投影用透鏡以及投影型顯示裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種實(shí)現(xiàn)小F數(shù)、廣角、諸像差的良好補(bǔ)正、高性能的6枚結(jié)構(gòu)的投影用透鏡，以及具備該投影用透鏡的投影型顯示裝置。投影用透鏡從放大側(cè)依次由使凹面朝向縮小側(cè)的負(fù)的第一透鏡(L1)、使凹面朝向縮小側(cè)的正的第二透鏡(L2)、使凹面朝向放大側(cè)的負(fù)的第三透鏡(L3)、使凸面朝向縮小側(cè)的正的第四透鏡(L4)、正的第五透鏡(L5)、正的第六透鏡(L6)構(gòu)成，且縮小側(cè)為遠(yuǎn)心的。關(guān)于第二透鏡(L2)的縮小側(cè)的面的光焦度P4、第三透鏡(L3)的放大側(cè)的面的光焦度P5、整個(gè)系統(tǒng)的焦距f，滿足下述條件式(1)、(2)，-3.0≤1/(P4×f)≤-0.4
(1)-2.0≤1/(P5×f)≤-0.2 (2)。
【專利說(shuō)明】投影用透鏡以及投影型顯示裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種投影用透鏡以及投影型顯示裝置，例如，涉及一種能夠適合 用于將具有來(lái)自光閥的影像信息的光束放大投影于屏幕上的投影用透鏡以及使用了該投 影用透鏡的投影型顯示裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，投影型顯示裝置的市場(chǎng)隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)的普及而大幅擴(kuò)展。作為實(shí)施光 調(diào)制的光閥，已知有透射型或反射型的液晶顯示元件、使微小鏡規(guī)則地排列的DMD(數(shù)字微 鏡設(shè)備：注冊(cè)商標(biāo)）元件等。在使用這種光閥的投影型顯示裝置中，要求便利性、設(shè)置性良 好、小型、輕型、明亮（F數(shù)?。?。因此，關(guān)于搭載于投影型顯示裝置的投影用透鏡，也要求廣 角、小型、輕型且F數(shù)小、廉價(jià)、構(gòu)成透鏡個(gè)數(shù)少。
[0003] 在使用了光閥的投影型顯示裝置中，為了將色合成部件、分離部件等配置于投影 用透鏡的縮小側(cè)，投影用透鏡的后截距需要一定程度的長(zhǎng)度，其中，所述色合成部件用于將 由對(duì)每種顏色不同的光閥所調(diào)制的調(diào)制光加以合成，所述分離部件用于分離投影光和照明 光。作為具有較長(zhǎng)的后截距且構(gòu)成透鏡的個(gè)數(shù)少的投影用透鏡，例如已知下述專利文獻(xiàn) 1?4所記載的投影用透鏡。在專利文獻(xiàn)1中，記載了從放大側(cè)依次配置有正、正、負(fù)、負(fù)、 正、正透鏡的6枚結(jié)構(gòu)的透鏡系統(tǒng)。在專利文獻(xiàn)2、3中，記載了從放大側(cè)依次配置有正、負(fù)、 負(fù)、正、正、正透鏡的6枚結(jié)構(gòu)的透鏡系統(tǒng)。在專利文獻(xiàn)4中，作為實(shí)施例8，記載了從放大側(cè) 依次配置有正、負(fù)、正、負(fù)、正、正透鏡的6枚結(jié)構(gòu)的透鏡系統(tǒng)。
[0004] 在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)平09-145998號(hào)公報(bào)
[0007] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)平02-184809號(hào)公報(bào)
[0008] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開(kāi)2000-039555號(hào)公報(bào)
[0009] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開(kāi)2002-341242號(hào)公報(bào) 實(shí)用新型內(nèi)容
[0010] 實(shí)用新型要解決的課題
[0011] 然而，在專利文獻(xiàn)1、2所記載的6枚結(jié)構(gòu)的透鏡系統(tǒng)中，F(xiàn)數(shù)大至4. 0,全視場(chǎng)角為 22度?34度的范圍內(nèi)，無(wú)法應(yīng)對(duì)廣角化。在專利文獻(xiàn)3中記載了具有1. 7的小F數(shù)的透鏡 系統(tǒng)，然而全視場(chǎng)角為32度，無(wú)法應(yīng)對(duì)廣角化。在專利文獻(xiàn)4的實(shí)施例8中，F(xiàn)數(shù)為2. 1，全 視場(chǎng)角為約60度，然而透鏡系統(tǒng)的全長(zhǎng)較長(zhǎng)，畸變像差、倍率色像差的補(bǔ)正不足。
[0012] 本實(shí)用新型是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種是6枚這樣的較少的 構(gòu)成透鏡枚數(shù)并且F數(shù)小、廣角、且諸像差被平衡良好地補(bǔ)正而具有高性能的、小型/輕型 的投影用透鏡以及使用了該投影用透鏡的投影型顯示裝置。
[0013] 用于解決課題的手段
[0014] 本實(shí)用新型的投影用透鏡的特征在于，實(shí)質(zhì)上從放大側(cè)依次由具有負(fù)光焦度且使 凹面朝向縮小側(cè)的第一透鏡、具有正光焦度且使凹面朝向縮小側(cè)的第二透鏡、具有負(fù)光焦 度且使凹面朝向放大側(cè)的第三透鏡、具有正光焦度且使凸面朝向縮小側(cè)的第四透鏡、具有 正光焦度的第五透鏡、具有正光焦度的第六透鏡構(gòu)成的6枚透鏡形成，縮小側(cè)為遠(yuǎn)心的，并 且滿足下述條件式（1)、（2)，
[0015] -3. 0 ^l/(P4Xf) ^ -0. 4- (1)
[0016] -2. 0 彡V(P5Xf)彡-0· 2…（2)
[0017] 其中，
[0018]P4 :所述第二透鏡的縮小側(cè)的面的光焦度，
[0019]P5:所述第三透鏡的放大側(cè)的面的光焦度，
[0020] f:整個(gè)系統(tǒng)的焦距。
[0021] 在本實(shí)用新型的投影用透鏡中，優(yōu)選為滿足下述條件式（Γ)、（2'）的至少一方，
[0022] -2. 5 ^l/(P4Xf) ^ -〇. 6-(Γ)
[0023] -L5 彡lAP5Xf)彡-0· 3... (2,）。
[0024]在本實(shí)用新型的投影用透鏡中，優(yōu)選為滿足下述條件式（3)，進(jìn)一步優(yōu)選為滿足下 述條件式（3'），
[0025] 0. 5 ^Bf/f^ 2. 0- (3)
[0026] 0· 5 彡Bf/f彡 1. 5... (3,）
[0027] 其中，
[0028] Bf:整個(gè)系統(tǒng)的后截距（空氣換算距離）。
[0029] 在本實(shí)用新型的投影用透鏡中，優(yōu)選為滿足下述條件式（4)，進(jìn)一步優(yōu)選為滿足下 述條件式（4'），
[0030] I. 0 彡 D/f彡 3. 5... (4)
[0031] L5 彡 D/f彡 3. 0... (4,）
[0032] 其中，
[0033] D:從第一透鏡的放大側(cè)的透鏡面到第六透鏡的縮小側(cè)的透鏡面為止的光軸上的 距離。
[0034] 在本實(shí)用新型的投影用透鏡中，優(yōu)選為滿足下述條件式（5)，進(jìn)一步優(yōu)選為滿足下 述條件式（5'），
[0035] 0· 2 彡 R3/R4 彡 0· 9... (5)
[0036] 0· 3 彡 R3/R4 彡 0· 9... (5,）
[0037] 其中，
[0038] R3 :第二透鏡的放大側(cè)的面的曲率半徑，
[0039] R4 :第二透鏡的縮小側(cè)的面的曲率半徑。
[0040] 在本實(shí)用新型的投影用透鏡中，優(yōu)選為滿足下述條件式￠)，進(jìn)一步優(yōu)選為滿足下 述條件式（6'），
[0041] LO^f2/f^ 2. 5- (6)
[0042] I. 1 彡f2/f彡 2. 0... (6,）
[0043] 其中，
[0044]f2 :第二透鏡的焦距。
[0045] 在本實(shí)用新型的投影用透鏡中，優(yōu)選為第三透鏡與第四透鏡被接合。
[0046] 在本實(shí)用新型的投影用透鏡中，優(yōu)選為滿足下述條件式（7)，
[0047] vd2 彡 30... (7)
[0048] 其中，
[0049] vd2 :第二透鏡的對(duì)d線的阿貝數(shù)。
[0050] 在本實(shí)用新型的投影用透鏡中，優(yōu)選為第一透鏡以及第六透鏡所具有透鏡面中的 至少一個(gè)面為非球面。
[0051] 本實(shí)用新型所涉及的投影型顯示裝置的特征在于，具備：光源、入射有來(lái)自該光源 的光的光閥、將由該光閥進(jìn)行了光調(diào)制的光所構(gòu)成的光學(xué)像投影于屏幕上的投影用透鏡， 該投影用透鏡是上述本實(shí)用新型的投影用透鏡。
[0052] 需要說(shuō)明的是，上述"放大側(cè)"是指被投影側(cè)（屏幕側(cè)），在進(jìn)行縮小投影的情況 下，為了方便也將屏幕側(cè)稱為放大側(cè)。另一方面，上述"縮小側(cè)"是指原圖像顯示區(qū)域側(cè)（光 閥側(cè)），在進(jìn)行縮小投影的情況下，為了方便也將光閥側(cè)稱為縮小側(cè)。
[0053] 需要說(shuō)明的是，上述透鏡的面形狀、光焦度（光焦度）、曲率半徑在包含非球面情 況下是近軸區(qū)域的參數(shù)。
[0054] 需要說(shuō)明的是，上述的"實(shí)質(zhì)上…由…構(gòu)成/形成"是指：作為構(gòu)成要素除列舉的6 枚透鏡以外，實(shí)質(zhì)上還包括不具有光焦度的透鏡、光闌、蔽光框、罩玻璃、濾光片等透鏡以外 的光學(xué)要素、透鏡凸緣，透鏡鏡筒，手抖補(bǔ)正機(jī)構(gòu)等的機(jī)構(gòu)部分等。
[0055] 需要說(shuō)明的是，"縮小側(cè)是遠(yuǎn)心的"是指：在縮小側(cè)的像面的任意點(diǎn)聚光的光束 的剖面中，上側(cè)的最大光線與下側(cè)的最大光線的角平分線與光軸近似平行的狀態(tài)，不僅限 于完全遠(yuǎn)心的情況、即所述角平分線與光軸完全平行的情況，還包括存在若干誤差的情況 (相對(duì)于光軸存在略微傾斜的情況）。在此存在若干的誤差的情況（相對(duì)于光軸存在略微 的傾斜的情況）是指所述角平分線相對(duì)于光軸的傾斜在±4°的范圍內(nèi)的情況。
[0056] 需要說(shuō)明的是，"面的光焦度"是指：在將某一面的曲率半徑設(shè)為r，該面的放大側(cè)、 縮小側(cè)的介質(zhì)的折射率分別設(shè)為nl、n2時(shí)，用（n2-nl)/r表示的值。
[0057] 需要說(shuō)明的是，上述的"后截距"為從最靠縮小側(cè)的透鏡面到縮小側(cè)的近軸焦點(diǎn)面 的光軸上的距離。在此，放大側(cè)、縮小側(cè)分別為前側(cè)、后側(cè)。
[0058] 在本說(shuō)明書(shū)中，就曲率半徑的符號(hào)而言，在面形狀朝向放大側(cè)凸出的情況下為正， 在朝向縮小側(cè)凸出的情況下為負(fù)。
[0059] 實(shí)用新型效果
[0060] 本實(shí)用新型的投影用透鏡構(gòu)成為，以從放大側(cè)依次排列有負(fù)、正、負(fù)、正、正、正透 鏡的方式適當(dāng)?shù)卦O(shè)定光焦度排列，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定第一透鏡?第四透鏡的形狀，并滿足條件式 (1)、（2)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)6枚這種透鏡枚數(shù)較少并且F數(shù)小、廣角、諸像差被平衡良好地補(bǔ)正 而具有高性能、小型/輕型的投影用透鏡。
[0061] 本實(shí)用新型的投影型顯示裝置使用了本實(shí)用新型的投影用透鏡，因此能夠構(gòu)成為 明亮、廣角、高性能、并且小型/輕型。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0062]圖1是表示本實(shí)用新型的實(shí)施例1的投影用透鏡的透鏡結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0063] 圖2是本實(shí)用新型的實(shí)施方式所涉及的投影型顯示裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0064] 圖3是本實(shí)用新型的實(shí)施方式所涉及的投影型顯示裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0065] 圖4是本實(shí)用新型的實(shí)施方式所涉及的投影型顯示裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0066] 圖5是本實(shí)用新型的實(shí)施方式所涉及的投影型顯示裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0067] 圖6(A)?圖6(D)是本實(shí)用新型的實(shí)施例1的投影用透鏡的各像差圖。
[0068]圖7是表示本實(shí)用新型的實(shí)施例2的投影用透鏡的透鏡結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0069] 圖8(A)?圖8(D)是本實(shí)用新型的實(shí)施例2的投影用透鏡的各像差圖。
[0070] 圖9是表示本實(shí)用新型的實(shí)施例3的投影用透鏡的透鏡結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0071] 圖10(A)?圖10(D)是本實(shí)用新型的實(shí)施例3的投影用透鏡的各像差圖。

【具體實(shí)施方式】
[0072] 以下，參照附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在圖1中，示出了本實(shí)用 新型的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的投影用透鏡的包含光軸Z的剖面的剖視圖。圖1所示的結(jié)構(gòu) 例與后述的實(shí)施例1的投影用透鏡對(duì)應(yīng)。圖1中的附圖標(biāo)記Rl?R14在實(shí)施例的說(shuō)明中 后述。
[0073] 該投影用透鏡由第一透鏡Ll?第六透鏡L6這6枚透鏡構(gòu)成。該投影用透鏡例如 搭載于投影型顯示裝置，能夠作為將光閥所顯示的圖像信息向屏幕投影的投影用透鏡而使 用。在圖1中，將圖的左側(cè)設(shè)為放大側(cè)，將右側(cè)設(shè)為縮小側(cè)，設(shè)想搭載于投影型顯示裝置的 情況，一并圖示了設(shè)想為各種濾光片、罩玻璃等的平行平面板狀的光學(xué)部件2、光閥的圖像 顯示面1。
[0074] 需要說(shuō)明的是，在圖1中，示出了光學(xué)部件2的縮小側(cè)的面的位置與圖像顯示面1 的位置一致的例子，但并不一定限定于此。另外，在圖1中，記載了僅一個(gè)圖像顯示面1，但 在投影型顯示裝置中，也可以構(gòu)成為，將來(lái)自光源的光束通過(guò)分色光學(xué)系統(tǒng)分離成三原色， 針對(duì)各原色用配設(shè)三個(gè)光閥，從而能夠顯示全彩色圖像。
[0075] 在投影型顯示裝置中，由圖像顯示面1提供圖像信息的光束經(jīng)由光學(xué)部件2,入射 至該投影用透鏡，并投影于比該投影用透鏡靠紙面左側(cè)方向所配置的屏幕（未圖示）上。
[0076] 本實(shí)施方式的投影用透鏡構(gòu)成為，從放大側(cè)依次排列有：具有負(fù)光焦度且使凹面 朝向縮小側(cè)的第一透鏡Ll、具有正光焦度且使凹面朝向縮小側(cè)的第二透鏡L2、具有負(fù)光焦 度且使凹面朝向放大側(cè)的第三透鏡L3、具有正光焦度且使凹面朝向縮小側(cè)的第四透鏡L4、 具有正光焦度的第五透鏡L5、具有正光焦度的第六透鏡L6這6枚透鏡，且縮小側(cè)成為遠(yuǎn)心 的。
[0077] 將作為最靠放大側(cè)的透鏡的第一透鏡Ll設(shè)為負(fù)透鏡、且在縮小側(cè)配置三枚正透 鏡，成為反焦類型的光學(xué)系統(tǒng)，由此能夠?qū)崿F(xiàn)廣角化并且確保較長(zhǎng)的后截距。另外，通過(guò)將 第一透鏡Ll的縮小側(cè)的面設(shè)為凹面從而對(duì)于廣角化有利。
[0078] 通過(guò)將第二透鏡L2的縮小側(cè)的面和第三透鏡L3的放大側(cè)的面均設(shè)為凹面、并使 上述兩個(gè)凹面對(duì)置，從而對(duì)像面彎曲和球面像差進(jìn)行良好的補(bǔ)正，由此對(duì)于要實(shí)現(xiàn)小F數(shù) 的光學(xué)系統(tǒng)有利。
[0079] 需要說(shuō)明的是，在圖1所示的例子的投影用透鏡中，在第二透鏡L2與第三透鏡L3 之間配置有光闌3。通過(guò)在該位置處配置光闌3,從而確保良好的遠(yuǎn)心性，并且對(duì)于實(shí)現(xiàn)小 型且F數(shù)小的光學(xué)系統(tǒng)有利。需要說(shuō)明的是，光闌3可以為開(kāi)口徑固定的構(gòu)件、或者也可以 為開(kāi)口徑可變化的可變光闌。
[0080] 通過(guò)將第四透鏡L4的縮小側(cè)的面設(shè)為凸面，并將從縮小側(cè)起第一?第三的三枚 透鏡（透鏡L4、L5、L6)設(shè)為正透鏡，從而在透鏡枚數(shù)較少的透鏡系統(tǒng)中，能夠確保遠(yuǎn)心性并 且對(duì)諸像差進(jìn)行良好的補(bǔ)正從而實(shí)現(xiàn)F數(shù)小的光學(xué)系統(tǒng)。
[0081] 更詳細(xì)而言，例如在圖1所示的例子的投影用透鏡中，從放大側(cè)依次排列有：在近 軸區(qū)域呈使凹面朝向縮小側(cè)的負(fù)彎月形狀的第一透鏡L1、由使凹面朝向縮小側(cè)的正彎月透 鏡構(gòu)成的第二透鏡L2、由雙凹透鏡構(gòu)成的第三透鏡L3、由雙凸透鏡構(gòu)成的第四透鏡L4、由 雙凸透鏡構(gòu)成的第五透鏡L5、在近軸區(qū)域呈雙凸形狀的第六透鏡L6這6枚透鏡。
[0082] 優(yōu)選為，第三透鏡L3和第四透鏡L4如圖1所示的例子那樣被接合。通過(guò)在透鏡 系統(tǒng)的大致中間配置接合透鏡，能夠?qū)ι癫?、特別是軸上色像差進(jìn)行良好的補(bǔ)正。
[0083] 另外，優(yōu)選為，第一透鏡Ll以及第六透鏡L6所具有的透鏡面中的至少一個(gè)面為非 球面。該理由為，最靠放大側(cè)的透鏡和最靠縮小側(cè)的透鏡的光線高較高，軸上光束和軸外光 束被分離，因此通過(guò)活用非球面能夠有效地進(jìn)行像差補(bǔ)正，從而對(duì)于要實(shí)現(xiàn)F數(shù)小且廣角 并高性能的光學(xué)系統(tǒng)有利。
[0084] 本實(shí)施方式所涉及的投影用透鏡構(gòu)成為，滿足下述條件式（1)、（2)。
[0085] -3. 0 ^l/(P4Xf) ^-〇.4- (1)
[0086] -2.0^l/(P5Xf)^ -〇. 2- (2)
[0087]其中，
[0088] P4 :第二透鏡的縮小側(cè)的面的光焦度
[0089] P5 :第三透鏡的放大側(cè)的面的光焦度
[0090] f:整個(gè)系統(tǒng)的焦距
[0091] 通過(guò)同時(shí)滿足條件式（1)、（2)，能夠適當(dāng)?shù)卦O(shè)定對(duì)置的兩個(gè)凹面、即第二透鏡L2 的縮小側(cè)的凹面和第三透鏡L3的放大側(cè)的凹面的光焦度。
[0092] 當(dāng)?shù)陀跅l件式（1)的下限時(shí)，第二透鏡L2的縮小側(cè)的面的光焦度變?nèi)?，?dāng)欲在該 第二透鏡L2的縮小側(cè)的面的光焦度較弱的狀態(tài)下維持高性能時(shí)，透鏡系統(tǒng)整體的長(zhǎng)度、特 別是光軸方向上的長(zhǎng)度會(huì)大型化。當(dāng)高于條件式（1)的上限時(shí)，難以良好地進(jìn)行對(duì)像差補(bǔ) 正、特別是像面彎曲的補(bǔ)正。
[0093] 根據(jù)上述情況，為了進(jìn)行進(jìn)一步小型化以及更加良好的像差補(bǔ)正，更優(yōu)選為代替 條件式（1)而滿足下述條件式（Γ)。
[0094] -2. 5 ^l/(P4Xf)^ -〇. 6-(Γ)
[0095] 當(dāng)?shù)陀跅l件式（2)的下限時(shí)，第三透鏡L3的放大側(cè)的面的光焦度變?nèi)?，?dāng)欲在該 第三透鏡L3的放大側(cè)的面的光焦度較弱的狀態(tài)下維持高性能時(shí)，透鏡系統(tǒng)整體的長(zhǎng)度、特 別是光軸方向上的長(zhǎng)度會(huì)大型化。當(dāng)高于條件式（2)的上限時(shí)，難以良好地進(jìn)行對(duì)像差補(bǔ) 正、特別是像面彎曲的補(bǔ)正。
[0096] 根據(jù)上述情況，為了進(jìn)行進(jìn)一步小型化以及更加良好的像差補(bǔ)正，更優(yōu)選為代替 條件式（2)而滿足下述條件式（2'）。
[0097]-L5 彡V(P5Xf)彡-0· 3…（2,）
[0098] 另外，優(yōu)選為，本實(shí)施方式的投影用透鏡除滿足上述條件式（1)、（2)以外，還滿足 下述條件式（3)?（7)中的任一個(gè)或任意的組合。
[0099] 0. 5 ^Bf/f^ 2. 0- (3)
[0100]LO^D/f^ 3. 5- (4)
[0101] 0· 2 彡R3/R4 彡 0· 9... (5)
[0102] LO^f2/f^ 2. 5- (6)
[0103]vd2 彡 30 …（7)
[0104]其中，
[0105]Bf:整個(gè)系統(tǒng)的后截距（空氣換算距離）
[0106]f:整個(gè)系統(tǒng)的焦距
[0107] D:從第一透鏡的放大側(cè)的透鏡面到第六透鏡的縮小側(cè)的透鏡面為止的光軸上的 距離
[0108]R3 :第二透鏡的放大側(cè)的面的曲率半徑
[0109]R4 :第二透鏡的縮小側(cè)的面的曲率半徑
[0110] f2:第二透鏡的焦距
[0111] vd2 :第二透鏡的對(duì)d線的阿貝數(shù)
[0112] 條件式（3)是與后截距有關(guān)的條件式。當(dāng)?shù)陀跅l件式（3)的下限時(shí)，難以將色合 成部件、分離部件等配置于投影用透鏡的縮小側(cè)。當(dāng)高于條件式（3)的上限時(shí)，會(huì)導(dǎo)致縮小 側(cè)的透鏡徑的大型化、透鏡系統(tǒng)的光軸方向上的長(zhǎng)度變長(zhǎng)，而使透鏡系統(tǒng)整體大型化。
[0113] 根據(jù)上述情況，為了使透鏡系統(tǒng)的進(jìn)一步小型化，優(yōu)選為，代替條件式（3)而滿足 下述條件式（3'）。
[0114] 0· 5 彡Bf/f彡 1. 5... (3'）
[0115] 條件式（4)是與透鏡系統(tǒng)的整個(gè)厚度有關(guān)的條件式。當(dāng)?shù)陀跅l件式（4)的下限時(shí)， 難以良好地進(jìn)行對(duì)像差補(bǔ)正、特別是像面彎曲的補(bǔ)正。當(dāng)高于條件式（4)的上限時(shí)，透鏡系 統(tǒng)的光軸方向上的長(zhǎng)度變長(zhǎng)，而使透鏡系統(tǒng)整體大型化。
[0116] 根據(jù)上述情況，為了進(jìn)行進(jìn)一步小型化以及更加良好的像差補(bǔ)正，優(yōu)選為，代替條 件式（4)而滿足下述條件式（4'）。
[0117]L5 彡D/f彡 3. 0... (4,）
[0118] 條件式（5)是與第二透鏡L2的放大側(cè)的面以及縮小側(cè)的面的光焦度平衡有關(guān)的 條件式。無(wú)論低于條件式（5)的下限，還是高于上限，均難以對(duì)像面彎曲進(jìn)行良好的補(bǔ)正、 將透鏡系統(tǒng)整體構(gòu)成為小型化。
[0119] 根據(jù)上述情況，為了進(jìn)行進(jìn)一步小型化以及更加良好的像差補(bǔ)正，優(yōu)選為，代替條 件式（5)而滿足下述條件式（5'）。
[0120] 0· 3 彡R3/R4 彡 0· 9··· (5'）
[0121] 條件式（6)是與第二透鏡L2對(duì)整個(gè)系統(tǒng)之光焦度比有關(guān)的條件式。當(dāng)?shù)陀跅l件 式（6)的下限時(shí)，難以進(jìn)行球面像差的良好的補(bǔ)正、確保后截距。當(dāng)高于條件式（6)的上限 時(shí)，第一透鏡L1、第二透鏡L2等放大側(cè)的透鏡的直徑變大，背離小型化?輕型化。
[0122] 根據(jù)上述情況，為了進(jìn)行更加良好的像差補(bǔ)正以及進(jìn)一步小型化/輕型化，優(yōu)選 為代替條件式（6)而滿足下述條件式（6'）。
[0123]I. 1 彡f2/f彡 2· 0... (6,）
[0124] 條件式（7)為與第二透鏡L2的材質(zhì)的色散特性有關(guān)的條件式。當(dāng)高于條件式（7) 的上限時(shí)，難以進(jìn)行色像差的良好的補(bǔ)正。
[0125] 需要說(shuō)明的是，優(yōu)選為，根據(jù)投影用透鏡所期望的事項(xiàng)而適當(dāng)?shù)剡x擇性地采用上 述優(yōu)選結(jié)構(gòu)。
[0126] 根據(jù)本實(shí)施方式的投影用透鏡，能夠以6枚這種較少的透鏡枚數(shù)構(gòu)成為小型/輕 型，并且能夠?qū)崿F(xiàn)近年來(lái)所期望的小F數(shù)（例如比1.8小的F數(shù)）和廣角（例如全視場(chǎng)角 為40°以上的廣角）、高性能。由于本實(shí)施方式的投影用透鏡為小型/輕型，因此能夠適合 用于例如手掌尺寸的投影型顯示裝置。
[0127] 接下來(lái)，參照?qǐng)D2?圖5對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式所涉及的投影型顯示裝置進(jìn)行 說(shuō)明。圖2所示的例子涉及由一個(gè)光閥進(jìn)行調(diào)制的單板式的投影型顯示裝置，圖3?圖5 所示的例子涉及使用三個(gè)光閥分別對(duì)R光、G光、B光的各光進(jìn)行調(diào)制的三板式的投影型顯 示裝置。
[0128] 圖2是表示本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的投影型顯示裝置100的概略結(jié)構(gòu) 的結(jié)構(gòu)圖。該投影型顯示裝置100具備：光源20、照明光學(xué)部30、作為光閥的反射型液晶顯 示元件101、偏振光分離棱鏡115、本實(shí)用新型的實(shí)施方式所涉及的投影用透鏡10。
[0129] 照明光學(xué)部30具備：由蠅眼透鏡5a、5b構(gòu)成的用于實(shí)現(xiàn)照明光的均勻化的蠅眼積 分器5 ;使振動(dòng)面正交的兩個(gè)直線偏振光中的一方以與另一方一致的方式出射的偏振光轉(zhuǎn) 換兀件6 ;由透鏡7a、7b構(gòu)成的聚光透鏡7。
[0130] 來(lái)自光源20的光，在經(jīng)過(guò)蠅眼積分器5之后，向偏振光轉(zhuǎn)換兀件6入射。光的振 動(dòng)面通過(guò)偏振光轉(zhuǎn)換兀件6而轉(zhuǎn)換為規(guī)定方向的直線偏振光（P偏振光或S偏振光）。之 后，光被聚光透鏡7準(zhǔn)直而入射至偏振光分離棱鏡115,被偏振光分離棱鏡115內(nèi)部的反射 面反射之后，入射至反射型液晶顯示元件101而進(jìn)行光調(diào)制，在透射偏振光分離棱鏡115之 后，入射至投影用透鏡10。投影用透鏡10將由反射型液晶顯示元件101進(jìn)行了光調(diào)制的光 所構(gòu)成的光學(xué)像投射于未圖示的屏幕上。
[0131] 需要說(shuō)明的是，在圖2中，作為投影用透鏡10,使用了圖1所示的結(jié)構(gòu)例，但只要是 本實(shí)用新型的實(shí)施方式所涉及的投影用透鏡則也可以使用其他的結(jié)構(gòu)例。另外，在以下所 述的實(shí)施方式的投影型顯示裝置200?400中所使用的投影用透鏡也不限定于圖1所示的 結(jié)構(gòu)例，只要是本實(shí)用新型的實(shí)施方式所涉及的投影用透鏡則能夠使用。
[0132] 圖3是表示本實(shí)用新型的其他實(shí)施方式所涉及的投影型顯示裝置200的概略結(jié)構(gòu) 的結(jié)構(gòu)圖。該投影型顯示裝置200具備：光源20 ;照明光學(xué)部30 ;作為與各色光對(duì)應(yīng)的光 閥的反射型液晶顯示元件201a?201c;用于分色的分色鏡12、13 ;用于色合成的十字分色 棱鏡214 ;偏振光分離棱鏡215a?215c;用于光路偏轉(zhuǎn)的全反射鏡16 ;本實(shí)用新型的實(shí)施 方式所涉及的投影用透鏡10。需要說(shuō)明的是，在圖3中概略性地圖示了照明光學(xué)部30和投 影用透鏡10。
[0133] 在投影型顯示裝置200中，來(lái)自光源20的白色光，在經(jīng)過(guò)照明光學(xué)部30之后，通 過(guò)分色鏡12、13而被分解成三個(gè)色光光束（G光、B光、R光）。分解后的各色光光束分別 經(jīng)由偏振光分離棱鏡215a?215c，入射至與各色光光束分別對(duì)應(yīng)的反射型液晶顯不兀件 201a?201c而進(jìn)行光調(diào)制，在通過(guò)十字分色棱鏡214而進(jìn)行色合成之后，入射至投影用透 鏡10。投影用透鏡10將由反射型液晶顯示元件201a?201c進(jìn)行了光調(diào)制的光所構(gòu)成的 光學(xué)像投影于未圖示的屏幕上。
[0134] 圖4是表示本實(shí)用新型的另一其他實(shí)施方式所涉及的投影型顯示裝置300的概略 結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。該投影型顯示裝置300具備：光源20 ;照明光學(xué)部30 ;作為與各色光對(duì)應(yīng)的 光閥的DMD兀件301a?301c;用于分色以及色合成的TIR(TotalInternalReflection) 棱鏡317a?317c;將照明光與投影光分離的TIR棱鏡315 ;本實(shí)用新型的實(shí)施方式所涉及 的投影用透鏡10。需要說(shuō)明的是，在圖4中概略性地圖示了照明光學(xué)部30和投影用透鏡 10。
[0135] 在投影型顯示裝置300中，來(lái)自光源20的白色光，經(jīng)由照明光學(xué)部30,在被TIR 棱鏡315內(nèi)部的反射面反射之后，通過(guò)TIR棱鏡317a?317c而被分解成三個(gè)色光光束（G 光、B光、R光）。分解后的各色光光束分別入射至對(duì)應(yīng)的DMD元件301a?301c而進(jìn)行光 調(diào)制，再次在TIR棱鏡317a?317c逆向行進(jìn)而被色合成，之后，透射TIR棱鏡315,入射至 投影用透鏡10。投影用透鏡10將由DMD元件301a?301c進(jìn)行了光調(diào)制的光所構(gòu)成的光 學(xué)像投影于未圖示的屏幕上。
[0136] 圖5是表示本實(shí)用新型的另一其他實(shí)施方式所涉及的投影型顯示裝置400的概略 結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。該投影型顯示裝置400具備：光源20 ;照明光學(xué)部30 ;作為與各色光對(duì)應(yīng) 的光閥的透射式液晶顯示元件401a?401c;用于分色的分色鏡12、13 ;用于色合成的十字 分色棱鏡414 ;聚光透鏡418a?418c;用于偏轉(zhuǎn)光路的全反射鏡16a?16c;本實(shí)用新型的 實(shí)施方式所涉及的投影用透鏡10。需要說(shuō)明的是，在圖5中概略性地圖示了照明光學(xué)部30 和投影用透鏡10。
[0137] 在投影型顯示裝置400中，來(lái)自光源20的白色光，經(jīng)由照明光學(xué)部30,通過(guò)分色 鏡12、13而被分解成三個(gè)色光光束（G光、B光、R光）。分解后的各色光光束分別經(jīng)由聚光 透鏡418a?418c入射至與各色光光束分別對(duì)應(yīng)的透射式液晶顯示元件401a?401c而進(jìn) 行光調(diào)制，在被十字分色棱鏡414色合成之后，入射至投影用透鏡10。投影用透鏡10將由 透射式液晶顯示元件401a?401c進(jìn)行了光調(diào)制的光所構(gòu)成的光學(xué)像投影于未圖示的屏幕 上。
[0138] 接下來(lái)，對(duì)本實(shí)用新型的投影用透鏡的具體實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
[0139]〈實(shí)施例1>
[0140] 實(shí)施例1的投影用透鏡的透鏡結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。以上敘述了與圖1相關(guān)的主要 的說(shuō)明，因此在此省略一部分重復(fù)說(shuō)明。
[0141] 實(shí)施例1的投影用透鏡的概略結(jié)構(gòu)如下所述。實(shí)施例1的投影用透鏡構(gòu)成為，從 放大側(cè)依次排列有第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3、第四透鏡L4、第五透鏡L5、第六 透鏡L6這6枚透鏡，且縮小側(cè)成為遠(yuǎn)心的，其中，所述第一透鏡Ll在近軸區(qū)域呈使凹面朝 向縮小側(cè)的負(fù)彎月形狀，所述第二透鏡L2由使凹面朝向縮小側(cè)的正彎月透鏡構(gòu)成，所述第 三透鏡L3由雙凹透鏡構(gòu)成，所述第四透鏡L4由雙凸透鏡構(gòu)成，所述第五透鏡L5由雙凸透 鏡構(gòu)成，所述第六透鏡L6在近軸區(qū)域呈雙凸形狀。第三透鏡L3與第四透鏡L4接合。第一 透鏡Ll的兩側(cè)的面與第六透鏡的兩側(cè)的面為非球面。在第二透鏡L2與第三透鏡L3之間 配置有光闌3。
[0142] 作為實(shí)施例1的投影用透鏡的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，在表1、表2中分別示出了實(shí)施例1的基 本透鏡數(shù)據(jù)與非球面系數(shù)。假設(shè)從放大側(cè)依次配置有屏幕（未圖示）、投影用透鏡、光學(xué)部 件2的系統(tǒng)，在基本透鏡數(shù)據(jù)的Si-欄中示出了在將最靠放大側(cè)的構(gòu)成要素的放大側(cè)的面 作為第〇個(gè)而隨著朝向縮小側(cè)依次增加地對(duì)構(gòu)成要素的面附加面編號(hào)時(shí)的第i個(gè)α= 〇， 1，2,3,…）的面編號(hào)。S卩，面編號(hào)為0的面為屏幕，面編號(hào)為1的面為第一透鏡LI的放大 側(cè)的面。需要說(shuō)明的是，在基本透鏡數(shù)據(jù)中還示出了光闌3。在屏幕與光闌3的面編號(hào)一欄 中除面編號(hào)還分別標(biāo)記了（SCR)、（St)的語(yǔ)句。
[0143] 基本透鏡數(shù)據(jù)的Ri-欄示出了第i個(gè)面的曲率半徑。就曲率半徑的符號(hào)而言，在 面形狀向放大側(cè)凸出的情況下為正，在向縮小側(cè)凸出的情況下為負(fù)。圖1所示的Rl?R14 與基本透鏡數(shù)據(jù)的Ri對(duì)應(yīng)。在基本透鏡數(shù)據(jù)的Di-欄中示出了第i個(gè)面與第i+Ι個(gè)面的 光軸Z上的面間隔，在Ndj-欄中示出了將最靠放大側(cè)的構(gòu)成要素作為第一個(gè)而隨著朝向 縮小側(cè)依次增加的第j個(gè)（j= 1，2, 3，…）構(gòu)成要素的對(duì)d線（波長(zhǎng)為587. 6nm)的折射 率，在vdj-欄中示出了第j個(gè)構(gòu)成要素的對(duì)d線的阿貝數(shù)。需要說(shuō)明的是，相當(dāng)于DO欄 的數(shù)值為投影距離。
[0144] 在基本透鏡數(shù)據(jù)的面編號(hào)上附加有*標(biāo)記的面為非球面，在非球面的曲率半徑一 欄中示出了近軸的曲率半徑的數(shù)值。在表2中，示出了各非球面的非球面系數(shù)。表2的非 球面系數(shù)的數(shù)值的"Ε-η"（η:整數(shù)）是指"X10-n"。非球面系數(shù)為用下式表示的非球面式 中的各系數(shù)K、Am(m=3,4,5，"·10)的值。
[0145]Zd=C·h2/{l+(l-K·C2·h2)172}+ΣAm·hm
[0146]其中，
[0147]Zd:非球面深度（從高度h的非球面上的點(diǎn)下垂至與非球面頂點(diǎn)相切的且與光軸 垂直的平面的垂線的長(zhǎng)度）
[0148] h:高度（從光軸到透鏡面的距離）
[0149] C:近軸曲率
[0150]K、Am:非球面系數(shù)（m= 3,4, 5，…10)
[0151] 需要說(shuō)明的是，表1、表2所示的數(shù)值為以整個(gè)系統(tǒng)的焦距成為1的方式標(biāo)準(zhǔn)化的 數(shù)值。另外，各表的數(shù)值為以規(guī)定的位取整后的數(shù)值。
[0152]【表1】
[0153] 實(shí)施例1基本透鏡數(shù)據(jù)
[0154]

【權(quán)利要求】
1. 一種投影用透鏡，其特征在于， 實(shí)質(zhì)上從放大側(cè)依次由具有負(fù)光焦度且使凹面朝向縮小側(cè)的第一透鏡、具有正光焦度 且使凹面朝向縮小側(cè)的第二透鏡、具有負(fù)光焦度且使凹面朝向放大側(cè)的第三透鏡、具有正 光焦度且使凸面朝向縮小側(cè)的第四透鏡、具有正光焦度的第五透鏡、具有正光焦度的第六 透鏡構(gòu)成的6枚透鏡形成， 縮小側(cè)為遠(yuǎn)心的， 并且滿足下述條件式（1)、（2)， -3. 0 ^l/(P4Xf) ^ -0. 4- (1) -2. 0 ^l/(P5Xf) ^ -0. 2- (2) 其中， P4 :所述第二透鏡的縮小側(cè)的面的光焦度， P5 :所述第三透鏡的放大側(cè)的面的光焦度，f:整個(gè)系統(tǒng)的焦距。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影用透鏡，其特征在于， 滿足下述條件式（1'）， -2. 5 彡lAP4Xf)彡-0? 6... (1，）。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影用透鏡，其特征在于， 滿足下述條件式（2'）， -1. 5 彡lAP5Xf)彡-0? 3... (2,）。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的投影用透鏡，其特征在于， 滿足下述條件式（3)， 0. 5 ^Bf/f^ 2. 0- (3) 其中， Bf:整個(gè)系統(tǒng)的后截距，該后截距是空氣換算距離。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的投影用透鏡，其特征在于， 滿足下述條件式（4)， 1. 0 ^D/f^ 3. 5- (4) 其中， D:從所述第一透鏡的放大側(cè)的透鏡面到所述第六透鏡的縮小側(cè)的透鏡面為止的光軸 上的距離。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的投影用透鏡，其特征在于， 滿足下述條件式（3'）， 0? 5 彡Bf/f彡 1. （3'）。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的投影用透鏡，其特征在于， 滿足下述條件式（4'）， 1. 5 彡D/f彡 3. 0... (4,）。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的投影用透鏡，其特征在于， 滿足下述條件式（5)， 0? 2 彡R3/R4 彡 0? 9... (5) 其中， R3:所述第二透鏡的放大側(cè)的面的曲率半徑， R4 :所述第二透鏡的縮小側(cè)的面的曲率半徑。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的投影用透鏡，其特征在于， 滿足下述條件式（5'）， 0? 3 彡R3/R4 彡 0? （5'）。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的投影用透鏡，其特征在于， 滿足下述條件式（6)， 1. 0 彡f2/f彡 2. 5... (6) 其中， f2 :所述第二透鏡的焦距。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的投影用透鏡，其特征在于， 滿足下述條件式（6'）， 1. 1 彡f2/f彡 2. 0... (6,）。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的投影用透鏡，其特征在于， 所述第三透鏡與所述第四透鏡被接合。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的投影用透鏡，其特征在于， 滿足下述條件式（7)， vd2 彡 30 …（7) 其中， vd2 :所述第二透鏡的對(duì)d線的阿貝數(shù)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的投影用透鏡，其特征在于， 所述第一透鏡以及所述第六透鏡所具有透鏡面中的至少一個(gè)面為非球面。
15. -種投影型顯示裝置，其特征在于，具備： 光源、入射來(lái)自該光源的光的光閥、將由該光閥進(jìn)行了光調(diào)制的光所構(gòu)成的光學(xué)像投 影于屏幕上的投影用透鏡，該投影用透鏡是根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的投影用透 鏡。
【文檔編號(hào)】G03B21/14GK204178036SQ201390000408
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2013年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月19日
【發(fā)明者】山本力 申請(qǐng)人:富士膠片株式會(huì)社