CN112462491A - 投影镜头及投影机 - Google Patents

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Abstract

一种投影镜头，包括由一缩小侧往一放大侧依序排列的第一透镜、第二透镜、孔径光阑、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜以及凹面镜。第一透镜为投影镜头中最接近缩小侧的透镜。第二透镜的外径小于第一透镜的外径。第五透镜的外径大于第四透镜的外径。第六透镜为投影镜头中最接近放大侧的透镜。第六透镜的外径小于第五透镜的外径，其中投影镜头在对焦时，第一透镜、第二透镜、孔径光阑及第三透镜相对凹面镜为固定，且第四透镜可相对凹面镜沿光轴移动。投影镜头中具有屈光度的透镜数量为9至30。一种应用前述投影镜头的投影机亦被提出。

Description

投影镜头及投影机
技术领域
本发明涉及一种光学镜头及光学装置，尤其涉及一种多次成像的投影镜头及投影机。
背景技术
相较于电视机，投影机因不需使用太多空间即能投射出大尺寸影像，因此投影机在市场上占有一定的比例。
一般来说，投影机若要投影到较大的屏幕尺寸，则必须有较长的投影距离。相对地，若要在较短的投影距离投影大尺寸画面，此时会使用包括有反射镜的特殊广角镜头来减少投影所需距离。然而在目前的设计中，为了有效的减少镜头畸变以及色差，往往需要较多的透镜片数来修正前述的误差。然而增加的透镜存在镜头体积过大及成本过高的问题，因此如何兼顾镜头的体积、成本和光学效果，是本领域尚待努力的方向之一。
发明内容
本发明的一范畴提供一种投影镜头及投影机，包括一凹面反射镜，可使光阀所发出的光线通过光轴三次并产生三次成像，并且在大光圈、低畸变以及低色差的要求下具有较佳的光学品质。
本发明的一实施例提出一种投影镜头，包括由一缩小侧往一放大侧依序排列的一第一透镜、一第二透镜、一孔径光阑、一第三透镜、一第四透镜、一第五透镜、一第六透镜以及一凹面镜。第一透镜为投影镜头中最接近缩小侧的透镜。第二透镜的外径小于第一透镜的外径。第五透镜的外径大于第四透镜的外径。第六透镜为投影镜头中最接近放大侧的透镜。第六透镜的外径小于第五透镜的外径，其中投影镜头在对焦时，第一透镜、第二透镜、孔径光阑及第三透镜相对凹面镜的位置为固定，且第四透镜可相对凹面镜沿光轴移动。投影镜头中具有屈光度的透镜数量为9至30。
本发明的一实施例提出一种投影镜头，包括由一缩小侧往一放大侧依序排列的一第一透镜组、一第二透镜组以及一凹面镜。第一透镜组包括由缩小侧往放大侧依序排列的一第一透镜、一第二透镜、一孔径光阑以及一第三透镜。第一透镜为第一透镜组中最接近缩小侧的透镜。第一透镜为一非球面透镜，且第一透镜的外径大于所述第二透镜的外径。第二透镜组包括由缩小侧往放大侧依序排列的一第四透镜、一第五透镜及一第六透镜。第四透镜为第二透镜组中最接近缩小侧的透镜。第六透镜为第二透镜组中最接近放大侧的透镜。第五透镜的外径大于第四透镜及第六透镜的外径，其中投影镜头在对焦时，第一透镜组相对凹面镜的位置为固定，且第二透镜组可沿光轴移动。投影镜头中具有屈光度的透镜数量为9至30。
本发明的一实施例提出一种投影镜头，包括由一缩小侧往一放大侧依序排列的一第一透镜组、一第二透镜组以及一凹面镜。第一透镜组包括由缩小侧往放大侧依序排列的一第一透镜、一第二透镜、一孔径光阑以及一第三透镜。第一透镜为第一透镜组中最接近缩小侧的透镜。第一透镜为一非球面透镜，且第一透镜的外径大于第二透镜的外径。第二透镜组包括由缩小侧往放大侧依序排列的一第四透镜、一第五透镜及一第六透镜。第四透镜为第二透镜组中最接近缩小侧的透镜。第六透镜为第二透镜组中最接近放大侧的透镜。第五透镜的外径大于第四透镜及第六透镜的外径。第二透镜组的第四透镜和第六透镜之间包括一反光镜，其中投影镜头在对焦时，第一透镜组相对凹面镜的位置为固定，且第二透镜组可相对凹面镜沿光轴移动。投影镜头中第一透镜组和反光镜之间的光轴有转折且非单一直线。投影镜头中具有屈光度的透镜数量为9至30。
本发明的一实施例提出一种投影机，包括一光源、一光阀、一投影镜头、一第一透镜组、一第二透镜组以及一凹面镜。光阀设于光源的光路下游。投影镜头设于光阀的光路下游，包括由一缩小侧往一放大侧依序排列的一第一透镜组、一第二透镜组以及一凹面镜。第一透镜组包括由缩小侧往放大侧依序排列的一第一透镜、一第二透镜、一孔径光阑以及一第三透镜。第一透镜为第一透镜组中最接近缩小侧的透镜。第一透镜的外径大于第二透镜的外径第一透镜的外径为光阀的反应表面的对角线长度的两倍或以上。第二透镜组包括由缩小侧往放大侧依序排列的一第四透镜、一第五透镜及一第六透镜。第四透镜为第二透镜组中最接近缩小侧的透镜。第六透镜为第二透镜组中最接近放大侧的透镜。第五透镜的外径大于第四透镜及第六透镜的外径，其中投影镜头在对焦时，第一透镜组相对凹面镜的位置为固定，且第二透镜组可相对凹面镜沿光轴移动。投影镜头中具有屈光度的透镜数量为9至30。
基于上述，在本发明的一实施例中的投影镜头及应用其投影镜头的投影机可让光阀所发出的光束通过光轴三次而产生三次成像，并且在大光圈、低畸变以及低色差的要求下具有良好的光学品质。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1为本发明第一实施例的投影机的示意图。
图2为本发明第一实施例的投影镜头的剖面示意图。
图3为本发明第一实施例的光阀的示意图。
图4为本发明第一实施例的投影镜头的成像光学模拟数据图。
图5为本发明第二实施例的投影镜头的剖面示意图。
图6为本发明第二实施例的投影镜头的成像光学模拟数据图。
图7为本发明第三实施例的投影镜头的剖面示意图。
图8为本发明第三实施例的投影镜头的成像光学模拟数据图。
图9为本发明第四实施例的投影镜头的剖面示意图。
图10为本发明第四实施例的投影镜头的成像光学模拟数据图。
图11为本发明第五实施例的投影镜头的剖面示意图。
图12为本发明第五实施例的投影镜头的成像光学模拟数据图。
图13A为本发明第六实施例的投影镜头的剖面示意图。
图13B为本发明第七实施例的投影镜头的剖面示意图。
图14为本发明第六实施例的投影镜头的成像光学模拟数据图。
图15为本发明第八实施例的投影镜头的剖面示意图。
具体实施方式
图1为本发明第一实施例的投影机的示意图。请参照图1。在本实施例中，投影机10包括光源20、光阀30以及投影镜头100。
光源20用以提供出不同波长的光以作为影像光的来源。在本实施例中，光源20例如是能提供红、绿及蓝等可见光或例如是红外光或紫外光等不可见光的发光二极管(Light-emitting diode，LED)或激光二极管(laser diode，LD)。然而，本发明并不限定光源20的种类或形态，其详细结构及实施方式可以由所属技术领域的通常知识获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。
光阀30，可用以将不同波长的照明光转换成影像光。光阀30可例如是液晶覆硅板(Liquid Crystal On Silicon panel，LCoS panel)、数字微镜元件(Digital Micro-mirror Device，DMD)等反射式光调变器，光阀30也可以是透光液晶面板(TransparentLiquid Crystal Panel)，电光调变器(Electro-Optical Modulator)、磁光调变器(Magneto-Optic modulator)、声光调变器(Acousto-Optic Modulator，AOM)等穿透式光调变器，本发明对光阀30的型态及其种类并不加以限制。在本实施例中。光阀30为一数字微镜元件，其包括一个由多数微透镜所组成的反射表面，可将照明光束转换为具有影像资讯的光束。前述转换的详细步骤及实施方式可以由所属技术领域的通常知识获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。
投影镜头100用以将影像光投射并成像于一目标的投影面上。投影镜头100例如包括具有屈光度的一或多个透镜的组合，透镜例如包括双凹透镜、双凸透镜、透镜两光学表面形状分别为凹凸、平凸或是平凹的透镜等，非平面镜片。在一些实施例中，除透镜及光圈等元件外，投影镜头100中的各透镜之间亦可选择性的增设平面反射镜或曲面反射镜等元件，以反射及转折光束的光路，并将来自光阀30的影像光投射至投影目标。投影镜头100的详细设计将于后续说明。
在本实施例中，投影机10还包括玻璃盖40、棱镜50以及穿透式平顺图像装置60等元件。
玻璃盖40用以防尘而保护光阀。
棱镜50，用以调整不同波长的光的光路径。于本例中，棱镜可利用其中的全反射面的设计来反射特定入射角度范围的光束并允许让另一入射角度范围的光束通过。于本例中，棱镜50由两枚呈三角柱体的单体棱镜所组成，惟其不以为限，其亦可仅包括单枚单体棱镜或包括3枚或更多的单体棱镜；于本例中，棱镜50按光路的行进方式，为一TIR棱镜；惟其亦可以一RTIR棱镜取代之。
穿透式平顺图像装置(Transmissive Smooth Picture，TSP)60，可沿单轴或多轴晃动而使得投影后的影像的像素点很小程度地晕开，借此增加解析度。
于本例中，光阀30设于光源20的光路下游，投影镜头100设于光阀30的光路下游。详细而言，在本实施例中，光源20所提供的光束传递依序经过棱镜50、玻璃盖40至光阀30。光阀30将光束转换为具有影像资讯的影像光束，影像光束随后可依序经过玻璃盖40、棱镜50、穿透式平顺图像装置60至投影镜头100，最后影像光束借由投影镜头100投射并成像于投影机10外的投影面上。
图2为本发明第一实施例的投影镜头的剖面示意图。请参照图2。图2所显示的投影镜头100至少可应用于图1所显示投影机10中，故以下将以应用于图1的投影机10为例说明，但本发明并不限于此。投影镜头100包括透镜组150、透镜组140以及凹面镜130。
于本例中，凹面镜130具有一非球面表面。凹面镜130的开口可选择性地设有一透光玻璃盖(未绘示于图1)，以将凹面镜130中的凹陷部分封闭为一密闭公间以为防尘之效。于本例中，凹面镜130相对投影镜头100的光轴A是轴对称的，但不以此为限。需要时，凹面镜130可按需求被切裁，如将凹面镜130在光轴上方，靠近出光方向的，特定部分裁切，即为一例。再者，于凹面镜130被切裁时，凹面镜130将有一上开口和面对透镜组140的侧向开口，此时，可选择性的于上开口及侧向开口分设一玻璃盖以为防尘之效。
在本实施例中，投影镜头100中具有屈光度的透镜数量为13枚。而投影镜头100中具有屈光度的透镜数量在9枚以上，并于15枚及30枚或以下时，其有最佳及较佳的成本效益。此外，于本实施例中，投影镜头100为定焦镜头。
在本实施例中，透镜组150与透镜组140为共光轴。此外，透镜组140中具有屈光度的透镜数量为7，透镜组140中包括的透镜数量在少于等于7、10或15时，其有最佳、较佳及佳的成本效益。此外，在本实施例中，透镜组140包括至少两个非球面透镜，可有效的减少透镜的数量并改善像差。
在本实施例中，透镜组150包括了六枚透镜以及一设于其中的孔径光阑160，透镜组150中包括的透镜数量在少于等于6、10或15时，其有最佳、较佳及佳的成本效益。
详细而言，在本实施例中，投影镜头100透镜组150、透镜组140以及凹面镜130沿投影镜头100的光轴A由缩小侧110往放大侧120依序排列。其中缩小侧110是投影镜头100的光线输入侧，而放大侧120是投影镜头100的光线输出侧。在投影镜头100朝缩小侧110的一侧中，光阀30、玻璃盖40、棱镜50以及穿透式平顺图像装置60由缩小侧110往放大侧120依序排列于投影镜头100之前。
于本实施例中，在透镜组150中，沿投影镜头100的光轴A由缩小侧110往放大侧120依序排列包括透镜L13、透镜L12、透镜L11、透镜L10、透镜L9、孔径光阑160及透镜L8。而在透镜组140中，沿光轴A由缩小侧110往放大侧120依序排列包括透镜L7、透镜L6、透镜L5、透镜L4、透镜L3、透镜L2及透镜L1。换句话说，透镜L13为透镜组150中最接近缩小侧110的透镜，亦为投影镜头100中最接近缩小侧110的透镜。透镜L8为透镜组150中最接近放大侧120的透镜。透镜L7为透镜组140中最接近缩小侧110的透镜。透镜L1为透镜组140中最接近放大侧120的透镜，亦为投影镜头100中最接近放大侧120的，具有屈光度的，透镜。于本实施例中，孔径光阑160设于透镜L8和透镜L9之间，亦即，其不是位在透镜组150第一或最后一枚光学元件。
于本实施例中，透镜L1及透镜L2为复合透镜，复合透镜可以利用多种方式相互固定，例如是以机构方式夹紧或是将两者以黏胶固定亦可。透镜L9、透镜L10及透镜L11为复合透镜，例如是三胶合透镜。于本例中，前述的各复合透镜均胶合透镜。于本实施例中，透镜L4、透镜L6及透镜L13为非球面透镜，亦即非球面透镜数量为3枚。
此外，于本实施例中，透镜L7为透镜组140中最接近缩小侧110的透镜。
于本实施例中，透镜中有两个尺寸参数，一者为通光孔径RF(Clear aperture，CA)，又称光学有效径。通光孔径可简略理解为各透镜的光学有效区。另一者为透镜的外径TRF，外径TRF是指透镜中包括通光孔径及其他非光学有效区部分的外轮廓的最大直径。而于本例中，通光孔径RF和外径TRF是呈正相关的，但透镜的通光孔径RF与外径TRF之间并无特定比例关系。而透镜L7、透镜L6及透镜L5的通光孔径RF及外径TRF均依序渐增；而透镜L5、透镜L4、透镜L3、透镜L2及透镜L1的通光孔径RF及外径TRF均依序渐减；而透镜L13、透镜L12、透镜L11、透镜L10、透镜L9的通光孔径RF及外径TRF均依序渐减，而透镜L8的通光孔径RF分别大于透镜L13、透镜L12、透镜L11、透镜L10及透镜L9的通光孔径。透镜L8的外径TRF亦分别大于透镜L13、透镜L12、透镜L11、透镜L10及透镜L9的外径TRF。
透镜L1为透镜组140中最接近放大侧120且通光孔径RF及外径TRF最小的透镜。具体而言，在透镜组140中，透镜的通光孔径RF及外径TRF的变化由缩小侧110至放大侧120呈现先由小变大再由大变小的变化。
在本实施例中，投影镜头100为超短焦镜头，举例来说，镜头总长TL为透镜L13的朝向缩小侧110的表面(即表面S25)至凹面镜130(即表面S1)于投影镜头100的光轴A上的距离，且EFL为投影镜头100的有效焦距。在TL/EFL≧100、TL/EFL≧70及TL/EFL≧50时，其所需投影距离的表现分别为最佳、较佳及佳。于本例中，TL/EFL为106.1。另一方面，在本实施例中，投影镜头100在对焦时，透镜组150中各个透镜及光圈等元件均固定于投影镜头100的光轴A上，且无论是水平或垂直于光轴A的方向上均相对凹面镜130的位置及距离均为固定。在对焦时，透镜组140中的一枚或是多枚透镜相对于凹面镜130为可动的。于本例中，最靠近透镜组150的透镜，如透镜L7，可相对凹面镜130沿投影镜头的光轴A移动。由于，透镜组150中的透镜在对焦时全数固定，而透镜组150最接近缩小侧的一枚透镜在对焦时需为可动，借此可区别透镜组140及透镜组150。于本例中，凹面镜130、透镜组140及透镜组150为共光轴。
图3为本发明第一实施例的光阀的示意图。请参照图2及图3。另外，投影镜头100的缩小侧110具有实质上的远心(Telecentric)特性，举例来说，远心镜头是具有至少一个无限远光瞳的镜头。就主光线而言，具有无限远光瞳表示(a)如果入射光瞳在无限远，则主光线与物体空间的光轴平行，或(b)如果出射光瞳在无限远，则主光线与影像空间的光轴平行。在实际的应用中，远心光瞳实际上并不一定要在无限远，因为离镜头光学表面足够大的距离的具有入射或出射光瞳的镜头实质上即可当作远心系统操作。此类镜头的主光线实质上会与光轴平行，因此镜头一般在功能上会等同于光瞳的理论(高斯)位置在无限远的镜头。于本例中，光束由缩小侧110进入投影镜头时，光束的各主光线L(chief ray)均分别实质平行于投影镜头100的光轴A。各主光线L为实质平行于投影镜头100的光轴行进的，例如，主光线L相对光轴的倾斜角例如小于或等于5度，本发明并不限于此。
再者，请参照图3。投影镜头100在像平面上有一对应的像高IMH。于本例中，缩小侧的像平面上设有一光阀30，像高IMH等同光轴A至光阀30的反应表面的对角线的最大直线长度。
对应于投影镜头100缩小侧的远心特性，本例中，投影镜头100中最接近缩小侧110的透镜的外径TRF(包括光学有效区及无效区)以及通光孔径RF都较像高IMH大两倍或以上。于本例中，通光孔径RF除以像高IMH(RF/IMH)约为3。而外径TRF较通光孔径RF大，故外径TRF除以像高IMH(TRF/IMH)亦大于3。
于本例中，投影镜头100为三次成像系统。投影镜头100的第一中间像形成于透镜L5与透镜L4之间。第二中间像形成于透镜L1与凹面镜130之间。随后，投影镜头100会将光束投影至投影表面(例如是投影屏幕)上成像，为三次成像。
于本例中，透镜L5的出光端(面向透镜L4侧)及透镜L4入光端(面向透镜L5侧)均分别具有非远心特性。另外，透镜L5和透镜L4之间的光束的各主光线L实质上非全平行于投影镜头100的光轴A。
本例中，投影镜头100可将位于第一像平面上的光阀30所输入的光线投影到投影表面的第二像平面上成像。于本例中，投影表面处可设有一投影屏幕或平整表面，以提高成像品质。而由前述的第一像表面的中央出发，到达第二像表面的中央的光束，会穿过透镜组140、透镜组150或凹面镜130的光轴共三次。
举例来说，投影镜头100使由光阀30传递进入投影镜头100的光束的主光线L，在透镜L9和透镜L10的光路之间、透镜L1和凹面镜130的光路之间以及凹面镜130的光路下游分别穿过投影镜头100的光轴A，共三次。
于本例中，投影镜头100的投射比约为0.22，而光圈值F/#为1.8，并可经适度调整后为介于1.7至1.9之间。
在本实施例中，前述的各元件的实际设计可见于下列表一。
表一
Figure BDA0002245557970000101
Figure BDA0002245557970000111
请同时参照图2、表一。具体来说，在本实施例的投影镜头100中，凹面镜130具有表面S1，且表面S1为非球面表面。透镜L1由放大侧120至缩小侧110具有表面S2，透镜L2由放大侧120至缩小侧110依序具有表面S3与表面S4，依此类推，各元件所对应的表面则不再重复赘述。其中，孔径光阑160的成像面以表面S17来表示，且其曲率半径为无限大(即为垂直光轴A的平面)；而透镜L1与透镜L2、透镜L9与透镜L10以及透镜L11与透镜L12分别具有共同的表面S3、表面S19以及表面S20，意思是，透镜L2与透镜L3为沿着光轴A上相连结的两个透镜，或者是双胶合透镜。透镜L9、透镜L10与透镜L11为沿着光轴A上相连结的三个透镜，或者是三胶合透镜。
此外，表一中的间隔为所述表面由放大侧120至缩小侧110的下一个表面之间的间隔的倒数，例如是，透镜L1的厚度为10.45毫米，透镜L2的厚度为1.00毫米，而透镜L2和透镜L3的距离0.20毫米，依此类推而不再重复赘述。表一中，“表面”编号旁有标示＊符号者，代表其为非球面表面。
此外，表一中的曲率半径即为所述表面的曲率半径，其正负值代表了弯曲的方向，例如是，透镜L3的表面S5的曲率半径为负，且透镜L3的表面S6的曲率半径为正，因此，透镜L3为双凸透镜。透镜L6的表面S11的曲率半径为负，透镜L6的表面S12的曲率半径为负，因此，透镜L6为凹面朝向缩小侧110的弯月形透镜，依此类推。
在本实施例中，凹面镜130的表面S1、透镜L4的表面S7及表面S8、透镜L6的表面S11表面S12以及透镜L13的表面S24及表面S25为非球面表面。下方表二列出凹面镜130的表面S1、透镜L4的表面S7与表面S8、透镜L6的表面S11与表面S12以及透镜L13的表面S24与表面S25的二次曲面系数值K与各阶非球面系数A-G。非球面多项式可用下列公式表示：
Figure BDA0002245557970000121
其中，x为光轴A方向的偏移量(sag)，c’是密切球面(Osculating Sphere)的半径的倒数，也就是接近光轴处的曲率半径的倒数，K是二次曲面系数，y是非球面高度，即为从透镜中心往透镜边缘的高度。A-G分别代表非球面多项式的各阶非球面系数。
表二
Figure BDA0002245557970000122
Figure BDA0002245557970000131
图4为本发明第一实施例的投影镜头的成像光学模拟数据图。请参照图4。图4为投影镜头100的光学传递函数曲线图(modulation transfer function，MTF)，其横轴为每周期/毫米(mm)的空间频率(spatial frequency in cycles per millimeter)，纵轴为光学转移函数的模数(modulus of the optical transfer function)，T代表在子午方向的曲线，S代表在弧矢方向的曲线，而“TS”后面的数值代表像高。由此可验证，本实施例的投影镜头100所显示出的光学转移函数曲线在标准范围内，故具有良好的光学成像品质，如图4所显示。
图5为本发明第二实施例的投影镜头的剖面示意图。请参照图5。图5所显示的投影镜头100A至少可应用于图1所显示投影机10中，故以下将以应用于图1的投影机10为例说明，但本发明并不限于此。本实施例的投影镜头100A类似于图2所显示的投影镜头100，两者主要差别在于，在本实施例中，投影镜头100A的透镜组150具有两组双胶合透镜，且透镜组140也具有两组双胶合透镜。
详细而言，在本实施例中，在透镜组150中，沿光轴A由缩小侧110往放大侧120依序排列包括透镜L15、透镜L14、透镜L13、透镜L12、透镜L11、透镜L10、孔径光阑160及透镜L9。而在透镜组140中，沿光轴A由缩小侧110往放大侧120依序排列包括透镜L8、透镜L7、透镜L6、透镜L5、透镜L4、透镜L3、透镜L2及透镜L1。换句话说，透镜L15为透镜组150中最接近缩小侧110的透镜，亦为投影镜头100A中最接近缩小侧110的透镜。透镜L9为透镜组150中最接近放大侧120的透镜。透镜L8为透镜组140中最接近缩小侧110的透镜。透镜L1为透镜组140中最接近放大侧120的透镜，亦为投影镜头100A中最接近放大侧120的透镜。
在本实施例中，前述的各元件的实际设计可见于下列表三。表三的解读方式同表一，故不予赘述。
表三
Figure BDA0002245557970000141
Figure BDA0002245557970000151
请同时参照图5、表三。其中，透镜L1与透镜L2、透镜L3与透镜L4、透镜L10与透镜L11以及透镜L12与透镜L13为复合透镜，例如是双胶合透镜。透镜L5、透镜L7及透镜L15为非球面透镜。换句话说，即凹面镜130的表面S1、透镜L5的表面S8及表面S9、透镜L7的表面S12表面S13以及透镜L15的表面S27及表面S28为非球面表面。此外，其余的光学特性及其效果可参照图1的投影镜头100说明，在此不再赘述。
下方表四列出凹面镜130的表面S1、透镜L5的表面S8与表面S9、透镜L7的表面S12与表面S13以及透镜L15的表面S27与表面S28的二次曲面系数值K与各阶非球面系数A-G。
表四
Figure BDA0002245557970000161
图6为本发明第二实施例的投影镜头的成像光学模拟数据图。请参照图6。图6为投影镜头100A的光学传递函数曲线图(modulation transfer function，MTF)，图6的解读方式同图3，故不予赘述。由此可验证，本实施例的投影镜头100A所显示出的光学转移函数曲线在标准范围内，故具有良好的光学成像品质。
图7为本发明第三实施例的投影镜头的剖面示意图。请参照图7。图7所显示的投影镜头100B至少可应用于图1所显示投影机10中，故以下将以应用于图1的投影机10为例说明，但本发明并不限于此。本实施例的投影镜头100B类似于图2所显示的投影镜头100，两者主要差别在于，在本实施例中，投影镜头100B的透镜组150具有两组双胶合透镜，且透镜组140也具有两组双胶合透镜。此外，投影镜头100B的透镜组140中非球面透镜的位置与投影镜头100的透镜组140中非球面透镜的位置不同。
在本实施例中，前述的各元件的实际设计可见于下列表五。下表的解读方式同表一，重复的内容将不予赘述。
表五
Figure BDA0002245557970000171
Figure BDA0002245557970000181
请同时参照图7、表五。其中，透镜L1与透镜L2、透镜L3与透镜L4、透镜L10与透镜L11以及透镜L12与透镜L13为复合透镜，例如是双胶合透镜。透镜L6、透镜L7及透镜L15为非球面透镜。换句话说，即凹面镜130的表面S1、透镜L6的表面S10及表面S11、透镜L7的表面S12表面S13以及透镜L15的表面S27及表面S28为非球面表面。此外，其余的光学特性及其效果可参照图1的投影镜头100说明，在此不再赘述。
下方表六列出凹面镜130的表面S1、透镜L6的表面S10及表面S11、透镜L7的表面S12表面S13以及透镜L15的表面S27及表面S28的二次曲面系数值K与各阶非球面系数A-G。
表六
Figure BDA0002245557970000191
图8为本发明第三实施例的投影镜头的成像光学模拟数据图。请参照图8。图8为投影镜头100B的光学传递函数曲线图(modulation transfer function，MTF)，图8的解读方式同图3，将不予赘述。由此可验证，本实施例的投影镜头100B所显示出的光学转移函数曲线在标准范围内，故具有良好的光学成像品质。
图9为本发明第四实施例的投影镜头的剖面示意图。请参照图9。图9所显示的投影镜头100C至少可应用于图1所显示投影机10中，故以下将以应用于图1的投影机10为例说明，但本发明并不限于此。本实施例的投影镜头100C类似于图2所显示的投影镜头100，两者主要差别在于，在本实施例中，投影镜头100B的透镜组140中最靠近缩小侧110的透镜为非球面透镜。
在本实施例中，前述的各元件的实际设计可见于下列表七。下表的解读方式同表一，重复的内容将不予赘述。
表七
Figure BDA0002245557970000201
Figure BDA0002245557970000211
请同时参照图9、表七。其中，透镜L1与透镜L2为复合透镜，例如是双胶合透镜，而透镜L8、透镜L9与透镜L10为复合透镜，例如是三胶合透镜。透镜L4、透镜L6及透镜L12为非球面透镜。换句话说，即凹面镜130的表面S1、透镜L4的表面S7及表面S8、透镜L6的表面S11表面S12以及透镜L12的表面S22及表面S23为非球面表面。此外，其余的光学特性及其效果可参照图1的投影镜头100说明，在此不再赘述。
下方表八列出凹面镜130的表面S1、透镜L4的表面S7及表面S8、透镜L6的表面S11表面S12以及透镜L12的表面S22及表面S23的二次曲面系数值K与各阶非球面系数A-G。
表八
Figure BDA0002245557970000212
Figure BDA0002245557970000221
图10为本发明第四实施例的投影镜头的成像光学模拟数据图。请参照图10。图10为投影镜头100C的光学传递函数曲线图(modulation transfer function，MTF)，图10的解读方式同图3，将不予赘述。由此可验证，本实施例的投影镜头100C所显示出的光学转移函数曲线在标准范围内，故具有良好的光学成像品质，如图10所显示。
图11为本发明第五实施例的投影镜头的剖面示意图。请参照图11。图11所显示的投影镜头100D至少可应用于图1所显示投影机10中，故以下将以应用于图1的投影机10为例说明，但本发明并不限于此。本实施例的投影镜头100D类似于图2所显示的投影镜头100，两者主要差别在于，在本实施例中，投影镜头100D的透镜组150具有两组双胶合透镜。
在本实施例中，前述的各元件的实际设计可见于下列表九。下表的解读方式同表一，重复的内容将不予赘述。
表九
Figure BDA0002245557970000231
Figure BDA0002245557970000241
请同时参照图11、表九。其中，透镜L1与透镜L2、透镜L9与透镜L10以及透镜L11与透镜L12为复合透镜，例如是双胶合透镜。透镜L4、透镜L6及透镜L14为非球面透镜。换句话说，即凹面镜130的表面S1、透镜L4的表面S7及表面S8、透镜L6的表面S11表面S12以及透镜L14的表面S26及表面S27为非球面表面。此外，其余的光学特性及其效果可参照图1的投影镜头100说明，在此不再赘述。
下方表十列出凹面镜130的表面S1、透镜L4的表面S7及表面S8、透镜L6的表面S11表面S12以及透镜L14的表面S26及表面S27的二次曲面系数值K与各阶非球面系数A-G。
表十
Figure BDA0002245557970000242
Figure BDA0002245557970000251
图12为本发明第五实施例的投影镜头的成像光学模拟数据图。请参照图12。图12为投影镜头100D的光学传递函数曲线图(modulation transfer function，MTF)，图12的解读方法同图3，重复部分将不予赘述。由此可验证，本实施例的投影镜头100D所显示出的光学转移函数曲线在标准范围内，故具有良好的光学成像品质，如图12所显示。
图13A为本发明第六实施例的投影镜头的剖面示意图。图13B为本发明第七实施例的投影镜头的剖面示意图。请参照图13A及图13B。图13A所显示的投影镜头100E至少可应用于图1所显示投影机10中，故以下将以应用于图1的投影机10为例说明，但本发明并不限于此。本实施例的投影镜头100E类似于图2所显示的投影镜头100，两者主要差别在于，在本实施例中，投影镜头100E的透镜组150具有两组双胶合透镜。此外，投影镜头100E还包括玻璃盖170，玻璃盖170位于透镜组140与凹面镜130之间。图13A的例中，玻璃盖170与凹面镜130之间是有保留空间的，但其大小及位置仅为示意，实际上，玻璃盖170可按需求平移并与凹面镜130连接且其大小足以封闭凹面镜130的整个开口，以为防尘之效。另外，在应用时，亦可采如图13B中投影镜头100E2的设计，其差别在于，投影镜头100E2将上述玻璃盖170平移至与凹面镜130接触并确保两者之间为封闭，即可盖设于凹面镜130的侧方开口，而当凹面镜130有经切裁时，则凹面镜130于切裁侧的开口侧亦可进一步包括另一玻璃盖170A，以确保防尘效果不被影响，但本发明并不限于此。而图13A及图13B中所述的凹面镜130的切裁及玻璃盖170、170A的设计可自由套用于各实施例中。
在本实施例中，前述图13A所显示投影镜头100E的各元件的实际设计可见于下列表十一。下表的解读方法同表一，重复部分将不予赘述。
表十一
Figure BDA0002245557970000261
Figure BDA0002245557970000271
请同时参照图13A、表十一。其中，透镜L1与透镜L2、透镜L9与透镜L10以及透镜L11与透镜L12为复合透镜，例如是双胶合透镜。透镜L4、透镜L6及透镜L14为非球面透镜。换句话说，即凹面镜130的表面S1、透镜L4的表面S9及表面S10、透镜L6的表面S13表面S14以及透镜L14的表面S28及表面S29为非球面表面。此外，其余的光学特性及其效果可参照图1的投影镜头100说明，在此不再赘述。
下方表十二列出凹面镜130的表面S1、透镜L4的表面S9及表面S10、透镜L6的表面S13表面S14以及透镜L14的表面S28及表面S29的二次曲面系数值K与各阶非球面系数A-G。
表十二
Figure BDA0002245557970000281
图14为本发明第六实施例的投影镜头的成像光学模拟数据图。请参照图14。图14为投影镜头100E的光学传递函数曲线图(modulation transfer function，MTF)，图14的解读方法同图3，重复部分将不予赘述。由此可验证，本实施例的投影镜头100E所显示出的光学转移函数曲线在标准范围内，故具有良好的光学成像品质。
图15为本发明第八实施例的投影镜头的剖面示意图。请参照图15。本实施例的投影镜头100F类似于图5所显示的投影镜头100A。两者不同之处在于，在本实施例中，投影镜头100F还包括一反光镜180。反光镜180配置于透镜组140中透镜L5与透镜L6之间，用以转折光线的行进方向，但本发明并不限于此。如此一来，投影镜头100F可适应于不同种类的投影机中，且配置反光镜180可缩减投影镜头100F的总长度。
以下表十三，为各实施例的参数列表。
表十三
Figure BDA0002245557970000291
综上所述，在本发明的一实施例中的投影镜头及应用其投影镜头的投影机可让光阀所发出的光束通过光轴三次而产生三次成像，并且在大光圈、低畸变以及低色差的要求下具有较佳的光学品质。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (24)

1.一种投影镜头，其特征在于，包括，由一缩小侧往一放大侧依序排列的：
一第一透镜，所述第一透镜为所述投影镜头中最接近所述缩小侧的透镜；
一第二透镜，所述第二透镜的外径小于所述第一透镜的外径；
一孔径光阑；
一第三透镜；
一第四透镜；
一第五透镜，所述第五透镜的外径大于所述第四透镜的外径；
一第六透镜，所述第六透镜为所述投影镜头中最接近所述放大侧的透镜，所述第六透镜的外径小于所述第五透镜的外径；以及
一凹面镜；
其中，所述投影镜头在对焦时，所述第一透镜、所述第二透镜、所述孔径光阑及所述第三透镜相对所述凹面镜的位置为固定，且所述第四透镜可相对所述凹面镜沿光轴移动；以及所述投影镜头中具有屈光度的透镜数量为9至30。
2.如权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头进一步包括：
一第一透镜组，包括所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜；以及
一第二透镜组，包括所述第四透镜、所述第五透镜以及所述第六透镜。
3.一投影镜头，其特征在于，包括，由一缩小侧往一放大侧依序排列的：
一第一透镜组，包括由所述缩小侧往所述放大侧依序排列的，一第一透镜、一第二透镜、一孔径光阑以及一第三透镜，所述第一透镜为所述第一透镜组中最接近所述缩小侧的透镜，所述第一透镜为一非球面透镜，所述第一透镜的外径大于所述第二透镜的外径；
一第二透镜组，包括由所述缩小侧往所述放大侧依序排列的，一第四透镜、一第五透镜及一第六透镜，所述第四透镜为所述第二透镜组中最接近所述缩小侧的透镜，所述第六透镜为所述第二透镜组中最接近所述放大侧的透镜，所述第五透镜的外径大于所述第四透镜及所述第六透镜的外径；以及
一凹面镜；
其中，所述投影镜头在对焦时，所述第一透镜组相对所述凹面镜的位置为固定，所述第二透镜组可相对所述凹面镜沿光轴移动；以及所述投影镜头中具有屈光度的透镜数量为9至30。
4.一投影镜头，其特征在于，包括，由一缩小侧往一放大侧依序排列的：
一第一透镜组，包括由所述缩小侧往所述放大侧依序排列的，一第一透镜、一第二透镜、一孔径光阑以及一第三透镜，所述第一透镜为所述第一透镜组中最接近所述缩小侧的透镜，所述第一透镜为一非球面透镜，所述第一透镜的外径大于所述第二透镜的外径；
一第二透镜组，包括由所述缩小侧往所述放大侧依序排列的，一第四透镜、一第五透镜及一第六透镜，所述第四透镜为所述第二透镜组中最接近所述缩小侧的透镜，所述第六透镜为所述第二透镜组中最接近所述放大侧的透镜，所述第五透镜的外径大于所述第四透镜及所述第六透镜的外径，所述第二透镜组的所述第四透镜和所述第六透镜之间包括一反光镜；以及
一凹面镜；
其中，所述投影镜头在对焦时，所述第一透镜组相对所述凹面镜的位置为固定，所述第二透镜组可相对于所述凹面镜沿光轴移动；以及所述投影镜头中具有屈光度的透镜数量为9至30。
5.如权利要求2、3或4所述的投影镜头，其特征在于，所述第一透镜组与所述第二透镜组为同光轴。
6.如权利要求2、3或4所述的投影镜头，其特征在于，所述第二透镜组中具有屈光度的透镜数量小于或等于15。
7.如权利要求6所述的投影镜头，其特征在于，所述第二透镜组包括至少两个非球面透镜。
8.如权利要求7所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头为定焦镜头。
9.如权利要求1、3或4所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头还包括：
一第七透镜，位于所述第五透镜与所述第六透镜之间，所述第七透镜的外径小于所述第五透镜的外径且大于所述第六透镜的外径，所述第五透镜与所述第七透镜之间不具有透镜，所述第五透镜与所述第七透镜之间具有一第一中间像。
10.如权利要求9所述的投影镜头，其特征在于，在所述第六透镜与所述凹面镜之间具有一第二中间像。
11.如权利要求1、3或4所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头还包括：
一第七透镜，位于所述第五透镜与所述第六透镜之间，所述第七透镜的外径小于所述第五透镜的外径且大于所述第六透镜的外径，所述第五透镜与所述第七透镜之间不具有透镜，所述第五透镜的出光端以及所述第七透镜的入光端具有非远心特性。
12.如权利要求2、3或4所述的投影镜头，其特征在于，由位于所述缩小侧的一第一像表面的中央出发，到达所述放大侧的一第二像表面的中央的光束，会穿过所述第一透镜组、所述第二透镜组或所述凹面镜的光轴共三次。
13.如权利要求1、3或4所述的投影镜头，其特征在于，TL为所述第一透镜的朝向所述缩小侧的表面至所述凹面镜于所述投影镜头的光轴上的距离，且EFL为所述投影镜头的有效焦距，所述投影镜头符合TL/EFL≧50。
14.如权利要求1、3或4所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头的所述缩小侧具有远心特性。
15.如权利要求2、3或4所述的投影镜头，其特征在于，所述第一透镜组与所述第二透镜组分别包括两个双胶合透镜。
16.一投影机，其特征在于，包括：
一光源；
一光阀，设于所述光源的光路下游；
一投影镜头，设于所述光阀的光路下游，所述投影镜头包括，由一缩小侧往一放大侧依序排列的一第一透镜组、一第二透镜组以及一凹面镜：
所述第一透镜组，包括由所述缩小侧往所述放大侧依序排列的，一第一透镜、一第二透镜、一孔径光阑以及一第三透镜，所述第一透镜为所述第一透镜组中最接近所述缩小侧的透镜，所述第一透镜的外径大于所述第二透镜的外径，所述第一透镜的外径为一像高的两倍或以上；
所述第二透镜组，包括由所述缩小侧往所述放大侧依序排列的，一第四透镜、一第五透镜及一第六透镜，所述第四透镜为所述第二透镜组中最接近所述缩小侧的透镜，所述第六透镜为所述第二透镜组中最接近所述放大侧的透镜，所述第五透镜的外径大于所述第四透镜及所述第六透镜的外径；
其中，所述投影镜头在对焦时，所述第一透镜组相对于所述凹面镜的位置为固定，所述第二透镜组可相对于所述凹面镜沿光轴移动；以及所述投影镜头中具有屈光度的透镜数量为9至30。
17.如权利要求16的投影机，其特征在于，所述第一透镜组与所述第二透镜组同光轴。
18.如权利要求16的投影机，其特征在于，所述投影镜头为定焦镜头，所述第二透镜组中具有屈光度的透镜数量小于或等于15且包括至少两个非球面透镜。
19.如权利要求16的投影机，其特征在于，所述投影镜头还包括一第七透镜，位于所述第五透镜与所述第六透镜之间，所述第七透镜的外径小于所述第五透镜的外径且大于所述第六透镜的外径，所述第五透镜与所述第七透镜之间不具有透镜，所述第五透镜与所述第七透镜之间具有一第一中间像，所述第六透镜与所述凹面镜之间具有一第二中间像。
20.如权利要求16的投影机，其特征在于，所述投影镜头还包括一第七透镜，位于所述第五透镜与所述第六透镜之间，所述第七透镜的外径小于所述第五透镜的外径且大于所述第六透镜的外径，所述第五透镜与所述第七透镜之间不具有透镜，所述第五透镜的出光端具有非远心特性。
21.如权利要求16的投影机，其特征在于，由位于所述缩小侧的一第一像表面的中央出发，到达所述放大侧的一第二像表面的中央的光束，会穿过所述第一透镜组、所述第二透镜组或所述凹面镜的光轴共三次。
22.如权利要求16的投影机，其特征在于，所述投影镜头符合TL/EFL≧50，其中TL为所述第一透镜的朝向所述缩小侧的表面至所述凹面镜于所述投影镜头的光轴上的距离，且EFL为所述投影镜头的有效焦距。
23.如权利要求16的投影机，其特征在于，所述投影镜头的所述缩小侧具有远心特性。
24.如权利要求16的投影机，其特征在于，所述第一透镜组与所述第二透镜组分别包括两个双胶合透镜。
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