的二向色鏡12，13 ；合色用的交叉二向棱鏡14 ；全反射鏡18 ；具有偏振分光棱 鏡15a 15c的照明光學(xué)系統(tǒng)10。在二向色鏡12的前段配設(shè)有省略圖示的光源，來自該 光源的白色光入射到分別對應(yīng)于3個(gè)色光光束(G光、B光、R光)的液晶顯示板Ila Ilc 而被光調(diào)制，由上述的實(shí)施方式所涉及的投影用變焦透鏡19投射到未圖示的屏幕上。另一方面，圖18表示的其他實(shí)施方式所涉及的投射型顯示裝置具備有各色光所 對應(yīng)的反射型液晶顯示元件21a 21c、分色及合色用的TIR棱鏡24a 24c、具有偏振分 光棱鏡25的照明光學(xué)系統(tǒng)20。偏振分光棱鏡25的前段省略了圖示，但是來自光源的白色 光入射到分別對應(yīng)于3個(gè)色光光束(G光、B光、R光)的液晶顯示板21a 21c而被光調(diào) 制，由上述的實(shí)施方式所涉及的投影用變焦透鏡29投射到未圖示的屏幕上。另外，作為本發(fā)明的投影用變焦透鏡，可以進(jìn)行各種形態(tài)的變更。例如可以適當(dāng)變 更構(gòu)成各透鏡組的透鏡片數(shù)或各透鏡的曲率半徑及透鏡間隔(或透鏡厚度)。并且，本發(fā)明的投影用變焦透鏡適合使用于提供反射型液晶顯示板的投射型顯示 裝置中，但是不限于該使用形態(tài)，也可以使用作為用透射型液晶顯示板的裝置的投影用變 焦透鏡或用DMD等其他光調(diào)制機(jī)構(gòu)的投射型顯示裝置的投影用變焦透鏡等。[實(shí)施例]以下，使用具體的實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的投影用變焦透鏡。〈實(shí)施例1>圖1 3表示的實(shí)施例1所涉及的投影用變焦透鏡，如前述從放大側(cè)依次配設(shè)以 下部件構(gòu)成變倍時(shí)固定且具有聚焦功能并具有負(fù)折射力的第1透鏡組G1 ；為了連續(xù)變倍 及該連續(xù)變倍所產(chǎn)生的像面移動(dòng)的校正，持有相互關(guān)系而沿光軸X方向移動(dòng)的具有正折射 力的第2透鏡組G2 ；具有正折射力的第3透鏡組G3 ；具有負(fù)折射力的第4透鏡組G4及具有 正折射力的第5透鏡組G5 ；變倍時(shí)固定且具有正折射力并在最靠放大側(cè)具備光闌3的第6 透鏡組G6;在其縮小側(cè)配設(shè)有以合色棱鏡為主的玻璃塊2及圖像顯示面1。第1透鏡組G1由如下部件構(gòu)成由凸面朝向放大側(cè)的正彎月透鏡構(gòu)成的第1透鏡 L1、由凸面朝向放大側(cè)的負(fù)彎月透鏡構(gòu)成的第2透鏡L2、由凹面朝向縮小側(cè)的平凹透鏡構(gòu)成 的第3透鏡L3、由雙凹透鏡構(gòu)成的第4透鏡L4。第2透鏡組G2由如下部件構(gòu)成由凸面朝向縮小側(cè)的正彎月透鏡構(gòu)成的第5透鏡
13L5、由凸面朝向放大側(cè)的正彎月透鏡構(gòu)成的第6透鏡L6、由掩模等構(gòu)成的孔徑4、由凸面朝向 放大側(cè)的負(fù)彎月透鏡構(gòu)成的第7透鏡L7，第3透鏡組G3由如下部件構(gòu)成由凸面朝向放大 側(cè)的負(fù)彎月透鏡構(gòu)成的第8透鏡L8、由雙凸透鏡構(gòu)成的第9透鏡L9。第4透鏡組G4僅包括由凸面朝向縮小側(cè)的負(fù)彎月透鏡構(gòu)成的第10透鏡Lltl，第5 透鏡組G5僅包括由雙凸透鏡構(gòu)成的第11透鏡Ln。第6透鏡組G6由如下部件構(gòu)成固定孔徑的光闌3、由凸面朝向放大側(cè)的負(fù)彎月透 鏡構(gòu)成的第12透鏡L12、由雙凹透鏡構(gòu)成的第13透鏡L13、由凸面朝向縮小側(cè)的平凸透鏡構(gòu) 成的第14透鏡L14、由雙凸透鏡構(gòu)成的第15透鏡L15及第16透鏡L16。將該實(shí)施例1中的在廣角端到望遠(yuǎn)端為止的整個(gè)系統(tǒng)的焦距f (將在廣角端的放 大側(cè)的共軛點(diǎn)位置無限遠(yuǎn)狀態(tài)的焦距設(shè)為1. 000而被規(guī)格化，在以下表2 5中相同)、后 截距Bf (空氣換算距離。將在廣角端的放大側(cè)的共軛點(diǎn)位置無限遠(yuǎn)狀態(tài)的焦距設(shè)為1.000 而被規(guī)格化的數(shù)值表示至小數(shù)點(diǎn)后2位，在以下各表中相同)、Fno.示于表1上段Fno.。并且，將各透鏡面的曲率半徑R(將在廣角端的放大側(cè)的共軛點(diǎn)位置無限遠(yuǎn)狀態(tài) 的焦距設(shè)為1.000而被規(guī)格化，在以下各表中相同)、各透鏡的中心厚度及各透鏡間的空氣 間隔D(以與上述曲率半徑R相同的焦距被規(guī)格化，在以下各表中相同)、各透鏡在d線的折 射率Nd及阿貝數(shù)vd示于表1的中段。另外，在該表1及后述的表2 5中使與各標(biāo)記R、 D、Nd、vd對應(yīng)的數(shù)字從放大側(cè)起依次增加。另外，在表1的下段表示在廣角端(WIDE 變焦比1. 000)、中間位置(MIDDLE 變焦 比1. 181)及望遠(yuǎn)端(TELE 變焦比1. 320)的第1透鏡組G1和第2透鏡組G2的距離D8 (可 變1)、第2透鏡組G2和第3透鏡組G3的距離D15 (可變2)、第3透鏡組G3和第4透鏡組G4 的距離D19 (可變3)、第4透鏡組G4和第5透鏡組G5的距離D21 (可變4)及第5透鏡組G5和 第6透鏡組G6的距離D23 (可變5)。[表1]f = 1. 000 1. 320，Bf = 3. 25，F(xiàn)no. = 2. 50
面RDNdVd110.53810.32131. 7725049. 6259.55670.049036.23390.18361. 4970081. 542. 02250.78045OO0. 17141. 4970081. 562. 60800. 7031
1權(quán)利要求一種投影用變焦透鏡，其特征在于，從放大側(cè)依次排列以下部件構(gòu)成第1透鏡組，變倍時(shí)為固定且進(jìn)行聚焦的并具有負(fù)折射力；第2透鏡組，變倍時(shí)進(jìn)行移動(dòng)的且具有正折射力；第3透鏡組，變倍時(shí)進(jìn)行移動(dòng)的且具有正折射力；第4透鏡組，變倍時(shí)進(jìn)行移動(dòng)的且具有負(fù)折射力；第5透鏡組，變倍時(shí)進(jìn)行移動(dòng)的且具有正折射力；第6透鏡組，變倍時(shí)為固定且具有正折射力并在最靠放大側(cè)具備光闌，按照在變倍的整個(gè)區(qū)域中數(shù)值孔徑成為一定的方式進(jìn)行設(shè)定，全部透鏡均由單透鏡構(gòu)成，按照縮小側(cè)成為遠(yuǎn)心性的方式構(gòu)成，滿足下述條件式(1)2.5＜Bf/f(1)其中，Bf為整個(gè)系統(tǒng)的后截距，其是空氣換算距離，f為在廣角端的整個(gè)系統(tǒng)的焦距。
2.如權(quán)利要求1所述的投影用變焦透鏡，其特征在于，在所述第2透鏡組中，在最靠放大側(cè)具備凹面朝向放大側(cè)的正彎月透鏡。
3.如權(quán)利要求1或2所述的投影用變焦透鏡，其特征在于， 在所述第2透鏡組配設(shè)有孔徑。
4.如權(quán)利要求1或2所述的投影用變焦透鏡，其特征在于， 滿足下述條件式(2)·3. 0 < f2/f < 7. 4(2)其中，f2為所述第2透鏡組的焦距。
5.如權(quán)利要求1或2所述的投影用變焦透鏡，其特征在于， 所述第5透鏡組由1片雙凸透鏡構(gòu)成，滿足下述條件式(3): 70 < vdG5(3)其中，vdG5為所述第5透鏡組的所述雙凸透鏡的對d線的阿貝數(shù)。
6.如權(quán)利要求1或2所述的投影用變焦透鏡，其特征在于，所述第6透鏡組從放大側(cè)依次排列以下部件而成凸面朝向放大側(cè)的負(fù)彎月透鏡、凹 面朝向放大側(cè)的負(fù)透鏡、凸面朝向縮小側(cè)的正透鏡及至少1片正透鏡， 滿足下述條件式(4) 60 < vdG6p(4)其中，vdG6p為所述第6透鏡組中的各正透鏡的對d線的阿貝數(shù)。
7.如權(quán)利要求6所述的投影用變焦透鏡，其特征在于， 滿足以下條件式(5)、(6)·40 < vdG6n(5)·1.8 < Ndc6n(6)其中，vdG6n為所述第6透鏡組中的凹面朝向所述放大側(cè)的負(fù)透鏡的對d線的阿貝數(shù)， Ndc6n為所述第6透鏡組中的凹面朝向所述放大側(cè)的負(fù)透鏡的對d線的折射率。
8.如權(quán)利要求1或2所述的投影用變焦透鏡，其特征在于， 滿足下述條件式(7)-2. 2 < fl/f < -1. 0(7)其中，fl為所述第1透鏡組的焦距。
9.如權(quán)利要求1或2所述的投影用變焦透鏡，其特征在于， 滿足下述條件式(8)·3.1 < f3/f < 8. 6(8) 其中，f3為所述第3透鏡組的焦距。
10.如權(quán)利要求1或2所述的投影用變焦透鏡，其特征在于， 滿足下述條件式(9)-7. 8 < f4/f < -4. 3(9)其中，f4為所述第4透鏡組的焦距。
11.如權(quán)利要求1或2所述的投影用變焦透鏡，其特征在于， 滿足下述條件式(10)·4.1 < f5/f < 7. 8(10) 其中，f5為所述第5透鏡組的焦距。
12.如權(quán)利要求1或2所述的投影用變焦透鏡，其特征在于， 滿足下述條件式(11)·2. 4 < f6/f < 4. 1(11)其中，f6為所述第6透鏡組的焦距。
13.如權(quán)利要求1或2所述的投影用變焦透鏡，其特征在于， 滿足下述條件式(12)·2. 0 < DG6/f < 3. 5(12)其中，Dg6為所述第6透鏡組的從所述光闌到該第6透鏡組的最靠縮小側(cè)的透鏡面為止的距
14.如權(quán)利要求1或2所述的投影用變焦透鏡，其特征在于， 滿足下述條件式(13)·1. 8 < |f6/f6F| < 4. 8(13)其中，f6F為所述第6透鏡組的從最靠放大側(cè)的透鏡面到該第6透鏡組的放大側(cè)的焦點(diǎn)為止的距離，f6為所述第6透鏡組的焦距。
15. 一種投射型顯示裝置，其特征在于，具備光源；光閥；權(quán)利要求1至14中任意一項(xiàng)所述的投影用變焦透鏡作為將該光閥調(diào)制的 光之光學(xué)像投影到屏幕上的投影用透鏡。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種投影用變焦透鏡及投射型顯示裝置，可獲得具有適當(dāng)?shù)暮蠼鼐?、廣角化容易且在變焦時(shí)Fno.一定而變焦比大、并且能使縮小側(cè)的透鏡的外徑減小的通用性高的遠(yuǎn)心性的投影用變焦透鏡。該攝影用變焦透鏡從放大側(cè)依次具備變倍時(shí)固定的且焦點(diǎn)調(diào)整用的負(fù)第1透鏡組(G1)；變倍時(shí)可動(dòng)的正第2透鏡組(G2)、正第3透鏡組(G3)、負(fù)第4透鏡組(G4)及正第5透鏡組(G5)；最靠放大側(cè)配設(shè)光闌3的且在變倍時(shí)固定的正第6透鏡組(G6)。全部透鏡均由單透鏡構(gòu)成，在廣角端的整個(gè)系統(tǒng)后截距Bf對整個(gè)系統(tǒng)焦距f的比大于2.5，且在變倍整個(gè)區(qū)域Fno.為一定。
文檔編號G02B15/177GK201740910SQ20102026212
公開日2011年2月9日 申請日期2010年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月14日
發(fā)明者永原曉子 申請人:富士膠片株式會(huì)社