專利名稱：投影透鏡、搭載該投影透鏡的光學(xué)設(shè)備及投影透鏡的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及尤其適于投影儀的投影透鏡、搭載該投影透鏡的光學(xué)設(shè)備以及投影透鏡的制造方法，上述投影儀用于將顯示于圖像顯示元件等上的圖像投影到屏幕上。
背景技術(shù)：
一直以來，使用液晶顯示元件、數(shù)字微鏡器件(DMD/Digital MicromirrorDevice，注冊商標(biāo))等圖像顯示元件并將基于該顯示元件的圖像放大投影到屏幕上的投影儀裝置得到廣泛普及，而提出了各種能夠顯示高精細(xì)圖像的投影儀裝置用的投影透鏡的方案(例如參照專利文獻(xiàn)I)。
專利文獻(xiàn)I JP特開2010-32636號(hào)公報(bào)近年來，投影儀裝置的小型輕量化得以推進(jìn)，而這需要使投影儀裝置所使用的投影透鏡小型化。此外，最近，搭載投影儀功能(投影功能)的數(shù)碼相機(jī)、移動(dòng)電話等也實(shí)用化，對應(yīng)于此，對投影透鏡的小型化的要求變得非常高。為了應(yīng)對這一要求，而追求校正各像差并維持性能的同時(shí)以較少的構(gòu)成個(gè)數(shù)構(gòu)成的投影透鏡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于這樣的問題，其目的在于提供一種光學(xué)系統(tǒng)小型短小并且能夠良好地校正各像差的投影透鏡、搭載該投影透鏡的光學(xué)設(shè)備以及投影透鏡的制造方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的投影透鏡包括沿著光軸從投影側(cè)依次排列的具有正的光焦度的雙凸形狀的第I透鏡成分；具有負(fù)的光焦度的彎月形狀的第2透鏡成分；和具有正的光焦度且在投影側(cè)具有凸形狀的透鏡面的第3透鏡成分，上述第I透鏡成分的投影側(cè)和物體側(cè)的透鏡面、以及上述第2透鏡成分的投影側(cè)和物體側(cè)的透鏡面為非球面，所述投影透鏡滿足以下的條件式O. 2 < f/ (-f2) < O. 7其中，f2為上述第2透鏡成分的焦距，f為上述投影透鏡的焦距。另外，在本發(fā)明中“透鏡成分”作為包括單透鏡以及復(fù)合透鏡的表述而使用。此外，在本發(fā)明的投影透鏡中優(yōu)選，設(shè)上述第2透鏡成分的投影側(cè)的透鏡面的近軸曲率半徑為R21、上述第2透鏡成分的物體側(cè)的透鏡面的近軸曲率半徑為R22時(shí)，滿足以下的條件式I. O < (R22+R21)/(R22-R21) < 5. O。此外，本發(fā)明的投影透鏡優(yōu)選，設(shè)上述第I透鏡成分對d線的阿貝數(shù)為vdl時(shí)，滿足以下的條件式53. O < vdl < 61. O。此外，本發(fā)明的投影透鏡優(yōu)選，設(shè)上述第I透鏡成分對d線的折射率為ndl時(shí)，滿足以下的條件式
I. 45 < ndl < I. 60。此外，本發(fā)明的投影透鏡優(yōu)選，設(shè)上述第2透鏡成分對d線的阿貝數(shù)為vd2時(shí)，滿足以下的條件式21. O < vd2 < 35. O。此外，本發(fā)明的投影透鏡優(yōu)選，設(shè)上述第2透鏡成分對d線的折射率為nd2時(shí)，滿足以下的條件式I. 50 < nd2 < I. 65。此外，本發(fā)明的投影透鏡優(yōu)選，在上述第I透鏡成分的投影側(cè)設(shè)置孔徑光闌。此外，本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備(例如本實(shí)施方式中的投影儀I)搭載了上述構(gòu)成的投影透鏡。 此外，本發(fā)明的投影透鏡的制造方法，該投影透鏡具有第I透鏡成分、第2透鏡成分和第3透鏡成分，在所述制造方法中，從投影側(cè)依次配置具有正的光焦度、為雙凸形狀、且投影側(cè)和物體側(cè)的透鏡面為非球面的第I透鏡成分；配置具有負(fù)的光焦度、為彎月形狀、且投影側(cè)和物體側(cè)的透鏡面為非球面的第2透鏡成分；并配置具有正的光焦度且在投影側(cè)具有凸形狀的透鏡面的第3透鏡成分，并且使得所述投影透鏡滿足以下的條件式O. 2 < f/ (-f2) < O. 7其中，f2為上述第2透鏡成分的焦距，f為上述投影透鏡的焦距。此外，在上述構(gòu)成的投影透鏡的制造方法中優(yōu)選，設(shè)上述第2透鏡成分的投影側(cè)的透鏡面的近軸曲率半徑為R21、上述第2透鏡成分的物體側(cè)的透鏡面的近軸曲率半徑為R22時(shí)，滿足以下的條件式I. O < (R22+R21)/(R22-R21) < 5. O。此外，在上述構(gòu)成的投影透鏡的制造方法中優(yōu)選，設(shè)上述第I透鏡成分對d線的阿貝數(shù)為vdl時(shí)，滿足以下的條件式53. O < vdl < 61. O。此外，在上述構(gòu)成的投影透鏡的制造方法中優(yōu)選，設(shè)上述第I透鏡成分對d線的折射率為ndl時(shí)，滿足以下的條件式I. 45 < ndl < I. 60。根據(jù)本發(fā)明，在光學(xué)系統(tǒng)小型短小的同時(shí)能夠良好地校正各像差，且在整個(gè)投影面能夠獲得高光學(xué)性能。


圖I是第I實(shí)施例的投影透鏡的構(gòu)成圖。圖2是第I實(shí)施例的投影透鏡的各像差圖。圖3是第2實(shí)施例的投影透鏡的構(gòu)成圖。圖4是第2實(shí)施例的投影透鏡的各像差圖。圖5是第3實(shí)施例的投影透鏡的構(gòu)成圖。圖6是第3實(shí)施例的投影透鏡的各像差圖。圖7表示搭載本實(shí)施方式的投影透鏡的投影儀(光學(xué)設(shè)備)的構(gòu)成圖。圖8是表示本實(shí)施方式的投影透鏡的制造方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。如圖I所示，本實(shí)施方式的投影透鏡PL包括沿著光軸從投影側(cè)依次排列的具有正的光焦度的雙凸形狀的第I透鏡成分LI ；具有負(fù)的光焦度的彎月形狀的第2透鏡成分L2;和具有正的光焦度且在投影側(cè)具有凸形狀的透鏡面的第3透鏡成分L3。第I透鏡成分LI的投影側(cè)和物體側(cè)的透鏡面、以及第2透鏡成分L2的投影側(cè)和物體側(cè)的透鏡面由非球面構(gòu)成。這樣一來，本實(shí)施方式的投影透鏡PL雖然第3透鏡成分L3的投影側(cè)的透鏡面為凸形狀，但實(shí)質(zhì)上通過第I透鏡成分LI和第2透鏡成分L2兩個(gè)透鏡來校正各像差，從而能夠?qū)⒐鈱W(xué)系統(tǒng)構(gòu)成得小型短小。此外，通過組合具有正的光焦度的第I透鏡成分LI和具有負(fù)的光焦度的第2透鏡成分L2，能夠良好地校正色像差(軸上色像差和倍率色像差)。在上述構(gòu)成下，本實(shí)施方式的投影透鏡PL滿足以下的條件式(I)。
O. 2 < f/ (-f2) <0.7... (I)其中，f2為第2透鏡成分的焦距，f為投影透鏡的焦距。條件式(I)用于規(guī)定投影透鏡PL的焦距f相對于第2透鏡成分L2的焦距f2的適當(dāng)比值。若超過條件式⑴的上限值，則難以校正像面彎曲，并且第2透鏡成分L2的光焦度過強(qiáng)，因制造誤差引起的光學(xué)性能的劣化變大，從而不理想。另一方面，若低于條件式(I)的下限值，則難以校正像面彎曲，從而不理想。
另外，為使本實(shí)施方式的效果更加切實(shí)，優(yōu)選使條件式(I)的上限值為0.60。此夕卜，為使本實(shí)施方式的效果更加切實(shí)，優(yōu)選使條件式(I)的下限值為O. 25。另外，在本實(shí)施方式的投影透鏡PL中，設(shè)第2透鏡成分L2的投影側(cè)的透鏡面的近軸曲率半徑為R21、第2透鏡成分L2的物體側(cè)的透鏡面的近軸曲率半徑為R22時(shí)，優(yōu)選滿足以下的條件式(2)。I. O < (R22+R21)/(R22-R21) < 5. O. . . (2)條件式(2)用于規(guī)定第2透鏡成分L2的透鏡面形狀。若超過條件式(2)的上限值，則難以校正像散，從而不理想。另一方面，若低于條件式(2)的下限值，則第2透鏡成分L2的光焦度變小，難以校正像散和畸變，使得投影面周邊的成像性能惡化，從而不理想。另外，為使本實(shí)施方式的效果更加切實(shí)，優(yōu)選使條件式(2)的上限值為4. 5。此外，為使本實(shí)施方式的效果更加切實(shí)，優(yōu)選使條件式(2)的下限值為3.0。此外，在本實(shí)施方式的投影透鏡PL中，設(shè)第I透鏡成分LI對d線的阿貝數(shù)為vdl時(shí)，優(yōu)選滿足以下的條件式(3)。53. O < vdl < 61. O. . . (3)條件式(3)用于規(guī)定第I透鏡成分LI的阿貝數(shù)vdl的適當(dāng)范圍。條件式(3)對色像差(軸上色像差和倍率色像差)的校正有效。無法滿足該條件式(3)時(shí)，無法進(jìn)行充分的色像差校正，難以實(shí)現(xiàn)高光學(xué)性能，從而不理想。另外，為使本實(shí)施方式的效果更加切實(shí)，優(yōu)選使條件式(3)的上限值為59.0。此夕卜，為使本實(shí)施方式的效果更加切實(shí)，優(yōu)選使條件式(3)的下限值為55.0。另外，在本實(shí)施方式的投影透鏡PL中，設(shè)第I透鏡成分LI對d線的折射率為ndl時(shí)，優(yōu)選滿足以下的條件式(4)。
I. 45 < ndl < I. 60. · · (4)條件式(4)用于規(guī)定第I透鏡成分LI的折射率ndl的適當(dāng)范圍。若超過條件式
(4)的上限值，則透鏡材料的選擇幅度變窄，并且難以校正色像差，從而不理想。另一方面，若低于條件式(4)的下限值，則無法確保充分的放大率和視角，并且難以校正像面彎曲，從而不理想。另外，為使本實(shí)施方式的效果更加切實(shí)，優(yōu)選使條件式(4)的上限值為1.55。此夕卜，為使本實(shí)施方式的效果更加切實(shí)，優(yōu)選使條件式(4)的下限值為1.50。在此，在本實(shí)施方式中，優(yōu)選第I透鏡成分LI由至少一個(gè)塑料透鏡構(gòu)成。塑料透鏡通過注塑成型這樣的成型方式而制作，因此即便是面形狀為非球面，也不會(huì)比球面難制作 ，成本也基本不會(huì)提高。因此，例如通過將在兩側(cè)的透鏡面具有非球面的第I透鏡成分LI塑 料化，與使用玻璃模制非球面透鏡的情況相比，能夠抑制制造成本，并且能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)透鏡系統(tǒng)的輕量化。此外，在本實(shí)施方式的投影透鏡PL中，設(shè)第2透鏡成分L2對d線的阿貝數(shù)為vd2時(shí)，優(yōu)選滿足以下的條件式(5)。21. O < vd2 < 35. O. . . (5)條件式(5)用于規(guī)定第2透鏡成分L2的阿貝數(shù)vd2的適當(dāng)范圍。條件式(5)對色像差(軸上色像差和倍率色像差)的校正有效。無法滿足該條件式(5)時(shí)，無法進(jìn)行充分的色像差校正，難以實(shí)現(xiàn)高光學(xué)性能，從而不理想。另外，為使本實(shí)施方式的效果更加切實(shí)，優(yōu)選使條件式(5)的上限值為33.0。此夕卜，為使本實(shí)施方式的效果更加切實(shí)，優(yōu)選使條件式(5)的下限值為23.0。此外，在本實(shí)施方式的投影透鏡PL中，設(shè)第2透鏡成分L2對d線的折射率為nd2時(shí)，優(yōu)選滿足以下的條件式(6)。I. 50 < nd2 < I. 65. · · (6)條件式(6)用于規(guī)定第2透鏡成分L2的折射率nd2的適當(dāng)范圍。若超過條件式
(6)的上限值，則透鏡材料的選擇幅度變窄，并且難以校正色像差，從而不理想。另一方面，若低于條件式(6)的下限值，則無法確保充分的放大率和視角，并且難以校正像面彎曲，從而不理想。另外，為使本實(shí)施方式的效果更加切實(shí)，優(yōu)選使條件式(6)的上限值為1.64。此夕卜，為使本實(shí)施方式的效果更加切實(shí)，優(yōu)選使條件式(6)的下限值為1.55。在此，在本實(shí)施方式中，優(yōu)選第2透鏡成分L2由至少一個(gè)塑料透鏡構(gòu)成。塑料透鏡通過注塑成型這樣的成型方式而制作，因此即便是面形狀為非球面，也不會(huì)比球面難制作，成本也基本不會(huì)提高。因此，例如通過將在兩側(cè)的透鏡面具有非球面的第2透鏡成分L2塑料化，與使用玻璃模制非球面透鏡的情況相比，能夠抑制制造成本，并且能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)透鏡系統(tǒng)的輕量化。此外，在本實(shí)施方式的投影透鏡PL中，優(yōu)選在第I透鏡成分LI的投影側(cè)設(shè)置孔徑光闌S。通過該構(gòu)成，可以遮擋多余的光而降低彗差，因此優(yōu)選。圖7中作為搭載上述構(gòu)成的投影透鏡PL的光學(xué)設(shè)備，示出了采用DMD作為光閥的DLP (Digital Light Projector,數(shù)字光投影儀)方式的投影儀。該投影儀I例如被搭載到能夠?qū)⑴臄z的圖像投影到屏幕等上的帶有投影儀功能的數(shù)碼相機(jī)中。
投影儀I具有DMD、向該DMD照射投影用照明光的照明光學(xué)系統(tǒng)10、以及將由DMD反射的投影光放大投影到屏幕上的投影透鏡PL。在照明光學(xué)系統(tǒng)10中，作為光源而使用作為固體發(fā)光元件的發(fā)光二極管(LED)，在十字分色棱鏡13的周圍三面，隔著聚光透鏡12、12、12而配置有發(fā)出 紅色光的LED 11R、發(fā)出綠色光的LED IlG和發(fā)出藍(lán)色光的LED IlB0從各LED 11R、11G、11B射出的各光束(紅色光、綠色光、藍(lán)色光)由各聚光透鏡12、12、12聚光并入射到十字分色棱鏡13，在該十字分色棱鏡13中透過或反射而射出，而朝向投影透鏡PL的第3透鏡成分L3。另外，來自各LED I IR、11G、IlB的各色光根據(jù)控制部(未圖示)的發(fā)光控制而通過分時(shí)被依次照射，由十字分色棱鏡13合成到同一光軸上射出。第3透鏡成分L3為具有第I棱鏡L31和第2棱鏡L32的棱鏡。在圖7中，第3透鏡成分L3為將第I棱鏡L31和第2棱鏡L32接合的構(gòu)成，但也可以為解除接合而在之間具有空氣間隔的構(gòu)成。從十字分色棱鏡13入射到第I棱鏡L31的光,透過該第I棱鏡L31而前進(jìn)，被第2棱鏡L32反射后通過玻璃罩G，而入射到作為圖像顯示元件的DMD。DMD具有能夠改變反射角度的多個(gè)微鏡(例如微米尺寸的微小的鏡子)，能夠根據(jù)控制部(未圖示)的驅(qū)動(dòng)控制(電源接通/斷開控制)而獨(dú)立驅(qū)動(dòng)各微鏡、改變傾斜角度。入射到DMD的光，對應(yīng)于微鏡的傾斜角度而被調(diào)制并被反射，經(jīng)由玻璃罩G而入射到投影透鏡PL。在此，通過從照明光學(xué)系統(tǒng)10依次向DMD入射各色光而生成各色的圖像，依次切換該圖像的同時(shí)經(jīng)由投影透鏡PL放大投影到屏幕上，而顯示彩色圖像。另外，在本實(shí)施方式中，作為搭載于投影儀上的圖像顯示元件(光閥)示例了 DMD進(jìn)行說明，但例如也可以采用透過型或反射型的液晶顯示元件，可以為單板式或三板式的任一個(gè)。另外，利用液晶顯示元件時(shí)，不需要經(jīng)由第3透鏡成分將來自光源的光入射到液晶顯示元件，因此不需要在第3透鏡成分形成自由曲面，此外可僅由單透鏡構(gòu)成第3透鏡成分。接下來，參照圖8對具有第I透鏡成分LI、第2透鏡成分L2和第3透鏡成分L3的投影透鏡的制造方法的概要進(jìn)行說明。首先，在圓筒狀的鏡筒內(nèi)沿著光軸從投影側(cè)依次配置第I透鏡成分LI (步驟ST01)，該第I透鏡成分Li具有正的光焦度、為雙凸形狀、投影側(cè)和物體側(cè)的透鏡面為非球面；然后配置第2透鏡成分L2(步驟ST02)，該第2透鏡成分L2具有負(fù)的光焦度、為彎月形狀、投影側(cè)和物體側(cè)的透鏡面為非球面；然后配置第3透鏡成分L3(步驟ST03)，該第3透鏡成分L3具有正的光焦度、在投影側(cè)具有凸形狀的透鏡面。此外，以滿足以下的條件式(I)的方式配置這些透鏡成分LI、L2、L3 (步驟ST04)。O. 2 < f/(_f2) < O. 7. · · (I)其中，f2為第2透鏡成分的焦距、f為投影透鏡的焦距。實(shí)施例以下，參照附圖對本實(shí)施方式的各實(shí)施例進(jìn)行說明。以下示出了表I 表3，這些是第I實(shí)施例 第3實(shí)施例的各參數(shù)的表。在表中的[透鏡數(shù)據(jù)]中，面號(hào)碼表示從投影側(cè)數(shù)的透鏡面的順序(未圖示的面號(hào)碼O與投影面對應(yīng))，r表示各透鏡面的曲率半徑，d表示從各光學(xué)面開始到下一光學(xué)面(或物體面)為止在光軸上的距離、即面間隔，nd表示對d線(波長587.6nm)的折射率，vd表示以d線為基準(zhǔn)的阿貝數(shù)。此外，透鏡面為非球面時(shí)，在面號(hào)碼上附加*標(biāo)記，在曲率半徑r欄表示近軸曲率半徑。另外，曲率半徑“O. 0000”表示平面或開口。此外，空氣折射率“I. 00000”的記載省略。此外，在表中的[非球面數(shù)據(jù)]中，對于[透鏡數(shù)據(jù)]所示的非球面，用下式(a)表示其形狀。其中，y表示與光軸垂直的方向上的高度，X(y)表示高度y處的光軸方向上的位移量(下垂量)，r表示基準(zhǔn)球面的曲率半徑(近軸曲率半徑)，K表示圓錐常數(shù)，An表示第η次的非球面系數(shù)。另外，“Ε-η”表示“ X 10_η”，例如“ I. 234Ε-05”表示“ I. 234X 10_5，，。X(y) = (y2/r)/[l+{l-K (y2/r2)}1/2]+A4 X y4+A6 X y6+A8 X y8 …(a)此外，在表中的[各種數(shù)據(jù)]中，f表示投影透鏡PL的焦距，F(xiàn)No表示F值(F number)，ω表示半視角(單位度)，f I表示第I透鏡成分LI的焦距，f2表示第2透鏡成分L2的焦距。此外，在表中的[條件式]中，表示與上述條件式⑴ (6)對應(yīng)的值。以下，在所有的參數(shù)值中記載的焦距f、曲率半徑r、面間隔d、其他長度等的單位在無特別說明時(shí)一般采用“mm”，然而由于光學(xué)系統(tǒng)即使成比例地放大或者成比例地縮小也能夠得到同等的光學(xué)性能，因此不限定于此。單位不限于也可以使用其他適當(dāng)?shù)膯挝弧５酱藶橹沟谋淼恼f明在所有實(shí)施例中相同，省略以后的說明。(第I實(shí)施例)利用圖I、圖2和表I對第I實(shí)施例進(jìn)行說明。如圖I所示，第I實(shí)施例的投影透鏡PL(PLl)包括沿著光軸從投影側(cè)向物體側(cè)(圖像顯示元件側(cè))依次排列的具有正的光焦度的雙凸形狀的第I透鏡成分LI ;具有負(fù)的光焦度的彎月形狀的第2透鏡成分L2 ;和具有正的光焦度且在投影側(cè)具有凸形狀的透鏡面的第3透鏡成分L3。第I透鏡成分LI的投影側(cè)和物體側(cè)的透鏡面、以及第2透鏡成分L2的投影側(cè)和物體側(cè)的透鏡面由非球面構(gòu)成。第I透鏡成分LI為在投影側(cè)和物體側(cè)的透鏡面形成非球面的雙凸形狀的正透鏡。第2透鏡成分L2為凹面朝向投影側(cè)的負(fù)彎月形透鏡。第3透鏡成分L3為凸面朝向投影側(cè)且平面朝向物體側(cè)的棱鏡。另外，第I透鏡成分LI和第2透鏡成分L2優(yōu)選為塑料非球面透鏡。此外，第3透鏡成分L3優(yōu)選，在投影側(cè)為凸形狀的透鏡面(面號(hào)碼6)以外，尤其是在物體側(cè)的透鏡面(面號(hào)碼7)中由平面(包含傾斜面)構(gòu)成。此外，在第I透鏡成分LI的投影側(cè)配置有用于去除有害光的孔徑光闌S。另一方面，在第3透鏡成分L3的物體側(cè)配置作為圖像顯示元件(光閥)的DMD，在該DMD的正前方配置有平行平板的玻璃罩G。在以下的表I中示出第I實(shí)施例的各參數(shù)的值。另外，表I中的面號(hào)碼I 9與圖I所示的面I 9對應(yīng)。在第I實(shí)施例中，第2面、第3面、第4面和第5面形成為非球面形狀。(表 I)[透鏡數(shù)據(jù)]面號(hào)碼 r dndvd
I0.0000011.12000(孔徑光闌)
*213.499044.340001.52860055.88
*3-5.275521.15000
*4-3.093273.500001.61787024.59
*5-5.679220.81550
627.9688510.780001.52860055.88 70.000001.00000
80.000000.650001.50687265.11
90.00000 0.72790[非球面數(shù)據(jù)]第2 面K = -5. 0935, A4 = 2. 48850E-05, A6 = O. 00000E+00, A8 = O. 00000E+00第3面K = -2. 4376，A4 = -9. 41740E-04，A6 = I. 45600E-05，A8 = O. 00000E+00第4面K = -I. 0232，A4 = -6. 63520E-04，A6 = I. 31510E-05，A8 = O. 00000E+00第5面K = -I. 5717，A4 = -3. 70320E-05，A6 = -I. 81930E-07，A8 = O. 00000E+00[各種數(shù)據(jù)]f = 12. 61476Fno = 2. 5ω = 13. 93578fl = 7. 80005f2 = -22. 75861
f3 = 52. 91119[條件式]條件式(l)f/(-f2)= O. 55428條件式(2)(R22+R21)/(R22-R21) = 3. 39236條件式(3)vdl = 55. 88條件式(4)ndl = I. 52860條件式(5)vd2 = 24. 59條件式(6)nd2= I. 61787根據(jù)表I所示的參數(shù)的表可知，在本實(shí)施例的投影透鏡PLl中滿足全部的上述條件式⑴ (6)。圖2是第I實(shí)施例的投影透鏡PLl的各像差圖(具體為球面像差圖、像散圖、畸變圖、倍率色像差圖和彗差圖)。在各像差圖中，F(xiàn)NO表示F值，Y表示物體高度(圖像顯示元件的像高)。此外，d表示對d線(波長587. 6nm)的各像差,g表示對g線(波長435. 8nm)的各像差，C表示對C線(波長656. 3nm)的各像差，F(xiàn)表示對F線(波長486. Inm)的各像差，沒有記載的則表示對d線的各像差。另外，在像散圖中，實(shí)線表示弧矢像面，虛線表示子午像面。彗差圖中，在各入射光中，實(shí)線表示對d線、C線、g線和F線的子午彗差。以上的像差圖的說明在其他實(shí)施例中也相同，而省略其說明。根據(jù)各像差圖可知，第I實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)小型短小，同時(shí)各像差得到良好校正，具有以成像性能為首的優(yōu)異的光學(xué)性能。(第2實(shí)施例) 利用圖3、圖4和表2對第2實(shí)施例進(jìn)行說明。如圖3所示，第2實(shí)施例的投影透鏡PL(PL2)包括沿著光軸從投影側(cè)向物體側(cè)(圖像顯示元件側(cè))依次排列的具有正的光焦度的雙凸形狀的第I透鏡成分LI ;具有負(fù)的光焦度的彎月形狀的第2透鏡成分L2 ;和具有正的光焦度且在投影側(cè)具有凸形狀的透鏡面的第3透鏡成分L3。第I透鏡成分LI的投影側(cè)和物體側(cè)的透鏡面、以及第2透鏡成分L2的投影側(cè)和物體側(cè)的透鏡面由非球面構(gòu)成。第I透鏡成分LI為在投影側(cè)和物體側(cè)的透鏡面形成非球面的雙凸形狀的正透鏡。第2透鏡成分L2為凹面朝向投影側(cè)的負(fù)彎月形透鏡。第3透鏡成分L3為凸面朝向投影側(cè)且平面朝向物體側(cè)的棱鏡。另外，第I透鏡成分LI和第2透鏡成分L2優(yōu)選為塑料非球面透鏡。此外，第3透鏡成分L3優(yōu)選，在投影側(cè)為凸形狀的透鏡面(面號(hào)碼6)以外，尤其是在物體側(cè)的透鏡面(面號(hào)碼7)中由平面(包含傾斜面)構(gòu)成。此外，在第I透鏡成分LI的投影側(cè)配置有用于去除有害光的孔徑光闌S。另一方面，在第3透鏡成分L3的物體側(cè)配置作為圖像顯示元件(光閥)的DMD，在該DMD的正前方配置有平行平板的玻璃罩G。在以下的表2中示出第2實(shí)施例的各參數(shù)的值。另外，表2中的面號(hào)碼I 9與圖3所示的面I 9對應(yīng)。在第2實(shí)施例中，第2面、第3面、第4面和第5面形成為非球面形狀。(表2)[透鏡數(shù)據(jù)]
面號(hào)碼 rdndvdI0.0000011.03000(孔徑光闌)
*214.67555 4.34000 1.528600 55.88
*3-6.705081.15000
*4-4.298123.50000 1.617870 24.59
*5-6.921490.81550
627.9688510.78000 1.528600 55.88
70.000001.00000 80.000000.65000 1.506872 65.11
90.00000 0.73343[非球面數(shù)據(jù)]第2面K = -22. 3724，A4 = 5. 91251E-04，A6 = -2. 05070E-05，A8 = 2. 35364E-07第3面K = -2. 4210，A4 = -2. 73382E-05，A6 = -6. 68879E-06，A8 = I. 18518E-07第4面K = -3. 3882，A4 = -I. 47853E-03，A6 = 5. 43977E-05，A8 = -8. 01390E-07第5面K = -6. 4934，A4 = -I. 01339E-03，A6 = -2. 94836E-05，A8 = -3. 70690E-07[各種數(shù)據(jù)]f = 12. 61393Fno = 2. 60618ω = 13. 90518fl = 9. 36475f2 = -37. 42004f3 = 52. 91119[條件式]條件式(l)f/(_f2)= O. 3370902條件式(2)(R22+R21)/(R22-R21) = 4. 27679條件式(3)vdl = 55. 88條件式(4)ndl = I. 52860條件式(5)vd2= 24. 59條件式(6)nd2= I. 61787根據(jù)表2所示的參數(shù)的表可知，在本實(shí)施例的投影透鏡PL2中滿足全部的上述條件式⑴ (6)。圖4是第2實(shí)施例的投影透鏡PL2的各像差圖(具體為球面像差圖、像散圖、畸變圖、倍率色像差圖和彗差圖)。根據(jù)各像差圖可知，第2實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)小型短小，同時(shí)各像差得到良好校正，具有以成像性能為首的優(yōu)異的光學(xué)性能。(第3實(shí)施例)利用圖5、圖6和表3對第3實(shí)施例進(jìn)行說明。如圖5所示，第3實(shí)施例的投影透鏡PL(PL3)包括沿著光軸從投影側(cè)向物體側(cè)(圖像顯示元件側(cè))依次排列的具有正的光焦度的雙凸形狀的第I透鏡成分LI ;具有負(fù)的光焦度的彎月形狀的第2透鏡成分L2 ;和具有正的光焦度且在投影側(cè)具有凸形狀的透鏡面的第3透鏡成分L3。第I透鏡成分LI的投影側(cè)和物體側(cè)的透鏡面、以及第2透鏡成分L2的投影側(cè)和物體側(cè)的透鏡面由非球面構(gòu)成。第I透鏡成分LI為在投影側(cè)和物體側(cè)的透鏡面形成非球面的雙凸形狀的正透鏡。第2透鏡成分L2為凹面朝向投影側(cè)的負(fù)彎月形透鏡。第3透鏡成分L3為凸面朝向投影側(cè)且平面朝向物體側(cè)的棱鏡。另外，第I透鏡成分LI和第2透鏡成分L2優(yōu)選為塑料非球面透鏡。此外，第3透鏡成分L3優(yōu)選，在投影側(cè)為凸形狀的透鏡面(面號(hào)碼6)以外，尤其是在物體側(cè)的透鏡面(面號(hào)碼7)中由平面(包含傾斜面)構(gòu)成。 此外，在第I透鏡成分LI的投影側(cè)配置有用于去除有害光的孔徑光闌S。另一方面，在第3透鏡成分L3的物體側(cè)配置作為圖像顯示元件(光閥)的DMD，在該DMD的正前方配置有平行平板的玻璃罩G。在以下的表3中示出第3實(shí)施例的各參數(shù)的值。另外，表3中的面號(hào)碼I 9與圖5所示的面I 9對應(yīng)。在第3實(shí)施例中，第2面、第3面、第4面和第5面形成為非球面形狀。(表3)[透鏡數(shù)據(jù)]
面號(hào)碼 rdndvd
I 0.00000 11.11000 (孔徑光闌)
*2 14.37595 4.34500 1.528600 55.88*3 -5.37045 1.17000*4 -3.04891 3.50000 1.617870 24.59*5 -5.36181 1.28915
627.96885 10.78000 1.528600 55.88
70.00000 1.00000
80.00000 0.65000 1.506872 65.11
90.00000 0.73316[非球面數(shù)據(jù)]第2面K = -5. 0000，A4 = -4. 41060E-05，A6 = O. 00000E+00, A8 = O. 00000E+00第3 面K = -3. 0447，A4 = -7. 52120E-04，A6 = 9. 72130E-06，A8 = O. 00000E+00第4面
κ = -I. 6946，A4 = -2· 28350Ε-04，Α6 = 4. 31050Ε-06，Α8 = O. OOOOOE+OO第5面κ = -O. 9727，Α4 = _7· 31470Ε-04，Α6 = -5. 62900Ε-06，Α8 = O. OOOOOE+OO[各種數(shù)據(jù)]f = 12. 61674Fno = 2. 60618ω = 13. 90518f I = 8. 00576 f2 = -26. 98640f3 = 52. 91119[條件式]條件式(l)f/(-f2)= O. 46752條件式(2)(R22+R21)/(R22-R21) = 3. 636439條件式(3)vdl = 55. 88條件式(4)ndl = I. 52860條件式(5)vd2= 23. 77條件式(6)nd2= I. 63710根據(jù)表3所示的參數(shù)的表可知，在本實(shí)施例的投影透鏡PL3中滿足全部的上述條件式⑴ (6)。圖6是第3實(shí)施例的投影透鏡PL3的各像差圖(具體為球面像差圖、像散圖、畸變圖、倍率色像差圖和彗差圖)。根據(jù)各像差圖可知，第3實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)小型短小，同時(shí)各像差得到良好校正，具有以成像性能為首的優(yōu)異的光學(xué)性能。另外，在上述實(shí)施方式中，以下記載的內(nèi)容可以在不損光學(xué)性能的范圍內(nèi)適當(dāng)采用。在各實(shí)施例中，作為投影透鏡示出了實(shí)際為3個(gè)的3成分構(gòu)成，但也可以適用于4成分、5成分等其他的透鏡成分構(gòu)成。此外，可以是在最靠向物體側(cè)增加了透鏡成分或透鏡組的構(gòu)成，或者是在最靠向像側(cè)增加了透鏡成分或透鏡組的構(gòu)成。此外，透鏡組表示以變倍時(shí)變化的空氣間隔分離的具有至少I個(gè)透鏡的部分。此外，在本實(shí)施方式中，可以將單獨(dú)或多個(gè)透鏡成分、部分透鏡成分或整個(gè)透鏡系統(tǒng)作為在光軸方向上移動(dòng)而進(jìn)行從無限遠(yuǎn)物體向近距離物體的對焦的對焦透鏡。該對焦透鏡也可以應(yīng)用于自動(dòng)聚焦，適于自動(dòng)聚焦用的(使用了超聲波馬達(dá)等的)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。尤其優(yōu)選使整個(gè)透鏡系統(tǒng)為對焦透鏡。此外，在本實(shí)施方式中，可以將透鏡成分或部分透鏡成分作為防振透鏡成分，使其在與光軸垂直的方向上振動(dòng)，或在包含光軸的面內(nèi)方向旋轉(zhuǎn)移動(dòng)(擺動(dòng))，校正因手抖動(dòng)產(chǎn)生的像抖動(dòng)。此外，在本實(shí)施方式中，透鏡面可以由球面或平面形成，也可以由非球面形成。透鏡面為球面或平面時(shí)，透鏡加工及組裝調(diào)整容易，可以防止因加工及組裝調(diào)整的誤差而引起的光學(xué)性能的劣化，因此優(yōu)選。此外，即使像面偏移時(shí)，描繪性能的劣化也較少，因此優(yōu)選。另一方面，透鏡面為非球面時(shí)，非球面可以是磨削加工的非球面、用模將玻璃形成為非球面形狀的玻璃模制非球面、在玻璃的表面上將樹脂形成為非球面形狀的復(fù)合型非球面的任意的非球面。此外，透鏡面也可以為衍射面，透鏡可以是折射率分布型透鏡(GRIN透鏡)或塑料透鏡。此外，在本實(shí)施方式中優(yōu)選，第I透鏡成分和第2透鏡成分為塑料透鏡，但也可以用玻璃透鏡構(gòu)成其一方或雙方。此外，在本實(shí)施方式中，孔徑光闌優(yōu)選配置在第I透鏡成分的投影側(cè)，但當(dāng)從圖像顯示元件射出的光收束于一定角度范圍內(nèi)而入射到投影透鏡時(shí)，也可以省略孔徑光闌或使其向第I透鏡成分側(cè)偏移，此時(shí)光學(xué)系統(tǒng)變得更加短小，因此優(yōu)選。
此外，在本實(shí)施方式中，可以在各透鏡面上施加在較寬的波長區(qū)域具有高透過率的防反射膜，以實(shí)現(xiàn)閃爍及重影減少、高對比度的高光學(xué)性能。此外，在本實(shí)施方式中，第I透鏡成分示出了單透鏡的例子，但也可以由粘貼多個(gè)透鏡的復(fù)合透鏡構(gòu)成。此外，在本實(shí)施方式中，第2透鏡成分示出了單透鏡的例子，但也可以由粘貼多個(gè)透鏡的復(fù)合透鏡構(gòu)成。以上，為了容易理解本發(fā)明而附加實(shí)施方式的構(gòu)成要件進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限于此。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種光學(xué)系統(tǒng)小型短小的同時(shí)良好地校正了各像差、在整個(gè)投影面實(shí)現(xiàn)了高光學(xué)性能的、適于投影儀的投影透鏡。
權(quán)利要求
1.一種投影透鏡，其特征在于， 包括沿著光軸從投影側(cè)依次排列的具有正的光焦度的雙凸形狀的第I透鏡成分；具有負(fù)的光焦度的彎月形狀的第2透鏡成分；和具有正的光焦度且在投影側(cè)具有凸形狀的透鏡面的第3透鏡成分， 上述第I透鏡成分的投影側(cè)和物體側(cè)的透鏡面、以及上述第2透鏡成分的投影側(cè)和物體側(cè)的透鏡面為非球面， 所述投影透鏡滿足以下的條件式0.2 < f/ (-f2) < 0. 7 其中，f2為上述第2透鏡成分的焦距，f為上述投影透鏡的焦距。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的投影透鏡，其特征在于，設(shè)上述第2透鏡成分的投影側(cè)的透鏡面的近軸曲率半徑為R21、上述第2透鏡成分的物體側(cè)的透鏡面的近軸曲率半徑為R22時(shí)，滿足以下的條件式1.0 < (R22+R21)/(R22-R21) < 5. O。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的投影透鏡，其特征在于，設(shè)上述第I透鏡成分對d線的阿貝數(shù)為vdl時(shí)，滿足以下的條件式53. 0 < vdl < 61. O0
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的投影透鏡，其特征在于，設(shè)上述第I透鏡成分對d線的折射率為ndl時(shí)，滿足以下的條件式I. 45 < ndl < I. 60。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4中任一項(xiàng)所述的投影透鏡，其特征在于，設(shè)上述第2透鏡成分對d線的阿貝數(shù)為vd2時(shí)，滿足以下的條件式21.0 < vd2 < 35. O。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 5中任一項(xiàng)所述的投影透鏡，其特征在于，設(shè)上述第2透鏡成分對d線的折射率為nd2時(shí)，滿足以下的條件式I.50 < nd2 < I. 65。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 6中任一項(xiàng)所述的投影透鏡，其特征在于，在上述第I透鏡成分的投影側(cè)設(shè)置孔徑光闌。
8.一種光學(xué)設(shè)備，其特征在于，搭載權(quán)利要求I所述的投影透鏡。
9.一種投影透鏡的制造方法，該投影透鏡具有第I透鏡成分、第2透鏡成分和第3透鏡成分，所述制造方法的特征在于， 從投影側(cè)依次 配置具有正的光焦度、為雙凸形狀、且投影側(cè)和物體側(cè)的透鏡面為非球面的第I透鏡成分； 配置具有負(fù)的光焦度、為彎月形狀、且投影側(cè)和物體側(cè)的透鏡面為非球面的第2透鏡成分； 并配置具有正的光焦度且在投影側(cè)具有凸形狀的透鏡面的第3透鏡成分， 并且使得所述投影透鏡滿足以下的條件式 0.2 < f/ (-f2) < 0. 7 其中，f2為上述第2透鏡成分的焦距，f為上述投影透鏡的焦距。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的投影透鏡的制造方法，其特征在于，設(shè)上述第2透鏡成分的投影側(cè)的透鏡面的近軸曲率半徑為R21、上述第2透鏡成分的物體側(cè)的透鏡面的近軸曲率半徑為R22時(shí)，滿足以下的條件式I.0 < (R22+R21)/(R22-R21) <5.0。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的投影透鏡的制造方法，其特征在于，設(shè)上述第I透鏡成分對d線的阿貝數(shù)為vdl時(shí)，滿足以下的條件式53. 0 < vdl < 61. O0
12.根據(jù)權(quán)利要求9 11中任一項(xiàng)所述的投影透鏡的制造方法，其特征在于，設(shè)上述第I透鏡成分對d線的折射率為ndl時(shí)，滿足以下的條件式 I.45 < ndl < I. 60。
全文摘要
本發(fā)明提供一種投影透鏡、搭載該投影透鏡的光學(xué)設(shè)備及投影透鏡的制造方法。投影透鏡(PL)包括沿著光軸從投影側(cè)依次排列的具有正的光焦度的雙凸形狀的第1透鏡成分(L1)；具有負(fù)的光焦度的彎月形狀的第2透鏡成分(L2)；和具有正的光焦度且在投影側(cè)具有凸形狀的透鏡面的第3透鏡成分(L3)，第1透鏡成分(L1)的投影側(cè)和物體側(cè)的透鏡面、以及第2透鏡成分(L2)的投影側(cè)和物體側(cè)的透鏡面為非球面，投影透鏡(PL)滿足以下的條件式0.2＜f/(-f2)＜0.7其中，f2為上述第2透鏡成分的焦距，f為上述投影透鏡的焦距。
文檔編號(hào)G03B21/00GK102707412SQ20121008519
公開日2012年10月3日 申請日期2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月28日
發(fā)明者石川貴博 申請人:株式會(huì)社尼康