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TWI860149B - 定焦投影鏡頭 - Google Patents

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TWI860149B
TWI860149B TW112141826A TW112141826A TWI860149B TW I860149 B TWI860149 B TW I860149B TW 112141826 A TW112141826 A TW 112141826A TW 112141826 A TW112141826 A TW 112141826A TW I860149 B TWI860149 B TW I860149B
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陳信德
李明燐
王國權
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揚明光學股份有限公司
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Abstract

一種定焦投影鏡頭，包括自放大側至縮小側依序排列的第一透鏡組、光圈與第二透鏡組。定焦投影鏡頭包含6-9片具屈光度的透鏡，且滿足下列條件：(1) -9＜EFLf/EFL＜-1.5及(2) 0.08＜IMH/OAL＜0.3，其中EFLf為第一鏡組的有效焦距，EFL為定焦投影鏡頭的有效焦距，IMH為定焦投影鏡頭在有效焦距上的像高，且OAL為定焦投影鏡頭兩側最外側的兩透鏡表面在定焦投影鏡頭的光軸上的距離。

Description

定焦投影鏡頭
本發明關於一種定焦投影鏡頭。
目前的液晶投影機因空間以及成本限制，且人們對於小型化及光學性能的要求也越來越高。要滿足這樣需求的投影鏡頭，大致上需要具低成本、大光圈、和體積較小等特點。因此，目前亟需一種能有效縮小投影系統體積及具有較少透鏡片數，且能提供較低的製造成本及較佳的成像品質的投影鏡頭設計。
本發明的其他目的和優點可以從本發明實施例所揭露的技術特徵中得到進一步的瞭解。
本發明之一實施例提出一種定焦投影鏡頭，包括自放大側至縮小側依序排列的第一透鏡組、光圈與第二透鏡組。第一鏡組包含兩個非球面透鏡，且兩個非球面透鏡其中之一具有正屈光度。第二鏡組具有正屈光度，定焦投影鏡頭包含6-9片具屈光度的透鏡，且滿足下列條件： (1) -9＜EFLf/EFL＜-1.5，其中EFLf為第一鏡組的有效焦距，EFL為定焦投影鏡頭的有效焦距；(2) 0.08＜IMH/OAL＜0.3，其中IMH為定焦投影鏡頭在有效焦距上的像高，OAL為定焦投影鏡頭兩側最外側的兩透鏡表面在定焦投影鏡頭的光軸上的距離。
本發明之另一實施例提出一種定焦投影鏡頭，包括自放大側至縮小側依序排列的第一透鏡組、光圈與第二透鏡組。第一鏡組包含兩個非球面透鏡，兩個非球面透鏡其中之一具有正屈光度，且第二鏡組具有正屈光度。定焦投影鏡頭自放大至該縮小側數來的第一片透鏡為負屈光度透鏡，第二片透鏡為正屈光度透鏡。該定焦投影鏡頭包含6-9片具屈光度的透鏡，並滿足下列條件：(1) -9＜EFLf/EFL＜-1.5及(2) 5＜EFL2/EFL＜90，其中，EFLf為第一鏡組的有效焦距，EFL為定焦投影鏡頭的有效焦距，且EFL2為自放大側至縮小側數來的第二片透鏡的有效焦距。
依本發明各個實施例的設計，藉由適當地將玻璃與塑膠鏡片與球面及非球面的搭配設置，投影鏡頭可具有較小的鏡頭體積且具有較少的透鏡片數，同時能提供低畸變量、高解析度的投影畫面，且投影鏡頭能具有較低的熱飄移量，在能夠耐受使用環境的較高溫度以及溫度變化的情況下，降低製造成本並兼顧影像品質。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下。
有關下列實施例中所使用的用語「第一」、「第二」是為了辨識相同或相似本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。為顯現本實施例的特徵，僅顯示與本實施例有關的結構，其餘結構予以省略。
本發明所謂的透鏡，係指元件具有部份或全部可穿透的材質所構成且具屈光度(power)，通常為玻璃或塑膠材料所構成。
當鏡頭應用在投影系統中時，放大側係指在光路上靠近成像面(例如是螢幕)所處的一側，縮小側則係指在光路上靠近光閥的一側。
一透鏡的具有位於某區域的凸面部(或凹面部)，是指該區域相較於徑向上緊鄰該區域的外側區域，朝平行於光軸的方向更為「向外凸起」(或「向內凹陷」)而言。
圖1為本發明第一實施例的定焦投影鏡頭的光學結構示意圖。請參照圖1，在本實施例中，沿定焦投影鏡頭10a的光軸12由放大側IS往縮小側OS依序排列第一鏡組G1、光圈(最小通光孔徑)14、第二鏡組G2，其中縮小側OS是對應光閥22的投影鏡頭10a的光線輸入側，而放大側IS是對應螢幕的投影鏡頭10a的光線輸出側。再者，由放大側IS往縮小側OS依序排列平板件16、稜鏡18、蓋板20及光閥22。平板件16例如可為一穿透式平順圖像裝置(transmissive smooth picture；TSP)但不限定，穿透式平順圖像裝置可經由振動使投影後的影像畫素點很小程度地暈開以提高解析度。請再參照圖1，在本實施例中，第一鏡組G1包含由放大側IS往縮小側OS依序排列的透鏡L1、透鏡L2，第二鏡組G2包含由放大側IS往縮小側OS依序排列的透鏡L3、透鏡L4、透鏡L5、透鏡L6，且第一鏡組G1與第二鏡組G2是以光圈14作區隔。在本實施例中，光圈(最小通光孔徑)14設於透鏡 L2和透鏡 L3之間，第一鏡組G1的屈光度為負，且第二鏡組G2的屈光度為正，且透鏡L1-L6的屈光度分別為負、正、正、負、正、正。於本實施例中，透鏡L4及透鏡L5可形成例如膠合透鏡的一組合透鏡，亦即透鏡L4及透鏡L5的相鄰兩面有大致相同(曲率半徑差異小於0.005mm)或完全相同的曲率半徑，透鏡L1、L2為塑膠非球面透鏡，塑膠透鏡的材質例如可為PMMA或PC但不限定，且透鏡L3、L4、L5及L6為玻璃球面透鏡。再者，投影鏡頭10a中透鏡的數量、透鏡的形狀及光學特性皆可視實際需求做不同之設計。本發明各具體實施例之放大側IS均分別設於各圖之左側，而縮小側OS均設於各圖之右側，將不予重覆說明之。
本發明所指光圈14是指一孔徑光欄(Aperture Stop)，光圈14例如為一獨立元件，或者可以整合於其他光學元件上。於本實施例中，光圈14是利用機構件擋去周邊光線並保留中間部份透光的方式來達到類似的效果，而前述所謂的機構件可以是可調整的。所謂可調整，是指機構件的位置、形狀或是透明度的調整。或是，光圈14也可以在透鏡表面塗佈不透明的吸光材料，並使其保留中央部份透光以達限制光路的效果。當光圈14的孔徑越大時，定焦投影鏡頭可對應到越小的光圈值(F-number)。於本發明各具體實施例中，定焦投影鏡頭的光圈數(f-number)可為1.6-1.7。於本實施例中，定焦影投鏡頭10a的光圈值(F-number)為1.7。
定焦投影鏡頭10a的透鏡設計參數、外形分別如表一所示。然而，下文中所列舉的資料並非用以限定本發明，任何所屬領域中具有通常知識者在參照本發明之後，當可對其參數或設定作適當的更動，惟其仍應屬於本發明的範疇內。
表一
元件 表面 曲率半徑(mm) 間距 (mm) 折射率 (mm) 阿貝數 (Vd)
透鏡L1(非球面) S1 -6.02 1.62 1.537 56
S2 47.87 8.87
透鏡L2(非球面) S3 -5.47 2.05 1.537 56
S4 -6.00 -0.5
光圈14 S5 inf 2.84
透鏡L3(新月) S6 -41.4 1.35 1.946 17.9
S7 -10.5 3.21
透鏡L4(雙凹) S8 -40.9 0.59 2 19.3
透鏡L5(雙凸) S9 9.56 2.44 1.497 81.6
S10 -9.52 0.14
透鏡L6(雙凸) S11 9.99 2.41 1.497 81.6
S12 -15.6 1
平板件16 S13 inf 1.5 1.523 58.5
S14 inf 0.7
稜鏡18 S15 inf 9 1.713 53.8
S16 inf 0.5
蓋板20 S17 inf 0.7 1.51 62.9
S18 inf 0.3
光閥22 S19 inf
在表一中，曲率半徑(mm)係指對應表面之曲率半徑，間距(mm)係指兩相鄰表面間於光軸12上之直線距離。舉例來說，表面S1之間距，即表面S1至表面S2間之距離，欄中各透鏡與各光學元件所對應之厚度、折射率與阿貝數請參照同列中各間距、折射率與阿貝數對應之數值。表面S1、S2為透鏡L1的兩表面。表面S3、S4為透鏡L2的兩表面。有關於各表面的曲率半徑、間距等參數值，請參照表一，在此不再重述。
於本發明各具體實施例中，定焦投影鏡頭可滿足-9＜EFLf/EFL＜-1.5條件，較佳為滿足-7.7＜FLf/EFL＜-2.2條件，且更佳為滿足-6.35＜EFLf/EFL＜-2.87的條件，其中EFLf為第一鏡組G1的有效焦距，EFL為定焦投影鏡頭的有效焦距。當EFLf/EFL值限定在上述範圍內，可提供球差、慧差和像散的較佳校正效果。再者，於一實施例中，第一鏡組G1的有效焦距EFLf可介於-9.9mm至-26.5mm之間。
於本發明各具體實施例中，定焦投影鏡頭可滿足5＜EFL2/EFL＜90的條件，較佳為滿足7＜EFL2/EFL＜85的條件，且更佳為滿足11＜EFL2/EFL＜75的條件，其中 EFL2為自放大側IS至縮小側OS數來的第二片透鏡(例如圖1的透鏡L2)的有效焦距，EFL為定焦投影鏡頭的有效焦距。EFL2/EFL值限定在上述範圍內，可避免於投影系統升溫或降溫後焦點漂移太多導致成像解析度不佳的問題。
於本發明各具體實施例中，定焦投影鏡頭可滿足0.08＜IMH/OAL＜0.3的條件，較佳為滿足0.08＜IMH/OAL＜0.23的條件，且更佳為滿足0.08＜IMH/OAL＜0.16的條件，其中IMH為定焦投影鏡頭在有效焦距上的像高，OAL為鏡頭總長，亦即定焦投影鏡頭兩側最外側的兩透鏡表面(例如圖1的透鏡表面S1、S12)在定焦投影鏡頭的光軸上的距離。當IMH/OAL值限定在上述範圍內可提供鏡頭總長與像高的較佳設計值，因若超出上述條件的下限則鏡頭總長太大不利小型化、或像高太小使鏡片不易製造和組裝；若超出上述條件的上限則鏡頭總長太小，系統會太過於敏感而不利於公差設計、或像高太大而不利於小型化。再者，於一實施例中，鏡頭總長OAL可介於25mm至30mm之間。
於本實施例中，定焦投影鏡頭10a的最大半視場角(maximum semi-FOV)為32.4度，定焦投影鏡頭10a的有效焦距EFL為4.14mm，定焦投影鏡10a的最大像高IMH為2.67mm，鏡頭總長OAL為25.02mm，第一鏡組G1的有效焦距EFLf為-11.95mm，第二片透鏡L2的有效焦距EFL2為319.79mm，EFLf/EFL= -2.886，EFL2/EFL=77.244，且IMH/OAL=0.107。
球面透鏡是指透鏡的前後表面都分別是球形表面的一部份，而球形表面的曲率是固定的。非球面透鏡則是指透鏡前後表面中，至少一表面的曲率半徑會隨著中心軸而變化，可以用來修正像差。本發明如下的各個設計實例中，非球面多項式可用下列公式表示： 上述的公式中，Z為光軸12方向之偏移量（sag），c是密切球面（osculating sphere）的半徑之倒數，也就是接近光軸12處的曲率半徑的倒數，k是圓錐係數（conic），r是非球面高度，即為從透鏡中心往透鏡邊緣的高度。表二的A-F分別代表非球面多項式的 4階項、6階項、8階項、10階項、12階項、14階項係數值。然而，下文中所列舉的資料並非用以限定本發明，任何所屬領域中具有通常知識者在參照本發明之後，當可對其參數或設定作適當的更動，惟其仍應屬於本發明的範疇內。
表二
表面 K A B C D E
S1 -15.92 4.8E-03 -2.689E-04 1.068E-05 -2.45E-07 2.398E-09
S2 53.96 1.261E-02 -8.009E-04 5.396E-05 -1.964E-06 3.642E-08
S3 -3.99 -3.262E-03 9.032E-05 3.355E-06 -1.134E-06 5.193E-08
S4 0.7 7.294E-04 3.884E-05 -5.525E-07 7.971E-08 0
於本發明各具體實施例中，鏡頭具有屈光度的透鏡總數為6-9片，但透鏡的數量、透鏡的形狀及光學特性皆可視實際需求做不同的設計而不限定。舉例而言，在一實施例中，可藉由一機構件將兩片相鄰鏡面具實質相同曲率半徑的單透鏡，堆疊在一起來代替一厚度較大的透鏡，且兩個單透鏡可分別具有高阿貝數(Abbe number)及低阿貝數以提供校正色差的效果，使鏡頭的解析度更佳。再者，於本發明的具體實施例中，定焦投影鏡頭最靠近放大側IS的玻璃透鏡(例如圖1的透鏡L3)的折射率大於1.7，且第二鏡組G2的所有具屈光度的透鏡(例如圖1的透鏡L3、L4、L5、L6)均為玻璃球面透鏡。再者，定焦投影鏡頭可僅具有一個膠合面，或者可具有兩個雙膠合透鏡或一個三合透鏡。另外，於本發明的具體實施例中，第一鏡組G1可包含兩個非球面透鏡，且兩個非球面透鏡的其中之一具有正屈光度，或者兩個非球面透均具有負屈光度。
圖10為本實施例的定焦投影鏡頭10a的畸變像差曲線圖。圖10的光學模擬數據圖所顯示出的圖形均在標準的範圍內，由此可驗證本實施例之定焦投影鏡頭10a確實能夠提供良好的光學成像品質。
圖2為本發明第二實施例的定焦投影鏡頭10b的光學結構圖。在本實施例中，第一鏡組G1包含由放大側IS往縮小側OS依序排列的透鏡L1、透鏡L2，第二鏡組G2包含透鏡L3、透鏡L4、透鏡L5、透鏡L6。在本實施例中，光圈14設於透鏡 L2和透鏡 L3之間。於本實施例中，第一鏡組G1的屈光度為負，第二鏡組G2的屈光度為正，且透鏡L1-L6的屈光度分別為負、正、正、負、正、正。透鏡L4及透鏡L5可形成一膠合透鏡，透鏡L1、L2為塑膠非球面透鏡，且透鏡L3、L4、L5及L6為玻璃球面透鏡。於本實施例中，定焦投影鏡頭10b的光圈值(F-number)為1.7，最大半視場角為32.8度，定焦投影鏡頭10b的有效焦距EFL為4.19mm，定焦投影鏡的最大像高IMH為2.67mm，鏡頭總長OAL為26.45mm，第一鏡組G1的有效焦距EFLf為-9.98mm，第二片透鏡L2的有效焦距EFL2為328.86mm，EFLf/EFL= -2.382，EFL2/EFL=78.487，且IMH/OAL=0.101。 定焦投影鏡頭10b的透鏡及其周邊元件的設計參數如表三所示，且各個非球面的圓錐係數與非球面係數如表四所示。
表三
元件 表面 曲率半徑(mm) 間距 (mm) 折射率 (mm) 阿貝數 (Vd)
透鏡L1(非球面) S1 -5.48 1.79 1.537 56
S2 48.16 2.34
透鏡L2(非球面) S3 -9.87 1.74 1.537 56
S4 -9.93 7.37
光圈14 S5 inf 2.74
透鏡L3(新月) S6 -157.13 1.29 1.946 17.9
S7 -14.7 3.66
透鏡L4(新月) S8 42.68 0.59 2 19.3
透鏡L5(雙凸) S9 8.05 2.44 1.497 81.6
S10 -13.8 0.15
透鏡L6(雙凸) S11 8.96 2.34 1.497 81.6
S12 -22.3 1
平板件16 S13 inf 1.5 1.523 58.5
S14 inf 0.7
稜鏡18 S15 inf 9 1.713 53.8
S16 inf 0.5
蓋板20 S17 inf 0.7 1.51 62.9
S18 inf 0.3
光閥22 S19 inf
表四
表面 K A B C D
S1 -10.91 5.535E-03 -4.183E-04 2.456E-05 -9.184E-07
S2 -26.02 1.262E-02 -9.103E-04 4.769E-05 7.347E-07
S3 1.41 -1.739E-03 -2.153E-04 2.866E-05 -1.675E-06
S4 1.42 -1.233E-03 -1.264E-05 9.007E-06 -5.723E-07
表面 E F
S1 1.955E-08 -1.76E-10
S2 -2.246E-07 9.25E-09
S3 4.493E-08 0
S4 1.641E-08 0
圖11為本實施例的定焦投影鏡頭10b的畸變像差曲線圖。圖11的光學模擬數據圖所顯示出的圖形均在標準的範圍內，由此可驗證本實施例之定焦投影鏡頭10b確實能夠提供良好的光學成像品質。
圖3為本發明第三實施例的定焦投影鏡頭10c的光學結構圖。在本實施例中，第一鏡組G1包含由放大側IS往縮小側OS依序排列的透鏡L1、透鏡L2，第二鏡組G2包含透鏡L3、透鏡L4、透鏡L5、透鏡L6、透鏡L7。在本實施例中，光圈14設於透鏡 L2和透鏡 L3之間。於本實施例中，第一鏡組G1的屈光度為負，第二鏡組G2的屈光度為正，且透鏡L1-L7的屈光度分別為負、正、正、負、正、正、正。透鏡L4及透鏡L5可形成一膠合透鏡，透鏡L1、L2為塑膠非球面透鏡，且透鏡L3、L4、L5、L6及L7為玻璃球面透鏡。於本實施例中，定焦投影鏡頭10c的光圈值(F-number)為1.7，最大半視場角為32.5度，定焦投影鏡頭10c的有效焦距EFL為4.2mm，定焦投影鏡10c的最大像高IMH為2.67mm，鏡頭總長OAL為29.02mm，第一鏡組G1的有效焦距EFLf為-10.99mm，第二片透鏡L2的有效焦距EFL2為70.95mm，EFLf/EFL= -2.617，EFL2/EFL=16.893，且IMH/OAL=0.092。 定焦投影鏡頭10c的透鏡及其周邊元件的設計參數如表五所示，且各個非球面的圓錐係數與非球面係數如表六所示。
表五
元件 表面 曲率半徑(mm) 間距 (mm) 折射率 (mm) 阿貝數 (Vd)
透鏡L1(非球面) S1 -12.5 0.9 1.537 56
S2 7.28 2.62
透鏡L2(非球面) S3 -26.9 3.8 1.537 56
S4 -16.6 8.01
光圈14 S5 inf 2.24
透鏡L3(雙凸) S6 54.72 1.62 1.946 18
S7 -14.5 2.71
透鏡L4(雙凹) S8 -18.7 0.59 2 19.3
透鏡L5(雙凸) S9 9.39 2.25 1.497 81.6
S10 -12.9 0.14
透鏡L6(雙凸) S11 49.9 1.56 1.497 81.6
S12 -22.0 0.14
透鏡L7(雙凸) S13 11.57 2.44 1.593 68.6
S14 -24.7 1.1
平板件16 S15 inf 1.5 1.509 56.2
S16 inf 0.7
稜鏡18 S17 inf 9 1.713 53.9
S18 inf 0.5
蓋板20 S19 inf 0.7 1.51 62.9
S20 inf 0.3
光閥22 S21
表六
表面 K A B C D E
S1 0.84 4.709E-03 -1.999E-04 6.95E-06 -1.431E-07 1.696E-09
S2 2.21 7.339E-04 1.103E-04 -1.95E-05 8.358E-07 -2.008E-08
S3 -99 -4.634E-03 2.774E-04 -1.98E-05 6.369E-07 1.492E-09
S4 -10 -1.273E-03 1.199E-04 -7.935E-06 3.816E-07 -5.341E-09
圖4為本發明第四實施例的定焦投影鏡頭10d的光學結構圖。在本實施例中，第一鏡組G1包含由放大側IS往縮小側OS依序排列的透鏡L1、透鏡L2，第二鏡組G2包含透鏡L3、透鏡L4、透鏡L5、透鏡L6、透鏡L7。在本實施例中，光圈14設於透鏡 L2和透鏡 L3之間。於本實施例中，第一鏡組G1的屈光度為負，第二鏡組G2的屈光度為正，且透鏡L1-L7的屈光度分別為負、正、負、正、負、正、正。透鏡L3及透鏡L4可形成一膠合透鏡，透鏡L5及透鏡L6可形成另一膠合透鏡，透鏡L1、L2為塑膠非球面透鏡，且透鏡L3、L4、L5、L6及L7為玻璃球面透鏡。於本實施例中，定焦投影鏡頭10d的光圈值(F-number)為1.7，最大半視場角為32.4度，定焦投影鏡頭10d的有效焦距EFL為4.16mm，定焦投影鏡的最大像高IMH為2.67mm，鏡頭總長OAL為26.45mm，為第一鏡組G1的有效焦距EFLf為-26.46mm，第二片透鏡L2的有效焦距EFL2為47.53mm，EFLf/EFL= -6.361，EFL2/EFL=11.425，且IMH/OAL=0.101。
定焦投影鏡頭10d的透鏡及其周邊元件的設計參數如表七所示，且各個非球面的圓錐係數與非球面係數如表八所示。
表七
元件 表面 曲率半徑(mm) 間距 (mm) 折射率 (mm) 阿貝數 (Vd)
透鏡L1(非球面) S1 -3.94 1.36 1.537 56
S2 -13.02 8.28
透鏡L2(非球面) S3 -5.36 2.15 1.537 56
S4 -5.06 0.3
光圈14 S5 inf 1.46
透鏡L3(雙凹) S6 -20.4 0.60 1.749 35.3
透鏡L4(雙凸) S7 8.99 3.99 1.923 20.9
S8 -12.7 1.64
透鏡L5(雙凹) S9 -34.5 0.60 2 19.3
透鏡L6(雙凸) S10 8.00 2.75 1.497 81.6
S11 -9.0 0.10
透鏡L7(雙凸) S12 10.36 3.22 1.497 81.6
S13 -12.5 1.10
平板件16 S14 inf 1.5 1.509 56.2
S15 inf 0.7
稜鏡18 S16 inf 9 1.713 53.9
S17 inf 0.5
蓋板20 S18 inf 0.7 1.51 62.9
S19 inf 0.3
光閥22 S20
表八
表面 K A B C D E
S1 -8.300 6.086E-03 -3.586E-04 1.449E-05 -3.27E-07 3.078E-09
S2 -98.99 1.137E-02 -4.392E-04 6.722E-06 8.952E-07 -3.049E-08
S3 -6.02 -5.186E-03 3.512E-04 -2.963E-05 1.598E-06 -2.354E-08
S4 -0.03 5.25E-04 3.673E-05 -2.332E-06 1.971E-07 0
圖5、圖6、圖7、圖8及圖9分別為定焦投影鏡10e、10f、10g、10h及10i的光學結構圖。定焦投影鏡頭10e的透鏡及其周邊元件的設計參數如表九所示，且各個非球面的圓錐係數與非球面係數如表十所示。定焦投影鏡頭10f的透鏡及其周邊元件的設計參數如表十一所示，且各個非球面的圓錐係數與非球面係數如表十二所示。定焦投影鏡頭10g的透鏡及其周邊元件的設計參數如表十三所示，且各個非球面的圓錐係數與非球面係數如表十四所示。定焦投影鏡頭10h的透鏡及其周邊元件的設計參數如表十五所示，且各個非球面的圓錐係數與非球面係數如表十六所示。定焦投影鏡頭10i的透鏡及其周邊元件的設計參數如表十七所示，且各個非球面的圓錐係數與非球面係數如表十八所示。
表九
元件 表面 曲率半徑(mm) 間距 (mm) 折射率 (mm) 阿貝數 (Vd)
透鏡L1(非球面) S1 -4.71 1.02 1.537 56
S2 -12.3 2.35
透鏡L2(非球面) S3 -7.25 0.78 1.537 56
S4 14.72 0.44
透鏡L3(新月) S5 6.87 1.18 1.946 17.9
S6 21.69 1.83
光圈14 S7 inf 2.52
透鏡L4(雙凹) S8 -21.1 0.6 2 25.5
透鏡L5(雙凸) S9 10.14 2.39 1.497 81.6
S10 -6.67 0.1
透鏡L6(雙凸) S11 50.45 1.93 1.497 81.6
S12 -10.4 0.1
透鏡L7(雙凸) S13 13.86 2.23 1.603 65.4
S14 -16.4 1.1
平板件16 S15 inf 1.5 1.523 58.5
S16 inf 0.7
稜鏡18 S17 inf 9 1.713 53.8
S18 inf 0.5
蓋板20 S19 inf 0.7 1.51 62.9
S20 inf 0.30
光閥22 S21 inf
表十
表面 K A B C D E
S1 -13.89 1.532E-02 -1.522E-03 1.188E-04 -5.251E-06 1.022E-07
S2 -0.64 3.191E-02 -3.233E-03 3.059E-04 -1.216E-05 7.456E-08
S3 -37.12 1.360E-03 -7.620E-04 8.885E-05 -6.584E-06 0
S4 28.35 8.139E-03 -2.077E-03 2.677E-04 -1.819E-05 0
表十一
元件 表面 曲率半徑(mm) 間距 (mm) 折射率 (mm) 阿貝數 (Vd)
透鏡L1(非球面) S1 -6.52 1.09 1.537 56
S2 -55.5 6.16
透鏡L2(非球面) S3 -5.45 0.6 1.537 56
S4 -180.6 0.29
光圈14 S5 inf 0.1
透鏡L3(雙凸) S6 656.9 1.23 1.946 17.9
S7 -8.65 3.46
透鏡L4(雙凹) S8 -37.8 0.6 1.946 17.9
透鏡L5(雙凸) S9 8.03 2.65 1.497 81.6
S10 -7.30 0.1
透鏡L6(雙凸) S11 12.15 2.18 1.804 46.5
S12 -17.2 1
平板件16 S13 inf 1.5 1.523 58.5
S14 inf 0.7
稜鏡18 S15 inf 9 1.713 53.8
S16 inf 0.5
蓋板20 S17 inf 0.7 1.51 62.9
S18 inf 0.30
光閥22 S19 inf
表十二
表面 K A B C D E
S1 -19.01 9.951E-03 -7.376E-04 4.477E-05 -1.559E-06 2.292E-08
S2 98.48 1.963E-02 -1.529E-03 1.403E-04 -6.034E-06 1.211E-07
S3 -4.34 -9.124E-04 -3.905E-04 4.181E-05 -1.117E-05 1.130E-06
S4 46.86 2.169E-03 -5.413E-04 6.729E-05 -9.256E-06 6.942E-07
表十三
元件 表面 曲率半徑(mm) 間距 (mm) 折射率 (mm) 阿貝數 (Vd)
透鏡L1(非球面) S1 -4.74 0.79 1.537 56
S2 -17.8 2.26
透鏡L2(非球面) S3 -5.79 0.71 1.537 56
S4 9.95 0.36
透鏡L3(雙凸) S5 7.01 2.5 1.808 22.8
S6 -11.7 0.49
光圈14 S7 inf 1.69
透鏡L4(雙凹) S8 -7.65 0.7 2 25.5
透鏡L5(雙凸) S9 6.40 1.76 1.734 51.5
S10 -20.5 0.1
透鏡L6(雙凸) S11 57.74 1.89 1.497 81.6
S12 -8.35 0.1
透鏡L7(雙凸) S13 21.29 2.26 1.497 81.6
S14 -10.8 0.09
透鏡L8(非球面) S15 47.16 1.61 1.669 55
S16 -14.1 1.02
平板件16 S17 inf 1.5 1.523 58.5
S18 inf 0.7
稜鏡18 S19 inf 9 1.713 53.8
S20 inf 0.5
蓋板20 S21 inf 0.7 1.51 62.9
S22 inf 0.30
光閥22 S23 inf
表十四
表面 K A B C D E
S1 -14.42 2.007E-02 -2.686E-03 2.677E-04 -1.482E-05 3.613E-07
S2 0 3.752E-02 -4.934E-03 4.974E-04 -1.952E-05 0
S3 0 5.154E-03 -3.379E-03 8.699E-04 -1.162E-04 5.962E-06
S4 0 4.101E-03 -2.234E-03 6.561E-04 -9.050E-05 4.897E-06
S15 0 -7.149E-05 -6.355E-06 7.705E-07 -1.854E-08 0
S16 0 2.813E-04 -7.602E-06 7.812E-07 -1.893E-08 0
表十五
元件 表面 曲率半徑(mm) 間距 (mm) 折射率 (mm) 阿貝數 (Vd)
透鏡L1(非球面) S1 -4.4 0.7 1.537 56
S2 -40.08 1.38
透鏡L2(非球面) S3 -12.3 0.7 1.537 56
S4 7.77 0.23
透鏡L3(新月) S5 4.70 1.81 1.873 19.9
S6 87.1 1.21
光圈14 S7 inf 0.34
透鏡L4(雙凹) S8 -7.59 0.7 1.949 21.6
透鏡L5(雙凸) S9 6.27 2.37 1.496 81.6
S10 -5.74 0.1
透鏡L6(新月) S11 -14.0 1.73 1.496 81.6
S12 -7.81 0.2
透鏡L7(新月) S13 -16.2 1.89 1.496 81.6
S14 -8.37 0.09
透鏡L8(雙凸) S15 52.97 1.84 1.697 56.5
S16 -24.5 0.1
透鏡L9(雙凸) S17 49.12 2.03 1.729 54.7
S18 -18.5 1.01
平板件16 S19 inf 1.5 1.523 58.6
S20 inf 0.7
稜鏡18 S21 inf 9 1.713 53.8
S22 inf 0.5
蓋板20 S23 inf 0.7 1.510 62.9
S24 inf 0.30
光閥22 S25 inf 0
表十六
表面 K A B C D E
S1 -17.28 2.301E-02 -3.483E-03 4.153E-04 -2.779E-05 9.131E-07
S2 0 4.354E-02 -7.317E-03 8.259E-04 -2.873E-05 0
S3 0 -8.334E-03 -4.903E-04 6.509E-04 -1.280E-04 7.976E-06
S4 0 -4.548E-03 9.332E-04 3.538E-04 -9.563E-05 7.430E-06
表十七
元件 表面 曲率半徑(mm) 間距 (mm) 折射率 (mm) 阿貝數 (Vd)
透鏡L1(非球面) S1 -8.3 0.9 1.537 56
S2 9.34 1.43
透鏡L2(非球面) S3 5.12 1.30 1.537 56
S4 5.25 0.46
透鏡L3(雙凸) S5 8.63 1.60 1.785 25.7
S6 -187.5 4.33
光圈14 S7 inf 1.79
透鏡L4(雙凹) S8 -6.0 0.8 2 29.1
透鏡L5(雙凸) S9 21.8 2.18 1.497 81.6
S10 -6.9 0.09
透鏡L6(平凸) S11 infinity 2.81 1.497 81.6
S12 -7.4 0.09
透鏡L7(雙凸) S13 67.9 1.59 1.729 54.7
S14 -30.8 0.09
透鏡L8(新月) S15 14.5 1.87 1.729 54.7
S16 91.4 1.26
平板件16 S17 inf 1.5 1.523 58.6
S18 inf 0.7
稜鏡18 S19 inf 10.6 1.713 54
S20 inf 0.7
蓋板20 S21 inf 1.1 1.51. 62
S22 inf 0.30
光閥22 S23 inf
表十八
表面 K A B C D
S1 -20.78 2.740E-03 -9.224E-05 2.164E-06 -2.542E-09
S2 -0.01 7.743E-04 8.044E-05 -5.189E-06 -8.556E-08
S3 0 -1.102E-02 3.315E-04 -2.992E-07 -3.488E-07
S4 0 -7.266E-03 1.995E-04 1.073E-05 -1.070E-06
表面 E F
S1 -7.304E-10 1.065E-11
S2 2.318E-08 -5.771E-10
S3 5.611E-09 0
S4 2.447E-08 0
依本發明各個實施例的設計，藉由適當地將玻璃與塑膠鏡片與球面及非球面的搭配設置，投影鏡頭可具有較小的鏡頭體積且具有較少的透鏡片數，同時能提供低畸變量、高解析度的投影畫面，且投影鏡頭能具有較低的熱飄移量，在能夠耐受使用環境的較高溫度以及溫度變化的情況下，降低製造成本並兼顧影像品質。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10a-10i:定焦投影鏡頭 12:光軸 14:光圈 16:平板件 18:稜鏡 20:蓋板 22:光閥 G1:第一鏡組 G2:第二鏡組 L1-L9:透鏡 S1-S25:表面 IS:放大側 OS:縮小側
圖1為本發明一實施例的定焦投影鏡頭的光學結構示意圖。 圖2為本發明另一實施例的定焦投影鏡頭的光學結構示意圖。 圖3為本發明另一實施例的定焦投影鏡頭的光學結構示意圖。 圖4為本發明另一實施例的定焦投影鏡頭的光學結構示意圖。 圖5為本發明另一實施例的定焦投影鏡頭的光學結構示意圖。 圖6為本發明另一實施例的定焦投影鏡頭的光學結構示意圖。 圖7為本發明另一實施例的定焦投影鏡頭的光學結構示意圖。 圖8為本發明另一實施例的定焦投影鏡頭的光學結構示意圖。 圖9為本發明另一實施例的定焦投影鏡頭的光學結構示意圖。 圖10為圖1的定焦投影鏡頭的畸變像差曲線圖。 圖11為圖2的定焦投影鏡頭的畸變像差曲線圖。
10a:定焦投影鏡頭
12:光軸
14:光圈
16:平板件
18:稜鏡
20:蓋板
22:光閥
G1:第一鏡組
G2:第二鏡組
L1-L6:透鏡
S1-S19:表面
IS:放大側
OS:縮小側

Claims (10)

  1. 一種定焦投影鏡頭，包括： 自放大側至縮小側依序排列的第一透鏡組、光圈與第二透鏡組； 該第一鏡組，包含兩個非球面透鏡，且該兩個非球面透鏡其中之一具有正屈光度；以及 該第二鏡組，具有正屈光度； 該定焦投影鏡頭包含6-9片具屈光度的透鏡，且滿足下列條件： (1) -9＜EFLf/EFL＜-1.5，其中EFLf為該第一鏡組的有效焦距，EFL為該定焦投影鏡頭的有效焦距；及 (2) 0.08＜IMH/OAL＜0.3，其中IMH為該定焦投影鏡頭在有效焦距上的像高，OAL為該定焦投影鏡頭兩側最外側的兩透鏡表面在該定焦投影鏡頭的光軸上的距離。
  2. 一種定焦投影鏡頭，包括： 自放大側至縮小側依序排列的第一透鏡組、光圈與第二透鏡組； 該第一鏡組，包含兩個非球面透鏡，且該兩個非球面透鏡其中之一具有正屈光度；以及 該第二鏡組，具有正屈光度； 該定焦投影鏡頭自該放大側至該縮小側數來的第一片透鏡為負屈光度透鏡，第二片透鏡為正屈光度透鏡，該定焦投影鏡頭包含6-9片具屈光度的透鏡，且EFLf為該第一鏡組的有效焦距，EFL為該定焦投影鏡頭的有效焦距，EFL2為自該放大側至該縮小側數來的該第二片透鏡的有效焦距，該定焦投影鏡頭滿足下列條件： (1) -9＜EFLf/EFL＜-1.5；及 (2) 5＜EFL2/EFL＜90。
  3. 如請求項2所述的定焦投影鏡頭，更滿足0.08＜IMH/OAL＜0.3的條件，其中IMH為該定焦投影鏡頭在有效焦距上的像高，OAL為該定焦投影鏡頭兩側最外側的兩透鏡表面在該定焦投影鏡頭的光軸上的距離。
  4. 如請求項1或2所述的定焦投影鏡頭，其中該定焦投影鏡頭滿足下列條件之一：(1)該第二鏡組包含一膠合透鏡，該膠合透鏡由靠近該放大側的一負透鏡及靠近該縮小側的一正透鏡組合而成，且該負透鏡的折射率大於1.7；(2)該定焦投影鏡頭最靠近該放大側的一玻璃透鏡的折射率大於1.7。
  5. 如請求項1或2所述的定焦投影鏡頭，其中該第二鏡組的所有具屈光度的透鏡均為玻璃球面透鏡。
  6. 如請求項1或2所述的定焦投影鏡頭，其中該定焦投影鏡頭滿足下列條件之一：(1)該定焦投影鏡頭僅具有一個膠合面；(2)該第二鏡組具有兩個雙膠合透鏡或一個三合透鏡。
  7. 如請求項1或2所述的定焦投影鏡頭，其中該定焦投影鏡頭的光圈數(f-number)為1.6-1.7.
  8. 如請求項1或2所述的定焦投影鏡頭，其中該第一鏡組的有效焦距介於-9.9mm至-26.5mm之間。
  9. 如請求項1或3所述的定焦投影鏡頭，其中該定焦投影鏡頭兩側最外側的兩透鏡表面在該定焦投影鏡頭的光軸上的距離，介於25mm至30mm之間。
  10. 一種定焦投影鏡頭，包括： 自放大側至縮小側依序排列的第一透鏡組、光圈與第二透鏡組； 該第一鏡組，包含兩個非球面透鏡；以及 該第二鏡組，具有正屈光度； 該定焦投影鏡頭自該放大側至該縮小側數來的第一片透鏡為負屈光度透鏡，該定焦投影鏡頭包含6-9片具屈光度的透鏡，且EFLf為該第一鏡組的有效焦距，EFL為該定焦投影鏡頭的有效焦距，EFL2為自該放大側至該縮小側數來的第二片透鏡的有效焦距，IMH為該定焦投影鏡頭在有效焦距上的像高，OAL為該定焦投影鏡頭兩側最外側的兩透鏡表面在該定焦投影鏡頭的光軸上的距離，該定焦投影鏡頭滿足下列條件： (1) -9＜EFLf/EFL＜-1.5； (2) 5＜EFL2/EFL＜90；及 (3)0.08＜IMH/OAL＜0.3。
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