579433 A7 ___B7 五、發明説明(1 ) 發明之背景 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 發明之領域 本發明係關於一種投影變焦透鏡,適合使用在一用於 將一形成在軟片,幻燈片或液晶顯示器之影像,在螢幕投 影在放大圖像之投影機。 相關技藝之說明 用於將一形成在軟片,幻燈片或液晶顯示器之影像’ 在螢幕投影在放大圖像之大多數投影機,具有一種採用遠 心變焦透鏡之投影光學系統。 大多數先前技藝遠心變焦透鏡,諸如在 JP — A137165/2000, 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 186 2 35/1998,206409/2000, 019400/2000,190821/1999, 168193/1998,243917/1997 及 2 3 1 2 1 9/1 9 9 9號所揭示者,在設定供最大角視 場時,有一約爲2 5 °之半視場角。在例如 JP—A206409/2000號所揭示之一種具有半 視場角約爲3 0 °之遠心變焦透鏡,使用一非球面透鏡作 爲第一透鏡群或最後透鏡群之比較大透鏡,以減低由在視 場角之增加所產生之像差,特別是畸變。 投影變焦透鏡有一變焦比約爲例如1 · 4,以及大多 數投影變焦透鏡爲一種二透鏡群型式,三透鏡群型式,四 透鏡群型式或五透鏡群型式。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -4- 579433 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明(2 ) 在投影變焦透鏡,第一透鏡群具有高功率,以在寬廣 視場角接收光線,並因而會導致畸變。 廣角遠心變焦透鏡採用一種非球面透鏡以減低畸變。 非球面透鏡在螢幕之側面配置在前透鏡之附近,或在影像 平面之側面配置在後透鏡以減低畸變。因此,習知廣角遠 心變焦透鏡設有非球面透鏡,配置在其射出或射入側面, 以減低畸變。 有時候,非球面透鏡不僅實行減低畸變之功能,而且 也實行減低其他像差排除色像差之功能。 然而,由於非球面透鏡在習知遠心變焦透鏡配置在射 出側面或射入側面,遠心變焦透鏡之設計主要僅針對減低 畸變,並且因而遠心變焦透鏡無法滿意減低其他像差。 發明之槪述 因之,本發明之一項目的爲解決在先前技藝投影變焦 透鏡之上述問題,並提供一簡單構造之廣角投影變焦透鏡 ,包括有限數之透鏡,並能滿意減低像差,以及提供一種 具有高品質影像之投影機。 爲達成該目的,本發明提供一種投影變焦透鏡,包括 一有負折射率之第一透鏡群,一有正折射率之第二透鏡群 ,一有負折射率之第三透鏡群,以及一有正折射率之第四 透鏡群;其中第一,第二,第三及第四透鏡群以該順序自 螢幕側面向影像平面側面沿一光軸配置;第一及第四透鏡 群保持靜止,以及第二及第三透鏡群沿光軸移動,以自極 限廣角功率向極限遠攝功率改變功率;第二透鏡群包括一 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) C· 訂 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) -5- 579433 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明(3 ) 第二群第一正透鏡,一將一在影像平面側面有凸面表面之 第二群第二正透鏡及一在螢幕側面有凹面表面之第二群第 一負透鏡接合,藉以所形成之第二群第一複合透鏡,及一 第二群第三正透鏡以該順序自螢幕側面向影像平面側面配 置。第三透鏡群包括一在影像平面有凹面表面之第三群第 一彎月面透鏡,一將一有相反凹面表面之第三群第一負透 鏡及一有相反凸面表面之第三群第一正透鏡接合,藉以所 形成之第三群第一複合透鏡,以及一在影像平面側面有凸 面表面之第三群第二彎月面透鏡,以該順序自螢幕側面向 影像平面側面配置。第一透鏡群有一焦距f 1 ,第二群第 一正透鏡及第二群第一複合透鏡有一符號相反於焦距f 1 者之複合焦距f 2 A B,以及焦距f 1及複合焦距 f 2 A B滿足一不等式: 0.5<|fl/f2AB|<2.0。 在根據本發明之投影變焦透鏡,在第二群第三正透鏡 之影像平面之側面之一表面與在第三群第一彎月面透鏡之 螢幕側面之一表面間之距離d,在一供極限廣角功率之値 d W與一供極限遠攝功率之値d T之間變化,以及値d W 及dT滿足一不等式: 2.0<dT/dW<4.0o 在根據本發明之投影變焦透鏡,第二群第三正透鏡及 第三群第一彎月面透鏡配置在一孔徑位置附近之位置,其 中一自影像平面射出之主要射線與光軸相交。 在根據本發明之投影變焦透鏡,第三群第一彎月面透 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝-
、1T 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) -6- 579433 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明(4 ) 鏡爲一非球面透鏡。 在根據本發明之投影變焦透鏡,所有透鏡均爲球面透 鏡。 在根據本發明之投影變焦透鏡,第二透鏡群包括一第 一透鏡子群及一第二透鏡子群,以該順序自螢幕側面向影 像平面側面配置,第一透鏡子群有第二群第一正透鏡,以 及第二透鏡子群有第二群第二正透鏡,第二群第一複合透 鏡及第二群第三正透鏡。 在根據本發明之投影變焦透鏡,第一透鏡群之焦距 f1以及第二群第一正透鏡及第二群第一複合透鏡之複合 焦距f 2 A B分別具有相反符號,並且滿足一不等式: 〇 . 5< 丨 i l/f2AB | <2 · 0。並且第二群第一 正透鏡及第二群第一複合透鏡之複合功率,在第二透鏡群 之螢幕側面,實際等於第一透鏡群者,並有一符號相反於 第一透鏡群之功率者。因此,第一及第二透鏡群所產生之 畸變彼此消除,即使第一透鏡群具有大功率。在I f 1 / f 2 A B丨不小於2 · 0或不大於0 · 5時,便難以限制 在投影變焦透鏡予以設定供廣角功率至一小値及其他像差 ,諸如視場之曲率及慧形像差時,所可能產生之畸變增加 〇 第二透鏡群之第二群第一複合透鏡功能如一用於減低 放大倍率之色像差之消色差透鏡。 而第二透鏡群之第二群第三正透鏡,以及第三透鏡群 之第三群第一彎月面透鏡彼此獨立移動,在第二群第三正 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 579433 A7 B7 五、發明説明(5 ) 透鏡之影像平面側面之表面,以及第三群第一彎月面透鏡 爲彼此比較接近,並且在第二群第三正透鏡之影像平面側 面之表面,與第三群第一彎月面透鏡間之位置關係符合不 等式:2 _ 0<dT/dW<4 · 0。第二透鏡群之複合 焦距長,第二透鏡群之移動距離增加,並且在d T/dW 不小於4 · 0時,投影變焦透鏡之長度過度長’並且第一 透鏡群之複合焦距短。 由於第二群第三正透鏡及第三群第一彎月面透鏡在位 置配置在孔徑位置附近,其中自影像平面射出之主要射線 與光軸相交,在孔徑大時所可能形成之耀斑,其構造可能 被抑制,而不需要將孔徑光闌配置在一在習知投影變焦透 鏡配置孔徑光闌處之位置。特別是,在投影變焦透鏡設定 供極限廣角功率時,可有效抑制耀斑之構造。孔徑位置一 詞,表示一適合配置孔徑光闌之位置,對應於一自影像平 面射出之主要光束及光軸之交點。第二群第三正透鏡及第 三群第一彎月面透鏡之位置,孔徑位置爲較靠近於其他透 鏡者,並爲在一自主要射線及光軸之交點之距離等於透鏡 之若干倍厚度,諸如透鏡之三倍厚度內。 當功率自極限廣角功率向極限遠攝功率變化時,在第 二群第三正透鏡之影像平面側面之表面與在第三群第一彎 月面透鏡之螢幕側面之表面間之距離ci增加,並且在距離 dW及dT符合不等式·· 2 . 0<dT/dW<4 _ 0時 ,第二群第三正透鏡及第三群第一彎月面透鏡可在位置配 置在孔徑位置之附近。因此,在孔徑大時所可能形成之耀 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ,裝. 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -8- 579433 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明(6) 斑,其構造可能被抑制,而不需要將孔徑光闌配置在一在 習知投影變焦透鏡配置孔徑光闌處之位置。特別是’在投 影變焦透鏡設定供極限廣角功率時’可有效抑制耀斑之構 造。 使用一非球面透鏡作爲第三群第一彎月面透鏡’可更 有效率改進像差。如與在最靠近螢幕之前透鏡附近或在最 靠近影像平面之後透鏡附近之透鏡使用非球面透鏡作爲透 鏡比較,採用非球面透鏡之目的並不僅針對減低畸變’以 及使用球面透鏡之目的不限於減低畸變,並且可用以減低 其他像差,包括球面像差及散光。由於非球面透鏡具有直 徑小於非球面透鏡如前及後透鏡者,並且在前及後透鏡附 近之透鏡可由不昂貴材料形成,投影變焦透鏡可以低成本 製成。 由於第二透鏡群包括第一及第二透鏡子群,其爲個別 可相對於彼此移動,第一透鏡子群有第二群第一正透鏡, 及第二透鏡子群有第二群第二正透鏡,第二群第一複合透 鏡及第二群第三正透鏡,可滿足不等式: 0·5<| fl/f2AB|<2.0,而無困難,第二 群第三正透鏡及第三群第一彎月面透鏡可在位置配置在孔 徑位置之附近,而無困難,並且可抑制在孔徑增加時,所 可能形成之耀斑之構造。 在申請專利範圍第7,8,9,1 1及1 2項,藉'' 近似"所修改之値爲.下列諸値。例如,在申請專利範圍第 7項a大約0 · 9 4 〃指示一値大於約0 . 9 3及小於約 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格( 210X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝·
’1T -9 - 579433 A7 B7 五、發明説明(7 ) 0 . 9 5。同樣,、、大約3 · 3 1 〃 ,指示一値大於約 3 · 2及小於約3 · 4,、、大約1 · 〇 1 〃 ,指示一値大 於0 . 9及小於1 . 1,、、大約3 · 1 〃 ,指示一値大於 3 · 0及小於3 . 2,、、大約〇 · 7 3 〃 ,指示一値大於 0 _ 7 2及小於0 · 7 4,、、大約2 · 7 ",指示一値大 於2 · 6及小於2 . 8,、、大約2 8毫米〃 ’指示一長度 大於2 7毫米及小於2 9毫米,以及★大約2 9 ° 〃,指 示一角大於2 8 °及小於3 0 ° 。 根據本發明,能提供投影機,包括一用於形成影像之 影像形成裝置,及一用於投影影像之投影器變焦透鏡’其 中投影器變焦透鏡係由以上所述投影器變焦透鏡之任何一 種所求得。投影機能提供高品質影像。此種影像形成裝置 可爲一種光調變裝置,諸如一種液晶顯示器或一種由例如 微鏡,軟片或幻燈片所構成之裝置。 附圖之簡要說明 自下列說明,配合附圖,將更明白本發明之以上及其 他諸多目的,特色及優點,在附圖中: 圖1 (a) ,1 (b)及1 (c)爲在一根據本發明 之第一實施例,一投影變焦透鏡分別在供極限廣角功率之 極限廣角設定,供正常功率之正常設定,及供極限遠攝功 率之極限遠攝設定之示意側視圖; 圖2爲在圖1中所示關於投影變焦透鏡之透鏡資料之 淸單,其中〇B J代表表面數,RDY代表曲率半徑(毫 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210χ297公釐) ---------棄-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -一tv 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -10- 579433 A7 B7 五、發明説明(8 ) 米),Τ Η I代表透鏡厚度或各在相鄰表面間之空隙之厚 度,* 1,* 2及* 3分別指示圖1中所示之投影變焦透 鏡,在設定供極限廣角功率,正常功率及極限遠攝功率時 ,在透鏡群間之距離。 圖3 (A) ,3 (Β)及3 (C)爲曲線圖,示圖1 中所示之投影變焦透鏡,在設定供極限廣角功率時’圖1 中所示之投影變焦透鏡,分別所導致之球面像差’散光及 畸變; 圖4 (A) ,4 (Β)及4 (C)爲曲線圖,示在投 影變焦透鏡在圖1中所示予以設定爲供遠攝末端功率時’ 圖1中所示之投影變焦透鏡,分別所導致之球面像差’散 光及畸變; 圖 5(A),5(B),5(C),5(D)及 5( Ε )爲曲線圖,示在相對視場高度分別爲1 . 0 0, 0.80,0.60,0.40及0.00時,圖1中所 示之投影變焦透鏡設定爲供極限廣角功率時之橫向像差; 圖 6(A),6(B),6(C),6(D)及 6( Ε )爲曲線圖,示在相對視場高度分別爲1 . 〇 〇, 0.80,0.60,0.40及0.00時,圖1中所 示之投影變焦透鏡設定爲供極限遠攝功率時之橫向像差; 圖7 (a) ,7 (b)及7 (c)爲在一根據本發明 第二實施例之投影變焦透鏡,分別在供極限廣角功率之極 限廣角設定,供正常功率之正常設定,及供極限遠攝功率 之極限遠攝設定之示意側視圖; 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公襲1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 『裝·
、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -11 - 579433 A7 —B7 五、發明説明(9 ) 圖8爲在圖7中所示關於投影變焦透鏡之透鏡資料之 淸單,其中〇B J代表表面數,R D Y代表曲率半徑(毫 米),Τ Η I代表透鏡厚度或各在相鄰表面間之空隙之厚 度,* 1,* 2及* 3分別指示圖7中所示之投影變焦透 在設定供極限廣角功率,正常功率及極限遠攝功率時 ’在透鏡群間之距離之値。 圖9 (A) ,9 (Β)及9 (C)爲曲線圖,示在圖 7中所示之投影變焦透鏡設定供極限廣角功率時,在圖7 中所示之投影變焦透鏡,分別所導致之球面像差,散光及 •畸變; 圖10 (Α) ,1〇 (Β)及1〇 (C)爲曲線圖, 示在投影變焦透鏡在圖中所示設定爲供遠攝末端功率時, 在圖7中所示之投影變焦透鏡分別所導致之球面像差,散 光及畸變; 圖 11(A),11(B),11(C),11(D )及1 1 ( E )爲曲線圖,示在圖7中所示之投影變焦透 鏡設定爲供極限廣角功率時,在相對視場高度爲1 . 〇 〇 時之橫向像差,在相對視場高度爲0 . 8 0時之像差,在 相對視場高度爲0 . 6 0時之像差,在相對視場高度爲 0 · 4 0時之像差,及在相對視場高度爲0 . 〇 〇時之像 差; 圖 12(A),12(B),12(C),12(D )及1 2 ( E )爲曲線圖,示在圖7中所示之投影變焦透 鏡設定爲供極限遠攝功率時,在相對視場高度爲1 . 0 0 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210 X297公釐) " -12- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一裝·
、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 579433 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明(10) 時之橫向像差,在相對視場高度爲0 · 8 0時之像差,在 相對視場高度爲0 · 6 0時之像差,在相對視場高度爲 0 . 4 0時之像差,及在相對視場高度爲〇 · 〇 〇時之像 差; 圖13 (a) ,13 (b)及13 (c)爲爲在一根 據本發明第三實施例之投影變焦透鏡,分別在供極限廣角 功率之極限廣角設定,供正常功率之正常設定,及供極限 遠攝功率之極限遠攝設定之示意側視圖; 圖1 4爲在圖1 3中所示,關於投影變焦透鏡之透鏡 資料之淸單,其中OB J代表表面數,RDY代表曲率半 徑(毫米),ΤΗ I代表透鏡厚度或各在相鄰表面間之空 隙之厚度,* 1,* 2及* 3分別指示圖7中所示之投影 變焦透鏡,在設定供極限廣角功率,正常功率及極限遠攝 功率時,在透鏡群間之距離之値。 圖15 (A) ,15 (B)及15 (C)爲曲線圖, 示圖1 3中所示之投影變焦透鏡設定供極限廣角功率時, 圖1 3中所示之投影變焦透鏡,分別所導致之球面像差, 散光及畸變; 圖16A) ,16 (B)及16 (C)爲曲線圖,示 圖1 3中所示之投影變焦透鏡設定爲供遠攝功率時,圖 1 3中所示之投影變焦透鏡分別所導致之球面像差,散光 及畸變; 圖 17(A),17(B),17(C),17(D )及1 7 ( E )爲曲線圖,示圖1 3中所示之投影變焦透 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -13- 579433 Α7 Β7 五、發明説明(1〇 鏡設定爲供極限廣角功率時,在相對視場高度爲1 · 0 0 時之橫向像差,在相對視場高度爲0 . 8 0時之像差,在 相對視場高度爲0 _ 6 0時之像差,在相對視場高度爲 〇 . 4 0時之像差,及在相對視場高度爲〇 · 0 0時之像 差; 圖 18(A),18(B),18(C),18(D )及1 8 ( E )爲曲線圖,示圖1 3中所示之投影變焦透 鏡設定爲供極限遠攝功率時,在相對視場高度爲1 . 0 0 時之橫向像差,在相對視場高度爲0 . 8 0時之像差,在 相對視場高度爲0 . 6 0時之像差,在相對視場高度爲 0 · 4 0時之像差,及在相對視場高度爲〇 . 0 0時之像 差;以及 圖19爲在包括在圖13中所示投影變焦透鏡之第二 群第三正透鏡及第三群第一彎月面透鏡在位置配置在孔徑 位置附近時,有助於解釋光線之路徑之示意側視圖,其中 自一影像平面射出之主要射線與投影變焦透鏡之光軸相交 逢-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1· 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 主要元件對照表 2 投影變焦透鏡 10 第一透鏡群 11 正透鏡 12 彎月面透鏡 13 負透鏡 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(21〇Χ 297公釐) -14- 579433 A7 B7 五、發明説明(12) 14 負透鏡 20 第二透鏡群 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 2 0 a 第一透鏡子群 20b 第二透鏡子群 2 1 第二群 第一正透鏡 2 2 第二群 第二正透鏡 2 3 第二群 第一複合透鏡 2 4 第二群 第三正透鏡 2 5 第二群 第一複合透鏡 30 第三透鏡群 3 1 第三群 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第一彎月面透鏡 3 2 第三群 第一負透鏡 3 3 第三群 第一正透鏡 3 4 第三群 第二彎月面透鏡 3 5 第三群 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) -15- 579433 A7 B7 五、發明説明(13) 第一複合透鏡 4 0 第四透鏡群 4 1 正透鏡 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 6 0 孔徑位置 70 複合稜鏡 較佳實施例之說明 圖1,7及13分別不在第一,第二及第三實施例之 投影變焦透鏡2,分別在供極限廣角功率((a ))之極 限廣角設定,供正常功率((b ))之正常設定,及供極 限遠攝功率((c))之極限遠攝設定。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在圖1 3中所示之投影變焦透鏡2,包括四透鏡群, 亦即,一有負折射率之第一透鏡群,一有正折射率之第二 透鏡群2 0,一有負折射率之第三透鏡群3 0,以及一有 正折射率之第四透鏡群4 0,其以該順序自螢幕側面(如 在圖1中所見左側)向影像平面側面(如在圖1中所見右 側)予以配置。投影變焦透鏡2配置在投影機。投影機包 含一影像形成裝置。影像形成裝置有三液晶顯示器。由三 液晶顯示器所形成之三影像,係由複合稜鏡7 0所組成。 複合稜鏡配置在第四透鏡群4 0之影像平面側面。由複合 棱鏡7 ◦所組成之影像由投影變焦透鏡2投影至一螢幕。 三液晶顯示器配置在變焦透鏡2之影像平面之附近。在圖 1中之右側稱作影像平面側面,代替一物體點側面,因爲 一影像形成在軟片,幻燈片或一液晶顯示器置於在影像平 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -16- 579433 經濟部智慧財產局R工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明(14) 面側面。 使第二透鏡群2 0及第三透鏡群3 0向螢幕側面沿投 影變焦透鏡2之光軸移動,同時使第一透鏡群1 〇及第四 透鏡群4 0保持靜止,藉以使投影變焦透鏡2之功率自極 限廣角功率向極限遠攝功率改變。 第二透鏡群2 0包括一第二群第一正透鏡2 1,將一 有凸面表面面向影像平面側面之第二群第二正透鏡及一有 凹面表面面向螢幕側面之第二群第一負透鏡2 3接合藉以 所形成之一第二群第一複合透鏡2 5,,以及一以該順序 自螢幕側面向影像平面側面配置之第二群第三正透鏡2 4 。在根據本發明第三實施例之投影變焦透鏡2,第二透鏡 群2 0包括一第一透鏡子群2 0 a及一第二透鏡子群2 0 b,其爲可個別移動。 第三透鏡群3 0包括一有一凹面表面面向影像平面側 面之第三群第一彎月面透鏡3 1,一將一有相反凹面表面 之第三群第一負透鏡3 2及一有相反凸面表面之第三群第 一正透鏡3 3接合藉以所形成之第三群第一複合透鏡3 5 ,以及一有一凸面表面面向影像平面側面之第三群第二彎 月面透鏡3 4,其以該順序自螢幕側面向影像平面側面配 置。 第一透鏡群1 0包括一正透鏡1 1,一彎月面透鏡 1 2及一有相反凹面表面之負透鏡1 3,其以該順序自螢 幕側面向影像平面側面配置。在第三實施例,第一透鏡群 1 0另包括一負透鏡1 4配置在負透鏡1 3之影像平面側 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 訂 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) -17- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 579433 A7 B7 五、發明説明(15) 面。 第四透鏡群4 0有一單一正透鏡4 1。 第一透鏡群1 0有一焦距f 1,以及第二群第一正透 鏡2 1及第二群第一複合透鏡2 5有一符號相反於焦距 f 1者之複合焦距f 2 A B。焦距f 1及複合焦距 f 2 A B滿足一不等式: 0.5<lfl/f2AB|<2.0。 在第二群第三正透鏡2 4之影像平面側面之表面,與 在第三群第一彎月面透鏡31之螢幕側面之表面間之距離 d,自一在投影變焦透鏡2在極限廣角設定予以設定爲供 極限廣角功率之狀態之距離d W,向一在投影變焦透鏡2 在極限遠攝設定予以設定爲供極限遠攝功率之狀態之距離 dT增加。距離dW及dT滿足一不等式:2.0<dT / d W < 4 . 0。 第二群第三正透鏡2 4及第三群第一彎月面透鏡3 1 在位置配置在孔徑位置6 0 (圖1 9 )之附近,其中一自 影像平面射出之主要射線分別與投影變焦透鏡2之光軸相 交。在第二群第三正透鏡2 4與第三群第一彎月面透鏡 3 1之各別位置間之位置關係常適用於第一,第二及第三 實施例。意在作爲實例,圖1 9示在第三實施例之光線之 路徑。在表面在第二群第三正透鏡2 4之影像平面側面’ 與表面在第三群第一彎月面透鏡3 1之螢幕側面間之距離 d,自在一在投影變焦透鏡2在極限廣角設定予以設定爲 供極限廣角功率之狀態之距離d W ’向在一在投影變焦透 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
579433 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 _五、發明説明(16) 鏡2在極限遠攝設定予以設定爲供極限遠攝功率之狀態之 距離d T增加。距離d W及d T滿足一不等式:2 · 0 < dT/dW<4.0o 將說明在一根據本發明第一實施例之投影變焦透鏡2 〇 圖1 (a) ,1 (b)及1 (c)爲在第一實施例之 投影變焦透鏡,分別在供極限廣角功率之極限廣角設定, 供正常功率之正常設定,以及供極限遠攝功率之極限遠攝 設定之示意側視圖。在第一實施例中之投影變焦透鏡2, 第一透鏡群1 0,第二透鏡群2 0,第三透鏡群3 0及第 四透鏡群4 0之所有組成透鏡均爲球面透鏡。 下列爲在第一實施例中關於投影變焦透鏡2之資料。 焦距f : 2 8 · 2毫米(極限廣角設定)至3 7 · 6 毫米(極限遠攝設定),f數FNO: 1.7至2.0, dT/dW: 3.29,|fl/f2AB|=0.94 投影變焦透鏡2符合必要條件:0 · 5 < I f 1 / f 2AB I <2 . 0,以及 2 · 0<dT/dW<4 · 0 ο 圖2爲圖1中所示投影變焦透鏡2之透鏡資料淸單, 其中〇 B J代表自螢幕側面向影像平面側面順序指定至透 鏡之表面之表面數,RDY代表曲率半徑(毫米),以及 Τ Η I代表透鏡厚度或各在相鄰表面間之空隙之厚度。 G L Α代表D線折射率及透鏡材料之A b b e數。例如, GLA1 . 70200 — 40 · 2,表示透鏡材料有一 D 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210 X 297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 訂 -19 - 579433 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明(17) 線折射率1 · 70200及一Abbe數40 · 2。 在圖2中,* 1所規定之値爲在投影變焦透鏡予以設 定在極限廣角設定,正常設定及極限遠攝設定時’在負透 鏡13之影像平面側面之表面與在第二群第一正透鏡21 之螢幕側面之表面間之距離’ * 2所規定之値爲在投影變 焦透鏡予以設定在極限廣角設定’正常設定及極限遠攝設 定時,在第二群第一負透鏡2 3之影像平面側面之表面與 在第二群第三正透鏡2 4之螢幕側面之表面間之距離,以 及* 3所規定之値爲在投影變焦透鏡予以設定在極限廣角 設定,正常設定及極限遠攝設定時,在第三群第二彎月面 透鏡3 4之影像平面側面之表面與在正透鏡4 1之螢幕側 面之表面間之距離。 圖3及5中示如在極限廣角設定所設定,由投影變焦 透鏡2所導致之像差,以及圖4及6中示如設定在極限遠 攝設定由投影變焦透鏡2所導致者。圖3 ( A )及4 ( A )示球面像差,圖3 (B)及4 (B)示散光,以及圖3 (C)及4 (C)示畸變。在圖3 (B)及4 (B)中, 曲線S及T分別指示相對於一弧矢影像表面及一切向影像 表面之像差。圖5 (A)及6 (A) ,5 (B)以及6 ( B) ,5(C)及6(C) ’5(D)及6(D),以及 5 ( E )及6 ( E )爲曲線圖,示在相對視場高度分別爲 1.00,0.80,0.60,0.40 及 0·00 時 之橫向像差。 在下文將說明在根據本發明第二實施例之投影變焦透 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(YlOX297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -20- 579433 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Μ Β7五、發明説明(1S) 鏡2。 圖7 (a) ,7 (b)及7 (c)爲在第二實施例之 投影變焦透鏡2分別在供極限廣角功率之極限廣角設定, 供一正常功率之正常設定,以及供極限遠攝功率之極限遠 攝設定之示意側視圖。在第二實施例之投影變焦透鏡2, 第三透鏡群3 0之第三群第一彎月面透鏡3 1爲一非球面 透鏡,並且第一透鏡群10,第二透鏡群20,第三透鏡 群3 0及第四透鏡群4 0之所有其餘透鏡均爲球面透鏡。 非球面第三群第一彎月面透鏡3 1在螢幕側面有一非 球面表面,及在影像平面側面有一球面表面。第三群第一 彎月面透鏡3 1之非球面表面係由公式(1 )所界定 Λν2 . ^ = —I—7 + v +By6 -^Cy^Dy10 ....../η 其中R指示14號表面之曲率半徑(RDY)。在圖 8中示係數K,A,B,C及D之値。 下列爲關於在第二實施例中之投影變焦透鏡2之資料 〇 焦距f ·· 2 8 · 1毫米(極限廣角設定)至3 7 · 3 (極限遠攝設定),f數FNO: 1.7至2.0,dT / d W : 3.08,|fl/f2AB|=1.0 投影變焦透鏡2符合必要條件:0 . 5 <丨f 1 / f2AB|<2.0,以及2.0<dT/dW<4.0 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) -21 - 579433 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明(19) 圖9及1 1中示如在極限廣角設定所設定投影變焦透 鏡2所導致之像差,及圖1 〇及1 2中示如在極限遠攝設 定所設定投影變焦透鏡2所導致者。圖9 ( A )及1 〇 ( A)示球面像差,圖9 (B)及1〇 (B)示散光,以及 圖9 (C)及10 (C)示畸變。在圖9 (B)及10 ( B )中,曲線S及T分別指示相對於一弧矢影像表面及一 切向影像表面之像差。圖11(Α)及12(Α) ,11 (Β)及 12(B),11(C)及 12(C) ,11( D )及1 2 ( D ),以及1 1 ( Ε )及1 2 ( Ε )爲曲線 圖,分別示在相對視場高度爲1 . 0 0,0 . 8 0, 〇 · 6 0,0 . 4 0及0 · 0 0時之橫向像差。 在下文將說明在根據本發明第三實施例之投影變焦透 鏡2 〇 圖13 (a) ,13 (b)及13 (c)爲在第三實 施例,分別在供極限寬廣角功率之極限廣角設定,供正常 功率之正常設定,以及供極限遠攝功率之極限遠攝設定之 投影變焦透鏡2之示意側視圖。在第三實施例之投影變焦 透鏡2,第二透鏡群2 0包括第一透鏡子群2 0 a及第二 透鏡子群2 0 b,以該順序自螢幕側面向影像平面側面配 置。第一透鏡子群2 0 a有一單一第二群第一正透鏡2 1 ,及第二透鏡子群2 0 b有一第二群第二正透鏡2 2,一 第二群第一複合透鏡2 3及一第二群第三正透鏡2 4。 第一透鏡群1 0有負透鏡1 4配置在負透鏡1 3之影 像平面側面。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210>< 297公釐) -22- 579433 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明(2d> 如圖1 9中所示,第二群第三正透鏡2 4及第三群第 一彎月面透鏡3 1在位置配置在孔徑位置6 0之附近,其 中一自影像平面射出之主要射線分別與投影變焦透鏡2之 光軸相交。因此,透鏡在位置配置在孔徑位置之附近,其 中一孔徑光闌配置在習知變焦透鏡,抑制在孔徑大時所可 能形成之耀斑之構造,特別是,在投影變焦透鏡設定爲供 極限廣角功率時,可有效抑制耀斑之構造。 下列爲在第三實施例關於投影變焦透鏡2之資料。 焦距f ·· 2 8 . 3毫米‘(極限廣角設定)至3 7 . 6 毫米(極限遠攝設定),f數FNO: 1.7至2.0, dT/dW: 2.73,|fl/f2AB|=0.73 投影變焦透鏡2符合必要條件:0 · 5 < I f 1 / f 2AB I < 2 · 0,以及 2 · 0<dT/dW<4 . 0 ο 圖1 5及1 7中示如在極限廣角設定所設定投影變焦 透鏡2所導致之像差,以及圖1 6及1 8中示如在極限遠 攝設定所設定投影變焦透鏡2所導致之者。圖1 5 ( A ) 及16 (A)示球面像差,圖15 (B)及16 (B)示 散光,以及圖15 (C)及16 (C)示畸變。在圖15 (B )及1 6 ( B )中,曲線S及T分別指示相對於弧矢 影像表面及切向影像表面之像差。圖17(A)及18 ( A),17(B)及 18(B),17(C)及 18(C ),17(D)及 18(D),以及 17(E)及 18( E )爲曲線圖,分別示在相對視場高度爲1 · 〇 0, 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -23- 579433 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明(21) 〇·80,0·60,0·40及0·00時之橫向像差 〇 在根據本發明之上述投影變焦透鏡,第一透鏡群1 〇 之焦距f 1,以及第二群第一正透鏡2 1及第二群第一複 合透鏡2 5之複合焦距f 2 A B分別具有相反符號,並符 合不等式:0.5<|fl/f2AB|<2.0,並且 第二群第一正透鏡2 1及第二群第一複合透鏡2 5之複合 功率,在第二透鏡群2 0之螢幕側面實際等於第一透鏡群 1 0者,並有一符號相反於第一透鏡群1 〇之功率者。因 此,由第一透鏡群1 0及第二透鏡群2 0所產生之畸變彼 此消除,即使第一透鏡群1 0具有大功率。在| f 1 / f 2 A B |不小於2 · 0或不大於0 · 5時,難以限制在 投影變焦透鏡2設定供廣角功率至小値時所可能產生之畸 變及其他像差,諸如視場之曲率及慧形像差增加。 而第二透鏡群2 0之第二群第三正透鏡2 4,以及第 三透鏡群3 0之第三群第一彎月面透鏡3 1彼此獨立移動 ,但在第二群第三正透鏡2 4之影像平面側面之表面,以 及第三群第一彎月面透鏡3 1爲彼此比較接近,並且在第 二群第三正透鏡2 4之影像平面側面之表面,與第三群第 一彎月面透鏡2 5間之位置關係符合不等式:2 · 0 < dT/dW<4 . 0。第二透鏡群2 0之複合焦距長,第 二透鏡群2 0之移動距離增加’並且在d T/dW不小於 4.0時,投影變焦透鏡2之長度過度長’以及在dT/ dW不大於2 · 0時’第一*透鏡群2 0之複合焦距短,並 -_辦衣-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家標率(CNS ) A4規格(210X 297公釐) -24- 579433 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ____B7五、發明説明(22) 可能產生像差。因此,投影變焦透鏡之總長度短,並且在 投影變焦透鏡2符合必要條件:2 . 0 < d T/ d W < 4 · 0時,可抑制像差之產生。 由於第二群第三正透鏡2 4及第三群第一彎月面透鏡 3 1在位置配置在孔徑位置之附近,其中自影像平面所射 出之主要射線與光軸相交,可抑制由於一透鏡配置在將行 配置孔徑光闌之位置,由在孔徑之增加所可能產生之耀斑 之構造。特別是,在投影變焦透鏡設定供極限廣角功率時 ,可有效抑制耀斑之構造。 在第二群第三正透鏡2 4之影像平面側面之表面與在 第三群第一彎月面透鏡31之螢幕側面之表面間之距離d 隨功率自極限廣角功率向極限遠攝功率變化而增加,以及 第二群第三正透鏡24及第三群第一彎月面透鏡31,在 距離dW及dT符合必要條件:2·0<dT/dW< 4 . 0時,在位置配置在孔徑位置6 0之附近。因此,可 抑制由於一透鏡配置在將行配置孔徑光闌之位置,由在孔 徑之增加所可能產生之耀斑之構造。特別是,在投影變焦 透鏡設定供極限廣角功率時,可有效抑制耀斑之構造。 使用非球面透鏡作爲第三群第一彎月面透鏡3 1,藉 以可更有效率改進像差。如與使用非球面透鏡在最靠近螢 幕之前透鏡附近作爲透鏡,或在最靠近影像平面之後透鏡 附近作爲透鏡比較,採用非球面透鏡之目的不針對僅在減 低畸變,以及使用球面透鏡之目的不限於減低畸變,並可 用以減低其他像差包括球面像差及散光。由於非球面透鏡 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -25- 579433 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明(23) 具有直徑小於非球面透鏡如前及後透鏡者,以及在前及後 透鏡附近之透鏡可由不昂貴材料形成,投影變焦透鏡可以 低成本製成。 由於第二透鏡群2 0包括第一透鏡子群2 0 a及第二 透鏡子群2 0 b,其可個別相對於彼此移動,第一透鏡子 群2 0 a有第二群第一正透鏡2 1,以及第二透鏡子群 2 0 b有第二群第二正透鏡2 2,第二群第一複合透鏡 2 5及第二群第三正透鏡2 4,可滿足必要條件: 0·5<| fl/f2AB|<2.0,而無困難,第二 群第三正透鏡2 4及第三群第一彎月面透鏡3 1可在位置 配置在孔徑位置之附近,而無困難,以及在孔徑增加時可 抑制所可能形成之耀斑之構造。 如自上述說明明白,根據本發明之投影變焦透鏡具有 由少量之透鏡,諸如十二或十三透鏡所構成之簡單構造, 能滿意減低像差,並且具有一約2 9 °之大半視場角。 可採用以上所述第一至第三實施例,作爲投影機之變 焦透鏡,其包含一影像形成裝置。此種影像形成裝置可爲 一光調變裝置,諸如一液晶顯示器或一由例如微鏡,軟片 或幻燈片所構成之裝置。 雖然本發明業經在其較佳實施例予以一定程度詳細說 明,在其中顯然可能有很多改變及變化,而不偏離本發明 之範圍及精神。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -26 -