定焦投影鏡頭的制作方法
【專利摘要】一種定焦投影鏡頭包括有由一成像側(cè)至一像源側(cè)且沿一光軸依序排列設(shè)置的一具有負(fù)屈光力的第一透鏡、一具有正屈光力的第二透鏡、一具有負(fù)屈光力的第三透鏡、一具有正屈光力的第四透鏡、一具有正屈光力的第五透鏡以及一具有正屈光力的第六透鏡，其中該第二透鏡為一雙凸透鏡，投影時(shí)，光線是由該像源測(cè)進(jìn)入該定焦投影鏡頭，并由該成像側(cè)離開該定焦投影鏡頭；另外，第一透鏡的至少一表面為非球面表面，該第二透鏡的折射率是大于1.8，該第五透鏡的折射率是大于1.7，在光學(xué)效果上可以減少球面透鏡的球面像差，縮短光學(xué)是統(tǒng)全長(zhǎng)且可有效降低畸變。
【專利說明】
定焦投影鏡頭
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型是與投影鏡頭有關(guān);特別是指一種定焦投影鏡頭。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著科技的進(jìn)步，利用投影機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)報(bào)、視訊亦或是觀賞節(jié)目的人越來越 多。為了使投影機(jī)能更便于攜帶與使用，遂有業(yè)者研發(fā)出一種體積小、重量輕的投影機(jī)，以 滿足人們所期望的小型化產(chǎn)品，此將使得鏡頭的體積也據(jù)以被大幅地縮小。
[0003] 由于高解析投影技術(shù)的發(fā)展，使得投影鏡頭亦有了高畫質(zhì)和低畸變的需求出現(xiàn)。 然而，為了達(dá)到此高畫質(zhì)和低畸變需求，使得目前投影鏡頭采用的架構(gòu)產(chǎn)生互相矛盾的問 題，其一是為了同時(shí)達(dá)到高畫質(zhì)和低畸變，采用了多于十片的透鏡，使得投影機(jī)整體變得龐 大且沉重，或者采用加工難度較高的面形;其二是為了縮小體積，而使畫質(zhì)變差、畸變更嚴(yán) 重，且加工技術(shù)上困難度更高使產(chǎn)業(yè)難以應(yīng)用。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種總長(zhǎng)度短小且具有高畫質(zhì)和低畸變的 光學(xué)效能的定焦投影鏡頭。
[0005] 緣以達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型提供的一種定焦投影鏡頭包括有由一成像側(cè)至一 像源側(cè)且沿一光軸依序排列設(shè)置的一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡、一 第五透鏡以及一第六透鏡，且投影時(shí)，光線是由該像源測(cè)進(jìn)入該定焦投影鏡頭，并由該成像 側(cè)離開該定焦投影鏡頭，其中：該第一透鏡具有負(fù)屈光力；該第二透鏡具有正屈光力，且為 一雙凸透鏡;該第三透鏡具有負(fù)屈光力；該第四透鏡具有正屈光力；該第五透鏡具有正屈光 力；以及該第六透鏡具有正屈光力。
[0006] 依據(jù)上述構(gòu)思，該第一透鏡為一凸凹透鏡，且其凸面朝向該成像側(cè);該第三透鏡為 一雙凹透鏡;該第四透鏡為一雙凸透鏡;該第五透鏡為一雙凸透鏡;該第六透鏡為一凹凸透 鏡。
[0007] 依據(jù)上述構(gòu)思，該第一透鏡的至少一表面為非球面表面;該第六透鏡的至少一表 面為非球面表面。
[0008] 依據(jù)上述構(gòu)思，該第一透鏡與該第六透鏡雙面皆為非球面表面。
[0009] 依據(jù)上述構(gòu)思，該第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡以及第五透鏡雙面皆為球面表 面。
[0010]依據(jù)上述構(gòu)思，該第三透鏡與該第四透鏡膠合形成一具有負(fù)屈光力的膠合透鏡。
[0011] 依據(jù)上述構(gòu)思，該膠合透鏡更滿足-2.. 78，其中，f為該定焦投影鏡 頭的焦距;fc為該膠合透鏡的焦距。
[0012] 依據(jù)上述構(gòu)思，該第三透鏡與該第四透鏡之間的間距小于任二相鄰?fù)哥R之間的間 距。
[0013] 依據(jù)上述構(gòu)思，該第六透鏡的至少一表面具有多曲面。
[0014] 依據(jù)上述構(gòu)思，其中該第六透鏡為多曲面的表面的曲率半數(shù)值的變化趨勢(shì)，由該 光軸通過處往透鏡邊緣遞減。
[0015] 依據(jù)上述構(gòu)思，該定焦投影鏡頭更滿足-1.74彡fl/f彡-1.60,其中，f為該定焦投 影鏡頭的焦距;Π為該第一透鏡的焦距。
[0016] 依據(jù)上述構(gòu)思，該定焦投影鏡頭更滿足2.02<f2/f<2.17,其中，f為該定焦投影 鏡頭的焦距;f2為該第二透鏡的焦距。
[0017] 依據(jù)上述構(gòu)思，該定焦投影鏡頭更滿足-0.85<f 3/f <-0.80，其中，f為該定焦投 影鏡頭的焦距;f3為該第三透鏡的焦距。
[0018] 依據(jù)上述構(gòu)思，該定焦投影鏡頭更滿足1.66<f4/f<1.81，其中，f為該定焦投影 鏡頭的焦距;f4為該第四透鏡的焦距。
[0019] 依據(jù)上述構(gòu)思，該定焦投影鏡頭更滿足1.81 5/f < 1.89，其中，f為該定焦投影 鏡頭的焦距;f5為該第五透鏡的焦距。
[0020] 依據(jù)上述構(gòu)思，該定焦投影鏡頭更滿足3.33<f6/f <3.50，其中，f為該定焦投影 鏡頭的焦距;f6為該第六透鏡的焦距。
[0021] 依據(jù)上述構(gòu)思，該第二透鏡的折射率大于1.8。
[0022] 依據(jù)上述構(gòu)思，該第五透鏡的折射率大于1.7。
[0023]還包含有一光闌，位于該第二透鏡與該第三透鏡之間。
[0024] 依據(jù)上述構(gòu)思，依據(jù)上述構(gòu)思，還包含有一光闌，位于該第二透鏡與該第三透鏡之 間。
[0025] 本實(shí)用新型的效果在于通過上述透鏡結(jié)構(gòu)與光學(xué)條件式的設(shè)計(jì)，除了可達(dá)到高畫 質(zhì)和低畸變的需求之外，定焦投影鏡頭內(nèi)的透鏡限制在六片，除可縮小體積以達(dá)到維持投 影鏡頭整體的輕薄之外，另有容易制造以及便于組裝的實(shí)質(zhì)功效。
【附圖說明】
[0026] 為使審查員能進(jìn)一步了解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、特征及其目的，以下結(jié)合附圖及較佳具 體實(shí)施例詳細(xì)說明如后，其中：
[0027] 圖1為本實(shí)用新型第一實(shí)施例定焦投影鏡頭的架構(gòu)圖。
[0028] 圖2A為圖1的定焦投影鏡頭的場(chǎng)曲圖。
[0029] 圖2B為圖1的定焦投影鏡頭的畸變圖。
[0030] 圖2C為圖1的定焦投影鏡頭的縱向球差曲線圖。
[0031] 圖2D為圖1的定焦投影鏡頭的色散移焦圖。
[0032] 圖3為本實(shí)用新型第二實(shí)施例定焦投影鏡頭的架構(gòu)圖。
[0033]圖4A為圖3的定焦投影鏡頭的場(chǎng)曲圖。
[0034]圖4B為圖3的定焦投影鏡頭的畸變圖。
[0035]圖4C為圖3的定焦投影鏡頭的縱向球差曲線圖。
[0036]圖4D為圖3的定焦投影鏡頭的色散移焦圖。
[0037]圖5為本實(shí)用新型第三實(shí)施例定焦投影鏡頭的架構(gòu)圖。
[0038]圖6A為圖5的定焦投影鏡頭的場(chǎng)曲圖。
[0039]圖6B為圖5的定焦投影鏡頭的畸變圖。
[0040]圖6C為圖5的定焦投影鏡頭的縱向球差曲線圖。
[0041 ]圖6D為圖5的定焦投影鏡頭的色散移焦圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]為能更清楚地說明本實(shí)用新型，以下茲舉第一至第三實(shí)施例并配合圖1、圖3及圖 5,詳細(xì)說明如后。其中，圖1為本實(shí)用新型第一實(shí)施例的定焦投影鏡頭1，圖3為本實(shí)用新型 第二實(shí)施例的定焦投影鏡頭2,圖5為本實(shí)用新型第一實(shí)施例的定焦投影鏡頭3。上述的所述 定焦投影鏡頭1-3分別包含有沿一光軸Z且由一成像側(cè)至一像源側(cè)依序排列的一第一透鏡 L1、一第二透鏡L2、一第三透鏡L3、一第四透鏡L4、一第五透鏡L5以及一第六透鏡L6，且投影 時(shí)，光線是由該像源測(cè)進(jìn)入該定焦投影鏡頭，并由該成像側(cè)離開所述定焦投影鏡頭1-3。另 外，依使用上的需求，該第二透鏡L2與第三透鏡L3之間設(shè)置有一光闌ST，該第六透鏡L6后的 像源側(cè)方向設(shè)置有一菱鏡P，以達(dá)到提升光學(xué)效能的目的。
[0043]該第一透鏡L1具有負(fù)屈光力，較佳的是，于本實(shí)用新型的第一至第三實(shí)施例中，該 第一透鏡L1為具有負(fù)屈光力的凸凹透鏡，其凸面S1朝向該成像側(cè)，凹面S2朝向該像源側(cè)。另 外，該第一透鏡L1的至少一表面為非球面表面，較佳的是，于本實(shí)用新型的第一至第三實(shí)施 例當(dāng)中，其兩面皆為非球面表面，由于非球面透鏡其透鏡為曲面，在光學(xué)效果上可以減少球 面透鏡的球面像差，使鏡頭質(zhì)量提升，使用的片數(shù)減少，如此一來，可縮短光學(xué)是統(tǒng)全長(zhǎng)且 可有效降低畸變。
[0044]該第二透鏡L2為具有正屈光力的雙凸透鏡，較佳的是，于本實(shí)用新型的第一至第 三實(shí)施例當(dāng)中，該第二透鏡L2的折射率是大于1.8，折射率越高，透鏡越薄，重量也較輕，如 此一來，在整體投影鏡頭的配置上，可有效縮小鏡頭的體積。
[0045]該第三透鏡L3具有負(fù)屈光力，該第四透鏡L4具有正屈光力，其中，該第三透鏡L3與 該第四透鏡L4之間的距離小于任二相鄰?fù)哥R之間的距離，較佳的是，于本實(shí)用新型的第一 至第三實(shí)施例當(dāng)中，該第三透鏡L3為一雙凹透鏡，該第四透鏡L4為一雙凸透鏡，該第三透鏡 L3以及該第四透鏡L4膠合成一膠合透鏡，且該膠合透鏡具有負(fù)屈光力，并通過與其他透鏡 的配合，如此一來，可有效消除軸上色差。
[0046]該第五透鏡L5具有正屈光力，較佳的是，于本實(shí)用新型的第一至第三實(shí)施例當(dāng)中， 該第五透鏡L5為一雙凸透鏡，且其折射率是大于1.7，折射率越高，透鏡越薄，重量也較輕， 如此一來，可有效縮小鏡頭的體積。
[0047]該第六透鏡L6具有正屈光力，較佳的是，于本實(shí)用新型的第一至第三實(shí)施例當(dāng)中， 該第六透鏡L6為一凹凸透鏡，且包含至少一非球面透鏡，其凹面S11朝向該成像側(cè)，且鏡面 的曲率半徑數(shù)值，由光軸Z通過處往透鏡邊緣逐漸變小，如此一來，可減少射入成像側(cè)的主 光線入射角并減少球面像差以及像散，從而提高透鏡的分辨能力，凸面S12朝向該像源側(cè)， 如此一來，可有效降低像差。
[0048]為有效提升該定焦投影鏡頭的光學(xué)效能，本實(shí)用新型第一至第三實(shí)施例的定焦投 影鏡頭1 -3的各鏡面表面的光軸Z通過處的有效焦距為EFL、光圈數(shù)值為Fno、畸變、曲率半徑 R、各鏡面與下一鏡面(或成像面)于光軸Z上的間距、各透鏡的折射率為Nd、各透鏡的阿貝系 數(shù)為Vd、各鏡面的有效半孔徑以及焦距，依序如表一至表三所示：
[0049]表一


[0057] 通過上述表一至表三可知，第一至第三實(shí)施例1-3的定焦投影鏡頭的第二透鏡L2 的折射率符合上述折射率大于1.8的條件，且第五透鏡L5的折射率符合上述折射率大于1.7 的條件。
[0058]此外，配合下列條件式的設(shè)計(jì)，更可讓影像達(dá)到較佳的成像質(zhì)量：
[0059] (1)-1.74 彡 Π/f 彡-1.60;
[0060] (2)2.02彡f2/f彡2.17;
[0061] (3)-0.85^f3/f^-0.80；
[0062] (4)1.66^f4/f^l.81；
[0063] (5)1.81彡f5/f彡1.89;
[0064] (6)3.33^f6/f^3.50；
[0065] (7)-2.02 彡 fc/f 彡-1.78 的條件。
[0066]其中，f為該定焦投影鏡頭1-3的焦距;Π為該第一透鏡的焦距;f2為該第二透鏡的 焦距;f3為該第三透鏡的焦距;f4為該第四透鏡的焦距;f5為該第五透鏡的焦距;f6為該第 六透鏡的焦距;fc為該第三透鏡與該第四透鏡膠合的該膠合透鏡的焦距；于本實(shí)用新型第 一實(shí)施例的定焦投影鏡頭1中，fc = -31.441mm;于本實(shí)用新型第二實(shí)施例的定焦投影鏡頭2 中，fc = -30.095mm;于本實(shí)用新型第三實(shí)施例的定焦投影鏡頭3中，fc = -31.54mm。
[0067] 而本實(shí)用新型第一至第三實(shí)施例的定焦投影鏡頭1-3于上述條件的詳細(xì)數(shù)據(jù)如表 四所示：
[0068] 表四
[0070]另外，各實(shí)施例的該定焦投影鏡頭的各個(gè)透鏡中，所述非球面表面S1、S2、S11及 S12的表面凹陷度Z(y)由下列公式所得到：
[0072] 其中：
[0073] Z(y):隨著y變化而跟著改變的光軸上變量；
[0074] y:垂直于光軸的高度；
[0075] r:表面的離軸半高；
[0076] R:曲率半徑；
[0077] K:圓錐系數(shù)；
[0078] A-G:表面的離軸半高r的各階系數(shù)。
[0079]本實(shí)用新型第一至第三實(shí)施例的定焦投影鏡頭1-3的各非球面表面S1、S2、S11及 S12的非球面系數(shù)K及各階系數(shù)A-G，依序如表五至表七所示：

[0087]如此一來，請(qǐng)參閱圖2A，為第一實(shí)施例的場(chǎng)曲圖，該定焦投影鏡頭1的最大場(chǎng)曲不 超過0.02mm與-0.06mm，請(qǐng)參閱圖4A，為第二實(shí)施例的場(chǎng)曲圖，該定焦投影鏡頭2的最大場(chǎng)曲 不超過0.02mm與-0.06mm，請(qǐng)參閱圖6A，為第三實(shí)施例的場(chǎng)曲圖，該定焦投影鏡頭3的最大場(chǎng) 曲不超過0. 〇3_與-0.07_，可見本實(shí)用新型確實(shí)具有有效降低場(chǎng)曲的功效。
[0088]請(qǐng)參閱圖2B，為第一實(shí)施例的畸變圖，該定焦投影鏡頭1的畸變量介于-0.4%至 0.1 %，請(qǐng)參閱圖4B，為第二實(shí)施例的畸變圖，該定焦投影鏡頭2的畸變量介于-0.4 %至 0.1 %，請(qǐng)參閱圖6B，為第三實(shí)施例的畸變圖，該定焦投影鏡頭3的畸變量介于-0.4 %至 0.1 %，可見本實(shí)用新型確實(shí)具有有效控制畸變量的功效。
[0089] 請(qǐng)參閱圖2C，為第一實(shí)施例的縱向球差曲線圖，該定焦投影鏡頭1的縱向球差的偏 移量介于-0.05mm至0.05mm，請(qǐng)參閱圖4C，為第二實(shí)施例的縱向球差曲線圖，該定焦投影鏡 頭2的縱向球差的偏移量介于-0.05mm至0.05mm，請(qǐng)參閱圖6C，為第三實(shí)施例的縱向球差曲 線圖，該定焦投影鏡頭3的縱向球差的偏移量介于-0.05mm至0.05mm，可見本實(shí)用新型確實(shí) 具有有效降低縱向球差的功效。
[0090] 請(qǐng)參閱圖2D，為第一實(shí)施例的色散移焦圖，該定焦投影鏡頭1的色散移焦介于-20μ m至60μπι，請(qǐng)參閱圖4D，為第二實(shí)施例的色散移焦圖，該定焦投影鏡頭2的色散移焦介于-20μ m至40μπι，請(qǐng)參閱圖6D，為第三實(shí)施例的色散移焦圖，該定焦投影鏡頭3的色散移焦介于-20μ m至40μπι，可見本實(shí)用新型確實(shí)具有有效控制色散移焦的功效。
[0091] 綜上所述，本實(shí)用新型的該定焦投影鏡頭，通過上述的透鏡結(jié)構(gòu)與光學(xué)條件式的 設(shè)計(jì)，除了將鏡頭內(nèi)的透鏡限制在六片以維持定焦投影鏡頭整體的輕薄之外，透鏡也容易 制造以及組裝，還同時(shí)矯正像差，以保持高畫質(zhì)和低畸變的效果。
[0092] 以上所述僅為本實(shí)用新型較佳可行實(shí)施例而已，值得一提的是，本實(shí)用新型的該 第一透鏡L1并不以凸凹透鏡為限，亦可視情況選用具有負(fù)屈光力的雙凹透鏡，該第三透鏡 L3并不以雙凹透鏡為限，亦可視情況選用具有負(fù)屈光力的凸凹透鏡，該第四透鏡L4并不以 雙凸透鏡為限，亦可視情況選用具有正屈光力的凹凸透鏡，該第五透鏡L5并不以雙凸透鏡 為限，亦可視情況選用具有正屈光力的凹凸透鏡，該第六透鏡L6并不以凹凸透鏡為限，亦可 視情況選用具有正屈光力的雙凸透鏡。凡是應(yīng)用本實(shí)用新型說明書及申請(qǐng)專利范圍所為的 等效變化，理應(yīng)包含在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種定焦投影鏡頭，包含有由一成像側(cè)至一像源側(cè)且沿一光軸依序排列設(shè)置的一第 一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡、一第五透鏡以及一第六透鏡，且投影時(shí)，光 線由該像源側(cè)進(jìn)入該定焦投影鏡頭，并由該成像側(cè)離開該定焦投影鏡頭，其特征在于，其 中： 該第一透鏡具有負(fù)屈光力； 該第二透鏡具有正屈光力，且為一雙凸透鏡； 該第三透鏡具有負(fù)屈光力； 該第四透鏡具有正屈光力； 該第五透鏡具有正屈光力；以及 該第六透鏡具有正屈光力。2. 如權(quán)利要求1所述的定焦投影鏡頭，其特征在于，其中該第一透鏡為一凸凹透鏡，且 其凸面朝向該成像側(cè);該第三透鏡為一雙凹透鏡;該第四透鏡為一雙凸透鏡;該第五透鏡為 一雙凸透鏡;該第六透鏡為一凹凸透鏡。3. 如權(quán)利要求2所述的定焦投影鏡頭，其特征在于，其中該第一透鏡的至少一表面為非 球面表面;該第六透鏡的至少一表面為非球面表面。4. 如權(quán)利要求3所述的定焦投影鏡頭，其特征在于，其中該第一透鏡與該第六透鏡雙面 皆為非球面表面。5. 如權(quán)利要求3或4所述的定焦投影鏡頭，其特征在于，該第二透鏡、第三透鏡、第四透 鏡以及第五透鏡雙面皆為球面表面。6. 如權(quán)利要求1、2或3所述的定焦投影鏡頭，其特征在于，其中該第三透鏡與該第四透 鏡膠合形成一具有負(fù)屈光力的膠合透鏡。7. 如權(quán)利要求6所述的定焦投影鏡頭，其特征在于，該膠合透鏡更滿足以下條件： -2.02<&訂<-1.78，其中4為該定焦投影鏡頭的焦距;&為該膠合透鏡的焦距。8. 如權(quán)利要求1、2或3所述的定焦投影鏡頭，其特征在于，其中該第三透鏡與該第四透 鏡的間距小于任二相鄰?fù)哥R間的間距。9. 如權(quán)利要求1、2或3所述的定焦投影鏡頭，其特征在于，其中該第六透鏡的至少一表 面為多曲面。10. 如權(quán)利要求9所述的定焦投影鏡頭，其特征在于，其中該第六透鏡為多曲面的表面 的曲率半數(shù)值的變化趨勢(shì)，由該光軸通過處往透鏡邊緣遞減。11. 如權(quán)利要求1所述的定焦投影鏡頭，其特征在于，其滿足以下條件： -1.74 彡 Π/f 彡-1.60; 其中，f為該定焦投影鏡頭的焦距;Π 為該第一透鏡的焦距。12. 如權(quán)利要求1所述的定焦投影鏡頭，其特征在于，其滿足以下條件： 2.02^f2/f^2.17； 其中，f為該定焦投影鏡頭的焦距;f2為該第二透鏡的焦距。13. 如權(quán)利要求1所述的定焦投影鏡頭，其特征在于，其滿足以下條件： -0.85^f3/f^-0.80； 其中，f為該定焦投影鏡頭的焦距;f3為該第三透鏡的焦距。14. 如權(quán)利要求1所述的定焦投影鏡頭，其特征在于，其滿足以下條件： 1.66^f4/f^l.81； 其中，f為該定焦投影鏡頭的焦距;f4為該第四透鏡的焦距。15. 如權(quán)利要求1所述的定焦投影鏡頭，其特征在于，其滿足以下條件： 1.81^f5/f^l.89； 其中，f為該定焦投影鏡頭的焦距;f5為該第五透鏡的焦距。16. 如權(quán)利要求1所述的定焦投影鏡頭，其特征在于，其滿足以下條件： 3.33^f6/f^3.50； 其中，f為該定焦投影鏡頭的焦距;f6為該第六透鏡的焦距。17. 如權(quán)利要求1所述的定焦投影鏡頭，其特征在于，其中該第二透鏡的折射率大于 1.8〇18. 如權(quán)利要求2或17所述的定焦投影鏡頭，其特征在于，其中該第五透鏡的折射率大 于 1.7。19. 如權(quán)利要求1所述的定焦投影鏡頭，其特征在于，還包含有一光闌，位于該第二透鏡 與該第三透鏡之間。
【文檔編號(hào)】G02B13/00GK205679841SQ201620546172
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月7日 公開號(hào)201620546172.3, CN 201620546172, CN 205679841 U, CN 205679841U, CN-U-205679841, CN201620546172, CN201620546172.3, CN205679841 U, CN205679841U
【發(fā)明人】曾建雄, 楊益菱, 蔡柏年
【申請(qǐng)人】佳凌科技股份有限公司