投射用变焦透镜及投射型显示装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及投射用变焦透镜及投射型显示装置，例如设及适合将由光阀形成 的原图像放大投射到屏幕上的投射用变焦透镜及搭载有该投射用变焦透镜的投射型显示 装置。
【背景技术】
[0002]W往，广泛使用有对液晶显示元件等光阀中显示的图像进行放大投射的投射型显 示装置。在使用透射型液晶显示元件作为光阀的光学系统中，通常，为了颜色合成而使用十 字分色棱镜，考虑其角度依赖性，要求将上述光学系统中使用的投射用透镜的缩小侧构成 为远屯、结构，W提高颜色合成特性。另外，作为投射用透镜，具有更优选能够进行倍率变更 的变焦透镜系统的趋势，W使得即便在设置条件的自由度较低的情况下，也能够根据屏幕 尺寸来调整投射的图像尺寸。
[0003] 作为缩小侧构成为远屯、结构的适于投射用途的变焦透镜，例如已知有下述专利文 献1~3所记载的内容。专利文献1~3中，记载有由五个或六个透镜组构成且在最靠放 大侧配置了具有负的光焦度的透镜组的变焦透镜。
[0004] 在先技术文献 阳0化]专利文献1:日本特开2008-304765号公报
[0006] 专利文献2:日本特许5254146号公报
[0007] 专利文献3:日本特许5378162号公报 【实用新型内容】
[0008] 然而，在作为演示用途而使用投射型显示装置的情况下，在进深较窄的空间内，要 求短投射距离且大画面尺寸的场景较多。另外，在家庭影院用途中等使用投射型显示装置 的情况下，也强烈希望W大画面来观看影像。根据运种情况，为了能够进行更短的投射距离 且更大的画面的投射，谋求具有更广的视场角的投射用变焦透镜。
[0009] 然而，专利文献1~3所记载的透镜系统的视场角无法充分满足近年来的广角化 的期望，从而希望进一步的广角化。
[0010] 另外，另一方面，由于在市场中投射型显示装置的价格竞争激烈，因此也谋求投射 用透镜的低成本化。
[0011] 本实用新型正是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种实现广角且低成 本化、并且具有高光学性能的投射用变焦透镜、及具备运种投射用变焦透镜的投射型显示 装置。
[0012] 用于解决技术问题的方案
[0013] 本实用新型的投射用变焦透镜从放大侧起实质上依次包括倍率变更时被固定的 具有负的光焦度的第一透镜组、倍率变更时移动且具有正的光焦度的第二透镜组、多个透 镜组、W及倍率变更时被固定的最终透镜组，在倍率变更时，所有相邻的透镜组的间隔变 化，第一透镜组的配置在从放大侧起第1个和第2个透镜分别为第一透镜和第二透镜，该第 一透镜是具有非球面、在近轴区域中凹面朝向放大侧且在近轴区域中具有负的光焦度的单 透镜，该第二透镜是具有非球面的单透镜，在将第一透镜组的从放大侧起第3个透镜设为 第=透镜的情况下，由第一透镜、第二透镜、第=透镜构成的第一透镜组前组具有负的光焦 度，第一透镜的放大侧的面与最大视场角的主光线的交点位于比第一透镜的放大侧的面与 光轴的交点靠缩小侧的位置，第一透镜的缩小侧的面与最大视场角的主光线的交点位于比 第一透镜的缩小侧的面与光轴的交点靠缩小侧的位置，第二透镜的放大侧的面与最大视场 角的主光线的交点位于比第二透镜的放大侧的面与光轴的交点靠缩小侧的位置，第二透镜 的缩小侧的面与最大视场角的主光线的交点位于比第二透镜的缩小侧的面与光轴的交点 靠缩小侧的位置，所述投射用变焦透镜满足全部下述条件式（1)~（3)。
[0014] 30X10-6 <I化1/化I (1)
[0015] 30X 106< |dn2/dt|似
[0016] 1. 0 <fL3/fGlA< 2. 0 (3)
[0017]其中，
[0018] 化1/化：第一透镜的与d线相关的折射率的溫度系数， 阳019] 化2/化：第二透镜的与d线相关的折射率的溫度系数，
[0020] 化3 :第S透镜的焦点距离，
[0021] fGlA:第一透镜组前组的焦点距离。
[0022] 需要说明的是，化1/化、化2/化为25°C~40°C下的平均的折射率的溫度系数。另 夕F，在仅将第一透镜组前组的一部分用于对焦的光学系统等、第一透镜组前组的焦点距离 根据各种状态而变化的光学系统中，并非需要在所有状态下满足条件式（3)，只要有满足条 件式（3)的状态即可。
[0023] 在本实用新型的投射用变焦透镜中，优选满足下述条件式（4)~（14)的任一个或 任意的组合。
[0024] -2. 0 <R1/H1 < -0. 5 (4) 阳0巧]0.8 <enP/Bf< 1. 5妨
[0026] -20 <fLla2/fw< -8 (6)
[0027] 2. 5 <H1/D4 < 6. 0 (7)
[0028]
[0034] 3. 0 < fG5a6/fw < 6. 0 (14)
[0035] FNo. max < 3. 00 (15)
[0036]其中，
[0037] R1 :第一透镜的放大侧的面的近轴曲率半径，
[0038] H1 :最大视场角的主光线的第一透镜的放大侧的面处的光线高度，
[0039] enP:从最靠放大侧的透镜面到放大侧光瞳位置为止的在光轴上的距离，
[0040] Bf:从最靠缩小侧的透镜面到缩小侧焦点位置为止的在光轴上的空气换算距离， 阳041] 化1曰2 :第一透镜与第二透镜的合成焦点距离， 阳0创 fw:广角端处的整个系统的焦点距离，
[0043] D4:第二透镜与第S透镜的在光轴上的间隔， W44] Im(p:缩小侧的最大有效像圆直径，
[0045] 化1 :第一透镜的焦点距离，
[0046] 化2 :第二透镜的焦点距离，
[0047]L:将从最靠缩小侧的透镜面到缩小侧焦点位置为止设为空气换算距离的情况下 的从最靠放大侧的透镜面到缩小侧焦点位置为止的在光轴上的距离， W4引 fG2:第二透镜组的焦点距离，
[0049] fG5a6:上述多个透镜组中的最靠缩小侧的透镜组与最终透镜组的合成焦点距离，
[(K)加]FP'Jo. max :最大F值。
[0051] 需要说明的是，"最大视场角"为整个倍率变更区域中的最大视场角。Hl、enP是处 于广角端且投射距离为无限远的情况。化的符号始终为正。enP的符号W放大侧光瞳位置 位于比最靠放大侧的透镜面靠缩小侧的情况为正，W放大侧光瞳位置位于比最靠放大侧的 透镜面靠放大侧的情况为负。R1的符号W近轴处的面形状朝向放大侧凸出的情况为正，W 近轴处的面形状朝向缩小侧凸出的情况为负。FNo.max是整个倍率变更区域中的最大F值。
[0052] 在本实用新型的投射用变焦透镜中，优选缩小侧为远屯、结构。
[0053] 另外，在本实用新型的投射用变焦透镜中，优选配置在第二透镜组与最终透镜组 之间的上述多个透镜组全部在倍率变更时移动。
[0054]另外，在本实用新型的投射用变焦透镜中，优选整个系统实质上由六个透镜组构 成。
[0055] 本实用新型的投射型显示装置具备：光源；光阀，其供来自该光源的光入射；W及 上述的本实用新型的投射用变焦透镜，其作为将由该光阀调光后的光产生的光学像投射到 屏幕上的投射用变焦透镜。
[0056] 需要说明的是，"放大侧"是指被投射侧（屏幕侧），在缩小投射的情况下，为了便 于说明也将屏幕侧称为放大侧。另一方面，"缩小侧"是指原图像显示区域侧（光阀侧），在 缩小投射的情况下，为了便于说明也将光阀侧称为缩小侧。
[0057] 需要说明的是实质上~包括"的"实质上"是指，除了举出的构成要素W外，实质 上也可W包含不具有放大率的透镜、光阔、玻璃罩等透镜W外的光学要素。
[0058] 需要说明的是，"透镜组"并非必须由多个透镜构成，也包含仅由一片透镜构成的 情况。
[0059] 需要说明的是，只要没有特别说明，则透镜组的光焦度的符号、透镜的光焦度的符 号、透镜的面形状对于包含非球面的情况而言在近轴区域考虑。
[0060] 需要说明的是，在本实用新型中，复合非球面透镜（将球面透镜和在该球面透镜 上形成的非球面形状的膜一体构成、且整体作为一个非球面透镜而发挥功能的透镜）并未 视为接合透镜，而是作为一片透镜来处理的。
[0061] 实用新型效果
[0062] 根据本实用新型，在由采用了负透镜在前的透镜组结构的五组W上的透镜组构成 的变焦透镜中，适当地设定与从放大侧起第1~3个透镜相关的结构，因此能够实现广角且 低成本化的、具有高光学性能的投射用变焦透镜、W及具备该投射用变焦透镜的投射型显 示装置。
【附图说明】
[0063] 图1是表示与本实用新型的实施例1的投射用变焦透镜对应的、本实用新型的一 实施方式所设及的投射用变焦透镜的透镜结构及光线轨迹的剖视图。
[0064]图2是表示本实用新型的实施例2的投射用变焦透镜的透镜结构及光线轨迹的剖 视图。
[0065]图3是表示本实用新型的实施例3的投射用变焦透镜的透镜结构及光线轨迹的剖 视图。
[0066]图4是表示本实用新型的实施例4的投射用变焦透镜的透镜结构及光线轨迹的剖 视图。
[0067]图5是表示本实用新型的实施例5的投射用变焦透镜的透镜结构及光线轨迹的剖 视图。
[0068]图6是表示本实用新型的实施例6的投射用变焦透镜的透镜结构及光线轨迹的剖 视图。
[0069]图7是表示本实用新型的实施例7的投射用变焦透镜的透镜结构及光线轨迹的剖 视图。
[0070]图8是表示本实用新型的实施例8的投射用变焦透镜的透镜结构及光线轨迹的剖 视图。
[0071]图9是本实用新型的实施例1的投射用变焦透镜的各像差图，从左起依次为球面 像差图、像散图、歪曲像差图、倍率色差图。
[0072]图10是本实用新型的实施例2的投射用变焦透镜的各像差图，从左起依次为球面 像差图、像散图、歪曲像差图、倍率色差图。
[0073]图11是本实用新型的实施例3的投射用变焦透镜的各像差图，从左起依次为球面 像差图、像散图、歪曲像差图、倍率色差图。
[0074]图12是本实用新型的实施例4的投射用变焦透镜的各像差图，从左起依次为球面 像差图、像散图、歪曲像差图、倍率色差图。
[00巧]图13是本实用新型的实施例5的投射用变焦透镜的各像差图，从左起依次为球面 像差图、像散图、歪曲像差图、倍率色差图。
[0076]图14是本实用新型的实施例6的投射用变焦透镜的各像差图，从左起依次为球面 像差图、像散图、歪曲像差图、倍率色差图。
[0077] 图15是本实用新型的实施例7的投射用变焦透镜的各像差图，从左起依次为球面 像差图、像散图、歪曲像差图、倍率色差图。
[0078] 图16是本实用新型的实施例8的投射用变焦透镜的各像差图，从左起依次为球面 像差图、像散图、歪曲像差图、倍率色差图。
[0079] 图17是本实用新型的实施方式所设及的投射型显示装置的概要结构图。
【具体实施方式】
[0080] W下，参照附图，对本实用新型的实施方式详细进行说明。图1是表示本实用新型 的一实施方式所设及的投射用变焦透镜的透镜结构、轴上光束4及最大视场角的光束5的 光路的剖视图。图