一种投影透镜包括六个透镜，其中包括一个作为第一透镜的具有负折射率的单个透镜，一个作为第二透镜的具有正折射率的单个透镜，一个作为第三透镜的具有负折射率的单个透镜，一个作为第四透镜的具有正折射率的由一个具有负折射率的第一组成透镜和一个具有正折射率并胶合于第一组成透镜上的第二组成透镜组成的复合透镜，和一个作为第五透镜的具有正折射率的单个透镜，这六个透镜以从投影屏的一侧到显示装置的顺序设置； 其中，在显示装置一侧的投影透镜部分基本上是远心的，并且在显示装置侧的第一透镜的表面以及在显示装置侧的第二组成透镜的表面是非球面的。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及投影透镜以及带有这种投影透镜的用于将形成在幻灯片、胶片或玻璃板上的图像，或通过液晶显示器显示的图像以放大的图像投影到投影屏上的光学投影机。
技术介绍
用于低成本的LCD投影机的投影透镜需要具有小的光圈，紧凑轻便，能形成高清晰和低失真的图像，引起小的放大色差，是远心的，具有长的后焦距和短的投影距离，并且不昂贵。如JP2000-137165A中所提到的，大多数光学投影机的投影光学系统采用远心变焦透镜，这些光学投影机将形成在胶片或幻灯片上的图像，或通过液晶显示器显示的图像以放大的图像投影在投影屏上。但是，大多数变焦透镜是昂贵的。可以通过包括多个透镜的定焦投影透镜满足形成低失真和低放大色差的高清晰图像的要求。但是，多个透镜会提高对短波长光波的内吸光度，并且因此投影透镜的透射比较小。虽然可以通过组合对短波长光波的内吸光度较低的铅玻璃透镜而构成具有合格的光圈的投影透镜，但是这种投影透镜是昂贵的。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是解决存在于常规投影透镜中的问题，并提供一种几乎不引起像差的、由较少数量透镜组成的构造简单的定焦投影透镜，并提供一种具有这种定焦投影透镜的光学投影机。根据本专利技术，投影透镜包括六个透镜，其中包括一个作为第一透镜的具有负折射率的单个透镜，一个作为第二透镜的具有正折射率的单个透镜，一个作为第三透镜的具有负折射率的单个透镜，一个作为第四透镜的具有正折射率的、由具有负折射率的第一组成透镜和具有正折射率并胶合于第一组成透镜上的第二组成透镜构成的复合透镜，和一个作为第五透镜的具有正折射率的单个透镜，这六个单个透镜以从投影屏到显示装置的顺序设置；其中，在显示装置一侧的投影透镜部分基本上是远心的，并且在显示装置一侧的第一透镜表面和第二组成透镜在显示装置一侧的表面是非球面的。根据本专利技术，第一透镜聚集来自宽角范围内诸方向的光线，第二透镜会聚该光线，第三透镜发散第二透镜会聚的光线，第四透镜接收第三透镜发散的光线并减小色差，第五透镜接收来自第四透镜的光线并以基本远心的模式将光线会聚在显示装置的一侧上。由于第一透镜在显示装置侧的表面是非球面的，即使在来自于投影屏一侧的光线以大角范围落在第一透镜上和投影透镜由较小数目的透镜构成时，也能够减小包括失真、彗差和像散的光学像差。由于第二组成透镜在显示装置侧的表面是非球面的，即使在投影透镜由较小数目的透镜构成和没有将使投影透镜基本远心的额外负载置于第五透镜上时，也能够减小包括失真、彗差和像散的光学像差。由于第一透镜的表面之一和第四透镜的表面之一是非球面的，从制作成本的角度来说，以有效直径制作第一和第四透镜是不利的。但是，由于第三透镜置于第二和第四透镜之间，通过以合适的位置关系设置第二、第三和第四透镜，并使用具有合适的折射率的透镜作为第三透镜，即使在第一和第四透镜的有效直径有限的情况下，一束大直径的光线也可以通过第三透镜透射而不会在第四透镜上引起较大的像差。因而，投影透镜具有适合于构成透镜的数目的小光圈数。由于第三透镜置于第二和第四透镜之间，通过以合适的位置关系设置第二、第三和第四透镜，可以使来自于投影屏侧并落在第一透镜上的平行于投影透镜光轴的光线以基本平行于光轴的光线落在第四透镜上。因此，可以减少第四透镜上的用于减小像差而非色差的光学负载。在根据本专利技术的投影透镜中，0.3＜L23/L2-4＜0.5，其中L2-4是第二透镜在投影屏一侧的一端和第四透镜在显示装置一侧的一端之间的距离，L23是第二透镜在显示装置一侧的一端和第三透镜在投影屏一侧的一端之间的距离。在根据本专利技术的投影透镜中，比率L23/L2-4越小，第三透镜离第二透镜越近，并且因此离开第二透镜落在第三透镜上的光线束的直径越大。当落在第三透镜上的光线束的直径较大，并且第三透镜具有较大的折射率时，为了得到理想的光圈数，第四透镜的有效直径必须大到可以接收一束较大直径的光线。由于具有非球形表面的第四透镜的有效直径是有限的，为了得到理想的光圈数，第三透镜的折射率必须较小。但是，并不希望过分地减小第三透镜的折射率，由于减小第三透镜的折射率会缩短投影透镜的后焦距。因而，第三透镜的折射率的减小是有限的。因此，当第四透镜具有有限的有效直径并且必须保证理想的后焦距时，过分减小比率L23/L2-4是不利的。数值实验显示，该比率必须是0.3或以上。比率L23/L2-4越大，第二和第三透镜之间的距离越远，且第三和第四透镜之间的距离越短。为了构造具有理想光圈数的投影透镜，所有离开第三透镜的光线必须进入第四透镜，且因此第三透镜必须具有较大的折射率。比率L23/L2-4越大，第三透镜的折射率也必须越大。但是，如果第三透镜的折射率过分大的话，容易发生像差。因此，必须限制第三透镜的折射率以使像差在允许的范围内，而且比率L23/L2-4一定不能过分大。数值实验显示，比率必须是0.5或以下。在根据本专利技术的投影透镜中，第一、第二和第三透镜满足条件-1.5＜f1-2/f3＜-0.8，其中f1-2是第一和第二透镜的合成焦距，f3是第三透镜的焦距。当f1-2/f3大于-1.5且小于-0.8时，也就是当f1-2/f3在-1附近时，从投影屏一侧传播并基本平行于光轴地落到第一透镜上的光线从第三透镜基本平行于光轴地射出，并以基本平行的光线落在第四透镜上。从投影屏一侧传播并倾斜于光轴地落到第一透镜上的光线从第三透镜射出，并且不需要很大地改变传播方向而落在第四透镜上。因此，第一和第二透镜以及第三透镜这一系列组成了所谓的远焦透镜系统，该系统减小了投影透镜造成的像差。当f1-2/f3等于或低于-1.5或等于或高于-0.8时，从投影屏一侧传播并基本平行于光轴地落到第一透镜上的光线倾斜地落到第四透镜上。因此，增加了第四透镜上的用于减小像差的负载，并且投影透镜容易引起像差。在根据本专利技术的投影透镜中，第一、第二和第三透镜具有能使从投影屏一侧传播并基本平行于光轴地落到第一透镜上的光线从第三透镜基本平行于光轴地射出的折射率。由于第一和第二透镜以及第三透镜这一组形成了远焦透镜系统，可以减小投影透镜造成的像差。在根据本专利技术的投影透镜中，第四透镜的第一组成透镜在投影屏一侧的表面基本是平坦的。基本平行于光轴地离开第三透镜的光线以几乎不被第四透镜的第一组成透镜在投影屏一侧的表面折射的方式落在第四透镜上，这减小了投影透镜造成的像差。根据本专利技术的光学投影机包括用于形成一副图像的成像装置，和上述用于投影该成像装置所形成的图像的投影透镜。附图说明图1是根据本专利技术一个优选实施例的一个投影透镜的视图，其中，投影屏在左侧，显示装置(像平面)在右侧；图2是一个表格，显示图1所示的投影透镜的数据，其中，OBJ Nos.是平面编号，RDYs是以毫米表示的曲率半径，THIs是透镜或空气间隙的厚度；图3(A)示出了图1所的投影透镜引起的球面像差；图3(B)示出了图1所示的投影透镜引起的像散； 图3(C)是示出了图1所示的投影透镜引起的失真；图4(A)示出了当相关视场高度(relative field height)是1.00时图1中所示的投影透镜引起的横向像差；图4(B)示出了当相关视场高度是0.83时图1所示的投影透镜引起的横向像差；图4(C)示出了当相关视场高度是0.62时图1所示的投影透镜引起的横向本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：成松修司，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：
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