CN102645724A - 定焦镜头 - Google Patents

Abstract

一种定焦镜头，包括由放大侧至缩小侧依序排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜及第六透镜，其中第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜及第六透镜的屈光度依序为负、负、正、负、正及正，且所述定焦镜头符合0.2＜|f₃/TT|＜0.6，其中f₃为第三透镜的有效焦距，且TT为定焦镜头的总长。

Description

定焦镜头

技术领域

本发明涉及一种投影镜头，且特别涉及一种定焦的投影镜头。

背景技术

随着光电科技的进步，高亮度、低价格的投影镜头一直是市场的趋势。高亮度的镜头代表具有较小的光圈值(f number)，而一般高亮度的镜头的光圈值多为2.4。然而，为了获得更高的光通量，除了使用高功率的光源外(例如采用大瓦数的发光二极管或高压汞灯)，使用大光圈镜头是另一有效的方法。但是，光圈变大的同时也代表镜片相对变大，随之而来的像差会急剧增加，而光学设计上的困难度也就大幅提升。

因此，许多现有技术不是使用非球面透镜来矫正像差，就是增加透镜的数目。如此一来，则与要达到降低成本的目标相互违背。此外，使用非球面镜片可能会提高公差的敏感度，而使镜头组装不易。再者，增加透镜数目则使整个光学系统无法满足紧凑性。

美国专利第7075622号揭露了一种投影镜头，此投影镜头是由六片透镜所组成，由屏幕侧至显示侧依序为具有负屈光度的第一透镜、具有正屈光度的第二透镜、具有负屈光度的第三透镜、具有正屈光度的双胶合透镜及具有正屈光度的第五透镜。此外，美国专利第7679832号揭露了一种投影镜头，此镜头具有由放大侧至缩小侧依序设置的第一透镜、第二透镜、透镜群、第三透镜、棱镜及平板玻璃。另外，美国专利第6124978号揭露了一种投影镜头，具有双高斯架构。此镜头包括由放大侧至缩小侧依序排列的具有正屈光度的第一透镜、具有负屈光度的第二透镜、具有负屈光度的第三透镜、具有正屈光度的第四透镜、具有正屈光度的第五透镜及具有正屈光度的第六透镜。

发明内容

本发明提供一种定焦镜头，具有较简单的架构、较低的成本，且解像力高。

本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述之一或部分或全部目的或是其它目的，本发明之一实施例提出一种定焦镜头，包括由放大侧至缩小侧依序排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜及第六透镜，其中第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜及第六透镜的屈光度依序为负、负、正、负、正及正，且定焦镜头符合0.2＜|f₃/TT|＜0.6，其中f₃为第三透镜的有效焦距(effective focal length，EFL)，且TT为定焦镜头的总长(total length)。

本发明的实施例的定焦镜头可达到下列优点或功效的至少其一。由于本发明的实施例的定焦镜头的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜及第六透镜的屈光度依序为负、负、正、负、正及正，且定焦镜头符合0.2＜|f₃/TT|＜0.6，因此本发明的实施例的定焦镜头可以在较为简单的架构下达到较高的解像力。此外，由于架构简单，本发明的实施例的定焦镜头亦具有较低的成本。

附图说明

图1为本发明的一实施例的定焦镜头的结构示意图；

图2与图3为图1的定焦镜头的成像光学仿真数据图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下结合附图的优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

图1为本发明的一实施例的定焦镜头的结构示意图。请参照图1，本实施例的定焦镜头100包括由放大侧至缩小侧依序排列的第一透镜112、第二透镜121、第三透镜122、第四透镜124、第五透镜125及第六透镜127。在本实施例中，定焦镜头100例如为投影镜头，而缩小侧可设置显示元件50，其中显示元件50例如为数字微镜元件(digital micro-mirror device，DMD)、硅基液晶面板(liquid-crystal-on-silicon panel，LCOS panel)、透射式液晶面板(transmissive liquid crystal panel)、幻灯片、有机发光二极管显示器(organic light emitting diode display)或其它适当的显示元件。放大侧可设有屏幕(未绘示)，而定焦镜头100适于将缩小侧的显示元件50的影像投影至放大侧的屏幕，亦即定焦镜头100例如为投影镜头。

第一透镜112、第二透镜121、第三透镜122、第四透镜124、第五透镜125及第六透镜127的屈光度依序为负、负、正、负、正及正。在本实施例中，第四透镜124与第五透镜125构成双胶合透镜126。此外，在本实施例中，定焦镜头100更包括孔径光阑123，配置于第三透镜122与第四透镜124之间。

在本实施例中，第一透镜112为凸面朝向放大侧的凸凹透镜，第二透镜121为凸面朝向放大侧的凸凹透镜，第三透镜122为双凸透镜，第四透镜124为双凹透镜，第五透镜125为双凸透镜，且第六透镜127为双凸透镜，但本发明不以此为限。

定焦镜头100符合0.2＜|f₃/TT|＜0.6，其中f₃为第三透镜122的有效焦距，且TT为定焦镜头100的总长，亦即从第一透镜112的第一表面S1的与定焦镜头100的光轴A的交点至显示元件50的距离。当|f₃/TT|超过上限0.6时，第三透镜122的焦距相对变长，如此容易造成像散矫正不足及解像变差。此外，当|f₃/TT|低于下限0.2时，定焦镜头100的总长TT相对变长，而无法满足紧凑性(compact)的要求。本实施例的定焦镜头100符合0.2＜|f₃/TT|＜0.6，因此可在较佳的解像力及成像质量下亦同时达到镜头的紧凑性佳(例如体积较小)。

由于本实施例的定焦镜头100的第一透镜112、第二透镜121、第三透镜122、第四透镜124、第五透镜125及第六透镜127的屈光度依序为负、负、正、负、正及正，且定焦镜头100符合0.2＜|f₃/TT|＜0.6，因此本实施例的定焦镜头100可以在较为简单的架构下达到较高的解像力，且具有较佳的紧凑性。此外，由于架构简单，本实施例的定焦镜头100亦具有较低的成本。

在本实施例中，定焦镜头100可进一步符合0.5＜|F_eff/f₁₂|＜1.2，其中F_eff为定焦镜头100的有效焦距，且f₁₂为第一透镜112与第二透镜121所合成的有效焦距。当|F_eff/f₁₂|超过上限1.2时，f₁₂相对变小，亦即屈光度相对变大，如此会造成高阶像差增加，这种现象在采用大孔径镜头时更为显著。当|F_eff/f₁₂|低于下限0.5时，f₁₂相对变大，即屈光度相对变小，这容易使畸变难以矫正。因此，当本实施例的定焦镜头100符合0.5＜|F_eff/f₁₂|＜1.2时，其成像可具有较低的高阶像差及较低的畸变，亦即具有较佳的成像质量，但本发明不以此为限。

在本实施例中，第一透镜112、第二透镜121、第三透镜122、第四透镜124、第五透镜125及第六透镜127皆为球面透镜。由于球面透镜具有较低的成本，因此可降低本实施例的定焦镜头100的制作成本。此外，采用球面透镜亦可降低制造公差敏感度，以利于大量生产。在一实施例中，第一透镜112、第二透镜121、第三透镜122、第四透镜124、第五透镜125及第六透镜127皆为玻璃材质的球面透镜，其中，第一透镜与第二透镜除了具有投射光束功能外同时具有消除轴外像差的功能，包含慧差、像散与畸变，第三透镜可平衡像散，第四、第五胶合透镜用于矫正纵向色差，第六透镜可矫正横向色差也可补偿场曲，。

在本实施例中，定焦镜头100包括第一透镜群110及第二透镜群120。第一透镜群110包括第一透镜112，且第一透镜群110具有负屈光度。第二透镜群120包括第二透镜121、第三透镜122、第四透镜124、第五透镜125及第六透镜127，其中第二透镜群120具有正屈光度。此外，第一透镜群110为对焦群，第二透镜群120为固定群，第一透镜群110适于相对第二透镜群120移动，以完成对焦，而第二透镜群120在定焦镜头100中的位置则维持不变。

然而，在其它实施例中，第一透镜112、第二透镜121、第三透镜122、第四透镜124、第五透镜125及第六透镜127亦可构成对焦群，且此对焦群适于相对缩小侧移动，例如相对于显示元件50移动，以完成对焦。

以下内容将举出定焦镜头100的一实施例。需注意的是，下述的表一与表二中所列的数据并非用以限定本发明，任何本领域技术人员在参照本发明之后，当可对其参数或设定作适当的更动，其仍应属于本发明的范畴内。

(表一)

(表二)

TT	67.338
		Feff	12.57
f12	-17.452
		f3	26.749
f3/TT	0.397
		|Feff/f12|	0.72

在表一中，间距是指两相邻表面间于光轴A上的直线距离，举例来说，表面S1的间距，即表面S1至表面S2间于光轴A上的直线距离。备注栏中各透镜所对应的厚度、折射率与阿贝数请参照同列中各间距、折射率与阿贝数对应的数值。此外，在表一中，表面S1、S2为第一透镜112的两表面，表面S3、S4为第二透镜121的两表面，表面S5、S6为第三透镜122的两表面。表面S7为孔径光阑123。表面S8为第四透镜124的面向放大侧的表面，表面S9为第四透镜124与第五透镜125相连的表面，且表面S10为第五透镜125的面向缩小侧的表面。表面S11与表面S12为第六透镜127的两表面。表面S13为用于保护显示元件50的玻璃盖(cover glass)60的面向放大侧的表面。

在表二中，举出上述两公式中的各参数在一实施例中的数值以供参考。举例而言，TT的数值例如为67.338，F_eff的数值例如为12.57，而其余参数可以此类推。

图2与图3为图1的定焦镜头的成像光学仿真数据图。请参照图2与图3，其中图2由左至右为定焦镜头100的球面像差(spherical aberration)、像散(astigmatism)、畸变(distortion)及横向色差(lateral color)的光学仿真图形，其中球面像差的两个曲线是分别以g线(g line)与d线(d line)所模拟出来的，而像散的两个曲线则分别仿真了弧矢(sagittal)方向与子午(tangential)方向的情形，其中以S标示的为弧矢方向的情形，而以T标示的则为子午方向的情形。此外，横向色差则是以g线(g line)模拟出来的。图3为影像的光线扇形图(ray fan plot)，其是以波长为460纳米(nm)、550纳米及680纳米的光所作出的仿真数据图。图2及图3所显示出的图形均在标准的范围内，由此可验证本实施例的定焦镜头100确实能够具有良好的光学成像质量。

综上所述，本发明的实施例的定焦镜头可达到下列优点或功效的至少其一。由于本发明的实施例的定焦镜头的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜及第六透镜的屈光度依序为负、负、正、负、正及正，且定焦镜头符合0.2＜|f₃/TT|＜0.6，因此本发明的实施例的定焦镜头可以在较为简单的架构下达到较高的解像力。此外，由于架构简单，本发明的实施例的定焦镜头亦具有较低的成本。

以上所述者，仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻的用，并非用来限制本发明的权利范围。

Claims (8)

1.一种定焦镜头，包括由放大侧至缩小侧依序排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜及第六透镜，其中所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜及所述第六透镜的屈光度依序为负、负、正、负、正及正，且所述定焦镜头符合0.2＜|f₃/TT|＜0.6，其中f₃为所述第三透镜的有效焦距，且TT为所述定焦镜头的总长。

2.如权利要求1所述的定焦镜头，还符合0.5＜|F_eff/f₁₂|＜1.2，其中F_eff为所述定焦镜头的有效焦距，且f₁₂为所述第一透镜与所述第二透镜所合成的有效焦距。

3.如权利要求1所述的定焦镜头，包括：

第一透镜群，包括所述第一透镜，其中所述第一透镜群具有负屈光度；以及

第二透镜群，包括所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜及所述第六透镜，其中所述第二透镜群具有正屈光度，所述第一透镜群为对焦群，所述第二透镜群为固定群，且所述第一透镜群适于相对所述第二透镜群移动，以完成对焦。

4.如权利要求1所述的定焦镜头，其中所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜及所述第六透镜构成对焦群，且所述对焦群用以相对所述缩小侧移动，以完成对焦。

5.如权利要求1所述的定焦镜头，其中所述第一透镜为凸面朝向所述放大侧的凸凹透镜，所述第二透镜为凸面朝向所述放大侧的凸凹透镜，所述第三透镜为双凸透镜，所述第四透镜为双凹透镜，所述第五透镜为双凸透镜，且所述第六透镜为双凸透镜。

6.如权利要求1所述的定焦镜头，其中所述第四透镜与所述第五透镜构成双胶合透镜。

7.如权利要求1所述的定焦镜头，还包括孔径光阑，配置于所述第三透镜与所述第四透镜之间。

8.如权利要求1所述的定焦镜头，其中所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜及所述第六透镜皆为球面透镜。

Images