CN107479169B - 定焦投影镜头 - Google Patents

Abstract

一种定焦投影镜头包括有由一成像侧至一像源侧且沿一光轴依序排列设置的一具有负屈光力的第一透镜、一具有正屈光力的第二透镜、一具有负屈光力的第三透镜、一具有正屈光力的第四透镜、一具有正屈光力的第五透镜以及一具有正屈光力的第六透镜，其中该第二透镜为一双凸透镜，投影时，光线是由该像源测进入该定焦投影镜头，并由该成像侧离开该定焦投影镜头；另外，第一透镜的至少一表面为非球面表面，该第二透镜的折射率是大于1.8，该第五透镜的折射率是大于1.7，在光学效果上可以减少球面透镜的球面像差，缩短光学是统全长且可有效降低畸变。

Description

定焦投影镜头

技术领域

本发明是与投影镜头有关；特别是指一种定焦投影镜头。

背景技术

近年来，随着科技的进步，利用投影机进行简报、视讯亦或是观赏节目的人越来越多。为了使投影机能更便于携带与使用，遂有业者研发出一种体积小、重量轻的投影机，以满足人们所期望的小型化产品，此将使得镜头的体积也据以被大幅地缩小。

由于高解析投影技术的发展，使得投影镜头亦有了高画质和低畸变的需求出现。然而，为了达到此高画质和低畸变需求，使得目前投影镜头采用的架构产生互相矛盾的问题，其一是为了同时达到高画质和低畸变，采用了多于十片的透镜，使得投影机整体变得庞大且沉重，或者采用加工难度较高的面形；其二是为了缩小体积，而使画质变差、畸变更严重，且加工技术上困难度更高使产业难以应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种总长度短小且具有高画质和低畸变的光学效能的定焦投影镜头。

缘以达成上述目的，本发明提供的一种定焦投影镜头包括有由一成像侧至一像源侧且沿一光轴依序排列设置的一第一透镜、一第二透镜、一第三透镜、一第四透镜、一第五透镜以及一第六透镜，且投影时，光线是由该像源测进入该定焦投影镜头，并由该成像侧离开该定焦投影镜头，其中：该第一透镜具有负屈光力；该第二透镜具有正屈光力，且为一双凸透镜；该第三透镜具有负屈光力；该第四透镜具有正屈光力；该第五透镜具有正屈光力；以及该第六透镜具有正屈光力。

依据上述构思，该第一透镜为一凸凹透镜，且其凸面朝向该成像侧；该第三透镜为一双凹透镜；该第四透镜为一双凸透镜；该第五透镜为一双凸透镜；该第六透镜为一凹凸透镜。

依据上述构思，该第一透镜的至少一表面为非球面表面；该第六透镜的至少一表面为非球面表面。

依据上述构思，该第一透镜与该第六透镜双面皆为非球面表面。

依据上述构思，该第二透镜、第三透镜、第四透镜以及第五透镜双面皆为球面表面。

依据上述构思，该第三透镜与该第四透镜胶合形成一具有负屈光力的胶合透镜。

依据上述构思，该胶合透镜更满足-2.02≤fc/f≤-1.78，其中，f为该定焦投影镜头的焦距；fc为该胶合透镜的焦距。

依据上述构思，该第三透镜与该第四透镜之间的间距小于任二相邻透镜之间的间距。

依据上述构思，该第六透镜的至少一表面具有多曲面。

依据上述构思，其中该第六透镜为多曲面的表面的曲率半数值的变化趋势，由该光轴通过处往透镜边缘递减。

依据上述构思，该定焦投影镜头更满足-1.74≤f1/f≤-1.60，其中，f为该定焦投影镜头的焦距；f1为该第一透镜的焦距。

依据上述构思，该定焦投影镜头更满足2.02≤f2/f≤2.17，其中，f为该定焦投影镜头的焦距；f2为该第二透镜的焦距。

依据上述构思，该定焦投影镜头更满足-0.85≤f3/f≤-0.80，其中，f为该定焦投影镜头的焦距；f3为该第三透镜的焦距。

依据上述构思，该定焦投影镜头更满足1.66≤f4/f≤1.81，其中，f为该定焦投影镜头的焦距；f4为该第四透镜的焦距。

依据上述构思，该定焦投影镜头更满足1.81≤f5/f≤1.89，其中，f为该定焦投影镜头的焦距；f5为该第五透镜的焦距。

依据上述构思，该定焦投影镜头更满足3.33≤f6/f≤3.50，其中，f为该定焦投影镜头的焦距；f6为该第六透镜的焦距。

依据上述构思，该第二透镜的折射率大于1.8。

依据上述构思，该第五透镜的折射率大于1.7。

还包含有一光阑，位于该第二透镜与该第三透镜之间。

依据上述构思，依据上述构思，还包含有一光阑，位于该第二透镜与该第三透镜之间。

本发明的效果在于通过上述透镜结构与光学条件式的设计，除了可达到高画质和低畸变的需求之外，定焦投影镜头内的透镜限制在六片，除可缩小体积以达到维持投影镜头整体的轻薄之外，另有容易制造以及便于组装的实质功效。

附图说明

为使审查员能进一步了解本发明的结构、特征及其目的，以下结合附图及较佳具体实施例详细说明如后，其中：

图1为本发明第一实施例定焦投影镜头的架构图。

图2A为图1的定焦投影镜头的场曲图。

图2B为图1的定焦投影镜头的畸变图。

图2C为图1的定焦投影镜头的纵向球差曲线图。

图2D为图1的定焦投影镜头的色散移焦图。

图3为本发明第二实施例定焦投影镜头的架构图。

图4A为图3的定焦投影镜头的场曲图。

图4B为图3的定焦投影镜头的畸变图。

图4C为图3的定焦投影镜头的纵向球差曲线图。

图4D为图3的定焦投影镜头的色散移焦图。

图5为本发明第三实施例定焦投影镜头的架构图。

图6A为图5的定焦投影镜头的场曲图。

图6B为图5的定焦投影镜头的畸变图。

图6C为图5的定焦投影镜头的纵向球差曲线图。

图6D为图5的定焦投影镜头的色散移焦图。

具体实施方式

为能更清楚地说明本发明，以下兹举第一至第三实施例并配合图1、图3及图5，详细说明如后。其中，图1为本发明第一实施例的定焦投影镜头1，图3为本发明第二实施例的定焦投影镜头2，图5为本发明第一实施例的定焦投影镜头3。上述的所述定焦投影镜头1-3分别包含有沿一光轴Z且由一成像侧至一像源侧依序排列的一第一透镜L1、一第二透镜L2、一第三透镜L3、一第四透镜L4、一第五透镜L5以及一第六透镜L6，且投影时，光线是由该像源测进入该定焦投影镜头，并由该成像侧离开所述定焦投影镜头1-3。另外，依使用上的需求，该第二透镜L2与第三透镜L3之间设置有一光阑ST，该第六透镜L6后的像源侧方向设置有一菱镜P，以达到提升光学效能的目的。

该第一透镜L1具有负屈光力，较佳的是，于本发明的第一至第三实施例中，该第一透镜L1为具有负屈光力的凸凹透镜，其凸面S1朝向该成像侧，凹面S2朝向该像源侧。另外，该第一透镜L1的至少一表面为非球面表面，较佳的是，于本发明的第一至第三实施例当中，其两面皆为非球面表面，由于非球面透镜其透镜为曲面，在光学效果上可以减少球面透镜的球面像差，使镜头质量提升，使用的片数减少，如此一来，可缩短光学是统全长且可有效降低畸变。

该第二透镜L2为具有正屈光力的双凸透镜，较佳的是，于本发明的第一至第三实施例当中，该第二透镜L2的折射率是大于1.8，折射率越高，透镜越薄，重量也较轻，如此一来，在整体投影镜头的配置上，可有效缩小镜头的体积。

该第三透镜L3具有负屈光力，该第四透镜L4具有正屈光力，其中，该第三透镜L3与该第四透镜L4之间的距离小于任二相邻透镜之间的距离，较佳的是，于本发明的第一至第三实施例当中，该第三透镜L3为一双凹透镜，该第四透镜L4为一双凸透镜，该第三透镜L3以及该第四透镜L4胶合成一胶合透镜，且该胶合透镜具有负屈光力，并通过与其他透镜的配合，如此一来，可有效消除轴上色差。

该第五透镜L5具有正屈光力，较佳的是，于本发明的第一至第三实施例当中，该第五透镜L5为一双凸透镜，且其折射率是大于1.7，折射率越高，透镜越薄，重量也较轻，如此一来，可有效缩小镜头的体积。

该第六透镜L6具有正屈光力，较佳的是，于本发明的第一至第三实施例当中，该第六透镜L6为一凹凸透镜，且包含至少一非球面透镜，其凹面S11朝向该成像侧，且镜面的曲率半径数值，由光轴Z通过处往透镜边缘逐渐变小，如此一来，可减少射入成像侧的主光线入射角并减少球面像差以及像散，从而提高透镜的分辨能力，凸面S12朝向该像源侧，如此一来，可有效降低像差。

为有效提升该定焦投影镜头的光学效能，本发明第一至第三实施例的定焦投影镜头1-3的各镜面表面的光轴Z通过处的有效焦距为EFL、光圈数值为Fno、畸变、曲率半径R、各镜面与下一镜面(或成像面)于光轴Z上的间距、各透镜的折射率为Nd、各透镜的阿贝系数为Vd、各镜面的有效半孔径以及焦距，依序如表一至表三所示：

表一

表二

表三

通过上述表一至表三可知，第一至第三实施例1-3的定焦投影镜头的第二透镜L2的折射率符合上述折射率大于1.8的条件，且第五透镜L5的折射率符合上述折射率大于1.7的条件。

此外，配合下列条件式的设计，更可让影像达到较佳的成像质量：

(1)-1.74≤f1/f≤-1.60；

(2)2.02≤f2/f≤2.17；

(3)-0.85≤f3/f≤-0.80；

(4)1.66≤f4/f≤1.81；

(5)1.81≤f5/f≤1.89；

(6)3.33≤f6/f≤3.50；

(7)-2.02≤fc/f≤-1.78的条件。

其中，f为该定焦投影镜头1-3的焦距；f1为该第一透镜的焦距；f2为该第二透镜的焦距；f3为该第三透镜的焦距；f4为该第四透镜的焦距；f5为该第五透镜的焦距；f6为该第六透镜的焦距；fc为该第三透镜与该第四透镜胶合的该胶合透镜的焦距；于本发明第一实施例的定焦投影镜头1中，fc＝-31.441mm；于本发明第二实施例的定焦投影镜头2中，fc＝-30.095mm；于本发明第三实施例的定焦投影镜头3中，fc＝-31.54mm。

而本发明第一至第三实施例的定焦投影镜头1-3于上述条件的详细数据如表四所示：

表四

	Max	Min
			f1/f	-1.64	-1.73
f2/f	2.13	2.03
			f3/f	-0.81	-0.84
f4/f	1.80	1.73
			f5/f	1.88	1.84
f6/f	3.46	3.35
			fc/f	-1.77	-1.93

另外，各实施例的该定焦投影镜头的各个透镜中，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：

其中：

Z(y)：随着y变化而跟着改变的光轴上变量；

y：垂直于光轴的高度；

r：表面的离轴半高；

R：曲率半径；

K：圆锥系数；

A-G：表面的离轴半高r的各阶系数。

本发明第一至第三实施例的定焦投影镜头1-3的各非球面表面S1、S2、S11及S12的非球面系数K及各阶系数A-G，依序如表五至表七所示：

表五

表六

表七

如此一来，请参阅图2A，为第一实施例的场曲图，该定焦投影镜头1的最大场曲不超过0.02mm与-0.06mm，请参阅图4A，为第二实施例的场曲图，该定焦投影镜头2的最大场曲不超过0.02mm与-0.06mm，请参阅图6A，为第三实施例的场曲图，该定焦投影镜头3的最大场曲不超过0.03mm与-0.07mm，可见本发明确实具有有效降低场曲的功效。

请参阅图2B，为第一实施例的畸变图，该定焦投影镜头1的畸变量介于-0.4％至0.1％，请参阅图4B，为第二实施例的畸变图，该定焦投影镜头2的畸变量介于-0.4％至0.1％，请参阅图6B，为第三实施例的畸变图，该定焦投影镜头3的畸变量介于-0.4％至0.1％，可见本发明确实具有有效控制畸变量的功效。

请参阅图2C，为第一实施例的纵向球差曲线图，该定焦投影镜头1的纵向球差的偏移量介于-0.05mm至0.05mm，请参阅图4C，为第二实施例的纵向球差曲线图，该定焦投影镜头2的纵向球差的偏移量介于-0.05mm至0.05mm，请参阅图6C，为第三实施例的纵向球差曲线图，该定焦投影镜头3的纵向球差的偏移量介于-0.05mm至0.05mm，可见本发明确实具有有效降低纵向球差的功效。

请参阅图2D，为第一实施例的色散移焦图，该定焦投影镜头1的色散移焦介于-20μm至60μm，请参阅图4D，为第二实施例的色散移焦图，该定焦投影镜头2的色散移焦介于-20μm至40μm，请参阅图6D，为第三实施例的色散移焦图，该定焦投影镜头3的色散移焦介于-20μm至40μm，可见本发明确实具有有效控制色散移焦的功效。

综上所述，本发明的该定焦投影镜头，通过上述的透镜结构与光学条件式的设计，除了将镜头内的透镜限制在六片以维持定焦投影镜头整体的轻薄之外，透镜也容易制造以及组装，还同时矫正像差，以保持高画质和低畸变的效果。

以上所述仅为本发明较佳可行实施例而已，值得一提的是，本发明的该第一透镜L1并不以凸凹透镜为限，亦可视情况选用具有负屈光力的双凹透镜，该第三透镜L3并不以双凹透镜为限，亦可视情况选用具有负屈光力的凸凹透镜，该第四透镜L4并不以双凸透镜为限，亦可视情况选用具有正屈光力的凹凸透镜，该第五透镜L5并不以双凸透镜为限，亦可视情况选用具有正屈光力的凹凸透镜，该第六透镜L6并不以凹凸透镜为限，亦可视情况选用具有正屈光力的双凸透镜。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 (15)

1.一种定焦投影镜头，包含有由一成像侧至一像源侧且沿一光轴依序排列设置的一第一透镜、一第二透镜、一第三透镜、一第四透镜、一第五透镜以及一第六透镜，该定焦投影镜头中透镜的数量为六个，且投影时，光线由该像源侧进入该定焦投影镜头，并由该成像侧离开该定焦投影镜头，其中：

该第一透镜具有负屈光力；

该第二透镜具有正屈光力，且为一双凸透镜；

该第三透镜具有负屈光力；

该第四透镜具有正屈光力；

该第五透镜具有正屈光力；以及

该第六透镜具有正屈光力，其中该第六透镜的至少一表面为多曲面，该第六透镜为多曲面的表面的曲率半径数值的变化趋势，由该光轴通过处往透镜边缘递减；

其中该第三透镜与该第四透镜胶合形成一具有负屈光力的胶合透镜，该胶合透镜更满足以下条件：

-2.02≤fc/f≤-1.78，其中，f为该定焦投影镜头的焦距；fc为该胶合透镜的焦距。

2.如权利要求1所述的定焦投影镜头，其中该第一透镜为一凸凹透镜，且其凸面朝向该成像侧；该第三透镜为一双凹透镜；该第四透镜为一双凸透镜；该第五透镜为一双凸透镜；该第六透镜为一凹凸透镜。

3.如权利要求2所述的定焦投影镜头，其中该第一透镜的至少一表面为非球面表面；该第六透镜的至少一表面为非球面表面。

4.如权利要求3所述的定焦投影镜头，其中该第一透镜与该第六透镜双面皆为非球面表面。

5.如权利要求3或4所述的定焦投影镜头，该第二透镜、第三透镜、第四透镜以及第五透镜双面皆为球面表面。

6.如权利要求1、2或3所述的定焦投影镜头，其中该第三透镜与该第四透镜的间距小于任二相邻透镜间的间距。

7.如权利要求1所述的定焦投影镜头，其满足以下条件：

-1.74≤f1/f≤-1.60；

其中，f为该定焦投影镜头的焦距；f1为该第一透镜的焦距。

8.如权利要求1所述的定焦投影镜头，其满足以下条件：

2.02≤f2/f≤2.17；

其中，f为该定焦投影镜头的焦距；f2为该第二透镜的焦距。

9.如权利要求1所述的定焦投影镜头，其满足以下条件：

-0.85≤f3/f≤-0.80；

其中，f为该定焦投影镜头的焦距；f3为该第三透镜的焦距。

10.如权利要求1所述的定焦投影镜头，其满足以下条件：

1.66≤f4/f≤1.81；

其中，f为该定焦投影镜头的焦距；f4为该第四透镜的焦距。

11.如权利要求1所述的定焦投影镜头，其中该第二透镜的折射率大于1.8。

12.如权利要求2或11所述的定焦投影镜头，其中该第五透镜的折射率大于1.7。

13.如权利要求1所述的定焦投影镜头，还包含有一光阑，位于该第二透镜与该第三透镜之间。

14.一种定焦投影镜头，包含有由一成像侧至一像源侧且沿一光轴依序排列设置的一第一透镜、一第二透镜、一第三透镜、一第四透镜、一第五透镜以及一第六透镜，该定焦投影镜头中透镜的数量为六个，且投影时，光线由该像源侧进入该定焦投影镜头，并由该成像侧离开该定焦投影镜头，其中：

该第一透镜具有负屈光力；

该第二透镜具有正屈光力，且为一双凸透镜；

该第三透镜具有负屈光力；

该第四透镜具有正屈光力；

该第五透镜具有正屈光力；以及

该第六透镜具有正屈光力，其中该第六透镜的至少一表面为多曲面，该第六透镜为多曲面的表面的曲率半径数值的变化趋势，由该光轴通过处往透镜边缘递减；

其满足以下条件：

1.81≤f5/f≤1.89；

其中，f为该定焦投影镜头的焦距；f5为该第五透镜的焦距。

15.一种定焦投影镜头，包含有由一成像侧至一像源侧且沿一光轴依序排列设置的一第一透镜、一第二透镜、一第三透镜、一第四透镜、一第五透镜以及一第六透镜，该定焦投影镜头中透镜的数量为六个，且投影时，光线由该像源侧进入该定焦投影镜头，并由该成像侧离开该定焦投影镜头，其中：

该第一透镜具有负屈光力；

该第二透镜具有正屈光力，且为一双凸透镜；

该第三透镜具有负屈光力；

该第四透镜具有正屈光力；

该第五透镜具有正屈光力；以及

该第六透镜具有正屈光力，其中该第六透镜的至少一表面为多曲面，该第六透镜为多曲面的表面的曲率半径数值的变化趋势，由该光轴通过处往透镜边缘递减；

其满足以下条件：

3.33≤f6/f≤3.50；

其中，f为该定焦投影镜头的焦距；f6为该第六透镜的焦距。

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