投影透鏡和圖像顯示設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及投影透鏡和圖像顯示設(shè)備。可將該圖像顯示設(shè)備實(shí)施為投影儀設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，投影儀設(shè)備已廣泛用于商業(yè)展示、學(xué)校的教育用途和家庭用途。
[0003] 以放大的方式在圖像顯示表面上顯示所要投影的圖像的圖像顯示元件被稱為光 閥（light valve);然而，已知各種類型的圖像顯示元件，例如液晶面板等。
[0004] 近幾年來，由德州儀器公司所生產(chǎn)的數(shù)字微鏡（micromirror)設(shè)備（DMD)代表的 微鏡設(shè)備作為光閥已引起關(guān)注。
[0005] 無庸贅言，優(yōu)選將投影透鏡適用于各種光閥。
[0006] 此外，還具有對(duì)投影透鏡是廣角的需求。
[0007] 已知一種具有透鏡系統(tǒng)和反射鏡的組合的投影光學(xué)系統(tǒng)作為具有寬視角的投影 儀設(shè)備。
[0008] 在包括反射鏡的投影光學(xué)系統(tǒng)中，投影鏡往往變大，因此，需要為投影儀設(shè)備小型 化獨(dú)出心裁。
[0009] 在投影光學(xué)系統(tǒng)由透鏡系統(tǒng)構(gòu)成的情況下，需要為寬視角獨(dú)出心裁。
[0010] 通常提出各種類型的透鏡作為具有寬視角和固定對(duì)焦的投影透鏡。
[0011] 首先，日本專利第4847110號(hào)公開了一種由兩個(gè)透鏡組所構(gòu)成的高性能的投影透 鏡，其失真（distortion)低至-L 5%，并實(shí)現(xiàn)了 56度的半視角。
[0012] 近年來，要求進(jìn)一步縮短投影儀設(shè)備與屏幕之間的距離并顯示更大尺寸的投影圖 像。
[0013] 為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，需要實(shí)現(xiàn)具有更寬視角的投影透鏡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)具有更寬視角和更良好性能的投影透鏡。
[0015] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種投影透鏡，用于圖像顯示設(shè)備，所 述圖像顯示設(shè)備包括圖像顯示元件，并且以放大的方式將在所述圖像顯示元件的圖像顯示 表面上所顯示的圖像作為投影圖像投影并顯示在被投影表面上，所述投影透鏡按照從放大 側(cè)到縮小側(cè)的順序包括：由至少八個(gè)透鏡構(gòu)成的且具有正折射力的第一透鏡組；光圈；以 及由少于或等于四個(gè)透鏡構(gòu)成的且具有正折射力的第二透鏡組，其中，第一透鏡組包括一 個(gè)或多個(gè)非球面透鏡，并且在所述第一透鏡組中所包括的一個(gè)或至少一個(gè)非球面透鏡在所 述透鏡的最外圍部分具有最大厚度。
【附圖說明】
[0016] 圖IA是示出示例1的投影透鏡的結(jié)構(gòu)的剖面圖，并且圖IB是示出了其中斜光線 穿過投影透鏡的狀態(tài)的剖面圖。
[0017] 圖2示出了示例1的投影透鏡的失真示圖。
[0018] 圖3A是示出示例2的投影透鏡的結(jié)構(gòu)的剖面圖，并且圖3B是示出其中斜光線穿 過投影透鏡的狀態(tài)的剖面圖。
[0019] 圖4示出了示例2的投影透鏡的失真示圖。
[0020] 圖5A是示出示例3的投影透鏡的結(jié)構(gòu)的剖面圖，并且圖5B是示出其中斜光線穿 過投影透鏡的狀態(tài)的剖面圖。
[0021] 圖6示出了示例3的投影透鏡的失真示圖。
[0022] 圖7A是示出示例4的投影透鏡的結(jié)構(gòu)的剖面圖，并且圖7B是示出其中斜光線穿 過投影透鏡的狀態(tài)的剖面圖。
[0023] 圖8示出了示例4的投影透鏡的失真示圖。
[0024] 圖9A是示出示例5的投影透鏡的結(jié)構(gòu)的剖面圖，并且圖9B是示出其中斜光線穿 過投影透鏡的狀態(tài)的剖面圖。
[0025] 圖10示出了示例5的投影透鏡的失真示圖。
[0026] 圖11是示出作為圖像顯示設(shè)備的投影儀設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 在下文中，將參照【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施例。
[0028] 圖IA和1B、圖3A和3B、圖5A和5B、圖7A和7B及圖9A和9B示出了根據(jù)本發(fā)明 的實(shí)施例的投影透鏡的五個(gè)示例。
[0029] 上述附圖中所示的投影透鏡依次與下文描述的具體示例1至5相對(duì)應(yīng)。在上述附 圖中的每個(gè)附圖中，左側(cè)是放大側(cè)（enlargement side),右側(cè)是縮小側(cè)（reduction side)。
[0030] 為了避免復(fù)雜，將共同的參考標(biāo)記用于上述附圖中。
[0031] 在上述附圖中的每個(gè)附圖中，參考標(biāo)記Gl和參考標(biāo)記G2分別表示第一透鏡組和 第二透鏡組。在第一透鏡組Gl與第二透鏡組G2之間設(shè)置有光圈（aperture)。
[0032] 就是說，在上述附圖中的每個(gè)附圖中示出的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的每個(gè)示例的投 影透鏡均具有雙透鏡組結(jié)構(gòu)，在所述結(jié)構(gòu)中，從放大側(cè)至縮小側(cè)依次設(shè)置第一透鏡組G1、光 圈和第二透鏡組G2。
[0033] 在圖認(rèn)、34、54、74和9八中的每個(gè)圖中的參考標(biāo)記06表示圖像顯示元件（光閥） 的防護(hù)玻璃（cover glass)。
[0034] 一般而言，主要將斜光線（oblique ray)用作成像光線以便由投影透鏡以放大的 方式顯示，并且還在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的每個(gè)示例的投影透鏡中，由斜光線進(jìn)行成像。
[0035] 在由斜光線成像的情況下，在圖像側(cè)（放大側(cè)）的透鏡中，出現(xiàn)成像光線不穿過的 部分。
[0036] 圖認(rèn)、34、54、74和9八中的每個(gè)是示出透鏡結(jié)構(gòu)的剖面圖，圖18、38、58、78和98 是示出斜光線穿過投影透鏡的狀態(tài)的剖面圖。
[0037] 如圖1B、3B、5B、7B和9B中每個(gè)圖所示，第一透鏡組Gl的一部分透鏡具有如下這 樣的形狀：其中成像光線不穿過的透鏡部分被切割并移除。
[0038] 通過使用這種形狀的透鏡，可以使投影透鏡小型化，減少投影透鏡的重量并最終 減少投影儀設(shè)備自身的重量。
[0039] 注意，如圖1B、3B、5B、7B和9B中的每個(gè)圖所示，第一透鏡組Gl的構(gòu)成進(jìn)行聚焦的 移動(dòng)組的透鏡不被切割并移除。
[0040] 這是因?yàn)樵谝苿?dòng)組的透鏡被切割并移除的情況下，增加了聚焦機(jī)制的復(fù)雜度和形 成的難度。
[0041] 成像光線不穿過的透鏡部分被切割并移除的形狀僅僅是對(duì)形狀的說明，并不必然 意味著從相對(duì)于光軸對(duì)稱形成的透鏡中切割并移除不必要的部分。
[0042] 例如，圖18、38、58、78和98中的每個(gè)圖中的第一透鏡組61中的每個(gè)透鏡均可以 通過諸如模具成型等這樣的生產(chǎn)方法最初形成為成像光線不穿過的透鏡部分被切割并移 除的形狀。
[0043] 在示例1至5中，將作為微鏡設(shè)備的DMD (數(shù)字微鏡設(shè)備）設(shè)想為圖像顯示元件； 然而，毋庸贅言，圖像顯示元件并不限于此。
[0044] 上述附圖中的每個(gè)附圖所示出的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的每個(gè)投影透鏡的第一透鏡 組Gl和第二透鏡組G2中的每個(gè)均具有正折射力（positive refractive power)。
[0045] 就是說，投影透鏡的折射力分布是正的。
[0046] 為了實(shí)現(xiàn)寬視角和高性能二者，優(yōu)選所謂的正透鏡前置類型（positive lens preceding type)，就是說，作為第一透鏡組G1，正透鏡組優(yōu)選地設(shè)置在第二透鏡組G2之 前，并且在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的投影透鏡中，如上所述，正透鏡組設(shè)置在第二透鏡組G2之 刖。
[0047] 此外，通過沿光軸方向移動(dòng)構(gòu)成第一透鏡組Gl的透鏡的一部分來進(jìn)行聚焦。
[0048] 在示例1至5的每個(gè)示例中，第一透鏡組Gl由至少八個(gè)透鏡構(gòu)成，并且第二透鏡 組G2由少于或者等于四個(gè)透鏡構(gòu)成。
[0049] 此外，第一透鏡組Gl包括至少一個(gè)非球面（aspherical)透鏡，其包括具有在垂直 于光軸的方向上的彎曲點(diǎn)（inflection point)的非球面透鏡表面，并且在透鏡的最外圍部 分具有最大的厚度。
[0050] 通過針對(duì)第一透鏡組Gl使用具有這種形狀的非球面透鏡，可以實(shí)現(xiàn)非常規(guī)的寬 視角，并且有利地抑制失真的發(fā)生。
[0051] 示例1至5中的每個(gè)示例均具有寬視角，其半視角等于或者大于60度。
[0052] 作為構(gòu)成第一透鏡組Gl的透鏡，需要至少八個(gè)透鏡以便具有等于或大于