專利名稱：：投影鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及投影技術(shù)，特別涉及一種投影鏡頭。
背景技術(shù)：
：當(dāng)前，數(shù)字光處理(DigitalLightProcessing,DLP)投影儀及采用液晶光閥(Lightvalve)的液晶顯示(LiquidCrystalDisplay,1XD)投影儀、硅晶(XiquidCrystalonSilicon,LCoS)投影儀已取代陰極射管(CathodeRayTube,CRT)投影儀成為市場主流產(chǎn)品。以往，CRT投影儀可通過電性補(bǔ)償(Electricallycompensation)修正投影鏡頭的像差，而DLP，LCD及LCoS投影儀并不具備電性補(bǔ)償能力，因此，要求應(yīng)用于DLP，LCD或LCoS投影儀的投影鏡頭具有光學(xué)修正像差的能力，以獲得高質(zhì)量投影畫面。另一方面，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，DLP，LCD及LCoS投影儀采用的空間光調(diào)制器(SpatialLightModulator,SLM)，包括數(shù)字微鏡芯片(DigitalMicro-mirrorDevice,DMD)、液晶顯示面板(LCDpanel)及硅晶芯片(LCoSchip),在提高像素的同時(shí)，朝小型化方向發(fā)展，以此滿足消費(fèi)者對投影畫面品質(zhì)的要求及便攜性的要求。對應(yīng)地，投影鏡頭需提高分辨率、縮小尺寸，以配合SLM組成高投影品質(zhì)、小尺寸的投影儀。再有，投影儀產(chǎn)品制造技術(shù)趨于成熟，促使產(chǎn)品制造成本及產(chǎn)品價(jià)格降低，投影儀產(chǎn)品開始進(jìn)入低端消費(fèi)的家庭娛樂場所。為此，業(yè)界推出具有變焦功能的投影鏡頭。具有變焦功能的投影鏡頭通常包括多個(gè)鏡群，通過改變鏡群間的相對位置改變投影鏡頭有效焦距，以適應(yīng)不同的投影場合(不同的投影距離)。如，在空曠的商業(yè)場合(長投影距離)，則采用遠(yuǎn)攝倍率(投影鏡頭采用較長有效焦距，視場角較小)；在狹小的家庭娛樂場合(短投影距離)，則采用廣角倍率(投影鏡頭采用較短有效焦距，視場角較大)。盡管如此，為在各種投影場合獲得大畫幅(Largescreen),投影鏡頭需具足夠大的視場角(wideangle)。然而，投影鏡頭的設(shè)計(jì)存在如下矛盾提高分辨率，意味需采用更多的鏡片消除各種像差(Aberration),投影鏡頭全長(投影鏡頭第一個(gè)光學(xué)面到SLM表面的距離)變長。增大視場角，往往需要縮短投影鏡頭放大端(近屏幕端)的鏡群(負(fù)光焦度)的有效焦距，提高負(fù)光焦度。然而，鏡群的有效焦距較短將產(chǎn)生嚴(yán)重的單色像差，特別是畸變(Distortion),投影鏡頭分辨率受影響
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，有必要提供一種高分辨率、小尺寸的投影鏡頭。一種投影鏡頭，其從放大端到縮小端依次包括具有負(fù)光焦度的第一鏡群及具有正光焦度的第二鏡群。該投影鏡頭滿足條件式-2〈F1/Fw〈-1.6;1.2〈F2/Fw〈l.4;vg2>56。其中，F(xiàn)1及F2分別為該第一鏡群及該第二鏡群的有效焦距，F(xiàn)w為該投影鏡頭的最短有效焦距，vg2為該第二鏡群所有正光焦度的鏡片的阿貝數(shù)平均值。條件式-2^1/^〈-1.6用于限制該第一鏡群的光焦度(1〃1)，以縮小投影鏡頭全長、獲得足夠大的視場角、控制單色像差。條件式1.2〈F2/Fw〈1.4用于限制該第二鏡群的光焦度，以有效平衡該第一鏡群產(chǎn)生的單色像差，并限制投影鏡頭全長。條件式vg2〉56用于限制橫向色差。圖l為本發(fā)明實(shí)施例的投影鏡頭采用廣角倍率時(shí)的系統(tǒng)構(gòu)成示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例的投影鏡頭采用遠(yuǎn)攝倍率時(shí)的系統(tǒng)構(gòu)成示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的投影鏡頭采用廣角倍率時(shí)的球差(Sphericalaberration)特性曲線圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的投影鏡頭采用廣角倍率時(shí)的場曲(Fieldcurvature)特性曲線圖圖5為本發(fā)明實(shí)施例1的投影鏡頭采用廣角倍率時(shí)的畸變特性曲線圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例1的投影鏡頭采用廣角倍率時(shí)的橫向色差(Lateralchromaticaberration)特性曲線圖。圖7為本發(fā)明實(shí)施例1的投影鏡頭采用遠(yuǎn)攝倍率時(shí)的球差特性曲線圖。圖8為本發(fā)明實(shí)施例1的投影鏡頭采用遠(yuǎn)攝倍率時(shí)的場曲特性曲線圖。圖9為本發(fā)明實(shí)施例1的投影鏡頭采用遠(yuǎn)攝倍率時(shí)的畸變特性曲線圖。圖10為本發(fā)明實(shí)施例1的投影鏡頭采用遠(yuǎn)攝倍率時(shí)的橫向色差特性曲線圖。圖11為本發(fā)明實(shí)施例2的投影鏡頭采用廣角倍率時(shí)的球差特性曲線圖。圖12為本發(fā)明實(shí)施例2的投影鏡頭采用廣角倍率時(shí)的場曲特性曲線圖。圖13為本發(fā)明實(shí)施例2的投影鏡頭采用廣角倍率時(shí)的畸變特性曲線圖。圖14為本發(fā)明實(shí)施例2的投影鏡頭采用廣角倍率時(shí)的橫向色差特性曲線圖。圖15為本發(fā)明實(shí)施例2的投影鏡頭采用遠(yuǎn)攝倍率時(shí)的球差特性曲線圖。圖16為本發(fā)明實(shí)施例2的投影鏡頭采用遠(yuǎn)攝倍率時(shí)的場曲特性曲線圖。圖17為本發(fā)明實(shí)施例2的投影鏡頭采用遠(yuǎn)攝倍率時(shí)的畸變特性曲線圖。圖18為本發(fā)明實(shí)施例2的投影鏡頭采用遠(yuǎn)攝倍率時(shí)的橫向色差特性曲線圖。圖19為本發(fā)明實(shí)施例3的投影鏡頭采用廣角倍率時(shí)的球差特性曲線圖。圖20為本發(fā)明實(shí)施例3的投影鏡頭采用廣角倍率時(shí)的場曲特性曲線圖。圖21為本發(fā)明實(shí)施例3的投影鏡頭采用廣角倍率時(shí)的畸變特性曲線圖。圖22為本發(fā)明實(shí)施例3的投影鏡頭采用廣角倍率時(shí)的橫向色差特性曲線圖。圖23為本發(fā)明實(shí)施例3的投影鏡頭采用遠(yuǎn)攝倍率時(shí)的球差特性曲線圖。圖24為本發(fā)明實(shí)施例3的投影鏡頭采用遠(yuǎn)攝倍率時(shí)的場曲特性曲線圖。圖25為本發(fā)明實(shí)施例3的投影鏡頭采用遠(yuǎn)攝倍率時(shí)的畸變特性曲線圖。圖26為本發(fā)明實(shí)施例3的投影鏡頭采用遠(yuǎn)攝倍率時(shí)的橫向色差特性曲線圖。具體實(shí)施例方式請參閱圖1及圖2，本發(fā)明實(shí)施例的投影鏡頭100從放大端到縮小端(近SLM端)依次包括具有負(fù)光焦度的第一鏡群10及具有正光焦度的第二鏡群20。第一鏡群10及第二鏡群20可移動(dòng)(沿光軸)設(shè)置，如此，可通過改變第一鏡群10與第二鏡群20之間的相對位置，改變投影鏡頭IOO的有效焦距，實(shí)現(xiàn)變焦功能。具體地，第一鏡群10朝放大端移動(dòng)及第二鏡群20遠(yuǎn)離放大端移動(dòng)，將縮短投影鏡頭100的有效焦距，反之，增長投影鏡頭100的有效焦距。調(diào)焦時(shí)，先調(diào)整第二鏡群20位置，獲得理想投影距離后，固定第二鏡群20，通過調(diào)整第一鏡群10使投影畫面變清晰。圖1的第二鏡群20位于遠(yuǎn)放大端位置，投影鏡頭100具有廣角倍率。圖2的第二鏡群20位于近放大端位置，投影鏡頭100具有遠(yuǎn)攝倍率。作為范例，本實(shí)施例的投影鏡頭100應(yīng)用于DLP投影儀。投影時(shí)，SLM(DMD，圖未示)調(diào)制的投影信號光自SLM表面99投射入投影鏡頭100，依次經(jīng)第二鏡群20及第一鏡群10，投射于屏幕(圖未示)上便可得到投影畫面。具體地，DLP投影儀投影時(shí)，投影鏡頭100與SLM表面99間還設(shè)置有玻璃片98以保護(hù)SLM。為得到高分辨率、小尺寸的投影鏡頭IOO，投影鏡頭100滿足條件式(1)-2〈F1/Fw〈-1.6;(2)1.2〈F2/Fw〈l.4;(3)vg2>56。其中，F(xiàn)1及F2分別為第一鏡群10及第二鏡群20的有效焦距，F(xiàn)w為投影鏡頭100的最短有效焦距，vg2為第二鏡群20所有正光焦度的鏡片的阿貝數(shù)平均值。條件式(1)給出第一鏡群10的光焦度(1/F1)與投影鏡頭100的最大光焦度(1/Fw)的關(guān)系，以獲得理想的視場角，并控制單色像差(在第二鏡群20修正的范圍內(nèi))。Fl/Fw較大，有利于增大視場角及縮小投影鏡頭全長，故限定Fl/Fw〉-2?？紤]到F1/Fw過小，導(dǎo)致第一鏡群10負(fù)光焦度過大，將產(chǎn)生嚴(yán)重的單色像差，特別是畸變，為將畸變控制在可修正的范圍內(nèi)，故另限定F1/Fw〈-1.6。另外，若不滿足F1/Fw〉-2，將導(dǎo)致投影鏡頭100的后焦距(第二鏡群20最后一個(gè)光學(xué)面到SLM平面的距離)不足；若不滿足F1/Fw〈-1.6，將產(chǎn)生較嚴(yán)重的單色像差。條件式(2)給出第二鏡群20的光焦度(1/F2)與投影鏡頭100的最大光焦度(1/Fw)的關(guān)系，以有效平衡第一鏡群10產(chǎn)生的單色像差，并控制投影鏡頭全長。一方面，F(xiàn)2/Fw較大，利于滿足投影鏡頭縮小端(近SLM端)遠(yuǎn)心(Telecentric)成像要求(如此，屏幕可在一段距離范圍內(nèi)接收到清晰投影畫面)，而F2/Fw較小，利于縮短投影鏡頭全長。另一方面，為有效平衡第一鏡群10產(chǎn)生的單色像差，需限定F2/Fw范圍。具體地，F(xiàn)2/Fw〉1.2有利于控制高階像差，而F2/Fw〈1.2有利于平衡第一鏡群10產(chǎn)生的場曲，故限定l.2〈F2/Fw〈1.4。條件式(3)限制第二鏡群20的所有正光焦度鏡片的整體阿貝數(shù)，以控制投影鏡頭100產(chǎn)生橫向色差。具體地，第一鏡群10從放大端到縮小端依次包括具有正光焦度的第一鏡片11、具有負(fù)光焦度的第二鏡片12(新月形，近放大端為凸面)、具有負(fù)光焦度的第三鏡片13及具有正光焦度的第四鏡片14，以合理分配第一鏡群10的光焦度。第二鏡群20從放大端到縮小端依次包括具有正光焦度的第五鏡片21、具有正光焦度的第六鏡片22、具有負(fù)光焦度的第七鏡片23、具有正光焦度的第八鏡片24及具有正光焦度的第九鏡片25，以合理分配第二鏡群20的光焦度。更加具體地，投影鏡頭100還包括一個(gè)設(shè)置于第六鏡片22與第七鏡片23之間的光闌97(Aperturestop),以限制軸外光線由第七透鏡23進(jìn)入第六透鏡22而產(chǎn)生較嚴(yán)重的畸變及場曲。另外，光闌97使得經(jīng)過第七透鏡23的光線更加對稱，利于修正彗差(coma)。以下結(jié)合圖3至圖26，以具體實(shí)施例進(jìn)一步說明投影鏡頭IOO。具體實(shí)施例中，所有鏡片均采用玻璃球面鏡片，以降低色散及成本。另外，約定FN。為投影鏡頭100的光圈數(shù)，2w為投影鏡頭100的視場角，R為對應(yīng)表面的曲率半徑，D為對應(yīng)表面到后一個(gè)表面(像側(cè))的軸上距離(兩個(gè)表面截得光軸的長度)，F(xiàn)l，F(xiàn)2及F分別為第一鏡群10、第二鏡群20及投影鏡頭的有效焦距，Nd為對應(yīng)鏡片(濾光片)對d光的折射率，vd為d光在對應(yīng)鏡片(濾光片)的阿貝數(shù)。實(shí)施例l實(shí)施例1的投影鏡頭100滿足表1及表2所列的條件，且Fh-36.S239毫米(Millimeter,mm)，F(xiàn)2=27.7584mm。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實(shí)施例1的投影鏡頭100的球差特性曲t1、場曲:降性曲線、畸變的特性曲纟;J,及橫向色差特性曲線分別如圖3至圖10所示(圖3-6對應(yīng)廣角倍率的投影鏡頭100，圖7-10對應(yīng)遠(yuǎn)攝倍率的投影鏡頭IOO)。圖3、7中，三條曲線分別為波長為460納米(Nanometer,nm)、550nm及620nm的光線經(jīng)投影鏡頭100的球差特性曲線(下同)?？梢?，實(shí)施例1的投影鏡頭100對可見光(400-700皿)產(chǎn)生的球差被控制在-0.2mnT0.2mm間。圖4、8中，曲線t及s為子午場曲(Tgmgeiitialfieldcurvature)特性曲線及弧矢場曲(Sagittalfieldcurvature)特性曲線(下同)?？梢?，子午場曲值及弧矢場曲值被控制在-0.15mnT0.15mm間。圖5、9中，曲線為畸變特性曲線(下同)。可見，畸變量被控制在-5%5%間。圖6、IO中，兩條曲線分別為波長為460nm及620nm的光線經(jīng)投影鏡頭100的橫向色差特性曲線(下同)?？梢姡瑢?shí)施例l的投影鏡頭100對可見光產(chǎn)生的橫向色差被控制在-0.2微米(Micron，um)0.2um間。綜前，盡管投影鏡頭100具有較大的視場角及較小尺寸，其產(chǎn)生的球差、場曲、畸變及橫向色差卻被控制(修正)在較小的范圍內(nèi)。實(shí)施例2實(shí)施例2的投影鏡頭100滿足表3及表4所列的條件，且Fh-34.9895，F(xiàn)2=26.2553mm。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實(shí)施例2的投影鏡頭100的球差特性曲IJ、場曲4寺性曲線、畸變的特性曲纟il及橫向色差特性曲線分別如圖11-18所示(圖11-14對應(yīng)廣角倍率的投影鏡頭100，圖15-18對應(yīng)遠(yuǎn)攝倍率的投影鏡頭IOO)?？梢姡瑢?shí)施例2的投影鏡頭100對可見光產(chǎn)生的球差被控制在-0.2mnT0.2mm間;子午場曲值及弧矢場曲值被控制在-0.15mnT0.15mm間；畸變量被控制在-5%5%間；橫向色差被控制在-0.2miT0.2um間。綜前，盡管投影鏡頭100具有較大的視場角及較小尺寸，其產(chǎn)生的球差、場曲、畸變及橫向色差卻被控制(修正)在較小的范圍內(nèi)。實(shí)施例3實(shí)施例3的投影鏡頭100滿足表5及表6所列的條件，且Fh-35.3370mm，F(xiàn)2=26.1405mm。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>實(shí)施例3的投影鏡頭100的球差特性曲IJ、場曲特性由3線、畸變的特性由3線及橫向色差特性曲線分別如圖19-26所示(圖19-22對應(yīng)廣角倍率的投影鏡頭100，圖23-26對應(yīng)遠(yuǎn)攝倍率的投影鏡頭IOO)。可見，實(shí)施例3的投影鏡頭100對可見光產(chǎn)生的球差被控制在-0.2mnT0.2mm間;子午場曲值及弧矢場曲值被控制在-0.15mnT0.15mm間；畸變量被控制在-5%5%間；橫向色差被控制在-0.2miT0.2um間。綜前，盡管投影鏡頭100具有較大的視場角及較小尺寸，其產(chǎn)生的球差、場曲、畸變及橫向色差卻被控制(修正)在較小的范圍內(nèi)。應(yīng)該指出，上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化。這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)權(quán)利要求權(quán)利要求1一種投影鏡頭，其從放大端起依次包括具有負(fù)光焦度的第一鏡群及具有正光焦度的第二鏡群；其特征在于，該投影鏡頭滿足條件式2<F1/Fw<-1.6；1.2<F2/Fw<1.4；vg2>56；其中，F(xiàn)1及F2分別為該第一鏡群及該第二鏡群的有效焦距，F(xiàn)w為該投影鏡頭的最短有效焦距，vg2為該第二鏡群所有正光焦度的鏡片的阿貝數(shù)平均值。全文摘要本發(fā)明提供一種投影鏡頭，其從放大端到縮小端依次包括負(fù)光焦度的第一鏡群及正光焦度的第二鏡群，并滿足條件式-2＜F1/Fw＜-1.6；1.2＜F2/Fw＜1.4；vg2＞56。其中，F(xiàn)1、F2及Fw分別為第一鏡群、第二鏡群的有效焦距及投影鏡頭的最短有效焦距，vg2為第二鏡群所有正光焦度鏡片的阿貝數(shù)平均值。條件式-2＜F1/Fw＜-1.6用于縮小投影鏡頭全長、獲得足夠大的視場角、控制單色像差。條件式1.2＜F2/Fw＜1.4用于有效平衡該第一鏡群產(chǎn)生的單色像差，并限制投影鏡頭全長。條件式vg2＞56用于限制投影鏡頭橫向色差。由此，得到高成像質(zhì)量、小尺寸的投影鏡頭。文檔編號G02B9/10GK101377561SQ20071020151公開日2009年3月4日申請日期2007年8月29日優(yōu)先權(quán)日2007年8月29日發(fā)明者林群翎申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司