投影透镜和图像显示设备制造技术

一种投影透镜，用于图像显示设备，所述图像显示设备包括图像显示元件，并且以放大的方式将在所述图像显示元件的图像显示表面上所显示的图像作为投影图像投影并显示在被投影表面上，所述投影透镜按照从放大侧到缩小侧的顺序包括：由至少八个透镜构成的且具有正折射力的第一透镜组；光圈；以及由少于或等于四个透镜构成的且具有正折射力的第二透镜组，其中，第一透镜组包括一个或多个非球面透镜，并且在第一透镜组中所包括的一个或至少一个非球面透镜在所述透镜的最外围部分具有最大厚度。

【技术实现步骤摘要】
投影透镜和图像显示设备
本专利技术涉及投影透镜和图像显示设备。可将该图像显示设备实施为投影仪设备。
技术介绍
近年来，投影仪设备已广泛用于商业展示、学校的教育用途和家庭用途。以放大的方式在图像显示表面上显示所要投影的图像的图像显示元件被称为光阀(lightvalve)；然而，已知各种类型的图像显示元件，例如液晶面板等。近几年来，由德州仪器公司所生产的数字微镜(micromirror)设备(DMD)代表的微镜设备作为光阀已引起关注。无庸赘言，优选将投影透镜适用于各种光阀。此外，还具有对投影透镜是广角的需求。已知一种具有透镜系统和反射镜的组合的投影光学系统作为具有宽视角的投影仪设备。在包括反射镜的投影光学系统中，投影镜往往变大，因此，需要为投影仪设备小型化独出心裁。在投影光学系统由透镜系统构成的情况下，需要为宽视角独出心裁。通常提出各种类型的透镜作为具有宽视角和固定对焦的投影透镜。首先，日本专利第4847110号公开了一种由两个透镜组所构成的高性能的投影透镜，其失真(distortion)低至-1.5％，并实现了56度的半视角。近年来，要求进一步缩短投影仪设备与屏幕之间的距离并显示更大尺寸的投影图像。为了实现上述目标，需要实现具有更宽视角的投影透镜。
技术实现思路
本专利技术的目的是实现具有更宽视角和更良好性能的投影透镜。为了实现上述目的，本专利技术的实施例提供了一种投影透镜，用于图像显示设备，所述图像显示设备包括图像显示元件，并且以放大的方式将在所述图像显示元件的图像显示表面上所显示的图像作为投影图像投影并显示在被投影表面上，所述投影透镜按照从放大侧到缩小侧的顺序包括：由至少八个透镜构成的且具有正折射力的第一透镜组；光圈；以及由少于或等于四个透镜构成的且具有正折射力的第二透镜组，其中，第一透镜组包括一个或多个非球面透镜，并且在所述第一透镜组中所包括的一个或至少一个非球面透镜在所述透镜的最外围部分具有最大厚度。附图说明图1A是示出示例1的投影透镜的结构的剖面图，并且图1B是示出了其中斜光线穿过投影透镜的状态的剖面图。图2示出了示例1的投影透镜的失真示图。图3A是示出示例2的投影透镜的结构的剖面图，并且图3B是示出其中斜光线穿过投影透镜的状态的剖面图。图4示出了示例2的投影透镜的失真示图。图5A是示出示例3的投影透镜的结构的剖面图，并且图5B是示出其中斜光线穿过投影透镜的状态的剖面图。图6示出了示例3的投影透镜的失真示图。图7A是示出示例4的投影透镜的结构的剖面图，并且图7B是示出其中斜光线穿过投影透镜的状态的剖面图。图8示出了示例4的投影透镜的失真示图。图9A是示出示例5的投影透镜的结构的剖面图，并且图9B是示出其中斜光线穿过投影透镜的状态的剖面图。图10示出了示例5的投影透镜的失真示图。图11是示出作为图像显示设备的投影仪设备的结构的示意图。具体实施方式在下文中，将参照附图说明本专利技术的实施例。图1A和1B、图3A和3B、图5A和5B、图7A和7B及图9A和9B示出了根据本专利技术的实施例的投影透镜的五个示例。上述附图中所示的投影透镜依次与下文描述的具体示例1至5相对应。在上述附图中的每个附图中，左侧是放大侧(enlargementside)，右侧是缩小侧(reductionside)。为了避免复杂，将共同的参考标记用于上述附图中。在上述附图中的每个附图中，参考标记G1和参考标记G2分别表示第一透镜组和第二透镜组。在第一透镜组G1与第二透镜组G2之间设置有光圈(aperture)。就是说，在上述附图中的每个附图中示出的根据本专利技术的实施例的每个示例的投影透镜均具有双透镜组结构，在所述结构中，从放大侧至缩小侧依次设置第一透镜组G1、光圈和第二透镜组G2。在图1A、3A、5A、7A和9A中的每个图中的参考标记CG表示图像显示元件(光阀)的防护玻璃(coverglass)。一般而言，主要将斜光线(obliqueray)用作成像光线以便由投影透镜以放大的方式显示，并且还在根据本专利技术的实施例的每个示例的投影透镜中，由斜光线进行成像。在由斜光线成像的情况下，在图像侧(放大侧)的透镜中，出现成像光线不穿过的部分。图1A、3A、5A、7A和9A中的每个是示出透镜结构的剖面图，图1B、3B、5B、7B和9B是示出斜光线穿过投影透镜的状态的剖面图。如图1B、3B、5B、7B和9B中每个图所示，第一透镜组G1的一部分透镜具有如下这样的形状：其中成像光线不穿过的透镜部分被切割并移除。通过使用这种形状的透镜，可以使投影透镜小型化，减少投影透镜的重量并最终减少投影仪设备自身的重量。注意，如图1B、3B、5B、7B和9B中的每个图所示，第一透镜组G1的构成进行聚焦的移动组的透镜不被切割并移除。这是因为在移动组的透镜被切割并移除的情况下，增加了聚焦机制的复杂度和形成的难度。成像光线不穿过的透镜部分被切割并移除的形状仅仅是对形状的说明，并不必然意味着从相对于光轴对称形成的透镜中切割并移除不必要的部分。例如，图1B、3B、5B、7B和9B中的每个图中的第一透镜组G1中的每个透镜均可以通过诸如模具成型等这样的生产方法最初形成为成像光线不穿过的透镜部分被切割并移除的形状。在示例1至5中，将作为微镜设备的DMD(数字微镜设备)设想为图像显示元件；然而，毋庸赘言，图像显示元件并不限于此。上述附图中的每个附图所示出的根据本专利技术实施例的每个投影透镜的第一透镜组G1和第二透镜组G2中的每个均具有正折射力(positiverefractivepower)。就是说，投影透镜的折射力分布是正的。为了实现宽视角和高性能二者，优选所谓的正透镜前置类型(positivelensprecedingtype)，就是说，作为第一透镜组G1，正透镜组优选地设置在第二透镜组G2之前，并且在根据本专利技术实施例的投影透镜中，如上所述，正透镜组设置在第二透镜组G2之前。此外，通过沿光轴方向移动构成第一透镜组G1的透镜的一部分来进行聚焦。在示例1至5的每个示例中，第一透镜组G1由至少八个透镜构成，并且第二透镜组G2由少于或者等于四个透镜构成。此外，第一透镜组G1包括至少一个非球面(aspherical)透镜，其包括具有在垂直于光轴的方向上的弯曲点(inflectionpoint)的非球面透镜表面，并且在透镜的最外围部分具有最大的厚度。通过针对第一透镜组G1使用具有这种形状的非球面透镜，可以实现非常规的宽视角，并且有利地抑制失真的发生。示例1至5中的每个示例均具有宽视角，其半视角等于或者大于60度。作为构成第一透镜组G1的透镜，需要至少八个透镜以便具有等于或大于60度的半视角，并且有利地校正各种像差(aberration)。在示例1至5的每个示例中，第一透镜组G1中所包括的至少八个透镜中的至少五个透镜是负透镜，这使得容易实现宽视角。从投影透镜的最放大侧(mostenlargementside)的透镜表面到被投影表面的距离称为投影距离。通过将第一透镜组G1分为固定组和至少一个移动组，即使投影距离改变，也可以通过移动该移动组来进行在被投影表面上的聚焦。第一透镜组G1的一部分是固定组，因此，可以获得抑制由在生产时发生的透镜偏心所导致的性能恶化的效果。注意，实际的被投影表面通常是屏幕。如上所述，如图1B本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种投影透镜，用于图像显示设备，所述图像显示设备包括图像显示元件，并且以放大的方式将在所述图像显示元件的图像显示表面上所显示的图像作为投影图像投影并显示在被投影表面上，所述投影透镜按照从放大侧到缩小侧的顺序包括，由至少八个透镜构成的且具有正折射力的第一透镜组；光圈；以及由少于或等于四个透镜构成的且具有正折射力的第二透镜组，其中，所述第一透镜组包括一个或多个非球面透镜，并且在所述第一透镜组中所包括的一个或至少一个非球面透镜在所述透镜的最外围部分具有最大厚度。

【技术特征摘要】
2013.11.15 JP 2013-2374221.一种投影透镜，用于图像显示设备，所述图像显示设备包括图像显示元件，并且以放大的方式将在所述图像显示元件的图像显示表面上所显示的图像作为投影图像投影并显示在被投影表面上，所述投影透镜按照从放大侧到缩小侧的顺序包括，由至少八个透镜构成的且具有正折射力的第一透镜组；光圈；以及由少于或等于四个透镜构成的且具有正折射力的第二透镜组，其中，所述第一透镜组包括一个或多个非球面透镜，在放大侧的透镜的所述放大侧上的表面是非球面表面，该非球面表面在围绕光轴的透镜的中心部分的所述放大侧上具有凹形，在与所述光轴垂直的方向上具有弯曲点，并且在所述透镜的外围部分的所述放大侧上具有凸形，并且在所述第一透镜组中所包括的一个或至少一个非球面透镜在所述透镜的最外围部分具有最大厚度。2.根据权利要求1所述的投影透镜，其中所述第一透镜组被分为固定组和至少一个移动组，并且通过沿光轴方向移动所述至少一个移动组来进行聚焦。3.根据权利要求1所述的投影透镜，其中所述第一透镜组的焦距：F1以及所述第二透镜组的焦距：F2满足条件表达式(1)：0.48<F1/F2<0.86。4.根据权利要求1所述的投影透镜，其中在所述第一透镜组的最放大侧的透镜是非球面透镜，并且所述第一透镜组的焦距：F1以及在所述第一透镜组的最放大侧的非球面透镜的焦距：FA1满足条件表达式(2)：2.1<|FA1/F1|<3.0。5.根据权利要求1所述的投影透镜，其中在所述第一透镜组的最放大侧的透镜的有...

【专利技术属性】
技术研发人员：窪田高士，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：日本;JP