專利名稱：變焦透鏡和使用該透鏡的圖像放大投影系統(tǒng)、視頻投影儀、背面投影儀、及多圖像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變焦透鏡，尤其涉及在將空間光調(diào)制元件的圖像放大投影到屏幕上的投影儀等中使用的變焦透鏡。
背景技術(shù)：
在使用紅、綠、藍(lán)三基色的反射型的空間調(diào)制元件的投影儀中，在投影透鏡和空間調(diào)制元件之間配置引導(dǎo)照明光的棱鏡和色彩合成的棱鏡。因此，投影透鏡需要長(zhǎng)的后焦點(diǎn)。由于色彩合成的棱鏡其分光特性具有入射角依賴性，所以共軛距離短的一側(cè)的光瞳位置為距空間調(diào)制元件充分遠(yuǎn)的光學(xué)系統(tǒng)、即遠(yuǎn)心性是必要的。
作為長(zhǎng)的后焦點(diǎn)和遠(yuǎn)心性不根據(jù)變焦變化的凸組在前的4組變焦透鏡，例如有下述專利文獻(xiàn)1中提出的變焦透鏡。另外，作為凸組在前的3組變焦透鏡，例如有在下述專利文獻(xiàn)2中提出的變焦透鏡，作為凹組在前的4組變焦透鏡，例如有在下述專利文獻(xiàn)3中提出的變焦透鏡。
另外，作為遠(yuǎn)心廣角透鏡，例如有在下述的專利文獻(xiàn)4中所提出的廣角透鏡。
進(jìn)一步，存在著想要通過縮小從屏幕到投影儀的投影距離而在小的空間內(nèi)使用的愿望，對(duì)投影透鏡還希望可在短的投影距離內(nèi)使用的廣角透鏡。
另外，在為廣角透鏡的情況下，怎樣來校正畸變是重要的。非球面具有畸變的校正能力高、可減小透鏡的外徑，減少透鏡的構(gòu)成個(gè)數(shù)的可能性。作為使用了非球面的遠(yuǎn)心廣角透鏡，例如，有在下述的專利文獻(xiàn)5中提出的廣角透鏡。
另外，還提出過使用兩臺(tái)投影儀，在屏幕上合成圖像，以得到明亮的圖像的方法，和橫向排列兩幅投影的屏幕而得到寬高比大的圖像的方法。
但是，在前述這種使用了兩臺(tái)投影儀和兩幅屏幕的投影方法中，需要將對(duì)應(yīng)的象素用兩臺(tái)投影儀在同一位置上投影到屏幕上。在這種條件下使用的情況下，具有在現(xiàn)有技術(shù)中不成為問題的畸變大的問題。
即，現(xiàn)有的投影透鏡的畸變中，從兩臺(tái)投影儀投影到屏幕上的對(duì)應(yīng)的象素的位置偏移，分辨率顯著降低了。因此，投影透鏡必須是畸變充分小，但是在所述專利文獻(xiàn)1提出的變焦透鏡中，畸變是在廣角端為-2％左右、在望遠(yuǎn)端為+0.3％左右的較大的值。
另外，除了希望畸變充分小之外，還希望是具有長(zhǎng)后焦點(diǎn)，且小型的投影透鏡，但是在所述專利文獻(xiàn)2提出的變焦透鏡中，除了后焦點(diǎn)不足之外，畸變還在廣角端大到-2％，在望遠(yuǎn)端大到-1％左右，透鏡整體長(zhǎng)度相對(duì)廣角端焦點(diǎn)距離有11倍左右，小型化很困難。
另外，在所述專利文獻(xiàn)3提出的變焦透鏡的情況下，畸變?cè)趶V角端大到-2.7％、在望遠(yuǎn)端大到-1.2％左右，F(xiàn)數(shù)暗到3.5左右，不能確保亮度。
另外，在所述專利文獻(xiàn)4提出的廣角透鏡的情況下，對(duì)作為反射型的空間調(diào)制元件用的投影儀的投影透鏡使用來說，后焦點(diǎn)不足。
另外，在所述專利文獻(xiàn)5提出的使用了非球面的廣角透鏡的情況下，軸上色像差和彩色慧差(對(duì)基準(zhǔn)波長(zhǎng)沒有慧差像差，但是在紅色620nm時(shí)有向下的慧差像差，在藍(lán)色460nm時(shí)有向上的慧差像差的狀態(tài))的校正不足。這是因?yàn)榉乔蛎鏇]有對(duì)彩色的校正能力。
這里，投影儀用的廣角透鏡在背面形態(tài)下使用的情況很多，還存在與背面平面鏡組合，而一體成形使用的情況。該情況下，投影到具有178cm左右的對(duì)角尺寸的屏幕上，作為透鏡要求近距離下的性能。
但是，廣角透鏡因投影距離引起的性能變化較大。尤其，如前所述，投影儀用的廣角透鏡需要長(zhǎng)的后焦點(diǎn)，成為從共軛距離長(zhǎng)的一側(cè)的凹凸順序的透鏡配置的，所謂反望遠(yuǎn)型(反遠(yuǎn)距焦點(diǎn)型)。該結(jié)構(gòu)中，相對(duì)光圈，透鏡配置的非對(duì)稱性變大，相對(duì)投影距離變化的性能變化變大。另一方面，在相對(duì)光圈為對(duì)稱型的廣角透鏡的情況下，即使在通過透鏡的光線高度變化的情況下，由于在光圈的前后，像差相互抵消的作用，所以性能變化小。
即，如前所述的反望遠(yuǎn)型透鏡由于相對(duì)光圈透鏡配置的非對(duì)稱性大，所以在投影距離變化而使通過透鏡的光線高度變化的情況下，像差并不抵消配合，性能也變化了。
因此，在投影儀用的廣角透鏡中，在例如投影到782～178cm左右的屏幕大小的情況下，確保相對(duì)投影距離的變化的性能成為很大的問題。
專利文獻(xiàn)1日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_平10-161027號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_2001-215411號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_2002-131639號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_平11-109227號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_2002-131636號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為解決如上所述的現(xiàn)有技術(shù)的問題而作出，其目的是為了實(shí)現(xiàn)明亮的高清晰的投影儀，提供一種具有長(zhǎng)的后焦點(diǎn)、同時(shí)畸變小、倍率的彩色像差小的、小型的變焦透鏡。進(jìn)一步，其目的是為了實(shí)現(xiàn)明亮的高清晰的投影儀，提供一種具有長(zhǎng)的后焦點(diǎn)，同時(shí)畸變小、彩色像差小，相對(duì)投影距離的變化性能的變化小的廣角透鏡。
為了實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明的第一變焦透鏡，其特征在于透鏡組為三組以上，從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看以正的折射力的第一透鏡組、負(fù)的折射力的第二透鏡組的順序來進(jìn)行配置；所述第二透鏡組的透鏡中，從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看的第一個(gè)透鏡為正的折射力。
本發(fā)明的第二變焦透鏡，其特征在于從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看，前端的透鏡為負(fù)透鏡，若設(shè)所述負(fù)透鏡的焦點(diǎn)距離為f1、阿貝數(shù)為abe1、d線的折射率為nd11、相對(duì)光圈的共軛距離短側(cè)的透鏡組的焦點(diǎn)距離為frear，則滿足-0.018＜(1/f1/abe1)/(1/frear)＜0
1.7＜nd11＜1.79的關(guān)系。
本發(fā)明的第三變焦透鏡，其特征在于從共軛距離短側(cè)看，4片透鏡的結(jié)構(gòu)是從共軛距離長(zhǎng)側(cè)依次為，凸面朝向共軛距離長(zhǎng)側(cè)的負(fù)彎月形透鏡、正透鏡、凸面朝向共軛距離短側(cè)的負(fù)彎月形透鏡、正透鏡；若設(shè)共軛距離長(zhǎng)側(cè)的負(fù)彎月形透鏡的d線的折射率為nd4、阿貝數(shù)為vd4、所述4片透鏡的焦點(diǎn)距離為f4r，廣角端時(shí)的不含有棱鏡和玻璃蓋片的空氣換算的后焦點(diǎn)為bfw，則滿足nd4＞1.75vd4＞401＜f4r/bfw＜4的關(guān)系。
本發(fā)明的第四變焦透鏡，其特征在于從共軛距離長(zhǎng)側(cè)起依次配置正的折射力的第一透鏡組、負(fù)的折射力的第二透鏡組、正的折射率的第三透鏡組，在從廣角向望遠(yuǎn)的變倍時(shí)，所述第一透鏡組、所述第二透鏡組和所述第三透鏡組沿光軸移動(dòng)；所述第一透鏡組向共軛距離長(zhǎng)側(cè)單調(diào)移動(dòng)，所述第二透鏡組向共軛距離短側(cè)單調(diào)移動(dòng)，所述第三透鏡組向共軛距離長(zhǎng)側(cè)單調(diào)移動(dòng)；若設(shè)廣角端的所述變焦透鏡的無限遠(yuǎn)時(shí)的空氣換算的后焦點(diǎn)為bfw，廣角端的所述變焦透鏡的焦點(diǎn)距離為fw，則滿足1.6＜bfw/fw＜2.4的關(guān)系。
本發(fā)明的第五變焦透鏡，其特征在于從共軛距離長(zhǎng)側(cè)起依次配置正的折射力的第一透鏡組、負(fù)的折射率的第二透鏡組、正的折射率的第三透鏡組，在從廣角向望遠(yuǎn)的變倍時(shí)，所述第一透鏡組、所述第二透鏡組和所述第三透鏡組沿光軸移動(dòng)；所述第一透鏡組向共軛距離長(zhǎng)側(cè)單調(diào)移動(dòng)，所述第二透鏡組向共軛距離短側(cè)單調(diào)移動(dòng)，所述第三透鏡組向共軛距離長(zhǎng)側(cè)單調(diào)移動(dòng)；若設(shè)廣角端的所述變焦透鏡的無限遠(yuǎn)時(shí)的空氣換算的后焦點(diǎn)為bfw，廣角端的所述變焦透鏡的焦點(diǎn)距離為fw，則滿足1＜bfw/fw＜1.8的關(guān)系。
本發(fā)明的第六變焦透鏡，其特征在于從共軛距離長(zhǎng)側(cè)起依次配置正的折射力的第一透鏡組、負(fù)的折射率的第二透鏡組、正的折射率的第三透鏡組，在從廣角向望遠(yuǎn)的變倍時(shí)，所述第一透鏡組、所述第二透鏡組和所述第三透鏡組沿光軸移動(dòng)；所述第一透鏡組向共軛距離長(zhǎng)側(cè)單調(diào)移動(dòng)，所述第二透鏡組向共軛距離短側(cè)單調(diào)移動(dòng)，所述第三透鏡組向共軛距離長(zhǎng)側(cè)單調(diào)移動(dòng)；若設(shè)廣角端的所述變焦透鏡的無限遠(yuǎn)時(shí)的空氣換算的后焦點(diǎn)為bfw，廣角端的所述變焦透鏡的焦點(diǎn)距離為fw，則滿足0.5＜bfw/fw＜1.3的關(guān)系。
本發(fā)明的第七變焦透鏡，其特征在于從共軛距離長(zhǎng)側(cè)起依次配置正的折射力的第一透鏡組、負(fù)的折射率的第二透鏡組、正的折射率的第三透鏡組，在從廣角向望遠(yuǎn)的變倍時(shí)，所述第一透鏡組、所述第二透鏡組和所述第三透鏡組沿光軸移動(dòng)；所述第一透鏡組向共軛距離長(zhǎng)側(cè)單調(diào)移動(dòng)，所述第二透鏡組向共軛距離短側(cè)單調(diào)移動(dòng)，所述第三透鏡組向共軛距離長(zhǎng)側(cè)單調(diào)移動(dòng)，光圈與所述第三透鏡組的移動(dòng)連動(dòng)，若設(shè)廣角端到望遠(yuǎn)端的所述第一透鏡組的移動(dòng)量為DG1、廣角端到望遠(yuǎn)端的所述第三透鏡組的移動(dòng)量為DG3、廣角端的所述變焦透鏡的焦點(diǎn)距離為fw，則滿足|(DG1-DG3)/fw|＜0.15的關(guān)系。
本發(fā)明的第八變焦透鏡，其特征在于從共軛距離長(zhǎng)側(cè)起依次配置正的折射力的第一透鏡組、負(fù)的折射率的第二透鏡組、正的折射率的第三透鏡組，在從廣角向望遠(yuǎn)的變倍時(shí)，所述第一透鏡組固定，所述第二透鏡組和所述第三透鏡組沿光軸移動(dòng)；所述第二透鏡組向共軛距離短側(cè)單調(diào)移動(dòng)，所述第三透鏡組向共軛距離長(zhǎng)側(cè)單調(diào)移動(dòng)，光圈與所述第三透鏡組的移動(dòng)連動(dòng)，若設(shè)廣角端到望遠(yuǎn)端的所述第三透鏡組的移動(dòng)量為DG3、廣角端的所述變焦透鏡的焦點(diǎn)距離為fw，則滿足|DG3/fw|＜0.15的關(guān)系。
本發(fā)明的第九變焦透鏡在從共軛距離長(zhǎng)側(cè)起依次具有負(fù)的折射力的第一透鏡組、正的折射率的第二透鏡組、正的折射率的第三透鏡組和正的折射率的第四透鏡組，在從廣角端向望遠(yuǎn)端的變倍時(shí)，所述第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組和第四透鏡組沿光軸移動(dòng)，其中，所述第一透鏡組向共軛距離短側(cè)單調(diào)移動(dòng)，所述第二透鏡組、所述第三透鏡組和所述第四透鏡組向共軛距離長(zhǎng)側(cè)單調(diào)移動(dòng)，光圈位于所述第二透鏡組內(nèi)，在變倍時(shí)，所述光圈和所述第二透鏡組一起在光軸上移動(dòng)；若設(shè)廣角端的所述變焦透鏡的無限遠(yuǎn)時(shí)的空氣換算的后焦點(diǎn)為bfw，廣角端的所述變焦透鏡的焦點(diǎn)距離為fw，則滿足2.5＜bfw/fw＜4的關(guān)系。
本發(fā)明的第十變焦透鏡，其特征在于，若設(shè)從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看，前端的負(fù)透鏡的焦點(diǎn)距離為f1、阿貝數(shù)為abe1、d線的折射率為nd11、廣角端時(shí)的第二透鏡組到第四透鏡組的合成焦點(diǎn)距離為frear，則滿足-0.018＜(1/f1/abe1)/(1/frear)＜01.7＜nd11＜1.79的關(guān)系。
本發(fā)明的第十一變焦透鏡是，從共軛距離短側(cè)起，4片透鏡的結(jié)構(gòu)是從共軛距離長(zhǎng)側(cè)依次為凸面朝向共軛距離長(zhǎng)側(cè)的負(fù)彎月形透鏡、正透鏡、凸面朝向共軛距離短側(cè)的負(fù)彎月形透鏡、正透鏡；若設(shè)所述共軛距離長(zhǎng)側(cè)的負(fù)彎月形透鏡的d線的折射率為nd4、阿貝數(shù)為vd4、所述4片透鏡的焦點(diǎn)距離為f4r，廣角端時(shí)的不含有棱鏡和玻璃蓋片的空氣換算的后焦點(diǎn)為bfw，則滿足nd4＞1.75vd4＞351＜f4r/bfw＜4的關(guān)系。
本發(fā)明的第一廣角透鏡在從共軛距離長(zhǎng)側(cè)順序配置具有負(fù)的折射力的第一透鏡組、第二透鏡組和具有正的折射力的第三透鏡組，所述第二透鏡組與所述第一透鏡組和所述第三透鏡組相比為弱折射力，在從近距離到遠(yuǎn)距離的變倍時(shí)，所述第一透鏡組、所述第二透鏡組和所述第三透鏡組沿光軸移動(dòng)，其中，從近距離到遠(yuǎn)距離的變倍時(shí)，所述第一透鏡組和所述第二透鏡組的空氣間隔減小，所述第二透鏡組和所述第三透鏡組的空氣間隔增加，光圈位于所述第二透鏡組和所述第三透鏡組之間，若設(shè)所述廣角透鏡的無限遠(yuǎn)時(shí)的空氣換算的后焦點(diǎn)為bf，廣角透鏡的焦點(diǎn)距離為f，則滿足4＜bf/f＜6的關(guān)系。
本發(fā)明的第二廣角透鏡，透鏡組為三組以上，從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看，前端的透鏡為負(fù)透鏡，若設(shè)所述負(fù)透鏡的焦點(diǎn)距離為f1、阿貝數(shù)為abe1、d線的折射率為nd11、第三透鏡組的焦點(diǎn)距離為f3g，則滿足-0.025＜(1/f1/abe1)/(1/f3g)＜-0.0081.7＜nd11＜1.79的關(guān)系。
本發(fā)明的第三廣角透鏡是，從共軛距離短側(cè)看，4片透鏡的結(jié)構(gòu)是從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看依次為凸面朝向共軛距離長(zhǎng)側(cè)的負(fù)彎月形透鏡、正透鏡、凸面朝向共軛距離短側(cè)的負(fù)彎月形透鏡、正透鏡，若設(shè)共軛距離長(zhǎng)側(cè)的負(fù)彎月形透鏡的d線的折射率為nd4、阿貝數(shù)為vd4、所述4片透鏡的焦點(diǎn)距離為f4r、不含有棱鏡和玻璃蓋片的空氣換算的后焦點(diǎn)為bf，則滿足nd4＞1.75vd4＞351＜f4r/bf＜1.5的關(guān)系。
本發(fā)明的圖像放大投影系統(tǒng)，其特征在于包括使用所述各變焦透鏡或廣角透鏡的投影透鏡，還包括光源和空間光調(diào)制元件，該空間光調(diào)制元件通過從所述光源發(fā)射的光來進(jìn)行照明并且形成光學(xué)像；通過所述投影透鏡投影所述空間光調(diào)制元件上的光學(xué)像。
本發(fā)明的視頻投影儀，其特征在于包括使用了所述各個(gè)變焦透鏡或廣角透鏡的投影透鏡，還包括光源，按藍(lán)色、綠色、紅色的三色在時(shí)間上限制來自所述光源的光的機(jī)構(gòu)，和空間光調(diào)制元件，該空間光調(diào)制元件通過從所述光源發(fā)射的光來進(jìn)行照明并且形成光學(xué)像；通過所述投影透鏡投影所述空間光調(diào)制元件上的光學(xué)像。
本發(fā)明的背面投影儀，其特征在于具有所述的視頻投影儀、使從投影透鏡投影的光彎折的平面鏡；將所投影的光映出為圖像的透過型屏幕。
本發(fā)明的多圖像系統(tǒng)，其特征在于包括多臺(tái)所述的視頻投影儀，將所投影的光映出為圖像的透過型屏幕和框體，還包括分割圖像的圖像分割電路。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1的變焦透鏡的廣角端的結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1的變焦透鏡的望遠(yuǎn)端的結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明的實(shí)施例1的廣角端的像差圖；圖4是本發(fā)明的實(shí)施例1的望遠(yuǎn)端的像差圖；
圖5是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)2的變焦透鏡的廣角端的結(jié)構(gòu)圖；圖6是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)2的變焦透鏡的望遠(yuǎn)端的結(jié)構(gòu)圖；圖7是本發(fā)明的實(shí)施例2的廣角端的像差圖；圖8是本發(fā)明的實(shí)施例2的望遠(yuǎn)端的像差圖；圖9是比較例的變焦透鏡的廣角端的結(jié)構(gòu)圖；圖10是比較例的變焦透鏡的望遠(yuǎn)端的結(jié)構(gòu)圖；圖11是比較例的廣角端的像差圖；圖12是比較例的望遠(yuǎn)端的像差圖；圖13是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)3的變焦透鏡的廣角端的結(jié)構(gòu)圖；圖14是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)3的變焦透鏡的望遠(yuǎn)端的結(jié)構(gòu)圖；圖15是本發(fā)明的實(shí)施例3的廣角端的像差圖；圖16是本發(fā)明的實(shí)施例3的望遠(yuǎn)端的像差圖；圖17是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)4的變焦透鏡的廣角端的結(jié)構(gòu)圖；圖18是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)4的變焦透鏡的望遠(yuǎn)端的結(jié)構(gòu)圖；圖19是本發(fā)明的實(shí)施例4的廣角端的像差圖；圖20是本發(fā)明的實(shí)施例4的望遠(yuǎn)端的像差圖；圖21是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)5的變焦透鏡的廣角端的結(jié)構(gòu)圖；圖22是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)5的變焦透鏡的望遠(yuǎn)端的結(jié)構(gòu)圖；圖23是本發(fā)明的實(shí)施例5的廣角端的像差圖；圖24是本發(fā)明的實(shí)施例5的望遠(yuǎn)端的像差圖；圖25是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)6的變焦透鏡的廣角端的結(jié)構(gòu)圖；圖26是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)6的變焦透鏡的望遠(yuǎn)端的結(jié)構(gòu)圖；圖27是本發(fā)明的實(shí)施例6的廣角端的像差圖；圖28是本發(fā)明的實(shí)施例6的望遠(yuǎn)端的像差圖；圖29是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)5的廣角透鏡的結(jié)構(gòu)圖；圖30是本發(fā)明的實(shí)施例7的像差圖；圖31是本發(fā)明的實(shí)施例8的廣角透鏡的結(jié)構(gòu)圖；圖32是本發(fā)明的實(shí)施例8的像差圖；圖33是本發(fā)明的實(shí)施例9的廣角透鏡的結(jié)構(gòu)圖；圖34是本發(fā)明的實(shí)施例9的像差圖；
圖35是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)6的圖像放大投影系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖36是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)7的視頻投影儀的結(jié)構(gòu)圖；圖37是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)8的背面投影儀的結(jié)構(gòu)圖；圖38是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)9的多圖像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)所述本發(fā)明的第一變焦透鏡，由于在具有負(fù)的折射力的第二透鏡組的共軛距離的長(zhǎng)側(cè)有具有正折射力的透鏡，所以可以更小地抑制畸變像差。
根據(jù)所述本發(fā)明的第二變焦透鏡，可以減小倍率彩色像差。frear是相對(duì)光圈的共軛距離短側(cè)的透鏡組的焦點(diǎn)距離，表示相對(duì)光圈的共軛距離短側(cè)的透鏡組的藍(lán)色的倍率彩色像差的校正過度量。f1/abe1表示藍(lán)色的倍率彩色像差的產(chǎn)生量。通過從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看前端的負(fù)透鏡中產(chǎn)生的藍(lán)色倍率彩色像差的產(chǎn)生量來抵消相對(duì)光圈共軛距離短側(cè)的透鏡組中產(chǎn)生的藍(lán)色倍率彩色像差的校正過度，可以更小地抑制倍率彩色像差。nd11是從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看前端的負(fù)透鏡的d線折射率，折射率越高，藍(lán)色的倍率彩色像差的產(chǎn)生量越大。但是，折射率越高，藍(lán)色的內(nèi)部透過率越差，藍(lán)色的亮度變暗。
根據(jù)所述本發(fā)明的第三變焦透鏡，可以更小地抑制畸變像差和倍率彩色像差。共軛距離短側(cè)的透鏡產(chǎn)生大的畸變像差和倍率彩色像差，其折射力和形狀對(duì)其校正是重要的。從共軛距離短側(cè)起4片透鏡的結(jié)構(gòu)，從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看，凸面朝向共軛距離長(zhǎng)側(cè)的負(fù)彎月形透鏡校正畸變像差和倍率彩色像差的能力高。nd4和vd4是所述負(fù)彎月形透鏡的折射率和阿貝數(shù)，是抑制藍(lán)色的倍率彩色像差的校正過度的條件。f4r/bfw表示從共軛距離短側(cè)起4片透鏡的焦點(diǎn)距離與廣角端時(shí)的不含有棱鏡和玻璃蓋片的空氣換算的后焦點(diǎn)的比，與畸變像差和倍率彩色像差的校正、透鏡整體長(zhǎng)度和共軛距離長(zhǎng)側(cè)的透鏡的外徑有關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的第4～6的變焦透鏡，在廣角得到長(zhǎng)的后焦點(diǎn)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)高清晰的變焦透鏡。
根據(jù)本發(fā)明的第7～8的變焦透鏡，可以減小透鏡外徑，提供小型的變焦透鏡。
根據(jù)本發(fā)明的第9變焦透鏡，由第一透鏡組具有負(fù)的放大率，使共軛距離長(zhǎng)側(cè)的光瞳向共軛距離長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)，所以可以減小第一透鏡組的外徑。另外，第2～4透鏡組為了在廣角端到望遠(yuǎn)端的變倍的整個(gè)區(qū)域內(nèi)具有良好的像差校正，而分別向共軛距離長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)。光圈位于第二透鏡組內(nèi)，防止了共軛距離短側(cè)的光瞳位置變化。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)后焦點(diǎn)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)小型的變焦透鏡。
根據(jù)本發(fā)明的第10變焦透鏡，可以減小倍率彩色像差。frear是廣角端時(shí)的第2透鏡組到第4透鏡組的合成焦點(diǎn)距離，表示第2透鏡組到第4透鏡組的藍(lán)色倍率彩色像差的校正過度量。f1/abe1表示共軛距離長(zhǎng)側(cè)的前端的負(fù)透鏡的藍(lán)色倍率彩色像差的產(chǎn)生量。通過滿足上述關(guān)系式，可以通過從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看前端的負(fù)透鏡中產(chǎn)生的藍(lán)色倍率彩色像差的產(chǎn)生量來抵消第2透鏡組到第4透鏡組中產(chǎn)生的藍(lán)色倍率彩色像差的校正過度，可以更小地抑制倍率彩色像差。nd11是從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看前端的負(fù)透鏡的d線的折射率，折射率越高，藍(lán)色倍率彩色像差的產(chǎn)生量越大。但是，折射率越高，藍(lán)色的內(nèi)部透過率越差，藍(lán)色的亮度變暗。因此，通過所述關(guān)系式，實(shí)現(xiàn)了倍率彩色像差的產(chǎn)生量和內(nèi)部透過率的平衡。
根據(jù)本發(fā)明的第11變焦透鏡，可以更小地抑制畸變像差和倍率彩色像差。共軛距離短側(cè)的透鏡產(chǎn)生較大的畸變像差和倍率彩色像差，其能量和形狀對(duì)其校正是重要的。因此，從共軛距離短側(cè)起4片透鏡中的2片使用校正畸變像差和倍率彩色像差能力高的負(fù)彎月形透鏡。nd4和vd4是所述負(fù)彎月形透鏡的折射率和阿貝數(shù)，是抑制藍(lán)色的倍率彩色像差的校正過度的條件，f4r/bfw表示從共軛距離短側(cè)起4片透鏡的焦點(diǎn)距離與廣角端時(shí)的不含有棱鏡和玻璃蓋片的空氣換算的后焦點(diǎn)的比，與畸變像差和倍率彩色像差的校正、透鏡整體長(zhǎng)度和共軛距離長(zhǎng)側(cè)的透鏡的外徑有關(guān)。
根據(jù)所述本發(fā)明的第一廣角透鏡，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)的后焦點(diǎn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了由投影距離的變化引起的性能變化小的廣角透鏡。根據(jù)所述本發(fā)明的第2廣角透鏡，可以減小倍率彩色像差。根據(jù)所述本發(fā)明的第3廣角透鏡，可以更小地抑制畸變像差和倍率彩色像差。
根據(jù)所述本發(fā)明的圖像放大投影系統(tǒng)，可以投影畸變小的圖像。
根據(jù)所述本發(fā)明的視頻投影儀，由于較好地校正了倍率的彩色像差，所以可以使藍(lán)、綠、紅三色的圖像在屏幕上不偏移地進(jìn)行投影，可以得到明亮且高清晰的圖像。
根據(jù)所述本發(fā)明的背面投影儀，可以實(shí)現(xiàn)可得到高清晰畫面的裝置。
根據(jù)所述本發(fā)明的多圖像系統(tǒng)，由于較好地校正了畸變，所以各視頻投影儀的連接點(diǎn)更一致，可以得到高清晰的畫面。
所述第一變焦透鏡中，所述第二透鏡組的各透鏡的折射率從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看，最好是正、負(fù)、負(fù)、正、負(fù)。另外，所述第二透鏡組的各透鏡的折射力最好是從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看為正、負(fù)、負(fù)、負(fù)、正、負(fù)。
通過前述的第二透鏡組的折射力的配置，可以更小抑制畸變像差和倍率彩色像差，可以得到良好的其他像差的平衡。具有負(fù)折射力的第二組透鏡一般為從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看，由具有負(fù)、負(fù)、正的折射力的透鏡構(gòu)成。向共軛距離長(zhǎng)側(cè)添加正折射力的透鏡意味著負(fù)透鏡的折射力的增大，為了確保良好的性能，通過向共軛距離短側(cè)添加具有負(fù)折射力的透鏡，可以實(shí)現(xiàn)畸變像差、倍率彩色像差小的變焦透鏡。
另外，若所述第二透鏡組的透鏡中，從共軛長(zhǎng)側(cè)看第一片透鏡的焦點(diǎn)距離為f2top，所述第二透鏡組的焦點(diǎn)距離為f2g，則最好滿足-0.6＜f2g/f2top＜-0.15的關(guān)系。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以更小地抑制畸變像差和倍率彩色像差，可以得到良好的其他像差的平衡。
另外，若所述第二透鏡組的透鏡中，從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看第一片透鏡的焦點(diǎn)距離為f2top，相對(duì)光圈共軛距離短側(cè)的透鏡組的焦點(diǎn)距離為frear，則最好滿足0.25＜frear/f2top＜0.95的關(guān)系。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以更小地抑制畸變像差和倍率彩色像差，可以得到良好的其他像差的平衡。frear是相對(duì)光圈共軛距離短側(cè)的透鏡組的焦點(diǎn)距離，表示相對(duì)光圈共軛距離短側(cè)的透鏡組的畸變像差的產(chǎn)生量。f2top表示第二透鏡組的畸變像差的產(chǎn)生量。通過取兩者的平衡，可以更小地抑制畸變像差。
若所述第4變焦透鏡中，所述第一透鏡組的焦點(diǎn)距離為f1g、所述第二透鏡組的焦點(diǎn)距離為f2g、所述第三透鏡組的焦點(diǎn)距離為f3g、廣角端的所述變焦透鏡的焦點(diǎn)距離為fw，則最好滿足0.05＜fw/f1g＜0.2-0.9＜fw/f2g＜-0.60.5＜fw/f3g＜0.7的關(guān)系。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，抑制了透鏡整體長(zhǎng)度和透鏡外徑，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)高清晰的變焦透鏡。
若所述第5變焦透鏡中，所述第一透鏡組的焦點(diǎn)距離為f1g、所述第二透鏡組的焦點(diǎn)距離為f2g、所述第三透鏡組的焦點(diǎn)距離為f3g、廣角端的所述變焦透鏡的焦點(diǎn)距離為fw，則最好滿足0.3＜fw/f1g＜0.4-1.6＜fw/f2g＜-1.30.7＜fw/f3g＜0.9的關(guān)系。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，抑制了透鏡整體長(zhǎng)度和透鏡外徑，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)高清晰的變焦透鏡。
若所述第6變焦透鏡中，所述第一透鏡組的焦點(diǎn)距離為f1g、所述第二透鏡組的焦點(diǎn)距離為f2g、所述第三透鏡組的焦點(diǎn)距離為f3g、廣角端的所述變焦透鏡的焦點(diǎn)距離為fw，則最好滿足0.45＜fw/f1g＜0.6-2.0＜fw/f2g＜-1.60.9＜fw/f3g＜1.3的關(guān)系。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，抑制了透鏡整體長(zhǎng)度和透鏡外徑，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)高清晰的變焦透鏡。
所述第4到第6變焦透鏡中，相對(duì)光圈配置在共軛距離短側(cè)的透鏡中，正折射力的透鏡最好全部為阿貝數(shù)80以上。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)倍率的彩色像差小的變焦透鏡。
另外，相對(duì)光圈配置在共軛距離短側(cè)的透鏡中，負(fù)折射力的透鏡最好全部為阿貝數(shù)35以上。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)倍率的彩色像差小的變焦透鏡。
所述第1到第7的變焦透鏡中，所述變焦透鏡最好用于投影儀的投影透鏡。
另外，透鏡整個(gè)系統(tǒng)的倍率最好在-0.00058到-0.0188倍的范圍內(nèi)使用。
另外，最好F數(shù)是2.5或2.4。
另外，變焦比最好是1.5、1.6或1.65。
另外，最好不具有接合面。
所述第9變焦透鏡中，最好，所述第二透鏡組從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看第一片透鏡是負(fù)的折射力，第二片透鏡是正的折射力，由3片以上的透鏡構(gòu)成。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，得到了長(zhǎng)的后焦點(diǎn)，并可以得到良好的其他的像差平衡。
另外，在從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍時(shí)，所述第二透鏡組和所述第四透鏡組最好從共軛距離短側(cè)向長(zhǎng)側(cè)在光軸上進(jìn)行相同的移動(dòng)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，從廣角端到望遠(yuǎn)端的變倍整個(gè)區(qū)域上抑制了遠(yuǎn)心性的變化，進(jìn)一步更好地校正了慧差像差，可以使保持透鏡組的鏡筒構(gòu)造簡(jiǎn)化，可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)性能高的低成本的變焦透鏡。
另外，若所述第一透鏡組的焦點(diǎn)距離為f1g、所述第二透鏡組的焦點(diǎn)距離為f2g、所述第三透鏡組的焦點(diǎn)距離為f3g、所述第四透鏡組的焦點(diǎn)距離為f4g，廣角端的所述變焦透鏡的焦點(diǎn)距離為fw，則最好滿足-0.45＜fw/f1g＜-0.30.01＜fw/f2g＜0.30.18＜fw/f3g＜0.290.05＜fw/f4g＜0.2的關(guān)系。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以使后焦點(diǎn)變長(zhǎng)且小型化，可以更小地抑制畸變像差和倍率彩色像差，可以使其他像差的平衡變得良好。
所述第9到11的變焦透鏡中，構(gòu)成第三透鏡組和第四透鏡組的具有正折射力的透鏡最好全部阿貝數(shù)為80以上。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)倍率的彩色像差小的變焦透鏡。
另外，最好為用于投影儀的投影透鏡。
另外，最好透鏡整個(gè)系統(tǒng)的倍率在-0.00058到-0.0188倍的范圍內(nèi)使用。
另外，最好F數(shù)為2.5。
另外，最好變焦比是1.3。
另外，最好不具有接合面。
所述第一廣角透鏡中，從近距離到遠(yuǎn)距離的變倍時(shí)，最好第一透鏡組和第三透鏡組在光軸上進(jìn)行相同的移動(dòng)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以簡(jiǎn)化鏡筒構(gòu)造，可以降低成本。
另外，若設(shè)所述第一透鏡組的焦點(diǎn)距離為f1g、所述第二透鏡組的焦點(diǎn)距離為f2g、所述第三透鏡組的焦點(diǎn)距離為f3g、所述廣角透鏡的焦點(diǎn)距離為f，則最好滿足-0.4＜f/f1g＜-0.15-0.2＜f/f2g＜0.050.15＜f/f3g＜0.25的關(guān)系，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)小型且更好地校正了畸變像差和彩色像差的廣角透鏡。
所述本發(fā)明的第一到第三廣角透鏡中，構(gòu)成第三透鏡組的具有正折射力的透鏡最好全部d線的折射率在1.65以下。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以更小地抑制珀茲伐和，可以更小地抑制像面彎曲和非點(diǎn)像差。
另外，所述廣角透鏡最好為用于投影儀的投影透鏡。
另外，透鏡整個(gè)系統(tǒng)的倍率最好在-0.00058到-0.0188倍的范圍內(nèi)使用。
另外，F(xiàn)數(shù)最好是2.5。
另外，最好不具有接合面。
下面，參照

本發(fā)明的一實(shí)施形態(tài)。
(實(shí)施形態(tài)1)圖1表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1的變焦透鏡的廣角端的結(jié)構(gòu)圖。圖2表示圖1所示的變焦透鏡的望遠(yuǎn)端的結(jié)構(gòu)圖。圖1所示的變焦透鏡10從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看依次配置正的折射力的第一透鏡組11、負(fù)的折射力的第二透鏡組12、正的折射力的第三透鏡組13。14是棱鏡等玻璃塊。15是像面，在攝像系統(tǒng)的情況下為膠片和CCD，在投影裝置的情況下為作為空間調(diào)制元件的LCD等。該圖中，所謂共軛距離長(zhǎng)的一側(cè)，是指像面15的相反側(cè)。
在從廣角端(圖1)向望遠(yuǎn)端(圖2)變倍時(shí)，第一透鏡組11和第三透鏡組13向共軛距離長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)，第二透鏡組12向共軛距離短側(cè)移動(dòng)。
正折射力的第一透鏡組11的結(jié)構(gòu)是從共軛距離長(zhǎng)側(cè)起為負(fù)透鏡11a、正透鏡11b的兩片結(jié)構(gòu)。負(fù)透鏡11a使用折射率高、阿貝數(shù)小的玻璃材料。由于倍率的彩色像差減小時(shí)，藍(lán)色側(cè)的倍率彩色像差急劇變大，所以通過使用阿貝數(shù)小的玻璃材料來減小藍(lán)色側(cè)的倍率彩色像差。
負(fù)的折射力的第二透鏡組12為變倍透鏡組。第二透鏡組12的結(jié)構(gòu)是從共軛距離長(zhǎng)側(cè)起，為正透鏡12a、負(fù)透鏡12b、負(fù)透鏡12c、正透鏡12d、負(fù)透鏡12e的5片結(jié)構(gòu)。共軛距離長(zhǎng)側(cè)的正透鏡12a在廣角端側(cè)產(chǎn)生正的畸變。尤其產(chǎn)生了高次的畸變。由于透鏡系統(tǒng)整體的廣角端為負(fù)的畸變，所以該正透鏡12a的正的畸變校正了透鏡系統(tǒng)整體的負(fù)的畸變，而減小了廣角端的畸變。該正透鏡12a使用折射率高、阿貝數(shù)大的玻璃材料。由此，減小了藍(lán)色側(cè)的倍率的彩色像差。為了使畸變像差的產(chǎn)生也與倍率的彩色像差同時(shí)產(chǎn)生，使用阿貝數(shù)大的玻璃材料以減小倍率的彩色像差。
正的折射力的第三透鏡組13為變倍透鏡組。光圈16位于第三透鏡組13內(nèi)，變倍時(shí)與第三透鏡組13一起移動(dòng)，抑制了變倍時(shí)的遠(yuǎn)心性的變化。
本實(shí)施形態(tài)在從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看，正的折射力的第一透鏡組11為前端的三組結(jié)構(gòu)的變焦結(jié)構(gòu)中，通過使從負(fù)折射力的第二透鏡組12的共軛距離長(zhǎng)側(cè)起第一片的透鏡12a為正的折射力，實(shí)現(xiàn)了畸變小的投影透鏡。下面，具體說明該情況。
變焦透鏡的畸變由各透鏡組的折射力和距光圈的各透鏡組的距離來決定。因此，雖然通過由變焦進(jìn)行的透鏡組的移動(dòng)，各透鏡組的折射力并不變化，但是由于各透鏡組和距光圈的距離變化，所以產(chǎn)生了畸變的變化。這時(shí)，通過使透鏡的形狀為對(duì)畸變有利的形狀，例如相對(duì)光圈同心的形狀，減小了畸變，但是慧差像差和非點(diǎn)像差增大，不能得到良好的性能。
從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看具有正折射力的透鏡組為前端的變焦透鏡是容易增大變焦倍率、對(duì)F數(shù)小的明亮的透鏡有利的結(jié)構(gòu)。例如，在從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看，具有正、負(fù)、正、正的折射力的透鏡組、從廣角端向望遠(yuǎn)端的變倍時(shí)從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看，第二透鏡組和第三透鏡組沿光軸移動(dòng)的4組變焦透鏡中，將第四透鏡組固定在共軛距離短側(cè)的共軛點(diǎn)。因此，通過使通過第四透鏡組的光束一定，由第四透鏡組產(chǎn)生的像差不因變焦而變化，可以實(shí)現(xiàn)高的光學(xué)性能。另外，由于通過第四透鏡組的主光線位置也不變化，所以在用于投影儀的情況下，可以實(shí)現(xiàn)光瞳與照明系統(tǒng)的匹配、到畫面周圍為止都明亮的投影儀。
另外，從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看具有負(fù)、正的折射力的透鏡組的反望遠(yuǎn)型透鏡，即所謂的反遠(yuǎn)距焦點(diǎn)型透鏡，相對(duì)光圈前后的透鏡組的折射力的非對(duì)稱性大，所以產(chǎn)生了大的畸變，但是由于第一透鏡組具有負(fù)的折射力，故光瞳前進(jìn)，通過第一透鏡組的主光線通過接近光軸的位置，所以第一透鏡組的畸變像差的產(chǎn)生量小。該結(jié)構(gòu)中，在負(fù)的第一透鏡組中，向共軛距離長(zhǎng)側(cè)添加了正透鏡，由此產(chǎn)生高次的畸變像差，來抑制透鏡整個(gè)系統(tǒng)的畸變。
因此，前述這種反遠(yuǎn)距焦點(diǎn)型的兩組變焦透鏡畸變校正能力較高，可以很好地用作廣角的變焦透鏡。進(jìn)一步，后焦點(diǎn)變長(zhǎng)。但是，減小F數(shù)很困難，在由變焦進(jìn)行的變倍中F數(shù)變化，變焦比不能取得大。進(jìn)一步，后焦點(diǎn)在變焦的變倍中變化，共軛距離短側(cè)的光瞳位置也從共軛距離短側(cè)的共軛點(diǎn)發(fā)生了變化。
圖1所示的變焦透鏡10，通過在從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看時(shí)使具有正折射力的第一透鏡組11為前端，與所述4組變焦透鏡相同，減小了F數(shù)、確保了大的變焦比。另外，由于在第二透鏡組12中，向共軛距離長(zhǎng)側(cè)添加正透鏡12a，所以得到了前文所述的反遠(yuǎn)距焦點(diǎn)型的在負(fù)的透鏡組的前端添加正透鏡這樣的效果，可以更小地抑制畸變像差。
即，本實(shí)施形態(tài)的變焦透鏡從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看時(shí)，具有正折射力的第一透鏡組11為前端，且向第二透鏡組12的共軛距離長(zhǎng)側(cè)添加正透鏡12a，由此可以減小F數(shù)、確保大的變焦比，且可更小地抑制畸變像差。
另外，第二透鏡組12中，由變焦引起的倍率變化大，第二透鏡組12單獨(dú)像差小是在整個(gè)變焦區(qū)域中發(fā)揮高光學(xué)性能的條件。圖1所示的變焦透鏡10的第二透鏡組12如前所述，從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看由具有正、負(fù)、負(fù)、正、負(fù)的折射力的透鏡構(gòu)成，所以可以更小地校正第二透鏡組12的像差，可以在整個(gè)變焦區(qū)域中發(fā)揮高光學(xué)性能。
下面，說明在本實(shí)施形態(tài)的變焦透鏡中，在光學(xué)性能上好的結(jié)構(gòu)。若從第二透鏡組12的共軛距離長(zhǎng)側(cè)起第一片透鏡12a的焦點(diǎn)距離為f2top、第二透鏡組12的焦點(diǎn)距離為f2g，則最好滿足下述的式(1)。
-0.6＜f2g/f2top＜-0.15 (1)式(1)相對(duì)第二透鏡組12整體的折射率規(guī)定了從第二透鏡組12的共軛距離長(zhǎng)側(cè)起第一片透鏡12a的折射力。通過滿足式(1)，更小地抑制了畸變像差和倍率彩色像差，可以使其他像差的平衡良好。
若超過式(1)的下限，則第二透鏡組12的第一片透鏡12a的折射力變大，第二透鏡組12的像差變大，由變焦引起的光學(xué)性能的變化變大。若超過上限，則第二透鏡組12的第一片透鏡12a的折射力變小，畸變的校正效果變小，由變焦引起的畸變像差的變化變大。
接著，若設(shè)從第二透鏡組12的共軛距離長(zhǎng)側(cè)起第一片透鏡12a的焦點(diǎn)距離為f2top，相對(duì)光圈16共軛距離短側(cè)(后側(cè))的透鏡組(透鏡13c～透鏡13i)的焦點(diǎn)距離為frear，則最好滿足下述的式(2)。
0.25＜frear/f2top＜0.95 (2)式(2)相對(duì)對(duì)于光圈16共軛距離短側(cè)的透鏡組的折射力，規(guī)定了從第二透鏡組12的共軛距離長(zhǎng)側(cè)起第一片透鏡12a的折射力。
相對(duì)光圈16后側(cè)的透鏡組的折射力的大小與畸變像差的產(chǎn)生量有關(guān)。抵消相對(duì)光圈16后側(cè)的透鏡組產(chǎn)生的畸變像差的是從第二透鏡組12的共軛距離長(zhǎng)側(cè)起第一片正透鏡12a，需要取兩者的折射力的平衡。式(2)表示該平衡。通過滿足式(2)，可以更小地抑制畸變像差和倍率彩色像差，可以使其他像差的平衡變得良好。
若超過式(2)的下限，則第二組透鏡12的第一片透鏡12a的折射力變小，畸變因負(fù)量而變大，由變焦引起的畸變的變化也變大。若超過式(2)的上限，則第一片透鏡12a的折射力變大，第二透鏡組12的像差變大，由變焦引起的光學(xué)性能的變化變大。
接著，若從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看前端的透鏡組(第一透鏡組11)中，前端的負(fù)透鏡11a的焦點(diǎn)距離為f1、阿貝數(shù)為abe1、d線的折射率為nd11，相對(duì)光圈16共軛距離短側(cè)(后端)的透鏡組(透鏡13c～透鏡13i)的焦點(diǎn)距離為frear，則最好滿足下述的式(3)(4)。
-0.018＜(1/f1/abe1)/(1/frear)＜0 (3)1.7＜nd11＜1.79(4)若相對(duì)光圈16共軛距離短側(cè)的透鏡組校正彩色像差，則藍(lán)色的倍率彩色像差為校正過度。抵消該藍(lán)色的倍率彩色像差的校正過度的是從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看時(shí)前端的透鏡組11中，前端的負(fù)透鏡11a。
式(3)表示從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看前端的透鏡組11中，前端的負(fù)透鏡11a的藍(lán)色的倍率的彩色像差產(chǎn)生量，和相對(duì)光圈16共軛距離短側(cè)的透鏡組的藍(lán)色的倍率彩色像差的校正過度量的關(guān)系。若超過式(3)的下限，則為藍(lán)色的倍率彩色像差的校正不足和紅色的倍率彩色像差的校正不足。若超過上限，則藍(lán)色的倍率彩色像差因校正過度而變大。
另外，從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看前端的負(fù)透鏡11a最好是折射率高、阿貝數(shù)小。但是，前述的玻璃材料具有內(nèi)部透過率變差的特性。式(4)是從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看前端的透鏡組中，前端的負(fù)透鏡的折射率的規(guī)定，若超過下限，則不能變小藍(lán)色的倍率的彩色像差的校正過量，若超過上限，則內(nèi)部透過率變低，色平衡變差。
接著，從共軛距離短側(cè)起4片透鏡(透鏡13f、13g、13h、13i)的結(jié)構(gòu)是，從共軛距離長(zhǎng)側(cè)起依次由凸面朝向共軛距離長(zhǎng)側(cè)的負(fù)彎月形透鏡13f、正透鏡13g、凸面朝向共軛距離短側(cè)的負(fù)彎月形透鏡13h、正透鏡13i構(gòu)成，若設(shè)共軛距離長(zhǎng)側(cè)的負(fù)彎月形透鏡13f的d線的折射率為nd4、阿貝數(shù)為vd4，從共軛距離短側(cè)起4片透鏡(透鏡13f、13g、13h、13i)的焦點(diǎn)距離為f4r，廣角端時(shí)的不含有棱鏡或玻璃蓋片的空氣換算的后焦點(diǎn)為bfw，則最好滿足下述的式(5)～(7)。
nd4＞1.75 (5)vd4＞40 (6)1＜f4r/bfw＜4 (7)由于負(fù)彎月形透鏡13f、13h的凸面分別向著不同方向，所以對(duì)倍率彩色像差和畸變像差的降低有利?；兿癫畹男Ｕ校姑娉蚬曹椌嚯x長(zhǎng)側(cè)的負(fù)彎月形透鏡13f有效作用，倍率的彩色像差的校正中凸面朝向共軛距離短側(cè)的負(fù)彎月形透鏡13h有效作用。
式(5)表示共軛距離長(zhǎng)側(cè)的負(fù)彎月形透鏡13f的d線的折射率，若超過下限，則像面彎曲變大。式(6)表示共軛距離長(zhǎng)側(cè)的負(fù)彎月形透鏡13f的阿貝數(shù)，若超過下限，則倍率的彩色像差變大。
式(7)表示從共軛距離短側(cè)起4片透鏡的焦點(diǎn)距離比廣角端時(shí)的不含有棱鏡和玻璃蓋片的空氣換算的后焦點(diǎn)大的情況。即，表示在F數(shù)光線從共軛距離短側(cè)入射到4片透鏡中時(shí)，向著共軛距離短側(cè)在收斂狀態(tài)下使用的情況。若超過下限，則共軛距離長(zhǎng)側(cè)的透鏡的外徑變大，畸變像差、倍率的彩色像差變大。若超過上限，則透鏡整體長(zhǎng)度變大，不能確保后焦點(diǎn)。
接著，從廣角向望遠(yuǎn)的變倍時(shí)，第一透鏡組11、第二透鏡組12和第三透鏡組13沿光軸移動(dòng)，第一透鏡組11向共軛距離長(zhǎng)側(cè)單調(diào)移動(dòng)，第二透鏡組12向共軛距離短側(cè)單調(diào)移動(dòng)，第三透鏡組13向共軛距離長(zhǎng)側(cè)單調(diào)移動(dòng)，若設(shè)廣角端的變焦透鏡10的無限遠(yuǎn)時(shí)的空氣換算的后焦點(diǎn)為bfw、廣角端的變焦透鏡10的焦點(diǎn)距離為fw，則最好滿足下面的式(8)，也可滿足式(8a)的關(guān)系。
0.5＜bfw/fw＜2.4 (8)1.6＜bfw/fw＜2.4 (8a)
式(8)規(guī)定了后焦點(diǎn)。投影儀的投影透鏡，尤其是使用反射型的空間調(diào)制元件的情況下，需要長(zhǎng)的后焦點(diǎn)。若超過下限，則插入到透鏡和空間調(diào)制元件之間的棱鏡類型的配置困難，不能構(gòu)成系統(tǒng)。若超過上限，則透鏡整體長(zhǎng)度和透鏡外徑變大，并非優(yōu)選。
接著，若設(shè)第一透鏡組11的焦點(diǎn)距離為f1g、第二透鏡組12的焦點(diǎn)距離為f2g、第三透鏡組13的焦點(diǎn)距離為f3g、廣角端的變焦透鏡10的焦點(diǎn)距離為fw，則最好滿足下述的式(9)～(11)，也可以滿足式(9a)～(11a)。
0.05＜fw/f1g＜0.6(9)-2＜fw/f2g＜-0.6 (10)0.5＜fw/f3g＜1.3 (11)0.05＜fw/f1g＜0.2(9a)-0.9＜fw/f2g＜-0.6 (10a)0.5＜fw/f3g＜0.7 (11a)式(9)規(guī)定第一透鏡組11的焦點(diǎn)距離。若超過下限，則由變焦引起的倍率變化量減小。若超過上限，則不能確保后焦點(diǎn)。式(10)規(guī)定第二透鏡組12的焦點(diǎn)距離。若超過下限，則在廣角端側(cè)和望遠(yuǎn)端側(cè)彗差像差變化變大。若超過上限，則不能確保后焦點(diǎn)，并且，第二透鏡組12的移動(dòng)量變大，透鏡的大小變大。
式(11)規(guī)定第三透鏡組13的焦點(diǎn)距離。若超過下限，則不能確保遠(yuǎn)心性，并且，透鏡整體長(zhǎng)度變長(zhǎng)。若超過上限，則不能確保遠(yuǎn)心性，并且透鏡外徑變大。
接著，相對(duì)光圈16位于共軛距離短側(cè)的具有正折射力的透鏡(透鏡13c、13d、13g、13i)最好全部構(gòu)成為阿貝數(shù)為80以上。相對(duì)光圈16，共軛距離短側(cè)的透鏡組整體具有正的折射力，為了確保遠(yuǎn)心性，主光線大大彎曲，產(chǎn)生較大的彩色像差。尤其，倍率的彩色像差變大。通過相對(duì)光圈16位于共軛距離短側(cè)的具有正的折射力的透鏡全部由阿貝數(shù)80以上構(gòu)成，可以減小倍率的彩色像差。
接著，相對(duì)光圈16位于共軛距離短側(cè)的具有負(fù)的折射力的透鏡(透鏡13e、13f、13h)最好全部由阿貝數(shù)35以上構(gòu)成。相對(duì)光圈16共軛距離短側(cè)的透鏡組整體具有正的折射力，為了確保遠(yuǎn)心性，主光線大大彎曲，產(chǎn)生較大的彩色像差。尤其，倍率的彩色像差變大。通過相對(duì)光圈16位于共軛距離短側(cè)的具有負(fù)的折射力的透鏡全部由阿貝數(shù)35以上構(gòu)成，可以減小倍率彩色像差。
接著，在從廣角向望遠(yuǎn)的變倍時(shí)，第一透鏡組11、第二透鏡組12和第三透鏡組13沿光軸移動(dòng)，第一透鏡組11向共軛距離長(zhǎng)側(cè)單調(diào)移動(dòng)，第二透鏡組12向共軛距離短側(cè)單調(diào)移動(dòng)，第三透鏡組13向共軛距離長(zhǎng)側(cè)單調(diào)移動(dòng)，光圈16與第三透鏡組13的移動(dòng)連動(dòng)，若將從廣角端到望遠(yuǎn)端的第一透鏡組11的移動(dòng)量設(shè)為DG1、廣角端到望遠(yuǎn)端的第三透鏡組13的移動(dòng)量設(shè)為DG3、廣角端的變焦透鏡10的焦點(diǎn)距離設(shè)為fw，則最好滿足下述的式(12)。
|(DG1-DG3)/fw|＜0.15 (12)式(12)規(guī)定第一透鏡組11和第三透鏡組13的移動(dòng)量的差，若超過該范圍，則透鏡外徑變大。
(實(shí)施例1)下面，說明實(shí)施形態(tài)1的實(shí)施例1。實(shí)施例1的透鏡結(jié)構(gòu)與圖1、2的結(jié)構(gòu)相同，是廣角端的FNO＝2.5、焦點(diǎn)距離f＝37.08、半視場(chǎng)角＝24.2°的設(shè)計(jì)例。實(shí)施例1的前述式(1)～(12)的各值如下所述。
式(1)f2g/f2top＝-0.22式(2)frear/f2top＝0.33式(3)(1/f1/abe1)/(1/frear)＝-0.01式(4)nd11＝1.78472式(5)nd4＝1.7725式(6)vd4＝49.62式(7)f4r/bfw＝1.08式(8)bfw/fw＝2.07式(9)fw/f1g＝0.16式(10)fw/f2g＝-0.78式(11)fw/f3g＝0.59式(12)|(DG1-DG3)/fw|＝0.11
接著，表1表示具體的數(shù)值，表2表示變焦數(shù)據(jù)。表1中，ri(mm)是透鏡各面的曲率半徑，di(mm)是透鏡厚度或透鏡間間隔，ni是各透鏡的d線的折射率，vi是各透鏡的d線的阿貝數(shù)。其對(duì)于下面的表3、5、7也相同。在表1的例子中，r1～r4是第一透鏡組，r5～r14是第二透鏡組，r15～r33是第三透鏡組，r19是光圈。
` (表1)

(表2)

圖3的各圖分別表示實(shí)施例1的廣角端的球面像差(mm)、非點(diǎn)像差(mm)和畸變像差(％)，其對(duì)于下面的圖7、11、15也相同。圖4的各圖分別表示實(shí)施例1的望遠(yuǎn)端的球面像差(mm)、非點(diǎn)像差(mm)、畸變像差(％)，其對(duì)于下面的圖8、12、16也相同。從圖3、4可以看出，實(shí)施例1的變焦透鏡顯示了良好的像差性能。
(實(shí)施形態(tài)2)圖5表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)2的變焦透鏡的廣角端的結(jié)構(gòu)圖。圖6表示圖5所示的變焦透鏡的望遠(yuǎn)端的結(jié)構(gòu)圖。圖5所示的變焦透鏡20從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看依次配置了正的折射力的第一透鏡組21、負(fù)的折射力的第二透鏡組22、正的折射力的第三透鏡組23。由于玻璃塊14、像面15、光圈16具有與圖1相同的結(jié)構(gòu)，所以標(biāo)以相同符號(hào)并省略其說明。本圖中，所謂共軛距離長(zhǎng)側(cè)是與像面15相反的側(cè)。
從廣角端(圖5)向望遠(yuǎn)端(圖6)的變倍時(shí)，第一透鏡組21和第三透鏡組23向共軛距離長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)，第二透鏡組22向共軛距離短側(cè)移動(dòng)。
正的折射力的第一透鏡組21的結(jié)構(gòu)是從共軛距離長(zhǎng)側(cè)為負(fù)透鏡21a、正透鏡21b的兩片結(jié)構(gòu)。負(fù)透鏡使用折射率高、阿貝數(shù)小的玻璃材料。由于若減小倍率的彩色像差，則藍(lán)色側(cè)的倍率彩色像差急劇變大，所以使用阿貝數(shù)小的玻璃材料，減小藍(lán)色側(cè)的倍率彩色像差。
負(fù)的折射力的第二透鏡組22是變倍透鏡組。第二透鏡組22的結(jié)構(gòu)是從共軛距離長(zhǎng)側(cè)為正透鏡22a、負(fù)透鏡22b、負(fù)透鏡22c、正透鏡22d、負(fù)透鏡22e的5片結(jié)構(gòu)。共軛距離長(zhǎng)側(cè)的正透鏡22a在廣角端側(cè)產(chǎn)生正的畸變。尤其產(chǎn)生了高次的畸變。由于透鏡系統(tǒng)整體的廣角端為負(fù)的畸變，所以該正透鏡22a的正的畸變校正了透鏡系統(tǒng)整體的負(fù)的畸變，減小了廣角端的畸變。該正透鏡22a使用折射率高、阿貝數(shù)大的玻璃材料。由此，減小了藍(lán)色側(cè)的倍率的彩色像差。由于畸變像差的產(chǎn)生與倍率的彩色像差同時(shí)產(chǎn)生，所以使用阿貝數(shù)大的玻璃材料，減小了倍率的彩色畸變。
正的折射力的第三透鏡組23(透鏡23a～23h)為變倍透鏡組。光圈16位于第三透鏡組23內(nèi)，變倍時(shí)，與第三透鏡組23同時(shí)移動(dòng)，可以抑制變倍時(shí)的遠(yuǎn)心性的變化。
本實(shí)施形態(tài)中，最好滿足前述各式，最好代替式(8)滿足下述的式(8b)。
1＜bfw/fw＜1.8 (8b)最好代替前述式(9)～(11)，滿足下述的式(9b)～(11b)，最好滿足前述式(12)。
0.3＜fw/f1g＜0.4 (9b)-1.6＜fw/f2g＜-1.3 (10b)0.7＜fw/f3g＜0.9 (11b)(實(shí)施例2)下面，說明實(shí)施形態(tài)2的實(shí)施例2。實(shí)施例2與圖5、6的結(jié)構(gòu)相同，是廣角端的FNO＝2.4、焦點(diǎn)距離f＝55.83、半視場(chǎng)角＝16.7°的設(shè)計(jì)例。實(shí)施例2的前述式(1)～(7)、(8b)～(11b)、(12)的各值如下所述。
式(1)f2g/f2top＝-0.15式(2)frear/f2top＝0.276式(3)(1/f1/abe1)/(1/frear)＝-0.0144式(4)nd11＝1.78472式(5)nd4＝1.7725式(6)vd4＝49.62式(7)f4r/bfw＝1.67式(8b)bfw/fw＝1.39式(9b)fw/f1g＝0.394
式(10b)fw/f2g＝-1.5式(11b)fw/f3g＝0.82式(12)|(DG1-DG3)/fw|＝7.5×10-5接著，表3表示具體的數(shù)值，表4表示變焦數(shù)據(jù)。表3中，r1～r4是第一透鏡組，r5～r14是第二透鏡組，r15～r31是第三透鏡組，r15是光圈。
(表3)

(表4)

圖7、8表示實(shí)施例2的各像差性能，實(shí)施例2的變焦透鏡顯示了良好的性能。
(比較例1)圖9表示比較例1的變焦透鏡的廣角端的結(jié)構(gòu)圖。圖10表示圖9所示的變焦透鏡的望遠(yuǎn)端的結(jié)構(gòu)圖。圖9所示的變焦透鏡100從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看依次配置了正的折射力的第一透鏡組101(101a～101b)、負(fù)的折射力的第二透鏡組102(102a～102c)、正的折射力的第三透鏡組103(103a～103h)。玻璃塊14、像面15、光圈16是與圖5相同的結(jié)構(gòu)，共軛距離長(zhǎng)側(cè)也與圖5相同。
相對(duì)圖5所示的實(shí)施例1中第二透鏡組22從共軛距離長(zhǎng)側(cè)為正、負(fù)、負(fù)、正、負(fù)的折射力的5片結(jié)構(gòu)，圖9所示的比較例1是第二透鏡組102為負(fù)、負(fù)、正的折射力的三片結(jié)構(gòu)。即，相對(duì)實(shí)施例1中從第二透鏡組22的共軛距離長(zhǎng)側(cè)看的前端透鏡22a為正折射力，比較例1中，與此相當(dāng)?shù)耐哥R102a為負(fù)折射力。
比較例1是廣角端的FNO＝2.5、焦點(diǎn)距離f＝55.87、半視場(chǎng)角＝16.7°的設(shè)計(jì)例。下面的表5表示具體的數(shù)值，表6表示變焦數(shù)據(jù)。表5中，r1～r4是第一透鏡組，r5～r10是第二透鏡組，r11～r27是第三透鏡組，r11是光圈。
(表5)

(表6)

圖11是比較例的廣角端的像差圖。圖12是比較例的望遠(yuǎn)端的像差圖。比較例1除第二透鏡組之外與實(shí)施例2為大致相同的結(jié)構(gòu)，同時(shí)畸變?cè)趶V角端為-2.4％，在望遠(yuǎn)端為+1％。若與圖7、8的實(shí)施例2的像差圖比較，可以看出實(shí)施例2通過在第二透鏡組中向共軛距離長(zhǎng)側(cè)添加正透鏡，畸變像差減小了。
(實(shí)施形態(tài)3)圖13表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)3的變焦透鏡的廣角端的結(jié)構(gòu)圖。圖14表示圖13所示的變焦透鏡的望遠(yuǎn)端的結(jié)構(gòu)圖。圖13所示的變焦透鏡30從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看依次配置正的折射力的第一透鏡組31、負(fù)的折射力的第二透鏡組32、正的折射力的第三透鏡組33。玻璃塊14、像面15、光圈16是與圖1相同的結(jié)構(gòu)，所以標(biāo)以相同符號(hào)并省略其說明。該圖中，所謂共軛距離長(zhǎng)側(cè)是像面15的相反側(cè)。
在從廣角端(圖13)向望遠(yuǎn)端(圖14)的變倍時(shí)，第一透鏡組31固定，第三透鏡組33向共軛距離長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)，第二透鏡組32向共軛距離短側(cè)移動(dòng)。
第一透鏡組31(透鏡31a～31d)的結(jié)構(gòu)從共軛距離長(zhǎng)側(cè)起是負(fù)、正、正、負(fù)透鏡的4片結(jié)構(gòu)。第二透鏡組(透鏡32a～32f)具有負(fù)的折射力，為變倍透鏡組。第二透鏡組32的結(jié)構(gòu)是從共軛距離長(zhǎng)側(cè)起為正、負(fù)、負(fù)、負(fù)、正、負(fù)透鏡的5片結(jié)構(gòu)。共軛距離長(zhǎng)側(cè)的正透鏡32a在廣角端側(cè)產(chǎn)生正的畸變。尤其產(chǎn)生了高次畸變。由于透鏡系統(tǒng)整體的廣角端為負(fù)的畸變，所以該正透鏡32a的正的畸變校正透鏡系統(tǒng)整體的負(fù)的畸變，減小了廣角端的畸變。
該正透鏡32a使用折射率高、阿貝數(shù)大的玻璃材料。由此，減小了藍(lán)色側(cè)的倍率的彩色像差。由于畸變像差的產(chǎn)生與倍率的彩色像差同時(shí)產(chǎn)生，所以使用阿貝數(shù)大的玻璃材料，減小倍率的彩色畸變。
第三透鏡組33(透鏡33a～33i)具有正的折射率，為變倍透鏡組。光圈16位于第二透鏡組32和第三透鏡組33之間，變倍時(shí)，與第三透鏡組33一起移動(dòng)，抑制了變倍時(shí)的遠(yuǎn)心性的變動(dòng)。
本實(shí)施形態(tài)中，最好滿足前述式(1)、(2)、(5)、(6)、(7)的至少任意一個(gè)。另外，最好代替式(8)滿足下述的式(8c)。
0.5＜bfw/fw＜1.3(8c)最好代替前述式(9)～(11)，滿足下述的式(9c)～(11c)。
0.45＜fw/f1g＜0.6 (9c)-2.0＜fw/f2g＜-1.6 (10c)0.9＜fw/f3g＜1.3(11c)另外，最好代替前述式(12)，滿足下述的式(12a)。
|DG3/fw|＜0.15 (12a)(實(shí)施例3)下面，說明實(shí)施形態(tài)3的實(shí)施例3。實(shí)施例3的透鏡結(jié)構(gòu)與圖13、14的結(jié)構(gòu)相同，是廣角端的FNO＝2.5、焦點(diǎn)距離f＝96.39、半視場(chǎng)角＝10.25°的設(shè)計(jì)例。實(shí)施例3的前述式(1)、(2)、(5)～(7)、(8c)～(11c)、(12a)的各值如下所述。
式(1)f2g/f2top＝-0.54式(2)frear/f2top＝0.86式(5)nd4＝1.7725式(6)vd4＝49.62式(7)f4r/bfw＝2.05式(8c)bfw/fw＝0.89式(9c)fw/f1g＝0.53式(10c)fw/f2g＝-1.82式(11c)fw/f3g＝1.14式(12a)|(DG1-DG3)/fw|＝0.15接著，下面的表7表示具體的數(shù)值，表8表示變焦數(shù)據(jù)。表7中，r1～r8是第一透鏡組，r9～r20是第二透鏡組，r21～r39是第三透鏡組，r21是光圈。
(表7)

(表8)

圖15、16表示實(shí)施例3的各像差性能，實(shí)施例3的變焦透鏡顯示了良好的像差性能。
另外，上述實(shí)施形態(tài)1～3雖然以透鏡組為3組的結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行了說明，但是也可以是4組以上的透鏡結(jié)構(gòu)，若從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看，第二組的前端透鏡是正的折射力時(shí)，可得到所述本發(fā)明的效果。
另外，滿足前述式(8)、式(9)～(11)、式(12)的結(jié)構(gòu)如所述實(shí)施形態(tài)1～3所示，以三組結(jié)構(gòu)中第二組的前端透鏡為正的折射力的結(jié)構(gòu)為前提進(jìn)行了說明，但是并不限于該結(jié)構(gòu)。即，式(8)、式(9)～(11)適用于4組以上的透鏡，以及適用于第二組的前端透鏡為負(fù)折射力的結(jié)構(gòu)時(shí)，也可獲得通過滿足如上所述的各式帶來的效果。另外，式(12)適用于第二組的前端透鏡為負(fù)的折射力的結(jié)構(gòu)時(shí)，也可得到滿足如前所述式(12)帶來的效果。這對(duì)于式(8a)～(8c)、式(9a)～(11a)、式(9b)～(11b)、式(9c)～(11c)、式(12a)也相同。
(實(shí)施形態(tài)4)圖17是實(shí)施形態(tài)4的變焦透鏡的廣角端的結(jié)構(gòu)圖。圖18是圖17所示的變焦透鏡的望遠(yuǎn)端的結(jié)構(gòu)圖。圖17所示的變焦透鏡110是從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看為負(fù)折射力的第一透鏡組111、正折射力的第二透鏡組112、正折射力的第三透鏡組113、正折射力的第四透鏡組114的4組結(jié)構(gòu)。15是棱鏡等的玻璃塊。16表示像面，在攝像系統(tǒng)的情況下是膠片和CCD，在投影裝置的情況下是作為空間調(diào)制元件的LCD等。另外，圖17的例子中，所謂共軛距離長(zhǎng)的一側(cè)是像面16的相反側(cè)(下面的各圖中也相同)。
另外，在從廣角端(圖17)向望遠(yuǎn)端(圖18)的變倍時(shí)，第一透鏡組111向共軛距離短側(cè)移動(dòng)，第二透鏡組112向共軛距離長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)，第三透鏡組113向共軛距離長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)，第四透鏡組114向共軛距離長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)。
第一透鏡組11的結(jié)構(gòu)為，從共軛距離長(zhǎng)側(cè)依次是負(fù)透鏡111a、正透鏡111b、負(fù)透鏡111c、負(fù)透鏡111d、負(fù)透鏡111e、正透鏡111f的6片結(jié)構(gòu)。
第二透鏡組112為變倍透鏡組。第二透鏡組112的結(jié)構(gòu)是從共軛距離長(zhǎng)側(cè)為負(fù)透鏡112a、正透鏡112b、正透鏡112c的三片結(jié)構(gòu)。為了確保變焦透鏡整體的后焦點(diǎn)，第二透鏡組112為反望遠(yuǎn)型的結(jié)構(gòu)。
第三透鏡組113具有較大的正折射率，有減輕第四透鏡組的負(fù)擔(dān)，使光圈17的位置向共軛距離長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)的效果。第三透鏡組113為了抑制伴隨從廣角端向望遠(yuǎn)端的變倍的像差的改變，與第二透鏡組112、第四透鏡組114進(jìn)行稍微不同的移動(dòng)，即，第三透鏡組113不與第二透鏡組112和第四透鏡組114一體移動(dòng)，移動(dòng)量也與這些透鏡組不同。
第四透鏡組114是變倍透鏡組。在變倍時(shí)，第四透鏡組114進(jìn)行與第二透鏡組112相同的移動(dòng)，抑制了由變倍引起的遠(yuǎn)心性的變化。第四透鏡組114大大影響畸變和倍率的彩色像差，所以為有效抑制這些像差的結(jié)構(gòu)。即，為從共軛距離長(zhǎng)側(cè)起依次配置凸面朝向共軛距離長(zhǎng)側(cè)的凹彎月形透鏡114a、正透鏡114b、凸面朝向共軛距離短側(cè)的凹彎月形透鏡114c和正透鏡114d的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明如前所述，通過形成從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看是負(fù)、正、正、正的折射力的4組結(jié)構(gòu)的變焦結(jié)構(gòu)，確保了后焦點(diǎn)，并且實(shí)現(xiàn)了小型的變焦透鏡。下面，更具體地說明變焦透鏡110。變焦透鏡110以由負(fù)、正構(gòu)成的2組變焦為基礎(chǔ)。2組變焦適合于廣角，具有容易得到長(zhǎng)的后焦點(diǎn)的特征。但是，大變焦化、大口徑化困難，從廣角端向望遠(yuǎn)端的變倍中后焦點(diǎn)變化，F(xiàn)數(shù)變化。
正、負(fù)、正、正和正、負(fù)、負(fù)、正的4組變焦和正、負(fù)、正的三組變焦的所謂的正放大率前端型的變焦透鏡，由于共軛距離長(zhǎng)側(cè)的光瞳位于共軛距離短側(cè)，所以在廣角化時(shí)，正的第一透鏡組的外徑變大。進(jìn)一步，為了使遠(yuǎn)心性不因變倍變化，任何一個(gè)結(jié)構(gòu)中都需要在共軛距離的最短側(cè)的正透鏡組內(nèi)配置光圈，抑制由變倍引起的畸變的變化困難。
為了成為投影儀的投影透鏡，畸變小、倍率彩色像差小是得到高畫質(zhì)所必須的，為了使設(shè)置容易，希望小型化。
因此，本實(shí)施形態(tài)中，為負(fù)放大率前端型的變焦結(jié)構(gòu)，使光瞳位于共軛距離長(zhǎng)側(cè)，從而小型化地抑制負(fù)的第一透鏡組的外徑。進(jìn)一步，通過使光圈位置位于共軛距離長(zhǎng)側(cè)，由于光瞳可以進(jìn)一步向共軛距離長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)，所以可以小型化負(fù)的第一透鏡組11的外徑。
由于光圈位置決定遠(yuǎn)心性，所以在進(jìn)行光學(xué)配置上是重要的。為了實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)的后焦點(diǎn)、遠(yuǎn)心性、位于共軛距離長(zhǎng)側(cè)的光圈配置，盡可能在光圈附近配置正放大率是重要的。本實(shí)施形態(tài)中，為了滿足前述條件，使第二透鏡組和第三透鏡組的正放大率比第四透鏡組14的正放大率大。
基本的變焦透鏡在廣角端產(chǎn)生負(fù)的畸變，在望遠(yuǎn)端產(chǎn)生比廣角端正的畸變。為了抑制畸變因變倍引起的變化，希望變倍引起的各透鏡組單調(diào)移動(dòng)。例如，在正、負(fù)、正、正的4組變焦中，正的第一透鏡組在變倍中固定，負(fù)的第二透鏡組的倍率等倍移動(dòng)的情況下，正的第三透鏡組在廣角端和望遠(yuǎn)端中為同一位置，在廣角端和望遠(yuǎn)端的中間為最大的移動(dòng)量。這時(shí)，由正的第三透鏡組產(chǎn)生的畸變?cè)趶V角端和望遠(yuǎn)端中大致相同，不能在透鏡系統(tǒng)整體中抑制由變倍造成的畸變的變化。
本實(shí)施形態(tài)中，配置為第二透鏡組112到第四透鏡組114的倍率不根據(jù)變倍而等倍移動(dòng)，可在負(fù)的縮小倍率下使用。由此，本實(shí)施形態(tài)中，在從廣角端向望遠(yuǎn)端的變倍時(shí)，第一透鏡組111從共軛距離長(zhǎng)側(cè)向短側(cè)單調(diào)移動(dòng)，第二透鏡組112到第四透鏡組114從共軛距離短側(cè)向長(zhǎng)側(cè)單調(diào)移動(dòng)。通過以上這種結(jié)構(gòu)，有效地更小抑制了因廣角端到望遠(yuǎn)短的變倍引起的畸變變化。
后焦點(diǎn)變化的變焦透鏡只要光圈不因變倍可變，F(xiàn)數(shù)變化。F數(shù)的變化量與后焦點(diǎn)的變化量成比例。為了減小F數(shù)的改變量，也可減小后焦點(diǎn)的變化量。
本實(shí)施形態(tài)中，減小第二透鏡組112到第四透鏡組114的倍率的絕對(duì)值。但是，若減小該倍率，則透鏡整體長(zhǎng)度變大，不能確保長(zhǎng)的后焦點(diǎn)。因此，本實(shí)施形態(tài)中，通過第二透鏡組112由從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看為負(fù)的折射力的透鏡112a、正的折射力的透鏡112b構(gòu)成而確保了長(zhǎng)的后焦點(diǎn)。
本實(shí)施形態(tài)中，設(shè)廣角端的無限遠(yuǎn)時(shí)的空氣換算的后焦點(diǎn)為bfw，廣角端的變焦透鏡110的焦點(diǎn)距離為fw時(shí)，滿足下面的式(13)。
2.5＜bfw/fw＜4(13)式(13)相對(duì)廣角端的焦點(diǎn)距離規(guī)定了廣角端的后焦點(diǎn)，規(guī)定用于投影儀的透鏡透鏡的必要的后焦點(diǎn)。尤其在將反射型元件用于空間調(diào)制元件的情況下，除了色彩合成棱鏡之外，還將照明光導(dǎo)入用的棱鏡塊配置在投影透鏡和空間調(diào)制元件之間。因此，投影儀用投影透鏡需要長(zhǎng)的后焦點(diǎn)。若超過式(13)的下限，則不能在投影透鏡和空間調(diào)制元件之間得到必要的空間，不能構(gòu)成投影儀。若超過上限，則透鏡的整體長(zhǎng)度和外徑變長(zhǎng)，不能小型化。
下面，在本實(shí)施形態(tài)中，說明在光學(xué)性能上好的結(jié)構(gòu)。首先，第二透鏡組112中，由從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看最前的透鏡具有負(fù)的折射力，從共軛距離長(zhǎng)側(cè)起第二個(gè)透鏡具有正的折射力的至少三片以上的透鏡構(gòu)成。這樣，通過由從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看具有負(fù)、正的折射力的透鏡構(gòu)成，而可確保長(zhǎng)的后焦點(diǎn)。另外，在圖17的例子中，雖然第二透鏡組112是三片結(jié)構(gòu)，但是若是從共軛距離長(zhǎng)側(cè)按負(fù)透鏡、正透鏡的順序配置，也可以是4片以上的結(jié)構(gòu)。
接著，在從廣角端向望遠(yuǎn)端變倍時(shí)，第二透鏡組112和第四透鏡組114從共軛距離短側(cè)向長(zhǎng)側(cè)在光軸上進(jìn)行相同的移動(dòng)。光圈17配置在第二透鏡組112內(nèi)，所以通過第四透鏡組114與第二透鏡組112相同移動(dòng)，從廣角端向望遠(yuǎn)端的變倍時(shí)，遠(yuǎn)心性不變化。進(jìn)一步，可以簡(jiǎn)化鏡筒結(jié)構(gòu)，對(duì)確保精度和降低成本是有利的。
接著，若設(shè)第一透鏡組111的焦點(diǎn)距離為f1g、第二透鏡組112的焦點(diǎn)距離為f2g、第三透鏡組113的焦點(diǎn)距離為f3g、第四透鏡組114的焦點(diǎn)距離為f4g、廣角端的所述變焦透鏡的焦點(diǎn)距離為fw，則最好滿足下面的式(14)～(17)。
-0.45＜fw/f1g＜-0.3 (14)0.01＜fw/f2g＜0.3 (15)0.18＜fw/f3g＜0.29 (16)0.05＜fw/f4g＜0.2 (17)式(14)用廣角端的焦點(diǎn)距離的比來規(guī)定第一透鏡組111的焦點(diǎn)距離，若超過下限，則不能校正珀茲伐和，像面彎曲和非點(diǎn)像差變大。若超過上限，則不能確保后焦點(diǎn)，若要確保后焦點(diǎn)，變焦透鏡整體的光學(xué)整體長(zhǎng)度變大，第一透鏡組的外徑變大。
式(15)用廣角端的焦點(diǎn)距離的比來規(guī)定第二透鏡組112的焦點(diǎn)距離，若超過下限，則彗差像差變大，若超過上限，則不能確保后焦點(diǎn)。
式(16)用廣角端的焦點(diǎn)距離的比來規(guī)定第三透鏡組113的焦點(diǎn)距離，若超過下限，則光圈位置向共軛距離短側(cè)移動(dòng)，第一透鏡組11的外徑變大。若超過上限，則不能校正球面像差。
式(17)用廣角端的焦點(diǎn)距離的比來規(guī)定第四透鏡組114的焦點(diǎn)距離，若超過下限，則不能確保后焦點(diǎn)。若超過上限，則不能校正畸變和倍率彩色像差。
接著，設(shè)從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看，前端的負(fù)透鏡111a的焦點(diǎn)距離為f1、阿貝數(shù)為abe1、d線的折射率為nd11、廣角端時(shí)的第二透鏡組112到第四透鏡組114的合成焦點(diǎn)距離為frear，則最好滿足下面的式(18)、(19)。
-0.018＜(1/f1/abe1)/(1/frear)＜0.0 (18)1.70＜nd11＜1.79 (19)若第二透鏡組112到第四透鏡組114校正彩色像差，則藍(lán)色的倍率彩色像差為校正過度。抵消該藍(lán)色的倍率彩色像差的校正過度的是從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看前端的負(fù)透鏡111a。
式(18)表示從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看前端的負(fù)透鏡的藍(lán)色的倍率的彩色像差產(chǎn)生量和第二透鏡組到第四透鏡組的藍(lán)色的倍率的彩色像差的校正過度量的關(guān)系。若超過下限，則為藍(lán)色的倍率的彩色像差的校正不足和紅色的倍率彩色像差的校正不足。若超過上限，則藍(lán)色的倍率彩色像差校正過度變大。
從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看前端的負(fù)透鏡111a最好折射率高、阿貝數(shù)小。但是，前述的玻璃材料有內(nèi)部透過率變差的特性。式(19)規(guī)定了前端的負(fù)透鏡111a的折射率，若超過下限，則不能減小藍(lán)色的倍率的彩色像差的校正過度，若超過上限，則內(nèi)部透過率變低，色平衡變差。
接著，從共軛距離短側(cè)看4片透鏡(114a～114d)的結(jié)構(gòu)，為從共軛距離長(zhǎng)側(cè)依次由凸面朝向共軛距離長(zhǎng)側(cè)的負(fù)彎月形透鏡114a、正透鏡114b、凸面朝向共軛距離短側(cè)的負(fù)彎月形透鏡114c、正透鏡114d構(gòu)成，若設(shè)共軛距離長(zhǎng)側(cè)的負(fù)彎月形透鏡114a的d線的折射率為nd4、阿貝數(shù)為vd4、從共軛距離短側(cè)起4片透鏡的焦點(diǎn)距離為f4r，廣角端時(shí)的不含有棱鏡和玻璃蓋片的空氣換算的后焦點(diǎn)為bfw時(shí)，最好滿足下面的式(20)～(22)。
nd4＞1.75 (20)vd4＞35 (21)1＜f4r/bfw＜4 (22)通過使兩個(gè)負(fù)彎月形透鏡的凸面向著彼此不同的方向，對(duì)倍率的彩色像差和畸變像差的降低有利。畸變像差的校正中，凸面朝向共軛距離長(zhǎng)側(cè)的負(fù)彎月形透鏡114a有效作用，倍率的彩色像差中，凸面朝向共軛距離短側(cè)的負(fù)彎月形透鏡114c有效作用。
式(20)表示共軛距離長(zhǎng)側(cè)的負(fù)彎月形透鏡的d線的折射率，若超過下限，則像面彎曲變大。式(21)表示共軛距離長(zhǎng)側(cè)的負(fù)彎月形透鏡的阿貝數(shù)，若超過下限，則倍率的彩色像差變大。另外，式(21)中，若滿足vd4＞40，更好。
式(22)表示從共軛距離短側(cè)起4片透鏡的焦點(diǎn)距離比廣角端時(shí)的不含有棱鏡和玻璃蓋片的空氣換算的后焦點(diǎn)大的情況，表示在F數(shù)光線從共軛距離短側(cè)入射到4片透鏡中時(shí)，向著共軛距離短側(cè)在收斂狀態(tài)下使用的情況，若超過下限，則共軛距離長(zhǎng)側(cè)的透鏡的外徑變大，畸變像差、倍率的彩色像差變大。若超過上限，則透鏡整體長(zhǎng)度變大，不能確保后焦點(diǎn)。
接著，構(gòu)成第三透鏡組113和第四透鏡組114的具有正的折射力的透鏡全部最好由阿貝數(shù)80以上構(gòu)成。第三透鏡組113和第四透鏡組114具有正的折射力，為了確保遠(yuǎn)心性，主光線大大彎曲，產(chǎn)生較大的彩色像差。尤其，倍率的彩色像差變大。若構(gòu)成第三透鏡組113和第四透鏡組114的具有正的折射力的透鏡全部為阿貝數(shù)80，則可以減小倍率的彩色像差。
另外，滿足前述式(18)～(19)的結(jié)構(gòu)、滿足式(20)～(21)的結(jié)構(gòu)分別以適用于滿足前述式(13)的結(jié)構(gòu)為前提進(jìn)行了說明，但是適用于不滿足前述式(13)的結(jié)構(gòu)時(shí)，也可以得到由滿足所述的各式帶來的效果。
(實(shí)施例4)下面，說明實(shí)施形態(tài)4的實(shí)施例4。實(shí)施例4的透鏡結(jié)構(gòu)與圖17、18的結(jié)構(gòu)相同，是廣角端的FNO＝2.5、焦點(diǎn)距離f＝27.84、半視場(chǎng)角＝30.9°的設(shè)計(jì)例。實(shí)施例4的前述式(13)～(22)的各值如下所述。
式(13)bfw/fw＝2.78式(14)fw/f1g＝-0.39式(15)fw/f2g＝0.277式(16)fw/f3g＝0.228式(17)fw/f4g＝0.09式(18)(1/f1/abe1)/(1/frear)＝-0.011式(19)nd11＝1.784式(20)nd4＝1.834式(21)vd4＝37.3式(22)f4r/bfw＝3.94接著，表9表示具體的數(shù)值，表10表示變焦數(shù)據(jù)。表9中，ri(mm)是透鏡各面的曲率半徑，di(mm)是透鏡厚度或透鏡間間隔，ni是各透鏡的d線的折射率，vi是各透鏡的d線的阿貝數(shù)。這對(duì)于下面的表11、13也是相同的。在表9的例子中，r1～r12是第一透鏡組，r13～r19是第二透鏡組，r20～r27是第三透鏡組，r28～r35是第四透鏡組，r15是光圈。
(表9)

(表10)

圖19的各圖分別表示實(shí)施例4的廣角端的球面像差(mm)、非點(diǎn)像差(mm)、畸變像差(％)，其對(duì)于下面的圖7、11也相同。圖20的各圖分別表示實(shí)施例4的望遠(yuǎn)端的球面像差(mm)、非點(diǎn)像差(mm)、畸變像差(％)。其對(duì)于下面的圖24、28也同樣。從圖19、20可以看出，實(shí)施例4的變焦透鏡顯示了良好的像差性能。
(實(shí)施例5)圖21是實(shí)施例5的變焦透鏡的廣角端的結(jié)構(gòu)圖。圖22是圖21所示的變焦透鏡的望遠(yuǎn)端的結(jié)構(gòu)圖。圖21所示的變焦透鏡200是，從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看為負(fù)折射力的第一透鏡組201(透鏡201a～201f)、正折射力的第二透鏡組202(透鏡202a～202c)、正折射力的第三透鏡組203(203a～203c)、正折射力的第四透鏡組204(透鏡204a～204d)的四組結(jié)構(gòu)。
另外，在從廣角端(圖21)向望遠(yuǎn)端(圖22)的變倍時(shí)，第一透鏡組201向共軛距離短側(cè)移動(dòng)，第二透鏡組202向共軛距離長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)，第三透鏡組203向共軛距離長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)，第四透鏡組204向共軛距離長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)。
本實(shí)施例5是廣角端的FNO＝2.3、焦點(diǎn)距離f＝21.32、半視場(chǎng)角＝30.9°的設(shè)計(jì)例。實(shí)施例5的前述式(13)～(22)的各值如下所述。
式(13)bfw/fw＝3.66式(14)fw/f1g＝-0.37式(15)fw/f2g＝0.01式(16)fw/f3g＝0.222式(17)fw/f4g＝0.175式(18)(1/f1/abe1)/(1/frear)＝-0.009
式(19)nd11＝1.784式(20)nd4＝1.834式(21)vd4＝37.3式(22)f4r/bfw＝1.56接著，表11表示具體的數(shù)值，表12表示變焦數(shù)據(jù)。在表11的例子中，r1～r12是第一透鏡組，r13～r19是第二透鏡組，r20～r25是第三透鏡組，r26～r33是第四透鏡組，r17是光圈。
(表11)

(表12)

圖23、24的各圖分別表示實(shí)施例5的廣角端的像差圖、望遠(yuǎn)端的像差圖，可以看出，實(shí)施例5的變焦數(shù)據(jù)顯示了良好的像差性能。
(實(shí)施例6)圖25是實(shí)施例6的變焦透鏡的廣角端的結(jié)構(gòu)圖。圖26是圖25所示的變焦透鏡的望遠(yuǎn)端的結(jié)構(gòu)圖。圖25所示的變焦透鏡300是，從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看為負(fù)折射力的第一透鏡組301(透鏡301a～301f)、正折射力的第二透鏡組302(透鏡302a～302c)、正折射力的第三透鏡組303(透鏡303a～303c)、正折射力的第四透鏡組304(透鏡304a～304d)的四組結(jié)構(gòu)。
另外，在從廣角端(圖25)向望遠(yuǎn)端(圖26)的變倍時(shí)，第一透鏡組301向共軛距離短側(cè)移動(dòng)，第二透鏡組302向共軛距離長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)，第三透鏡組303向共軛距離長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)，第四透鏡組304向共軛距離長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)。
本實(shí)施例6是廣角端的FNO＝2.4、焦點(diǎn)距離f＝28.93、半視場(chǎng)角＝30.9°的設(shè)計(jì)例。實(shí)施例6的前述式(13)～(22)的各值如下所述。
式(13)bfw/fw＝2.79式(14)fw/f1g＝-0.38式(15)fw/f2g＝0.29式(16)fw/f3g＝0.245式(17)fw/f4g＝0.096式(18)(1/f1/abe1)/(1/frear)＝-0.012式(19)nd11＝1.784式(20)nd4＝1.834式(21)vd4＝37.3
式(22)f4r/bfw＝3.75接著，表13表示具體的數(shù)值，表14表示變焦數(shù)據(jù)。在表13的例子中，r1～r12是第一透鏡組，r13～r19是第二透鏡組，r20～r27是第三透鏡組，r28～r35是第四透鏡組，r15是光圈。
(表13)

(表14)

圖27、28的各圖分別表示實(shí)施例6的廣角端的像差圖、望遠(yuǎn)端的像差圖，可以看出，實(shí)施例6的變焦數(shù)據(jù)顯示了良好的像差性能。
(實(shí)施形態(tài)5)圖29表示實(shí)施形態(tài)5的廣角透鏡的結(jié)構(gòu)圖。該圖所示的廣角透鏡400是，從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看配置了負(fù)的折射力的第一透鏡組401(透鏡401a～401f)、第二透鏡組402(透鏡402a～402c)、正的折射力的第三透鏡組403(透鏡403a～403g)的三組結(jié)構(gòu)。第二透鏡組402的折射力比第一透鏡組401和第三透鏡組403的折射力弱。更具體的，第二透鏡組402的折射力與第一透鏡組401和第三透鏡組403的折射力相比，最好是1/5左右以下，也可以是1/10以下。這在下面的圖31、33所示的結(jié)構(gòu)中也相同。
14是棱鏡等玻璃塊。15表示像面，在攝像系統(tǒng)的情況下為膠片和CCD、在投影裝置的情況下是作為空間調(diào)制元件的LCD等。另外，光圈16配置在第二透鏡組402和第三透鏡組403之間。另外，在該圖的例子中，所謂共軛距離長(zhǎng)側(cè)是像面15相反側(cè)(圖31、33也相同)。
廣角透鏡400在從近距離向遠(yuǎn)距離的變倍時(shí)，第一透鏡組401和第三透鏡組403向共軛距離短側(cè)移動(dòng)，移動(dòng)第二透鏡組402，使得與第一透鏡組401的間隔d12減小。
第一透鏡組401的結(jié)構(gòu)是從共軛距離長(zhǎng)側(cè)依次為負(fù)透鏡401a、負(fù)透鏡401b、正透鏡401c、負(fù)透鏡401d、負(fù)透鏡401e、正透鏡401f的六片結(jié)構(gòu)。第二透鏡組402的結(jié)構(gòu)是從共軛距離長(zhǎng)側(cè)依次為負(fù)透鏡402a、正透鏡402b、正透鏡402c的三片結(jié)構(gòu)。在投影距離變化時(shí)，通過使第二透鏡組402與第一透鏡組401和第三透鏡組403的間隔變化，來校正像差。
第三透鏡組403具有正的折射力。第三透鏡組403大大影響畸變和倍率的彩色像差，所以為可有效地抑制這些像差的結(jié)構(gòu)。
這樣，廣角透鏡400通過從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看由具有負(fù)的折射力的第一透鏡組401、具有弱折射力的第二透鏡組402、具有正的折射力的第三透鏡組403的三組構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)后焦點(diǎn)長(zhǎng)的廣角透鏡。
下面，更具體地說明廣角透鏡400。廣角透鏡400以由負(fù)、正的折射力的透鏡組構(gòu)成的反望遠(yuǎn)型(反遠(yuǎn)距焦點(diǎn)型)為基礎(chǔ)。反望遠(yuǎn)型具有容易得到長(zhǎng)的后焦點(diǎn)的特征，但是相對(duì)投影距離的變化光學(xué)性能容易變化。因此，本實(shí)施形態(tài)中，在相對(duì)投影距離的變化來進(jìn)行聚焦的方法方面下了工夫。
具體的，在從近距離到遠(yuǎn)距離的變倍時(shí)，使第一透鏡401組到第三透鏡組403的整體沿光軸方向移動(dòng)，并且，使第二透鏡組402與第一透鏡組401和第三透鏡組403不同地移動(dòng)，即，減小第一透鏡組401和第二透鏡組402之間的空氣間隔，且增加第二透鏡組402和第三透鏡組403之間的空氣間隔。由此，如在后面詳細(xì)說明的，對(duì)于投影距離的變化，光學(xué)性能不變化。
第二透鏡組402如前所述與第一透鏡組401和第三透鏡組403的折射力相比，具有弱折射力。第二透鏡組402由作為凹透鏡的透鏡402a、作為凸透鏡的透鏡402b和402c構(gòu)成，對(duì)凹透鏡使用折射力低的玻璃材料，對(duì)凸透鏡使用折射力高的玻璃材料。由于第二透鏡組402折射力弱，因此凸透鏡和凹透鏡的放大率盡管相同，但是折射力低的凹透鏡產(chǎn)生了大的像差，由此，第二透鏡組402產(chǎn)生正的球面像差。
第一透鏡組401具有負(fù)的折射力，但由于軸上光線低時(shí)、構(gòu)成第一透鏡組401的透鏡多，所以十分小地校正球面像差。第三透鏡組403通過軸上光線高的地方時(shí)，為了更小地抑制珀茲伐和，對(duì)凸透鏡使用折射率低的玻璃材料，所以產(chǎn)生了負(fù)的球面像差。這樣，球面像差在第一透鏡組401中為±零，在第二透鏡組402中為正、在第三透鏡組403中為負(fù)，在第一透鏡組401到第三透鏡組403的整體上使球面像差平衡。
為更小地抑制廣角透鏡400整體的像差，各透鏡組產(chǎn)生的像差和各透鏡組的間隔很重要。若從共軛距離長(zhǎng)側(cè)考慮，由于第一透鏡組11很小地抑制了球面像差，所以即使與第二透鏡組402的間隔變化，廣角透鏡400整體的球面像差也不變化。
另一方面，由于第二透鏡組402具有正的球面像差，所以若變大與第三透鏡組403的間隔，第二透鏡組402的正的球面像差的影響就變大，在廣角透鏡400整體中為負(fù)的球面像差。
但是，第二透鏡組402主光線高度高，與球面像差相比對(duì)非點(diǎn)像差的影響大，由第二透鏡組402的移動(dòng)引起的像差的變化與球面像差相比，更顯著地出現(xiàn)在非點(diǎn)像差上。因此，若利用由這種第二透鏡組402的移動(dòng)引起的非點(diǎn)像差的變化，可以通過第二透鏡組402的移動(dòng)來校正因投影距離的變化引起的像差變化。假設(shè)，將第二透鏡組402固定在第一透鏡組401和第三透鏡組403上，則從近距離向遠(yuǎn)距離變倍時(shí)，雖然非點(diǎn)像差產(chǎn)生，但是不能校正該像差。
即，在從近距離向遠(yuǎn)距離的變倍時(shí)，在使第一透鏡組401到第三透鏡組403向共軛距離短側(cè)移動(dòng)時(shí)，通過配合地在光軸上移動(dòng)第二透鏡組402，使其與第一透鏡組401的空間間隔減小，可以對(duì)應(yīng)于投影的變化，且可校正非點(diǎn)像差。
除了該結(jié)構(gòu)之外，在廣角透鏡400的無限遠(yuǎn)時(shí)的空氣換算的后焦點(diǎn)為bf、廣角透鏡400的焦點(diǎn)距離為f的情況下，通過滿足下面的式(23)，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)的后焦點(diǎn)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)由投影距離的變化引起的性能變化小的廣角透鏡。
4＜bf/f＜6(23)式(23)規(guī)定后焦點(diǎn)相對(duì)透鏡系統(tǒng)整體的焦點(diǎn)距離的比率，規(guī)定了用于投影儀的投影透鏡需要的后焦點(diǎn)。
尤其，在將反射型元件用于空間調(diào)制元件的情況下，除了色彩合成棱鏡之外，將照明光導(dǎo)入用的棱鏡塊配置在投影透鏡和空間調(diào)制元件之間。因此，投影儀用投影透鏡需要長(zhǎng)的后焦點(diǎn)。
具體的，若超過了式(23)的下限，則在投影透鏡和空間調(diào)制元件之間得不到必要的空間，不能構(gòu)成投影儀。另外，若超過了上限，則透鏡的整體長(zhǎng)度和外徑變大，不能進(jìn)行小型化。
本實(shí)施形態(tài)是在從近距離到遠(yuǎn)距離的變倍時(shí)，如前所述，在使第一透鏡組401到第三透鏡組403的整體沿光軸方向移動(dòng)，并且使第二透鏡組402與第一透鏡組401和第三透鏡組403不同地移動(dòng)的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)中，在從近距離向遠(yuǎn)距離的變倍時(shí)，最好第一透鏡組401和第三透鏡組403在光軸上進(jìn)行相同的移動(dòng)。由此，由于在聚焦時(shí)，固定第一透鏡組401和第三透鏡組403移動(dòng)，所以可以簡(jiǎn)化鏡筒結(jié)構(gòu)。
下面，在本實(shí)施形態(tài)中，說明在光學(xué)性能上好的結(jié)構(gòu)。若第一透鏡組401的焦點(diǎn)距離為f1g、第二透鏡組402的焦點(diǎn)距離為f2g、第三透鏡組403的焦點(diǎn)距離為f3g、廣角透鏡400的焦點(diǎn)距離為f，則最好滿足下面的式(24)～(26)。
-0.4＜f/f1g＜-0.15(24)-0.2＜f/f2g＜0.05 (25)0.15＜f/f3g＜0.25 (26)通過滿足(24)～(26)，可以實(shí)現(xiàn)小型且更好地校正了畸變像差和彩色像差的廣角透鏡。式(24)用整體的焦點(diǎn)距離的比來規(guī)定第一透鏡組401的焦點(diǎn)距離，若超過下限，則不能校正珀茲伐和，像面彎曲和非點(diǎn)像差變大。若超過上限，則不能確保后焦點(diǎn)，若要確保后焦點(diǎn)，透鏡整體的光學(xué)整體長(zhǎng)度變大，第一透鏡組401的外徑變大。
式(25)用整體的焦點(diǎn)距離的比來規(guī)定第二透鏡組402的焦點(diǎn)距離，若超過下限，則不能通過第二透鏡組402的移動(dòng)來校正由投影距離的變化引起的非點(diǎn)像差，若超過上限，則不能確保后焦點(diǎn)。
式(26)用整體的焦點(diǎn)距離的比來規(guī)定第三透鏡組403的焦點(diǎn)距離，若超過下限，則透鏡整體的整體長(zhǎng)度變大，若超過上限，則不能確保后焦點(diǎn)，并且不能校正畸變像差和倍率像差。
接著，若從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看前端的負(fù)透鏡(第一透鏡組401的透鏡401a)的焦點(diǎn)距離為f1、阿貝數(shù)為abe1、d線的折射率是nd11，第三透鏡組403的焦點(diǎn)距離為f3g，則最好滿足下面的式(27)～(28)。
-0.025＜(1/f1/abe1)/(1/f3g)＜-0.008 (27)1.7＜nd11＜1.79 (28)
第三透鏡組403若校正彩色像差，則藍(lán)色的倍率彩色像差為校正過度。抵消該藍(lán)色的倍率彩色像差的校正過度的是從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看前端的負(fù)透鏡401a。通過由負(fù)透鏡401a產(chǎn)生的藍(lán)色的倍率彩色像差的產(chǎn)生量來抵消由第三透鏡組產(chǎn)生的藍(lán)色的倍率彩色像差的校正過度，可以更小地抑制倍率彩色像差。
式(27)表示負(fù)透鏡401a的藍(lán)色的倍率彩色像差產(chǎn)生量(f1/abe1)和第三透鏡組403的藍(lán)色的倍率彩色像差的校正過度量(f3g)的關(guān)系。若超過下限，則為藍(lán)色的倍率彩色像差的校正不足和紅色的倍率彩色像差的校正不足。若超過上限，則藍(lán)色的倍率彩色像差校正過度變大。
負(fù)透鏡401a最好折射率高，阿貝數(shù)小。但是，如上所述的玻璃材料有內(nèi)部透過率變差的特性。式(28)規(guī)定了負(fù)透鏡401a的折射率，若超過下限，則不能減小藍(lán)色的倍率彩色像差的校正過度，若超過上限，則內(nèi)部透過率變低，色平衡變差。
接著，從共軛距離短側(cè)起4片透鏡(第三透鏡組的透鏡403d～403g)從共軛距離長(zhǎng)側(cè)起，以凸面朝向共軛距離長(zhǎng)側(cè)的負(fù)彎月形透鏡(透鏡403d)、正透鏡(透鏡403e)、凸面朝向共軛距離短側(cè)的負(fù)彎月形透鏡(透鏡403f)、正透鏡(透鏡403g)的順序配置，設(shè)共軛距離長(zhǎng)側(cè)的負(fù)彎月形透鏡403d的d線的折射率為nd4、阿貝數(shù)為vd4、從共軛距離短側(cè)起4片透鏡(透鏡403d～403g)的焦點(diǎn)距離為f4r，不含有棱鏡和玻璃蓋片的空氣換算的后焦點(diǎn)為bf，則最好滿足下面的式(29)～(31)。
nd4＞1.75 (29)vd4＞35 (30)1＜f4r/bf＜1.5 (31)根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以更小地抑制畸變像差和倍率彩色像差。共軛距離短側(cè)的透鏡產(chǎn)生較大的畸變像差和倍率彩色像差，其放大率和形狀對(duì)該校正是重要的。
f4r/bf表示從共軛距離短側(cè)起4片透鏡的焦點(diǎn)距離和不含有棱鏡與玻璃蓋片的空氣換算的后焦點(diǎn)的比，因此與畸變像差、倍率彩色像差的校正，和透鏡整體長(zhǎng)度與共軛距離長(zhǎng)側(cè)的透鏡的外徑有關(guān)。通過使兩個(gè)負(fù)彎月形透鏡的凸面向著彼此不同的方向，對(duì)倍率的彩色像差和畸變像差的降低是有利的。即，畸變像差的校正中凸面朝向共軛距離長(zhǎng)側(cè)的負(fù)彎月形透鏡有效作用，倍率的彩色像差中凸面朝向共軛距離短側(cè)的負(fù)彎月形透鏡有效作用。
式(29)、(30)用共軛距離長(zhǎng)側(cè)的負(fù)彎月形透鏡的折射率和阿貝數(shù)來規(guī)定抑制藍(lán)色的倍率彩色像差的校正過度的條件。式(29)表示共軛距離長(zhǎng)側(cè)的負(fù)彎月形透鏡的d線的折射率，若超過下限，則像面彎曲變大。式(30)表示共軛距離長(zhǎng)側(cè)的負(fù)彎月形透鏡的阿貝數(shù)，若超過下限，則倍率的彩色像差變大。另外，式(30)中，若滿足vd4＞40，更好。
式(31)表示從共軛距離短側(cè)起4片透鏡403d～403g的焦點(diǎn)距離比不含有棱鏡和玻璃蓋片的空氣換算的后焦點(diǎn)大的情況，表示F數(shù)光線從共軛距離短側(cè)入射到4片透鏡中時(shí)，向共軛距離短側(cè)收斂狀態(tài)下使用的情況。若超過下限，則共軛距離長(zhǎng)側(cè)的透鏡的外徑變大，畸變像差、倍率的彩色像差變大。若超過上限，則透鏡整體長(zhǎng)度變大，不能確保后焦點(diǎn)。
另外，最好構(gòu)成第三透鏡組403的具有正的折射力的透鏡全部由d線的折射率1.65以下構(gòu)成，通過該結(jié)構(gòu)，更小地抑制了珀茲伐和，可以更小地抑制像面彎曲和非點(diǎn)像差。
另外，構(gòu)成前述式(27)～(28)的結(jié)構(gòu)、構(gòu)成前述式(29)～(30)的結(jié)構(gòu)分別以適用于滿足前述式(23)為前提進(jìn)行了說明，但是適用于不滿足前述式(23)的結(jié)構(gòu)時(shí)，也可以得到由滿足所述的各式帶來的效果。
(實(shí)施例7)下面，使用具體的數(shù)值來表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的實(shí)施例7。實(shí)施例7的廣角透鏡的結(jié)構(gòu)是圖29所示的結(jié)構(gòu)，實(shí)施例7中，F(xiàn)NO＝2.5、焦點(diǎn)距離＝14.85、半視場(chǎng)角＝38.7°。下面，表示前述式(23)～(31)的各值。
式(23)bf/f＝5.13
式(24)f/f1g＝-0.25式(25)f/f2g＝-0.014式(26)f/f3g＝0.217式(27)(1/f1/abe1)/(1/f3g)＝-0.012式(28)nd11＝1.7847式(29)nd4＝1.835式(30)vd4＝42.98式(31)f4r/bf＝1.32下面的表15表示具體的數(shù)值，表16表示變焦數(shù)據(jù)。表15中，ri(mm)是透鏡各面的曲率半徑，di(mm)是透鏡厚度或透鏡間間隔、ni是各透鏡的d線的折射率、vi各透鏡的d線的阿貝數(shù)。這對(duì)于下面的表17、19同樣。表15的例子中，r1～r12是第一透鏡組，r13～r18是第二透鏡組，r20～r33是第三透鏡組，r19是光圈。
(表15)

(表16)

圖30的各圖分別表示實(shí)施例7的球面像差(mm)、非點(diǎn)像差(mm)、畸變像差(％)，這對(duì)于下面的圖32、34也相同。從圖30可以看出，實(shí)施例7的廣角透鏡顯示了良好的像差性能。
(實(shí)施例8)圖31是本發(fā)明的實(shí)施例8的廣角透鏡的結(jié)構(gòu)圖。圖31所示的廣角透鏡500為，從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看配置了負(fù)的折射力的第一透鏡組501(透鏡501a～501f)、弱折射力的第二透鏡組502(透鏡502a～502c)、正的折射力的第三透鏡組503(透鏡503a～503g)的三組結(jié)構(gòu)，基本結(jié)構(gòu)與圖29所示的廣角透鏡400相同。
實(shí)施例8中，F(xiàn)NO＝2.5、焦點(diǎn)距離＝15.33、半視場(chǎng)角＝36.7°。下面，表示前述式(23)～(31)的各值。
式(23)bf/f＝4.89式(24)f/f1g＝-0.22式(25)f/f2g＝-0.16式(26)f/f3g＝0.192式(27)(1/f1/abe1)/(1/f3g)＝-0.0128式(28)nd11＝1.7847式(29)nd4＝1.835式(30)vd4＝37.2式(31)f4r/bf＝1.28表17表示具體的數(shù)值，表18表示變焦數(shù)據(jù)。表17中，r1～r12是第一透鏡組，r13～r18是第二透鏡組，r20～r33是第三透鏡組，r19是光圈。
(表17)

(表18)

圖32表示實(shí)施例8的各像差性能，可以看出，實(shí)施例8的廣角透鏡顯示了良好的像差性能。
(實(shí)施例9)圖33是本發(fā)明的實(shí)施例9的廣角透鏡的結(jié)構(gòu)圖。圖33所示的廣角透鏡600為，從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看配置了負(fù)的折射力的第一透鏡組601(透鏡601a～601f)、弱折射力的第二透鏡組602(透鏡602a～602c)、正的折射力的第三透鏡組603(透鏡603a～603g)的三組結(jié)構(gòu)，基本結(jié)構(gòu)與圖29所示的廣角透鏡400相同。
實(shí)施例9中，F(xiàn)NO＝2.5、焦點(diǎn)距離＝14.87、半視場(chǎng)角＝38.7°。下面，表示前述式(23)～(31)的各值。
式(23)bf/f＝5.13式(24)f/f1g＝-0.336式(25)f/f2g＝0.0304式(26)f/f3g＝0.208式(27)(1/f1/abe1)/(1/f3g)＝-0.0208式(28)nd11＝1.7847式(29)nd4＝1.835式(30)vd4＝42.98式(31)f4r/bf＝1.32下面，表19表示具體的數(shù)值，表20表示變焦數(shù)據(jù)。表19中，r1～r12是第一透鏡組，r13～r18是第二透鏡組，r20～r33是第三透鏡組，r19是光圈。
(表19)

(表20)

另外，非球面形狀為，X為從透鏡的光軸開始的開口的半徑距離h的位置上的距透鏡頂點(diǎn)的位移量時(shí)，是由下面的等式1表示的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱非球面。
(等式1)下面表示各面的非球面系數(shù)。
5個(gè)面的非球面系數(shù)A4＝9.45575×10-007A6＝-1.53739×10-010A8＝1.08192×10-013圖34表示實(shí)施例9的各像差性能，可以看出，實(shí)施例9的廣角透鏡顯示了良好的像差性能。
(實(shí)施形態(tài)6)圖35是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)6的圖像放大投影系統(tǒng)40的結(jié)構(gòu)圖。圖像放大投影系統(tǒng)40包括由實(shí)施形態(tài)1到5中的任意一個(gè)的變焦透鏡或廣角透鏡構(gòu)成的投影透鏡41、形成光學(xué)像的空間光調(diào)制元件42和光源43。
44是所投影的圖像的聚焦面。在通過光源43照明的空間光調(diào)制元件42上形成的光學(xué)像，通過投影透鏡41放大投影到聚焦面44上。
本實(shí)施形態(tài)的圖像放大投影系統(tǒng)40將前述實(shí)施形態(tài)1到5中的任意一個(gè)的變焦透鏡或廣角透鏡用于投影透鏡41，所以可以得到畸變和彩色污點(diǎn)(にじみ)小的畫面。
(實(shí)施形態(tài)7)
圖36是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)7的視頻投影儀50的結(jié)構(gòu)圖。視頻投影儀50包括實(shí)施形態(tài)1到5中的任意一個(gè)的變焦透鏡或廣角透鏡構(gòu)成的投影透鏡51、形成光學(xué)像的空間光調(diào)制元件52、旋轉(zhuǎn)單元53和光源54。
在空間光調(diào)整元件52上分別時(shí)分地形成藍(lán)、綠、紅三種光學(xué)像。旋轉(zhuǎn)單元53通過旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)于藍(lán)、綠、紅的濾光器，而按藍(lán)色、綠色、紅色三色在時(shí)間上限制光學(xué)像。
來自光源54的光通過旋轉(zhuǎn)單元53在時(shí)間上分解為藍(lán)色、綠色、紅色的三色，而照明空間光調(diào)制元件52。在空間光調(diào)制元件52上時(shí)分地形成藍(lán)色、綠色、紅色的三種光學(xué)像，并通過投影透鏡51進(jìn)行放大投影。
若將前述實(shí)施形態(tài)1到3中的任意一個(gè)的變焦透鏡用于投影透鏡51，則可以明亮地得到畸變和彩色污點(diǎn)小的畫面。若使用前述實(shí)施形態(tài)4的變焦透鏡，可以小型化地實(shí)現(xiàn)明亮地得到畸變和彩色污點(diǎn)小的圖像的視頻投影儀。若使用前述實(shí)施形態(tài)5的廣角透鏡，可以實(shí)現(xiàn)可在短的投影距離下使用的視頻投影儀。
(實(shí)施形態(tài)8)圖37是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)8的背面投影儀60的結(jié)構(gòu)圖。背面投影儀60包括使用了實(shí)施形態(tài)1到5中的任意一個(gè)的變焦透鏡或廣角透鏡的視頻投影儀61、彎折光的平面鏡62、透過型屏幕63和框體64。
從視頻投影儀60投影的圖像通過平面鏡62進(jìn)行反射，并成像在透過型屏幕63上。若將前述實(shí)施形態(tài)1到3中的任意一個(gè)的變焦透鏡用于視頻投影儀60，則可以實(shí)現(xiàn)高清晰的背面投影儀。若使用實(shí)施形態(tài)4的變焦透鏡，則可以小型化地實(shí)現(xiàn)高清晰的背面投影儀。若使用實(shí)施形態(tài)5的廣角透鏡，則可以使背面投影儀小型化。
(實(shí)施形態(tài)9)圖38是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)9的多圖像系統(tǒng)70的結(jié)構(gòu)圖。該圖所示的多圖像系統(tǒng)70包括使用了前述實(shí)施形態(tài)1到5中的任意一個(gè)的變焦透鏡或廣角透鏡的視頻投影儀71、透過型屏幕72、框體73和分割圖像的圖像分割電路74。
圖像信號(hào)通過圖像分割電路74加工分割后，送到多臺(tái)視頻投影儀71上。將從視頻投影儀71投影的圖像成像到透過型屏幕72上。根據(jù)本實(shí)施形態(tài)，若將前述實(shí)施形態(tài)1到3中的任意一個(gè)的變焦透鏡用于視頻投影儀71，則可以平滑地連接圖像的連接點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)沒有不協(xié)調(diào)感的多圖像系統(tǒng)。若使用實(shí)施形態(tài)4的變焦透鏡，則可以平滑地連接圖像的連接點(diǎn)，可以小型化地實(shí)現(xiàn)沒有不協(xié)調(diào)感的多圖像系統(tǒng)。若使用實(shí)施形態(tài)5的廣角透鏡，可以使背面投影儀小型化。
另外，實(shí)施形態(tài)6-9中，以將實(shí)施形態(tài)1到5中的任意一個(gè)的變焦透鏡或廣角透鏡用于圖像放大投影系統(tǒng)等的例子進(jìn)行了說明，但是也可用于在膠片、CCD等的攝像裝置面上形成圖像信息的攝像機(jī)、膠片攝像機(jī)、數(shù)字相機(jī)等的光學(xué)設(shè)備中。
產(chǎn)業(yè)上的可用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明，由于在具有負(fù)的折射力的第二透鏡組的共軛距離長(zhǎng)側(cè)包括具有正折射力的透鏡，所以可以更小地抑制畸變像差。因此，通過使用本發(fā)明的變焦透鏡，可以明亮地實(shí)現(xiàn)高清晰的放大投影系統(tǒng)、視頻投影儀、背面投影儀和多圖像系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種變焦透鏡，其特征在于透鏡組為三組以上，從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看，按正的折射力的第一透鏡組、負(fù)的折射力的第二透鏡組的順序來進(jìn)行配置；所述第二透鏡組的透鏡中，從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看的第一片的透鏡為正的折射力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于所述第二透鏡組的各透鏡的折射力從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看為正、負(fù)、負(fù)、正、負(fù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于所述第二透鏡組的各透鏡的折射力從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看為正、負(fù)、負(fù)、負(fù)、正、負(fù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于設(shè)所述第二透鏡組的透鏡中，從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看第一片透鏡的焦點(diǎn)距離為f2top，所述第二透鏡組的焦點(diǎn)距離為f2g，則滿足-0.6＜f2g/f2top＜-0.15的關(guān)系。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于設(shè)所述第二透鏡組的透鏡中，從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看第一片透鏡的焦點(diǎn)距離為f2top，相對(duì)光圈的共軛距離短側(cè)的透鏡組的焦點(diǎn)距離為frear，則滿足0.25＜frear/f2top＜0.95的關(guān)系。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看，前端的透鏡為負(fù)透鏡，若設(shè)所述負(fù)透鏡的焦點(diǎn)距離為f1、阿貝數(shù)為abe1、d線的折射率為nd11、相對(duì)光圈的共軛距離短側(cè)的透鏡組的焦點(diǎn)距離為frear，則滿足-0.018＜(1/f1/abe1)/(1/frear)＜01.7＜nd11＜1.79的關(guān)系。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于從共軛距離短側(cè)看，4片透鏡的結(jié)構(gòu)是從共軛距離長(zhǎng)側(cè)起依次為凸面朝向共軛距離長(zhǎng)側(cè)的負(fù)彎月形透鏡、正透鏡、凸面朝向共軛距離短側(cè)的負(fù)彎月形透鏡、正透鏡；若設(shè)共軛距離長(zhǎng)側(cè)的負(fù)彎月形透鏡的d線的折射率為nd4、阿貝數(shù)為vd4、所述4片透鏡的焦點(diǎn)距離為f4r，廣角端時(shí)的不含有棱鏡和玻璃蓋片的空氣換算的后焦點(diǎn)為bfw，則滿足nd4＞1.75vd4＞401＜f4r/bfw＜4的關(guān)系。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡，其中從共軛距離長(zhǎng)側(cè)依次配置正的折射力的第一透鏡組、負(fù)的折射力的第二透鏡組、正的折射率的第三透鏡組，從廣角向望遠(yuǎn)變倍時(shí)，所述第一透鏡組、所述第二透鏡組和所述第三透鏡組沿光軸移動(dòng)，其特征在于所述第一透鏡組向共軛距離長(zhǎng)側(cè)單調(diào)移動(dòng)，所述第二透鏡組向共軛距離短側(cè)單調(diào)移動(dòng)，所述第三透鏡組向共軛距離長(zhǎng)側(cè)單調(diào)移動(dòng)；若設(shè)廣角端的所述變焦透鏡的無限遠(yuǎn)時(shí)的空氣換算的后焦點(diǎn)為bfw，廣角端的所述變焦透鏡的焦點(diǎn)距離為fw，則滿足1.6＜bfw/fw＜2.4的關(guān)系。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的變焦透鏡，其特征在于若設(shè)所述第一透鏡組的焦點(diǎn)距離為f1g、所述第二透鏡組的焦點(diǎn)距離為f2g、所述第三透鏡組的焦點(diǎn)距離為f3g、廣角端的所述變焦透鏡的焦點(diǎn)距離為fw，則滿足0.05＜fw/f1g＜0.2-0.9＜fw/f2g＜-0.60.5＜fw/f3g＜0.7的關(guān)系。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡，其中從共軛距離長(zhǎng)側(cè)依次配置正的折射力的第一透鏡組、負(fù)的折射率的第二透鏡組、正的折射率的第三透鏡組，從廣角向望遠(yuǎn)變倍時(shí)，所述第一透鏡組、所述第二透鏡組和所述第三透鏡組沿光軸移動(dòng)，其特征在于所述第一透鏡組向共軛距離長(zhǎng)側(cè)單調(diào)移動(dòng)，所述第二透鏡組向共軛距離短側(cè)單調(diào)移動(dòng)，所述第三透鏡組向共軛距離長(zhǎng)側(cè)單調(diào)移動(dòng)；若設(shè)廣角端的所述變焦透鏡的無限遠(yuǎn)時(shí)的空氣換算的后焦點(diǎn)設(shè)為bfw，廣角端的所述變焦透鏡的焦點(diǎn)距離為fw，則滿足1＜bfw/fw＜1.8的關(guān)系。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的變焦透鏡，其特征在于若設(shè)所述第一透鏡組的焦點(diǎn)距離為f1g、所述第二透鏡組的焦點(diǎn)距離為f2g、所述第三透鏡組的焦點(diǎn)距離為f3g、廣角端的所述變焦透鏡的焦點(diǎn)距離為fw，則滿足0.3＜fw/f1g＜0.4-1.6＜fw/f2g＜-1.30.7＜fw/f3g＜0.9的關(guān)系。
12.一種變焦透鏡，其中從共軛距離長(zhǎng)側(cè)起依次配置正的折射力的第一透鏡組、負(fù)的折射率的第二透鏡組、正的折射率的第三透鏡組，在從廣角向望遠(yuǎn)變倍時(shí)，所述第一透鏡組、所述第二透鏡組和所述第三透鏡組沿光軸移動(dòng)，其特征在于所述第一透鏡組向共軛距離長(zhǎng)側(cè)單調(diào)移動(dòng)，所述第二透鏡組向共軛距離短側(cè)單調(diào)移動(dòng)，所述第三透鏡組向共軛距離長(zhǎng)側(cè)單調(diào)移動(dòng)；若設(shè)廣角端的所述變焦透鏡的無限遠(yuǎn)時(shí)的空氣換算的后焦點(diǎn)設(shè)為bfw，廣角端的所述變焦透鏡的焦點(diǎn)距離為fw，則滿足0.5＜bfw/fw＜1.3的關(guān)系。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的變焦透鏡，其特征在于若設(shè)所述第一透鏡組的焦點(diǎn)距離為f1g、所述第二透鏡組的焦點(diǎn)距離為f2g、所述第三透鏡組的焦點(diǎn)距離為f3g、廣角端的所述變焦透鏡的焦點(diǎn)距離為fw，則滿足0.45＜fw/f1g＜0.6-2.0＜fw/f2g＜-1.60.9＜fw/f3g＜1.3的關(guān)系。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于相對(duì)光圈配置在共軛距離短側(cè)的透鏡中，正的折射力的透鏡全部為阿貝數(shù)80以上。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于相對(duì)光圈配置在共軛距離短側(cè)的透鏡中，負(fù)的折射力的透鏡全部為阿貝數(shù)35以上。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡，其中從共軛距離長(zhǎng)側(cè)起依次配置正的折射力的第一透鏡組、負(fù)的折射率的第二透鏡組、正的折射率的第三透鏡組，在從廣角向望遠(yuǎn)變倍時(shí)，所述第一透鏡組、所述第二透鏡組和所述第三透鏡組沿光軸移動(dòng)，其特征在于所述第一透鏡組向共軛距離長(zhǎng)側(cè)單調(diào)移動(dòng)，所述第二透鏡組向共軛距離短側(cè)單調(diào)移動(dòng)，所述第三透鏡組向共軛距離長(zhǎng)側(cè)單調(diào)移動(dòng)，光圈與所述第三透鏡組的移動(dòng)連動(dòng)；若設(shè)廣角端到望遠(yuǎn)端的所述第一透鏡組的移動(dòng)量為DG1、廣角端到望遠(yuǎn)端的所述第三透鏡組的移動(dòng)量為DG3、廣角端的所述變焦透鏡的焦點(diǎn)距離為fw，則滿足|(DG1-DG3)/fw|＜0.15的關(guān)系。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡，其中從共軛距離長(zhǎng)側(cè)起依次配置正的折射力的第一透鏡組、負(fù)的折射率的第二透鏡組、正的折射率的第三透鏡組，在從廣角向望遠(yuǎn)的變倍時(shí)，所述第一透鏡組固定，所述第二透鏡組和所述第三透鏡組沿光軸移動(dòng)，其特征在于所述第二透鏡組向共軛距離短側(cè)單調(diào)移動(dòng)，所述第三透鏡組向共軛距離長(zhǎng)側(cè)單調(diào)移動(dòng)，光圈與所述第三透鏡組的移動(dòng)連動(dòng)；若設(shè)廣角端到望遠(yuǎn)端的所述第三透鏡組的移動(dòng)量為DG3、廣角端的所述變焦透鏡的焦點(diǎn)距離為fw，則滿足|DG3/fw|＜0.15的關(guān)系。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于所述變焦透鏡為用于投影儀的投影透鏡。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于透鏡的整個(gè)系統(tǒng)的倍率在-0.00058到-0.0188倍的范圍內(nèi)使用。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于F數(shù)是2.5或2.4。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于變焦比是1.5、1.6或1.65。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡，其特征在于不具有接合面。
23.一種圖像放大投影系統(tǒng)，其特征在于包括使用了權(quán)利要求1所述的變焦透鏡的投影透鏡，還包括光源和空間光調(diào)制元件，該空間光調(diào)制元件通過從所述光源發(fā)射的光來進(jìn)行照明并且形成光學(xué)像；通過所述投影透鏡投影所述空間光調(diào)制元件上的光學(xué)像。
24.一種視頻投影儀，其特征在于包括使用了權(quán)利要求1所述的變焦透鏡的投影透鏡，還包括光源和按藍(lán)色、綠色、紅色的三色在時(shí)間上限制來自所述光源的光的裝置和空間光調(diào)制元件，該空間光調(diào)制元件通過從所述光源發(fā)射的光來進(jìn)行照明并且形成對(duì)應(yīng)于在時(shí)間上變化的藍(lán)色、綠色、紅色的三色的光學(xué)像；通過所述投影透鏡投影所述空間光調(diào)制元件上的光學(xué)像。
25.一種背面投影儀，其特征在于具有權(quán)利要求24所述的視頻投影儀、使從投影透鏡投影的光彎折的平面鏡；將所投影的光映出為圖像的透過型屏幕。
26.一種多圖像系統(tǒng)，其特征在于包括多臺(tái)權(quán)利要求24所述的視頻投影儀，將所投影的光映出為圖像的透過型屏幕和框體，還包括分割圖像的圖像分割電路。
全文摘要
透鏡組是三組以上，從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看，按正的折射力的第一透鏡組(11)、負(fù)的折射力的第二透鏡組(12)的順序配置，所述第二透鏡組(12)中，從共軛距離長(zhǎng)側(cè)看的第一個(gè)透鏡(12a)是正的折射力。由此，可以更小地抑制畸變像差。
文檔編號(hào)G02B15/20GK1705902SQ200380101499
公開日2005年12月7日 申請(qǐng)日期2003年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月15日
發(fā)明者木村俊介, 高橋昌之, 山本義春 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社