TWI480620B - Zoom projection lens - Google Patents

Description

變焦投影鏡頭

本發明係與投影鏡頭有關，更詳而言之是指一種變焦投影鏡頭。

近年來，隨著影像科技的進步，利用投影機進行簡報、視訊、會議或是觀賞影片之人越來越多。而為使投影機能適用於各種設置環境(如客廳、會議室或教室)，投影機之鏡頭大多具備改變焦距之功能，藉以可使投影出來之畫面可依不同設置環境改變大小。另外，為使投影機能更便於攜帶與使用，鏡頭的體積也將被大幅地縮小，以滿足人們所期望的小型化及輕量化之需求，再者，除了小型化與輕量化外，也要能夠具有更高的光學效能，才能使達成高解析度和高對比之影像展現。因此，小型化和高光學效能，是變焦投影鏡頭不可缺兩項要件。

然而，目前投影機所用之變焦投影鏡頭，為達高光學效能，不外乎使用了三組以上之鏡群，而無法達到真正的小型化與輕量化。亦或是為達到使鏡頭小型化之目的，而僅使用數片透鏡，卻使得其光學校能無法有效得到提升。

有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種變焦投影鏡頭，由兩組鏡群所組成，不僅體積小，且具有高光學效能。

緣以達成上述目的，本發明所提供之變焦投影鏡頭沿一光軸且由一成像側至一像源側依序排列設置之一第一鏡群以及一第二鏡群；其中，該第一鏡群具有負屈光力；該第一鏡群中由該成像側至該像源側算起之前三片鏡片之屈光力依序為負、正、負；該第二鏡群具有正屈光力；該第二鏡群中由該成像側至該像源側算起最後一片鏡片具有正屈光力，且至少一面為非球面表面；另外，該第一鏡群可於該成像側與該第二鏡群間沿該光軸移動。

藉此，利用移動該第一鏡群，以達到改變鏡頭焦距之目的。

為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖示詳細說明如後。

請參閱圖1，為本發明第一較佳實施例變焦投影鏡頭1之鏡片配置圖，其包含有沿光軸Z且由成像側至像源側依序排列設置且由玻璃製成之一第一鏡群G1與一第二鏡群G2。另外，該第一鏡群G1可於成像側與該第二鏡群G2間，沿光軸Z進行移動，以達到改變鏡頭焦距之目的，使該變焦投影鏡頭1可依該第一鏡群G1之位置區分為廣角(wide-angle)狀態、中間(middle)狀態與遠距投影(telephoto)狀態。再者，依使用上的需求，在第二鏡群G2與像源側之間更可設置一玻璃覆蓋CG(Cover Glass)，係一平板玻璃。其中：

該第一鏡群G1具有負屈光力，且包含有一第一鏡片L1、一第二鏡片L2、一第三鏡片L3、一第四鏡片L4以及一第五鏡片L5。該第一鏡片L1為一具有負屈光力之新月型透鏡，且其凸面R1朝向成像側。該第二鏡片L2為一具有正屈光力之雙凸透鏡。該第三鏡片L3為一具有負屈光力之新月型透鏡，且其凸面R5朝向成像側。該第四鏡片L4為一具有負屈光力之雙凹透鏡。該第五鏡片L5為一具有正屈光力之單凸透鏡，且其凸面R9朝向成像側。

該第二鏡群G2具有正屈光力，且包含有一第六鏡片L6、一第七鏡片L7、一第八鏡片L8、一第九鏡片L9、一第十鏡片L10以及一第十一鏡片L11。該第六透鏡L6為一具有正屈光力之單凸透鏡，且其凸面R11朝向成像側。該第七透鏡L7為一具有負屈光力之雙凹透鏡。該第八鏡片L8為一具有正屈光力之雙凸透鏡，且該變焦投影鏡頭1之光圈ST設於該第八透鏡L8之表面R16上。該第九鏡片L9為一具有正屈光力之新月型透鏡，且其凸面R17朝向成像側。該第十鏡片L10為一具有負屈光力之雙凹透鏡。該第十一鏡片L11為一具有正屈光力之雙凸透鏡，且其表面R21、R22皆為非球面表面。

為能使該變焦投影鏡頭1能有效地縮減鏡頭總長並可修正像差，該變焦投影鏡頭1滿足下列條件：

(1) -0.87<f2/f1<-0.76　(2) -2.09<f1/fw<-1.85

(3) 1.59<f2/fw<1.64　(4) 0.70<fw/bf<0.71

(5) 6.66<tt/fw<6.7　(6) 4.7<tt/bf<4.74

其中，f1為該第一鏡群G1之有效焦距；f2為該第二鏡群G2之有效焦距；fw為該變焦投影鏡頭1於廣角(wide-angle)狀態下之有效焦距；bf為該變焦投影鏡頭1之後焦長度；tt為該變焦投影鏡頭1之總長度。

另外，為使該變焦投影鏡頭1能有效地縮減鏡頭總長並增加後焦長度，該變焦投影鏡頭1更滿足下列條件：

(7) -1.31<ex/bf<-1.24　(8) 0.787<lt/tt<0.789

(9) 1.31<fg/fw<2.2

其中，ex為該變焦投影鏡頭1之出瞳位置(exit pupil position)；lt為該變焦投影鏡頭1之第一個表面R1至最後一個表面R24間之長度；fg為該第十一鏡片L11之有效焦距。

本發明第一實施例之變焦投影鏡頭1的焦距F(Focus Length)、數值孔徑FNO(F-number)、各個鏡片表面的光軸Z通過處的曲率半徑R(radius of curvature)、各鏡片於光軸Z上之厚度T(thickness)、各鏡片之折射率Nd(refractive index)及各鏡片之阿貝係數Vd(Abbe number)，如表一所示：

表一之厚度T中，(W)是指該變焦投影鏡頭1在廣角(wide-angle)狀態時，於光軸Z上之間距；(M)是指該變焦投影鏡頭1在中間(middle)狀態時，於光軸Z上之間距；(T)是指該變焦投影鏡頭1在長距投影(telephoto)狀態時，於光軸Z上之間距。

另外，本實施例之第十一鏡片L11之非球面表面R21、R22之表面凹陷度D由下列公式所得到：

其中：D：非球面表面之凹陷度；C：曲率半徑之倒數；H：表面之孔徑半徑；K：圓錐係數；E₄ ～E₁₄ ：表面之孔徑半徑H的各階係數。

在本實施例中，各個非球面表面的圓錐係數K(conic constant)及表面孔徑半徑H的各階係數E₄ ～E₁₄ 如表二所示：

藉由上述的鏡片與光圈之配置，使得本實施例之變焦投影鏡頭1不但可有效縮小體積以滿足輕量化之需求，該變焦投影鏡頭1在廣角(wide-angle)狀態時，其成像品質上也可達到要求，這可從圖2A至圖2D看出。

圖2A所示的，是本實施例之變焦投影鏡頭1的縱向色差圖；圖2B所示的，是本實施例之變焦投影鏡頭1的橫向色差圖；圖2C所示的，是本實施例之變焦投影鏡頭1的場曲圖及畸變圖；圖2D所示的，是本實施例之變焦投影鏡頭1的空間頻率調制傳遞函數圖(Spatial Frequency MTF)。從圖2A及圖2B可看出，本實施例變焦投影鏡頭1之縱向色差最大不超過0.07mm和-0.03mm，橫向色差最大不超過4μm和-1μm。從圖2C可看出，本實施例變焦投影鏡頭1之最大場曲不超過0.10mm與-0.04mm，且畸變量不超過2%。從圖2D可看出，本實施例變焦投影鏡頭1在60 lp/mm的時候，其調制光學傳遞函數值仍維持在50%以上。

另外，該變焦投影鏡頭1在中間(middle)狀態時，其成像品質上也可達到要求，這可從圖3A至圖3D看出。從圖3A及圖3B可看出，本實施例變焦投影鏡頭1之縱向色差最大不超過0.07mm和-0.05mm，橫向色差最大不超過4μm和-2μm。從圖3C可看出，本實施例變焦投影鏡頭1之最大場曲不超過0.10mm與-0.08mm，且畸變量不超過0.8%。從圖3D可看出，本實施例變焦投影鏡頭1在60 lp/mm的時候，其調制光學傳遞函數值仍維持在40%以上。

再者，該變焦投影鏡頭1在長距投影(telephoto)狀態時，其成像品質上也可達到要求，這可從圖4A至圖4D看出。從圖4A及圖4B可看出，本實施例變焦投影鏡頭1之縱向色差最大不超過0.08mm和-0.08mm，橫向色差最大不超過4μm和-4μm。從圖4C可看出，本實施例變焦投影鏡頭1之最大場曲不超過0.12mm與-0.12mm，且畸變量不超過0.4%。從圖4D可看出，本實施例變焦投影鏡頭1在60 lp/mm的時候，其調制光學傳遞函數值仍維持在40%以上，顯見本實施例之變焦投影鏡頭1的解析度不管是在是廣角(wide-angle)狀態、中間(middle)狀態或是長距投影(telephoto)狀態時，都是符合標準的。

以上所述的，是本發明第一實施例的變焦投影鏡頭1；依據本發明的技術，以下配合圖5說明本發明的第二實施例。

本實施例之變焦投影鏡頭2包含有沿光軸Z且由成像側至像源側依序排列設置並由玻璃製成之一第一鏡群G1與一第二鏡群G2。另外，該第一鏡群G1同樣可於成像側與該第二鏡群G2間，沿光軸Z進行移動，以改變鏡頭之焦距，使該變焦投影鏡頭可依該第一鏡群G1之位置區分為廣角(wide-angle)狀態、中間(middle)狀態與遠距投影(telephoto)狀態。再者，該第二鏡群G2與像源側之間同樣設置有一玻璃覆蓋CG(Cover Glass)。

該第一鏡群G1具有負屈光力，其包含有一第一鏡片L1、一第二鏡片L2、一第三鏡片L3、一第四鏡片L4以及一第五鏡片L5。該第一鏡片L1為一具有負屈光力之新月型鏡片，其凸面R1朝向成像側。該第二鏡片L2為一具有正屈光力之雙凸透鏡。該第三鏡片L3為一具有負屈光力之新月型透鏡，且其凸面R5朝向成像側。該第四鏡片L4為一具有負屈光力之雙凹透鏡。該第五鏡片L5為一具有正屈光力之單凸透鏡，且其凸面R9朝向成像側。

該第二鏡群G2具有正屈光力，且包含有一第六鏡片L6、一第七鏡片L7、一第八鏡片L8、一第九鏡片L9、一第十鏡片L10、一第十一鏡片L11以及一第十二鏡片L12。該第六鏡片L6為一具有正屈光力之雙凸透鏡。該第七鏡片L7為一具有正屈光力之新月型透鏡，且其凸面R13朝向成像側。該第八鏡片L8為一具有負屈光力之單凹透鏡，且其凹面R15朝向成像側。該第九鏡片L9為一具有負屈光力之新月型透鏡，且其凹面R17朝向成像側。該第十鏡片L10為一具有正屈光力之雙凸透鏡，且該變焦投影鏡頭2之光圈ST設於該第十鏡片L10之表面R19上。該第十一鏡片L11為一具負屈光力雙凹透鏡。該第十二鏡片L12為一具有正屈光力之雙凸透鏡，且其表面R23、R24皆為非球面表面。

為能使該變焦投影鏡頭2能有效地縮減鏡頭總長、修正像差及增加後焦長度，該變焦投影鏡頭2滿足下列條件：

(1) -0.87<f2/f1<-0.76　(2) -2.09<f1/fw<-1.85

(3) 1.59<f2/fw<1.64　(4) 0.70<fw/bf<0.71

(5) 6.66<tt/fw<6.7　(6) 4.7<tt/bf<4.74

(7) -1.31<ex/bf<-1.24　(8) 0.787<lt/tt<0.789

(9) 1.31<fg/fw<2.2

其中，f1為該第一鏡群G1之有效焦距；f2為該第二鏡群G2之有效焦距；fw為該變焦投影鏡頭2於廣角(wide-angle)狀態下之有效焦距；bf為該變焦投影鏡頭2之後焦長度；tt為該變焦投影鏡頭2之總長度；ex為該變焦投影鏡頭2之出瞳位置(exit pupil position)；lt為該變焦投影鏡頭2之第一個表面R1至最後一個表面R26間之長度；fg為該第十二鏡片L12之有效焦距。

本發明第二實施例之變焦投影鏡頭2的焦距F(Focus Length)、數值孔徑FNO(F-number)、各個鏡片表面的光軸Z通過處的曲率半徑R(radius of curvature)、各鏡片於光軸Z上之厚度T(thickness)、各鏡片之折射率Nd(refractive index)及各鏡片之阿貝係數Vd(Abbe number)，如表三所示：

表三之厚度T中，(W)是指該變焦投影鏡頭2在廣角(wide-angle)狀態時，於光軸Z上之間距；(M)是指該變焦投影鏡頭2在中間(middle)狀態時，於光軸Z上之間距；(T)是指該變焦投影鏡頭2在長距投影(telephoto)狀態時，於光軸Z上之間距。

另外，本實施例之第十二鏡片L12之非球面表面R23、R24之表面凹陷度D由下列公式所得到：

其中：D：非球面表面之凹陷度；C：曲率半徑之倒數；H：表面之孔徑半徑；K：圓錐係數；E₄ ～E₁₄ ：表面之孔徑半徑H的各階係數。

在本實施例中，各個非球面表面的圓錐係數K(conic constant)及表面孔徑半徑H的各階係數E₄ ～E₁₄ 如表四所示：

藉由上述的鏡片與光圈之配置，使得本實施例之變焦投影鏡頭2不但可有效縮小體積以滿足輕量化之需求，該變焦投影鏡頭2在廣角(wide-angle)狀態時，其成像品質上也可達到要求，這可從圖6A至圖6D看出。圖6A所示的，是本實施例之變焦投影鏡頭2的縱向色差圖；圖6B所示的，是本實施例之變焦投影鏡頭2的橫向色差圖；圖6C所示的，是本實施例之變焦投影鏡頭2的場曲圖及畸變圖；圖6D所示的，是本實施例之變焦投影鏡頭2的空間頻率調制傳遞函數圖(Spatial Frequency MTF)。從圖6A及圖6B可看出，本實施例變焦投影鏡頭2之縱向色差最大不超過0.08mm和-0.04mm，橫向色差最大不超過7μm和-1μm。從圖6C可看出，本實施例變焦投影鏡頭2之最大場曲不超過0.16mm與-0.04mm，且畸變量不超過2%。從圖6D可看出，本實施例變焦投影鏡頭2在60 lp/mm的時候，其調制光學傳遞函數值仍維持在40%以上。

另外，該變焦投影鏡頭2在中間(middle)狀態時，其成像品質上也可達到要求，這可從圖7A至圖7D看出。從圖7A及圖7B可看出，本實施例變焦投影鏡頭2之縱向色差最大不超過0.08mm和-0.03mm，橫向色差最大不超過4μm和-1μm。從圖7C可看出，本實施例變焦投影鏡頭2之最大場曲不超過0.12mm與-0.04mm，且畸變量不超過1.6%。從圖7D可看出，本實施例變焦投影鏡頭2在60 lp/mm的時候，其調制光學傳遞函數值仍維持在50%以上。

再者，該變焦投影鏡頭2在長距投影(telephoto)狀態時，其成像品質上也可達到要求，這可從圖8A至圖8D看出。從圖8A及圖8B可看出，本實施例變焦投影鏡頭2之縱向色差最大不超過0.12mm和-0.05mm，橫向色差最大不超過5μm和-3μm。從圖8C可看出，本實施例變焦投影鏡頭2之最大場曲不超過0.16mm與-0.12mm，且畸變量不超過0.4%。從圖8D可看出，本實施例變焦投影鏡頭2在60 lp/mm的時候，其調制光學傳遞函數值仍維持在40%以上。藉此，顯見本實施例之變焦投影鏡頭2的解析度不管是在是廣角(wide-angle)狀態、中間(middle)狀態或是長距投影(telephoto)狀態時，都是符合標準的。

請參閱圖9，為本發明第三較佳實施例變焦投影鏡頭3之鏡片配置圖，其包含有沿光軸Z且由成像側至像源側依序排列設置且由玻璃製成之一第一鏡群G1與一第二鏡群G2。該第一鏡群G1可於成像側與該第二鏡群G2間，沿光軸Z進行移動，以改變鏡頭焦距，使該變焦投影鏡頭3可依該第一鏡群G1之位置區分為廣角(wide-angle)狀態、中間(middle)狀態與遠距投影(telephoto)狀態。另外，在該第二鏡群G2與像源側間同樣設有一玻璃覆蓋CG(Cover Glass)。其中：

該第一鏡群G1具有負屈光力，其包含有一第一鏡片L1、一第二鏡片L2、一第三鏡片L3、一第四鏡片L4以及一第五鏡片L5。該第一鏡片L1為一具有負屈光力之新月型鏡片，其凸面R1朝向成像側。該第二鏡片L2為一具有正屈光力之雙凸透鏡。該第三鏡片L3為一具有負屈光力之新月型透鏡，且其凸面R5朝向成像側。該第四鏡片L4為一具有負屈光力之雙凹透鏡。該第五鏡片L5為一具有正屈光力之新月型透鏡，且其凸面R9朝向成像側。

該第二鏡群G2具有正屈光力，且包含有一第六鏡片L6、一第七鏡片L7、一第八鏡片L8、一第九鏡片L9、一第十鏡片L10、一第十一鏡片L11以及一第十二鏡片L12。該第六鏡片L6為一具有正屈光力之雙凸透鏡。該第七鏡片L7為一具有正屈光力之新月型透鏡，且其凸面R13朝向成像側。該第八鏡片L8為一具有負屈光力之新月型透鏡，且其凸面R15朝向成像側。該第九鏡片L9為一具有負屈光力之膠合透鏡，係由一雙凸透鏡L91與一雙凹透鏡L92膠合而成，且該雙凸透鏡L91較該雙凹透鏡L92接近成像側。該第十鏡片L10為一具有正屈光力之雙凸透鏡，且該變焦投影鏡頭3之光圈ST設置於該第十鏡片L10之表面R20上。該第十一鏡片L11為一具有負屈光力之雙凹透鏡。該第十二鏡片L12為一具有正屈光力之單凸透鏡，其凸面R24朝向成像側且為非球面表面。

為能使該變焦投影鏡頭3能有效地縮減鏡頭總長、修正像差及增加後焦長度，該變焦投影鏡頭3滿足下列條件：

(1) -0.87<f2/f1<-0.76　(2) -2.09<f1/fw<-1.85

(3) 1.59<f2/fw<1.64　(4) 0.70<fw/bf<0.71

(5) 6.66<tt/fw<6.7　(6) 4.7<tt/bf<4.74

(7) -1.31<ex/bf<-1.24　(8) 0.787<lt/tt<0.789

(9) 1.31<fg/fw<2.2

其中，f1為該第一鏡群G1之有效焦距；f2為該第二鏡群G2之有效焦距；fw為該變焦投影鏡頭3於廣角(wide-angle)狀態下之有效焦距；bf為該變焦投影鏡頭3之後焦長度；tt為該變焦投影鏡頭3之總長度；ex為該變焦投影鏡頭3之出瞳位置(exit pupil position)；lt為該變焦投影鏡頭3之第一個表面R1至最後一個表面R27間之長度；fg為該第十二鏡片L12之有效焦距。

本發明第三實施例之變焦投影鏡頭3的焦距F(Focus Length)、數值孔徑FNO(F-number)、各個鏡片表面的光軸Z通過處的曲率半徑R(radius of curvature)、各鏡片於光軸Z上之厚度T(thickness)、各鏡片之折射率Nd(refractive index)及各鏡片之阿貝係數Vd(Abbe number)，如表五所示：

表五之厚度T中，(W)是指該變焦投影鏡頭3在廣角(wide-angle)狀態時，於光軸Z上之間距；(M)是指該變焦投影鏡頭3在中間(middle)狀態時，於光軸Z上之間距；(T)是指該變焦投影鏡頭3在長距投影(telephoto)狀態時，於光軸Z上之間距。

另外，本實施例之第十二鏡片L12之非球面表面R24之表面凹陷度D由下列公式所得到：

其中：D：非球面表面之凹陷度；C：曲率半徑之倒數；H：表面之孔徑半徑；K：圓錐係數；E₄ ～E₁₄ ：表面之孔徑半徑H的各階係數。

在本實施例中，各個非球面表面的圓錐係數K(conic constant)及表面孔徑半徑H的各階係數E₄ ～E₁₄ 如表六所示：

藉由上述的鏡片與光圈之配置，使得本實施例之變焦投影鏡頭3不但可有效縮小體積以滿足輕量化之需求，該變焦投影鏡頭3在廣角(wide-angle)狀態時，其成像品質上也可達到要求，這可從圖10A至圖10D看出。圖10A所示的，是本實施例之變焦投影鏡頭3的縱向色差圖；圖10B所示的，是本實施例之變焦投影鏡頭3的橫向色差圖；圖10C所示的，是本實施例之變焦投影鏡頭3的場曲圖及畸變圖；圖10D所示的，是本實施例之變焦投影鏡頭3的空間頻率調制傳遞函數圖(Spatial Frequency MTF)。從圖10A及圖10B可看出，本實施例變焦投影鏡頭3之縱向色差最大不超過0.09mm和-0.04mm，橫向色差最大不超過6μm和-2μm。從圖10C可看出，本實施例變焦投影鏡頭3之最大場曲不超過0.12mm與-0.08mm，且畸變量不超過2%。從圖10D可看出，本實施例變焦投影鏡頭3在60 lp/mm的時候，其調制光學傳遞函數值仍維持在40%以上。

另外，該變焦投影鏡頭3在中間(middle)狀態時，其成像品質上也可達到要求，這可從圖11A至圖11D看出。從圖11A及圖11B可看出，本實施例變焦投影鏡頭3之縱向色差最大不超過0.08mm和-0.02mm，橫向色差最大不超過2μm和-1μm。從圖11C可看出，本實施例變焦投影鏡頭3之最大場曲不超過0.10mm與-0.08mm，且畸變量不超過1.2%。從圖11D可看出，本實施例變焦投影鏡頭3在60 lp/mm的時候，其調制光學傳遞函數值仍維持在50%以上。

再者，該變焦投影鏡頭3在長距投影(telephoto)狀態時，其成像品質上也可達到要求，這可從圖12A至圖12D看出。從圖12A及圖12B可看出，本實施例變焦投影鏡頭3之縱向色差最大不超過0.07mm和-0.06mm，橫向色差最大不超過2μm和-2μm。從圖12C可看出，本實施例變焦投影鏡頭3之最大場曲不超過0.04mm與-0.16mm，且畸變量不超過0.4%。從圖12D可看出，本實施例變焦投影鏡頭3在60 lp/mm的時候，其調制光學傳遞函數值仍維持在40%以上。藉此，顯見本實施例之變焦投影鏡頭3的解析度不管是在是廣角(wide-angle)狀態、中間(middle)狀態或是長距投影(telephoto)狀態時，都是符合標準的。

請參閱圖13，為本發明第四較佳實施例變焦投影鏡頭4之鏡片配置圖，其包含有由玻璃製成且沿光軸Z且由成像側至像源側依序排列設置之一第一鏡群G1與一第二鏡群G2。該第一鏡群G1可於成像側與該第二鏡群G2間，沿光軸Z進行移動，以改變鏡頭焦距，使該變焦投影鏡頭4可依該第一鏡群G1之位置區分為廣角(wide-angle)狀態、中間(middle)狀態與遠距投影(telephoto)狀態。另外，在該第二鏡群G2與像源側間同樣設有一玻璃覆蓋CG(Cover Glass)。其中：

該第一鏡群G1具有負屈光力，其包含有一第一鏡片L1、一第二鏡片L2、一第三鏡片L3、一第四鏡片L4、一第五鏡片L5以及一第六鏡片L6。該第一鏡片L1為一具有負屈光力之新月型鏡片，其凸面R1朝向成像側。該第二鏡片L2為一具有正屈光力之雙凸透鏡。該第三鏡片L3為一具有負屈光力之新月型透鏡，且其凸面R5朝向成像側。該第四鏡片L4為一具有負屈光力之雙凹透鏡。該第五鏡片L5為一具有正屈光力之雙凸透鏡。該第六鏡片L6為一具有負屈光力之新月型透鏡，且其凹面R11朝向成像側。

該第二鏡群G2具有正屈光力，且包含有一第七鏡片L7、一第八鏡片L8、一第九鏡片L9、一第十鏡片L10、一第十一鏡片L11以及一第十二鏡片L12。該第七鏡片L7為一具有正屈光力之雙凸透鏡。該第八鏡片L8為一具有負屈光力之雙凹透鏡。該第九鏡片L9為一具有正屈光力之單凸透鏡，且其凸面R17朝向成像側。該第十鏡片L10為一具有正屈光力之新月型透鏡，且其凸面R20朝向成像側。該第十一鏡片L11為一具有負屈光力之雙凹透鏡。該第十二鏡片L12為一具有正屈光力之雙凸透鏡，且其表面R24、R25皆為非球面表面。另外，該變焦投影鏡頭4之光圈ST係設置於該第九鏡片L9與該第十鏡片L10之間。

為能使該變焦投影鏡頭4能有效地縮減鏡頭總長、修正像差及增加後焦長度，該變焦投影鏡頭4滿足下列條件：

(1) -0.87<f2/f1<-0.76　(2) -2.09<f1/fw<-1.85

(3) 1.59<f2/fw<1.64　(4) 0.70<fw/bf<0.71

(5) 6.66<tt/fw<6.7　(6) 4.7<tt/bf<4.74

(7) -1.31<ex/bf<-1.24　(8) 0.787<lt/tt<0.789

(9) 1.31<fg/fw<2.2

其中，f1為該第一鏡群G1之有效焦距；f2為該第二鏡群G2之有效焦距；fw為該變焦投影鏡頭4於廣角(wide-angle)狀態下之有效焦距；bf為該變焦投影鏡頭4之後焦長度；tt為該變焦投影鏡頭4之總長度；ex為該變焦投影鏡頭4之出瞳位置(exit pupil position)；lt為該變焦投影鏡頭4之第一個表面R1至最後一個表面R27間之長度；fg為該第十二鏡片L12之有效焦距。

本發明第四實施例之變焦投影鏡頭4的焦距F(Focus Length)、數值孔徑FNO(F-number)、各個鏡片表面的光軸Z通過處的曲率半徑R(radius of curvature)、各鏡片於光軸Z上之厚度T(thickness)、各鏡片之折射率Nd(refractive index)及各鏡片之阿貝係數Vd(Abbe number)，如表七所示：

表七之厚度T中，(W)是指該變焦投影鏡頭4在廣角(wide-angle)狀態時，於光軸Z上之間距；(M)是指該變焦投影鏡頭4在中間(middle)狀態時，於光軸Z上之間距；(T)是指該變焦投影鏡頭4在長距投影(telephoto)狀態時，於光軸Z上之間距。

另外，本實施例之第十二鏡片L12之非球面表面R24、R25之表面凹陷度D由下列公式所得到：

其中：D：非球面表面之凹陷度；C：曲率半徑之倒數；H：表面之孔徑半徑；K：圓錐係數；E₄ ～E₁₄ ：表面之孔徑半徑H的各階係數。

在本實施例中，各個非球面表面的圓錐係數K(conic constant)及表面孔徑半徑H的各階係數E₄ ～E₁₄ 如表八所示：

藉由上述的鏡片與光圈之配置，使得本實施例之變焦投影鏡頭4不但可有效縮小體積以滿足輕量化之需求，該變焦投影鏡頭4在廣角(wide-angle)狀態時，其成像品質上也可達到要求，這可從圖14A至圖14D看出。圖14A所示的，是本實施例之變焦投影鏡頭4的縱向色差圖；圖14B所示的，是本實施例之變焦投影鏡頭4的橫向色差圖；圖14C所示的，是本實施例之變焦投影鏡頭4的場曲圖及畸變圖；圖14D所示的，是本實施例之變焦投影鏡頭4的空間頻率調制傳遞函數圖(Spatial Frequency MTF)。從圖14A及圖14B可看出，本實施例變焦投影鏡頭4之縱向色差最大不超過0.08mm和-0.02mm，橫向色差最大不超過2μm和-1μm。從圖14C可看出，本實施例變焦投影鏡頭4之最大場曲不超過0.10mm與-0.08mm，且畸變量不超過1.2%。從圖14D可看出，本實施例變焦投影鏡頭4在60 lp/mm的時候，其調制光學傳遞函數值仍維持在50%以上。

另外，該變焦投影鏡頭4在中間(middle)狀態時，其成像品質上也可達到要求，這可從圖15A至圖15D看出。從圖15A及圖15B可看出，本實施例變焦投影鏡頭4之縱向色差最大不超過0.07mm和-0.06mm，橫向色差最大不超過2μm和-2μm。從圖15C可看出，本實施例變焦投影鏡頭4之最大場曲不超過0.04mm與-0.16mm，且畸變量不超過0.4%。從圖15D可看出，本實施例變焦投影鏡頭4在60 lp/mm的時候，其調制光學傳遞函數值仍維持在40%以上。

再者，該變焦投影鏡頭4在長距投影(telephoto)狀態時，其成像品質上也可達到要求，這可從圖16A至圖16D看出。從圖16A及圖16B可看出，本實施例變焦投影鏡頭4之縱向色差最大不超過0.08mm和-0.03mm，橫向色差最大不超過4μm和-2μm。從圖16C可看出，本實施例變焦投影鏡頭4之最大場曲不超過0.16mm與-0.08mm，且畸變量不超過2%。從圖16D可看出，本實施例變焦投影鏡頭4在60 lp/mm的時候，其調制光學傳遞函數值仍維持在40%以上。藉此，顯見本實施例之變焦投影鏡頭4的解析度不管是在是廣角(wide-angle)狀態、中間(middle)狀態或是長距投影(telephoto)狀態時，都是符合標準的。

綜合以上所述可得知，本發明之變焦投影鏡頭僅須利用兩組鏡即可達到變焦之目的，且不僅體積小，更具有高光學效能。

以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效結構及製作方法變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

1．．．變焦投影鏡頭

G1．．．第一鏡群

L1．．．第一鏡片

L2．．．第二鏡片

L3．．．第三鏡片

L4．．．第四鏡片

L5．．．第五鏡片

G2．．．第二鏡群

L6．．．第六鏡片

L7．．．第七鏡片

L8．．．第八鏡片

L9．．．第九鏡片

L10．．．第十鏡片

L11．．．第十一鏡片

CG．．．玻璃遮蓋

ST．．．光圈

R1~R24．．．表面

Z．．．光軸

2．．．變焦投影鏡頭

G1．．．第一鏡群

L1．．．第一鏡片

L2．．．第二鏡片

L3．．．第三鏡片

L4．．．第四鏡片

L5．．．第五鏡片

第二鏡群

L6．．．第六鏡片

L7．．．第七鏡片

L8．．．第八鏡片

L9．．．第九鏡片

L10．．．第十鏡片

L11．．．第十一鏡片

L12．．．第十二鏡片

CG．．．玻璃遮蓋

ST．．．光圈

R1~R26．．．表面

Z．．．光軸

3．．．變焦投影鏡頭

G1．．．第一鏡群

L1．．．第一鏡片

L2．．．第二鏡片

L3．．．第三鏡片

L4．．．第四鏡片

L5．．．第五鏡片

第二鏡群

L6．．．第六鏡片

L7．．．第七鏡片

L8．．．第八鏡片

L9．．．第九鏡片

L91．．．雙凸透鏡

L92．．．雙凹透鏡

L10．．．第十鏡片

L11．．．第十一鏡片

L12．．．第十二鏡片

CG．．．玻璃遮蓋

ST．．．光圈

R1~R27．．．表面

Z．．．光軸

4．．．變焦投影鏡頭

G1．．．第一鏡群

L1．．．第一鏡片

L2．．．第二鏡片

L3．．．第三鏡片

L4．．．第四鏡片

L5．．．第五鏡片

L6．．．第六鏡片

第二鏡群

L7．．．第七鏡片

L8．．．第八鏡片

L9．．．第九鏡片

L10．．．第十鏡片

L11．．．第十一鏡片

L12．．．第十二鏡片

CG．．．玻璃遮蓋

ST．．．光圈

R1~R27．．．表面

Z．．．光軸

圖1為本發明第一較佳實施例之鏡片配置圖。

圖2A為第一較佳實施例在廣角狀態時之縱向色差圖。

圖2B為第一較佳實施例在廣角狀態時之橫向色差圖。

圖2C為第一較佳實施例在廣角狀態時之場曲圖及畸變圖。

圖2D為第一較佳實施例在廣角狀態時之MTF圖。

圖3A為第一較佳實施例在中間狀態時之縱向色差圖。

圖3B為第一較佳實施例在中間狀態時之橫向色差圖。

圖3C為第一較佳實施例在中間狀態時之場曲圖及畸變圖。

圖3D為第一較佳實施例在中間狀態時之MTF圖。

圖4A為第一較佳實施例在遠距投影狀態時之縱向色差圖。

圖4B為第一較佳實施例在遠距投影狀態時之橫向色差圖。

圖4C為第一較佳實施例在遠距投影狀態時之場曲圖及畸變圖。

圖4D為第一較佳實施例在遠距投影狀態時之MTF圖。

圖5為本發明第二較佳實施例之鏡片配置圖。

圖6A為第二較佳實施例在廣角狀態時之縱向色差圖。

圖6B為第二較佳實施例在廣角狀態時之橫向色差圖。

圖6C為第二較佳實施例在廣角狀態時之場曲圖及畸變圖。

圖6D為第二較佳實施例在廣角狀態時之MTF圖。

圖7A為第二較佳實施例在中間狀態時之縱向色差圖。

圖7B為第二較佳實施例在中間狀態時之橫向色差圖。

圖7C為第二較佳實施例在中間狀態時之場曲圖及畸變圖。

圖7D為第二較佳實施例在中間狀態時之MTF圖。

圖8A為第二較佳實施例在遠距投影狀態時之縱向色差圖。

圖8B為第二較佳實施例在遠距投影狀態時之橫向色差圖。

圖8C為第二較佳實施例在遠距投影狀態時之場曲圖及畸變圖。

圖8D為第二較佳實施例在遠距投影狀態時之MTF圖。

圖9為本發明第三較佳實施例之鏡片配置圖。

圖10A為第三較佳實施例在廣角狀態時之縱向色差圖。

圖10B為第三較佳實施例在廣角狀態時之橫向色差圖。

圖10C為第三較佳實施例在廣角狀態時之場曲圖及畸變圖。

圖10D為第三較佳實施例在廣角狀態時之MTF圖。

圖11A為第三較佳實施例在中間狀態時之縱向色差圖。

圖11B為第三較佳實施例在中間狀態時之橫向色差圖。

圖11C為第三較佳實施例在中間狀態時之場曲圖及畸變圖。

圖11D為第三較佳實施例在中間狀態時之MTF圖。

圖12A為第三較佳實施例在遠距投影狀態時之縱向色差圖。

圖12B為第三較佳實施例在遠距投影狀態時之橫向色差圖。

圖12C為第三較佳實施例在遠距投影狀態時之場曲圖及畸變圖。

圖12D為第三較佳實施例在遠距投影狀態時之MTF圖。

圖13為本發明第四較佳實施例之鏡片配置圖。

圖14A為第四較佳實施例在廣角狀態時之縱向色差圖。

圖14B為第四較佳實施例在廣角狀態時之橫向色差圖。

圖14C為第四較佳實施例在廣角狀態時之場曲圖及畸變圖。

圖14D為第四較佳實施例在廣角狀態時之MTF圖。

圖15A為第四較佳實施例在中間狀態時之縱向色差圖。

圖15B為第四較佳實施例在中間狀態時之橫向色差圖。

圖15C為第四較佳實施例在中間狀態時之場曲圖及畸變圖。

圖15D為第四較佳實施例在中間狀態時之MTF圖。

圖16A為第四較佳實施例在遠距投影狀態時之縱向色差圖。

圖16B為第四較佳實施例在遠距投影狀態時之橫向色差圖。

圖16C為第四較佳實施例在遠距投影狀態時之場曲圖及畸變圖。

圖16D為第四較佳實施例在遠距投影狀態時之MTF圖。

1．．．變焦投影鏡頭

G1．．．第一鏡群

L1．．．第一鏡片

L2．．．第二鏡片

L3．．．第三鏡片

L4．．．第四鏡片

L5．．．第五鏡片

G2．．．第二鏡群

L6．．．第六鏡片

L7．．．第七鏡片

L8．．．第八鏡片

L9．．．第九鏡片

L10．．．第十鏡片

L11．．．第十一鏡片

CG．．．玻璃遮蓋

ST．．．光圈

R1~R24．．．表面

Z．．．光軸

Claims (12)

1. 一種變焦投影鏡頭，包含有沿一光軸且由一成像側至一像源側依序排列設置之一第一鏡群以及一第二鏡群；其中，該第一鏡群具有負屈光力；該第一鏡群中由該成像側至該像源側算起之前三片鏡片之屈光力依序為負、正、負；該第二鏡群具有正屈光力；該第二鏡群中由該成像側至該像源側算起最後一片鏡片具有正屈光力，且至少一面為非球面表面；另外，該第一鏡群可於該成像側與該第二鏡群間沿該光軸移動；另外，該變焦投影鏡頭更滿足下列條件：1.31<fg/fw<2.2，其中，fw為該變焦投影鏡頭於廣角(wide-angle)狀態下之有效焦距；fg為該第二鏡群由該成像側至該像源側算起最後一片鏡片之有效焦距。
2. 如請求項1所述之變焦投影鏡頭，更包含一光圈，設於該第二鏡群內。
3. 如請求項1所述之變焦投影鏡頭，其中該第一鏡群包含有由該成像側至該像源側依序排列設置之一第一鏡片、一第二鏡片、一第三鏡片、一第四鏡片以及一第五鏡片；該等鏡片皆由玻璃製成，且其屈光力依序為負、正、負、負、正。
4. 如請求項1所述之變焦投影鏡頭，其中該第二鏡群由該成像側至該像源側算起第一片鏡片為一個具有正屈光力之玻璃鏡片。
5. 如請求項1所述之變焦投影鏡頭，更滿足下列條件：-0.87<f2/f1<-0.76，其中，f1為該第一鏡群之有效焦距；f2為該第二鏡群之有效焦距。
6. 如請求項1所述之變焦投影鏡頭，更滿足下列條件：-2.09<f1/fw<-1.85，其中，f1為該第一鏡群之有效焦距；fw為該變焦投影鏡頭於廣角(wide-angle)狀態下之有效焦距。
7. 如請求項1所述之變焦投影鏡頭，更滿足下列條件：1.59<f2/fw<1.64，其中，f2為該第二鏡群之有效焦距；fw為該變焦投影鏡頭於廣角(wide-angle)狀態下之有效焦距。
8. 如請求項1所述之變焦投影鏡頭，更滿足下列條件：0.70<fw/bf<0.71，其中，fw為該變焦投影鏡頭於廣角(wide-angle)狀態下之有效焦距；bf為該變焦投影鏡頭之後焦長度。
9. 如請求項1所述之變焦投影鏡頭，更滿足下列條件：6.66<tt/fw<6.7，其中，fw為該變焦投影鏡頭於廣角(wide-angle)狀態下之有效焦距；tt為該變焦投影鏡頭之總長度。
10. 如請求項1所述之變焦投影鏡頭，更滿足下列條件：4.7<tt/bf<4.74，其中，bf為該變焦投影鏡頭之後焦長度；tt為該變焦投影鏡頭之總長度。
11. 如請求項1所述之變焦投影鏡頭，更滿足下列條件：-1.31<ex/bf<-1.24，其中，bf為該變焦投影鏡頭之後焦長度；ex為該變焦投影鏡頭之出瞳位置(exit pupil position)。
12. 如請求項1所述之變焦投影鏡頭，更滿足下列條件： 0.787<lt/tt<0.789，其中，tt為該變焦投影鏡頭之總長度；lt為該變焦投影鏡頭之第一個表面至最後一個表面間之長度。