[发明专利]变焦透镜及投影仪装置

说明书

技术领域

本发明涉及将来自主要改变DMD等的光的反射方向并形成图像的光阀的图像放大投射到屏幕及其它上的透镜口径小的小型变焦透镜及装有该变焦透镜的投影仪。

背景技术

近年来，通过使微小的微反射镜(镜面元件)与像素对应并排列在平面上，使用微型机械技术来对各个镜面的角度进行机械控制以显示图像的DMD(数字微反射镜装置)已经实用化。该DMD与在这个领域一直以来广泛使用的液晶面板相比较，由于具有响应速度快、可以得到明亮的图像之类的特征，由于适用于实现具有小型、高亮度且高品质的图像的可携带的投影仪装置而迅速地得到普及。

在投影仪装置中使用DMD作为光阀的场合，对于同时使用的投射用透镜产生DMD特有的限制。

第一限制是关于为了开发小型的投影仪装置可以认为是最大制约的投影用透镜的F值。现在，在DMD中，在生成图像时，为表现微反射镜的开及关而旋转的角度为±12°，由此来切换有效的反射光(有效光)和无效的反射光(无效光)。因此，在将DMD作为光阀的投影仪装置中，作为条件是需要吸取有效光而不摄取无效光。从这个条件可以导出投射用透镜的F值。即，其值为F＝2.4。实际上，由于希望摄入的光量尽量少些，因此，考虑到在无实际损害的范围内的对比度的降低等之后往往要求更小的F值。

另外，这种条件由于以投射用透镜的光阀一侧的光瞳位置一定的条件为基础而成立，因而，在变焦透镜等的光瞳位置移动的场合，由于产生与移动量相应的光量损失等，因而，通常还需要考虑在亮度容易成为问题的广角端使光瞳位置最佳化等。

第二限制是关于与光源系统的配置。为了小型化，由于要使投射用透镜的图像圈尽可能小，因而，对DMD输入投射用的光束的光源系统的配置受到限制。为了将来自上述DMD的有效光输入到投射用透镜，则要将光源系统设置在与投射用透镜大致相同的方向(相邻)上。另外，在投射用透镜的最靠光阀一侧透镜和光阀之间(即一般为后焦点)使用投射系统和光源系统两个光学系统。因此，投射用透镜必须设计大的后焦点的同时，为了确保来自光源的导光空间，有必要将光阀一侧的透镜系统设计得较小。

这种状况若从投射用透镜的光学设计的立场考虑，则成为设计光阀一侧的光瞳位置以使其位于投射用透镜的后方附近的制约。另一方面，为了提高投射用透镜的性能，需要组合多个透镜，当配置多个透镜时，则投射用透镜的总长需要有某种程度的加长，若投射用透镜的总长加长，则入射光瞳位置位于后方的透镜自不待言，就是位于前方的透镜的直径也要增大，这成为与小型化相矛盾的问题。

这样，虽然在进行开发方面有大的制约，但作为光阀采用DMD的投影仪装置，在小型化方面比其它方式仍有利。现在，在进行图像显示时，以便宜的数据投影仪为中心，可携带小型设备得到广泛普及。另外，为了将装置本身做得很紧凑，当然对于所使用的投射用透镜也非常强烈地要求其小型化；另一方面，还要求多功能化，有关作为各种像差修正结果的图像品质的性能当然要充分满足所使用的DMD标准，在方便性方面不仅可以通过变焦机构变焦，为了采用使DMD的中心和投射透镜的光轴偏移的所谓移位结构还要求大的图像圈，从而还要求透镜的广角端的视场角大，进而要求变焦比也大。

以这样的标准开发的投射用透镜特别是前组透镜的口径比所要求的无论如何都增大，对投影仪装置的厚度尺寸带来很大的影响。然而，对于以可携带为前提的投影仪装置减小其厚度尺寸是很重要的，对于往往与笔记本电脑一起带到各处使用的投影仪装置也可以说是最重要的因素。作为解决这个问题的手段，例如日本特开2004-271668号公报所公开的投影用透镜的小型化设计方法是一个例子。但是，该例子中使用了0.7英寸DMD场合的前透镜的有效直径为39mm-42mm，至少不能将投影仪装置的厚度做到50mm以下。该厚度若试图与笔记本电脑等一起携带，实际上对该厚度仍不能感到满意。

发明内容

本发明就是鉴于上述的状况而提出的，其目的在于提供一种适合于改变DMD等的光的反射方向而形成图像的光阀的特性，对于将来自光阀的图像放大投射到屏幕上或其它壁面等上的用途其成像性能高，还可以实现透镜口径小而紧凑的变焦透镜，小型而明亮的，即使在小的会议室等有限的空间中也能投射大的画面的具有高的图像品质的便于携带的薄型的投影仪装置。

本发明的变焦透镜的一个最佳实施方式是，从放大一侧依次包括整体具有负的光焦度的第一透镜组和整体具有正的光焦度的第二透镜组。