[發(fā)明專利]變焦透鏡和包含變焦透鏡的圖像投影裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110228943.6
• 申請(qǐng)日: 2009-02-04
• 公開（公告）號(hào): CN102243364A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 豬子和宏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 佳能株式會(huì)社
• 主分類號(hào): G02B15/177
• 分類號(hào): G02B15/177;G02B9/00;G03B21/00
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 康建忠

本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2009年2月4日、申請(qǐng)?zhí)枮?00910009690.6、發(fā)明名稱為“變焦透鏡和包含變焦透鏡的圖像投影裝置”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及變焦透鏡和包含變焦透鏡的圖像投影裝置。例如，本發(fā)明涉及具有長(zhǎng)的后焦距、提供高水平的光學(xué)性能并適合于產(chǎn)生投影圖像的投影儀的變焦透鏡。

背景技術(shù)

已提出了使用諸如液晶顯示器件的顯示器件以將在該顯示器件上形成的圖像投影到屏幕表面上的各種投影儀(圖像投影裝置)。

希望在這種投影儀中包含的投影透鏡具有如下性能。

在包含三個(gè)顯示器件的典型彩色投影儀中，來(lái)自白色光源的光被顏色分離光學(xué)系統(tǒng)分離成紅色、綠色和藍(lán)色的光束，這些光束被引導(dǎo)到相應(yīng)的顯示器件。從顯示器件射出的光束通過顏色合成光學(xué)系統(tǒng)被合成，并入射到投影透鏡上。在該配置中，為了提供用于合成穿過顯示器件的彩色光束的棱鏡等，必須在顯示器件和投影透鏡之間留出空間。因此，希望投影透鏡具有一定長(zhǎng)度的后焦距。

如果從顯示器件入射到顏色合成光學(xué)系統(tǒng)上的光束的角度改變，那么顏色合成光學(xué)系統(tǒng)的光譜透射率因此改變。結(jié)果，投影圖像中的各顏色的亮度依賴于視場(chǎng)角而改變，并且，因此難以看到投影圖像。為了降低這種依賴于視場(chǎng)角的效果，希望顯示器件側(cè)(縮小共軛側(cè))的光瞳基本上處于無(wú)限遠(yuǎn)，即，所謂的遠(yuǎn)心性是良好的。

當(dāng)用于三種不同顏色的顯示器件上的圖片(圖像)被合成并被投影到屏幕上時(shí)，如果例如顯示的字符等看起來(lái)是雙重的，那么對(duì)顯示的字符等的覺察的分辨率降低。為了防止這一點(diǎn)，必須在整個(gè)屏幕上相互迭加各顏色的像素。因此希望在可見光光譜上有效校正投影透鏡中出現(xiàn)的顏色重合失調(diào)(misregistration)(橫向色差)。

為了防止投影圖像畸變和變得難以觀察，希望畸變得到有效校正。

作為用于投影儀的變焦透鏡的例子，已知存在包含以下透鏡單元的變焦透鏡：被設(shè)置為最接近放大共軛側(cè)、具有負(fù)折光力并在變焦過程中被固定的第一透鏡單元；和被設(shè)置為最接近縮小共軛側(cè)、具有正折光力并在變焦過程中被固定的最后透鏡單元。

作為這種類型的變焦透鏡的例子，已知存在在第一透鏡單元和最后透鏡單元之間設(shè)置可在變焦過程中移動(dòng)的至少三個(gè)變焦透鏡單元的變焦透鏡(例如，參見美國(guó)專利No.6545817)。

在美國(guó)專利No.6545817中公開的變焦透鏡中，從放大共軛側(cè)依次設(shè)置的第二和第三透鏡單元執(zhí)行主變焦功能。在該變焦透鏡中，通過移動(dòng)第三透鏡單元以及后面的其它透鏡單元，校正變焦過程中的像面變化。在這種類型的變焦透鏡中，第三透鏡單元是用于在整個(gè)變焦范圍中提供高水平的光學(xué)性能的十分重要的透鏡單元。因此，第三透鏡單元具有至少三個(gè)透鏡元件以改善光學(xué)性能。

希望用于投影儀的變焦透鏡具有長(zhǎng)的后焦距并且在縮小共軛側(cè)具有遠(yuǎn)心性。因此，在放大共軛側(cè)設(shè)置負(fù)折光力的透鏡單元，并在縮小共軛側(cè)設(shè)置正折光力的透鏡單元。

利用上述的透鏡配置，由于整個(gè)變焦透鏡變?yōu)椴粚?duì)稱，因此難以在整個(gè)變焦范圍上提供高水平的光學(xué)性能。例如，常常在廣角端出現(xiàn)負(fù)的畸變，并且很難校正它。

在美國(guó)專利No.6545817中公開的變焦透鏡中，第三透鏡單元具有比其它透鏡單元大的變焦比份額。因此，第三透鏡單元具有比其它透鏡單元大的折光力，并導(dǎo)致在變焦過程中頻繁出現(xiàn)像差變化。并且，由于第三透鏡單元的大的折光力，因此廣角端上的大量的負(fù)的畸變趨于保留下來(lái)。

在上述的用于投影儀的變焦透鏡中，設(shè)置適當(dāng)?shù)耐哥R配置以保證預(yù)定的變焦比、有效地校正變焦過程中的像差變化并在整個(gè)變焦范圍上提供高水平的光學(xué)性能是重要的。

例如，適當(dāng)?shù)叵薅ǜ魍哥R單元(特別是第二和第三透鏡單元)的折光力和第三透鏡單元的透鏡配置是重要的。如果第二和第三透鏡單元的配置是不合適的，那么難以有效校正廣角端的畸變并在整個(gè)變焦范圍上提供高水平的光學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種變焦透鏡，該變焦透鏡從放大共軛側(cè)到縮小共軛側(cè)依次包含：負(fù)折光力的第一透鏡單元；正折光力的第二透鏡單元；正折光力的第三透鏡單元；具有至少一個(gè)透鏡單元的中間透鏡單元；以及正折光力的最后透鏡單元。在該變焦透鏡中，除了第一透鏡單元和最后透鏡單元以外的所有的透鏡單元在變焦過程中移動(dòng)。第三透鏡單元具有至少三個(gè)透鏡元件。滿足以下條件：

f3/fw＞4.0

f3/f2＞2.0

fw/Bf＜0.8