CN112987270A - 光学镜头及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种光学镜头，用以接收并投影一影像光束，包括依放大侧至缩小侧依序设有第一镜组、第二镜组、第三镜组和第四镜组，以及设于第二镜组和第四镜组之间的光圈。当光学镜头变焦时，第一镜组、第二镜组和第三镜组相对光阀或光学镜头成像面为移动，且光学镜头满足下列条件：影像光束最先进入第四镜组，具有屈光度的透镜数目介于9～16片，光圈和最靠近缩小侧的透镜之间包含三胶合透镜和双胶合透镜。当光学镜头为广角端时，光学镜头两端最外侧具有屈光度的透镜表面之间沿所述光学镜头的光轴的距离介于85～110mm之间。

Description

光学镜头及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种光学镜头及其制造方法，尤其涉及一种投影镜头及其制造方法。

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。由于投影装置是借由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，投影镜头具有可变焦距的功能。利用投影镜头的变焦功能，投影装置可达成缩放影像的功效。目前，投影装置的主流是朝高亮度设计。达到高亮度的其中一种方式是令投影镜头采用大光圈的设计。然而，具变焦功能的投影镜头加工繁复且受限于较严苛的公差要求，故其较难以同时达到大光圈及高成像品质的特性。

发明内容

本发明的其他目的和优点可以从本发明实施例所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

本发明的一实施例提出一种光学镜头，用以接收并投影一影像光束，包括依放大侧至缩小侧依序设有第一镜组、第二镜组、第三镜组和第四镜组，以及设于第二镜组和第四镜组之间的光圈。当光学镜头变焦时，第一镜组、第二镜组和第三镜组相对光阀或光学镜头成像面为移动，且光学镜头满足下列条件：影像光束最先进入第四镜组，具有屈光度的透镜数目介于9～16片，光圈和最靠近缩小侧的透镜之间包含三胶合透镜和双胶合透镜。当光学镜头为广角端时，光学镜头两端最外侧具有屈光度的透镜表面之间沿所述光学镜头的光轴的距离介于85～110mm之间。本实施例光学镜头可提供一种兼具良好的光学成像品质、低热漂移量、低畸变量(distortion)、低色差、大光圈与短总长的特性，且能提供较低的制造成本及较佳的成像品质的投影镜头设计。

本发明的一实施例提出一种光学镜头，包括依一影像光束行进方向依序设有第四镜组、第三镜组、第二镜组和第一镜组，以及设于第二镜组和第四镜组之间的光圈。当光学镜头变焦时，第一镜组、第二镜组和第三镜组相对光阀或光学镜头成像面为移动，且光学镜头满足下列条件：具有屈光度的透镜数目介于9～16片，影像光束最先穿透的具有屈光度透镜直径小于最后穿透的具有屈光度透镜直径，光圈和最先穿透的具有屈光度透镜之间包含两个胶合面，以及当光学镜头为广角端时，光学镜头两端最外侧具有屈光度的透镜表面之间沿所述光学镜头的光轴的距离介于85～110mm之间。本实施例光学镜头可提供一种兼具良好的光学成像品质、低热漂移量、低畸变量、低色差、大光圈与短总长的特性，且能提供较低的制造成本及较佳的成像品质的投影镜头设计。

借由本发明实施例的设计，可提供一种兼具良好的光学成像品质、低热漂移量、低畸变量(distortion)、低色差、大光圈与短总长的特性，且能提供较低的制造成本及较佳的成像品质的投影镜头设计。再者，本发明实施例光学镜头包含11～13片镜片。当光学镜头为广角端时，光学镜头两端最外侧具有屈光度的透镜表面在光轴上的距离(OAL)小于110mm，能够提供具大光圈(F数值大于等于1.5)、高解析度、小型化、低热漂移量与短总长等特点，所以能提供较低的制造成本及较佳的成像品质的光学镜头设计。

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为依本发明一实施例的投影装置100的光学结构示意图。

图2A与图2B分别为本发明一实施例光学镜头10a在广角端(wide-end)和望远端(Tele-end)的光学结构图。

图3A与图3B分别为本发明一实施例光学镜头10a在广角端(wide-end)和望远端(Tele-end)的调制传递函数曲线(MTF)图。

图4为本发明一实施例光学镜头10b的光学结构图。

图5为本发明一实施例光学镜头10b的调制传递函数曲线(MTF)图。

图6为本发明一实施例光学镜头10c的光学结构图。

图7为本发明一实施例光学镜头10c的调制传递函数曲线(MTF)图。

图8为本发明一实施例光学镜头10d的光学结构图。

图9为本发明一实施例光学镜头10d的调制传递函数曲线(MTF)图。

图10为图1配置于缩小侧的光阀的概要示意图。

具体实施方式

有关本发明前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的多个实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。另外，下列实施例中所使用的用语“第一”、“第二”是为了辨识相同或相似的元件而使用，且方向用语例如“前”、“后”等，仅是参考附加图式的方向，并非用以限定所述元件。

图1为本发明一实施例的投影装置100的光学结构示意图。请参照图1，本实施例的投影装置100包括照明单元110、光阀120、投影镜头10及屏幕130。照明单元110用以提供照明光束L1。在本实施例中，照明单元110可以是任何用以照射于光阀120的装置，包含灯泡、激光(laser)或发光二极管(LED)等光源。光阀120配置于照明光束L1的传递路径上，且用以将照明光束L1转换成影像光束L2。在本实施例中，光阀120例如是数字微镜元件(digitalmicro-mirror device，DMD)、硅基液晶面板(liquid-crystal-on-silicon panel)、液晶面板(LCD)或其他适当的空间光调变器(spatial light modulator，SLM)等。

图2A和图2B分别为图1所示的投影镜头10的第一实施例的投影镜头10a在广角端(wide-end)和望远端(Tele-end)的光学结构示意图。请参照图1及图2A-2B，本实施例的投影镜头10a配置于影像放大侧OS及影像缩小侧IS之间，在投影装置100中，影像放大侧OS对应为屏幕130，影像缩小侧IS对应为光阀120，投影镜头10a位于影像光束L2的传递路径上，用以将来自光阀120的影像光束L2投射至屏幕130上，以在屏幕130上形成影像画面(未图示)。投影镜头10a包含第一透镜组G1、第二透镜组G2、第三透镜组G3、光圈14、第四透镜组G4和第五透镜组G5，其中第一透镜组G1配置于屏幕130与光阀120之间，第二透镜组G2配置第一透镜组G1与光阀120之间，第三透镜组G3配置第二透镜组G2与光阀120之间，第四透镜组G4配置第三透镜组G3与光阀120之间，第五透镜组G5配置第四透镜组G4与光阀120之间，光圈14配置第三透镜组G3与第四透镜组G4之间。第一透镜组G1到第五透镜组G5的屈光度(refractive power)分别为负、正、正、正、正。本实施例的投影镜头100的F数值(F-number)在广角端(wide-end)为1.7，在望远端(Tele-end)为1.78，均大于或等于1.5，因此具有大光圈的光学特性。此外，第五透镜组G5与光阀120之间可设有光路调整机构(SP)16、棱镜(prism)18和透光保护盖(图中未显示)，例如玻璃盖(cover glass)，以保护光阀120。

在本实施例中，第一透镜组G1、第二透镜组G2、第三透镜组G3光圈14、与第四透镜组G4可沿着光轴12在光阀120与屏幕130之间相对移动，投影镜头10a的有效焦距(EFL)可随之改变，进而使投影装置100可具有缩放影像尺寸的效果。换言之，借由第一透镜组G1、第二透镜组G2、第三透镜组G3、光圈14、第四透镜组G4的搭配，本实施例的投影装置100可具有变焦的功能。

请参照图2A，当欲使本实施例的投影装置100的放大倍率较大时，第一透镜组G1和第二透镜组G2可趋向屏幕(投影镜头成像面)130移动，而第三透镜组G3和第四透镜组G4可趋向光阀120移动。此时，第一透镜组G1和第二透镜组G2与光阀120之间的可变距离变大，而第三透镜组G3、光圈14和第四透镜组G4与光阀120之间的可变距离变小，此即称为广角端(wide-end)。请参照图2B，当欲使本实施例的投影装置100的放大倍率较小时，第一透镜组G1和第二透镜组G2可趋向光阀120移动，而第三透镜组G3、光圈14和第四透镜组G4可趋向屏幕(投影镜头成像面)130移动。此时，第一透镜组G1和第二透镜组G2与光阀120之间的可变距离变小，而第三透镜组G3、光圈14和第四透镜组G4与光阀120之间的可变距离变大，此即为望远端(Tele-end)。此外，当投影距离(即第一透镜组G1与屏幕130的距离)改变时，第一透镜组G1可沿着光轴12相对于光阀120做细微的移动来对焦，而使屏幕130上的影像画面由模糊变清晰。要注意的是，第五透镜组G5相对于光阀120的距离都是固定不变，不管是在变焦(zooming)或对焦(focusing)。

本发明所谓的光学元件，是指元件具有部分或全部可反射或穿透的材料所构成，通常包含玻璃或塑胶所组成。例如是透镜、棱镜或是光圈。

一透镜的物侧面(或像侧面)具有位于某区域的凸面部(或凹面部)，是指所述区域相较于径向上紧邻所述区域的外侧区域，朝平行于光轴的方向更为“向外凸起”(或“向内凹陷”)而言。

下文将举例说明本实施例的投影镜头10a的各透镜组的组成，但其并非用以限定本发明。请参照图2A，在本实施例中，第一透镜组G1包含第一透镜L1和第二透镜L2。第二透镜组G2包含第三透镜L3。第三透镜组G3包含第四透镜L4。第四透镜组G4包含第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8、第九透镜L9和第十透镜L10。第五透镜组G5包含第十一透镜L11。于本实施例中，第一透镜L1至第十一透镜L11屈光度分别为负、负、正、正、负、正、负、负、正、正、正。除第一透镜L1外，所有透镜均为玻璃球面透镜，第一透镜L1为塑胶非球面透镜，换言之，超过四分之三的透镜为玻璃球面透镜。在一实施例中，玻璃球面透镜可以用非球面透镜取代。在另一实施例中，塑胶非球面透镜可以用玻璃磨造非球面透镜取代。另外，两透镜相邻的两面有大致相同(曲率半径差异小于0.005mm)或完全相同(实质相同)的曲率半径且形成结合透镜、胶合透镜、双合透镜(doublet)或三合透镜(triplet)，例如本实施例的第五透镜L5、第六透镜L6和第七透镜L7构成三胶合透镜，且第八透镜L8及第九透镜L9构成双胶合透镜，但本发明实施例并不以此为限制。在一实施例中，三胶合透镜也可由双胶合透镜取代。再者，投影镜头10a中透镜的数量、透镜的形状及光学特性皆可视实际需求做不同的设计。本发明各具体实施例的影像放大侧OS均分别设于各图的左侧，而影像缩小侧IS均设于各图的右侧，将不予重复说明之。

本发明所指光圈14是指一孔径光阑(Aperture Stop)，光圈为一独立元件或是整合于其他光学元件上。于本实施例中，光圈是利用机构件挡去周边光线并保留中间部分透光的方式来达到类似的效果，而前述所谓的机构件可以是可调整的。所谓可调整，是指机构件的位置、形状或是透明度的调整。或是，光圈也可以在透镜表面涂布不透明的吸光材料，并使其保留中央部分透光以达限制光路的效果。在本实施例中，光圈14设置于第三透镜组G3和第四透镜组G4之间。更详细地说，光圈14配置于第四透镜L4与第五透镜L5之间，以控制入射光量。当光圈14的孔径越大时，投影镜头10a可对应到越小的F数值(F-number)。进一步地说，F数值(F-number)小可代表入射光量增大，而达到高亮度。但，此时进入投影镜头10a中且远离投影镜头10a的光轴12的光线也同时增加，进而造成像差问题。在本实施例中，由于光圈14可配置于距离光阀120较近的第四透镜L4与第五透镜L5间，所以光圈14可阻挡部分远离光轴12的光线，进而使本实施例的投影镜头10a的光学特性佳。

各透镜定义有镜片直径。举例而言，如图2A所示，镜片直径是指所述于光轴12两端的镜面转折点P、Q于垂直光轴12方向上的距离(例如镜片直径D)。再者，于本实施例中，第一透镜L1的直径(D1)为34.7mm，第十一透镜L11的直径(DL)为23.0mm。

球面透镜是指透镜前面和后面的表面都分别是球形表面的一部分，而球形表面的曲率是固定的。非球面透镜则是指透镜前后表面中，至少一表面的曲率半径会随着中心轴而变化，可以用来修正像差。光学镜头10a的透镜设计参数、外形及非球面系数分别如表一及表二所示，于本发明如下的各个设计实例中，非球面多项式可用下列公式表示：

上述的公式(1)中，Z为光轴方向的偏移量(sag)，c是密切球面(osculatingsphere)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(conic)，r是非球面高度，即为从透镜中心往透镜边缘的高度。表二的A-F分别代表非球面多项式的4阶项、6阶项、8阶项、10阶项、12阶项、14阶项系数值。然而，下文中所列举的资料并非用以限定本发明，任何本领域的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，惟其仍应属于本发明的范畴内。

<表一>

在表一中，曲率半径(mm)是指对应表面的曲率半径，间距(mm)是指两相邻表面间于光轴12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，表面S20的间距，即表面S20至表面S21间的距离，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、S2为第一透镜L1的两表面。表面S3、S4为第二透镜L2的两表面。上述两个透镜组成第一透镜组G1。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。

<表二>

	S1*	S2*
			K	-0.547	-1.089
A	-1.69E-04	-1.44E-04
			B	6.31E-07	9.81E-07
C	-1.90E-09	-3.01E-09
			D	3.09E-12	6.10E-12
E	-2.17E-15	-6.34E-15
			F	-7.29E-19	0.00E+00

表中表面有出现的＊是指所述表面为非球面表面，而若未标示即为球面之意。

曲率半径是指曲率的倒数。曲率半径为正时，透镜表面的球心在透镜的影像缩小侧方向。曲率半径为负时，透镜表面的球心在透镜的影像放大侧方向。而各透镜的凸凹可见上表。在表三中，是分别列出投影镜头10a于广角端及望远端时的一些重要参数值。其中，D1、D2、D3、D4和D5分别为第一透镜组G1至第五透镜组G5与光阀120间的距离。在本实施例中，D1、D2、D3、D4为可调(adjustable)的，借以达到缩放的效果。举例而言，当D1为97.0毫米，D2为83.3毫米，而D3为66.4毫米，D4为30.2毫米时，投影镜头10a可处于广角端(即具放大效果)。当D1为89.4毫米，D2为77.5毫米，而D3为73.7毫米，D4为34.8毫米时，投影镜头10a可处于望远端(即具缩小效果)。

<表三>

	D1	D2	D3	D4	D5
						wide	97.029	83.289	66.374	30.248	26.603
tele	89.349	77.540	73.741	34.820	26.603

图3A和3B为图2A和图2B的投影镜头10a的成像光学模拟数据图。请参照图3A，图3A为广角端的调制传递函数曲线图(modulation transfer function，MTF)，其横轴为每周期/毫米的空间频率(spatial frequency in cycles per millimeter)，纵轴是光学转移函数的模数(modulus of the OTF)。而图3B为望远端的调制传递函数曲线图(modulationtransfer function，MTF)。由于图3A及图3B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投影镜头10a可达到良好的成像效果。

本发明的F数值是以F/#来代表，如上表所标示者。本发明实施例中，F/#大于等于1.5。

本发明实施例中，光学镜头的总长是以OAL来表示，如上表所标示者。更明确的说，本实施例的总长是指光学镜头10a最接近影像放大侧的透镜表面S1与最接近影像缩小侧的透镜表面S20之间，沿光轴12量测的距离。光学镜头的镜头总长(OAL)小于110mm。本发明实施例中，光学镜头到光阀表面S21的总长是以TTL来表示，如上表所标示者。更明确的说，本实施例光学镜头到光阀表面S21的总长是指光学镜头10a最接近影像放大侧的透镜表面S1与光阀表面S21之间，沿光轴12量测的距离。光学镜头的总长(TTL)小于135mm。本实施例光学镜头最接近影像缩小侧的透镜表面S20到光阀表面S21的背焦长度，沿光轴12量测的距离，是以BFL来表示。图10绘示本发明一实施例的配置于缩小侧的光阀120的概要示意图，其视角是由光学镜头10a的放大侧往缩小侧看入。本实施例的光阀例如为一数字微镜元件(DMD)。以此为例，光学镜头10a的光轴12与光阀120的左下角端点之间的距离可定义为本发明实施例揭露的影像高度(Image circle，IM)的一半。以光轴12为圆心，IM为半径，可作出一个通过光阀120的下方两个端点的外接圆，外接圆的直径即为影像高度(Image circle，IM)。

本发明一实施例的光学投影镜头包含五个透镜组，第一透镜组例如可使用两个负屈光度(refractive power)透镜，但其并不限定。光学镜头的F数值约大于等于1.5。第四透镜组包含两个胶合透镜以修正色差，胶合透镜的透镜之间沿光轴的最小距离小于等于0.01mm。每个胶合透镜都包含曲率半径实质相同或相近的对应邻近的胶合表面。光学镜头具屈光度的透镜总片数为11～13片，且具有至少阿贝数大于70的两片透镜，其中第四透镜组中的每个胶合透镜包含一片阿贝数大于70的透镜，包含一片阿贝数小于25的透镜。

于一实施例中，光学镜头的透镜可符合1.2<D1/DL<1.9，于另一实施例可符合1.1<D1/DL<1.95，于又另一实施例可符合1.0<D1/DL<2.0，其中D1为最靠近影像放大侧的透镜L1的镜片直径，DL为最靠近影像缩小侧的透镜L11的镜片直径，借以让离开光阀的影像光以实质平行射出，以在有限空间中取得较佳的光学效果。

于一实施例中，光学镜头可符合110<TTL<135，于另一实施例可符合105<TTL<140，于又另一实施例可符合100<TTL<145，借以提供光学镜头总长的较佳设计范围，其中TTL为光学镜头最接近影像放大侧的透镜表面S1与光阀表面之间，沿光轴12量测的距离。

于一实施例中，光学镜头可符合0.06<IM/TTL<0.082，于另一实施例可符合0.058<IM/TTL<0.084，于又另一实施例可符合0.056<IM/TTL<0.086，借以提供光阀影像尺寸对应光学镜头总长的较佳设计范围，其中TTL为光学镜头最接近影像放大侧的透镜表面S1与光阀表面之间，沿光轴12量测的距离，IM(Image circle)为光学镜头光轴与光阀的左下角端点之间的距离的两倍，亦即为影像高度。

以下将说明本发明的投影镜头10的第二实施例投影镜头10b的设计。图4是本发明第二实施例的投影镜头10b架构示意图。投影镜头10b从影像放大端OS到影像缩小端IS依序包含第一透镜组G1、第二透镜组G2、第三透镜组G3、光圈14、第四透镜组G4和第五透镜组G5。第一透镜组G1到第五透镜组G5的屈光度(refractive power)分别为负、正、正、正、正。请参照图4，在本实施例中，第一透镜组G1包含第一透镜L1和第二透镜L2。第二透镜组G2包含第三透镜L3和第四透镜L4。第三透镜组G3包含第五透镜L5。第四透镜组G4包含第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8、第九透镜L9、第十透镜L10和第十一透镜L11。第五透镜组G5包含第十二透镜L12。于本实施例中，投影镜头10b的第一透镜L1至第十二透镜L12的屈光度分别为负、负、正、正、正、负、正、负、负、正、正、正，第一透镜为非球面塑胶透镜，其余透镜为球面玻璃透镜。在一实施例中，非球面塑胶透镜可以用非球面玻璃透镜取代。本实施例的第六透镜L6、第七透镜L7和第八透镜L8构成三胶合透镜，本实施例的第九透镜L9和第十透镜L10构成双胶合透镜。再者，于本实施例中，第一透镜L1的直径(D1)为34.6mm，第十二透镜L12的直径(DL)为22.4mm。光学镜头10b的透镜及其周边元件的设计参数如表四、表五和表六所示。

<表四>

S1的间距为表面S1到S2在光轴12的距离，S22的间距为表面S22到S23在光轴12的距离。

表五列出本发明的第二实施例中，投影镜头10b的非球面透镜L1表面的各阶非球面系数及二次曲面系数值。

<表五>

	S1*	S2*
			K	-0.357	-1.004
A	-1.61E-04	-1.80E-04
			B	7.04E-07	1.16E-06
C	-2.39E-09	-4.08E-09
			D	4.69E-12	8.32E-12
E	-4.40E-15	0.00E+00

在表六中，是分别列出投影镜头10b于广角端及望远端时的一些重要参数值。其中，D1、D2、D3、D4和D5分别为第一透镜组G1至第五透镜组G5与光阀120间的距离。在本实施例中，D1、D2、D3、D4为可调(adjustable)的，借以达到缩放的效果。

<表六>

	D1	D2	D3	D4	D5
						wide	97.606	84.860	66.237	32.004	27.645
tele	91.164	79.661	74.235	36.894	27.645

以下将说明本发明的投影镜头10的第三实施例投影镜头10c的设计。图6是本发明第三实施例的投影镜头10c架构示意图。投影镜头10c从影像放大端OS到影像缩小端IS依序包含第一透镜组G1、第二透镜组G2、第三透镜组G3、光圈14、第四透镜组G4和第五透镜组G5。第一透镜组G1到第五透镜组G5的屈光度(refractive power)分别为负、正、正、正、正。请参照图6，在本实施例中，第一透镜组G1包含第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3。第二透镜组G2包含第四透镜L4和第五透镜L5。第三透镜组G3包含第六透镜L6。第四透镜组G4包含第七透镜L7、第八透镜L8、第九透镜L9、第十透镜L10、第十一透镜L11和第十二透镜L12。第五透镜组G5包含第十三透镜L13。于本实施例中，投影镜头10c的第一透镜L1至第十三透镜L13的屈光度分别为负、负、正、负、正、正、负、正、负、负、正、正、正，第一透镜为非球面塑胶透镜，其余透镜为球面玻璃透镜。在一实施例中，非球面塑胶透镜可以用非球面玻璃透镜取代。本实施例的第二透镜L2和第三透镜L3构成双胶合透镜，本实施例的第七透镜L7、第八透镜L8和第九透镜L9构成三胶合透镜，本实施例的第十透镜L10和第十一透镜L11构成双胶合透镜。再者，于本实施例中，第一透镜L1的直径(D1)为35.0mm，第十三透镜L13的直径(DL)为23.95mm。光学镜头10c的透镜及其周边元件的设计参数如表七、表八和表九所示。

<表七>

S1的间距为表面S1到S2在光轴12的距离，S23的间距为表面S23到S24在光轴12的距离。

表八列出本发明的第三实施例中，投影镜头10c的非球面透镜L1表面的各阶非球面系数及二次曲面系数值。

<表八>

	S1*	S2*
			K	0.053	-1.043
A	-6.72E-05	-4.69E-05
			B	1.89E-07	3.84E-07
C	-5.61E-10	-1.26E-09
			D	1.03E-12	4.14E-12
E	-1.08E-15	0.00E+00

在表九中，是分别列出投影镜头10c于广角端及望远端时的一些重要参数值。其中，D1、D2、D3、D4和D5分别为第一透镜组G1至第五透镜组G5与光阀120间的距离。在本实施例中，D1、D2、D3、D4为可调(adjustable)的，借以达到缩放的效果。

<表九>

	D1	D2	D3	D4	D5
						wide	91.271	79.266	65.330	31.783	28.384
tele	89.132	77.325	74.189	38.247	28.384

以下将说明本发明的投影镜头10的第四实施例投影镜头10d的设计。图8是本发明第四实施例的投影镜头10d架构示意图。投影镜头10d从影像放大端OS到影像缩小端IS依序包含第一透镜组G1、第二透镜组G2、光圈14、第三透镜组G3和第四透镜组G4。第一透镜组G1到第四透镜组G4的屈光度(refractive power)分别为负、正、正、正。请参照图8，在本实施例中，第一透镜组G1包含第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4和第五透镜L5。第二透镜组G2包含第六透镜L6。第三透镜组G3包含第七透镜L7、第八透镜L8、第九透镜L9、第十透镜L10、第十一透镜L11和第十二透镜L12。第四透镜组G4包含第十三透镜L13。于本实施例中，投影镜头10d的第一透镜L1至第十三透镜L13的屈光度分别为负、负、正、负、正、正、负、正、负、负、正、正、正，第一透镜为非球面塑胶透镜，其余透镜为球面玻璃透镜。在一实施例中，非球面塑胶透镜可以用非球面玻璃透镜取代。本实施例的第二透镜L2和第三透镜L3构成双胶合透镜，本实施例的第七透镜L7、第八透镜L8和第九透镜L9构成三胶合透镜，本实施例的第十透镜L10和第十一透镜L11构成双胶合透镜。再者，于本实施例中，第一透镜L1的直径(D1)为35.0mm，第十三透镜L13的直径(DL)为23.6mm。光学镜头10d的透镜及其周边元件的设计参数如表十、表十一和表十二所示。

<表十>

S1的间距为表面S1到S2在光轴12的距离，S23的间距为表面S23到S24在光轴12的距离。

表十一列出本发明的第四实施例中，投影镜头10d的非球面透镜L1表面的各阶非球面系数及二次曲面系数值。

<表十一>

	S1*	S2*
			K	0.072	-1.050
A	-6.59E-05	-4.76E-05
			B	1.94E-07	4.17E-07
C	-5.69E-10	-1.60E-09
			D	1.03E-12	5.33E-12
E	-9.84E-16	0.00E+00

在表十二中，是分别列出投影镜头10d于广角端及望远端时的一些重要参数值。其中，D1、D2、D3和D4分别为第一透镜组G1至第四透镜组G4与光阀120间的距离。在本实施例中，D1、D2、D3为可调(adjustable)的，借以达到缩放的效果。

<表十二>

	D1	D2	D3	D4
					wide	79.752	65.931	32.627	28.286
tele	78.417	75.141	39.338	28.286

图5、图7和图9分别为图4、图6和图8的投影镜头10b、10c和10d的成像光学模拟数据图。由于图5、图7和图9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投影镜头10b、10c和10d可达到良好的成像效果。

借由本发明实施例的设计，综上所述，本发明一实施例的投影装置及投影镜头中，利用负屈光度的第一透镜组和正屈光度的第二透镜组、第三透镜组、第四透镜组和第五透镜组可达成变焦的效果并产生F数值(F-number)大于或等于1.5。并且，利用在第一透镜组中配置一非球面镜可使投影镜头在大光圈的特性下仍可具有良好的成像品质，进而使投影装置具有高亮度及优良的投影品质。

此外，在本发明一实施例中，借由将光圈配置于较接近光阀的第三透镜组和第四透镜组之间，可将部分远离光轴的光线滤除，而更进一步地提升投影装置的投影品质。

借由本发明实施例的设计，可提供一种兼具良好的光学成像品质、低热漂移量、低畸变量(distortion)、低色差、大光圈与短总长的特性，且能提供较低的制造成本及较佳的成像品质的投影镜头设计。再者，本发明实施例光学镜头包含11～13片镜片。当光学镜头为广角端时，光学镜头两端最外侧具有屈光度的透镜表面在光轴上的距离(OAL)小于110mm，能够提供具大光圈(F数值大于等于1.5)、高解析度、小型化、低热漂移量与短总长等特点，所以能提供较低的制造成本及较佳的成像品质的光学镜头设计。

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 (10)

1.一种光学镜头，用以接收并投影一影像光束，其特征在于，所述光学镜头包括：

由一放大侧至一缩小侧依序设有一第一镜组、一第二镜组、一第三镜组和一第四镜组；以及

一光圈，设于所述第二镜组和所述第四镜组之间，

其中，当所述光学镜头变焦时，所述第一镜组、所述第二镜组和所述第三镜组相对所述光学镜头成像面为移动，且所述光学镜头满足下列条件：

所述影像光束最先进入所述第四镜组，具有屈光度的透镜数目介于9～16片，所述光圈和最靠近缩小侧的透镜之间包含一个三胶合透镜和一个双胶合透镜，当所述光学镜头为广角端时，所述光学镜头两端最外侧具有屈光度的透镜表面之间沿所述光学镜头光轴的距离介于85～110mm之间。

2.一种光学镜头，其特征在于，包括：

依一影像光束行进方向依序设有一第四镜组、一第三镜组、一第二镜组和一第一镜组；以及

一光圈，设于所述第二镜组和所述第四镜组之间，

其中，当所述光学镜头变焦时，所述第一镜组、所述第二镜组和所述第三镜组相对所述光学镜头成像面为移动，且所述光学镜头满足下列条件：

具有屈光度的透镜数目介于9～16片，所述影像光束最先穿透的具有屈光度透镜直径小于最后穿透的具有屈光度透镜直径，所述光圈和所述最先穿透的具有屈光度透镜之间包含两个胶合面，当所述光学镜头为广角端时，所述光学镜头两端最外侧具有屈光度的透镜表面之间沿所述光学镜头光轴的距离介于85～110mm之间。

3.如权利要求1至2任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头还包含一第五透镜组，所述第五透镜组设置于所述第一透镜组和所述第二透镜组之间。

4.如权利要求1至2任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足下列条件之一：(1)F数值大于或等于1.5，(2)超过四分之三的透镜为玻璃球面透镜，(3)有效焦距介于12～17mm之间，(4)畸变量小于+-2％。

5.如权利要求1至2任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足下列条件之一：(1)所述第一透镜组包含两个负屈光度透镜，(2)所述第三镜组包含两个胶合透镜，(3)包含两个阿贝数大于70的透镜，(4)所述第三镜组的每个胶合透镜包含一片阿贝数大于70的透镜，包含一片阿贝数小于25的透镜。

6.如权利要求1至2任一项所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头满足下列条件之一：(1)所述光学镜头的镜头总长(OAL)小于110mm，(2)所述光学镜头的总长(TTL)小于135mm，(3)1.0<D1/DL<2.0，其中D1为最靠近影像放大侧的透镜直径，DL为最靠近影像缩小侧的透镜直径，(4)所述光学镜头的总长(TTL)介于100～145mm之间，(5)0.056<IM/TTL<0.086，IM为影像高度。

7.如权利要求1至2任一项所述的光学镜头，其特征在于，自所述第一透镜组到所述第四透镜组的一方向，所述光学镜头满足下列条件之一：(1)自所述方向依序为非球面、双凹、双凸、新月、新月、双凸、新月、双凹、双凸、双凸和新月透镜，(2)自所述方向依序为非球面、双凹、新月、双凸、平凸、新月、双凸、新月、双凹、双凸、双凸和新月透镜，(3)自所述方向依序为非球面、双凹、双凸、新月、新月、平凸、新月、双凸、新月、双凹、双凸、双凸和新月透镜。

8.如权利要求1至2任一项所述的光学镜头，其特征在于，自所述第一透镜组到所述第四透镜组的一方向，所述光学镜头满足下列条件之一：(1)自所述方向透镜的屈光度依序分别为负、负、正、正、负、正、负、负、正、正、正，(2)自所述方向透镜的屈光度依序分别为负、负、正、正、正、负、正、负、负、正、正、正，(3)自所述方向透镜的屈光度依序分别为负、负、正、负、正、正、负、正、负、负、正、正、正。

9.一种投影装置，其特征在于，包括：

一照明单元，用以提供一照明光束；

一光阀，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一影像光束；以及

如权利要求1至2任一项所述的光学镜头。

10.一种光学镜头制造方法，其特征在于，包含：

提供一镜筒；

将一第一镜组、一第二镜组、一第三镜组和一第四镜组设置于所述镜筒；以及

设置一光圈于所述第二镜组和所述第四镜组之间，

其中，当所述光学镜头变焦时，所述第一镜组、所述第二镜组和所述第三镜组相对所述光学镜头成像面为移动，且所述光学镜头满足下列条件：

一影像光束最先进入所述第四镜组，具有屈光度的透镜数目介于9～16片，所述光圈和最靠近缩小侧的透镜之间包含一个三胶合透镜和一个双胶合透镜，当所述光学镜头为广角端时，所述光学镜头两端最外侧具有屈光度的透镜表面之间沿所述光学镜头光轴的距离介于85～110mm之间。

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