[发明专利]用于投射的变焦镜头和投射式显示设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种由五个透镜组构成的用于投射的变焦镜头以及上面安装用于投射的变焦镜头的投射式显示设备。具体地，本发明涉及适于将从电灯泡输出的光束放大投射到屏幕上的一种用于投射的变焦镜头和一种投射式显示设备。将投射的光束从透射式或反射式液晶显示装置、DMD(数字微镜装置)显示装置或类似装置的电灯泡输出，并且传送图像或视频信息。

背景技术

近年来，诸如液晶显示装置和DMD显示装置的使用电灯泡的投射式显示装置变得广泛使用。尤其是广泛采用使用与RGB原色的照明光相对应的三个电灯泡以调节各颜色的照明光的投射式显示装置。在使用三个电灯泡的投射式显示装置中，由各电灯泡调节的光通过棱镜或类似装置相组合，并且通过投影透镜在屏幕上显示图像。

安装在上述的投射式显示装置上的投影透镜需要长的后焦距，以布置用于组合颜色的棱镜或类似装置，并且用于防止热问题或类似问题，其中所述投射式显示装置通过使用颜色组合光学系统来组合从三个电灯泡输出的调节光。此外，颜色组合光学系统的光谱特性根据进入颜色组合光学系统的光的入射角度而改变。因此，投影透镜需要具有从缩小侧看到的入射光瞳位于足够远处的特性，换言之，投影透镜需要是远心的。另外，需要投影透镜具有低F数，并且对电灯泡的分辨率适当地校正像差。

此外，可以改变透射到屏幕上的图像的尺寸的变焦镜头通常用作投影透镜。最近，需要在高比率下改变图像的尺寸的变焦镜头，换言之，需要具有高变焦比的变焦镜头。另外，由于投影器的价格已经变得较低，因此投影透镜的成本也需要降低。

传统地，例如，在日本未审查的专利公开文献第2007-271669号(专利文献1)、日本专利申请第2008-293932号(专利文献2)的说明书以及日本专利申请第2008-312145号(专利文献3)的说明书中公开了由五个透镜组构成的变焦镜头，其中三个透镜组在放大率变化时移动，并且所述变焦镜头的小共轭长度侧基本上是远心的。

专利文献1中公开的变焦镜头具有低F数。尽管专利文献1中的透镜的总数小，但能够以相对很好的方式校正各种像差。然而，专利文献1中公开的变焦镜头的变焦比仅为1.2倍。如果不需要改变专利文献1中公开的变焦镜头的结构就能够增加变焦比，则像差的变化会增加，并且变得无法保持透镜的良好性能。

同时，专利文献2和3中公开的变焦镜头具有低F数。此外，高的变焦比近似为1.6倍，并且以相对很好的方式校正各种像差而不用考虑高变焦比。然而，透镜的总数为13，该数量很多。另外，由于异常散射玻璃用作变焦镜头的玻璃材料，因此无法满足对降低变焦镜头的生产成本的需求。

发明内容

考虑到前述情况，本发明的一个目的是提供一种用于投射的变焦镜头，所述变焦镜头由可以以低成本生产的五个透镜组构成。此外，本发明的一个目的是提供在广角端具有小于或等于1.7的低F数且同时实现1.6倍或更高的变焦比的变焦镜头。另外，本发明的一个目的是提供对于整个可变放大范围可以以较好的方式校正各种像差的变焦镜头。此外，本发明的另一个目的是提供包括所述用于投射的变焦镜头的投射式显示设备。

根据本发明的第一方面的用于投射的变焦镜头为下述的一种用于投射的变焦镜头，所述变焦镜头包括：

具有负折光力的第一透镜组；

具有正折光力的第二透镜组；

具有正折光力的第三透镜组；

第四透镜组；以及

具有正折光力的第五透镜组，第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组、第四透镜组和第五透镜组从变焦镜头的放大侧依次布置，

其中，当变焦镜头的放大率改变时，第一透镜组和第五透镜组是固定的，而第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组沿着变焦镜头的光轴移动，

其中，第一透镜组和第二透镜组中的每一组都由两个透镜构成，

其中，第三透镜组和第五透镜组中的每一组都由一个正透镜构成，

其中，第四透镜组由五个透镜构成，并且

其中，变焦镜头的缩小侧是远心的。

在根据本发明的第一方面的用于投射的变焦镜头中，理想的是第二透镜组由两个正透镜构成，并且满足以下公式(1)和(2)：

0.5＜(R3a+R3b)/(R3a-R3b)  (1)；和

(R4a+R4b)/(R4a-R4b)＜-1   (2)，其中

R3a：从变焦镜头的放大侧开始的第三个透镜的放大侧表面的曲率半径，第三个透镜为第二透镜组中的放大侧透镜，

R3b：从变焦镜头的放大侧开始的第三个透镜的缩小侧表面的曲率半径，第三个透镜为第二透镜组中的放大侧透镜，