放大光学系统的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请是发明名称为"投影变焦镜头和投影仪"（【申请号】201310332685. 5 ;申请 日：2013年05月15日）的申请的分案申请。
[0002] 优先权声明
[0003] 本申请基于并要求于2012年5月15日提交的日本专利申请No. 2012-111388和 于2012年5月18日提交的日本专利申请No. 2012-114782的优先权，在此，通过整体引用 的方式将其公开合并在此。
技术领域
[0004] 本发明涉及用于投影仪的投影光学系统中的投影变焦镜头，尤其涉及适合放大由 要投射到屏幕上的、由微装置调制的光束形成的原始图像的变焦镜头以及装配有该变焦镜 头的投影仪。
【背景技术】
[0005] 例如，将图像投射到位于投影仪前方的投射表面（屏幕）上的前投射型投影仪已 经广泛应用在用于展示的企业、学校或家庭中。用在投影仪中的许多光调制元件（光阀） 是透射型或反射型液晶元件。然而，经常使用典型为数字微镜装置（DMD)的微装置，该装置 在小型化和提高亮度方面具有优势。
[0006] DMD是一种元件，其通过由微镜反射的光来产生投影图像。微镜的转动角约为 ±10°，且有效反射光和无效反射光可通过角度差（angledifferences)来切换。来自DMD 的有效反射光和无效反射光的有效入射控制对于使用DMD的投影仪的投影镜头来说是必 需的。出于这个原因，期望在DMD-侧的法线方向上安排投影镜头。为了实现这种安排，将 照明光源和投影光源放置在近似相同的位置。如上所述，在DMD-侧的法线方向上投影镜 头的安排受限。
[0007] 鉴于上述限制，对于使用DMD的投影仪的投影镜头来说，有必要减小尺寸，从而位 于光阀一侧的透镜直径不妨碍照明光系统，且有必要具有长的后焦距。因而，对于使用DMD 的投影仪的投影镜头来说，相对低倍（low-power)的变焦镜头和远距变焦镜头是合适的。
[0008] 近年来，对于这种投影镜头，需要具有高倍（high-power)变焦和广角变焦二者 的镜头，且对应于这种镜头的投影镜头是已知的（参见JP2011-69959A，JP2011-69957A， JP2003-015038A，JP2005-292260A)。
[0009] JP2011-69959A和JP2011-69957A中所述的镜头是在第五和第六组中实现高倍且 具有约XI. 5的变焦比的投影变焦镜头。虽然很好地校正了像差，但这种变焦镜头只具有 30°的半视场角ω。JP2003-015038A和JP2005-292260A中所述的镜头是投影光学系统的 广角变焦镜头，但是这是LCD型的远心光学系统，其不适用于使用DMD的光学系统。因此， 对于已知的使用DMD的投影仪的投影镜头来说很难同时获得高倍和宽视角。
【发明内容】
[0010] 考虑到上述情况，提出了本发明，本发明的目的是提供适用于使用图像生成元 件（例如，作为光调制器件的DMD)的投影仪的镜头，以及提供具有宽的半视场角（ω= 39-45° )且具有X1. 5的高倍变焦比的高性能投影变焦镜头。
[0011] 为了达到上述目的，本发明的一个实施例提供了一种投影变焦镜头，构成投影仪 的投影光学系统，其将显示在图像显示元件的表面上的图像投射至投影表面，从而放大并 显示该图像，该投影变焦镜头从投影表面侧到图像显示元件侧依次包括：具有负折射力的 第一透镜组；具有负折射力的第二透镜组；具有正折射力的第三透镜组；具有正折射力的 第四透镜组；和第五透镜组，其中第五透镜组的折射力弱于第一透镜组的折射力、第二透镜 组的折射力、第三透镜组的折射力、和第四透镜组的折射力。
[0012] 本发明的一个实施例还提供了一种投影变焦镜头，构成投影仪的投影光学系统， 其将图像显示元件的表面上显示的图像投射至投影表面，从而放大并显示该图像，该投影 变焦镜头从投影表面侧向图像显示元件侧依次包括：具有负折射力的第一透镜组；具有负 折射力的第二透镜组；具有正折射力的第三透镜组；具有正折射力的第四透镜组；和第五 透镜组，其中最接近图像显示元件的透镜组在变焦时从广角端向远距端移动。
【附图说明】
[0013] 包括附图以提供对本公开的更深入的理解，且将附图合并且构成本说明书的一部 分。这些附图示出了本公开的实施例，且与说明书一起用于解释本发明的原理。
[0014] 图1是示出了根据本发明的实施例1的处于广角端和远距端的投影变焦镜头的光 学结构图。
[0015] 图2A、2B、2C是根据实施例1的处于广角端的变焦镜头的像差图。图2Α示出了球 面像差，图2B示出了象散，而图2C示出了失真。
[0016] 图3A、3B、3C是根据实施例1的处于中间的变焦镜头的像差图。图3A示出了球面 像差，图3B示出了象散，而图3C示出了失真。
[0017] 图4A、4B、4C是根据实施例1的处于远距端的变焦镜头的像差图。图4A示出了球 面像差，图4B示出了象散，而图4C示出了失真。
[0018] 图5是示出了根据本发明的实施例2的处于广角端和远距端的投影变焦镜头的光 学结构图。
[0019] 图6A、6B、6C是根据实施例2的处于广角端的变焦镜头的像差图。图6A示出了球 面像差，图6B示出了象散，而图6C示出了失真。
[0020] 图7A、7B、7C是根据实施例2的处于中间的变焦镜头的像差图。图7A示出了球面 像差，图7B示出了象散，而图7C示出了失真。
[0021] 图8A、8B、8C是根据实施例2的处于远距端的变焦镜头的像差图。图8A示出了球 面像差，图8B示出了象散，而图8C示出了失真。
[0022] 图9是示出了根据本发明的实施例3的处于广角端和远距端的投影变焦镜头的光 学结构图。
[0023] 图10A、10B、10C是根据实施例3的处于广角端的变焦镜头的像差图。图10A示出 了球面像差，图10B示出了象散，而图10C示出了失真。
[0024] 图11A、11B、11C是根据实施例3的处于中间的变焦镜头的像差图。图11A示出了 球面像差，图11B示出了象散，而图11C示出了失真。
[0025] 图12A、12B、12C是根据实施例3的处于远距端的变焦镜头的像差图。图12A示出 了球面像差，图12B示出了象散，而图12C示出了失真。
[0026] 图13是示出了根据本发明的实施例4的处于广角端和远距端的投影变焦镜头的 光学结构图。
[0027] 图14A、14B、14C是根据实施例4的处于广角端的变焦镜头的像差图。图14A示出 了球面像差，图14B示出了象散，而图14C示出了失真。
[0028] 图15A、15B、15C是根据实施例4的处于中间的变焦镜头的像差图。图15A示出了 球面像差，图15B示出了象散，而图15C示出了失真。
[0029] 图16A、16B、16C是根据实施例4的处于远距端的变焦镜头的像差图。图16A示出 了球面像差，图16B示出了象散，而图16C示出了失真。
[0030] 图17是示出了根据本发明的实施例5的处于广角端和远距端的投影变焦镜头的 光学结构图。
[0031] 图18A、18B、18C是根据实施例5的处于广角端的变焦镜头的像差图。图18A示出 了球面像差，图18B示出了象散，而图18C示出了失真。
[0032] 图19A、19B、19C是根据实施例5的处于中间的变焦镜头的像差图。图19A示出了 球面像差，图19B示出了象散，而图19C示出了失真。
[0033] 图20A、20B、20C是根据实施例5的处于远距端的变焦镜头的像差图。图20A示出 了球面像差，图20B示出了象散，而图20C示出了失真。
[0034] 图21是示出了根据本发明的实施例6的处于广角端和远距端的投影变焦镜头的 光学结构图。
[0035] 图22A、22B、22C是根据实施例6的处于广角端的变焦镜头的像差图。图22A示出 了球面像差，图22B示出了象散，而图22C示出了失真。
[0036] 图23A、23B、23C是根据实施例6的处于中间的变焦镜头的像差图。图23A示出了 球面像差，图23B示出了象散，而图23C示出了失真。
[0037] 图24A、24B、24C是根据实施例6的处于远距端的变焦镜头的像差图。图24A示出 了球面像差，图24B示出了象散，而图24C示出了失真。
[0038] 图25是示出了根据本发明的实施例7的处于广角端和远距端的投影变焦镜头的 光学结构图。
[0039] 图26A、26B、26C是根据实施例7的处于广角端的变焦镜头的像差图。图26A示出 了球面像差，图26B示出了象散，而图26C示出了失真。
[0040] 图27A、27B、27C是根据实施例7的处于中间的变焦镜头的像差图。图27A示出了 球面像差，图27B示出了象散，而图27C示出了失真。
[0041] 图28A、28B、28C是根据实施例7的处于远距端的变焦镜头的像差图。图28A示出 了球面像差，图28B示出了象散，而图28C示出了失真。
[0042] 图29是示出了根据本发明的实施例8的处于广角端和远距端的投影变焦镜头的 光学结构图。
[0043] 图30A、30B、30C是根据实施例8的处于广角端的变焦镜头的像差图。图30A示出 了球面像差，图30B示出了象散，而图30C示出了失真。
[0044] 图31A、31B、31C是根据实施例8的处于中间的变焦镜头的像差图。图31A示出了 球面像差，图31B示出了象散，而图31C示出了失真。
[0045] 图32A、32B、32C是根据实施例8的处于远距端的变焦镜头的像差图。图32A示出 了球面像差，图32B示出了象散，而图32C示出了失真。
[0046] 图33是示出了根据本发明的实施例9的处于广角端和远距端的投影变焦镜头的 光学结构图。
[0047] 图34A、34B、34C是根据实施例9的处于广角端的变焦镜头的像差图。图34A示出 了球面像差，图34B示出了象散，而图34C示出了失真。
[0048] 图35A、35B、35C是根据实施例9的处于中间的变焦镜头的像差图。图35A示出了 球面像差，图35B示出了象散，而图35C示出了失真。
[0049] 图36A、36B、36C是根据实施例9的处于远距端的变焦镜头的像差图。图36A示出 了球面像差，图36B示出了象散，而图36C示出了失真。
[0050] 图37是示出了根据本发明的实施例10的处于广角端和远距端的投影变焦镜头的 光学结构图。
[0051] 图38A、38B、38C是根据实施例10的处于广角端的变焦镜头的像差图。图38A示 出了球面像差，图38B示出了象散，而图38C示出了失真。
[0052] 图39A、39B、39C是根据实施例10的处于中间的变焦镜头的像差图。图39A示出 了球面像差，图39B示出了象散，而图39C示出了失真。
[0053] 图40A、40B、40C是根据实施例10的处于远距端的变焦镜头的像差图。图40A示 出了球面像差，图40B示出了象散，而图40C示出了失真。
[0054] 图41是示出了根据本发明的实施例11的处于广角端和远距端的投影变焦镜头的 光学结构图。
[0055] 图42A、42B、42C是根据实施例11的处于广角端的变焦镜头的像差图。图42A示 出了球面像差，图42B示出了象散，而图42C示出了失真。
[0056] 图43A、43B、43C是根据实施例11的处于中间的变焦镜头的像差图。图43A示出 了球面像差，图43B示出了象散，而图43C示出了失真。
[0057] 图44A、44B、44C是根据实施例11的处于远距端的变焦镜头的像差图。图44A示 出了球面像差，图44B示出了象散，而图44C示出了失真。
[0058] 图45是示出了根据本发明的实施例12的处于广角端和远距端的投影变焦镜头的 光学结构图。
[0059] 图46A、46B、46C是根据实施例12的处于广角端的变焦镜头的像差图。图46A示 出了球面像差，图46B示出了象散，而图46C示出了失真。
[0060] 图47A、47B、47C是根据实施例12的处于中间的变焦镜头的像差图。图47A示出 了球面像差，图47B示出了象散，而图47C示出了失真。
[0061] 图48A、48B、48C是根据实施例12的处于远距端的变焦镜头的像差图。图48A示 出了球面像差，图48B示出了象散，而图48C示出了失真。
[0062] 图49是示出了根据本发明的投影仪的实施例的示意性配置图。
[0063] 图50是示出了根据本发明的实施例13的处于广角端和远距端的投影变焦镜头的 光学结构图。
[0064] 图51A、51B、51C是根据实施例13的处于广角端的变焦镜头的像差图。图51A示 出了球面像差，图51B示出了象散，而图51C示出了失真。
[0065] 图52A、52B、52C是根据实施例13的处于中间的变焦镜头的像差图。图52A示出 了球面像差，图52B示出了象散，而图52C示出了失真。
[0066] 图53A、53B、53C是根据实施例13的处于远距端的变焦镜头的像差图。图53A示 出了球面像差，图53B示出了象散，而图53C示出了失真。
[0067] 图54是示出了根据本发明的实施例14的处于广角端和远距端的投影变焦镜头的 光学结构图。
[0068] 图55A、55B、55C是根据实施例14的处于广角端的变焦镜头的像差图。图55A示 出了球面像差，图55B示出了象散，而图55C示出了失真。
[0069] 图56A、56B、56C是根据实施例14的处于中间的变焦镜头的像差图。图56A示出 了球面像差，图56B示出了象散，而图56C示出了失真。
[0070] 图57A、57B、57C是根据实施例14的处于远距端的变焦镜头的像差图。图57A示 出了球面像差，图57B示出了象散，而图57C示出了失真。
[0071] 图58是示出了根据本发明的实施例15的处于广角端和远距端的投影变焦镜头的 光学结构图。
[0072] 图59A、59B、59C是根据实施例15的处于广角端的变焦镜头的像差图。图59A示 出了球面像差，图59B示出了象散，而图59C示出了失真。
[0073] 图60A、60B、60C是根据实施例15的处于中间的变焦镜头的像差图。图60A示出 了球面像差，图60B示出了象散，而图60C示出了失真。
[0074] 图61A、61B、61C是根据实施例15的处于远距端的变焦镜头的像差图。图61A示 出了球面像差，图61B示出了象散，而图61C示出了失真。
[0075] 图62是示出了根据本发明的实施例16的处于广角端和远距端的投影变焦镜头的 光学结构图。
[0076] 图63A、63B、63C是根据实施例16的处于广角端的变焦镜头的像差图。图63A示 出了球面像差，图63B示出了象散，而图63C示出了失真。
[0077] 图64A、64B、64C是根据实施例16的处于中间的变焦镜头的像差图。图64A示出 了球面像差，图64B示出了象散，而图64C示出了失真。
[0078] 图65A、65B、65C是根据实施例16的处于远距端的变焦镜头的像差图。图65A示 出了球面像差，图65B示出了象散，而图65C示出了失真。
[0079] 图66是示出了根据本发明的实施例17的处于广角端和远距端的投影变焦镜头的 光学结构图。
[0080] 图67A、67B、67C是根据实施例17的处于广角端的变焦镜头的像差图。图67A示 出了球面像差，图67B示出了象散，而图67C示出了失真。
[0081] 图68A、68B、68C是根据实施例17的处于中间的变焦镜头的像差图。图68A示出 了球面像差，图68B示出了象散，而图68C示出了失真。
[0082] 图69A、69B、69C是根据实施例17的处于远距端的变焦镜头的像差图。图69A示 出了球面像差，图69B示出了象散，而图69C示出了失真。
[0083] 图70是示出了根据本发明的实施例18的处于广角端和远距端的投影变焦镜头的 光学结构图。
[0084] 图71A、71B、71C是根据实施例18的处于广角端的变焦镜头的像差图。图71A示 出了球面像差，图71B示出了象散，而图71C示出了失真。
[0085] 图72A、72B、72C是根据实施例18的处于中间的变焦镜头的像差图。图72A示出 了球面像差，图72B示出了象散，而图72C示出了失真。
[0086] 图73A、73B、73C是根据实施例18的处于远距端的变焦镜头的像差图。图73A示 出了球面像差，图73B示出了象散，而图73C示出了失真。
[0087] 图74是示出了根据本发明的实施例19的处于广角端和远距端的投影变焦镜头的 光学结构图。
[0088] 图75A、75B、75C是根据实施例19的处于广角端的变焦镜头的像差图。图75A示 出了球面像差，图75B示出了象散，而图75C示出了失真。
[0089] 图76A、76B、76C是根据实施例19的处于中间的变焦镜头的像差图。图76A示出 了球面像差，图76B示出了象散，而图76C示出了失真。
[0090] 图77A、77B、77C是根据实施例19的处于远距端的变焦镜头的像差图。图77A示 出了球面像差，图77B示出了象散，而图77C示出了失真。
【具体实施方式】
[0091] 在下文中，将参照附图对根据本发明的投影变焦镜头和投影仪的实施例进行描 述。
[0092]投影变焦镜头[0093]第一实施例
[0094] 根据本发明的