专利名称：投射透镜及背面投射型投影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及投射透镜，特别涉及在屏幕上放大投射液晶屏等的显示图象的投射透镜。
背景技术：
最近，在液晶屏(LCDLiquid Crystal Display)上形成光学象，用光照射该光学象，通过投射透镜做媒介，在屏幕上放大投射该光学象的所谓背面投射型投影装置，引人注目。作为获得彩色图象的方法，分别用R、G、B等各种颜色的光照射3枚液晶屏，并使用分色棱镜，合成3枚液晶屏上的映象的方法，已经广为人知。在投射透镜中，为了降低成本，作为透镜的材料，可以使用塑料。塑料对环境而言的特性，比玻璃透镜差，所以考虑到透镜材料的温度特性后，需要将各透镜设定成为最佳的能力(折射能力(refractive index))的配置、最佳的材料。另一方面，为了获得投影装置的小型化、高精细和大画面，液晶屏的象素间距正在日益小型化，作为投射透镜，也要求较小的放大倍率色象差及低变形等高光学性能。
在现有技术中，作为投射用的透镜，对从屏幕一侧起，依次由第1透镜组(第1、第2透镜是负透镜，具有非球面，在整体上具有负的焦点距离)和第2透镜组(具有非球面，在整体上具有正的焦点距离)构成的反远距(retrofocus)型的光学系统，提出了种种方案。例如日本的特开2000-305012号公报(4～18页、第1图)及特开2003-156683号公报记载的技术。
专利文献1特开2000-305012号公报(4～18页、第1图)
专利文献2特开2003-156683号公报(5～14页、第8图) 可是，在特开2000-305012号公报中，所述第2透镜组，使用具有异常分散性的透镜，虽然能够抑制放大倍率色象差，但对玻璃透镜实施非球面加工后，就不可避免的要引起成本上升。另一方面，在特开2003-156683号公报中，虽然在所述第1透镜组及所述第2透镜组中使用塑料，但该塑料的能力(折射能力)大，温度补偿不充分。
另外，作为投射用的透镜，为了获得体积小、性能高的效果，必然要采用非球面。非球面透镜，随着形成非球面的手段的不同，采用玻璃的铸型工作法生产的玻璃非球面透镜、在玻璃球面透镜的表面形成塑料的非球面薄层的混合型非球面透镜、采用塑料材料的射出成型法生产的塑料非球面透镜，已经广为人知。玻璃非球面透镜，在高温下的铸型工作法中使用的昂贵的金属模具的寿命短，存在着成本高(是玻璃球面透镜的3倍左右)的的问题。
另外，混合型非球面透镜，在制造玻璃球面透镜的成本上，还要增加为了形成塑料的非球面薄层所需的金属模具的成本，所以和玻璃非球面透镜一样，存在着昂贵的问题。塑料非球面透镜与它们相比，虽然非常便宜，但是折射率的温度系数与玻璃透镜相比却非常大，存在着例如温度变化造成的投射透镜的反焦距出现很大的变动的问题。就是说，塑料透镜的折射率的温度系数，远比玻璃透镜大。例如焦点距离30mm的透镜，温度从20度C变化成0度C时，玻璃透镜的变动是5μm，而塑料透镜却高达100μm，存在着反焦距出现很大的变动的问题。
发明内容
本发明旨在解决所述现有技术的投射用透镜的问题，其目的在于用低价格提供通过适当设定透镜结构后，能够充分修正作为投影用透镜要求特别严格的倍率的颜色象差，即使使用塑料也能进行适当的温度修正，能够在整个画面上实现高画质的图象的小型、轻量的投射透镜。
另一个目的在于提供搭载了能够实现高画质的图象的小型、轻量的投射透镜的、对环境而言的性能优异的廉价的背面投射型投影装置。
为了解决现有技术的投射用透镜的问题，本发明涉及的第1观点的投射透镜，从屏幕一侧起依次具备具有负的折射能力的第1透镜组，和具有正的折射能力的第2透镜组；所述第1透镜组，具有将凸面朝着屏幕一侧的非球面的塑料透镜的负的凹凸透镜；所述第2透镜组，具备由具有非球面的塑料透镜构成的负透镜，和至少两枚以上的具有异常分散性和负的折射率的温度系数的正透镜；形成利用所述正透镜具有的规定的负的折射率的温度系数，修正起因于所述第1透镜组和所述第2透镜组的塑料透镜的负的折射率的温度系数的温度变化的象面变动的结构。
本发明涉及的第2观点的投射透镜，从屏幕一侧起依次具备具有负的折射能力的第1透镜组，和具有正的折射能力的第2透镜组；所述第1透镜组，具备包含由具有至少1枚将凸面朝着屏幕一侧的非球面的规定的折射率的塑料透镜构成的负的凹凸透镜的多枚负的凹凸透镜；所述第2透镜组，具备孔径光阑、由具有非球面的塑料透镜构成的负透镜和具有异常分散性和负的折射率的温度系数的至少两枚以上的正透镜；所述第1透镜组的塑料透镜，配置在所述孔径光阑一侧；形成利用所述正透镜具有的规定的负的折射率的温度系数，修正起因于所述第1透镜组和所述第2透镜组的塑料透镜的折射率的温度系数的温度变化的象面变动的结构。
本发明涉及的第3观点的投射透镜，从屏幕一侧起，朝着投射透镜的一侧依次具备具有负的折射能力的第1透镜组，和具有正的折射能力的第2透镜组；所述第1透镜组，具备由将凸面朝着屏幕一侧的、具有非球面的塑料构成的负的凹凸透镜；所述第2透镜组，具备孔径光阑、由具有非球面的塑料构成的负透镜；设整个系统的焦点距离为f，第1透镜组中的塑料透镜的焦点距离为f1p，第2透镜组中的塑料透镜的焦点距离为f2p时，满足下列条件-5＜f1p/f＜-3-25＜f2p/f＜-15 本发明涉及的第4观点的投射透镜，是在所述第3观点的结构中，所述第2透镜组使用的正透镜，具有至少两枚以上的满足以下关系式的玻璃材料。
0.03＜pg，F-(0.6482-0.0018vd)式中Pg，F＝(ng-nf)/(nf-nc)vd＝(nd-1)/(nf-nc)ng是对g线(波长435.84nm)而言的折射率nF是对F线(波长486.13nm)而言的折射率nC是对C线(波长656.28nm)而言的折射率nd是对d线(波长587.56nm)而言的折射率 本发明涉及的第5观点的投射透镜，是在所述第3观点的结构中，所述第2透镜组使用的正透镜，可以具有至少两枚以上的将Δn/ΔT作为折射率的温度系数，满足以下关系式的玻璃材料。
Δn/ΔT＜-5×10-6 本发明涉及的第6观点的投射透镜，是在所述第3观点的结构中，所述第1透镜组，可以由将凸面朝着屏幕一侧的2枚凹凸负透镜构成。
本发明涉及的第7观点的投射透镜，是在所述第3观点的结构中，所述第1透镜组使用的塑料透镜，可以配置在孔径光阑的一侧。
本发明涉及的第8观点的投射透镜，是在所述第3观点的结构中，设构成第2透镜组2的正透镜的焦点距离为f2ep、整个系统的焦点距离为f时，满足下列条件2.5＜f2ep/f＜5.0 本发明涉及的第6观点的投射透镜，是在所述第3观点的结构中，设构成第2透镜组2的由玻璃材料构成的负透镜的焦点距离为f2gn、整个系统的焦点距离为f时，满足下列条件-5.0＜f2gn/f＜-2.0 本发明涉及的第10观点的背面投射型投影装置，其特征在于是具备投射透镜的背面投射型投影装置，作为所述投射透镜，使用所述第1观点～所述第3观点任一项所述的投射透镜。
发明的崭新的特征，均在添附的《权利要求书》中记述着。但关于构成及内容，通过阅读图纸和以下的详细讲述，可以更好地领会、评价本发明的其它目的及特征。
采用本发明的投射透镜后，可以最佳地设定第1透镜组及第2透镜组内的塑料透镜的负透镜的折射能力，与第2透镜组的具有异常分散性的玻璃透镜组合后，这些塑料透镜的折射率的温度系数，使第2透镜组的具有异常分散性的正透镜具有规定的进行反焦距的温度修正，能够以放大倍率色象差小的高性能，实现低成本的投射透镜。
另外，采用本发明涉及的投射透镜构成投影部后，能够实现对环境而言的性能优异的小型、轻量的廉价的背面投射型投影装置。
图1是表示本发明涉及的第1实施方式的投射透镜的结构图。
图2是表示本发明涉及的第1实施方式的投影透镜的象差性能的图形。
图3是表示本发明涉及的第2实施方式的投射透镜的结构图。
图4是表示本发明涉及的第1实施方式的投影透镜的象差性能的图形。
图5是表示本发明的第3实施方式的背面投射型投影装置的整体结构的图形。
图6是表示本发明的第3实施方式的背面投射型投影装置的投影部的简要结构的图形。
1-第1透镜组；1b-塑料透镜；2-第2透镜组；2b-塑料透镜；2d、2f、2g-正透镜；S-孔径光阑；EG-分色棱镜等的等效玻璃；31-投影机；32-反射镜；33-透过型屏幕；34-壳体；41-光源；42、43-分色反射镜；44、45、46-反射镜；47、48-传递透镜；49、50、51-场透镜；52、53、54-液晶屏；55-投射透镜。
具体实施例方式下面，参照附图，讲述本发明涉及的投射透镜及使用该投射透镜的背面投射型投影装置的适当的实施方式。
第1实施方式 图1是表示本发明的第1实施方式的投射透镜的结构的图形。在图1中，1是第1透镜组，2是第2透镜组，S是孔径光阑，EG是分色棱镜等的等效玻璃。
第1透镜组1的1a、1b，都是凹凸透镜，具有负的折射能力，成为凸面朝着屏幕一侧的结构。第2透镜组2，由一枚正透镜2a、孔径光阑S、凹凸透镜的负透镜2b、将负透镜2c和正透镜2d粘贴在一起的接合透镜、将负透镜2e和正透镜2f粘贴在一起的接合透镜及一枚正透镜2g构成。
而且，第1透镜组1的1b和第2透镜组2的2b，用具有非球面的塑料透镜形成。另外，第1实施方式中的投射透镜，采用透镜数量较少(2枚第1透镜组1、7枚第2透镜组2合计9枚)的结构，成为能够实施温度补偿，能够实现放大倍率色象差小而且紧凑化的结构。
一般来说，塑料透镜由于折射率低，所以曲率小，彗形象差(comaaberration)大，因此，使折射率增大是不适当的。这样，在本发明涉及的第1实施方式的投射透镜中，设第1透镜组中的塑料透镜的焦点距离为f1p，整个系统的焦点距离为f时，需要满足下列关系式(1)。
-5＜f1p/f＜-3…(1) 关系式(1)，是关于第1透镜组1内的塑料透镜1b的折射能力的关系式。超出关系式(1)的下限后，为了维持第1透镜组1的负的折射能力，就会给另一个玻璃透镜1a增加负担，玻璃透镜1a的凹面侧的曲率半径变小，彗形象差恶化。就是说，塑料透镜1b的折射能力过于小后，就必须将另一个玻璃透镜1a的折射能力设定成很大，为了维持第1透镜组1的规定的折射能力，必须使玻璃透镜1a的凹面侧的曲率半径变小。其结果，成为彗形象差恶化的原因。另外，还使凹面侧的有效直径变得过大，给加工造成困难。反之，超过上限值后，由于折射能力大，所以温度变化引起的焦点位置的变动增大。其结果，温度变化导致的反焦距的变动增大，情况不好。另外，第1透镜组，由于轴外的光线从离光轴较高的位置通过，所以对轴外象差敏感。而且，对该塑料透镜1b实施非球面加工后，能够良好地修正主要由轴外的光线从离光轴较高的位置通过的光线的畸变象差(distortion)及象面弯曲。
另外，在第1实施方式中，设构成第2透镜组2的塑料透镜2b的焦点距离为f2p，整个系统的焦点距离为f时，需要满足下列关系式(2)。
-25＜f2p/f＜-15…(2) 关系式(2)，是关于第2透镜组2内的塑料透镜2b的折射能力的关系式。超出关系式(2)的下限，负的折射能力过于小后，为了维持反焦距，必须使该第2透镜组2内的具有异常分散性的正的折射能力变小。可是，正的折射能力变小后，异常分散的作用变小，从而导致颜色象差恶化。
就是说，第2透镜组2内的塑料透镜2b的负的折射能力变小后，如果相同的第2透镜组2内的具有异常分散性的正的折射能力变小，反焦距就变短，为了维持反焦距，必须使正的折射能力变小。该正的折射能力变小后，由于利用具有异常分散性的正的玻璃透镜修正色象差，所以使色象差恶化，超出关系式(2)的下限的，主要从色象差的点起，不好。
反之，超过上限值后，由于负的能力(折射能力)变大，所以温度变化引起的反焦距的变动增大，情况不好。另外，该塑料透镜2b位于孔径光阑S附近，所以对轴上色象差敏感。就是说，在决定F值轴上的，通过最高的位置(即象的高度位置)的F号光线，在塑料透镜2b，通过离光轴较高的位置，对轴上象差敏感，所以对该塑料透镜2b实施非球面加工后，能够主要良好地修正球面象差及彗形象差。
另外，在第1实施方式中，在Pg，F＝(ng-nF)/(Nf-nC)、vd＝(nd-1)/(nF-nC)中，设对于g线(波长435.84nm)而言的折射率为ng、对于F线(波长436.13nm)而言的折射率为nF、对于C线(波长656.28nm)而言的折射率为nC、对于d线(波长587.56nm)而言的折射率为nd后，就满足关系式(3)。
0.03＜Pg，F-(0.6482-0.0018vd) …(3) 关系式(3)，是关于构成第2透镜组2的正透镜的异常分散性的关系式。反远距型的第2透镜组2，轴上光线高变高，对轴上色象差产生很大的影响。进而，为了使它具有远心性，第2透镜组2的主光线高就必须和最大象高成为相同的高度，对放大倍率色象差也产生很大的影响。在背面投射型投影装置中，最好减小投射图象的原色象素的投射倍率差，将投射透镜的放大倍率色象差控制在象素间距的一半以下，以免在屏幕上发生颜色渗透。
超出关系式(3)的范围，异常分散的效果减小后，倍率及轴上的色象差恶化。在第2透镜组2的正透镜上，至少配置2枚以上(2d、2f、2g)以上的具有异常分散性的玻璃材料后，能够减少色象差的2次光谱，能够实现较小的倍率及轴上的色象差。
在第1实施方式中，表示出3枚具有异常分散性的玻璃材料的正透镜的情况。
在后文讲述的第2实施方式中，讲述2枚具有异常分散性的玻璃材料的正透镜的情况。
另外，在第1实施方式中，设折射率的温度系数为Δn/ΔT时，需要满足关系式(4)。
Δn/ΔT＜-5×10-6…(4) 关系式(4)，是关于构成第2透镜组2的正透镜的折射率的温度系数的关系式。在第2透镜组2的正透镜中，最好至少配置2枚以上由具有负的折射率的温度系数的玻璃材料构成的透镜。
关系式(4)是为了减少温度变化导致的反焦距的变动的关系式，与关系式(1)及(2)关联。在本投射光学系统中，由于固定焦点，没有聚焦机构，所以温度变化导致的反焦距的变动过大后，投射光学系统的析象力就不充分，不好。需要将反焦距的变动控制在焦点深度内。
在第1透镜组1内的塑料透镜1b中发生的反焦距的变动小，约为第2透镜组2内的塑料透镜2b中发生的反焦距的变动的1/10。因此，象关系式(1)、(2)那样，使塑料透镜2b的折射能力比塑料透镜1b小5倍左右。塑料透镜1b和2b，都是负的焦点距离，具有负的折射率的温度系数，所以温度变化后，反焦距向相同的方向变动。另一方面，在第2透镜组2的正透镜中，配置3枚由具有和塑料透镜1b和2b相同的负的折射率的温度系数的玻璃材料构成的透镜(2d、2f、2g)。这样，以和温度变化导致的在塑料透镜1b及2b中发生的反焦距的变动相同的程度，使其产生相反方向的变动量后，就能够抵消。
例如，温度从20度C变化成0度C时，在塑料透镜1b及2b的作用下，反焦距的变动分别成为+11μm、+18μm。但是，在第2透镜组2的正透镜2d、2f及2g的作用下，发生-18μm的变动，成为合计+11μm的变动，能够控制在焦点深度的大约1/3以内。在关系式的范围外，温度变化导致的反焦距的变动增大，所以是不适当的。
在第1实施方式中，F值是2.34，如果设焦点距离是f、有效直径为D，那么根据F＝f/D，就成为F＝2.34×D。另外，由于液晶屏的一个单元的象素间距是12.5μm，所以D＝12.5μm，F＝2.34×12.5μm＝30μm，大约10微米左右的温度变化导致的焦点距离的变动量，成为焦点深度的大约1/3，是实用的。
就是说，第1透镜组1及第2透镜组2内的塑料透镜的负透镜的折射率的温度系数导致的反焦距的变动，在第2透镜组2的正透镜中，配置3枚由具有和塑料透镜1b、2b同等程度的相同的负的折射率的温度系数的玻璃材料构成的透镜(2d、2f、2g)后，使正透镜具有规定的折射率的温度系数，进行反焦距的温度修正。
一般来说，塑料透镜的折射率的温度系数，是-100×10-6左右，温度从20度C降到0度C，下降20度时，使折射率为1.5后，折射率成为1.502，折射率上升，反焦距延长。该反焦距的延长量，按照关系式(4)规定、修正第2透镜组2的正透镜2d、2f、2g的折射率的温度系数。就是说，如前所述，在塑料透镜1b及2b的作用下，反焦距的变动分别成为+11μm、+18μm。但是，在第2透镜组2的正透镜2d、2f及2g的作用下，发生-18μm的变动，成为合计+11μm的变动，基本能够控制在焦点深度的大约1/3以内。
另外，本发明涉及的第1实施方式，其特征在于第1透镜组1，由凸面朝着屏幕侧的2枚凹凸负透镜构成。采用凹凸形状后，能够减小射入面和轴外射入光线构成的角度，尽管是最大视场角为45°的大视场角，但是使塑料透镜的非球面化后，能够良好地修正畸变象差及象面弯曲，能够用较少的构成枚数实现高性能。
另外，在第1实施方式中，第1透镜组1使用的塑料透镜1b，最好位于孔径光阑一侧。在第1透镜组1中，屏幕一侧的轴外光线增高，透镜外径变大。塑料透镜的外径越大成型越困难，表面精度下降。特别是在象第1透镜组1的透镜外径超过φ50mm的那种大外径的透镜中，在种现象尤其显著。因此，将塑料透镜1b配置在孔径光阑一侧后，能够抑制透镜外径变大，提高塑料透镜1b的成型性。
另外，在第1实施方式中，设整个系统的焦点距离为f、满足关系式(1)的第2透镜组2使用的正透镜(2d、2f、2g)的焦点距离为f2ep时，需要满足下列关系式(5)。
2.5＜f2ep/f＜5.0…(5) 就是说，正透镜2d、正透镜2f、正透镜2g的所有的正透镜，都需要满足关系式(5)。
关系式(5)，是关于第2透镜组2使用的异常分散玻璃的折射能力的关系式。低于下限值，折射能力增强后，曲率变小，彗形象差恶化。反之，超过上限值，折射能力变弱后，异常分散作用变小，二次光谱变大，所以倍率及轴上的色象差恶化。
另外，在第1实施方式中，设整个系统的焦点距离为f、第2透镜组2使用的由玻璃材料构成的负透镜2c、2e的焦点距离为f2gn时，需要满足下列关系式(6)。
-5.0＜f2gn/f＜-2.0…(6) 关系式(6)，是关于第2透镜组2使用的由玻璃材料构成的负透镜(2c、2e)的折射能力的关系式。这些负透镜与正透镜(2d、2f)粘接，作为双合透镜存在，主要进行色象差的修正。低于下限值，折射能力变弱后，不得不使具有异常分散性的正透镜的折射能力变小，二次光谱变大，所以倍率及轴上的色象差恶化。反之，超过上限值，折射能力增强后，曲率就变大，彗形象差恶化。
综上所述，在本发明涉及的第1实施方式中，有效地使用塑料透镜及异常分散玻璃，适当地设定折射能力，从而能够实施温度修正，实现象差得到良好的修正的、紧凑的、低成本的投射透镜。
(表1)示出关于本发明涉及的第1实施方式的数值实施例。表中r1、r2、…、r19，是从屏幕一侧依次数起的透镜各面的曲率半径；d1、d2、…，是透镜的壁厚及空气间隔；n1、n2、…，是各透镜的d线中的折射率；v1、v2…，是将d线作为基准的阿贝数。另外，将整个系统的焦点作为f、将F号作为F/、而且将视场角作为2ω表示。表1中的带*号的面，是用非球面构成的面，非球面形状，用下列公式表示。
x＝(h2/r)/(1+(1-(K+1)h2/r2)1/2)+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10 式中x是来自光轴的高度h的非球面形状的非球面顶点到相切平面的距离，r为基准球面的曲率半径，非球面系数K、A、B、C、D，如表所示。
[表1]
图2是表示第1实施方式的投影透镜的球面象差(spherical aberration)(mm)、畸变象差(distortion)(％)、非点象差(astigmatism)(mm)及彗形象差(coma aberration)(mm)。在图2的球面象差图中，实线是e线(波长546nm)，曲线g表示g线(波长436nm)，曲线C表示C线(波长656nm)。在图2的非点象差图中，S表示弧矢象面，M表示子午线象面。在图2的彗形象差图中，ω＝0°的曲线中的两端箭头，表示0.050mm的宽度，e线、g线及C线重叠，彗形象差收敛在0.050mm的宽度内。另外，在彗形象差图中的ω＝27.0°、ω＝35.4°及ω＝42.4°的各曲线中，箭头的位置表示光圈的中心。
由这些象差图可知能够实现象差小的良好的光学性能。另外，表1的r18、r19，表示用图1的EG表示的分色棱镜等的等效玻璃的面。
此外，该第1实施方式的有效象圆成为φ18mm。透镜系统整体的F值为2.38，焦点距离f为8.8mm，f1p/f的值为-4.2，f2p/f的值为-22.7，Pg，F-(0.6482-0.0018vd)的值为0.0374，Δn/Δt的值为-6×10-6～-5×10-6，f2ep/f的值为3.4～4.6，f2gn/f的值为-4.4和-3.1，分别满足关系式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)及(6)。
第1实施方式的投射透镜，能够将第1透镜组1中的塑料透镜1b和第2透镜组2中的塑料透镜2b，都作为相同的塑料材料，所以在制造塑料透镜时，例如用1台射出成型机进行时，能够消除更换材料导致的损失。另外，对塑料透镜实施防止反射涂敷时，由于能够将该涂敷的结构作为共同的，所以例如能够用相同的真空蒸镀机同时进行涂敷。这样，由于能够有效地使用制造设备及塑料材料，所以能够进一步降低成本。
第2实施方式 下面，参照图3及图4，讲述本发明涉及的第2实施方式的投射透镜。图3是表示本发明涉及的第2实施方式的投射透镜的结构的图形。在图3中，第1透镜组1和上述第1实施方式的结构相同。和第1实施方式的不同之处是用2枚构成异常分散玻璃(2c、2f)，在2双合透镜之间配置塑料透镜(2d)。第2透镜组2，由一枚正透镜2a、孔径光阑S、将负透镜2b和正透镜2c粘贴在一起的接合透镜、凹凸的负透镜2d、将负透镜2e和正透镜2f粘贴在一起的接合透镜及一枚正透镜2g构成。而且，第1透镜组1的透镜1b和第2透镜组2的透镜2b，用具有非球面的塑料透镜形成。
透镜系统整体的F值为2.34，焦点距离f为8.8mm，f1p/f的值为-4.2，f2p/f的值为-22.7，Pg，F-(0.6482-0.0018vd)的值为0.0374，Δn/Δt的值为-6×10-6～-5×10-6，f2ep/f的值为3.2和3.8，f2gn/f的值为-3.4和-2.4，分别满足关系式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)及(6)。
(表2)示出关于本发明涉及的第2实施方式的数值实施例。(表2)的各记号等表示的意思，和(表1)一样。
[表2]
图4是表示该第2实施方式的投影透镜的球面象差(mm)、畸变象差(％)、非点象差(mm)及彗形象差(mm)。在图4的球面象差图中，实线是e线(波长546nm)，曲线g表示g线(波长436nm)，曲线C表示C线(波长656nm)。在图4的非点象差图中，S表示弧矢象面，M表示子午线象面。在图4的彗形象差图中，ω＝0°的曲线中的两端箭头，表示0.050mm的宽度，e线、g线及C线重叠，彗形象差收敛在0.050mm的宽度内。另外，在彗形象差图中的ω＝27.0°、ω＝35.4°及ω＝42.4°的各曲线中，箭头的位置表示光圈的中心。
关于放大倍率色象差，在通过孔径光阑S的中心的轴外光线中，与第1实施方式相比，由于异常分散玻璃减少一枚，以e线为基准，在从g线到C线的范围中，有效象圆是φ18mm，所以成为象高9mm，与第1实施方式时的放大倍率色象差为13.6μm而言，第2实施方式时的放大倍率色象差成为15.4μm，恶化了1成左右。关于其它的象差，由该图象差图可知第2实施方式的投射透镜，能够和第2实施方式一样，实现象差较小的良好的光学性能。
另外，和第1实施方式一样，由于能够将第1透镜组1中的塑料透镜1b和第2透镜组2中的塑料透镜2b，都作为相同的塑料材料，从而能够有效地使用制造设备及塑料材料，所以能够进一步降低成本。
以上讲述的实施方式，归根结底都是为了阐述本发明的技术内容，而不能认为本发明局限于这种具体示例，在《权利要求书》的范围内可以进行各种变更，应该在广义上理解本发明。
例如在实施方式中，用环状烯聚合物(例如日本ZEON株式会社制造的“ZRONEX 480R”)讲述了塑料透镜的材料，但是也可以使用聚异乙烯酸甲醇(PMMA)(例如三菱人造丝株式会社制造的“AKURIPETO”、住友化学工业株式会社制造的“SUMIPEKUSU”)及其它的环状烯聚合物(例如日本ZEON株式会社制造的“ZEONEX 330R”、JSR株式会社制造的“ARTON”、三井化学工业株式会社制造的“APERU”)、苯乙烯类树脂(例如新日铁化学株式会社制造的“ESUTIRENMS-600”及“ESUTIRENMS-800”)、低吸湿丙烯(例如日立化成工业株式会社制造的OPTOREZ”、三菱人造丝株式会社制造的“AKURIPETO WF100”)等。毫无疑问，第1透镜组1中的塑料透镜和第2透镜组2中的塑料透镜，既可以选择不同的树脂材料，也可以选择相同的树脂材料。
第3实施方式 下面，讲述本发明涉及的第3实施方式的背面投射型投影装置。图5是表示本发明的第3实施方式的背面投射型投影装置的结构的图形。在图5中，背面投射型投影装置，具备使用上述第1及第2实施方式中的某一个投射透镜的投影机31，使光弯曲的反射镜32，透过型屏幕33及壳体34。
就是说，投影机31是至少使用光源(未图示)和第1实施方式或第2实施方式中的某一个记述的投射透镜的映象输出单元。在第3实施方式的背面投射型投影装置中，由投影机31投射的映象，被反射镜32反射后，在透过型屏幕33上成象。
图6是表示在表示上述第1、第2实施方式的投射透镜的结构的图1及图2中的EG(分色棱镜)的周边的结构的图形。在图6中，光源41射出的光，被用颜色分解光学系统分解成红、绿、蓝等原色光。射入分色反射镜42的光，反射红光，透过绿光和蓝光。透过(绿、蓝)的光，被用分色反射镜43反射绿光，透过蓝光。这样分解的三原色光，分别透过场透镜49、50、51后，射入液晶屏52、53、54。来自液晶屏的射出光，射入EG(分色棱镜)。三原色的光被EG(分色棱镜)合成为一个光后，被投射透镜55投影到屏幕上。在液晶屏的附近，配置着使光的偏向方向一致的偏向变换元件(未图示)。
采用本发明涉及的投射透镜构成投影部后，能够实现对环境而言的性能优异的小型、轻量的廉价的背面投射型投影装置。
综上所述，采用本发明的投射透镜，通过最佳地设定塑料透镜的能力(折射能力)，有效地配置具有异常分散性和负的折射率的温度系数的正透镜组合，从而能够提供用9枚这种透镜较少的结构，良好地修正各象差及温度特性的紧凑的低成本的投射透镜。采用本发明涉及的投射透镜构成投影部后，能够实现对环境而言的性能优异的小型、轻量的廉价的背面投射型投影装置。
以上，以某种程度的详细性，就适当的实施方式讲述了本发明。该适当的实施方式的所述内容，在构成的细节中当然会有变化，可以在不违背《权利要求书》叙述的发明范围及思想的前提下，实现各要素的组合及顺序的变化。
本发明能够提供精度高的小型的投射透镜，而且还能够提供对环境而言性能优异的小型、轻量、廉价的背面投射型投影装置。
权利要求
1.一种投射透镜，从屏幕一侧起，依次具备具有负的折射能力的第1透镜组，和具有正的折射能力的第2透镜组；所述第1透镜组，具备将具有凸面朝着屏幕一侧的非球面的塑料透镜的负的凹凸透镜；所述第2透镜组，具备由具有非球面的塑料透镜构成的负透镜，和至少两枚以上的具有异常分散性和负的折射率的温度系数的正透镜；利用所述正透镜具有的规定的负的折射率的温度系数，修正起因于所述第1透镜组和第2透镜组的塑料透镜的负的折射率的温度系数的温度变化的象面变动。
2.一种投射透镜，从屏幕一侧起，依次具备具有负的折射能力的第1透镜组，和具有正的折射能力的第2透镜组；所述第1透镜组，具备多枚负的凹凸透镜，所述多枚负的凹凸透镜中，包含至少1枚由将具有凸面朝着屏幕一侧的非球面的规定的折射率的塑料透镜构成的负的凹凸透镜；所述第2透镜组，具备孔径光阑、由具有非球面的塑料透镜构成的负透镜、和具有异常分散性和负的折射率的温度系数的至少两枚以上的正透镜；所述第1透镜组的塑料透镜，配置在所述孔径光阑一侧；利用所述正透镜具有的规定的负的折射率的温度系数，修正起因于所述第1透镜组和第2透镜组的塑料透镜的折射率的温度系数的温度变化的象面变动。
3.一种投射透镜，从屏幕一侧起，朝着投射透镜的一侧，依次具备具有负的折射能力的第1透镜组，和具有正的折射能力的第2透镜组；所述第1透镜组，具备由将凸面朝着屏幕一侧的、具有非球面的塑料构成的负的凹凸透镜；所述第2透镜组，具备孔径光阑、和由具有非球面的塑料构成的负透镜；设整个系统的焦点距离为f，第1透镜组中的塑料透镜的焦点距离为f1p，第2透镜组中的塑料透镜的焦点距离为f2p时，满足下列条件-5＜f1p/f＜-3-25＜f2p/f＜-15。
4.如权利要求3所述的投射透镜，其特征在于所述第2透镜组使用的正透镜，具有至少两枚以上的满足以下关系式的玻璃材料0.03＜Pg，F-(0.6482-0.0018vd)式中Pg，F＝(ng-nF)/(nF-nC)vd＝(nd-1)/(nF-nC)ng是对g线(波长435.84nm)而言的折射率、nF是对F线(波长486.13nm)而言的折射率、nC是对C线(波长656.28nm)而言的折射率、nd是对d线(波长587.56nm)而言的折射率。
5.如权利要求3所述的投射透镜，其特征在于所述第2透镜组使用的正透镜，具有至少两枚以上满足以下关系式的玻璃材料，其中Δn/ΔT为折射率的温度系数，Δn/ΔT＜-5×10-6。
6.如权利要求3所述的投射透镜，其特征在于所述第1透镜组，由将凸面朝着屏幕一侧的2枚凹凸负透镜构成。
7.如权利要求6所述的投射透镜，其特征在于所述第1透镜组使用的塑料透镜，配置在孔径光阑的一侧。
8.如权利要求3所述的投射透镜，其特征在于设构成第2透镜组的正透镜的焦点距离为f2ep、整个系统的焦点距离为f时，满足下列条件2.5＜f2ep/f＜5.0。
9.如权利要求3所述的投射透镜，其特征在于设构成第2透镜组的由玻璃材料构成的负透镜的焦点距离为f2gn、整个系统的焦点距离为f时，满足下列条件-5.0＜f2gn/f＜-2.0。
10.一种背面投射型投影装置，是具备投射透镜的背面投射型投影装置，作为所述投射透镜，使用权利要求1～3任一项所述的投射透镜。
全文摘要
为了提供使用多个塑料透镜、能够适当地进行温度修正的、紧凑而且低成本的、能够获得良好的成象性能的投射透镜，而从屏幕一侧起，依次具备具有负的折射能力的第1透镜组，和具有正的折射能力的第2透镜组；第1透镜组，具有将凸面朝着屏幕一侧的非球面的塑料透镜的负的凹凸透镜(1b)；第2透镜组，具备由具有非球面的塑料透镜构成的负透镜(2b)，和至少两枚以上的具有异常分散性和负的折射率的温度系数的正透镜；利用这些正透镜具有的规定的负的折射率的温度系数，修正起因于所述第1透镜组和所述第2透镜组的塑料透镜(1b、2b)的负的折射率的温度系数的温度变化的象面变动。
文档编号G02B13/16GK1954248SQ20058001577
公开日2007年4月25日 申请日期2005年4月20日 优先权日2004年5月17日
发明者村松昭宏, 北冈泰久 申请人:松下电器产业株式会社