圖像顯示設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的是實現包括具有很寬視場角的高性能投影變焦鏡頭的圖像顯示設備和包括達到跨越整個變焦區(qū)的高性能的五透鏡組類型的投影變焦鏡頭的圖像顯示設備。提供圖像顯示設備，該圖像顯示設備配置為將圖像投影在目標投影表面上并且顯示圖像的放大圖像，該圖像顯示設備使用投影變焦鏡頭，該變焦鏡頭具有五透鏡組配置，在五透鏡組配置中，從放大側朝縮小側排列第一到第五透鏡組G1到G5，并且組成透鏡組中的每個或者包括在透鏡組中的透鏡具有負和正折射力的組合，并且在透鏡配置中，適當選擇組成透鏡組的焦距、相對行進距離、到圖像顯示元件的透鏡距離和組成透鏡形狀。
【專利說明】圖像顯示設備
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請基于并且要求來自2012年12月28日提交的日本專利申請2012-288362、
2012-289154,2012-289163,2012-289143和 2012-289150 ；2013 年 4 月 30 日提交的日本專利申請2013-095884和2013-095885 ;2013年6月13日提交的日本專利申請2013-124790 ；2013 年 10 月 4 日提交的日本專利申請 2013-209604、2013-209665、2013-209634、
2013-209639和2013-209645的優(yōu)先權，其公開以引用的方式將其全部結合于此。
【技術領域】
[0003]本發(fā)明涉及圖像顯示設備。
[0004]該圖像顯示設備可以適當地實現為投影儀設備。
【背景技術】
[0005]配置為將放大圖像投影在前投影投影儀設備前面的屏幕上的該前投影投影儀設備最近廣泛用于在公司介紹、學校教學以及家庭使用。
[0006]關于投影變焦鏡頭，最近已經對“高放大倍率和廣角”有日益增長的要求。
[0007]已經知道專利文獻I到2中描述的那些滿足該要求。
[0008]專利文獻I中描述的投影變焦鏡頭具有負、負、正、負和正的五透鏡組配置，并且能夠足夠抑制放大倍率改變期間的像差。然而，廣角端處的半視場角保持在30°。
[0009]專利文獻2中描述的投影變焦鏡頭具有負、負、正、正和正的五透鏡組配置，并且能夠足夠抑制像差。然而，廣角端處的半視場角保持在20.8°。
[0010]“用于投影圖像的鏡頭”一般與使用“斜光線”作為成像光的相機的攝影鏡頭系統(tǒng)不同。
[0011 ] 在相機的攝影鏡頭中，鏡頭的整個有效區(qū)域是有用的。
[0012]然而，在用于投影圖像的鏡頭中，因為由斜光線形成投影圖像，所以可用作圖像投影區(qū)域的范圍是鏡頭的有效區(qū)域的一部分。
[0013]出于這個原因，投影鏡頭需要具有更寬的角度以增加圖像投影在其上的目標投影表面的面積。
[0014]最近，還對于減小投影儀設備的投影距離和向目標投影表面“靠近布置”投影儀設備有強烈要求。
[0015]對于投影變焦鏡頭的很寬角度有要求，以利用上面描述的靠近目標投影表面布置投影變焦鏡頭的配置實現大目標投影表面。
[0016]本發(fā)明的目的是實現能夠抑制像差并且以寬視場角顯示投影圖像的圖像顯示設備。
[0017]專利文獻:
[0018][專利文獻I]
[0019]日本專利申請公開第2011-69959[0020][專利文獻2]
[0021]日本專利第4952225
【發(fā)明內容】
[0022]本發(fā)明的包括投影變焦鏡頭的圖像顯示設備包括:光源；圖像顯示元件，配置為顯示投影圖像；照明光學系統(tǒng)，配置為利用從光源發(fā)射的光輻射圖像顯示元件；以及投影光學系統(tǒng)，配置為接收使得入射在其上的投影光通量，該投影光通量按顯示在由照明光學系統(tǒng)輻射的圖像顯示元件上的投影圖像調制，并且將投影圖像的放大圖像投影在目標投影表面上。該圖像顯示設備作為投影光學系統(tǒng)使用投影變焦鏡頭，投影變焦鏡頭具有五透鏡組配置，包括從放大側朝縮小側排列的第一到第五透鏡組。第一透鏡組具有負折射力，第二透鏡組具有負折射力，并且第三透鏡組具有正折射力。廣角端處的半視場角《W、第一透鏡組的焦距Π和第二透鏡組的焦距f2滿足以下條件:
[0023](1-1)34度〈(0￥〈45度
[0024](2-1)0.Kfl/f2<l.0
[0025]本發(fā)明的包括投影變焦鏡頭的圖像顯示設備包括:光源；圖像顯示元件，配置為顯示投影圖像；照明光學系統(tǒng)，配置為利用從光源發(fā)射的光輻射圖像顯示元件；以及投影光學系統(tǒng)，配置為通過將圖像投影在目標投影表面上顯示在圖像顯示元件上顯示的投影圖像的放大圖像，其中，該圖像顯示設備作為投影光學系統(tǒng)使用投影變焦鏡頭，投影變焦鏡頭具有五透鏡組配置，包括從放大側朝縮小側排列的第一到第五透鏡組，其中第一透鏡組具有負折射力，第二透鏡組具有負折射力，第三透鏡組具有正折射力，圖像顯示元件和距離縮小側最遠的第五透鏡組中距離縮小側最遠的透鏡的表面之間的距離Bf、廣角端處的焦距Fw以及第一透鏡組的焦距Fl滿足以下條件:
[0026](1-1I) 1.9≤Bf/Fw
[0027](2-1I) 1.2〈|F1 |/Fw〈3.5。
[0028]本發(fā)明的包括投影變焦鏡頭的圖像顯示設備包括:光源；圖像顯示元件，配置為顯示投影圖像；照明光學系統(tǒng)，配置為利用從光源發(fā)射的光輻射圖像顯示元件；以及投影光學系統(tǒng)，配置為接收使得入射在其上的投影光通量，該投影光通量按顯示在由照明光學系統(tǒng)輻射的圖像顯示元件上的投影圖像調制，并且將投影圖像的放大圖像投影在目標投影表面上，其中，該圖像顯示設備作為投影光學系統(tǒng)使用投影變焦鏡頭，投影變焦鏡頭具有五透鏡組配置，包括從放大側朝縮小側排列的第一到第五透鏡組，其中第一透鏡組具有負折射力，第二透鏡組具有負折射力，第三透鏡組具有正折射力，當放大倍率從廣角端向長焦端變化時，第五透鏡組朝放大側移動，并且廣角端處的半視場角《W滿足以下條件:
[0029](1-1II) 34 度≤ ωw〈45 度。
[0030]本發(fā)明的包括投影變焦鏡頭的圖像顯示設備包括:光源；圖像顯示元件，配置為顯示投 影圖像；照明光學系統(tǒng)，配置為利用從光源發(fā)射的光輻射圖像顯示元件；以及投影光學系統(tǒng)，配置為接收使得入射在其上的投影光通量，該投影光通量按顯示在由照明光學系統(tǒng)輻射的圖像顯示元件上的投影圖像調制，并且將投影圖像的放大圖像投影在目標投影表面上，其中，該圖像顯示設備作為投影光學系統(tǒng)使用投影變焦鏡頭，投影變焦鏡頭具有五透鏡組配置，包括從放大側朝縮小側排列的第一到第五透鏡組，其中第一透鏡組具有負折射力，第二透鏡組具有負折射力，第三透鏡組具有正折射力，在第一透鏡組中，距離放大側最遠的透鏡表面是朝放大側凸的，而距離縮小側最遠的透鏡表面是朝縮小側凹的，并且廣角端處的半視場角《W滿足以下條件:
[0031](1-1V) 34 度≤ cow〈45 度。
[0032]本發(fā)明的包括投影變焦鏡頭的圖像顯示設備包括:光源；圖像顯示元件，配置為顯示投影圖像；照明光學系統(tǒng)，配置為利用從光源發(fā)射的光輻射圖像顯示元件；以及投影光學系統(tǒng)，配置為接收使得入射在其上的投影光通量，該投影光通量按顯示在由照明光學系統(tǒng)輻射的圖像顯示元件上的投影圖像調制，并且將投影圖像的放大圖像投影在目標投影表面上，其中該圖像顯示設備作為投影光學系統(tǒng)使用投影變焦鏡頭，投影變焦鏡頭具有五透鏡組配置，包括從放大側朝縮小側排列的第一到第五透鏡組，其中第一透鏡組具有負折射力，第二透鏡組具有負折射力，第三透鏡組具有正折射力，當從廣角端向長焦端改變放大倍率時，第三透鏡組朝放大側移動，而第四透鏡組朝放大側移動，并且在放大倍率改變中第三透鏡組的行進距離D3和在放大倍率改變中第四透鏡組的行進距離D4滿足以下條件:
[0033](1-V) 0.05〈D3/D4〈1.10。
[0034]本發(fā)明的包括投影變焦鏡頭的圖像顯示設備包括:光源；圖像顯示元件，配置為顯示投影圖像；照明光學系統(tǒng)，配置為利用從光源發(fā)射的光輻射圖像顯示元件；以及投影光學系統(tǒng)，配置為接收使得入射在其上的投影光通量，該投影光通量按顯示在由照明光學系統(tǒng)輻射的圖像顯示元件上的投影圖像調制，并且將投影圖像的放大圖像投影在目標投影表面上，其中，該圖像顯示設備作為投影光學系統(tǒng)使用投影變焦鏡頭，投影變焦鏡頭具有五透鏡組配置，包括從放大側朝縮小側排列的第一到第五透鏡組，其中第一透鏡組具有負折射力，第二透鏡組具有負折射力，第三透鏡組具有正折射力，第一透鏡組包括兩個或者三個透鏡，并且廣角端處的半視場角《W滿足以下條件:
[0035](1-VI) 34 度≤ cow〈45 度。
[0036]本發(fā)明的包括投影變焦鏡頭的圖像顯示設備包括:光源；圖像顯示元件，配置為顯示投影圖像；照明光學系統(tǒng)，配置為利用從光源發(fā)射的光輻射圖像顯示元件；以及投影光學系統(tǒng)，配置為接收使得入射在其上的投影光通量，該投影光通量按顯示在由照明光學系統(tǒng)輻射的圖像顯示元件上的投影圖像調制，并且將投影圖像的放大圖像投影在目標投影表面上，其中，該圖像顯示設備作為投影光學系統(tǒng)使用投影變焦鏡頭，投影變焦鏡頭具有五透鏡組配置，包括從放大側朝縮小側排列的第一到第五透鏡組，其中第一透鏡組具有負折射力，第二透鏡組具有負折射力，第三透鏡組具有正折射力，第二到第五透鏡組中的至少一個設置為包括四個或者更多透鏡并且具有負折射力的負透鏡組，并且包括在負透鏡組中的四個或者更多透鏡中自放大側起的第一到第四透鏡的折射力排列設置為正、負、正和負或者負、正、負和正。
[0037]根據上面描述的本發(fā)明，可以實現能夠抑制像差并且顯示投影圖像的圖像顯示設備。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0038]圖1是示出根據示例I的投影變焦鏡頭的配置的截面視圖。
[0039]圖2是根據示例I的投影變焦鏡頭的像差曲線圖。[0040]圖3是示出根據示例2的投影變焦鏡頭的配置的截面視圖。
[0041]圖4是根據示例2的投影變焦鏡頭的像差曲線圖。
[0042]圖5是示出根據示例3的投影變焦鏡頭的配置的截面視圖。
[0043]圖6是根據示例3的投影變焦鏡頭的像差曲線圖。
[0044]圖7是示出根據示例4的投影變焦鏡頭的配置的截面視圖。
[0045]圖8是根據示例4的投影變焦鏡頭的像差曲線圖。
[0046]圖9是示出根據示例5的投影變焦鏡頭的配置的截面視圖。
[0047]圖10是根據示例5的投影變焦鏡頭的像差曲線圖。
[0048]圖11是示出根據示例6的投影變焦鏡頭的配置的截面視圖。
[0049]圖12是根據示例6的投影變焦鏡頭的像差曲線圖。
[0050]圖13是示出根據示例7的投影變焦鏡頭的配置的截面視圖。
[0051]圖14是根據示例7的投影變焦鏡頭的像差曲線圖。
[0052]圖15是示出根據示例8的投影變焦鏡頭的配置的截面視圖。
[0053]圖16是根據示例8的投影變焦鏡頭的像差曲線圖。
[0054]圖17是示出根據示例9的投影變焦鏡頭的配置的截面視圖。
[0055]圖18是根據示例9的投影變焦鏡頭的像差曲線圖。
[0056]圖19是示出根據示例10的投影變焦鏡頭的配置的截面視圖。
[0057]圖20是根據示例10的投影變焦鏡頭的像差曲線圖。
[0058]圖21是示出根據示例11的投影變焦鏡頭的配置的截面視圖。
[0059]圖22是根據示例11的投影變焦鏡頭的像差曲線圖。
[0060]圖23是示出根據示例12的投影變焦鏡頭的配置的截面視圖。
[0061]圖24是根據示例12的投影變焦鏡頭的像差曲線圖。
[0062]圖25是示出根據示例13的投影變焦鏡頭的配置的截面視圖。
[0063]圖26是根據示例13的投影變焦鏡頭的像差曲線圖。
[0064]圖27是示出根據示例14的投影變焦鏡頭的配置的截面視圖。
[0065]圖28是根據示例14的投影變焦鏡頭的像差曲線圖。
[0066]圖29是作為圖像顯示設備的投影儀設備的示意配置圖。
[0067]圖30是示出根據比較示例的投影變焦鏡頭的配置的截面視圖。
[0068]圖31是根據比較示例的投影變焦鏡頭的像差曲線圖。
[0069]圖32是根據示例I的投影變焦鏡頭的放大色差圖。
[0070]圖33是根據示例2的投影變焦鏡頭的放大色差圖。
[0071]圖34是根據示例3的投影變焦鏡頭的放大色差圖。
[0072]圖35是根據示例4的投影變焦鏡頭的放大色差圖。
[0073]圖36是根據示例5的投影變焦鏡頭的放大色差圖。
[0074]圖37是根據示例6的投影變焦鏡頭的放大色差圖。
[0075]圖38是根據示例7的投影變焦鏡頭的放大色差圖。
[0076]圖39是根據示例8的投影變焦鏡頭的放大色差圖。
[0077]圖40是根據示例9的投影變焦鏡頭的放大色差圖。
[0078]圖41是根據示例10的投影變焦鏡頭的放大色差圖。[0079]圖42是根據示例11的投影變焦鏡頭的放大色差圖。
[0080]圖43是根據示例12的投影變焦鏡頭的放大色差圖。
[0081]圖44是根據示例13的投影變焦鏡頭的放大色差圖。
[0082]圖45是根據示例14的投影變焦鏡頭的放大色差圖。
[0083]圖46是示出根據示例I的第一透鏡組中的非球面透鏡的非球面形狀的示圖。
[0084]圖47是示出根據示例2的第一透鏡組中的非球面透鏡的非球面形狀的示圖。
[0085]圖48是示出根據示例3的第一透鏡組中的非球面透鏡的非球面形狀的示圖。
[0086]圖49是示出根據示例4的第一透鏡組中的非球面透鏡的非球面形狀的示圖。
[0087]圖50是示出根據示例5的第一透鏡組中的非球面透鏡的非球面形狀的示圖。
[0088]圖51是示出根據示例6的第一透鏡組中的非球面透鏡的非球面形狀的示圖。
[0089]圖52是示出根據示例7的第一透鏡組中的非球面透鏡的非球面形狀的示圖。
[0090]圖53是示出根據示例8的第一透鏡組中的非球面透鏡的非球面形狀的示圖。
[0091]圖54是示出根據示例9的第一透鏡組中的非球面透鏡的非球面形狀的示圖。
[0092]圖55是示出根據示例10的第一透鏡組中的非球面透鏡的非球面形狀的示圖。
[0093]圖56是示出根據示例11的第一透鏡組中的非球面透鏡的非球面形狀的示圖。
[0094]圖57是示出根據示例12的第一透鏡組中的非球面透鏡的非球面形狀的示圖。
[0095]圖58是示出根據示例13的第一透鏡組中的非球面透鏡的非球面形狀的示圖。
[0096]圖59是示出根據示例14的第一透鏡組中的非球面透鏡的非球面形狀的示圖。
【具體實施方式】
[0097]下面將描述本發(fā)明。
[0098]本發(fā)明的圖像顯示設備中使用的變焦鏡頭是上面描述的“投影變焦鏡頭”。
[0099]如上所述，“投影鏡頭”使用“斜光線”作為成像光。同樣，本發(fā)明的圖像顯示設備中使用的投影變焦鏡頭也使用“斜光線通量(flux)”作為用于形成投影圖像的投影光通量。
[0100]圖1、3、5、7、9、11、13、15、17、19、21、23、25和27示出投影變焦鏡頭的十四個實施例。
[0101]根據那些實施例的變焦鏡頭以此順序對應于后面要描述的具體示例I到14。
[0102]在每個附圖中，其左側指示“放大側”，而其右側指示“縮小側”。為了避免復雜性，整個附圖使用相同參考標記。
[0103]在每個附圖中，參考標記Gl表示第一透鏡組，參考標記G2表示第二透鏡組，參考標記G3表示第三透鏡組，參考標記G4表示第四透鏡組，并且參考標記G5表示第五透鏡組。
[0104]更具體地，其實施例在各個圖中示出的投影變焦鏡頭具有五透鏡組配置，其包括從放大側朝縮小側排列的第一到第五透鏡組Gl到G5。
[0105]此外，“孔徑光闌”布置在第三透鏡組G3上或者第三透鏡組G3后面。
[0106]關于透鏡，由參考符號Lij表示第i透鏡組(i=l到5)中自放大側起的第j個透鏡。
[0107]另外，在每個附圖中，參考符號CG表示“圖像顯示元件(燈泡)的防護玻璃”。
[0108]在實施例和示例中，“作為微鏡器件的DMD”假設為燈泡。然而，無須說，燈泡不限于此。[0109]在每個附圖中，其上部分示出“廣角端處的透鏡組排列(表示為廣角)”，而其下部分示出“長焦端處的透鏡組排列(表示為長焦)”。
[0110]此外，每個附圖的上部分和下部分之間繪出的箭頭指示當從廣角端向長焦端改變放大倍率時第二到第五透鏡組G2到G5的位移方向。
[0111]在其實施例在各個附圖中示出的投影變焦鏡頭中，第一透鏡組Gl和第二透鏡組G2 二者都具有負折射力，而第三透鏡組G3具有正折射力。
[0112]更具體地，在第一到第五透鏡組中，第一透鏡組Gl到第三透鏡組G3的折射力分布是“負、負和正”。
[0113]關于第四和第五透鏡組G4和G5的折射力，第四透鏡組可以具有正折射力，而第五透鏡組可以具有“正或者負”折射力。
[0114]此外，關于第四和第五透鏡組G4和G5的折射力，第四透鏡組可以具有負折射力，而第五透鏡組可以具有“正或者負”折射力。
[0115]更具體地，對于第四和第五透鏡組G4和G5的折射力，“正和負”、“正和正”、“負和負”以及“負和正”的組合是可能的。
[0116]條件(1-1)規(guī)定廣角端處的半視場角的范圍。
[0117]更具體地，本發(fā)明的圖像顯示設備中使用的投影變焦鏡頭的廣角端處的半視場角大于34度并且小于45度。換言之，變焦鏡頭具有很寬的視場角。
[0118]為了滿足上面的條件，優(yōu)選負透鏡組在前型。因此，第一透鏡組Gl到第三透鏡組G3的折射力分布是“負、負和正”，其中負透鏡組在正透鏡組前面。
[0119]通過采用負透鏡組在前型，可以減小主光線高度并且可以減小鏡頭有效直徑。因此，可以實現具有寬視場角的緊湊型投影變焦鏡頭。
[0120]此外，可以最小化圖像投影時從第二透鏡組到第一透鏡組的“光通量的上翻(flip-up)角”。
[0121]當圖像投影時，從燈泡側投影的投影光通量(斜光線通量)從第五透鏡組朝第一透鏡組引導。
[0122]在該情況中，因為第一透鏡組Gl和第二透鏡組G2 二者都是負的，所以來自第三透鏡組的光通量的發(fā)散角可以在第二和第一透鏡組中自然增加。
[0123]因此，如上所述，可以最小化從第二透鏡組移交到第一透鏡組的光通量的上翻角，由此可以自然地增加從第一透鏡組輻射的光通量的發(fā)散角。
[0124]此外，達到抑制由制造時的透鏡偏心引起的性能劣化的效果。
[0125]條件(2-1)是在像散和場曲率的滿意校正中特別有效的條件。
[0126]當超出條件(2-1)的上限時，可能相對減小第一透鏡組Gl的折射力(Ι/fl)的絕對值,并且可能增加場曲率。
[0127]當超出條件(2-1)的下限時，可能相對增加第一透鏡組Gl的折射力的絕對值，并且可能增加像散。
[0128]關于本發(fā)明的圖像顯示設備中使用的投影變焦鏡頭，可以通過除了上面的配置之外還滿足以下條件(3-1)到(12-1)中的一個或者多個來實現更好的性能。
[0129](3-1) 0.3〈D3/F3 或 D4/F4〈0.6
[0130](4-1) 0<l/|fl_3w|<0.14[0131](5-1)0.5<|fl_3w/fw|<8.0
[0132](6-1) Nd2p.v d2p〈Nd2n.v d2n
[0133](7-1) 1.70〈Nd2p〈2.10
[0134](8-1) 18.0< vd2p<30.0
[0135](9-1) 1.45<Nd2n<l.75
[0136](10-1)48.0< vd2n<90.0
[0137](Il-1) 1.0<|f2p/f2n|<2.0
[0138](12-1) 2.5E-04〈 | f2p2n | <2.0E-02
[0139]在上面描述的條件(3-1)到(12-1)中，各個參數符號的含義如下。
[0140]“F3”表示第三透鏡組的焦距，而“F4”表示第四透鏡組的焦距。
[0141]“D3”表示當從廣角側向長焦側改變放大倍率時第三透鏡組的行進距離。
[0142]“D4”表示當從廣角側向長焦側改變放大倍率時第四透鏡組的行進距離。
[0143]“fl_3w”表示廣角端處第一到第三透鏡組的復合焦距。此外，“fw”表示廣角端處“整個系統(tǒng)的焦距”。
[0144]“Nd2p”表示排列在第二透鏡組中的正透鏡之中“具有最低d線Abbe數的正透鏡”的d線折射率?！?V d2p”表示該正透鏡的d線Abbe數。
[0145]“Nd2n”表示排列在第二透鏡組中的負透鏡之中“具有最高d線Abbe數的負透鏡”的d線折射率?！?V d2n”表示該負透鏡的d線Abbe數。
[0146]“f2p”表示排列在第二透鏡組中的正透鏡之中“具有最低d線Abbe數的正透鏡”的焦距。
[0147]“f2n”表示排列在第二透鏡組中的負透鏡之中“具有最高d線Abbe數的負透鏡”的焦距。
[0148]“f2p2n”表示排列在第二透鏡組中的透鏡中的“具有最低d線Abbe數的正透鏡”以及“具有最高d線Abbe數的負透鏡”的復合焦距。
[0149]注意，在條件(12-1)中，例如，“2.5E-04”表示“2.5X10-4”。同樣適用于以下。
[0150]如上所述，條件(3-1)到(12-1)中的條件(6-1)到(12_1)是規(guī)定包括在第二透鏡組中的透鏡的材料的那些條件。
[0151]在下面描述的實施例的投影變焦鏡頭中，第二透鏡組G2是“像差校正組”。
[0152]此外，第三透鏡組G3或者第四透鏡組G4設置為“變焦組”，并且優(yōu)化其焦距和行進距離以使得1.5倍或者更大的變焦比成為可能。
[0153]第一透鏡組Gl是在放大倍率改變方面固定的“聚焦組”。
[0154]在廣角投影變焦鏡頭中，距離廣角側最遠處的透鏡組(第一透鏡組)需要增加“光線上翻角”，由此不可避免地增加其透鏡直徑。
[0155]此外，變焦鏡頭趨向于在重量上變重，這是因為主要使用高特定重量的高折射率玻璃。
[0156]因此，通過在放大倍率改變方面固定第一透鏡組，與在放大倍率改變中移動第一透鏡組的情形相比較，防止透鏡組的偏心的發(fā)生。
[0157]相應地，在鏡頭系統(tǒng)的組裝中達到顯著優(yōu)點。
[0158]此外,還可以減小放大倍率改變所需的移動透鏡組的能量。[0159]條件(3-1)是在使得能夠達到縮放比1.45倍或者更多時有效的條件。
[0160]當超出條件(3-1)的上限時，可能增加長焦側上的像散。當超出條件(3-1)的下限時，變得難于達到變焦比1.45倍。
[0161]通過滿足條件(3-1)，即使變焦比是1.45倍或者更多，也達到像散校正的最優(yōu)解決方案，并且還可以有效地抑制場曲率的增加。
[0162]條件(4-1)是負第一透鏡組G1、負第二透鏡組G2和正第三透鏡組G3的復合焦距的最優(yōu)范圍。
[0163]超出條件(4-1)的范圍，則不足以優(yōu)化放大倍率改變期間“第二透鏡組G2的像差校正”。結果，可能殘存像差，尤其是大彗形像差。
[0164]通過滿足條件(4-1)，可以優(yōu)化放大倍率改變期間“第二透鏡組G2的像差校正”。由此，可以有效地防止殘存諸如彗形像差之類的像差。
[0165]條件(5-1)是用以實現整個可變放大倍率區(qū)域上更加滿意的“彗形像差校正”的條件。
[0166]當超出條件(5-1)的上限或者下限時，可能發(fā)生大彗形像差，并且也可能增加放大色差。
[0167]通過滿足條件(5-1)，可以有效地抑制彗形像差和放大色差的發(fā)生。
[0168]條件(6-1)是用以保持放大色差、彗形像差和像散平衡的條件。
[0169]當不滿足條件(6-1)時，特別在放大色差、彗形像差和像散方面可能發(fā)生大不平衡。
[0170]通過滿足條件(6-1)，特別可以保持放大色差、彗形像差和像散平衡。
[0171]本發(fā)明的圖像顯示設備中使用的投影變焦鏡頭中的“負第二透鏡組”可以設置為如上所述三維“像差校正組”。
[0172]在該情形下，在條件(7-1)的范圍外，發(fā)生大放大色差，并且也可能增加彗形像差和像散。
[0173]通過滿足條件(7-1)，可以有效地抑制放大色差、彗形像差和像散方面的增加。
[0174]如所熟知，作為正透鏡的冕玻璃(低折射率)和作為負透鏡的燧石玻璃(高折射率)的組合一般在有效地執(zhí)行“消色差”時有效。
[0175]然而，在本發(fā)明的圖像顯示設備中使用的投影變焦鏡頭中，如條件(7-1)的情形中那樣，優(yōu)選第二透鏡組包括高折射率高色散正透鏡和低折射率低色散負透鏡。
[0176]該組合在改進消色差和減小拍茲伐和(Petzval sum)時有效。
[0177]這里，給出“正、負和正(粘合透鏡)”的透鏡配置的情形的描述，該透鏡配置也用作后面要描述的示例中的第二透鏡組。
[0178]在該情形下，當距離放大側最遠的正透鏡具有“高折射率高色散”并且布置在該正透鏡的縮小側上的負透鏡具有“低折射率低色散”時，高折射率高色散引起該正透鏡中的正側上的大色差并且增加負側上的珀茲伐和。
[0179]通過具有低折射率低色散的負透鏡“有效抑制”這種色差和珀茲伐和。
[0180]由此，有效抑制放大色差、彗形像差和像散的增加。
[0181]另一方面，當正透鏡具有“低折射率低色散”并且負透鏡具有“高折射率高色散”時，明顯放大色差和珀茲伐和。[0182]出于這個原因，甚至更可能增加放大色差、彗形像差和像散。
[0183]條件(8_1)是在抑制放大色差時有效的條件。
[0184]如上所述，“高色散材料”優(yōu)選用于第二透鏡組中的正透鏡。滿足條件(8-1)的高色散材料的使用可以有效地抑制放大色差的發(fā)生。
[0185]此外，在滿足條件(7-1)或(8-1)的投影變焦鏡頭的情形下，優(yōu)選采用“雙凸透鏡”作為“第二透鏡組中的正透鏡”。
[0186]采用雙凸透鏡作為“第二透鏡組中具有最低的相對于d線Abbe數的正透鏡”的形狀，在校正像差并且抑制珀茲伐和時有效。
[0187]當正透鏡“不是雙凸透鏡”時，可能在放大倍率改變期間發(fā)生大的“場曲率變化”。
[0188]條件(9-1)是在抑制放大色差時有效的條件。如上所述，低折射率材料制成的透鏡優(yōu)選作為第二透鏡組中的負透鏡。
[0189]條件(9-1)的滿足在抑制大放大色差和珀茲伐和時有效。
[0190]條件(10-1)也是在抑制放大色差時有效的條件。如上所述，低色散材料制成的透鏡優(yōu)選作為第二透鏡組中的負透鏡。
[0191]條件(10-1)的滿足在抑制大放大色差時有效。
[0192]在滿足條件(9-1)或(10-1)的投影變焦鏡頭中，優(yōu)選采用“雙凹透鏡”作為“第二透鏡組中的負透鏡”。
[0193]這種配置便于像差校正和珀茲伐和的最優(yōu)控制。
[0194]當負透鏡(具有最高Adde數和低折射率的負透鏡)“不是雙凹透鏡”時，可能在放大倍率改變期間發(fā)生“大場曲率變化”。
[0195]條件(Il-1)是用以抑制放大倍率改變期間的場曲率的變化的最優(yōu)方案。通過滿足(I1-1 )，可以最有效地抑制放大倍率改變期間的場曲率的變化。
[0196]條件(12_1)是有利于有效抑制像差的發(fā)生的條件。
[0197]通過滿足條件(12-1)，可以有效抑制大像差的發(fā)生。
[0198]上面描述的“在通過將在圖像顯示元件的顯示表面上顯示的圖像投影在目標投影表面上來擴大該圖像的圖像顯示設備中使用的投影變焦鏡頭”具有五透鏡組配置。
[0199]更具體地，第一到第五透鏡組從放大側朝縮小側排列。第一和第二透鏡組具有“負”折射力，而第三透鏡組具有“正”折射力。
[0200]在這種配置中，當第四透鏡組的折射力是“負”時，優(yōu)選在上面描述的條件(1-1)和(2-1)的范圍內，滿足以下條件。
[0201](1八-1)43度〈(0￥〈45度
[0202](2A-1) 0.9<fl/f2<l.0
[0203]此外，優(yōu)選滿足以下條件(3A-1)到(12A-1)中的一個或者多個以及條件(IA-1)和(2A-1)。條件(IA-1)到(12A-1)處于條件(1-1)到(12-1)的范圍內。
[0204](3A-1) 0.5<D3/F3 或 D4/F4〈0.55
[0205](4A-1) 0.12<l/|fl_3w|<0.14
[0206](5A-1) 0.5<|fl_3w/fw|<0.7
[0207](6A-1) Nd2p.v d2p〈Nd2n.v d2n
[0208](7A-1) 1.8<Nd2p<l.9[0209](8A-1) 23.0〈 v d2p<24.0
[0210](9A-1) 1.7<Nd2n<l.75
[0211](10A_I)48〈 vd2n〈50
[0212](IlA-1) 1.5<|f2p/f2n|<l.8
[0213](12A-1) 1.2E-02<|f2p2n|<l.6E-02
[0214]條件(3A-1)到(12A-1)中的參數與上面描述的條件(3_I)到(12_I)中的那些參數相同。
[0215]在第四透鏡組具有“負”折射力的配置中，條件(3A-1)到(12A-1)中的一個或者多個以及條件(IA-1)和(2A-1)的滿足可以允許上面描述的條件(1-1)到(12-1)的功能類似地起作用。
[0216]此外，當第四透鏡組的折射力是“正”時，優(yōu)選在上面描述的條件(1-1)和(2-1)內，滿足以下條件。
[0217](18-1)34度≤0^〈45度
[0218](2B-1) 0.Kfl/f2<0.5
[0219]此外，優(yōu)選滿足以下條件(3B-1)到(12B-1)中的一個或者多個以及條件(IB-1)和(2B-1)。條件(IB-1)到(12B-1)處于條件(1-1)到(12-1)的范圍內。
【權利要求】
1.一種圖像顯示設備，配置為將圖像投影在目標投影表面上并且顯示該圖像的放大圖像，其中 該所述圖像顯示設備使用投影變焦鏡頭，所述投影變焦鏡頭具有五透鏡組配置，包括從放大側朝縮小側排列的第一到第五透鏡組， 第一透鏡組具有負折射力， 第二透鏡組具有負折射力， 第三透鏡組具有正折射力， 第四透鏡組具有負折射力，以及 在放大倍率改變中，固定第一透鏡組，而第二到第五透鏡組中的每個朝縮小側或者放大側移動。
2.如權利要求1所述的圖像顯示設備，其中 在投影變焦鏡頭中，當從廣角端向長焦端改變放大倍率時，第五透鏡組朝放大側移動。
3.如權利要求1所述的圖像顯示設備，其中 在投影變焦鏡頭中， 排列在第二透鏡組中的正透鏡之中具有最低d線Abbe數的透鏡的d線折射率Nd2p和d線Abbe數v d2p,以及 排列在第二透鏡組中的負透鏡之中具有最高d線Abbe數的透鏡的d線折射率Nd2n和d線Abbe數V d2n滿足條件:
Nd2p.V d2p〈Nd2n.v d2n0
4.如權利要求1所述的圖像顯示設備，其中 在投影變焦鏡頭中，排列在第二透鏡組中的正透鏡之中具有最低d線Abbe數的透鏡和排列在第二透鏡組中的負透鏡之中具有最高d線Abbe數的透鏡的復合焦距f2p2n滿足條件:
1.2E-02<|f2p2n|<l.6E-02。
5.如權利要求1所述的圖像顯示設備，其中 在投影變焦鏡頭中， 第一透鏡組中的一個或者多個透鏡是非球面透鏡，并且 布置在第一透鏡組中的非球面透鏡的焦距fsph滿足條件:
1.0E-02<l/|fsph|<2.0E-02。
6.如權利要求1所述的圖像顯示設備，其中 在投影變焦鏡頭中，第四透鏡組的焦距F4和第五透鏡組的焦距F5滿足條件: F4|〈|F5。
7.如權利要求1所述的圖像顯示設備，其中 在投影變焦鏡頭中，第一透鏡組中距離放大側最遠的透鏡的焦距fl和第一透鏡組的焦距Fl滿足條件:
2.5<|fl/Fl |<3.5。
8.如權利要求1所述的圖像顯示設備，其中 在投影變焦鏡頭中，第一透鏡組中距離放大側最遠的透鏡的焦距Π和廣角端處整個系統(tǒng)的焦距fw滿足條件:.9.5<|fl/fw|<10.8。
9.如權利要求1所述的圖像顯示設備，其中 在投影變焦鏡頭中，第一透鏡組的焦距Fl和第二透鏡組的焦距F2滿足條件:
|F1|〈|F2|。
10.如權利要求1所述的圖像顯示設備，其中 在投影變焦鏡頭中，負透鏡組中的粘合透鏡的焦距F2b和負透鏡組的焦距F2滿足條件:
.2.0<F2b/F2<3.0。
11.如權利要求1所述的圖像顯示設備，其中 在投影變焦鏡頭中，排列在負透鏡組中的正透鏡之中具有最低d線Abbe數的透鏡的d線折射率NdNp和排列在負透鏡組中的正透鏡之中具有最低d線Abbe數的透鏡的d線Abbe數V dNp、排列在負透鏡組中的負透鏡之中具有最高d線Abbe數的透鏡的d線折射率NdNn和排列在負透鏡組中的負透鏡之中具有最高d線Abbe數的透鏡的d線Abbe數v dNn滿足條件:
NdNp.V dNp〈NdNn.v dNn。
12.如權利要求1所述的圖像顯示設備，其中 在投影變焦鏡頭中，排列在負透鏡組中的正透鏡之中具有最低d線Abbe數的透鏡的焦距fNp和排列在負透鏡組中的負透鏡之中具有最高d線Abbe數的透鏡的焦距fNn滿足條件: . 1.5<|fNp/fNn|<l.8。
13.如權利要求1所述的圖像顯示設備，其中 在投影變焦鏡頭中，排列在負透鏡組中的正透鏡之中具有最低d線Abbe數的透鏡和排列在負透鏡組中的負透鏡之中具有最高d線Abbe數的透鏡的復合焦距fNpNn滿足條件: . 1.2E-02<|fNpNn|<l.6E-02。
14.如權利要求1所述的圖像顯示設備，其中 在投影變焦鏡頭中，圖像顯示元件和距離縮小側最遠的第五透鏡組中距離縮小側最遠的透鏡表面之間的距離Bf和廣角端處的焦距Fw滿足條件: . 2.68 ≤Bf/Fw。
【文檔編號】G02B15/00GK103913826SQ201310744012
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權日:2012年12月28日
【發(fā)明者】窪田高士 申請人:株式會社理光