[發明專利]變焦透鏡、包括變焦透鏡的圖像投影設備以及攝像設備

有效

• 申請號: 201310595053.8
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN103837970A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 高橋真
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: G02B15/177
• 分類號: G02B15/177;G03B21/14
• 代理公司: 北京魏啟學律師事務所 11398
• 代理人: 魏啟學

技術領域

本發明涉及一種適合在用于例如以放大的比例投影圖像的圖像投影設備(投影儀)中使用的變焦透鏡。

背景技術

在相關技術中，存在各種圖像投影設備(投影儀)。已知的投影設備通常配置為使用諸如液晶顯示器等的圖像顯示裝置，并且將基于圖像顯示裝置的圖像通過投影光學系統以放大的比例投影在屏幕表面。為此，期望投影儀投影明亮的投影圖像，從而在以放大的比例投影圖像的情況下確保合適的可見性。期望在投影儀中使用的投影光學系統是能夠以各種投影倍率來投影圖像的變焦透鏡。根據安裝投影儀處的環境，投影光學系統要求某些特定的安裝屬性。然而，用于投影儀的變焦透鏡具有以下在可視性方面不期望出現的問題，即在F數(光圈值)改變的情況下進行變焦時投影圖像的亮度改變。因此，為獲得不具有該缺點的投影變焦透鏡，已做出了各種嘗試。

美國專利5015739和美國專利8390935公開了配置為通過在用于投影儀的變焦透鏡的整個變焦范圍內維持F數來維持投影圖像的亮度的變焦透鏡。

在美國專利5015739中公開的投影變焦透鏡包括具有從放大側起按負、正、正、正、正和正的順序配置的折射力的第一至第六透鏡單元，以及在第四透鏡單元和第五透鏡單元之間設置的具有固定或可變開口直徑并且在變焦時獨立移動的光圈。在該結構中，認為F數在整個變焦范圍內保持恒定。

在美國專利8390935中公開的投影變焦透鏡包括具有從放大側起按負、正、正、負、正和正的順序配置的折射力的第一至第六透鏡單元，以及在第二透鏡單元的像側的、在變焦時與第二透鏡單元一體移動的具有掩模的光圈。在美國專利8390935中公開的投影變焦透鏡還包括在第六透鏡單元的物體側的在變焦時具有固定開口的輔助光圈。在該配置中，F數在整個變焦范圍內保持恒定。

投影儀中使用的變焦透鏡需要提供高質量的投影圖像，并且能夠在投影圖像時的情況下變焦時對于各種放大倍率以F數上較小的改變以恒定亮度投影。為了提供高質量的投影圖像，并且在變焦時保持投影圖像的亮度恒定，即為了在整個變焦范圍內保持F數恒定，對諸如變焦類型或者光圈的位置等的透鏡結構的適當設置是重要的。

在美國專利5015739中公開的投影變焦透鏡的結構中，在變焦時通過移動光圈使得F數在改變倍率時的改變小。然而，存在如下問題，即無法截止廣角端處的過多的光，并且因此不能夠在整個變焦范圍內實現高質量的圖像投影。在美國專利8390935中公開的投影變焦透鏡中，通過提供輔助光圈截止了不必要的光。然而，由于光圈固定在縮小共軛側，因此存在各種像差從一個變焦位置到另一個變焦位置顯著變化、并且由變焦引起的光學性能的變化增大的趨勢。

發明內容

根據此處公開的至少一個實施例，變焦透鏡以從放大共軛側到縮小共軛側的順序包括：具有多個透鏡單元的前組、光圈以及具有多個透鏡單元的后組，其中，前組從放大共軛側到縮小共軛側依次包括具有負折射力并且配置為在變焦時不移動的透鏡單元以及包括在變焦時移動的一個或多個透鏡單元的前變倍透鏡單元，后組從放大共軛側到縮小共軛側依次包括具有在變焦時移動的一個或多個透鏡單元的后變倍透鏡單元以及具有正折射力并且配置為在變焦時不移動的透鏡單元，光圈在變焦時移動，前組包括在變焦時移動的具有恒定開口直徑的輔助光圈，滿足條件表達式：

0.9<(Xt·βtb)/(Xw·βwb)<1.1

這里Xw和Xt分別是在廣角端和遠攝端的從前組的焦點位置到光圈的長度，并且βwb和βtb分別是后組在廣角端和遠攝端的成像倍率。

根據其它實施例，一種圖像投影設備包括：圖像顯示裝置，配置為形成原始圖像；以及所述的變焦透鏡，配置為投影由所述圖像顯示裝置形成的所述原始圖像。

根據其它實施例，一種攝像設備包括：攝像光學系統，包括所述的變焦透鏡；以及攝像裝置。

通過以下參考附圖對典型實施例的說明，本發明的其它特征和方面將變得明顯。

附圖說明

圖1A和1B根據這里描述的示例1分別示出在廣角端和遠攝端的透鏡的截面圖。

圖2A和圖2B分別為示例1中示出的透鏡在投影距離為2100mm時在廣角端和遠攝端的像差圖。

圖3A和圖3B根據示例2分別示出透鏡在廣角端和遠攝端的截面圖。

圖4A和圖4B分別為示例2中示出的透鏡在投影距離為2100mm時在廣角端和遠攝端的像差圖。

圖5A和圖5B根據示例3分別示出透鏡在廣角端和遠攝端的截面圖。