CN104914651B - 投影镜头 - Google Patents

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Abstract

一种投影机包含一影像光源产生装置及一投影镜头，其中该影像光源产生装置是用以产生一影像光束。该投影镜头包含有一中继光学系统及一投影光学系统，该中继光学系统用以接收该影像光束，该投影光学系统包含有至少一片透镜及一反射镜。由此，当该影像光源产生装置产生该影像光束时，该影像光束通过该中继光学系统，并穿透该至少一片透镜，再通过该反射镜反射后，再度穿透该至少一片透镜，并自该投影镜头射出而投射至该成像面。除此之外，本发明更揭露有该投影机投影镜头的结构与投影方法。

Description

投影镜头
技术领域
本发明是与光学投影装置有关；特别是指一种投影镜头。
背景技术
随着视频技术的进步，投影机越来越普及，其用以将影像清晰地呈现在屏幕上的投影镜头更是核心元件之一。
而随着使用空间的限制，为能在小空间也能达到清晰投影的效果，投影机的投影镜头逐渐往短焦投影镜头的方向进行设计，但为使短距离也能具有良好投射效果，短焦镜头通常会使用数量较多且体积较大的透镜来达到短焦同时又高光学功率的效果。
如此一来，现有的短焦投影镜头不仅体积大且重量重，而无法达成现今所提倡小型化与轻量化的设计，更因内部透镜既多又重，故制作时则必须耗费较长的组立工时，且其材料成本亦较昂贵。
综合以上所述可得知，已知的投影机与投影镜头的光学设计仍未臻完善，且有待改进之处。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的用于提供一种投影镜头，可有效缩小体积及降低成本，且具有高光学效能。
缘以达成上述目的，本发明提供有一种投影镜头，包括有一中继光学系统以及一投影光学系统，该投影光学系统包含有至少一片透镜以及一反射镜，且该至少一片透镜位于该反射镜与该中继光学系统之间，而该至少一片透镜具有一第一光学侧以及一第二光学侧，且该第一光学侧较该第二光学侧接近该中继光学系统，其特征在于：
当一影像光束通过该中继光学系统，并自该第一光学侧射入该至少一片透镜，再由该第二光学侧离开该至少一片透镜，并通过该反射镜反射后，该光束自该第二光学侧再度射入该至少一片透镜，再由该第一光学侧离开该至少一片透镜；
其中，该影像光源产生装置所产生的该影像光束，通过该反射镜反射，并由该第一光学侧离开该至少一片透镜后，穿透该中继光学系统中最靠近该投影光学系统的部分透镜，再投射至该成像面；
其中，该反射镜的镜径介于该中继光学系统以及该投影光学系统中最大镜径的镜片的镜径0.5倍至1.5倍之间。
依据上述构思，本发明还提供有一种投影镜头，包括有一中继光学系统以及一投影光学系统，该投影光学系统包含有至少一片透镜以及一反射镜，且该至少一片透镜位于该反射镜与该中继光学系统之间，而该至少一片透镜具有一第一光学侧以及一第二光学侧，且该第一光学侧较该第二光学侧接近该中继光学系统，其特征在于：
当一影像光束通过该中继光学系统，并自该第一光学侧射入该至少一片透镜，再由该第二光学侧离开该至少一片透镜，并通过该反射镜反射后，该光束自该第二光学侧再度射入该至少一片透镜，再由该第一光学侧离开该至少一片透镜；
其中，该影像光源产生装置所产生的该影像光束，通过该反射镜反射，并由该第一光学侧离开该至少一片透镜后，穿透该中继光学系统中最靠近该投影光学系统的部分透镜，再投射至该成像面；
更满足以下条件：-20≤CRA≤20，其中，CRA为该投影镜头的主光线角度。
由此，当一光束通过该中继光学系统，并自该第一光学侧射入该至少一片透镜，再由该第二光学侧离开该至少一片透镜，并通过该反射镜反射后，该光束自该第二光学侧再度射入该至少一片透镜，再由该第一光学侧离开该至少一片透镜。
如此一来，通过上述投影镜头的设计，便可有效地达到缩小体积及降低成本的目的，同时具有高光学效能的优点。
附图说明
为能更清楚地说明本发明，以下结合较佳实施例并配合附图详细说明如后，其中：
图1为本发明投影机的架构图；
图2为本发明第一较佳实施例投影镜头的结构图；
图3揭露影像光束通过投影镜头投射至成像面；
图4为本发明第二较佳实施例投影镜头的结构图。
具体实施方式
请参图1所示，为本发明一较佳实施例的投影机100，其包含有一影像光源产生装置10以及一投影镜头20。该影像光源产生装置10用以读取一影像来源的影像信息，且具有一片棱镜F，并依据读取的影像信息产生对应的一通过该棱镜F的影像光束P。该投影镜头20用以接收该影像光束P且经过预定效果的光学处理后投射至一成像面。该投影镜头20包含有自接近该影像光源产生装置10的一侧至远离影像光源产生装置10的一侧依序排列的一中继光学系统22以及一投影光学系统24。其中：
请参阅图2，于本实施例中，该中继光学系统22包含有11片透镜L1-L11(包括单层透镜L1-L2、L5-L11与复合透镜L3、L4)，其功能在于接收该影像光束P，并依据所须的光学效果传导至该投影光学系统24。当然，在实际实施上，其透镜数与镜片形状并不以此为限，亦可依不同光学设计的需求进行对应的调整与改变。
续参阅图1与图2，该投影光学系统24包含有一透镜群G以及一反射镜R，该透镜群G位于该反射镜R与该中继光学系统22之间，且包含有二片透镜L12、L13(包括单层透镜L13与复合透镜L12)，且该透镜群G具有一第一光学侧S1以及一第二光学侧S2，而该第一光学侧S1较该第二光学侧S2接近该中继光学系统22。该反射镜R朝向该透镜群G的镜面为凹面镜并为非球面表面，且该反射镜R的镜径(即上下边端间的距离)介于该中继光学系统22以及该投影光学系统24中最大镜径的透镜的镜径0.5倍至1.5倍之间。当然，在实际实施上，该反射镜R朝向该透镜群G的镜面亦可依不同光学需求而改用球面镜面或是其他自由曲面。另外，于本实施例 中，该反射镜R的镜径为62毫米而最大镜径的透镜L11的镜径为80毫米。换言之，该反射镜R的镜径为最大镜径的透镜L11的镜径的0.775倍；
另外，该投影镜头将满足下列条件：
-20≤CRA≤20
上述的CRA为该投影光学系统24的主光线角度(Chief ray angle)。在本实施例中，于图2所示的测试位置T上进行检测所测得在标准场域(Normalized Field)值于1.0(即最边缘)时的主光线角度为7.542。
由此，请参阅图3，并续参阅图1与图2，当该影像光源产生装置10产生该影像光束P时，该影像光束P进入该投影镜头20，且先通过该中继光学系统22，并自该第一光学侧S1射入该透镜群G，再由该第二光学侧S2离开该透镜群G，并通过该反射镜R的镜面反射后，该影像光束P自该第二光学侧S2再度射入该透镜群G，再由该第一光学侧S1离开该透镜群G，并穿透该中继光学系统22中最接近该投影光学系统的镜片L11后，再自该投影镜头20射出而投射至一布幕200(即成像面)。而必需说明的是，通过上述的该投影光学系统的反射镜R反射该影像光束P、及其该透镜群G被该影像光束P重复穿透而达到二次光学效果的设计，即使缩小镜片大小与体积亦可有效地即可达到高光学效能的设计，且能有效地达到短焦及小型化的效果。
另外，由图2可看出本发明的该中继光学系统22的光学元件(即透镜L1-L11)的数量大于该投影光学系统24的光学元件(即透镜L12-L13与反射镜R)，而此设计的目的在于可供该影像光束P穿过该中继光学系统22时，能产生较好的光学效果，而可提供短焦投影时，仍能具有良好的投影成像效果。
再者，该影像光源产生装置10所产生的该影像光束P由该第一光学侧S1射出时，所通过该透镜群G的该第一光学侧(即透镜L12朝向该中继光学系统22的镜面S)的面积，不大于该镜面S总面积的1/2。另外，该影像光束P于射出该投影镜头20前所共同通过的最后一片透镜(即透镜L11)中，被该反射镜R反射前的光学路径，与被该反射镜R反射后的光学路径不相互交错，进而可避免光学干扰以提升投影成像的质量。
值得一提的是，为能更有效地提升光学效能，亦可如图4所示般，在 不影响光学效果的情况下，将该中继光学系统22’中的部分透镜(即透镜L8’、L9’、L10’)的镜片进行切削或研磨，使被该反射镜R反射后的该影像光束不会穿透该等透镜L8’、L9’、L10’，便可有效地避免光学干扰的情形发生，进而达到薄型化与提升光学效能的效果。
以上所述仅为本发明较佳可行实施例而已，凡是应用本发明说明书及申请专利范围所为的等效变化，理应包含在本发明的权利要求范围内。

Claims (5)

1.一种投影镜头，包括有一中继光学系统以及一投影光学系统，该投影光学系统包含有至少一片透镜以及一反射镜，且该至少一片透镜位于该反射镜与该中继光学系统之间，而该至少一片透镜具有一第一光学侧以及一第二光学侧，且该第一光学侧较该第二光学侧接近该中继光学系统，其特征在于：
当一影像光束通过该中继光学系统，并自该第一光学侧射入该至少一片透镜，再由该第二光学侧离开该至少一片透镜，并通过该反射镜反射后，该光束自该第二光学侧再度射入该至少一片透镜，再由该第一光学侧离开该至少一片透镜；
其中，影像光源产生装置所产生的该影像光束，通过该反射镜反射，并由该第一光学侧离开该至少一片透镜后，穿透该中继光学系统中最靠近该投影光学系统的一透镜后，再投射至一成像面；
其中，该反射镜的镜径介于该中继光学系统以及该投影光学系统中最大镜径的镜片的镜径0.5倍至1.5倍之间。
2.一种投影镜头，包括有一中继光学系统以及一投影光学系统，该投影光学系统包含有至少一片透镜以及一反射镜，且该至少一片透镜位于该反射镜与该中继光学系统之间，而该至少一片透镜具有一第一光学侧以及一第二光学侧，且该第一光学侧较该第二光学侧接近该中继光学系统，其特征在于：
当一影像光束通过该中继光学系统，并自该第一光学侧射入该至少一片透镜，再由该第二光学侧离开该至少一片透镜，并通过该反射镜反射后，该光束自该第二光学侧再度射入该至少一片透镜，再由该第一光学侧离开该至少一片透镜；
其中，影像光源产生装置所产生的该影像光束，通过该反射镜反射，并由该第一光学侧离开该至少一片透镜后，穿透该中继光学系统中最靠近该投影光学系统的一透镜后，再投射至一成像面；
该投影镜头更满足以下条件：-20≤CRA≤20，其中，CRA为该投影镜头的主光线角度。
3.如权利要求1或2所述的投影镜头，其中该反射镜朝向该至少一片透镜的镜面为凹面镜。
4.如权利要求3所述的投影镜头，其中该反射镜朝向该至少一片透镜的镜面为非球面表面。
5.如权利要求1或2所述的投影镜头，其中该中继光学系统的透镜数量大于该投影光学系统的透镜数量。
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