[發明專利]投射用變焦透鏡及投射式顯示裝置

有效

• 申請號: 200910130148.6
• 申請日: 2009-03-27
• 公開（公告）號: CN101556372A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發明（設計）人: 川名正直
• 申請（專利權）人: 富士能株式會社
• 主分類號: G02B15/177
• 分類號: G02B15/177;G02B13/18;G02B27/18
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 李貴亮

技術領域

本發明涉及一種裝載于投影儀等的以5組結構且3組變焦移動式的投射用變焦透鏡及裝載此投射用變焦透鏡的投射式顯示裝置，尤其涉及一種將載有來自透射式或反射式液晶顯示裝置、DMD(數字微鏡裝置)顯示裝置等光閥的影像信息的光束放大投影到屏幕上的投射用變焦透鏡及投射式顯示裝置。

背景技術

在近幾年的投影儀中廣泛利用如下結構：使用對應于RGB3原色的照明光的3片光閥，并將各光閥所調制的光用棱鏡等合成且由投射用透鏡將圖像顯示在屏幕上。

在上述光閥中，小型化、高精細化急速地發展，而且，隨著個人計算機的普及，使用這樣的投影儀進行演講的需要也在增加，因此相對于投影儀漸漸提高了對更高性能且更小型、輕量的要求，隨之，關于投射用透鏡也需要符合這種要求。

但是，在來自3片光閥的調制光由色合成光學系統合成且投射之類的投影儀中，在投射用透鏡需要用于配置棱鏡等的長后截距。而且，在色合成光學系統中由于分光特性根據入射光的入射角度變化，所以投射用透鏡要求具有遠心性，即從縮小側看到的入射瞳位于很遠處的特性。而且，除了需要透鏡的亮度和與攝像裝置的分辨率相應的校正像差以外，在前投射式的情況下，從設置性的觀點還要求變焦功能和寬視場角。而且，根據光閥的小型化、移動用途的需要增加、及裝置的廉價化等，投射用透鏡也與其他部件同樣地強烈地要求小型化、輕量化。

作為某種程度上符合這種要求的投射用透鏡，已知的有從放大側依次設為負-正-正-正或負-正的5組結構，在變倍時將第1組和第5組設為固定而讓第2組、第3組和第4組分別沿光軸方向移動，這樣的在下述專利文獻1、2等中所公開之類的技術。

專利文獻1：日本專利第3954736號公報

專利文獻2：日本專利公開2006-162734號公報

然而，在上述專利文獻1、2所述技術中，從各種像差的平衡這種觀點來看，沒有充分符合投射用透鏡所要求的近來的高要求的技術。

但是，例如通過增加透鏡片數或增加變焦移動組來增加光學設計的自由度就能夠使透鏡性能提高。但是，若將透鏡性能的提高依靠這種部件件數的增加上，則直接關系到大型化或成本增加，此外通過在透鏡系統整體的玻璃材料的厚度的增加，從而導致分光透射率的下降。分光透射率的下降尤其在短波長側顯著，在通過投射用透鏡后的投影圖像不能直接調節的投影儀中成為特別不利的因素。

而且，非球面的使用是像差校正的有力的辦法，使1片非球面透鏡代替幾片球面透鏡，能夠維持性能且將光學系統小型化。

但是，在另一方面，由于非球面透鏡需要高的部件精度、組裝精度，因此若多用，則制造難易度提高，而且，在小批量生產中，在成本方面存在變為不利的問題。

從而，在實際的透鏡設計中需要滿足小型化、低成本化、適合量產的多種多樣的要求且構建投射用透鏡所要求的能夠得到高光學性能的透鏡結構。

發明內容

本發明是鑒于上述情況而做出，其目的在于提供一種滿足近來投射用透鏡所要求的小型化、低成本化、適合量產等的要求且能夠得到高光學性能的投射用透鏡及使用此投射用透鏡的投射式顯示裝置。

本發明的投射用變焦透鏡其特征在于，

從放大側依次由負的折射力的第1透鏡組、正的折射力的第2透鏡組、正的折射力的第3透鏡組、正的折射力的第4透鏡組、及正的折射力的第5透鏡組構成，

上述第1透鏡組具有非球面，并且上述第4透鏡組中的最靠放大側的透鏡具有非球面，上述第5透鏡組由1片正透鏡構成，

在變倍時，上述第1透鏡組和上述第5透鏡組為固定，而上述第2透鏡組、上述第3透鏡組、及上述第4透鏡組分別可動，并且在從廣角端向望遠端變倍時，使上述第2透鏡組、上述第3透鏡組、及上述第4透鏡組沿著光軸向放大側移動，

且滿足以下條件式(1)：

0.8＜d34/fw…(1)

此處，

fw是廣角端的整個系統的焦距

d34是廣角端的上述第3透鏡組和上述第4透鏡組的空氣間隔。

在此情況，優選上述第4透鏡組從放大側依次由將凹面朝向放大側的負透鏡、接合將凹面朝向放大側的負透鏡和將凸面朝向縮小側的正透鏡的接合透鏡、及將凸面朝向縮小側的正透鏡構成。而且，更優選上述接合透鏡的負透鏡位于放大側。

而且，優選上述第4透鏡組中位于最靠放大側的非球面透鏡的放大側的面為：其在光軸上以外的區域位于比在光軸上與該面相切并具有與該面相同符號且相同曲率的球面更靠縮小側的曲面。

而且，優選在上述投射用變焦透鏡滿足下述條件式(2)～(4)：