图像显示设备的制作方法
【专利摘要】本发明的目的是实现包括具有很宽视场角的高性能投影变焦镜头的图像显示设备和包括达到跨越整个变焦区的高性能的五透镜组类型的投影变焦镜头的图像显示设备。提供图像显示设备，该图像显示设备配置为将图像投影在目标投影表面上并且显示图像的放大图像，该图像显示设备使用投影变焦镜头，该变焦镜头具有五透镜组配置，在五透镜组配置中，从放大侧朝缩小侧排列第一到第五透镜组G1到G5，并且组成透镜组中的每个或者包括在透镜组中的透镜具有负和正折射力的组合，并且在透镜配置中，适当选择组成透镜组的焦距、相对行进距离、到图像显示元件的透镜距离和组成透镜形状。
【专利说明】图像显示设备
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请基于并且要求来自2012年12月28日提交的日本专利申请2012-288362、
2012-289154,2012-289163,2012-289143和 2012-289150 ；2013 年 4 月 30 日提交的日本专利申请2013-095884和2013-095885 ;2013年6月13日提交的日本专利申请2013-124790 ；2013 年 10 月 4 日提交的日本专利申请 2013-209604、2013-209665、2013-209634、
2013-209639和2013-209645的优先权，其公开以引用的方式将其全部结合于此。
【技术领域】
[0003]本发明涉及图像显示设备。
[0004]该图像显示设备可以适当地实现为投影仪设备。
【背景技术】
[0005]配置为将放大图像投影在前投影投影仪设备前面的屏幕上的该前投影投影仪设备最近广泛用于在公司介绍、学校教学以及家庭使用。
[0006]关于投影变焦镜头，最近已经对“高放大倍率和广角”有日益增长的要求。
[0007]已经知道专利文献I到2中描述的那些满足该要求。
[0008]专利文献I中描述的投影变焦镜头具有负、负、正、负和正的五透镜组配置，并且能够足够抑制放大倍率改变期间的像差。然而，广角端处的半视场角保持在30°。
[0009]专利文献2中描述的投影变焦镜头具有负、负、正、正和正的五透镜组配置，并且能够足够抑制像差。然而，广角端处的半视场角保持在20.8°。
[0010]“用于投影图像的镜头”一般与使用“斜光线”作为成像光的相机的摄影镜头系统不同。
[0011 ] 在相机的摄影镜头中，镜头的整个有效区域是有用的。
[0012]然而，在用于投影图像的镜头中，因为由斜光线形成投影图像，所以可用作图像投影区域的范围是镜头的有效区域的一部分。
[0013]出于这个原因，投影镜头需要具有更宽的角度以增加图像投影在其上的目标投影表面的面积。
[0014]最近，还对于减小投影仪设备的投影距离和向目标投影表面“靠近布置”投影仪设备有强烈要求。
[0015]对于投影变焦镜头的很宽角度有要求，以利用上面描述的靠近目标投影表面布置投影变焦镜头的配置实现大目标投影表面。
[0016]本发明的目的是实现能够抑制像差并且以宽视场角显示投影图像的图像显示设备。
[0017]专利文献:
[0018][专利文献I]
[0019]日本专利申请公开第2011-69959[0020][专利文献2]
[0021]日本专利第4952225
【发明内容】
[0022]本发明的包括投影变焦镜头的图像显示设备包括:光源；图像显示元件，配置为显示投影图像；照明光学系统，配置为利用从光源发射的光辐射图像显示元件；以及投影光学系统，配置为接收使得入射在其上的投影光通量，该投影光通量按显示在由照明光学系统辐射的图像显示元件上的投影图像调制，并且将投影图像的放大图像投影在目标投影表面上。该图像显示设备作为投影光学系统使用投影变焦镜头，投影变焦镜头具有五透镜组配置，包括从放大侧朝缩小侧排列的第一到第五透镜组。第一透镜组具有负折射力，第二透镜组具有负折射力，并且第三透镜组具有正折射力。广角端处的半视场角《W、第一透镜组的焦距Π和第二透镜组的焦距f2满足以下条件:
[0023](1-1)34度〈(0￥〈45度
[0024](2-1)0.Kfl/f2<l.0
[0025]本发明的包括投影变焦镜头的图像显示设备包括:光源；图像显示元件，配置为显示投影图像；照明光学系统，配置为利用从光源发射的光辐射图像显示元件；以及投影光学系统，配置为通过将图像投影在目标投影表面上显示在图像显示元件上显示的投影图像的放大图像，其中，该图像显示设备作为投影光学系统使用投影变焦镜头，投影变焦镜头具有五透镜组配置，包括从放大侧朝缩小侧排列的第一到第五透镜组，其中第一透镜组具有负折射力，第二透镜组具有负折射力，第三透镜组具有正折射力，图像显示元件和距离缩小侧最远的第五透镜组中距离缩小侧最远的透镜的表面之间的距离Bf、广角端处的焦距Fw以及第一透镜组的焦距Fl满足以下条件:
[0026](1-1I) 1.9≤Bf/Fw
[0027](2-1I) 1.2〈|F1 |/Fw〈3.5。
[0028]本发明的包括投影变焦镜头的图像显示设备包括:光源；图像显示元件，配置为显示投影图像；照明光学系统，配置为利用从光源发射的光辐射图像显示元件；以及投影光学系统，配置为接收使得入射在其上的投影光通量，该投影光通量按显示在由照明光学系统辐射的图像显示元件上的投影图像调制，并且将投影图像的放大图像投影在目标投影表面上，其中，该图像显示设备作为投影光学系统使用投影变焦镜头，投影变焦镜头具有五透镜组配置，包括从放大侧朝缩小侧排列的第一到第五透镜组，其中第一透镜组具有负折射力，第二透镜组具有负折射力，第三透镜组具有正折射力，当放大倍率从广角端向长焦端变化时，第五透镜组朝放大侧移动，并且广角端处的半视场角《W满足以下条件:
[0029](1-1II) 34 度≤ ωw〈45 度。
[0030]本发明的包括投影变焦镜头的图像显示设备包括:光源；图像显示元件，配置为显示投 影图像；照明光学系统，配置为利用从光源发射的光辐射图像显示元件；以及投影光学系统，配置为接收使得入射在其上的投影光通量，该投影光通量按显示在由照明光学系统辐射的图像显示元件上的投影图像调制，并且将投影图像的放大图像投影在目标投影表面上，其中，该图像显示设备作为投影光学系统使用投影变焦镜头，投影变焦镜头具有五透镜组配置，包括从放大侧朝缩小侧排列的第一到第五透镜组，其中第一透镜组具有负折射力，第二透镜组具有负折射力，第三透镜组具有正折射力，在第一透镜组中，距离放大侧最远的透镜表面是朝放大侧凸的，而距离缩小侧最远的透镜表面是朝缩小侧凹的，并且广角端处的半视场角《W满足以下条件:
[0031](1-1V) 34 度≤ cow〈45 度。
[0032]本发明的包括投影变焦镜头的图像显示设备包括:光源；图像显示元件，配置为显示投影图像；照明光学系统，配置为利用从光源发射的光辐射图像显示元件；以及投影光学系统，配置为接收使得入射在其上的投影光通量，该投影光通量按显示在由照明光学系统辐射的图像显示元件上的投影图像调制，并且将投影图像的放大图像投影在目标投影表面上，其中该图像显示设备作为投影光学系统使用投影变焦镜头，投影变焦镜头具有五透镜组配置，包括从放大侧朝缩小侧排列的第一到第五透镜组，其中第一透镜组具有负折射力，第二透镜组具有负折射力，第三透镜组具有正折射力，当从广角端向长焦端改变放大倍率时，第三透镜组朝放大侧移动，而第四透镜组朝放大侧移动，并且在放大倍率改变中第三透镜组的行进距离D3和在放大倍率改变中第四透镜组的行进距离D4满足以下条件:
[0033](1-V) 0.05〈D3/D4〈1.10。
[0034]本发明的包括投影变焦镜头的图像显示设备包括:光源；图像显示元件，配置为显示投影图像；照明光学系统，配置为利用从光源发射的光辐射图像显示元件；以及投影光学系统，配置为接收使得入射在其上的投影光通量，该投影光通量按显示在由照明光学系统辐射的图像显示元件上的投影图像调制，并且将投影图像的放大图像投影在目标投影表面上，其中，该图像显示设备作为投影光学系统使用投影变焦镜头，投影变焦镜头具有五透镜组配置，包括从放大侧朝缩小侧排列的第一到第五透镜组，其中第一透镜组具有负折射力，第二透镜组具有负折射力，第三透镜组具有正折射力，第一透镜组包括两个或者三个透镜，并且广角端处的半视场角《W满足以下条件:
[0035](1-VI) 34 度≤ cow〈45 度。
[0036]本发明的包括投影变焦镜头的图像显示设备包括:光源；图像显示元件，配置为显示投影图像；照明光学系统，配置为利用从光源发射的光辐射图像显示元件；以及投影光学系统，配置为接收使得入射在其上的投影光通量，该投影光通量按显示在由照明光学系统辐射的图像显示元件上的投影图像调制，并且将投影图像的放大图像投影在目标投影表面上，其中，该图像显示设备作为投影光学系统使用投影变焦镜头，投影变焦镜头具有五透镜组配置，包括从放大侧朝缩小侧排列的第一到第五透镜组，其中第一透镜组具有负折射力，第二透镜组具有负折射力，第三透镜组具有正折射力，第二到第五透镜组中的至少一个设置为包括四个或者更多透镜并且具有负折射力的负透镜组，并且包括在负透镜组中的四个或者更多透镜中自放大侧起的第一到第四透镜的折射力排列设置为正、负、正和负或者负、正、负和正。
[0037]根据上面描述的本发明，可以实现能够抑制像差并且显示投影图像的图像显示设备。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]图1是示出根据示例I的投影变焦镜头的配置的截面视图。
[0039]图2是根据示例I的投影变焦镜头的像差曲线图。[0040]图3是示出根据示例2的投影变焦镜头的配置的截面视图。
[0041]图4是根据示例2的投影变焦镜头的像差曲线图。
[0042]图5是示出根据示例3的投影变焦镜头的配置的截面视图。
[0043]图6是根据示例3的投影变焦镜头的像差曲线图。
[0044]图7是示出根据示例4的投影变焦镜头的配置的截面视图。
[0045]图8是根据示例4的投影变焦镜头的像差曲线图。
[0046]图9是示出根据示例5的投影变焦镜头的配置的截面视图。
[0047]图10是根据示例5的投影变焦镜头的像差曲线图。
[0048]图11是示出根据示例6的投影变焦镜头的配置的截面视图。
[0049]图12是根据示例6的投影变焦镜头的像差曲线图。
[0050]图13是示出根据示例7的投影变焦镜头的配置的截面视图。
[0051]图14是根据示例7的投影变焦镜头的像差曲线图。
[0052]图15是示出根据示例8的投影变焦镜头的配置的截面视图。
[0053]图16是根据示例8的投影变焦镜头的像差曲线图。
[0054]图17是示出根据示例9的投影变焦镜头的配置的截面视图。
[0055]图18是根据示例9的投影变焦镜头的像差曲线图。
[0056]图19是示出根据示例10的投影变焦镜头的配置的截面视图。
[0057]图20是根据示例10的投影变焦镜头的像差曲线图。
[0058]图21是示出根据示例11的投影变焦镜头的配置的截面视图。
[0059]图22是根据示例11的投影变焦镜头的像差曲线图。
[0060]图23是示出根据示例12的投影变焦镜头的配置的截面视图。
[0061]图24是根据示例12的投影变焦镜头的像差曲线图。
[0062]图25是示出根据示例13的投影变焦镜头的配置的截面视图。
[0063]图26是根据示例13的投影变焦镜头的像差曲线图。
[0064]图27是示出根据示例14的投影变焦镜头的配置的截面视图。
[0065]图28是根据示例14的投影变焦镜头的像差曲线图。
[0066]图29是作为图像显示设备的投影仪设备的示意配置图。
[0067]图30是示出根据比较示例的投影变焦镜头的配置的截面视图。
[0068]图31是根据比较示例的投影变焦镜头的像差曲线图。
[0069]图32是根据示例I的投影变焦镜头的放大色差图。
[0070]图33是根据示例2的投影变焦镜头的放大色差图。
[0071]图34是根据示例3的投影变焦镜头的放大色差图。
[0072]图35是根据示例4的投影变焦镜头的放大色差图。
[0073]图36是根据示例5的投影变焦镜头的放大色差图。
[0074]图37是根据示例6的投影变焦镜头的放大色差图。
[0075]图38是根据示例7的投影变焦镜头的放大色差图。
[0076]图39是根据示例8的投影变焦镜头的放大色差图。
[0077]图40是根据示例9的投影变焦镜头的放大色差图。
[0078]图41是根据示例10的投影变焦镜头的放大色差图。[0079]图42是根据示例11的投影变焦镜头的放大色差图。
[0080]图43是根据示例12的投影变焦镜头的放大色差图。
[0081]图44是根据示例13的投影变焦镜头的放大色差图。
[0082]图45是根据示例14的投影变焦镜头的放大色差图。
[0083]图46是示出根据示例I的第一透镜组中的非球面透镜的非球面形状的示图。
[0084]图47是示出根据示例2的第一透镜组中的非球面透镜的非球面形状的示图。
[0085]图48是示出根据示例3的第一透镜组中的非球面透镜的非球面形状的示图。
[0086]图49是示出根据示例4的第一透镜组中的非球面透镜的非球面形状的示图。
[0087]图50是示出根据示例5的第一透镜组中的非球面透镜的非球面形状的示图。
[0088]图51是示出根据示例6的第一透镜组中的非球面透镜的非球面形状的示图。
[0089]图52是示出根据示例7的第一透镜组中的非球面透镜的非球面形状的示图。
[0090]图53是示出根据示例8的第一透镜组中的非球面透镜的非球面形状的示图。
[0091]图54是示出根据示例9的第一透镜组中的非球面透镜的非球面形状的示图。
[0092]图55是示出根据示例10的第一透镜组中的非球面透镜的非球面形状的示图。
[0093]图56是示出根据示例11的第一透镜组中的非球面透镜的非球面形状的示图。
[0094]图57是示出根据示例12的第一透镜组中的非球面透镜的非球面形状的示图。
[0095]图58是示出根据示例13的第一透镜组中的非球面透镜的非球面形状的示图。
[0096]图59是示出根据示例14的第一透镜组中的非球面透镜的非球面形状的示图。
【具体实施方式】
[0097]下面将描述本发明。
[0098]本发明的图像显示设备中使用的变焦镜头是上面描述的“投影变焦镜头”。
[0099]如上所述，“投影镜头”使用“斜光线”作为成像光。同样，本发明的图像显示设备中使用的投影变焦镜头也使用“斜光线通量(flux)”作为用于形成投影图像的投影光通量。
[0100]图1、3、5、7、9、11、13、15、17、19、21、23、25和27示出投影变焦镜头的十四个实施例。
[0101]根据那些实施例的变焦镜头以此顺序对应于后面要描述的具体示例I到14。
[0102]在每个附图中，其左侧指示“放大侧”，而其右侧指示“缩小侧”。为了避免复杂性，整个附图使用相同参考标记。
[0103]在每个附图中，参考标记Gl表示第一透镜组，参考标记G2表示第二透镜组，参考标记G3表示第三透镜组，参考标记G4表示第四透镜组，并且参考标记G5表示第五透镜组。
[0104]更具体地，其实施例在各个图中示出的投影变焦镜头具有五透镜组配置，其包括从放大侧朝缩小侧排列的第一到第五透镜组Gl到G5。
[0105]此外，“孔径光阑”布置在第三透镜组G3上或者第三透镜组G3后面。
[0106]关于透镜，由参考符号Lij表示第i透镜组(i=l到5)中自放大侧起的第j个透镜。
[0107]另外，在每个附图中，参考符号CG表示“图像显示元件(灯泡)的防护玻璃”。
[0108]在实施例和示例中，“作为微镜器件的DMD”假设为灯泡。然而，无须说，灯泡不限于此。[0109]在每个附图中，其上部分示出“广角端处的透镜组排列(表示为广角)”，而其下部分示出“长焦端处的透镜组排列(表示为长焦)”。
[0110]此外，每个附图的上部分和下部分之间绘出的箭头指示当从广角端向长焦端改变放大倍率时第二到第五透镜组G2到G5的位移方向。
[0111]在其实施例在各个附图中示出的投影变焦镜头中，第一透镜组Gl和第二透镜组G2 二者都具有负折射力，而第三透镜组G3具有正折射力。
[0112]更具体地，在第一到第五透镜组中，第一透镜组Gl到第三透镜组G3的折射力分布是“负、负和正”。
[0113]关于第四和第五透镜组G4和G5的折射力，第四透镜组可以具有正折射力，而第五透镜组可以具有“正或者负”折射力。
[0114]此外，关于第四和第五透镜组G4和G5的折射力，第四透镜组可以具有负折射力，而第五透镜组可以具有“正或者负”折射力。
[0115]更具体地，对于第四和第五透镜组G4和G5的折射力，“正和负”、“正和正”、“负和负”以及“负和正”的组合是可能的。
[0116]条件(1-1)规定广角端处的半视场角的范围。
[0117]更具体地，本发明的图像显示设备中使用的投影变焦镜头的广角端处的半视场角大于34度并且小于45度。换言之，变焦镜头具有很宽的视场角。
[0118]为了满足上面的条件，优选负透镜组在前型。因此，第一透镜组Gl到第三透镜组G3的折射力分布是“负、负和正”，其中负透镜组在正透镜组前面。
[0119]通过采用负透镜组在前型，可以减小主光线高度并且可以减小镜头有效直径。因此，可以实现具有宽视场角的紧凑型投影变焦镜头。
[0120]此外，可以最小化图像投影时从第二透镜组到第一透镜组的“光通量的上翻(flip-up)角”。
[0121]当图像投影时，从灯泡侧投影的投影光通量(斜光线通量)从第五透镜组朝第一透镜组引导。
[0122]在该情况中，因为第一透镜组Gl和第二透镜组G2 二者都是负的，所以来自第三透镜组的光通量的发散角可以在第二和第一透镜组中自然增加。
[0123]因此，如上所述，可以最小化从第二透镜组移交到第一透镜组的光通量的上翻角，由此可以自然地增加从第一透镜组辐射的光通量的发散角。
[0124]此外，达到抑制由制造时的透镜偏心引起的性能劣化的效果。
[0125]条件(2-1)是在像散和场曲率的满意校正中特别有效的条件。
[0126]当超出条件(2-1)的上限时，可能相对减小第一透镜组Gl的折射力(Ι/fl)的绝对值,并且可能增加场曲率。
[0127]当超出条件(2-1)的下限时，可能相对增加第一透镜组Gl的折射力的绝对值，并且可能增加像散。
[0128]关于本发明的图像显示设备中使用的投影变焦镜头，可以通过除了上面的配置之外还满足以下条件(3-1)到(12-1)中的一个或者多个来实现更好的性能。
[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]在上面描述的条件(3-1)到(12-1)中，各个参数符号的含义如下。
[0140]“F3”表示第三透镜组的焦距，而“F4”表示第四透镜组的焦距。
[0141]“D3”表示当从广角侧向长焦侧改变放大倍率时第三透镜组的行进距离。
[0142]“D4”表示当从广角侧向长焦侧改变放大倍率时第四透镜组的行进距离。
[0143]“fl_3w”表示广角端处第一到第三透镜组的复合焦距。此外，“fw”表示广角端处“整个系统的焦距”。
[0144]“Nd2p”表示排列在第二透镜组中的正透镜之中“具有最低d线Abbe数的正透镜”的d线折射率。“ V d2p”表示该正透镜的d线Abbe数。
[0145]“Nd2n”表示排列在第二透镜组中的负透镜之中“具有最高d线Abbe数的负透镜”的d线折射率。“ V d2n”表示该负透镜的d线Abbe数。
[0146]“f2p”表示排列在第二透镜组中的正透镜之中“具有最低d线Abbe数的正透镜”的焦距。
[0147]“f2n”表示排列在第二透镜组中的负透镜之中“具有最高d线Abbe数的负透镜”的焦距。
[0148]“f2p2n”表示排列在第二透镜组中的透镜中的“具有最低d线Abbe数的正透镜”以及“具有最高d线Abbe数的负透镜”的复合焦距。
[0149]注意，在条件(12-1)中，例如，“2.5E-04”表示“2.5X10-4”。同样适用于以下。
[0150]如上所述，条件(3-1)到(12-1)中的条件(6-1)到(12_1)是规定包括在第二透镜组中的透镜的材料的那些条件。
[0151]在下面描述的实施例的投影变焦镜头中，第二透镜组G2是“像差校正组”。
[0152]此外，第三透镜组G3或者第四透镜组G4设置为“变焦组”，并且优化其焦距和行进距离以使得1.5倍或者更大的变焦比成为可能。
[0153]第一透镜组Gl是在放大倍率改变方面固定的“聚焦组”。
[0154]在广角投影变焦镜头中，距离广角侧最远处的透镜组(第一透镜组)需要增加“光线上翻角”，由此不可避免地增加其透镜直径。
[0155]此外，变焦镜头趋向于在重量上变重，这是因为主要使用高特定重量的高折射率玻璃。
[0156]因此，通过在放大倍率改变方面固定第一透镜组，与在放大倍率改变中移动第一透镜组的情形相比较，防止透镜组的偏心的发生。
[0157]相应地，在镜头系统的组装中达到显著优点。
[0158]此外,还可以减小放大倍率改变所需的移动透镜组的能量。[0159]条件(3-1)是在使得能够达到缩放比1.45倍或者更多时有效的条件。
[0160]当超出条件(3-1)的上限时，可能增加长焦侧上的像散。当超出条件(3-1)的下限时，变得难于达到变焦比1.45倍。
[0161]通过满足条件(3-1)，即使变焦比是1.45倍或者更多，也达到像散校正的最优解决方案，并且还可以有效地抑制场曲率的增加。
[0162]条件(4-1)是负第一透镜组G1、负第二透镜组G2和正第三透镜组G3的复合焦距的最优范围。
[0163]超出条件(4-1)的范围，则不足以优化放大倍率改变期间“第二透镜组G2的像差校正”。结果，可能残存像差，尤其是大彗形像差。
[0164]通过满足条件(4-1)，可以优化放大倍率改变期间“第二透镜组G2的像差校正”。由此，可以有效地防止残存诸如彗形像差之类的像差。
[0165]条件(5-1)是用以实现整个可变放大倍率区域上更加满意的“彗形像差校正”的条件。
[0166]当超出条件(5-1)的上限或者下限时，可能发生大彗形像差，并且也可能增加放大色差。
[0167]通过满足条件(5-1)，可以有效地抑制彗形像差和放大色差的发生。
[0168]条件(6-1)是用以保持放大色差、彗形像差和像散平衡的条件。
[0169]当不满足条件(6-1)时，特别在放大色差、彗形像差和像散方面可能发生大不平衡。
[0170]通过满足条件(6-1)，特别可以保持放大色差、彗形像差和像散平衡。
[0171]本发明的图像显示设备中使用的投影变焦镜头中的“负第二透镜组”可以设置为如上所述三维“像差校正组”。
[0172]在该情形下，在条件(7-1)的范围外，发生大放大色差，并且也可能增加彗形像差和像散。
[0173]通过满足条件(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，作为正透镜的冕玻璃(低折射率)和作为负透镜的燧石玻璃(高折射率)的组合一般在有效地执行“消色差”时有效。
[0175]然而，在本发明的图像显示设备中使用的投影变焦镜头中，如条件(7-1)的情形中那样，优选第二透镜组包括高折射率高色散正透镜和低折射率低色散负透镜。
[0176]该组合在改进消色差和减小拍兹伐和(Petzval sum)时有效。
[0177]这里，给出“正、负和正(粘合透镜)”的透镜配置的情形的描述，该透镜配置也用作后面要描述的示例中的第二透镜组。
[0178]在该情形下，当距离放大侧最远的正透镜具有“高折射率高色散”并且布置在该正透镜的缩小侧上的负透镜具有“低折射率低色散”时，高折射率高色散引起该正透镜中的正侧上的大色差并且增加负侧上的珀兹伐和。
[0179]通过具有低折射率低色散的负透镜“有效抑制”这种色差和珀兹伐和。
[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，当正透镜具有“低折射率低色散”并且负透镜具有“高折射率高色散”时，明显放大色差和珀兹伐和。[0182]出于这个原因，甚至更可能增加放大色差、彗形像差和像散。
[0183]条件(8_1)是在抑制放大色差时有效的条件。
[0184]如上所述，“高色散材料”优选用于第二透镜组中的正透镜。满足条件(8-1)的高色散材料的使用可以有效地抑制放大色差的发生。
[0185]此外，在满足条件(7-1)或(8-1)的投影变焦镜头的情形下，优选采用“双凸透镜”作为“第二透镜组中的正透镜”。
[0186]采用双凸透镜作为“第二透镜组中具有最低的相对于d线Abbe数的正透镜”的形状，在校正像差并且抑制珀兹伐和时有效。
[0187]当正透镜“不是双凸透镜”时，可能在放大倍率改变期间发生大的“场曲率变化”。
[0188]条件(9-1)是在抑制放大色差时有效的条件。如上所述，低折射率材料制成的透镜优选作为第二透镜组中的负透镜。
[0189]条件(9-1)的满足在抑制大放大色差和珀兹伐和时有效。
[0190]条件(10-1)也是在抑制放大色差时有效的条件。如上所述，低色散材料制成的透镜优选作为第二透镜组中的负透镜。
[0191]条件(10-1)的满足在抑制大放大色差时有效。
[0192]在满足条件(9-1)或(10-1)的投影变焦镜头中，优选采用“双凹透镜”作为“第二透镜组中的负透镜”。
[0193]这种配置便于像差校正和珀兹伐和的最优控制。
[0194]当负透镜(具有最高Adde数和低折射率的负透镜)“不是双凹透镜”时，可能在放大倍率改变期间发生“大场曲率变化”。
[0195]条件(Il-1)是用以抑制放大倍率改变期间的场曲率的变化的最优方案。通过满足(I1-1 )，可以最有效地抑制放大倍率改变期间的场曲率的变化。
[0196]条件(12_1)是有利于有效抑制像差的发生的条件。
[0197]通过满足条件(12-1)，可以有效抑制大像差的发生。
[0198]上面描述的“在通过将在图像显示元件的显示表面上显示的图像投影在目标投影表面上来扩大该图像的图像显示设备中使用的投影变焦镜头”具有五透镜组配置。
[0199]更具体地，第一到第五透镜组从放大侧朝缩小侧排列。第一和第二透镜组具有“负”折射力，而第三透镜组具有“正”折射力。
[0200]在这种配置中，当第四透镜组的折射力是“负”时，优选在上面描述的条件(1-1)和(2-1)的范围内，满足以下条件。
[0201](1八-1)43度〈(0￥〈45度
[0202](2A-1) 0.9<fl/f2<l.0
[0203]此外，优选满足以下条件(3A-1)到(12A-1)中的一个或者多个以及条件(IA-1)和(2A-1)。条件(IA-1)到(12A-1)处于条件(1-1)到(12-1)的范围内。
[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]条件(3A-1)到(12A-1)中的参数与上面描述的条件(3_I)到(12_I)中的那些参数相同。
[0215]在第四透镜组具有“负”折射力的配置中，条件(3A-1)到(12A-1)中的一个或者多个以及条件(IA-1)和(2A-1)的满足可以允许上面描述的条件(1-1)到(12-1)的功能类似地起作用。
[0216]此外，当第四透镜组的折射力是“正”时，优选在上面描述的条件(1-1)和(2-1)内，满足以下条件。
[0217](18-1)34度≤0^〈45度
[0218](2B-1) 0.Kfl/f2<0.5
[0219]此外，优选满足以下条件(3B-1)到(12B-1)中的一个或者多个以及条件(IB-1)和(2B-1)。条件(IB-1)到(12B-1)处于条件(1-1)到(12-1)的范围内。
【权利要求】
1.一种图像显示设备，配置为将图像投影在目标投影表面上并且显示该图像的放大图像，其中 该所述图像显示设备使用投影变焦镜头，所述投影变焦镜头具有五透镜组配置，包括从放大侧朝缩小侧排列的第一到第五透镜组， 第一透镜组具有负折射力， 第二透镜组具有负折射力， 第三透镜组具有正折射力， 第四透镜组具有负折射力，以及 在放大倍率改变中，固定第一透镜组，而第二到第五透镜组中的每个朝缩小侧或者放大侧移动。
2.如权利要求1所述的图像显示设备，其中 在投影变焦镜头中，当从广角端向长焦端改变放大倍率时，第五透镜组朝放大侧移动。
3.如权利要求1所述的图像显示设备，其中 在投影变焦镜头中， 排列在第二透镜组中的正透镜之中具有最低d线Abbe数的透镜的d线折射率Nd2p和d线Abbe数v d2p,以及 排列在第二透镜组中的负透镜之中具有最高d线Abbe数的透镜的d线折射率Nd2n和d线Abbe数V d2n满足条件:
Nd2p.V d2p〈Nd2n.v d2n0
4.如权利要求1所述的图像显示设备，其中 在投影变焦镜头中，排列在第二透镜组中的正透镜之中具有最低d线Abbe数的透镜和排列在第二透镜组中的负透镜之中具有最高d线Abbe数的透镜的复合焦距f2p2n满足条件:
1.2E-02<|f2p2n|<l.6E-02。
5.如权利要求1所述的图像显示设备，其中 在投影变焦镜头中， 第一透镜组中的一个或者多个透镜是非球面透镜，并且 布置在第一透镜组中的非球面透镜的焦距fsph满足条件:
1.0E-02<l/|fsph|<2.0E-02。
6.如权利要求1所述的图像显示设备，其中 在投影变焦镜头中，第四透镜组的焦距F4和第五透镜组的焦距F5满足条件: F4|〈|F5。
7.如权利要求1所述的图像显示设备，其中 在投影变焦镜头中，第一透镜组中距离放大侧最远的透镜的焦距fl和第一透镜组的焦距Fl满足条件:
2.5<|fl/Fl |<3.5。
8.如权利要求1所述的图像显示设备，其中 在投影变焦镜头中，第一透镜组中距离放大侧最远的透镜的焦距Π和广角端处整个系统的焦距fw满足条件:.9.5<|fl/fw|<10.8。
9.如权利要求1所述的图像显示设备，其中 在投影变焦镜头中，第一透镜组的焦距Fl和第二透镜组的焦距F2满足条件:
|F1|〈|F2|。
10.如权利要求1所述的图像显示设备，其中 在投影变焦镜头中，负透镜组中的粘合透镜的焦距F2b和负透镜组的焦距F2满足条件:
.2.0<F2b/F2<3.0。
11.如权利要求1所述的图像显示设备，其中 在投影变焦镜头中，排列在负透镜组中的正透镜之中具有最低d线Abbe数的透镜的d线折射率NdNp和排列在负透镜组中的正透镜之中具有最低d线Abbe数的透镜的d线Abbe数V dNp、排列在负透镜组中的负透镜之中具有最高d线Abbe数的透镜的d线折射率NdNn和排列在负透镜组中的负透镜之中具有最高d线Abbe数的透镜的d线Abbe数v dNn满足条件:
NdNp.V dNp〈NdNn.v dNn。
12.如权利要求1所述的图像显示设备，其中 在投影变焦镜头中，排列在负透镜组中的正透镜之中具有最低d线Abbe数的透镜的焦距fNp和排列在负透镜组中的负透镜之中具有最高d线Abbe数的透镜的焦距fNn满足条件: . 1.5<|fNp/fNn|<l.8。
13.如权利要求1所述的图像显示设备，其中 在投影变焦镜头中，排列在负透镜组中的正透镜之中具有最低d线Abbe数的透镜和排列在负透镜组中的负透镜之中具有最高d线Abbe数的透镜的复合焦距fNpNn满足条件: . 1.2E-02<|fNpNn|<l.6E-02。
14.如权利要求1所述的图像显示设备，其中 在投影变焦镜头中，图像显示元件和距离缩小侧最远的第五透镜组中距离缩小侧最远的透镜表面之间的距离Bf和广角端处的焦距Fw满足条件: . 2.68 ≤Bf/Fw。
【文档编号】G02B15/00GK103913826SQ201310744012
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2012年12月28日
【发明者】窪田高士 申请人:株式会社理光