CN103048777B - 投射用变焦透镜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种投射用变焦透镜,具有宽广的视角,并使聚焦用的第1透镜群小型化或轻量化。投射用变焦透镜40,从放大侧按顺序,包括:第1透镜群G1,在变倍时固定且具有负的放大率;第2透镜群G2,在变倍时沿着光轴OA移动且具有负的放大率;第3透镜群G3,在变倍时移动且具有正的放大率;第4透镜群G4,在变倍时移动;和第5透镜群G5,在变倍时固定且具有正的放大率。投射用变焦透镜40在将广角端状态的全***的焦距设为Fw,将第1透镜群G1的焦距设为F1时,满足下面的条件式-0.5<Fw/F1<-0.1…(1)。

Description

投射用变焦透镜
技术领域
本发明涉及适合于组装于放大投影图像显示元件的图像的投影机的投射用变焦透镜。
背景技术
在用于放大投影图像显示元件的图像的投影机用的光学***中,需要(1)配置用于合成来自红、绿、蓝的3个液晶面板的各光束的棱镜的长后焦点,(2)用于防止色不均匀的发生的良好的远心(telecentric)特性,(3)用于效率很好地取入来自照明***的光的小孔径焦距比(F number),即明亮的光学***。还有,近年来,为了即使在狭窄的场所也可简单地设置,大多同时需要(4)除了变焦功能之外还具有相对宽广的视角。
作为得到具有这样的宽广的视角并且具有长后焦点的投射用变焦透镜的手段,大多为反远焦点(RETRO FOCUS)类型的透镜结构,一般地,在最放大侧,配置具有强的负的放大率的透镜群。
还有,在投射用变焦透镜中,为了在宽广的投射范围确保高的分辨率和平坦的像面,大多在变倍时通过固定最放大侧的透镜群和最缩小侧的透镜群,使配置在其间的透镜群移动来进行变焦工作,在对焦时通过使最放大侧的透镜群移动来进行聚焦工作。
如前述那样,具有强的负的放大率且在最放大侧配置的焦点群通过多个具有强的放大率的透镜构成,为了应对宽广的视角大多成为相对大型的透镜,即使与其他的透镜群相比也是相当大型的,重量也变大。
作为在对焦时使焦点群前后移动的手段,一般采用通过以穿过于主镜筒的固定框的螺旋面螺钉结构将焦点群框和主镜筒连结,并使焦点群框通过旋转而前后移动这样的方法。为了透镜全体的小型化,需要在焦点群的缩小侧配置螺旋面螺钉部,但是,在焦点群的全长很长,重量很大的情况下,若螺旋面螺钉的结合部不是很长,则产生由于焦点群的自重导致的倾斜,成为性能劣化的原因。为此,优选地,焦点群的全长尽可能短,还有,透镜的构成个数尽可能少,谋求焦点群全体的轻量化。
如前述那样,还优选地,关于焦点群,使其小型、轻量化,存在将作为焦点群的第1透镜群简略化并由1个构成的现有例(参照专利文献1、2)。然而,专利文献1(特开2001-311872号公报)的透镜中,仅为孔径焦距比(Fnumber)2左右的亮度,至多覆盖半视角24°左右。还有,专利文献2(特开2002-72094号公报)的透镜中,达到孔径焦距比1.7左右,能满足亮度这一点,但还是至多覆盖半视角24°左右。这样,在第1透镜群为1块结构的情况下,存在无法应对宽广的视角这样的缺点。
另一方面,还存在具有半视角30°左右的视角,相对构成个数也很少且简单的投射用变焦透镜(参照专利文献3、4)。专利文献3(特开2003-202498号公报)的透镜中,第1透镜群为2块结构,并且达到半视角30°以上,但是由于焦点群为2个玻璃透镜,所以由于玻璃材料的重量使焦点群倾斜,认为成为性能劣化的原因。为了防止焦点群的倾斜,需要将焦点群和主镜筒的连接部分保持为充分的强度,透镜全体的大小也变大。还有,专利文献4(特开2010-190939号公报)中,虽然第1透镜群为与前述的专利文献3相同的2块结构,但是通过将第1透镜群中的缩小侧的透镜设为树脂可达到焦点群的轻量化。然而,由于焦点群的全长必需为2个透镜量,所以还具有改善的余地。
作为具有宽广的视角,而且使第1透镜群小型、轻量化的手段,可考虑将负的放大率分散,并分为2个群。即,存在将第1透镜群及第2透镜群设为负透镜群,分散放大侧的负透镜群的放大率的例子(专利文献5)。
然而,专利文献5(特开2006-039034号公报)中,通过设为负、负、正、正、正的5群结构,分散放大侧的负的放大率,但是因为第1透镜群成为4块结构,所以作为焦点群的第1透镜群的小型化、轻量化,则是无法满足的水平。
如以上那样,为了得到半视角30°以上的宽广的视角,需要将第1透镜群设为2块以上的结构,为此,作为焦点群的第1透镜群的框和主镜筒的固定框的嵌合部由于支持透镜重量而需要具有充分的强度,即使在透镜的小型化、轻量化、进而降低成本这一点,也希望对公知的透镜进行改善。
专利文献1:特开2001-311872号公报
专利文献2:特开2002-72094号公报
专利文献3:特开2003-202498号公报
专利文献4:特开2010-190939号公报
专利文献5:特开2006-039034号公报
发明内容
本发明鉴于上述背景技术的问题而作出,其目的在于提供一种投射用变焦透镜,具有宽广的视角,并使聚焦用的第1透镜群小型化或轻量化。
为了达成上述目的,本发明涉及的投射用变焦透镜,从放大侧起依次,包括至少5个透镜群,即:第1透镜群,在变倍时固定且具有负的放大率;第2透镜群,在变倍时移动且具有负的放大率;第3透镜群,在变倍时移动且具有正的放大率;在变倍时移动的至少1个透镜群;和最后透镜群,在变倍时固定且具有正的放大率;上述投射用变焦透镜,在将广角端状态的全***的焦距设为Fw,将第1透镜群的焦距设为F1时,满足下面的条件式
-0.5<Fw/F1<-0.1…(1)。
上述投射用变焦透镜满足的条件式(1)关于全***的焦距和第1透镜群的焦距的比,规定与第1透镜群的放大率相关的条件。
所谓反远焦点型的投射透镜中,为了得到长后焦点,在放大侧配置具有强的负的放大率的透镜群,但是通过如本申请那样将这个具有强的负的放大率的透镜群分成负的第1透镜群和负的第2透镜群,能将在最放大侧配置的第1透镜群简化,且,能小型化及轻量化作为聚焦群的第1透镜群的框结构。结果上,透镜全体的小型化及轻量化的实现变得容易。
不利地,若超过条件式(1)的上限,第1透镜群的负的放大率变得过小,则聚焦的移动量变得过大。相反,若超过条件式(1)的下限,第1透镜的负的放大率变得过大,则特别是缩小侧的曲率半径变得过小,难以平衡性很好地修正像散像差、畸变像差。
根据本发明的具体的方面,上述投射用变焦透镜中,第1透镜群通过将凹面朝向缩小侧的1个负透镜构成。这个情况下,从关于像面弯曲和/或畸变像差等像差修正的观点来看变得有利。
根据本发明的其他的方面,具有正的放大率的第3透镜群通过将凸面朝向放大侧的1个正透镜或正负的接合透镜构成,在将第3透镜群的焦距设为F3时,满足下面的条件式
0.05<Fw/F3<0.45…(2)。
条件式(2)关于全***的焦距、和具有正的放大率的第3透镜群的焦距的比,规定与第3透镜群的放大率相关的条件。
第3透镜群具有使由第1及第2透镜群发散了的光束会聚,并引导至后续的透镜群的作用,但是,通过使第3透镜群具有条件式(2)的范围内的放大率,能使通过的光束适当地会聚,可以将在后续的透镜群中的像差发生抑制得较少。
若超过条件式(2)的下限,第3透镜群的正的放大率变得过小,则难以抑制各像差并且效率很好地向第3透镜群的后续的透镜群引导轴外光,使得第1及第2透镜群不得不变大,在小型化这一点不利。相反,若超过条件式(2)的上限,第3透镜群的正的放大率变得过大,则第3透镜群中发生的球面像差、彗形像差等变得过大,难以由1个正透镜或正负的接合透镜构成第3透镜群。
根据本发明的其他的方面,具有正的放大率的最后透镜群通过至少1个正透镜构成,在将最后透镜群的焦距设为FL时,满足下面的条件式(3)
0.2<Fw/FL<0.4…(3)。
条件式(3)关于全***的焦距、和在最缩小侧配置的最后群的焦距的比,规定用于得到良好的远心特性并且将变倍时的像差变动抑制为很小的条件。
若超过条件式(3)的下限,最后透镜群的正的放大率变得过小,则难以得到良好的远心特性。相反,不利地,若超过条件式(3)的上限,最后透镜群的正的放大率变得过强,则放大侧的面的曲率半径变得过小,难以将变倍时的像面弯曲、像散像差等像差变动抑制为很小。
根据本发明的其他的方面,通过移动进行变倍的移动透镜群中具有开口光阑,夹着该开口光阑,配置在放大侧具有负的放大率的树脂透镜、在缩小侧具有正的放大率的树脂透镜的2个具有不同符号的放大率的树脂透镜。由此,通过组合2个不同符号的放大率的树脂透镜,能使其以互相抵消焦点的变动量的方式起作用。
根据本发明的其他的方面,在将具有负的放大率的树脂透镜的放大率φn,将具有正的放大率的树脂透镜的放大率设为φp时,满足下面的条件式(4)
-0.02<φp+φn<0(φ=1/f)…(4)。再者,f意味着焦距,放大率φ相当于焦距f。
条件式(4)规定关于在开口光阑的放大侧和缩小侧分别配置具有负的放大率的树脂透镜和具有正的放大率的树脂透镜时的放大率的分配的条件。一般地,在广角系的反远焦点型的投射透镜的情况下,大多存在以下情况:在产生透镜全体的温度上升时,关于负的树脂透镜,向后焦点变短的方向产生焦点移动,关于正的树脂透镜,向后焦点变长的方向产生焦点移动。
不利地,若超过条件式(4)的下限,负透镜的放大率变得比正透镜的放大率强过多,则通过温度上升而后焦点变短,相反,若超过条件式(4)的上限,正透镜的放大率变得比负透镜的放大率强过多,则通过温度上升而后焦点变长,所以成为伴随温度变化的焦点移动的原因。这样,通过在条件式(4)的范围内,使负的树脂透镜和正的树脂透镜的放大率平衡,可以将存在温度变化时的焦点移动抑制得很小。
根据本发明的其他的方面,通过移动进行变倍的移动透镜群中具有开口光阑,在与该开口光阑相比靠放大侧,配置2个具有不同符号的放大率的树脂透镜。由此,通过组合2个不同符号的放大率的树脂透镜,能够使其以彼此抵消伴随温度变化的焦点的变动量的方式起作用。还有,由于在与开口光阑相比靠放大侧的透镜群也靠近外部的空气,难以受到在开口光阑的附近发生的发热的影响,所以通过在与光阑相比靠放大侧配置容易受到温度上升的影响的树脂透镜,能可靠地降低伴随温度变动的焦点移动。
根据本发明的其他的方面,2个具有不同符号的放大率的树脂透镜彼此相邻配置。通过彼此靠近配置这些树脂透镜,能减少各透镜的温差,即使在使用时产生透镜内部的温差,也能减少焦点的变动量。
根据本发明的其他的方面,2个具有不同符号的放大率的树脂透镜在同一透镜群内配置。
根据本发明的其他的方面,2个具有不同符号的放大率的树脂透镜在相邻的透镜群内配置。
附图说明
图1是表示组装有实施方式的投射用变焦透镜的投影机的概略构成的图。
图2(A)及(B)是说明在投影机中组装有的投射用变焦透镜的结构的断面图。再者,(A)表示广角端的状态,(B)表示望远端的状态。
图3(A)及(B)是实施例1的投射用变焦透镜的断面图
图4(A)~(C)是实施例1的变焦透镜的像差图。
图5(A)及(B)是实施例2的投射用变焦透镜的断面图。
图6(A)~(C)是实施例2的变焦透镜的像差图。
图7(A)及(B)是实施例3的投射用变焦透镜的断面图。
图8(A)~(C)是实施例3的变焦透镜的像差图。
图9(A)及(B)是实施例4的投射用变焦透镜的断面图
图10(A)~(C)是实施例4的变焦透镜的像差图。
图11(A)及(B)是实施例5的投射用变焦透镜的断面图。
图12(A)~(C)是实施例5的变焦透镜的像差图。
图13(A)及(B)是实施例6的投射用变焦透镜的断面图。
图14(A)~(C)是实施例6的变焦透镜的像差图。
图15(A)及(B)是实施例7的投射用变焦透镜的断面图。
图16(A)~(C)是实施例7的变焦透镜的像差图。
符号的说明
40…投射用变焦透镜,41-47…投射用变焦透镜,G1-G5(G6)…透镜群,L1-L11…透镜,OA…光轴,ST…开口光阑,I…被投射面
具体实施方式
以下参照附图,详细地说明本发明的实施方式涉及的投射用变焦透镜。
如图1所示,组装有本发明的一实施方式涉及的投射用变焦透镜的投影机2包括:投射图像光的光学***部分50和控制光学***部分50的工作的电路装置80。
在光学***部分50中,光源10是例如超高压水银灯,射出含有R光、G光、和B光的光。在这里,光源10也可以是超高压水银灯以外的放电光源,也可以是LED和/或激光那样的固体光源。第1积分透镜11及第2积分透镜12具有以阵列状排列的多个透镜元件。第1积分透镜11将来自光源10的光束分割为多条。第1积分透镜11的各透镜元件使来自光源10的光束在第2积分透镜12的透镜元件附近会聚。第2积分透镜12的透镜元件,与重叠透镜14协作,在液晶面板18R、18G、18B形成第1积分透镜11的透镜元件的像。通过这样的构成,来自光源10的光以大致均一的亮度照明液晶面板18R、18G、18B的显示区域的全体。
偏振变换元件13使来自第2积分透镜12的光变换成预定的直线偏振光。重叠透镜14使第1积分透镜11的各透镜元件的像,经由第2积分透镜12在液晶面板18R、18G、18B的显示区域上重叠。
第1分光镜15使从重叠透镜14入射的R光反射,使G光及B光透过。在第1分光镜15反射的R光经过反射镜16及场透镜17R,向作为光调制元件的液晶面板18R入射。液晶面板18R通过根据图像信号调制R光,形成R色的图像。
第2分光镜21,使来自第1分光镜15的G光反射,使B光透过。在第2分光镜21反射的G光,经过场透镜17G,向作为光调制元件的液晶面板18G入射。液晶面板18G,通过根据图像信号调制G光,形成G色的图像。透过第2分光镜21的B光,经过中继透镜22、24和反射镜23、25及场透镜17B,向作为光调制元件的液晶面板18B入射。液晶面板18B,通过根据图像信号调制B光,形成B色的图像。
交叉分色棱镜19是光合成用的棱镜,合成在各液晶面板18R、18G、18B调制的光,作为图像光,使其向投射用变焦透镜40行进。
投射用变焦透镜40将通过各液晶面板18G、18R、18B调制并在交叉分色棱镜19中合成的图像光放大投射于未图示的屏幕上。
电路装置80具备:输入视频信号等外部图像信号的图像处理部81,基于图像处理部81的输出驱动设置于光学***部分50的液晶面板18G、18R、18B的显示驱动部82,通过使设置于投射用变焦透镜40的驱动机构(未图示)工作而调整投射用变焦透镜40的状态的透镜驱动部83,总体控制这些电路部分81、82、83等的工作的主控制部88。
图像处理部81将输入的外部图像信号变换为包含各颜色的灰度等的图像信号。再者,图像处理部81也可对外部图像信号进行失真修正、颜色修正等各种图像处理。
显示驱动部82,可基于从图像处理部81输出的图像信号使液晶面板18G、18R、18B工作,可使液晶面板18G、18R、18B形成与该图像信号对应的图像或与对该图像信号实施了图像处理而得到的图像信号对应的图像。
透镜驱动部83在主控制部88的控制下工作,通过沿着光轴OA使构成投射用变焦透镜40的一部分光学要素适当地移动,可使由投射用变焦透镜40向屏幕上的图像的投影倍率变化。另外,透镜驱动部83通过使投射用变焦透镜40全体在与光轴OA垂直的上下方向移动的仰投的调整,也可使在屏幕上投影的图像的纵向位置变化。
以下,参照图2(A)及2(B)等,具体地说明实施方式的投射用变焦透镜40。再者,在图2(A)等例示的投射用变焦透镜40成为与后述的实施例2的投射用变焦透镜40同样的构成。
实施方式的投射用变焦透镜40,从放大侧按顺序,包括:在变倍时固定且具有负的放大率的第1透镜群G1、在变倍时沿着光轴OA移动的具有负的放大率的第2透镜群G2、在变倍时移动的具有正的放大率的第3透镜群G3、在变倍时移动的第4透镜群G4、和在变倍时固定且具有正的放大率的第5透镜群G5。在这里,在变倍时移动的第2~第4透镜群G2~G4构成移动透镜群,固定的第5透镜群G5相当于最后透镜群。第1透镜群G1仅具有1个透镜L1,第2透镜群G2例如具有2个透镜L2、L3,第3透镜群G3例如具有1个透镜L4,第4透镜群G4例如具有接合透镜L5、L6和1个透镜L7,第5透镜群G5例如具有2个透镜L8、L9。再者,投射用变焦透镜40,在移动透镜群中,具体地在第3透镜群G3和第4透镜群G4之间具有开口光阑S。投射用变焦透镜40在未图示的屏幕上投射在液晶面板18G(18R、18B)的被投射面I形成的图像。在这里,在投射用变焦透镜40和液晶面板18G(18R、18B)之间,配置与图1的交叉分色棱镜19相当的棱镜PR。
若关于变倍进行说明,则从图2(A)的广角端的状态变化为图2(B)的望远端的状态时,例如第3透镜群G3、第4透镜群G4等沿着光轴OA向放大侧移动。还有,在聚焦时,仅使第1透镜群G1单独沿着光轴OA移动。
投射用变焦透镜40满足已经说明的条件式(1)。即,这个投射用变焦透镜40在将广角端状态的全***的焦距设为Fw,将第1透镜群G1的焦距设为F1时,满足下面的条件式
-0.5<Fw/F1<-0.1…(1)。
实施方式的投射用变焦透镜40是反远焦点型的投射透镜,为了得到长后焦点,在放大侧配置具有强的负的放大率的透镜群,但是通过将这个具有强的负的放大率的透镜群分成负的第1透镜群G1和负的第2透镜群G2,能将在最放大侧配置的第1透镜群G1简化,且,能小型化及轻量化聚焦用的第1透镜群G1的框结构。结果上,投射用变焦透镜40全体的小型化及轻量化的实现变得容易。
条件式(1)规定与第1透镜群G1的放大率相关的条件。不利地,若超过条件式(1)的上限,第1透镜群G1的负的放大率的绝对值变得过小,则聚焦的移动量变得过大。相反,若超过条件式(1)的下限,第1透镜群G1的负的放大率的绝对值变得过大,则特别是缩小侧的曲率半径变得过小,难以平衡性很好地修正像散像差、畸变像差。
以上的投射用变焦透镜40,对上述的条件式(1)追加,满足已经说明的条件式(2)。即,这个投射用变焦透镜40在将第3透镜群G3的焦距设为F3时,满足下面的条件式
0.05<Fw/F3<0.45…(2)。
以上的投射用变焦透镜40,对上述的条件式(1)等追加,满足已经说明的条件式(3)。即,这个投射用变焦透镜40在将最后透镜群即第5透镜群G5的焦距设为FL时,满足下面的条件式
0.2<Fw/FL<0.4…(3)。
以上的投射用变焦透镜40夹着开口光阑S,具有在放大侧具有负的放大率的树脂透镜(例如第2透镜群G2的透镜L2)、在缩小侧具有正的放大率的树脂透镜(例如第5透镜群G5的透镜L8)这2个不同符号的放大率的透镜。由此,通过组合2个不同符号的放大率的透镜L2、L8,能使其以互相抵消焦点的变动量的方式起作用。这里,投射用变焦透镜40,对上述的条件式(1)等追加,满足已经说明的条件式(4)。即,这个投射用变焦透镜40在将具有负的放大率的树脂透镜(例如透镜L2)的放大率设为φn,将具有正的放大率的树脂透镜(例如透镜L8)的放大率设为φp时,满足下面的条件式
-0.02<φp+φn<0(φ=1/f)…(4)。
再者,在投射用变焦透镜40中组装的具有正的放大率的树脂透镜和具有负的放大率的树脂透镜不需要夹着开口光阑S而配置,也可与开口光阑S相比例如在放大侧配置。这个情况下,2个具有不同符号的放大率的树脂透镜也能在同一透镜群内相邻或离开配置,但是也可在相邻或离开的透镜群内配置。
还有,构成投射用变焦透镜40的透镜群不限于5个,也可以为6个。
实施例
以下,说明投射用变焦透镜40的具体的实施例。以下归纳了以下说明的实施例1~7共同的各种要素的含义。
R    曲率半径
D    轴上面间隔(透镜厚或透镜间隔)
nd   d线的折射率
vd   d线的阿贝(abbe)数
dn/dt    折射率的温度系数
α    线膨胀系数
Fno    F值
F    全***的焦距
ω    半视角
非球面通过以下的多项式(非球面式)来确定。
z = ch 2 1 + 1 - ( k + 1 ) c 2 h 2 + A 4 h 4 + A 6 h 6 + A 8 h 8 + A 10 h 10 + A 12 h 12
其中,
c:曲率(1/R)
h:距光轴的高度
k:非球面的圆锥系数
Ai:非球面的高阶非球面系数
实施例1
在以下的表1归纳了实施例1的投射用变焦透镜的全体的特征。再者,在表1中,“Wide”,“Middle”,和“Tele”分别表示广角端、中间位置、和望远端。
〔表1〕
在以下的表2表示实施例1的透镜面的数据。再者,ST意味着开口光阑S。还有,在面编号之后记载“*”的面是具有非球面形状的面。
〔表2〕
在以上的表2及以下的表中,将10的幂指数(例如1.00×10+18)用E(例如1.00E+18)来表示。
以下的表3是实施例1的透镜面的非球面系数。
〔表3〕
第3面
K=00000,A04=-3.0644E-08,A06=0.0000E+00,A08=0.0000E+00,A10=0.0000E+00,A12=0.0000E+00
第4面
K=-0.5769,A04=-1.9978E-05,A06=-3.7924E-08,A08=-6.7160E-11,A10=-1.4970E-13,A12=0.0000E+00
第14面
K=0.0000,A04=1.9114E-05,A06=7.0588E-08,A08=2.3160E-10,A10=0.0000E+00,A12=0.0000E+00
以下的表4表示在广角端(Wide)、中间位置(Middle)、及望远端(Tele)状态下表2中的可变间隔D0、D2、D6、D9、D16的值。
〔表4〕
图3(A)是实施例1的投射用变焦透镜的广角端状态的断面图,图3(B)是望远端状态的断面图。投射用变焦透镜以可变倍率放大投射被投射面I上的像,从放大侧按顺序,包括:具有负的放大率的第1透镜群G1、具有负的放大率的第2透镜群G2、具有正的放大率的第3透镜群G3、开口光阑S、具有正的放大率的第4透镜群G4、和具有正的放大率的第5透镜群G5。在变倍时,第1透镜群G1、和第5透镜群(最后透镜群)G5固定,通过使作为移动透镜群的第3透镜群G3、第4透镜群G4等移动而进行变焦,在对焦时使第1透镜群G1移动而进行聚焦。
在这里,第1透镜群G1具有1个透镜,即将凸面朝向放大侧的负凸凹透镜L1。第2透镜群G2通过在两面施加非球面且将凸面朝向放大侧的负凸凹透镜L2、和将凸面朝向放大侧的正凸凹透镜L3这2个透镜构成。第3透镜群G3具有双凸正透镜L4和将凸面朝向缩小侧的负凸凹透镜L5的接合透镜。第4透镜群G4通过双凹负透镜L6、将施加了非球面的凸面朝向缩小侧的正凸凹透镜L7、和将凸面朝向缩小侧的正凸凹透镜L8这3个透镜构成。第5透镜群G5通过1个透镜,即双凸正透镜L9构成。
图4(A)是在实施例1的投射用变焦透镜41的广角端状态的像差图(球面像差、像散像差、畸变像差),图4(B)是在实施例1的投射用变焦透镜41的中间位置状态的像差图(球面像差、像散像差、畸变像差),图4(C)是在实施例1的投射用变焦透镜41的望远端状态的像差图(球面像差、像散像差、畸变像差)。
实施例2
在以下的表5归纳了实施例2的投射用变焦透镜的全体的特征。
〔表5〕
在以下表6表示实施例2的透镜面的数据。
〔表6〕
以下的表7是实施例2的透镜面的非球面系数。
〔表7〕
第3面
K=-1.0000,A04=-6.7668E-06,A06=0.0000E+00,A08=0.0000E+00,A10=0.0000E+00,A12=0.0000E+00
第4面
K=0.0000.A04=-4.3652E-05,A06=-3.1832E-08,A08=7.5513E-11,A10=-3.7611E-13,A12=0.0000E+00
第15面
K=0.0000,A04=-1.2688E-05,A06=0.0000E+00,A08=0.0000E+00,A10=0.0000E+00,A12=0.0000E+00
第16面
K=-1.0000,A04=7.7793E-06,A06=5.4567E-09,A08=2.3541E-11,A10=0.0000E+00,A12=0.0000E+00
以下的表8表示在广角端(Wide)、中间位置(Middle)、及望远端(Tele)状态下表6中的可变间隔D0、D2、D6、D8、D14的值。
〔表8〕
图5(A)是实施例2的投射用变焦透镜42的广角端状态的断面图,图5(B)是望远端状态的断面图。投射用变焦透镜42以可变倍率放大投射被投射面I上的像,从放大侧按顺序,包括:具有负的放大率的第1透镜群G1、具有负的放大率的第2透镜群G2、具有正的放大率的第3透镜群G3、开口光阑S、具有正的放大率的第4透镜群G4、和具有正的放大率的第5透镜群G5。在变倍时,第1透镜群G1、和第5透镜群(最后透镜群)G5固定,通过使作为移动透镜群的第3透镜群G3、第4透镜群G4等移动而进行变焦,在对焦时使第1透镜群G1移动而进行聚焦。
在这里,第1透镜群G1具有1个透镜,即将凸面朝向放大侧的负凸凹透镜L1。第2透镜群G2通过在两面施加非球面且将凸面朝向放大侧的负凸凹透镜L2、和双凸正透镜L3这2个透镜构成。第3透镜群G3具有1个透镜,即双凸正透镜L4。第4透镜群G4通过双凹负透镜L5和双凸正透镜L6的接合透镜、和双凸正透镜L7这3个透镜构成。第5透镜群G5通过在两面施加非球面且将凸面朝向缩小侧的正凸凹透镜L8、和将凸面朝向缩小侧的正凸凹透镜L9这2个透镜构成。
第2透镜群G2中的负凸凹透镜L2和第5透镜群G5中的正凸凹透镜L8是树脂透镜,从而夹着开口光阑S,配置2个具有不同符号的放大率的树脂透镜。
图6(A)是在实施例2的投射用变焦透镜42的广角端状态的像差图(球面像差、像散像差、畸变像差),图6(B)是在实施例2的投射用变焦透镜42的中间位置状态的像差图(球面像差、像散像差、畸变像差),图6(C)是在实施例2的投射用变焦透镜42的望远端状态的像差图(球面像差、像散像差、畸变像差)。
实施例3
在以下的表9归纳了实施例3的投射用变焦透镜的全体的特征。
〔表9〕
在以下表10表示实施例3的透镜面的数据。
〔表10〕
以下的表11是实施例3的透镜面的非球面系数。
〔表11〕
第3面
K=-1.0000,A04=-3.4529E-06,A06=-2.1519E-09,A08=0.0000E+00,A10=0.0000E+00,A12=0.0000E+00
第4面
K=0.0000,A04=-4.2637E-05,A06=-1.3813E-07,A08=3.0798E-10,A10=-2.3358E-12,A12=0.0000E+00
第15面
K=-1.0000,A04=9.1030E-06,A06=9.7872E-08,A08=8.6880E-11,A10=-3.0883E-13,A12=0.0000E+00
第16面
K=-20.2023,A04=1.1758E-06,A06=1.7790E-07,A08=0.0000E+00,A10=0.0000E+00,A12=0.0000E+00
以下的表12表示在广角端(Wide)、中间位置(Middle)、及望远端(Tele)状态下表10中的可变间隔D0、D2、D6、D8、D16的值。
〔表12〕
图7(A)是实施例3的投射用变焦透镜43的广角端状态的断面图,图7(B)是望远端状态的断面图。投射用变焦透镜43以可变倍率放大投射被投射面I上的像,从放大侧按顺序,包括:具有负的放大率的第1透镜群G1、具有负的放大率的第2透镜群G2、具有正的放大率的第3透镜群G3、开口光阑S、具有正的放大率的第4透镜群G4、和具有正的放大率的第5透镜群G5。在变倍时,第1透镜群G1、和第5透镜群(最后透镜群)G5固定,通过使作为移动透镜群的第3透镜群G3、第4透镜群G4等移动而进行变焦,在对焦时使第1透镜群G1移动而进行聚焦。
在这里,第1透镜群G1具有1个透镜,即将凸面朝向放大侧的负凸凹透镜L1。第2透镜群G2通过在两面施加非球面且将凸面朝向放大侧的负凸凹透镜L2、和将凸面朝向放大侧的正凸凹透镜L3这2个透镜构成。第3透镜群G3具有1个透镜,即双凸正透镜L4。第4透镜群G4通过将凸面朝向缩小侧的正凸凹透镜L5和双凹负透镜L6的接合透镜、双凸正透镜L7、和在两面施加非球面且将凸面朝向缩小侧的正凸凹透镜L8这4个透镜构成。第5透镜群G5具有1个透镜,即双凸正透镜L9。
第2透镜群G2中的负凸凹透镜L2和第4透镜群G4中的正凸凹透镜L8是树脂透镜,从而夹着开口光阑S,配置2个具有不同符号的放大率的树脂透镜。
图8(A)是在实施例3的投射用变焦透镜43的广角端状态的像差图(球面像差、像散像差、畸变像差),图8(B)是在实施例3的投射用变焦透镜43的中间位置状态的像差图(球面像差、像散像差、畸变像差),图8(C)是在实施例3的投射用变焦透镜43的望远端状态的像差图(球面像差、像散像差、畸变像差)。
实施例4
在以下的表13归纳了实施例4的投射用变焦透镜的全体的特征。
〔表13〕
在以下表14表示实施例4的透镜面的数据。
〔表14〕
以下的表15是实施例4的透镜面的非球面系数。
〔表15〕
第3面
K=-1.0000,A04=-9.9490E-07,A06=0.0000E+00,A08=0.0000E+00,A10=0.0000E+00,A12=0.0000E+00
第4面
K=0.0000,A04=-5.7861E-05,A06=-1.4664E-07,A08=4.4497E-10,A10=-2.9370E-12,A12=0.0000E+00
第5面
K=0.0000,A04=-1.2189E-05,A06=-6.5361E-09,A08=0.0000E+00,A10=0.0000E+00,A12=0.0000E+00
第10面
K=0.0000,A04=-4.7803E-05,A06=-1.2278E-07,A08=2.3968E-10,A10=0.0000E+00,A12=0.0000E+00
以下的表16表示在广角端(Wide)、中间位置(Middle)、和望远端(Tele)状态下表14中的可变间隔D0、D2、D6、D8、D16的值。
〔表16〕
图9(A)是实施例4的投射用变焦透镜44的广角端状态的断面图,图9(B)是望远端状态的断面图。投射用变焦透镜44以可变倍率放大投射被投射面I上的像,从放大侧按顺序,包括:具有负的放大率的第1透镜群G1、具有负的放大率的第2透镜群G2、具有正的放大率的第3透镜群G3、开口光阑S、具有正的放大率的第4透镜群G4、和具有正的放大率的第5透镜群G5。在变倍时,第1透镜群G1、和第5透镜群(最后透镜群)G5固定,通过使作为移动透镜群的第3透镜群G3、第4透镜群G4移动而进行变焦,在对焦时使第1透镜群G1移动而进行聚焦。
在这里,第1透镜群G1具有1个透镜,即将凸面朝向放大侧的负凸凹透镜L1。第2透镜群G2通过在两面施加非球面且将凸面朝向放大侧的负凸凹透镜L2、和在放大侧施加非球面并将凸面朝向放大侧的正凸凹透镜L3这2个透镜构成。第3透镜群G3具有1个透镜,即双凸正透镜L4。第4透镜群G4通过在放大侧施加非球面且将凸面朝向缩小侧的正凸凹透镜L5和双凹负透镜L6的接合透镜、将凸面朝向缩小侧的正凸凹透镜L7、以及将凸面朝向缩小侧的正凸凹透镜L8这4个透镜构成。第5透镜群G5具有1个透镜,即双凸正透镜L9。
第2透镜群G2中,负凸凹透镜L2和正凸凹透镜L3是树脂透镜,从而2个具有不同符号的放大率的树脂透镜在同一透镜群内相邻配置。
图10(A)是在实施例4的投射用变焦透镜44的广角端状态的像差图(球面像差、像散像差、畸变像差),图10(B)是在实施例4的投射用变焦透镜44的中间位置状态的像差图(球面像差、像散像差、畸变像差),图10(C)是在实施例4的投射用变焦透镜44的望远端状态的像差图(球面像差、像散像差、畸变像差)。
实施例5
在以下的表17归纳了实施例5的投射用变焦透镜的全体的特征。
〔表17〕
在以下表18表示实施例5的透镜面的数据。
〔表18〕
以下的表19是实施例5的透镜面的非球面系数。
〔表19〕
第5面
K=0.0000,A04=-2.1003E-05,A06=-2.9904E-08,A08=8.2811E-11,A10=-3.2507E-13,A12=1.3138E-16
第11面
K=0.0000.A04=2.9365E-07,A06=5.2679E-10,A08=0.0000E+00,A10=0.0000E+00,A12=0.0000E+00
第18面
K=0.0000,A04=2.2311E-05,A06=4.0812E-08,A08=-1.5000E-10,A10=0.0000E+00,A12=0.0000E+00
以下的表20表示在广角端(Wide)、中间位置(Middle)、和望远端(Tele)状态下表18中的可变间隔D0、D2、D7、D10、D12、D18的值。
〔表2O〕
图11(A)是实施例5的投射用变焦透镜45的广角端状态的断面图,图11(B)是望远端状态的断面图。投射用变焦透镜45以可变倍率放大投射被投射面I上的像,从放大侧按顺序,包括:具有负的放大率的第1透镜群G1、具有负的放大率的第2透镜群G2、具有正的放大率的第3透镜群G3、具有正的放大率的第4透镜群G4、开口光阑S、具有正的放大率的第5透镜群G5、和具有正的放大率的第6透镜群G6。在变倍时,第1透镜群G1、和第6透镜群(最后透镜群)G6固定,通过使作为移动透镜群的第3透镜群G3、第4透镜群G4、第5透镜群G5等移动而进行变焦,在对焦时使第1透镜群G1移动而进行聚焦。
在这里,第1透镜群G1具有1个透镜,即将凸面朝向放大侧的负凸凹透镜L1。第2透镜群G2通过将凸面朝向放大侧的负凸凹透镜的在缩小侧施加了薄的非球面树脂层的复合型非球面透镜L2、和双凸正透镜L3这2个透镜构成。第3透镜群G3具有包括将凸面朝向放大侧的负凸凹透镜L4和将凸面朝向放大侧的正凸凹透镜L5这2个的接合透镜。第4透镜群G4具有1个透镜,即在放大侧施加非球面并将凸面朝向放大侧的正凸凹透镜L6。第5透镜群G5通过双凹负透镜L7和双凸正透镜L8的接合透镜、和在缩小侧施加非球面并将凸面朝向缩小侧的正凸凹透镜L9这3个透镜构成。第6透镜群G6具有1个透镜,即双凸正透镜L10。
图12(A)是在实施例5的投射用变焦透镜45的广角端状态的像差图(球面像差、像散像差、畸变像差),图12(B)是在实施例5的投射用变焦透镜45的中间位置状态的像差图(球面像差、像散像差、畸变像差),图12(C)是在实施例5的投射用变焦透镜45的望远端状态的像差图(球面像差、像散像差、畸变像差)。
实施例6
在以下的表21归纳了实施例6的投射用变焦透镜的全体的特征。
〔表21〕
在以下表22表示实施例6的透镜面的数据。
〔表22〕
以下的表23是实施例6的透镜面的非球面系数。
〔表23〕
第3面
K=0.0000,A04=2.0258E-05,A06=-6.0588E-08,A08=9.3752E-11,A10=0.0000E+00,A12=0.0000E+00
第4面
K=0.0000,A04=-2.1790E-06,A06=-8.6276E-08,A08=-2.3525E-10,A10=1.3339E-12,A12=-3.3340E-15
第5面
K=0.0000,A04=-1.8678E-06,A06=-7.7625E-10,A08=0.0000E+00,A10=0.0000E+00,A12=0.0000E+00
第12面
K=7.3638,A04=1.8664E-05,A06=1.1791E-08,A08=-5.7228E-11,A10=0.0000E+00,A12=0.0000E+00
以下的表24表示在广角端(Wide)、中间位置(Middle)、和望远端(Tele)状态下表22中的可变间隔D0、D2、D4、D6、D8、D14的值。
〔表24〕
图13(A)是实施例6的投射用变焦透镜46的广角端状态的断面图,图13(B)是望远端状态的断面图。投射用变焦透镜46以可变倍率放大投射被投射面I上的像,从放大侧按顺序,包括:具有负的放大率的第1透镜群G1、具有负的放大率的第2透镜群G2、具有正的放大率的第3透镜群G3、具有正的放大率的第4透镜群G4、开口光阑S、具有负的放大率的第5透镜群G5、和具有正的放大率的第6透镜群G6。在变倍时,第1透镜群G1、和第6透镜群(最后透镜群)G6固定,通过使作为移动透镜群的第3透镜群G3、第4透镜群G4、第5透镜群G5等移动而进行变焦,在对焦时使第1透镜群G1移动而进行聚焦。
在这里,第1透镜群G1具有1个透镜,即将凸面朝向放大侧的负凸凹透镜L1。第2透镜群G2具有1个透镜,即在两面施加非球面且将凸面朝向放大侧的负凸凹透镜L2。第3透镜群G3具有1个透镜,即在放大侧施加非球面并将凸面朝向放大侧的正凸凹透镜L3。第4透镜群G4具有1个透镜,即双凸正透镜L4。第5透镜群G5通过双凹负透镜L5和在缩小侧施加非球面的双凸正透镜L6的接合透镜、以及将凸面朝向缩小侧的正凸凹透镜L7这3个透镜构成。第6透镜群G6具有1个透镜,即双凸正透镜L8。
第2透镜群G2的负凸凹透镜L2和第3透镜群G3的正凸凹透镜L3是树脂透镜,从而2个具有不同符号的放大率的树脂透镜在相邻的群内配置。
图14(A)是在实施例6的投射用变焦透镜46的广角端状态的像差图(球面像差、像散像差、畸变像差),图14(B)是在实施例6的投射用变焦透镜46的中间位置状态的像差图(球面像差、像散像差、畸变像差),图14(C)是在实施例6的投射用变焦透镜46的望远端状态的像差图(球面像差、像散像差、畸变像差)。
实施例7
在以下的表25归纳了实施例7的投射用变焦透镜的全体的特征。
〔表25〕
在以下表26表示实施例7的透镜面的数据。
〔表26〕
以下的表27是实施例7的透镜面的非球面系数。
〔表27〕
第3面
K=2.3379,A04=-1.1365E-06,A06=0.0000E+00,A08=0.0000E+00,A10=0.0000E+00,A12=0.0000E+00
第4面
K=0.0000,A04=-1.6397E-05,A06=-1.4618E-08,A08=2.6093E-12.A10=-3.6300E-14,A12=-2.9100E-17
第8面
K=-5.6842,A04=2.4757E-06,A06=1.2638E-09,A08=1.4347E-11,A10=0.0000E+00.A 12=0.0000E+00
第18面
K=0.0000,A04=2.9735E-05,A06=1.4967E-08.A08=4.2471E-11,A10=-6.3983E-13,A12=0.0000E+00
以下的表28表示在广角端(Wide)、中间位置(Middle)、和望远端(Tele)状态下表26中的可变间隔D0、D2、D8、D10、D13、D20的值。
〔表28〕
图15(A)是实施例7的投射用变焦透镜47的广角端状态的断面图,图15(B)是望远端状态的断面图。投射用变焦透镜47以可变倍率放大投射被投射面I上的像,从放大侧按顺序,包括:具有负的放大率的第1透镜群G1、具有负的放大率的第2透镜群G2、具有正的放大率的第3透镜群G3、开口光阑S、具有正的放大率的第4透镜群G4、具有负的放大率的第5透镜群G5、和具有正的放大率的第6透镜群G6。在变倍时,第1透镜群G1、和第6透镜群(最后透镜群)G6固定,通过使作为移动透镜群的第3透镜群G3、第4透镜群G4、第5透镜群G5等移动而进行变焦,在对焦时使第1透镜群G1移动而进行聚焦。
在这里,第1透镜群G1具有1个透镜,即将凸面朝向放大侧的负凸凹透镜L1。第2透镜群G2具有在两面施加非球面且将凸面朝向放大侧的负凸凹透镜L2、将凸面朝向缩小侧的负凸凹透镜L3、和在缩小侧施加非球面的双凸正透镜L4。第3透镜群G3具有1个透镜,即双凸正透镜L5。第4透镜群G4具有1个透镜,即将凸面朝向放大侧的正凸凹透镜L6。第5透镜群G5具有双凹负透镜L7、双凹负透镜L8和在缩小侧施加非球面的双凸正透镜L9的接合透镜、以及双凸正透镜L10这4个透镜。第6透镜群G6具有双凸正透镜L11。
在第2透镜群G2中,负凸凹透镜L2和双凸正透镜L4是树脂透镜,从而2个具有不同符号的放大率的树脂透镜在同一透镜群内离开配置。
图16(A)是在实施例7的投射用变焦透镜47的广角端状态的像差图(球面像差、像散像差、畸变像差),图16(B)是在实施例7的投射用变焦透镜47的中间位置状态的像差图(球面像差、像散像差、畸变像差),图16(C)是在实施例7的投射用变焦透镜47的望远端状态的像差图(球面像差、像散像差、畸变像差)。
实施例的总结
任一个实施例中,一边在广角端具有半视角30°以上的宽广的视角,一边第1透镜群成为由1个负透镜构成。
通过一边简单地构成第1透镜群,一边继续将第2透镜群构成为具有负的放大率,能具有与由多个透镜构成现有的第1群的情况相同的充分良好的光学性能,并且可缩短焦点群全长,轻量化成为可能,因此即使简略化焦点群和主镜筒的结合部也不会给性能带来影响,也可以实现透镜全体的小型化及降低成本。
以下的表29,关于各实施例1~7,归结了与条件式(1)~(5)相关的数值数据。
〔表29〕
 【实施例1】   【实施例2】   【实施例3】   【实施例4】  【实施例5】  【实施例6】  【实施例7】
 Fw/F1  -0.313   -0.400   -0.302   -0.358  -0.313  -0.264  -0.318
 Fw/F3  0.307   0.320   0.326   0.322  0.239  0.105  0.392
 Fw/FL  0.307   0.283   0.284   0.261  0.302  0.284  0.278
 φp+φn  -   -0.008   -0.014   -  -  -  -
 Rn/Rp  -   -   -   0.622  -  0.386  0.119
以下的表30,关于实施例2、3、4、6、7,表示在投射用变焦透镜全体一律温度上升+20℃时,在广角端及望远端状态的焦点移动量。
〔表30〕
 【实施例1】  【实施例2】 【实施例3】   【实施例4】  【实施例5】  【实施例6】  【实施例7】
  广角端  -  11.6 -4.7   -10.8  -  -2.6  -7.5
  望远端  -  -5.3 -11.8   -10.6  -  -7.6  7.8
(μ)
一般地,容许的焦点深度从孔径焦距比和最小弥散圆来求得,但是若假定最小弥散圆为12μm左右,则在上述实施例的情况下,在广角端成为20μm左右,在望远端成为25μm左右。如果温度一律上升+20℃,则在实施例2、3、4、6、7中,焦点移动量充分地收敛于焦点深度内,在一律的温度上升中在成像时基本没产生影响。
本发明不限于上述的实施方式或实施例,可以在不越出其主旨的范围以各种形态实施。
例如,在各实施例2、3、4、6、7中,可以在构成各透镜群G1~G5(G6)的透镜的前后或中间追加1个以上的实际上不具有放大率的透镜。
还有,由投射用变焦透镜40进行的放大投射的对象不限于液晶面板18G、18R、18B,也可以通过投射用变焦透镜40放大投射由以微镜作为像素的数字微镜设备等各种光调制元件形成的图像。

Claims (14)

1.一种投射用变焦透镜,其特征在于,从放大侧起依次包括至少5个透镜群,即:第1透镜群,在变倍时固定且具有负的放大率;第2透镜群,在变倍时移动且具有负的放大率;第3透镜群,在变倍时移动且具有正的放大率;在变倍时移动的至少1个透镜群;和最后透镜群,在变倍时固定且具有正的放大率;
上述投射用变焦透镜,
在将广角端状态的全***的焦距设为Fw,将上述第1透镜群的焦距设为F1时,满足下面的条件式(1):
-0.5<Fw/F1<-0.1…(1)。
2.如权利要求1所述的投射用变焦透镜,其特征在于,上述第1透镜群由将强的凹面朝向缩小侧的1个负透镜构成。
3.如权利要求1所述的投射用变焦透镜,其特征在于,具有正的放大率的上述第3透镜群包括将凸面朝向放大侧的1个正透镜或正负的接合透镜,在将上述第3透镜群的焦距设为F3时,满足下面的条件式(2):
0.05<Fw/F3<0.45…(2)。
4.如权利要求2所述的投射用变焦透镜,其特征在于,具有正的放大率的上述第3透镜群包括将凸面朝向放大侧的1个正透镜或正负的接合透镜,在将上述第3透镜群的焦距设为F3时,满足下面的条件式(2):
0.05<Fw/F3<0.45…(2)。
5.如权利要求1至4中任一项所述的投射用变焦透镜,其特征在于,具有正的放大率的上述最后透镜群包括至少1个正透镜,在将上述最后透镜群的焦距设为FL时,满足下面的条件式(3):
0.2<Fw/FL<0.4…(3)。
6.如权利要求1至4中任一项所述的投射用变焦透镜,其特征在于,通过移动进行变倍的移动透镜群中具有开口光阑,夹着开口光阑,配置在放大侧具有负的放大率的树脂透镜和在缩小侧具有正的放大率的树脂透镜的2个具有不同符号的放大率的树脂透镜。
7.如权利要求6所述的投射用变焦透镜,其特征在于,在将上述具有负的放大率的树脂透镜的放大率设为φn,将上述具有正的放大率的树脂透镜的放大率设为φp时,满足下面的条件式(4):
-0.02<φp+φn<0   (φ=1/f)…(4)。
8.如权利要求1至4中任一项所述的投射用变焦透镜,其特征在于,通过移动进行变倍的移动透镜群中具有开口光阑,在与开口光阑相比靠放大侧,配置2个具有不同符号的放大率的树脂透镜。
9.如权利要求8所述的投射用变焦透镜,其特征在于,上述2个具有不同符号的放大率的树脂透镜彼此相邻配置。
10.如权利要求8所述的投射用变焦透镜,其特征在于,上述2个具有不同符号的放大率的树脂透镜在同一透镜群内配置。
11.如权利要求8所述的投射用变焦透镜,其特征在于,上述2个具有不同符号的放大率的树脂透镜在相邻的透镜群内配置。
12.如权利要求8所述的投射用变焦透镜,其特征在于,上述2个具有不同符号的放大率的树脂透镜,从放大侧起,依次是具有负的放大率的树脂透镜、和具有正的放大率的树脂透镜,在将上述具有负的放大率的树脂透镜的缩小侧的凹面的曲率半径设为Rn,将上述具有正的放大率的树脂透镜的放大侧的凸面的曲率半径设为Rp时,满足下面的条件式(5):
0.0<Rn/Rp<1.0…(5)。
13.如权利要求1至4中任一项所述的投射用变焦透镜,其特征在于,从放大侧起,作为全体构成依次包括5个透镜群,即:负的上述第1透镜群、负的上述第2透镜群、正的上述第3透镜群、正的第4透镜群、和作为上述最后透镜群的正的第5透镜群。
14.如权利要求1至4中任一项所述的投射用变焦透镜,其特征在于,从放大侧起,作为全体构成依次包括6个透镜群,即:负的上述第1透镜群、负的上述第2透镜群、正的上述第3透镜群、正的第4透镜群、负的第5透镜群、和作为上述最后透镜群的正的第6透镜群。
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