[发明专利]变焦透镜和包含变焦透镜的图像投影装置

说明书

本申请是申请日为2009年2月4日、申请号为200910009690.6、发明名称为“变焦透镜和包含变焦透镜的图像投影装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及变焦透镜和包含变焦透镜的图像投影装置。例如，本发明涉及具有长的后焦距、提供高水平的光学性能并适合于产生投影图像的投影仪的变焦透镜。

背景技术

已提出了使用诸如液晶显示器件的显示器件以将在该显示器件上形成的图像投影到屏幕表面上的各种投影仪(图像投影装置)。

希望在这种投影仪中包含的投影透镜具有如下性能。

在包含三个显示器件的典型彩色投影仪中，来自白色光源的光被颜色分离光学系统分离成红色、绿色和蓝色的光束，这些光束被引导到相应的显示器件。从显示器件射出的光束通过颜色合成光学系统被合成，并入射到投影透镜上。在该配置中，为了提供用于合成穿过显示器件的彩色光束的棱镜等，必须在显示器件和投影透镜之间留出空间。因此，希望投影透镜具有一定长度的后焦距。

如果从显示器件入射到颜色合成光学系统上的光束的角度改变，那么颜色合成光学系统的光谱透射率因此改变。结果，投影图像中的各颜色的亮度依赖于视场角而改变，并且，因此难以看到投影图像。为了降低这种依赖于视场角的效果，希望显示器件侧(缩小共轭侧)的光瞳基本上处于无限远，即，所谓的远心性是良好的。

当用于三种不同颜色的显示器件上的图片(图像)被合成并被投影到屏幕上时，如果例如显示的字符等看起来是双重的，那么对显示的字符等的觉察的分辨率降低。为了防止这一点，必须在整个屏幕上相互迭加各颜色的像素。因此希望在可见光光谱上有效校正投影透镜中出现的颜色重合失调(misregistration)(横向色差)。

为了防止投影图像畸变和变得难以观察，希望畸变得到有效校正。

作为用于投影仪的变焦透镜的例子，已知存在包含以下透镜单元的变焦透镜：被设置为最接近放大共轭侧、具有负折光力并在变焦过程中被固定的第一透镜单元；和被设置为最接近缩小共轭侧、具有正折光力并在变焦过程中被固定的最后透镜单元。

作为这种类型的变焦透镜的例子，已知存在在第一透镜单元和最后透镜单元之间设置可在变焦过程中移动的至少三个变焦透镜单元的变焦透镜(例如，参见美国专利No.6545817)。

在美国专利No.6545817中公开的变焦透镜中，从放大共轭侧依次设置的第二和第三透镜单元执行主变焦功能。在该变焦透镜中，通过移动第三透镜单元以及后面的其它透镜单元，校正变焦过程中的像面变化。在这种类型的变焦透镜中，第三透镜单元是用于在整个变焦范围中提供高水平的光学性能的十分重要的透镜单元。因此，第三透镜单元具有至少三个透镜元件以改善光学性能。

希望用于投影仪的变焦透镜具有长的后焦距并且在缩小共轭侧具有远心性。因此，在放大共轭侧设置负折光力的透镜单元，并在缩小共轭侧设置正折光力的透镜单元。

利用上述的透镜配置，由于整个变焦透镜变为不对称，因此难以在整个变焦范围上提供高水平的光学性能。例如，常常在广角端出现负的畸变，并且很难校正它。

在美国专利No.6545817中公开的变焦透镜中，第三透镜单元具有比其它透镜单元大的变焦比份额。因此，第三透镜单元具有比其它透镜单元大的折光力，并导致在变焦过程中频繁出现像差变化。并且，由于第三透镜单元的大的折光力，因此广角端上的大量的负的畸变趋于保留下来。

在上述的用于投影仪的变焦透镜中，设置适当的透镜配置以保证预定的变焦比、有效地校正变焦过程中的像差变化并在整个变焦范围上提供高水平的光学性能是重要的。

例如，适当地限定各透镜单元(特别是第二和第三透镜单元)的折光力和第三透镜单元的透镜配置是重要的。如果第二和第三透镜单元的配置是不合适的，那么难以有效校正广角端的畸变并在整个变焦范围上提供高水平的光学性能。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种变焦透镜，该变焦透镜从放大共轭侧到缩小共轭侧依次包含：负折光力的第一透镜单元；正折光力的第二透镜单元；正折光力的第三透镜单元；具有至少一个透镜单元的中间透镜单元；以及正折光力的最后透镜单元。在该变焦透镜中，除了第一透镜单元和最后透镜单元以外的所有的透镜单元在变焦过程中移动。第三透镜单元具有至少三个透镜元件。满足以下条件：

f3/fw＞4.0

f3/f2＞2.0

fw/Bf＜0.8