[发明专利]变焦透镜以及投影装置

说明书

技术领域

本发明主要涉及将来自对DMD等光的反射方向进行变更而形成图像的光阀的图像进行放大并投影到显示屏以及其他物体上的透镜口径小而紧凑的变焦透镜以及载置有该变焦透镜的投影仪。

背景技术

近年来，将微小的微反射镜(镜面元件)与像素相对应地排列在平面上，并使用微机械技术对各个镜面的角度机械地进行控制从而对图像进行显示的DMD(digital micro-mirror device)正在被实用化。该DMD，具有与该技术领域中以往以来被较广地使用的液晶面板相比应答速度更高且能够得到较亮的图像的特征，因此对于实现小型高亮度且高像质并可携带的投影装置，较为适用，因此急速地普及起来。

在投影装置中，作为光阀使用DMD的情况下，对于同时使用的投影用透镜存在DMD特有的制约。

第1制约，是关于在开发小型的投影装置方面考虑最大制约的投影用透镜的F值。当前，在DMD中，生成图像时，为了表现微反射镜的ON和OFF而旋转的角度是±12°，由此能够对有效的反射光(有效光)和无效的反射光(无效光)进行切换。因此，在将DMD作为光阀(ラィトバルブ)的投影装置中，条件为必需捕捉有效光而不对无效光进行捕捉，从该条件能够导出投影用透镜的F值。也就是说，F＝2.4。实际上，希望即使更小也能够摄入光量，因此除了担心在没有实际损害的范围内的对比度降低等外还需要更小的F值。

另外，这种条件在投影用透镜的光阀侧的光瞳的位置一定的条件下也成立，因此在变焦透镜等光瞳位置移动的情况下，由于产生移动的量的光量的损失，因此在通常亮度容易成为问题的广角端有必要考虑将光瞳位置最佳化。

第2制约是关于光源系统等的配置。为了小型化，希望投影用透镜的图像传感器尽可能小，因此在DMD中输入投影用光束的光源系的配置受到限制。在将来自前述的DMD的有效光输入投影用透镜的过程中，与投影用透镜大致相同的方向(相邻)设置光源系统。并且，在投影系统和光源系统这两个光学系统中使用投影用透镜的最靠近光阀侧透镜与光阀之间(即通常为后聚焦)的空间。为此，必须在投影用透镜上设置较大的后焦点，并且为了确保来自光源的导光空间，有必要较小地设计光阀侧的透镜系统。

若从投影用透镜的光学设计的立场考虑，则存在如下制约：即以光阀侧的瞳位置到达投影用透镜的后方附近的方式进行设计。其中一方，为了提高投影用透镜的性能，有必要组合多个透镜，若配置多枚透镜，则投影用透镜的全长有必要为某种程度的长度，若投影用透镜的全长变长，则存在与小型化相背离的问题，即入射瞳位置位于后方的某透镜中而且前方的透镜直径变大。

这样，存在进行开发方面的较大的制约，并且作为光阀采用DMD的投影装置，在小型化方面比其他方式更为有利，当前，在进行演出时，以便利的数据投影为中心，可携带的紧凑的产品正普及起来。另外，为了紧凑地构成装置自身，即使对于理所当然地使用的投影用透镜，紧凑化的需求也非常强烈，另一方面，也希望多功能化。与作为诸像差的校正的结果的画质相关的性能充分满足所使用的DMD的规格也是理所当然的，不仅在便利性方面基于变焦的变倍是可能的，而且为了采用将DMD的中心和投影透镜的光轴错开的所谓的移位结构，而要求图像传感器较大，并且要求透镜的广角端的视角较大，并且变倍比也较大的物体。

在这种规格中，所开发的投影用透镜中，特别希望前组透镜的口径较大，并且对投影装置的厚度尺寸有较大的影响。然而，在以能够携带为前提的投影装置中，将厚度尺寸缩小是较为重要的，在设计为与笔记本型个人计算机等一并携带行走的较多使用方面的投影装置中，可以说是最重要的要素。作为解决该问题的手段，是例如特开2004-271668号公报中所公开的那样的投影用透镜的紧凑化设计方法的一例。可是，在该例中，使用0.7英寸DMD时的情况下的前镜片(前玉)有效直径是39mm到42mm，至少不能将投影装置的厚度设为50mm以下。该厚度，实际上如果与笔记本型个人计算机等一并携带，则在厚度方面尚感觉不满。

本发明鉴于上述情况而提出，其适用于通过变化DMD等光的反射方向而形成图像的光阀的特性，在将来自光阀的图像放大投影于显示屏上或其他的壁面等的用途中，实现了成像性能较高、紧凑且明亮的、即使在小会议室等受限制的空间中也能够投影较大的画面的、高画质且便于携带的薄型的投影装置。

发明内容

本发明优选的一个实施方式中，从放大侧顺次配置如下透镜而构成：即整体具有正或负的折射力的第1透镜组、整体具有负的折射力的第2透镜组，以及整体具有正的折射力的第3透镜组。