[发明专利]变焦透镜和具有该变焦透镜的图像投影设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种变焦透镜。

背景技术

过去，开发了用于液晶投影仪(图像投影设备)中的各种变焦透镜，所述液晶投影仪使用显示元件例如液晶显示器，并把在显示元件上形成的图像投影到屏幕上。

要求在液晶投影仪中使用的变焦透镜能够以短的投影距离投影大的图像，并且要投影清晰的图像。因而，要求用于液晶投影仪的变焦透镜具有大的视场角和高的分辨率，特别要求其没有显著的颜色漂移(偏移)或横向色差。

在这种投影仪中的照明光源装置产生热量，这引起环境温度的增加。因此要求在投影仪中使用的变焦透镜的光学特性随环境温度不发生大的改变，特别是，聚焦状态不发生大的改变。

作为用于投影仪中的变焦透镜，已知有一种负前置型(negative-lead-type)变焦透镜，其中负透镜单元被设置在放大侧，以使得视场角宽(见美国专利申请公开No.2003/0234984和美国专利No.6204976)。

已知一种用于投影仪的变焦透镜，其中在各种像差当中，尤其是横向色差被有效地校正，以减少颜色漂移(偏移)，借以增强光学性能(见美国专利No.7016188)。

一种有效的用于容易地提供高清晰度投影图像的方法是在变焦透镜中使用由塑料材料制成的非球面透镜。

不过，由塑料材料制成的非球面透镜的光学特性随环境的改变而发生显著的改变。鉴于此，在已知的变焦透镜中，使用由玻璃制成的非球面透镜，以提供高清晰度的投影图像(见美国专利No.6985302)。

近年来，强烈要求在液晶投影仪中使用的变焦透镜具有宽的视场角、在缩小侧是远心的、并且在整个变焦范围内具有良好的光学性能。

还要求即使环境发生改变时，光学特性的改变，尤其是聚焦的改变是小的。

为了满足这种要求，需要变焦透镜的类型、每个透镜单元的配置以及每个透镜的材料被合适地设计。

发明内容

按照本发明的一个方面，提供一种在缩小侧上为远心的变焦透镜，其从放大侧到缩小侧按照以下提及的顺序包括：第一负透镜、第二负透镜和第一正透镜，其中在第一负透镜和第二负透镜当中，至少一个负透镜具有非球面表面，所述变焦透镜满足：

-f12/fw<1.4，

-f12/(Hwpn-f12)<0.6，以及

|dn/dt|<1.0×10^-5，

其中f12是由第一负透镜和第二负透镜构成的组合光学系统的焦距，Hwpn是从由第一负透镜和第二负透镜构成的组合光学系统的后主点到第一正透镜的前主点的距离，dn/dt是相对于所述一个负透镜的材料的温度从25℃开始的变化，所述材料的折射率的改变，fw是整个透镜系统在广角端的焦距。

按照本发明的另一个方面，提供一种图像投影设备，其包括用于形成原始图像的显示单元，以及用于把所述原始图像投影到投影表面上的上述的变焦透镜。

按照本发明的另一个方面，提供一种图像拾取设备，其包括固态图像拾取元件和在所述固态图像拾取元件上形成对象的图像的上述的变焦透镜。

从下面参照附图进行的示例实施例的说明，可以清楚地看出本发明的其它特征。

附图说明

图1示意地表示具有按照第一实施例的变焦透镜的图像投影设备的相关部分；

图2表示按照第一实施例的变焦透镜在广角端的像差；

图3表示按照第一实施例的变焦透镜在远摄端的像差；

图4示意地表示具有按照第二实施例的变焦透镜的图像投影设备的相关部分；

图5表示按照第二实施例的变焦透镜在广角端的像差；

图6表示按照第二实施例的变焦透镜在远摄端的像差；

图7示意地表示具有按照第三实施例的变焦透镜的图像投影设备的相关部分；

图8表示按照第三实施例的变焦透镜在广角端的像差；

图9表示按照第三实施例的变焦透镜在远摄端的像差；

图10示意地表示具有按照第四实施例的变焦透镜的图像投影设备的相关部分；

图11表示按照第四实施例的变焦透镜在广角端的像差；

图12表示按照第四实施例的变焦透镜在远摄端的像差；

图13示意地表示具有按照第五实施例的变焦透镜的图像投影设备的相关部分；

图14表示按照第五实施例的变焦透镜在广角端的像差；

图15表示按照第五实施例的变焦透镜在远摄端的像差；

图16示意地表示具有按照第六实施例的变焦透镜的图像投影设备的相关部分；