CN103293642A - 投影镜头和投影装置 - Google Patents

Abstract

一种投影镜头，用以投射影像光束，投影镜头配置于影像光束的传递路径上并包括第一透镜群以及第二透镜群。第一透镜群包括第一球面透镜以及第一非球面透镜。影像光束通过第一透镜群后，在第一透镜群与第二透镜群之间形成中间像。第二透镜群包括第二球面透镜以及第二非球面透镜，其中第一非球面透镜为第一透镜群中最靠近第二透镜群的透镜。一种设置上述投影镜头的投影装置亦被提出，该投影装置包括平面反射镜，配置于影像光束的传递路径上且第二透镜群位于第一透镜群与平面反射镜之间，该平面反射镜用以将来自第二透镜群的影像光束反射至屏幕。

Description

投影镜头和投影装置

技术领域

本发明涉及一种光学装置，且特别涉及一种具有高成像品质的投影镜头和应用此投影镜头的投影装置。

背景技术

在众多类型的显示装置中，投影装置具有以较小的装置体积投影出数倍于装置表面积的大尺寸影像画面的特性，因此在显示领域中有着无法被取代的优势。由于投影装置是通过投影镜头将光阀转换的影像光束投射于屏幕上，因此影像画面的品质深受投影镜头品质的影响。故投影镜头为投影装置中一个关键的光学元件。

一般而言，广角型的投影镜头可有效缩短屏幕到投影装置之间的距离，并同时得到大尺寸的影像。然而，公知的广角型投影镜头会产生多种像差，如畸变、场曲等，而使得投影装置所投射出的影像品质不佳。

在公知技术中，多种改善广角型投影镜头成像品质的方法被提出。美国公开专利US20040233394揭露在投影镜头中加入反射镜以缩短焦距及改善像差。美国专利US7009765利用二次成像原理先制造出中间像，进而改善像差问题。美国专利US5477394、US6994442、US6989936、US6690517、US6984044揭示采用多片反射片来缩短投影距离。美国公开专利US20110002051A1揭露利用二片非球面透镜及一片曲面反射镜来改善像差。美国专利US6896375、US7341353、US7545586、US7567380则是利用多重反射镜来缩短焦距。美国专利US7150537以及美国公开专利US20100172022A1利用二透镜群的正负畸变互补来改善像差。美国专利US4427274、US5495306提出一种投影镜头。美国专利US8081377揭露一种具有中间像的投影镜头。美国公开专利US20100171937揭露一种应用于投影式显示装置的光学系统。美国专利US6542316揭露一种广角型投影镜头。

发明内容

本发明提供一种投影镜头，其具有高成像品质。

本发明提供一种应用上述投影镜头的投影装置，其具有高投影品质。

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，本发明的一实施例提出一种投影镜头。投影镜头用以投射影像光束。影像光束是由光阀将照射于光阀上的照明光束转换而成。投影镜头配置于影像光束的传递路径上并包括第一透镜群及第二透镜群。第一透镜群包括第一球面透镜以及第一非球面透镜，第一透镜群位于光阀及第二透镜群之间。影像光束通过第一透镜群后形成中间像。第二透镜群包括第二球面透镜以及第二非球面透镜。第一非球面透镜为第一透镜群中最靠近第二透镜群的透镜。中间像成像在第一非球面透镜及第二透镜群之间。

本发明的另一实施例提出一种投影装置。投影装置包括用以提供照明光束的照明单元、配置于照明光束的传递路径上的光阀、上述投影镜头以及平面反射镜。光阀是用以将照明光束转换为影像光束。平面反射镜配置于该影像光束的传递路径上，而该第二透镜群位于该第一透镜群与该平面反射镜之间，平面反射镜用以反射来自第二透镜群的影像光束

在本发明的一实施例中，上述投影镜头具有光轴。光阀在垂直于光轴方向上的高度为A。光阀在与光轴垂直的方向上与光轴的最短距离为B。A、B满足下式：

$\frac{(A+B)}{A}\≥1.$

在本发明的一实施例中，上述的中间像为枕状(Pincuhsion-like)光斑或畸变量小于1.5％的光斑。

在本发明的一实施例中，上述的第一透镜群还包括位于第一球面透镜与第一非球面透镜之间的第三球面透镜，且该第一球面透镜与该第三球面透镜形成第一胶合透镜。

在本发明的一实施例中，上述的第一透镜群还包括第四球面透镜与第五球面透镜。第四球面透镜与第五球面透镜依序排列设置于第三球面透镜与第一非球面透镜之间，且形成第二胶合透镜。

在本发明的一实施例中，上述的第一透镜群还包括第六球面透镜、第七球面透镜以及第八球面透镜。第六球面透镜、第七球面透镜以及第八球面透镜依序排列设置于第五球面透镜与第一非球面透镜之间，且形成第三胶合透镜。

在本发明的一实施例中，上述的第一透镜群还包括第九球面透镜、第十球面透镜及第十一球面透镜。第九球面透镜、第十球面透镜及第十一球面透镜依序排列设置于第八球面透镜与第一非球面透镜之间

在本发明的一实施例中，上述的第一球面透镜、第三球面透镜、第四球面透镜、第五球面透镜、第六面透镜、第七球面透镜、第八球面透镜、第九球面透镜、第十球面透镜、第十一球面透镜以及第一非球面透镜的屈光度依序为负值、正值、正值、负值、正值、负值、正值、负值、正值、正值、正值。

在本发明的一实施例中，上述的第二球面透镜位于第一透镜群与第二非球面透镜之间。

在本发明的一实施例中，上述的第二透镜群还包括第三非球面透镜、第四非球面透镜及第十二球面透镜。第三非球面透镜及第四非球面透镜依序排列设置于第一透镜群与第二球面透镜之间，第十二球面透镜设置于第二球面透镜与第二非球面透镜之间

在本发明的一实施例中，上述的第三非球面透镜、第四非球面透镜、第二球面透镜、第十二球面透镜以及第二非球面透镜的屈光度依序为负值、正值、正值、负值、负值。

在本发明的一实施例中，上述的投影镜头的第一透镜群的位置固定，第二透镜群可沿着光轴相对于第一透镜群移动，用以调焦。

在本发明的一实施例中，上述的投影装置还包括屏幕，用以接收通过第二透镜群且被平面反射镜所反射的影像光束。

在本发明的一实施例中，上述的投影镜头具有光轴。平面反射镜沿着光轴的延伸方向到屏幕的最短距离为C。屏幕在第一方向上的宽度为D，其中第一方向与光轴的延伸方向垂直。C、D满足下式：(C/D)＜0.45。

基于上述，本发明一实施例的投影装置及投影镜头中，先利用包括至少一非球面透镜及球面透镜的第一透镜群形成枕状或畸变量小于1.5％的中间像，再通过包括至少一非球面透镜及球面透镜的第二透镜群修正且放大中间像并传递至平面反射镜，平面反射镜进而将影像光束投射至屏幕，并在屏幕上形成近乎无扭曲的影像。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1a为本发明一实施例的投影装置的示意图。

图1b为图1a的上视图。

图2绘示出图1a的光阀及投影镜头。

图3绘示出图1a的中间像外形。

图4绘示出本发明另一实施例的中间像。

图5绘示出图2的光阀、中间像、屏幕与光轴。

图6为图1a的投影装置在屏幕不同九个位置上的点列图。

图7绘示出图1a的投影装置的畸变状况。

图8绘示出图1a的投影装置的横向光线扇形图。

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，在以下配合参考图式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”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

图1a为本发明一实施例的投影装置的示意图。图2绘示出图1a的光阀、投影镜头及平面反射镜。请先参照图1a，本实施例的投影装置1000包括照明单元100、光阀200、投影镜头300以及平面反射镜M。照明单元100用以提供照明光束L1。光阀200配置于照明光束L1的传递路径上，并用以将照明光束L1转换为影像光束L2，投影镜头300及平面反射镜M配置于影像光束L2的传递路径上。投影镜头300将来自光阀200的影像光束L2投射至平面反射镜M上。在本实施例中，光阀200可为数字微镜元件(digitalmicro-mirror device，DMD)、硅基液晶面板(liquid-crystal-on-silicon panel)或其它适当的空间光调变器(spatial light modulator，SLM)等，但本发明不以此为限。

请参照图2，本实施例的投影镜头300包括第一透镜群310及第二透镜群320，而第二透镜群320位在第一透镜群310及平面反射镜M之间。在本实施例中，影像光束L2通过第一透镜群310后形成中间像S，而第二透镜群320用以将中间像S放大并传递至平面反射镜M，平面反射镜M再将影像光束L2反射至屏幕500(绘于图1)并在屏幕500上形成近乎无扭曲的影像。详言之，在本实施中，影像光束L2通过第一透镜群310后会形成中间像S。图3绘示出图1的中间像外形。请参照图3，在本实施例中，中间像S可为枕状光斑。中间像S经过第二透镜群320的补偿后，可先在平面反射镜M上形成初步放大的影像。然后，形成在平面反射镜M上的影像可被平面反射镜M反射至屏幕500，进而在屏幕500上形成近乎无扭曲且品质良好的影像。在本实施例中，枕状光斑的畸变量(包括横向畸变量及纵向畸变量)可小于10％。

然而，本发明的中间像S的外形并不限于枕状光斑，在其它实施例中，中间像S亦可为几乎无畸变的光斑(即畸变量小于1.5％的光斑)。以下配合图4说明畸变量(distortion)的定义。图4绘示出本发明另一实施例的中间像。请参照图4，中间像S’可具有中心点e以及四个顶点a、g、i、c。a与g、c与i分别连成中间像S’在x方向的相对二边

a与c、g与i分别连成中间像S’在y方向的相对二边

中间像S’还具有分别位于二边

上且在y方向上与e对齐的d、f。中间像S’具有分别位于二边

上且在z方向上与e对齐的b、h。中间像S’的横向畸变量可表示为

中间像S’的纵向畸变量可表示为

在图3所示的实施例中，中间像S的横向畸变量与纵向畸变量可皆小于1.5％。

以下配合图2详细说明本发明一实施例的投影镜头的结构。请参照图2，本实施例的第一透镜群310包括第一球面透镜G1以及第一非球面透镜A1，而影像光束L2通过第一透镜群310后在第一透镜群310及第二透镜群320之间形成中间像S。第一非球面透镜A1位于第一球面透镜G1与第二透镜群320之间。更进一步地说，第一非球面透镜A1可为第一透镜群310中最靠近第二透镜群320的透镜。在本实施例中，第一球面透镜G1的屈光度(refractive power)可为负值，而第一非球面透镜A1的屈光度可为正值。第一球面透镜G1可为凹面朝向第二透镜群320的凸凹透镜，而第一非球面透镜A1亦可为凹面朝向第二透镜群320的凹凸透镜。此外，本实施例的投影装置可进一步包括位于光阀200与投影镜头300之间的保护盖400。保护盖400可用以保护光阀200。

本实施例的第一透镜群310可进一步包括第三球面透镜G3。第三球面透镜G3可位于第一球面透镜G1与第一非球面透镜A1之间。在本实施例中，第三球面透镜G3的屈光度可为正值。第一球面透镜G1与第三球面透镜G3可形成第一胶合透镜。本实施例的第一透镜群310可进一步包括第四球面透镜G4与第五球面透镜G5。第四球面透镜G4可位于第三球面透镜G3与第一非球面透镜A1之间。第五球面透镜G5可位于第四球面透镜G4与第一非球面透镜A1之间。在本实施例中，第四球面透镜G4与第五球面透镜G5可形成第二胶合透镜。第四球面透镜G4的屈光度可为正值，而第五球面透镜G5的屈光度可为负值。第四球面透镜G4可为双凸透镜。第五球面透镜G5可为凹面朝向光阀200的凸凹透镜。

本实施例的第一透镜群310可进一步包括第六球面透镜G6、第七球面透镜G7以及第八球面透镜G8。第六球面透镜G6、第七球面透镜G7以及第八球面透镜G8可位于第五球面透镜G5与第一非球面透镜A1之间且由第五球面透镜G5依序向第一非球面透镜A1排列。在本实施例中，第六球面透镜G6、第七球面透镜G7以及第八球面透镜G8可形成第三胶合透镜。第六球面透镜G6、第七球面透镜G7、第八球面透镜G8的屈光度依序可为正值、负值、正值。第六球面透镜G6可为双凸透镜。第七球面透镜G7可为凹面朝向光阀200的凸凹透镜。第八球面透镜G8可为凹面朝向光阀200的凹凸透镜。

本实施例的第一透镜群310还包括第九球面透镜G9、第十球面透镜G10及第十一球面透镜G11。第九球面透镜G9可位于第八球面透镜G8与第一非球面透镜A1之间。在本实施例中，第九球面透镜G9的屈光度可为负值且可为凹面朝向第二透镜群的凸凹透镜。第十球面透镜G10可位于第九球面透镜G9与第一非球面透镜A1之间。第十球面透镜G10的屈光度可为正值。第十球面透镜G10可为双凸透镜。第十一球面透镜G11可位于第十球面透镜G10与第一非球面透镜A1之间。第十一球面透镜G11的屈光度依序可为正值且可为凸面朝向光阀200的凹凸透镜。另外，本实施例的投影镜头300可进一步包括位于第三球面透镜G3与第四球面透镜G4之间的孔径光栏(Aperture Stop，A.S.)AS1。

本实施例的第二透镜群320配置于第一透镜群310及平面反射镜M之间。第二透镜群320包括第二球面透镜G2以及第二非球面透镜A2。在本实施例中，第二非球面透镜A2可位于第二球面透镜G2与平面反射镜M之间。第二非球面透镜A2的屈光度可为负值，而第二球面透镜G2的屈光度可为正值。第二非球面透镜A2可为凸面朝向平面反射镜M的凸凹透镜，而第二球面透镜G2可为凸面朝向光阀200的凹凸透镜。

本实施例的第二透镜群320可进一步包括第三非球面透镜A3及第四非球面透镜A4。第三非球面透镜A3可位于第一透镜群310与第二球面透镜G2之间。第三非球面透镜A3的屈光度可为负值。第三非球面透镜A3可为凸面朝向平面反射镜M的凸凹透镜。第四非球面透镜A4可位于第三非球面透镜A3与第二球面透镜G2之间。第四非球面透镜A4的屈光度可为正值。第四非球面透镜A4可为凹面朝向平面反射镜M的凹凸透镜。

本实施例的第二透镜群320可进一步包括第十二球面透镜G12。第十二球面透镜G12可位于第二球面透镜G2与第二非球面透镜A2之间。在本实施例中，第十二球面透镜G12的屈光度可为负值。第十二球面透镜G12可为凹面朝向光阀200的凸凹透镜。本实施例的投影镜头300可进一步包括位于第二球面透镜G2与第十二球面透镜G12之间的孔径光栏AS2。

本实施例的投影镜头300具有光轴X。投影镜头300的第一透镜群310的位置固定，第二透镜群320可沿着光轴X相对于第一透镜群310移动，用以调焦。在本实施例中，第二透镜群320的第三非球面透镜A3、第四非球面透镜A4、第二球面透镜G2的相对位置可固定，而第二透镜群320的第十二球面透镜G12与第二非球面透镜A2的相对位置可固定。当本实施例的投影装置1000制造完成后，使用者可通过调整第二球面透镜G2与第十二球面透镜G12之间的相对距离D1，而调整影像在屏幕500上的聚焦效果。

在本实施例中，第一透镜群310的第一非球面透镜A1以及第二透镜群320的第二非球面透镜A2、第三非球面透镜A3、第四非球面透镜A4可用以改善投影装置1000的像差。从另一角度而言，影像光束L2通过第一透镜群310后可先产生具有正值正切场曲(tangential field curve)的中间像S。具有正值正切场曲的中间像S通过第二透镜群320后可产生负值的正切场曲，进而在屏幕500上形成几乎无场曲的影像。另外，本实施例的投影装置1000在出厂前，第一透镜群310与第二透镜群320的相对距离D2可被制造者调整，以补偿投影镜头300在制造上所产生的公差。

请参照图1a、1b及图2，本实施例的投影装置1000还包括屏幕500。屏幕500用以接收通过投影镜头300的第二透镜群320且被平面反射镜M所反射的影像光束L2。如图1b所示，平面反射镜M沿着光轴X的延伸方向到屏幕500的最短距离为C。屏幕在方向d1(亦为图1a、1b中的z方向)上的宽度为D，其方向d1与光轴X的延伸方向垂直。在本实施例中，C、D满足下式：(C/D)＜0.45。换言之，本实施例的投影装置1000可达到在短投影距离内投射出大尺寸的影像。

图5绘示出图2的光阀、中间像、屏幕与光轴。请参照图5，光阀200在垂直于光轴X方向(例如y方向)上的高度为A。光阀200在与光轴X垂直的方向上与光轴X的最短距离为B。在本实施例中，A、B可满足下式

$\frac{(A+B)}{A}\≥1.$

屏幕500在垂直于光轴X方向(例如y方向)上的高度为E。屏幕500在与光轴X垂直的方向上与光轴X的最短距离为F。在本实施例中，A、B可满足下式

$\frac{(E+F)}{E}\≥1.$

换言之，本实施例的光阀200可完全地置于光轴X的上方。更进一步地说，在本实例中，光阀200可位于光轴X上方，而中间像S可完全地形成在光轴X下方。中间像S通过第二透镜群320后在屏幕500上形成影像I，影像I可完全地在光轴X上方。而光阀200与屏幕500位于光轴X的一侧，中间像S形成于光轴X的另一侧，使得中间像S与光阀200、屏幕500分别位于光轴X的相对两侧。

以下内容将举出本发明一实施例的投影镜头的实施例。需注意的是，下述的表一、表二中所列的数据资料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

表面	曲率半径(mm)	间距(mm)	折射率	阿贝数	备注
						Sl	无限大	1.1			光阀
S2	无限大	1.05	1.5069	63.1029	保护盖
						S3	无限大	21.495
S4	46.302428	2.784662	1.7495	34.82	第一球面透镜
						S5	16.849674	5.224761	1.5168	64.1673	第三球面透镜
S6	-19.249738	0.2
						S7	255.540998	5.251584	1.487490	70.4058	第四球面透镜
S8	-11.801538	4.142093	1.801070	34.9739	第五球面透镜
						S9	-48.596380	0.2
S10	76.144112	5.513735	1.487490	70.4058	第六球面透镜
						S11	-21.139548	3.635505	1.7495	34.82	第七球面透镜
S12	-34.781823	3.853042	1.563840	60.7989	第八球面透镜
						S13	-23.978148	0.2
S14	131.307927	4.890748	1.723420	37.9556	第九球面透镜
						S15	33.544687	35.236432
S16	81.124413	13.651635	1.723420	37.9556	第十球面透镜
						S17	-157.420246	4.111030
S18	44.600542	14.383750	1.5168	64.1673	第十一球面透镜

S19	1632.393525	0.2
						S20	37.402427	8.064895	1.525279	55.9508	第一非球面透镜
S21	49.532899	27.998359
						S22	-4.729779	11.127453	1.525279	55.9508	第三非球面透镜
S23	-10.040825	0.235387
						S24	7.029546	8.535861	1.525279	55.9508	第四非球面透镜
S25	10.246789	0.2
						S26	12.390128	12	1.487490	70.4058	第二球面透镜
S27	183.630617	11.390752
						S28	-21.486654	3.303004	1.805181	25.4254	第十二球面透镜
S29	-34.511684	7.765541
						S30	-13.757502	3.9	1.491756	57.4408	第二非球面透镜
S31	-83.489107	46
						S32	无限大	654.83			平面反射镜

在表一中，曲率半径(mm)指对应表面的曲率半径，间距(mm)指二相邻表面间于光轴X上的直线距离。举例来说，表面S1的间距，即表面S1至表面S2间的距离，备注栏中各透镜与各光学元件所对应的厚度、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。表面S1为光阀200朝向第一透镜群310的表面。表面S2、S3为保护盖400分别朝向光阀200及第一透镜群310的二表面。表面S4为第一球面透镜G1朝向光阀200的表面。表面S5为第三球面透镜G3朝向光阀200的表面，表面S6为第三球面透镜G3朝向第二透镜群320的表面。表面S7为第四球面透镜G4朝向光阀200的表面。表面S8、S9为第五球面透镜G5分别朝向光阀200及第二透镜群320的二表面。表面S10为第六球面透镜G6朝向光阀200的表面。表面S11为第七球面透镜G7朝向光阀200的表面。表面S12、S13为第八球面透镜G8分别朝向光阀200及第二透镜群320的二表面。表面S14、S15为第九球面透镜G9分别朝向光阀200及第二透镜群320的二表面。表面S16、S17为第十球面透镜G10分别朝向光阀200及第二透镜群320的二表面。表面S18、S19为第十一球面透镜G11分别朝向光阀200及第二透镜群320的二表面。表面S20、S21为第一非球面透镜A1分别朝向光阀200及第二透镜群320的二表面。上述十一个透镜可组成第一透镜群310。

接着，表面S22、S23为第三非球面透镜A3分别朝向第一透镜群310及平面反射镜M的二表面。表面S24、S25为第四非球面透镜A4分别朝向第一透镜群310及平面反射镜M的二表面。表面S26、S27为第二球面透镜G2分别朝向第一透镜群310及平面反射镜M的二表面。表面S28、S29为第十二球面透镜G12分别朝向第一透镜群310及平面反射镜M的二表面。表面S30、S31为第二非球面透镜A2分别朝向第一透镜群310及平面反射镜M的二表面。表面S32为平面反射镜M的反射面。上述八个透镜可组成第二透镜群320。有关于各表面的曲率半径、间距等参数值，请参照表一，在此不再重述。

值得注意的是，上述的表面S20～S25、S30、S31为非球面，而非球面公式如下：

$Z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+{\mathrm{Ar}}^4+{\mathrm{Br}}^6+{\mathrm{Cr}}^8+{\mathrm{Dr}}^{10}+{\mathrm{Er}}^{12}+{\mathrm{Fr}}^{14}+{\mathrm{Gr}}^{16}+\·\·\·$

上式中，Z为光轴方向的偏移量(sag.)，c是密切球面(osculating sphere)的半径的倒数，也就是接近光轴X处的曲率半径的倒数。k是二次曲面系数(conic)。r是非球面高度，即为从透镜中心往透镜边缘的高度，而A～G为非球面系数(aspheric coefficient)。表二所列出的是表面S20～S25、S30、S31的参数值。

表二

c

A

B

C

D

E

F

G

S20

0.603367

3.1044E-6

-3.096E-9

-1.349E-11

1.7965E-15

-1.827E-17

3.1971E-20

S21

3.751516

7.0385E-6

-3.372E-9

-2.067E-11

-1.895E-13

5.0396E-16

-3.961E-19

S22

-3.208106

-1.439E-4

1.1061E-6

-5.182E-9

1.4034E-11

-1.505E-14

-9.880E-18

2.5134E-20

S23

-3.091746

-1.160E-4

6.7682E-7

-2.519E-9

6.0638E-12

-8.028E-15

4.3174E-18

S24

-1.649854

1.5768E-4

-3.443E-7

-3.005E-9

2.2990E-11

-1.691E-13

5.0467E-16

S25

-11.362718

3.4326E-4

-6.439E-6

8.3132E-8

-6.834E-10

3.114E-12

-5.873E-15

S30

-0.912538

2.1223E-5

4.985E-9

2.2464E-13

-5.703E-15

S31

-4.362018

-4.335E-6

-3.660E-9

4.2779E-12

-2.681E-15

图6为图1的投影装置在屏幕不同九个位置上的点列图(Spot diagram)。请参照图6，图6中各方框K的大小代表二个像素的尺寸。由图6可知，在屏幕不同位置上的九个成像点P1～P9，其尺寸皆可小于二个像素的大小。换言之，本实施例的投影装置所投射出的影像锐利度高。图7绘示出图1a的投影装置的畸变(distortion)状况。图8绘示出图1a的投影装置的横向光线扇形图。图7及图8所显示出的图形均在标准的范围内。换言之，本实施例的投影装置1000可达到良好的成像效果。

综上所述，本发明一实施例的投影装置及投影镜头中，先利用包括至少一非球面透镜及球面透镜的第一透镜群形成中间像，再通过包括至少一非球面透镜及球面透镜的第二透镜群将中间像放大并投射至平面反射镜，平面反射镜再反射至屏幕，进而在屏幕上形成品质良好且近乎无扭曲的影像，因此，本发明一实施例的投影镜头可缩短屏幕至投影装置之间的距离并在屏幕得到大尺寸的影像。

以上所述，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说明书所作的简单的等效变化与变型，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之用，并非用来限制本发明的权利范围；以及在本说明书中提及的第一、第二、…，例如第一透镜群、第二透镜群，仅用以表示元件的名称，并非用来限制元件数量上的上限或下限。

Claims (26)

1.一种投影镜头，用以投射影像光束，所述影像光束由光阀将照射于所述光阀上的照明光束转换而成，所述投影镜头配置于所述影像光束的传递路径上，所述投影镜头包括：

第一透镜群，包括第一球面透镜以及第一非球面透镜，而所述影像光束通过所述第一透镜群后形成中间像；以及

第二透镜群，包括第二球面透镜以及第二非球面透镜；

其中所述第一透镜群位于所述光阀及所述第二透镜群之间且所述第一透镜群中最靠近所述第二透镜群的透镜为所述第一非球面透镜，所述中间像成像在所述第一非球面透镜及所述第二透镜群之间。

2.如权利要求1所述的投影镜头，其中所述投影镜头具有光轴，所述光阀在垂直于所述光轴方向上的高度为A，所述光阀在与所述光轴垂直的方向上与所述光轴的最短距离为B，A、B满足下式：

$\frac{(A+B)}{A}\≥1.$

3.如权利要求1所述的投影镜头，其中所述中间像为枕状光斑或畸变量小于1.5％的光斑。

4.如权利要求1所述的投影镜头，其中所述第一透镜群还包括第三球面透镜，位于所述第一球面透镜与所述第一非球面透镜之间，且所述第一球面透镜与所述第三球面透镜形成第一胶合透镜。

5.如权利要求4所述的投影镜头，其中所述第一透镜群还包括第四球面透镜与第五球面透镜，所述第四球面透镜与所述第五球面透镜依序排列设置于所述第三球面透镜与所述第一非球面透镜之间，且形成第二胶合透镜。

6.如权利要求5所述的投影镜头，其中所述第一透镜群还包括第六球面透镜、第七球面透镜以及第八球面透镜，其中所述第六球面透镜、所述第七球面透镜以及所述第八球面透镜依序排列设置于所述第五球面透镜与所述第一非球面透镜之间，且形成第三胶合透镜。

7.如权利要求6所述的投影镜头，其中所述第一透镜群还包括第九球面透镜、第十球面透镜及第十一球面透镜，所述第九球面透镜、所述第十球面透镜及所述第十一球面透镜依序排列设置于所述第八球面透镜与所述第一非球面透镜之间。

8.如权利要求7所述的投影镜头，其中所述第一球面透镜、所述第三球面透镜、所述第四球面透镜、所述第五球面透镜、所述第六面透镜、所述第七球面透镜、所述第八球面透镜、所述第九球面透镜、所述第十球面透镜、所述第十一球面透镜以及所述第一非球面透镜的屈光度依序为负值、正值、正值、负值、正值、负值、正值、负值、正值、正值以及正值。

9.如权利要求1所述的投影镜头，其中所述第二球面透镜位于所述第一透镜群与所述第二非球面透镜之间。

10.如权利要求1所述的投影镜头，其中所述第二透镜群还包括第三非球面透镜、第四非球面透镜及第十二球面透镜，所述第三非球面透镜及所述第四非球面透镜依序排列设置于所述第一透镜群与所述第二球面透镜之间，所述第十二球面透镜设置于所述第二球面透镜与所述第二非球面透镜之间。

11.如权利要求10所述的投影镜头，其中所述第三非球面透镜、所述第四非球面透镜、所述第二球面透镜、所述第十二球面透镜以及所述第二非球面透镜的屈光度依序为负值、正值、正值、负值以及负值。

12.如权利要求2所述的投影镜头，其中所述第一透镜群的位置固定，所述第二透镜群可沿着所述光轴相对于所述第一透镜群移动，用以调焦。

13.一种投影装置，包括：

照明单元，用以提供照明光束；

光阀，配置于所述照明光束的传递路径上，用以将所述照明光束转换为影像光束；以及

投影镜头，配置于所述影像光束的传递路径上，所述投影镜头包括：

第一透镜群，包括第一球面透镜以及第一非球面透镜，而所述影像光束经过所述第一透镜群后形成中间像；以及

第二透镜群，包括第二球面透镜以及第二非球面透镜；其中所述第一透镜群位于所述光阀及所述第二透镜群之间且第一透镜群中最靠近所述第二透镜群的透镜为所述第一非球面透镜，所述中间像成像在所述第一非球面透镜及所述第二透镜群之间；

平面反射镜，配置于所述影像光束的传递路径上，而所述第二透镜群位于所述第一透镜群与所述平面反射镜之间，所述平面反射镜用以反射来自所述第二透镜群的所述影像光束。

14.如权利要求13所述的投影装置，还包括屏幕，用以接收通过所述第二透镜群且被所述平面反射镜所反射的所述影像光束。

15.如权利要求14所述的投影装置，其中所述投影镜头具有光轴，所述平面反射镜沿着所述光轴的延伸方向到所述屏幕的最短距离为C，所述屏幕在第一方向上的宽度为D，其中所述第一方向与所述光轴的延伸方向垂直，而C、D满足下式：(C/D)＜0.45。

16.如权利要求15所述的投影装置，其中所述光阀在垂直于所述光轴方向上的高度为A，所述光阀在与所述光轴垂直的方向上与所述光轴的最短距离为B，A、B满足下式：

$\frac{(A+B)}{A}\≥1.$

17.如权利要求13所述的投影装置，其中所述中间像为枕状光斑或畸变量小于1.5％的光斑。

18.如权利要求13所述的投影装置，其中所述第一透镜群还包括第三球面透镜，位于所述第一球面透镜与所述第一非球面透镜之间，且所述第一球面透镜与所述第三球面透镜形成第一胶合透镜。

19.如权利要求18所述的投影装置，其中所述第一透镜群还包括第四球面透镜与第五球面透镜，所述第四球面透镜与所述第五球面透镜依序排列设置于所述第三球面透镜与所述第一非球面透镜之间，且形成第二胶合透镜。

20.如权利要求19所述的投影装置，其中所述第一透镜群还包括第六球面透镜、第七球面透镜以及第八球面透镜，所述第六球面透镜、所述第七球面透镜以及所述第八球面透镜依序排列设置于所述第五球面透镜与所述第一非球面透镜之间，且形成第三胶合透镜。

21.如权利要求20所述的投影装置，其中所述第一透镜群还包括第九球面透镜、第十球面透镜及第十一球面透镜，所述第九球面透镜、所述第十球面透镜及所述第十一球面透镜依序排列设置于所述第八球面透镜与所述第一非球面透镜之间。

22.如权利要求21所述的投影装置，其中所述第一球面透镜、所述第三球面透镜、所述第四球面透镜、所述第五球面透镜、所述第六面透镜、所述第七球面透镜、所述第八球面透镜、所述第九球面透镜、所述第十球面透镜、所述第十一球面透镜以及所述第一非球面透镜的屈光度依序为负值、正值、正值、负值、正值、负值、正值、负值、正值、正值以及正值。

23.如权利要求13所述的投影装置，其中所述第二非球面透镜位于所述平面反射镜与所述第二球面透镜之间。

24.如权利要求23所述的投影装置，其中所述第二透镜群还包括第三非球面透镜、第四非球面透镜及第十二球面透镜，所述第三非球面透镜及所述第四非球面透镜依序排列设置于所述第一透镜群与所述第二球面透镜之间，所述第十二球面透镜设置于所述第二球面透镜与所述第二非球面透镜之间。

25.如权利要求24所述的投影装置，其中所述第三非球面透镜、所述第四非球面透镜、所述第二球面透镜、所述第十二球面透镜以及所述第二非球面透镜的屈光度依序为负值、正值、正值、负值以及负值。

26.如权利要求15项所述的投影装置，其中所述第一透镜群的位置固定，所述第二透镜群可沿着所述光轴相对于所述第一透镜群移动，用以调焦。

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