投影鏡頭及投影裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明揭露一種投影鏡頭及投影裝置，其包含有第一透鏡組與第二透鏡組。第一透鏡組具有負(fù)屈光度且鄰近物側(cè)。第一透鏡組包含具有負(fù)屈光度的第一透鏡。第一透鏡包含相對(duì)的第一表面與第二表面。第一表面面向物側(cè)，且第一表面的曲率半徑大于或等于500毫米。第二透鏡組具有正屈光度且鄰近像側(cè)。第二透鏡組包含面向物側(cè)的第三表面。投影鏡頭的有效焦距為f，第二表面與第三表面的距離為d，投影鏡頭的透鏡總數(shù)量為n，且d/f≥1.6，7≥n≥4。
【專利說明】投影鏡頭及投影裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供一種投影鏡頭及投影裝置，尤指一種可有效防止產(chǎn)生漏光及鬼影的投影鏡頭及相關(guān)投影裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]市面上常見的投影機(jī)為了提高影像鮮艷度，其顯示對(duì)比度越做越高，隨之而來的缺點(diǎn)是投影鏡頭容易在熒幕上產(chǎn)生漏光與鬼影。請(qǐng)參閱圖4，圖4為現(xiàn)有技術(shù)的投影裝置50的部分結(jié)構(gòu)示意圖。投影裝置50包含成像單元42及投影鏡頭40。成像單元42提供具影像的光線由投影鏡頭40投射至熒幕。投影鏡頭40包含具有負(fù)屈光度的第一透鏡組44與具有正屈光度的第二透鏡組46。第一透鏡組44靠近物側(cè)(熒幕)，第二透鏡組46靠近像側(cè)(成像單元42)。第一透鏡組44至少包含一個(gè)具有負(fù)屈光度的彎月型透鏡48。彎月型透鏡48具有相對(duì)的第一表面si與第二表面s2,且第一表面si及第二表面s2的曲率半徑約為100~200mm。彎月型透鏡48的兩個(gè)表面sl，s2都是弧面，光線進(jìn)入彎月型透鏡48的入射角接近第一表面Si的法向量，光線容易沿著入射路徑被第一表面Si反射回第二透鏡組46與成像單元42 (例如數(shù)字微鏡或液晶面板)。當(dāng)光線從第二透鏡組46進(jìn)入第一透鏡組44時(shí)，光線會(huì)在第一透鏡組44和第二透鏡組46之間多次反射產(chǎn)生光環(huán)與光斑,意即通稱為鬼影的缺陷。請(qǐng)參閱圖5，圖5為現(xiàn)有技術(shù)的投影鏡頭40投射在熒幕的效果示意圖。熒幕上會(huì)形成帶有成像單元輪廓的鬼影(在數(shù)字光學(xué)投影機(jī)中)、或是于某些區(qū)域出現(xiàn)非預(yù)期性亮度(在液晶投影機(jī)中)。鬼影的位置、形狀不定，破壞影像構(gòu)圖及美觀，故如何設(shè)計(jì)出一種可防止產(chǎn)生鬼影的投影鏡頭，便為相關(guān)光學(xué)產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種可有效避免產(chǎn)生漏光及鬼影的投影鏡頭及投影裝置，以解決上述的問題。
[0004]本發(fā)明提供了一種投影鏡頭，其包含有第一透鏡組與第二透鏡組。第一透鏡組具有負(fù)屈光度且鄰近物側(cè)。第一透鏡組包含具有負(fù)屈光度的第一透鏡。第一透鏡包含相對(duì)的第一表面與第二表面。第一表面面向物側(cè)，且第一表面的曲率半徑大于或等于500毫米。第二透鏡組具有正屈光度且鄰近像側(cè)。第二透鏡組包含面向物側(cè)的第三表面。投影鏡頭的有效焦距為f，第二表面與第三表面的距離為d，投影鏡頭的透鏡總數(shù)量為n，且d/f ^ 1.6，7≥η≥4。
[0005]較佳的，在所述的投影鏡頭中，該第一透鏡組的焦距為fl，且1.5≤fl /f≤3.5。
[0006]較佳的，在所述的投影鏡頭中，該第一表面的曲率半徑為無限大，且該第一透鏡為平凹透鏡。
[0007]較佳的，在所述的投影鏡頭中，該第一透鏡組另包含至少一第二透鏡，該至少一第二透鏡置于該第一透鏡與該第二透鏡組之間。
[0008]較佳的，在所述的投影鏡頭中，該投影鏡頭為非遠(yuǎn)心系統(tǒng)。[0009]本發(fā)明還提供了一種投影裝置，該投影裝置用來投射影像到熒幕。投影裝置包含有光源、成像單元以及投影鏡頭。光源與成像單元分別用以提供及接收光線。投影鏡頭設(shè)置于成像單元與熒幕之間，用以投射光線到熒幕。投影鏡頭包含第一透鏡組與第二透鏡組。第一透鏡組具有負(fù)屈光度且鄰近物側(cè)。第一透鏡組包含具有負(fù)屈光度的第一透鏡。第一透鏡包含相對(duì)的第一表面與第二表面。第一表面面向物側(cè)，且第一表面的曲率半徑大于或等于500毫米。第二透鏡組具有正屈光度且鄰近像側(cè)。第二透鏡組包含面向物側(cè)的第三表面。投影鏡頭的有效焦距為f，第二表面與第三表面的距離為d，投影鏡頭的透鏡總數(shù)量為n，且d/f ≥ 1.6，7 ≥ n ≥ 4。
[0010]較佳的，在所述的投影裝置中，該第一透鏡組的焦距為fl，且1.5≥fl /f<3.5。
[0011]較佳的，在所述的投影裝置中，該第一表面的曲率半徑為無限大，且該第一透鏡為平凹透鏡。
[0012]較佳的，在所述的投影裝置中，該第一透鏡組另包含至少一第二透鏡，該至少一第二透鏡置于該第一透鏡與該第二透鏡組之間。[0013]較佳的，在所述的投影裝置中，其另包含濾光單元以及反射元件。濾光單元接收該光源的該光線并將該光線濾光為多色光；反射元件用以反射該多色光；其中，該成像單元接收經(jīng)該反射元件的該多色光并傳遞至該投影鏡頭以投射到該熒幕。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在第一透鏡組最靠近熒幕的物側(cè)位置設(shè)置平凹透鏡。平凹透鏡的第一表面面向物側(cè)。第一表面可為平整表面、或微帶弧形的近似平面，只要第一表面的曲率半徑不小于500毫米，平凹形狀的第一透鏡就能將來自第二透鏡組的光線沿著不同于原入射光路的方向散逸，避免光線反射回到成像單元，防止熒幕上出現(xiàn)非預(yù)期影像(如鬼影)或亮度。相較現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的投影鏡頭及相關(guān)投影裝置可應(yīng)用在透鏡數(shù)量少且透鏡組間距大的光學(xué)系統(tǒng)，達(dá)到熒幕無鬼影的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的投影裝置的示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的投影裝置的部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例的投影鏡頭的光路示意圖；
[0018]圖4為現(xiàn)有技術(shù)的投影裝置的部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖5為現(xiàn)有技術(shù)的投影鏡頭投射在熒幕的效果示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為使對(duì)本發(fā)明的目的、構(gòu)造、特征、及其功能有進(jìn)一步的了解，茲配合實(shí)施例詳細(xì)說明如下。
[0021]請(qǐng)參閱圖1，圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的投影裝置10的示意圖。投影裝置10用來投射影像到熒幕12。投影裝置10包含光源14、成像單元16、投影鏡頭18、濾光單元20以及反射元件22。光源14輸出光線，濾光單元20接收光線并將光線濾光成多個(gè)色光，經(jīng)過濾光單元20處理后的光線被反射元件22反射而由成像單元16所接收。成像單元16接收來自反射元件22的多個(gè)色光并傳遞到投影鏡頭18。投影鏡頭18設(shè)置在成像單元16與熒幕12之間，用以將來自成像單元16的光線投射到熒幕12上。在數(shù)字光學(xué)處理(DLPTM)投影機(jī)中，濾光單元20為色輪,成像單元16為數(shù)字微型反射鏡(Digital Micromirror Device,DMD),反射元件22為凹面鏡。液晶投影機(jī)中，濾光單元20是濾光片，反射元件22是反射鏡面，且成像單元16是液晶面板。
[0022]請(qǐng)參閱圖2，圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的投影裝置10的部分結(jié)構(gòu)示意圖。投影鏡頭18包含第一透鏡組24以及第二透鏡組26。第一透鏡組24鄰近熒幕12 (即物側(cè))，第二透鏡組26鄰近成像單元16 (即像側(cè))。第一透鏡組24具有負(fù)屈光度且用以發(fā)散光線。第二透鏡組26具有正屈光度且用以聚合光線。第一透鏡組24包含具有負(fù)屈光度的第一透鏡28。第一透鏡28包含相對(duì)的第一表面SI與第二表面S2,分別面向突幕12與第二透鏡組26。第一表面SI較佳為平面，其曲率半徑為無限大，即第一透鏡28為平凹透鏡；或者第一表面SI可為弧度不明顯的平面，其曲率半徑大于或等于500毫米，此時(shí)第一透鏡28為近似平凹的透鏡。
[0023]第一透鏡組24另可選擇性包含至少一個(gè)第二透鏡30，設(shè)置在第一透鏡28與第二透鏡組26之間，即第一透鏡28設(shè)置在第一透鏡組24的左側(cè)，如圖2所示。第二透鏡30可具有正屈光度或負(fù)屈光度，視設(shè)計(jì)需求而定。無論第一透鏡組24另包含一個(gè)或多個(gè)第二透鏡30，第一透鏡28都設(shè)置在最靠近熒幕12的位置。本發(fā)明的第一透鏡28(平凹透鏡)位于第一透鏡組24的最外側(cè)，用以散逸第二透鏡組26傳遞到第一表面SI的入射光，有效避免第一透鏡28將來自第二透鏡組26的入射光循著原光路反射回第二透鏡組26而造成鬼影。
[0024]請(qǐng)參閱圖3，圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例的投影鏡頭18的光路示意圖。本實(shí)施例的投影鏡頭18略去第二透鏡30，其它和前述實(shí)施例具有相同編號(hào)的元件具有同樣的結(jié)構(gòu)與功能，故此不再重復(fù)說明。光源14的光線經(jīng)由濾光單元20與反射元件22傳遞到成像單元16后，光線會(huì)通過第二透鏡組26進(jìn)入第一透鏡組24的第一透鏡28。由于第一透鏡28的第一表面SI是平面或近似平面，可加大光線入射第一表面SI的入射角，使反射光線不會(huì)沿入射路徑的反射回第二透鏡組26及成像單元16，即使反射光線遠(yuǎn)離投影鏡頭18。相較于現(xiàn)有技術(shù)的投影鏡頭40，本發(fā)明的第一透鏡28 (平凹透鏡)可避免光線反射回投影鏡頭18。值得注意的是，在數(shù)字光學(xué)處理(DLP?)投影機(jī)中，光線不會(huì)沿著入射光路反射而照到關(guān)閉狀態(tài)(Off mode)的成像單元16(例如DMD)，避免產(chǎn)生如光斑或光環(huán)的鬼影；在液晶投影機(jī)中，光線不會(huì)沿入射光路反射而照到成像單元16 (例如液晶面板)，避免區(qū)域出現(xiàn)非預(yù)期亮度。
[0025]傳統(tǒng)鏡頭的透鏡數(shù)量越少、或者兩透鏡組間距越大，越容易產(chǎn)生鬼影。值得一提的是，本發(fā)明的投影鏡頭18在少量透鏡的情況下，利用第一透鏡28的第一表面SI為平面(或近似平面)的特性減少從第一透鏡組24反射回第二透鏡組26的光線數(shù)量，可取得較佳消除鬼影/漏光的效果。舉例來說，投影鏡頭18的透鏡總數(shù)量為n，且7 Sn >4。另外，本發(fā)明的第二透鏡組26包含面向熒幕12的第三表面S3，投影鏡頭18的有效焦距為f，第二表面S2與第三表面S3的距離為d，且d/f ≥ 1.6。本發(fā)明的投影鏡頭18在第一透鏡組24與第二透鏡組26相隔較遠(yuǎn)的情況也能取得較佳消除鬼影/漏光的效果。
[0026]表1列舉了投影鏡頭I8的各球面透鏡的較佳參數(shù)值。于表1中，「距離」的值代表對(duì)應(yīng)此列的表面至下一列的表面的間距，即此列鏡面與下一列鏡面的間距。在本發(fā)明實(shí)施例中，第二表面S2與第三表面S3的距離d為37.17013mm，投影鏡頭18的有效焦距f為21.9mm，符合前述d/f≥1.6的條件。其中，本發(fā)明的透鏡參數(shù)可不限于表1所示，視設(shè)計(jì)需求而定，故此不再對(duì)其它實(shí)施態(tài)樣加以說明。
【權(quán)利要求】
1.一種投影鏡頭，其特征在于，其包含有: 第一透鏡組，具有負(fù)屈光度且鄰近物側(cè)，該第一透鏡組包含具有負(fù)屈光度的第一透鏡，該第一透鏡包含相對(duì)的第一表面與一第二表面，該第一表面面向該物側(cè)，且該第一表面的曲率半徑大于或等于500毫米；以及 第二透鏡組，具有正屈光度且鄰近像側(cè)，該第二透鏡組包含面向該物側(cè)的第三表面；其中，該投影鏡頭的有效焦距為f，該第二表面與該第三表面的距離為d，該投影鏡頭的透鏡總數(shù)量為n，且d/f≥1.6，7≥η≥4。
2.如權(quán)利要求1所述的投影鏡頭，其特征在于，該第一透鏡組的焦距為Π，且1.Π/f ( 3.5。
3.如權(quán)利要求1所述的投影鏡頭，其特征在于，該第一表面的曲率半徑為無限大，且該第一透鏡為平凹透鏡。
4.如權(quán)利要求1所述的投影鏡頭，其特征在于，該第一透鏡組另包含至少一第二透鏡，該至少一第二透鏡置于該第一透鏡與該第二透鏡組之間。
5.如權(quán)利要求1所述的投影鏡頭，其特征在于，該投影鏡頭為非遠(yuǎn)心系統(tǒng)。
6.一種投影裝置，用來投射影像到熒幕，其特征在于，該投影裝置包含有:光源，提供光線； 成像單元，接收該光線；以及 投影鏡頭，設(shè)置于該成像單元與該熒幕之間，用以投射該光線到該熒幕，該投影鏡頭包含: 第一透鏡組，具有負(fù)屈光度且鄰近該熒幕，該第一透鏡組包含具有負(fù)屈光度的第一透鏡，該第一透鏡包含相對(duì)的第一表面與一第二表面，該第一表面面向該突幕，且該第一表面的曲率半徑大于或等于500毫米；以及 第二透鏡組，具有正屈光度且鄰近該成像單元，該第二透鏡組包含面向該熒幕的第三表面； 其中，該投影鏡頭的有效焦距為f，該第二表面與該第三表面的距離為d，該投影鏡頭的透鏡總數(shù)量為n，且d/f≥1.6，7≥η≥4。
7.如權(quán)利要求6所述的投影裝置，其特征在于，該第一透鏡組的焦距為Π，且1.Π/f ( 3.5。
8.如權(quán)利要求6所述的投影裝置，其特征在于，該第一表面的曲率半徑為無限大，且該第一透鏡為平凹透鏡。
9.如權(quán)利要求6所述的投影裝置，其特征在于，該第一透鏡組另包含至少一第二透鏡，該至少一第二透鏡置于該第一透鏡與該第二透鏡組之間。
10.如權(quán)利要求6所述的投影裝置，其特征在于，其另包含: 濾光單元，接收該光源的該光線并將該光線濾光為多色光；以及 反射元件，用以反射該多色光； 其中，該成像單元接收經(jīng)該反射元件的該多色光并傳遞至該投影鏡頭以投射到該熒眷。
【文檔編號(hào)】G02B13/00GK103885156SQ201410058474
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月21日
【發(fā)明者】林明坤 申請(qǐng)人:蘇州佳世達(dá)光電有限公司, 佳世達(dá)科技股份有限公司