[发明专利]变焦镜头及投影装置

说明书

技术领域

本发明主要涉及将来自DMD等的改变光的反射方向形成图像的灯泡(light bulb)的图像放大投射到屏幕及其以外、透镜口径较小且较紧凑的变焦镜头及搭载有变焦镜头的投影机。

背景技术

近年来，将微小的微镜(镜面元件)对应于像素排列在平面上，利用微机械技术，通过机械地控制各个镜面的角度来显示图像的DMD(数字微镜器件)已实用化。该DMD具有响应速度比在该领域以往以来广泛使用的液晶面板迅速、能够得到明亮的图像的特点，所以是小型、高亮度且高画质的，适合于实现可便携的投影装置，所以迅速地普及。

在投影装置中使用DMD作为灯泡的情况下，对于同时使用的投射用透镜产生DMD特有的制约。

第1制约关于在开发小型的投影装置方面认为是最大的制约的投射用透镜的F值。目前，在DMD中，在生成图像时为了表现微镜的ON及OFF而旋转的角度是±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)。因而，在以DMD为灯泡的投影装置中，需要捕获有效光且不捕获无效光成为条件，能够根据该条件导出投射用透镜的F值。即，成为F＝2.4。实际上还有想要取入更多光量的期望，所以在考虑没有实际损害的范围内的对比度的降低等的基础上，要求更小的F值的情况也较多。

此外，这样的条件成立在投射用透镜的灯泡侧的光瞳的位置恒定的条件的基础上，所以在变焦镜头等的光瞳位置移动的情况下，会产生移动的量的光量的损失等，所以一般也需要在亮度容易成为问题的广角端使光瞳位置最合适化等的考虑。

第2制约关于与光源系统的配置。为了小型化，想要尽量使投影用透镜的像圈小，所以向DMD中输入投射用的光束的光源系统的配置被限制。为了将来自上述DMD的有效光输入到投射用透镜中，将光源系统配置在与投射用透镜大致相同的方向(相邻)上。此外，由投射系统与光学系统这两个光学系统使用投射用透镜的最靠灯泡侧透镜和灯泡之间(即一般是后焦点)。因此，在投射用透镜中必须设置较大的后焦点，同时为了确保从光源的导光空间，产生需要将灯泡侧的镜头系统设计得较小的需要。

如果从投射用透镜的光学设计的立场考虑，则这成为设计成灯泡侧的光瞳位置来到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，需要将多个透镜组合，如果配置多个透镜，则投射用透镜的全长需要某种程度的长度，如果投射用透镜的全长较长，则在入射光瞳位置位于后方的透镜中，当然成为前方的透镜直径变大那样的背离小型化的问题。

这样，虽然有进行开发方面的较大的制约，但采用DMD作为灯泡的投影装置在小型化的方面比其他方式有利，目前以在进行演示时方便的数据投影机为中心，可携带的紧凑的设备广泛地普及。此外，为了将装置自身紧凑地构成，当然对所使用的投射用透镜，紧凑化的期望较大，另一方面，还有多功能化的期望，当然作为各像差的校正结果的画质的性能充分满足使用的DMD的规格，在方便性的方面，不仅要求能够进行变焦结构的变倍，而且采用将DMD的中心与投射透镜的光轴错开的所谓的移位结构，因此要求像圈较大，要求透镜的广角端的视角较大，还要求变倍比较大。

按照这样的规格开发的投射用透镜特别是前组透镜的口径无论如何比期望大，给投影装置的厚度尺寸带来较大的影响。但是，在以可携带为前提的投影装置中，减小厚度尺寸是很重要的，在与笔记本型个人计算机等一起携带的情况较多的使用方式的投影装置中，也可以说是最重要的因素。作为解决该问题的手段，有例如在特开2004-271668号公报中公开的那样的投射用透镜的紧凑化设计方法的一例。但是，在该例中，使用0.7英寸DMD时的前镜片有效直径为39mm到42mm，不能至少使投影装置的厚度为50mm以下。该厚度如果实际与笔记本型个人计算机等极同携带，则还是会在厚度方面感到不满。

发明内容

本发明鉴于上述的情况，目的是提供一种变焦镜头，该变焦镜头适合于DMD等的改变光的反射方向形成图像的灯泡的特性，在将来自灯泡的图像放大投射到屏幕上或其他壁面等上的用途中成像性能较高，另外透镜口径较小且紧凑，还提供一种紧凑且明亮、即使在小会议室等的有限的空间中也能够投射较大的画面的高画质且携带方便的薄型的投影装置。

本发明的优选的一个方式提供一种变焦镜头，其特征在于，从放大侧依次由整体具有负折射率的第1透镜组、整体具有正折射率的第2透镜组、以及整体具有正折射率的第3透镜组构成。