TW202323902A - 投影鏡頭 - Google Patents

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Abstract

一種投影鏡頭包括從放大側到縮小側依序排列的凹面反射鏡、第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡、第八透鏡、第九透鏡和第十透鏡。投影鏡頭的最小通光孔徑，設於第七透鏡與第八透鏡之間。第五透鏡和第六透鏡的外徑大於其他透鏡的外徑，第十透鏡的外徑大於第八及第九透鏡的外徑。

Description

投影鏡頭及其製造方法
本發明關於一種光學鏡頭， 且特別是關於一種多次成像的投影鏡頭。
一般來說，投影機若要投影到較大的螢幕尺寸，則必須有較長的投影距離。相對地，若要在較短的投影距離投影大尺寸畫面，此時會使用包括有反射鏡的特殊廣角鏡頭來減少投影所需距離。然而在目前的設計中，為了有效的減少鏡頭畸變以及色差，往往需要較多的透鏡片數來修正前述的誤差。然而增加的透鏡存在鏡頭體積過大及成本過高的問題，因此如何兼顧鏡頭的體積、成本和光學效果，是本領域尚待努力的方向之一。
本發明之一實施例提出一種投影鏡頭，包括從放大側到縮小側依序排列的凹面反射鏡、第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡、第八透鏡、第九透鏡和第十透鏡。投影鏡頭的最小通光孔徑，設於第七透鏡與第八透鏡之間，第一透鏡和第二透鏡可相對凹面反射鏡的位置移動，第五透鏡和第六透鏡的外徑大於其他透鏡的外徑，第十透鏡的外徑大於第八及第九透鏡的外徑，且在最小通光孔徑和縮小側之間不存在非球面透鏡。本實施例的投影鏡頭可讓光閥所發出的光束通過光軸三次而產生三次成像，並且在大光圈、低畸變以及低色差的要求下具有良好的光學品質。
本發明之一實施例提出一種投影鏡頭，包括從放大側到縮小側依序排列的凹面反射鏡、第一透鏡組、光圈和第二透鏡組。第一透鏡組包含從放大側到縮小側依序排列的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡和第七透鏡，第二透鏡組包含從放大側到縮小側依序排列的第八透鏡、第九透鏡和第十透鏡，且第二透鏡組相對凹面反射鏡的位置為固定。第一透鏡和第二透鏡為投影鏡頭中最接近凹面反射鏡的兩片透鏡，第一透鏡及第二透鏡可相對凹面反射鏡的位置移動，第五透鏡的外徑大於第一透鏡和第七透鏡的外徑，第六透鏡為彎月形，第六透鏡的外徑大於第七透鏡和第十透鏡的外徑，第十透鏡為球面透鏡且為最靠近縮小側的透鏡，且第十透鏡的外徑大於第八透鏡和第九透鏡的外徑。本實施例的投影鏡頭可讓光閥所發出的光束通過光軸三次而產生三次成像，並且在大光圈、低畸變以及低色差的要求下具有良好的光學品質。
本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例並配合所附圖式，作詳細說明如下。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。下列實施例中所使用的用語「第一」、「第二」是為了辨識相同或相似的元件而使用。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。為顯現本實施例的特徵，僅顯示與本實施例有關的結構，其餘結構予以省略。
圖1為本發明一實施例的投影機的示意圖。請參照圖1，在本實施例中，投影機10包括光源20、光閥30以及投影鏡頭100。光源20用以提供不同波長的光以作為影像光的來源。在本實施例中，光源20例如是能提供紅、綠及藍等可見光或例如是紅外光或紫外光等不可見光的發光二極體（Light-emitting diode，LED）或雷射二極體（laser diode，LD）。光閥30可用以將不同波長的照明光轉換成影像光。光閥30可例如是液晶覆矽板（Liquid Crystal On Silicon panel，LCoS panel）、數字微鏡元件（Digital Micro-mirror Device，DMD）等反射式光調變器，光閥30也可以是透光液晶面板（Transparent Liquid Crystal Panel），電光調變器（Electro-Optical Modulator）、磁光調變器（Magneto-Optic modulator）、聲光調變器（Acousto-Optic Modulator，AOM）等穿透式光調變器。在本實施例中。光閥30為一數字微鏡元件，其包括一個由多數微透鏡所組成的反射表面，可將照明光束轉換為影像光束。於本發明的各個實施例中，光源20及光閥30的型態及種類並不限定。投影鏡頭100用以將影像光投射並成像於一目標的投影面上。投影鏡頭100例如包括具有屈光度的一或多個透鏡的組合。在一些實施例中，除透鏡及光圈等元件外，投影鏡頭100中的各透鏡之間亦可選擇性的增設平面反射鏡或曲面反射鏡等元件，以反射及轉折光束的光路，並將來自光閥30的影像光投射至投影目標。在本實施例中，投影機10還包括玻璃蓋40、稜鏡50以及穿透式平順圖像裝置(Transmissive Smooth Picture，TSP)60等元件。玻璃蓋40用以防塵而保護光閥。稜鏡50用以調整不同波長的光的光路徑，於本實施例中，稜鏡50為一TIR稜鏡，於其他的實施例中，稜鏡50亦可為一RTIR稜鏡。穿透式平順圖像裝置60可沿單軸或多軸擺動以提高影像解析度。於本例中，光閥30設於光源20的光路下游，投影鏡頭100設於光閥30的光路下游。詳細而言，在本實施例中，光源20所提供的光束傳遞依序經過稜鏡50、玻璃蓋40至光閥30，光閥30將光束轉換為具有影像資訊的影像光束，影像光束隨後可依序經過玻璃蓋40、稜鏡50、穿透式平順圖像裝置60至投影鏡頭100，最後影像光束藉由投影鏡頭100投射並成像於投影機10外的投影面上。
圖2為本發明一實施例的投影鏡頭的剖面示意圖。請參照圖2，在本實施例中，沿投影鏡頭100的光軸12由放大側OS往縮小側IS依序排列凹面反射鏡110、透鏡組120、光圈(最小通光孔徑)140、透鏡組130，其中縮小側IS是對應光閥30的投影鏡頭100的光線輸入側，而放大側OS是對應螢幕的投影鏡頭100的光線輸出側。再者，光閥30、玻璃蓋40、稜鏡50以及穿透式平順圖像裝置60由縮小側IS往放大側OS依序排列。於本實施例中，凹面反射鏡110具有一非球面表面，且凹面反射鏡110相對投影鏡頭 100 的光軸 12 是軸對稱的，但本發明不以此為限。於另一實施例中，如圖17所示，可另外設置一平面反射鏡150以彎折光路，因此凹面反射鏡110的光學中心不在最靠近放大側OS的透鏡和最靠近縮小側IS的透鏡兩者的光學中心的連線上。
請參照圖2，在本實施例中，透鏡組120包含由放大側OS往縮小側IS依序排列的透鏡L1、透鏡L2、透鏡L3、透鏡L4、透鏡L5、透鏡L6、透鏡L7和透鏡L8。透鏡組130包含透鏡L9、透鏡L10、透鏡L11、透鏡L12、透鏡L13和透鏡L14，且光圈(最小通光孔徑)140設於透鏡 L8 和透鏡 L9 之間。於本實施例中，透鏡組120及透鏡組130的屈光度分別為正，透鏡L1-L14的屈光度分別為正、負、正、負、正、負、正、正、負、正、正、負、正、正。兩透鏡相鄰的兩面有大致相同(曲率半徑差異小於0.005mm)或完全相同(實質相同)的曲率半徑且形成結合透鏡、膠合透鏡、雙合透鏡(doublet)或三合透鏡(triplet)，例如本實施例的透鏡L1和透鏡L2，透鏡L9和透鏡L10，以及透鏡L11和透鏡L12分別構成三組雙膠合透鏡，透鏡L4、L6為非球面透鏡，且光閥30至光圈140(最小通光孔徑)之間未設置非球面，亦即在投影鏡頭100的最小通光孔徑和縮小側IS之間不存在非球面透鏡，但本發明並不以此為限。再者，投影鏡頭100中透鏡的數量、透鏡的形狀及光學特性皆可視實際需求做不同之設計。舉例而言，一平面反射鏡可設於凹面反射鏡110與透鏡L1之間的光路，且凹面反射鏡110可轉動。本發明各具體實施例之放大側OS均分別設於各圖之左側，而縮小側IS均設於各圖之右側，將不予重覆說明之。在本實施例中，投影鏡頭100可為一定焦鏡頭，第一透鏡組120可包含由透鏡L1、L2構成的移動群120a及透鏡L3、L4、L5、L6、L7及L8構成的固定群120b，於調焦時，移動群120a可沿著光軸12相對凹面反射鏡110的位置移動，且固定群120b及透鏡組130可相對凹面反射鏡110的位置保持固定，但本發明並不以此為限。
本發明所謂的透鏡，係指元件具有部份或全部可穿透的材質所構成且具屈光度(power)，通常包含玻璃或塑膠所組成。於本發明的實施例中，投影鏡頭具有屈光度的透鏡數量在20枚或小於20枚時，可具有較佳的成本效益。
當鏡頭應用在投影系統中時，放大側係指在光路上靠近成像面(例如是螢幕)所處的一側，縮小側則係指在光路上靠近光源或光閥的一側。
光圈140是指一孔徑光欄(Aperture Stop)，光圈為一獨立元件或是整合於其他光學元件上。於本實施例中，光圈是利用機構件擋去周邊光線並保留中間部份透光的方式來達到類似的效果，而前述所謂的機構件可以是可調整的。所謂可調整，是指機構件的位置、形狀或是透明度的調整。或是，光圈也可以在透鏡表面塗佈不透明的吸光材料，並使其保留中央部份透光以達限制光路的效果。在本實施例中，光圈140設置於第一透鏡組120和第二透鏡組130之間。更詳細地說，光圈14配置於透鏡L8與透鏡L9之間，以控制入射光量。當光圈14的孔徑越大時，投影鏡頭100可對應到越小的F數值(F-number)。於本發明實施例中，光圈F數值可為1.7-1.9。進一步地說，F數值(F-number)小可代表入射光量增大，而達到高亮度，但此時進入投影鏡頭100中且遠離投影鏡頭100之光軸12的光線也同時增加，進而造成像差問題。在本實施例中，由於光圈140可配置於距離光閥120較近之透鏡L8與透鏡L9間，所以光圈140可阻擋部分遠離光軸12的光線，進而使本實施例的投影鏡頭100的光學特性佳。
各透鏡係定義有鏡片直徑。舉例而言，如圖2所示，透鏡外徑是指於光軸12兩端的鏡面轉折點P、Q於垂直光軸12方向上的距離(例如透鏡外徑D)。於本發明的實施例中，外徑值最大的兩個透鏡分別與第一透鏡組120最鄰近光圈140的透鏡的外徑比值可均介於1.25-3.5之間。於本實施例中，如圖2所示，透鏡L5和透鏡L6的外徑大於所有其他透鏡的外徑，且最靠近縮小側IS的透鏡(透鏡L14)的外徑，大於第二透鏡組130最鄰近光圈140的兩個透鏡(透鏡L9、L10)。於本實施例中，透鏡L5的外徑為33.8mm，透鏡L6的外徑為30.6mm，透鏡L14的外徑為21.4mm。於本實施例中，第一透鏡組120最鄰近光圈140的透鏡為透鏡L8，透鏡L5和透鏡L8的外徑比值為1.779，且透鏡L6和透鏡L8的外徑比值為1.61。
表一
元件 表面 曲率半徑(mm) 間距 (mm) 折射率 (mm) 阿貝數 (Vd)
凹面反射鏡 * S1 13.13 39.54 　 　
透鏡L1(雙凸) S2 14.54 7.83 1.50 81.55
透鏡L2(彎月) S3 -7.68 1.00 1.90 31.32
   S4 -13.39 0.89 　 　
透鏡L3(雙凸) S5 28.34 9.54 1.50 81.55
   S6 -14.33 4.31 　 　
透鏡L4(非球面) *S7 -6.56 2.87 1.54 55.98
   * S8 -9.06 12.88 　 　
透鏡L5(雙凸) S9 35.92 8.18 1.70 41.24
   S10 -56.15 0.20 　 　
透鏡L6(非球面) * S11 21.41 7.73 1.54 55.98
   *S12 7.90 15.95 　 　
透鏡L7(彎月) S13 -23.48 4.14 1.52 64.14
   S14 -16.71 12.80 　 　
透鏡L8(雙凸) S15 18.07 4.24 1.65 33.79
   S16 -360.89 9.49 　 　
光圈 S17 INF. 1.20 　 　
透鏡L9(雙凹) S18 -21.71 3.79 1.92 23.96
透鏡L10(雙凸) S19 17.46 3.78 1.50 81.55
   S20 -17.46 0.20 　 　
透鏡L11 (雙凸) S21 158.99 4.29 1.50 81.55
透鏡L12 (彎月) S22 -11.59 1.00 1.92 23.96
   S23 -25.54 3.53 　 　
透鏡L13(雙凸) S24 269.64 3.43 1.92 23.96
   S25 -34.86 0.20 　 　
透鏡L14(彎月) S26 26.38 3.44 1.92 23.96
   S27 110.58 4.66 　 　
表一係記載了光學系統中各透鏡之光學參數之值，所述之表面編號中之*號是代表該表面為一非球面；反之，若表面編號中無*號則為球面。表一中之曲率半徑及間距的單位為毫米(mm)。
在表一中，曲率半徑(mm)係指對應表面之曲率半徑，間距(mm)係指兩相鄰表面間於光軸12上之直線距離。舉例來說，表面S1之間距，即表面S1至表面S2間之距離，表面S26之間距，即表面S26至表面S27間之距離，欄中各透鏡與各光學元件所對應之厚度、折射率與阿貝數請參照同列中各間距、折射率與阿貝數對應之數值。表面S1為凹面反射鏡110的表面，表面S2、S3為透鏡L1的兩表面。表面S3、S4為透鏡L2的兩表面。有關於各表面的曲率半徑、間距等參數值，請參照表一，在此不再重述。
曲率半徑是指曲率的倒數。曲率半徑為正時，透鏡表面的球心在透鏡的縮小側方向。曲率半徑為負時，透鏡表面的球心在透鏡的放大側方向。而各透鏡之凸凹可見上表。例如透鏡L1為雙凸透鏡，透鏡L2為彎月透鏡。
球面透鏡是指透鏡前面和後面的表面都分別是球形表面的一部份，而球形表面的曲率是固定的。非球面透鏡則是指透鏡前後表面中，至少一表面的曲率半徑會隨著中心軸而變化，可以用來修正像差。本發明如下的各個設計實例中，非球面多項式可用下列公式表示：
Figure 02_image001
(1) 上述的公式(1)中，Z為光軸方向之偏移量（sag），c是密切球面（osculating sphere）的半徑之倒數，也就是接近光軸處的曲率半徑的倒數，k是二次曲面係數（conic），r是非球面高度，即為從透鏡中心往透鏡邊緣的高度。表二的A-F分別代表非球面多項式的 4階項、6階項、8階項、10階項、12階項、14階項係數值。然而，下文中所列舉的資料並非用以限定本發明，任何所屬領域中具有通常知識者在參照本發明之後，當可對其參數或設定作適當的更動，惟其仍應屬於本發明的範疇內。
表二
   S1* S7* S8* S11* S12*
K -1.09 -1.13 -1.41 0.84 -0.79
A -1.60E-05 9.70E-04 9.20E-04 7.57E-05 2.14E-04
B 3.26E-08 -3.33E-05 -2.84E-05 6.63E-08 6.93E-07
C 2.03E-11 6.48E-07 4.26E-07 -1.40E-09 -5.90E-09
D -1.40E-13 -8.03E-09 -4.07E-09 4.16E-12 -1.84E-10
E 2.26E-16 5.72E-11 2.29E-11 -1.94E-14 9.67E-13
F -1.17E-19 -1.81E-13 -5.65E-14 　 　
投影鏡頭100 在像平面上有一對應的像高IMH。於本實施例中，縮小側的像平面上設有光閥30，像高IMH等同光閥30的反應表面的對角線的最大直線長度。於本實施例中像高IMH為6.4mm。
投影鏡頭100的鏡頭總長TL為凹面反射鏡130（即表面S1）到透鏡L14的縮小側表面（即表面S27）於光軸12上的距離，且EFL 為投影鏡頭100 的有效焦距。在本發明的實施例中，在TL/EFL≧100、TL/EFL≧70 及 TL/EFL≧50 時，其所需投影距離的表現分別為最佳、較佳及佳。在本實施例中，TL/EFL=100.4。
如圖 2 所示，投影鏡頭 100 的縮小側IS具有實質上的遠心(Telecentric)特性，光束由縮小側 IS 進入投影鏡頭時，光束的各主光線 （chief ray）可實質平行於投影鏡頭 100 的光軸 12。於本例中，投影鏡頭 100 為三次成像系統。投影鏡頭 100 的第一中間像M1形成於透鏡L4與透鏡L5之間，第二中間像M2形成於透鏡 L1 與凹面反射鏡110之間。隨後，投影鏡頭 100 會將光束投影至投影表面（例如是投影螢幕70）上形成影像M3，構成三次成像系統。於本例中，投影鏡頭 100的主光線會在鄰近光圈140兩側的透鏡L8與透鏡L9之間第一次通過鏡頭光軸12，且在凹面反射鏡與第二透鏡L2之間第二次通過鏡頭光軸12。於本例中，投影鏡頭 100 可將光閥 30 所輸入的光線投影到投影表面上成像，而由光閥 30的中央出發，到達投影表面的中央的光束，可穿過光軸12共三次。舉例來說，由光閥30傳遞進入投影鏡頭100的光束的主光線，在透鏡 L8和透鏡 L9的光路之間、透鏡L2和凹面反射鏡110的光路之間、以及凹面反射鏡110的光路下游，一共穿過投影鏡頭100的光軸12三次。
圖3為圖2的投影鏡頭100的調制傳遞函數曲線圖(modulation transfer function, MTF)，其橫軸為每週期/毫米之空間頻率（spatial frequency in cycles per millimeter），縱軸是光學轉移函數的模數（modulus of the OTF）。圖4是圖2的投影鏡頭100的像場彎曲及畸變模擬數據圖。由於圖3及圖4所顯示出的圖形均在標準的範圍內，由此可驗證本實施例的投影鏡頭100可達到良好的成像效果。
以下將說明本發明第二實施例的投影鏡頭100a的設計。在本實施例中，沿投影鏡頭100a的光軸12由放大側OS往縮小側IS依序排列凹面反射鏡110、透鏡組120、光圈(最小通光孔徑)140以及透鏡組130。如圖5所示，透鏡組120包含由放大側OS往縮小側IS依序排列的透鏡L1、透鏡L2、透鏡L3、透鏡L4、透鏡L5、透鏡L6、透鏡L7和透鏡L8，透鏡組130包含透鏡L9、透鏡L10、透鏡L11、透鏡L12、透鏡L13和透鏡L14。於本實施例中，透鏡L1-L14的屈光度分別為正、負、正、正、正、負、正、負、負、正、正、負、正、正。本實施例的透鏡L1和透鏡L2，透鏡L7和透鏡L8，透鏡L9和透鏡L10，以及透鏡L11和透鏡L12分別構成四組雙膠合透鏡，透鏡L4、L6為非球面透鏡。於調焦時，透鏡L1、透鏡L2可沿著光軸12相對凹面反射鏡110的位置移動。於本實施例中，如圖5所示，透鏡L5和透鏡L6的外徑大於所有其他透鏡的外徑，且最靠近縮小側IS的透鏡(透鏡L14)的外徑，大於第二透鏡組130最鄰近光圈140的兩個透鏡(透鏡L9、L10)的外徑。於本實施例中，透鏡L5的外徑為33.6mm，透鏡L6的外徑為30.8mm，透鏡L14的外徑為21.4mm。於本實施例中，第一透鏡組120最鄰近光圈140的透鏡為透鏡L8，透鏡L5和透鏡L8的外徑比值為2.27，且透鏡L6和透鏡L8的外徑比值為2.081。於本實施例中，像高IMH為6.2mm，且TL/EFL=96.6，其中TL為投影鏡頭100a的鏡頭總長且EFL 為投影鏡頭100a 的有效焦距。投影鏡頭100a的透鏡及其周邊元件的設計參數如表三和表四所示。
表三
元件 表面 曲率半徑(mm) 間距 (mm) 折射率 (mm)　 阿貝數(Vd)
凹面反射鏡  * S1 13.25 39.40 　 　
透鏡L1 (雙凸) S2 10.74 7.97 1.50 81.55
透鏡L2(彎月) S3 -6.75 2.70 1.90 31.32
  S4 -12.01 1.94 　 　
透鏡L3 (雙凸) S5 32.04 6.94 1.50 81.55
   S6 -88.31 4.01 　 　
透鏡L4(非球面) *S7 -7.28 4.00 1.53 56.28
   * S8 -7.18 11.67 　 　
透鏡L5(彎月) S9 24.82 7.61 1.59 61.14
   S10 455.56 0.20 　 　
透鏡L6(非球面) * S11 23.66 12.38 1.53 56.28
   *S12 10.80 22.96 　 　
透鏡L7(雙凸) S13 17.33 4.72 1.67 32.10
透鏡L8(彎月) S14 -15.67 1.00 1.76 27.51
   S15 -57.01 4.69 　 　
光圈 S16 INF. 3.59 　 　
透鏡L9(雙凹) S17 -18.71 5.73 1.85 30.06
透鏡L10(雙凸) S18 19.36 4.59 1.50 81.55
   S19 -15.50 0.20 　 　
透鏡L11(雙凸) S20 35.42 5.55 1.50 81.55
透鏡L12(彎月) S21 -13.12 1.22 1.92 23.96
    S22 -36.68 0.23 　 　
透鏡L13(雙凸)  S23 88.89 3.11 1.92 23.96
    S24 -71.87 0.20 　 　
透鏡L14(彎月)  S25 27.09 3.79 1.92 23.96
    S26 139.28 4.60 　 　
表四
   S1* S7* S8* S11* S12*
K -1.10 -6.74 -4.26 0.05 -0.37
A -7.72E-06 -7.50E-05 2.86E-04 1.30E-04 2.04E-04
B -2.42E-08 -9.53E-06 -1.47E-05 -3.69E-08 3.90E-06
C 2.06E-10 2.68E-07 1.48E-07 -7.95E-10 -7.96E-08
D -4.74E-13 -3.17E-09 -4.28E-10 3.65E-12 1.18E-09
E 5.86E-16 1.90E-11 -2.16E-12 1.75E-14 -6.25E-12
F -3.60E-19 -4.48E-14 1.56E-14 -6.17E-17 7.47E-15
G 8.58E-23 　 　 　 　
以下將說明本發明第三實施例的投影鏡頭100b的設計。在本實施例中，沿投影鏡頭100b的光軸12由放大側OS往縮小側IS依序排列凹面反射鏡110、透鏡組120、光圈(最小通光孔徑)140以及透鏡組130。如圖6所示，透鏡組120包含由放大側OS往縮小側IS依序排列的透鏡L1、透鏡L2、透鏡L3、透鏡L4、透鏡L5、透鏡L6、透鏡L7、透鏡L8和透鏡L9，透鏡組130包含透鏡L10、透鏡L11、透鏡L12、透鏡L13、透鏡L14和透鏡L15。於本實施例中，透鏡L1-L15的屈光度分別為正、負、正、正、正、負、負、正、正、負、正、正、負、正、正。本實施例的透鏡L1和透鏡L2，透鏡L7和透鏡L8，透鏡L10和透鏡L11，以及透鏡L12和透鏡L13分別構成四組雙膠合透鏡，透鏡L4、L6為非球面透鏡。於調焦時，透鏡L1、透鏡L2可沿著光軸12相對凹面反射鏡110的位置移動。於本實施例中，如圖6所示，透鏡L5和透鏡L6的外徑大於所有其他透鏡的外徑，且最靠近縮小側IS的透鏡(透鏡L15)的外徑，大於第二透鏡組130最鄰近光圈140的兩個透鏡(透鏡L10、L11)的外徑。於本實施例中，透鏡L5的外徑為33.2mm，透鏡L6的外徑為29.2mm，透鏡L15的外徑為21.4mm。於本實施例中，第一透鏡組120最鄰近光圈140的透鏡為透鏡L9，透鏡L5和透鏡L9的外徑比值為1.953，且透鏡L6和透鏡L9的外徑比值為1.718。於本實施例中，像高IMH為6.2mm，且TL/EFL=96.7，其中TL為投影鏡頭100b的鏡頭總長且EFL為投影鏡頭100b的有效焦距。投影鏡頭100b的透鏡及其周邊元件的設計參數如表五和表六所示。
表五
元件 表面 曲率半徑(mm) 間距 (mm) 折射率 (mm)　 阿貝數(Vd)
凹面反射鏡 * S1 13.25 39.36 1.50 81.55
透鏡L1(雙凸) S2 10.79 7.32 1.90 31.32
透鏡L2(彎月) S3 -6.81 3.46 　 　
  S4 -12.31 1.76 1.50 81.55
透鏡L3(雙凸) S5 24.00 4.48 　 　
   S6 -269.41 5.75 1.53 56.28
透鏡L4(非球面) *S7 -7.03 4.00 　 　
   * S8 -7.05 10.68 　 　
透鏡L5(彎月) S9 21.82 8.88 1.60 60.64
   S10 123.02 0.20 　 　
透鏡L6(非球面) * S11 21.80 10.72 1.53 56.28
   *S12 10.45 11.16 　 　
透鏡L7(彎月) S13 -18.15 1.14 1.66 50.88
透鏡L8(彎月) S14 -26.69 3.38 1.74 44.79
   S15 -17.69 11.38 　 　
透鏡L9(彎月) S16 15.07 5.43 1.65 33.79
   S17 201.87 5.73 　 　
光圈 S18 INF. 3.51 　 　
透鏡L10(雙凹) S19 -15.02 2.91 1.76 26.52
透鏡L11(雙凸) S20 15.20 4.53 1.50 81.55
   S21 -15.18 0.20 　 　
透鏡L12(雙凸)  S22 88.78 4.95 1.50 81.55
透鏡L13(彎月)  S23 -11.53 1.00 1.92 23.96
    S24 -26.10 1.62 　 　
透鏡L14(雙凸)  S25 97.77 3.26 1.92 23.96
    S26 -56.44 0.20 　 　
透鏡L15(彎月)  S27 26.57 3.56 1.92 23.96
    S28 153.57 4.53 　 　
表六
   S1* S7* S8* S11* S12*
K -1.09 -6.67 -4.32 -0.71 -0.56
A -1.12E-05 -3.66E-04 1.24E-04 1.58E-04 2.51E-04
B -3.68E-09 4.85E-06 -1.27E-05 3.91E-08 5.05E-06
C 1.92E-10 -3.43E-08 2.17E-07 -4.97E-09 -1.77E-07
D -6.22E-13 3.17E-11 -2.15E-09 4.04E-11 3.68E-09
E 1.04E-15 2.29E-12 1.21E-11 -1.07E-13 -3.76E-11
F -8.86E-19 -1.10E-14 -2.59E-14 -4.75E-17 1.34E-13
G 3.11E-22 　 　 　 　
以下將說明本發明第四實施例的投影鏡頭100c的設計。在本實施例中，沿投影鏡頭100c的光軸12由放大側OS往縮小側IS依序排列凹面反射鏡110、透鏡組120、光圈(最小通光孔徑)140以及透鏡組130。如圖7所示，透鏡組120包含由放大側OS往縮小側IS依序排列的透鏡L1、透鏡L2、透鏡L3、透鏡L4、透鏡L5、透鏡L6、透鏡L7和透鏡L8，透鏡組130包含透鏡L9、透鏡L10、透鏡L11、透鏡L12、透鏡L13和透鏡L14。於本實施例中，透鏡L1-L14的屈光度分別為正、負、正、正、正、負、正、正、負、正、正、負、正、正。本實施例的透鏡L1和透鏡L2，透鏡L9和透鏡L10，以及透鏡L11和透鏡L12分別構成三組雙膠合透鏡，透鏡L5、L6為非球面透鏡。於調焦時，透鏡L1至透鏡L7可沿著光軸12相對凹面反射鏡110的位置移動。於本實施例中，如圖7所示，透鏡L6和透鏡L7的外徑大於所有其他透鏡的外徑，且最靠近縮小側IS的透鏡(透鏡L14)的外徑，大於第二透鏡組130最鄰近光圈140的兩個透鏡(透鏡L9、L10)的外徑。於本實施例中，透鏡L6的外徑為32mm，透鏡L7的外徑為34.6mm，透鏡L14的外徑為20mm。於本實施例中，第一透鏡組120最鄰近光圈140的透鏡為透鏡L8，透鏡L6和透鏡L8的外徑比值為1.379，且透鏡L7和透鏡L8的外徑比值為1.491。於本實施例中，像高IMH為6.2mm，且TL/EFL=97.2，其中TL為投影鏡頭100c的鏡頭總長且EFL為投影鏡頭100c的有效焦距。投影鏡頭100c的透鏡及其周邊元件的設計參數如表七和表八所示。
表七
元件 表面 曲率半徑(mm) 間距 (mm) 折射率 (mm)　 阿貝數(Vd)
凹面反射鏡 * S1 15.30 40.00 　 　
透鏡L1(雙凸) S2 25.08 5.29 1.50 81.61
透鏡L2(彎月) S3 -8.31 8.87 1.85 30.05
  S4 -29.59 0.47   　
透鏡L3(雙凸) S5 23.98 3.72 1.50 81.61
   S6 -22.03 9.79 　 　
透鏡L4(彎月) S7 35.64 3.04 1.50 81.61
    S8 588.83 2.66 　 　
透鏡L5(非球面) *S9 24.77 3.96 1.53 56.28
   *S10 30.22 13.58 　 　
透鏡L6(非球面) * S11 16.01 4.33 1.53 56.28
   *S12 12.26 11.94 　 　
透鏡L7(雙凸) S13 51.55 6.50 1.85 23.78
   S14 -53.87 14.44 　 　
透鏡L8(彎月) S15 -104.10 2.61 1.87 40.73
   S16 -31.56 9.44 　 　
光圈 S17 INF. 0.81 　 　
透鏡 L9(雙凹) S18 -8.98 4.77 1.85 23.78
透鏡L10(雙凸) S19 121.22 3.64 1.50 81.61
   S20 -9.79 0.20 　 　
透鏡L11(雙凸) S21 991.76 3.95 1.50 81.61
透鏡L12(彎月)  S22 -11.50 1.20 1.85 23.78
    S23 -23.39 0.20 　 　
透鏡L13(雙凸)  S24 97.15 2.56 1.95 17.98
    S25 -49.41 0.20 　 　
透鏡L14(彎月)  S26 25.70 2.95 1.87 40.73
    S27 752.48 3.97 　 　
表八
   S1* S9* S10* S11* S12*
K -1.11 0.00 0.00 -0.87 -0.77
A -1.47E-05 -1.78E-04 -2.85E-04 1.22E-04 1.77E-04
B 5.15E-08 1.26E-06 1.68E-06 -2.90E-07 -1.83E-06
C -9.72E-11 -6.99E-09 -8.04E-09 -2.47E-09 3.99E-09
D 1.50E-13 2.16E-11 2.10E-11 7.09E-12 -1.66E-12
E -1.59E-16 -2.31E-14 -1.52E-14 -5.79E-15 -1.56E-15
F 1.01E-19 　 　 　 　
G -2.70E-23 　 　 　 　
以下將說明本發明第五實施例的投影鏡頭100d的設計。在本實施例中，沿投影鏡頭100d的光軸12由放大側OS往縮小側IS依序排列凹面反射鏡110、透鏡組120、光圈(最小通光孔徑)140以及透鏡組130。如圖8所示，透鏡組120包含由放大側OS往縮小側IS依序排列的透鏡L1、透鏡L2、透鏡L3、透鏡L4、透鏡L5、透鏡L6和透鏡L7，透鏡組130包含透鏡L8、透鏡L9、透鏡L10、透鏡L11及透鏡L12。於本實施例中，透鏡L1-L12的屈光度分別為正、負、正、負、正、負、正、負、正、負、正、正。本實施例的透鏡L1和透鏡L2構成一組雙膠合透鏡，透鏡L8、透鏡L9和透鏡L10構成一組三膠合透鏡，透鏡L4、L6為非球面透鏡。於調焦時，透鏡L1、透鏡L2可沿著光軸12相對凹面反射鏡110的位置移動。於本實施例中，如圖8所示，透鏡L5和透鏡L6的外徑大於所有其他透鏡的外徑，且最靠近縮小側IS的透鏡(透鏡L12)的外徑，大於第二透鏡組130最鄰近光圈140的兩個透鏡(透鏡L8、L9)的外徑。於本實施例中，透鏡L5的外徑為42.6mm，透鏡L6的外徑為33.8mm，透鏡L12的外徑為21.2mm。於本實施例中，第一透鏡組120最鄰近光圈140的透鏡為透鏡L7，透鏡L5和透鏡L7的外徑比值為2.84，且透鏡L6和透鏡L7的外徑比值為2.253。於本實施例中，像高IMH為6.2mm，且TL/EFL=102.7，其中TL為投影鏡頭100d的鏡頭總長且EFL為投影鏡頭100d的有效焦距。投影鏡頭100d的透鏡及其周邊元件的設計參數如表九和表十所示。
表九
元件 表面 曲率半徑(mm) 間距 (mm) 折射率 (mm)　 阿貝數(Vd)
凹面反射鏡 * S1 13.62 39.24 　 　
透鏡L1(雙凸) S2 12.59 7.31 1.50 81.55
透鏡L2(彎月) S3 -7.61 2.88 2.00 25.46
  S4 -13.77 -0.17 　 　
透鏡L3(雙凸) S5 36.86 12.60 1.50 81.55
   S6 -13.98 4.28 　 　
透鏡L4(非球面) *S7 -6.41 4.55 1.54 55.98
   * S8 -9.31 20.69 　 　
透鏡L5(雙凸) S9 36.23 8.99 1.91 35.25
   S10 -359.41 0.20 　 　
透鏡L6(非球面) * S11 17.19 13.00 1.54 55.98
   *S12 7.31 25.33 　 　
透鏡L7(雙凸) S13 19.50 3.63 1.52 52.43
   S14 -40.44 3.46 　 　
光圈 S15 INF. 5.31 　 　
透鏡L8(雙凹) S16 -79.27 1.00 1.85 30.06
透鏡L9(雙凸) S17 13.11 6.53 1.50 81.55
透鏡 L10(彎月) S18 -8.87 1.00 1.72 29.23
   S19 -19.33 0.20 　 　
透鏡L11(雙凸) S20 54.69 3.29 1.92 23.96
   S21 -67.99 3.35 　 　
透鏡L12(雙凸)  S22 36.32 3.65 1.95 32.32
    S23 -121.36 3.90 　 　
表十
   S1* S7* S8* S11* S12*
K -1.07 -0.68 -1.33 -0.25 -0.50
A -1.29E-05 6.83E-04 4.52E-04 1.86E-05 1.37E-04
B 4.08E-08 -1.33E-05 -9.83E-06 -1.47E-07 -1.77E-06
C -5.46E-11 1.61E-07 9.46E-08 2.68E-09 1.05E-07
D 5.75E-14 -1.03E-09 -5.97E-10 -1.62E-11 -1.82E-09
E -1.47E-17 3.03E-12 2.27E-12 4.97E-14 1.82E-11
F -2.92E-22 -2.08E-15 -4.03E-15 -6.33E-17 -8.20E-14
圖9為圖8的投影鏡頭100d的調制傳遞函數曲線圖(modulation transfer function, MTF)。圖10是圖8的投影鏡頭100d的像場彎曲及畸變模擬數據圖。由於圖9及圖10所顯示出的圖形均在標準的範圍內，由此可驗證本實施例的投影鏡頭100d可達到良好的成像效果。
以下將說明本發明第六實施例的投影鏡頭100e的設計。在本實施例中，沿投影鏡頭100e的光軸12由放大側OS往縮小側IS依序排列凹面反射鏡110、透鏡組120、光圈(最小通光孔徑)140以及透鏡組130。如圖11所示，透鏡組120包含由放大側OS往縮小側IS依序排列的透鏡L1、透鏡L2、透鏡L3、透鏡L4、透鏡L5、透鏡L6、透鏡L7、透鏡L8、透鏡L9和透鏡L10，透鏡組130包含透鏡L11、透鏡L12、透鏡L13、透鏡L14、透鏡L15和透鏡L16。於本實施例中，透鏡L1-L16的屈光度分別為正、負、正、正、負、正、正、負、正、正、負、正、正、負、正、正。本實施例的透鏡L1和透鏡L2，透鏡L11和透鏡L12，以及透鏡L13和透鏡L14分別構成三組雙膠合透鏡，透鏡L5、L8為非球面透鏡。於調焦時，透鏡L1、透鏡L2可沿著光軸12相對凹面反射鏡110的位置移動。於本實施例中，如圖11所示，透鏡L6和透鏡L7的外徑大於所有其他透鏡的外徑，且最靠近縮小側IS的透鏡(透鏡L16)的外徑，大於第二透鏡組130最鄰近光圈140的兩個透鏡(透鏡L11、L12)的外徑。於本實施例中，透鏡L6的外徑為45.8mm，透鏡L7的外徑為43.2mm，透鏡L16的外徑為21.4mm。於本實施例中，第一透鏡組120最鄰近光圈140的透鏡為透鏡L10，透鏡L6和透鏡L10的外徑比值為2.313，且透鏡L6和透鏡L10的外徑比值為2.182。於本實施例中，像高IMH為6.4mm，且TL/EFL=118.7，其中TL為投影鏡頭100e的鏡頭總長且EFL為投影鏡頭100e的有效焦距。投影鏡頭100e的透鏡及其周邊元件的設計參數如表十一和表十二所示。
表十一
元件 表面 曲率半徑(mm) 間距 (mm) 折射率 (mm)　 阿貝數(Vd)
凹面反射鏡 * S1 14.23 37.99 　 　
透鏡L1(雙凸) S2 13.02 8.84 1.50 81.55
透鏡L2(彎月) S3 -7.88 2.53 1.97 27.61
  S4 -14.27 0.25 　 　
透鏡L3(彎月) S5 33.99 4.80 1.45 88.25
   S6 538.41 0.40 　 　
透鏡L4(彎月) S7 -426.09 5.50 1.50 81.55
    S8 -14.67 5.14 　 　
透鏡L5(非球面) *S9 -6.24 3.16 1.54 55.98
   *S10 -7.80 24.92 　 　
透鏡L6(雙凸)  S11 58.86 8.29 1.84 37.23
   S12 -123.13 0.20 　 　
透鏡L7(彎月) S13 26.27 12.10 1.51 65.04
   S14 51.73 3.61 　 　
透鏡L8(非球面) *S15 23.51 3.95 1.54 55.98
   *S16 8.64 16.70 　 　
透鏡L9(彎月) S17 -18.63 3.15 1.49 59.89
   S18 -16.35 16.06 　 　
透鏡L10(彎月) S19 19.18 4.33 1.64 37.20
   S20 -307.74 9.91 　 　
光圈 S21 INF. 1.35 　 　
透鏡L11(雙凹)  S22 -23.65 1.02 1.93 27.02
透鏡L12(雙凸)  S23 19.06 3.78 1.50 81.55
    S24 -14.85 0.20 　 　
透鏡L13(雙凸)  S25 177.49 3.85 1.50 81.55
透鏡L14(彎月)  S26 -11.84 1.00 1.95 27.46
    S27 -28.40 6.77 　 　
透鏡L15(雙凸)  S28 152.50 3.23 1.98 25.81
    S29 -46.91 0.2 　 　
透鏡L16(彎月)  S30 29.96 3.31 2.00 25.46
    S31 152.18 4.56 　 　
表十二
   S1* S9* S10* S15* S16*
K -1.01 -1.22 -1.52 0.63 -0.73
A -5.71E-06 1.02E-03 8.65E-04 5.72E-05 1.58E-04
B -1.12E-08 -3.62E-05 -2.33E-05 -4.33E-08 2.32E-07
C 1.15E-10 6.33E-07 2.95E-07 -1.16E-09 9.99E-09
D -2.65E-13 -6.98E-09 -2.31E-09 1.55E-12 -1.91E-10
E 3.22E-16 4.27E-11 1.01E-11 -4.20E-16 6.08E-13
F -1.47E-19 -1.15E-13 -1.91E-14 　 　
圖12為圖11的投影鏡頭100e的調制傳遞函數曲線圖(modulation transfer function, MTF)。圖13是圖11的投影鏡頭100e的像場彎曲及畸變模擬數據圖。由於圖12及圖13所顯示出的圖形均在標準的範圍內，由此可驗證本實施例的投影鏡頭100e可達到良好的成像效果。
以下將說明本發明第七實施例的投影鏡頭100f的設計。在本實施例中，沿投影鏡頭100f的光軸12由放大側OS往縮小側IS依序排列凹面反射鏡110、透鏡組120、光圈(最小通光孔徑)140以及透鏡組130。如圖14所示，透鏡組120包含由放大側OS往縮小側IS依序排列的透鏡L1、透鏡L2、透鏡L3、透鏡L4、透鏡L5、透鏡L6、透鏡L7、透鏡L8、透鏡L9、透鏡L10、透鏡L11和透鏡L12，透鏡組130包含透鏡L13、透鏡L14、透鏡L15、透鏡L16、透鏡L17、透鏡L18、透鏡L19和透鏡L20。於本實施例中，透鏡L1-L20的屈光度分別為正、負、正、負、負、正、負、正、負、負、正、正、負、正、負、正、正、負、正、正。本實施例的透鏡L1和透鏡L2，透鏡L3和透鏡L4，透鏡L5和透鏡L6，透鏡L10和透鏡L11，透鏡L13和透鏡L14，透鏡L15和透鏡L16，以及透鏡L17和透鏡L18分別構成七組雙膠合透鏡，透鏡L7、L9為非球面透鏡。於調焦時，透鏡L1、透鏡L2可沿著光軸12相對凹面反射鏡110的位置移動。於本實施例中，如圖14所示，透鏡L8和透鏡L9的外徑大於所有其他透鏡的外徑，且最靠近縮小側IS的透鏡(透鏡L20)的外徑，大於第二透鏡組130最鄰近光圈140的兩個透鏡(透鏡L13、L14)的外徑。於本實施例中，透鏡L8的外徑為31.66mm，透鏡L9的外徑為29.1mm，透鏡L20的外徑為21.54mm。於本實施例中，第一透鏡組120最鄰近光圈140的透鏡為透鏡L12，透鏡L8和透鏡L12的外徑比值為1.912，且透鏡L9和透鏡L12的外徑比值為1.757。於本實施例中，像高IMH為6.4mm，且TL/EFL=101.6，其中TL為投影鏡頭100f的鏡頭總長且EFL為投影鏡頭100f的有效焦距。投影鏡頭100f的透鏡及其周邊元件的設計參數如表十三和表十四所示。
表十三
元件 表面 曲率半徑(mm) 間距 (mm) 折射率 (mm)　 阿貝數(Vd)
凹面反射鏡 * S1 15.35 38.84 　 　
透鏡L1(雙凸) S2 18.02 4.42 1.50 81.55
透鏡L2(彎月) S3 -8.09 3.96 1.90 31.32
  S4 -14.49 0.26 　 　
透鏡L3(雙凸) S5 31.07 7.16 1.50 81.55
透鏡L4(彎月) S6 -8.94 1.00 1.92 23.96
   S7 -13.35 1.24 　 　
透鏡L5(彎月)  S8 -33.79 1.00 1.65 33.79
透鏡L6(彎月) S9 -56.38 4.28 1.92 23.96
   S10 -18.65 4.44 　 　
透鏡L7(非球面) * S11 -7.28 1.43 1.54 55.98
   *S12 -9.69 14.03 　 　
透鏡L8(雙凸) S13 31.66 6.69 1.70 41.24
   S14 -109.69 0.20 　 　
透鏡L9(非球面) *S15 23.00 7.35 1.54 55.98
   *S16 7.01 15.97 　 　
 透鏡L10(雙凹) S17 -59.49 1.37 1.49 70.24
透鏡L11(雙凸) S18 33.85 7.95 1.69 31.08
   S19 -27.01 13.17 　 　
透鏡L12(雙凸) S20 13.75 4.31 1.57 50.80
   S21 -168.58 3.93 　 　
光圈  S22 INF. 0.94 　 　
透鏡L13(雙凹)  S23 -48.25 1.00 1.90 31.32
透鏡L14(雙凸)  S24 11.09 2.50 1.50 81.55
    S25 -14.59 0.33 　 　
透鏡L15(雙凹)  S26 -12.80 1.00 1.72 29.52
透鏡L16(雙凸)  S27 17.16 3.94 1.50 81.55
    S28 -19.87 0.20 　 　
透鏡L17(彎月)  S29 -340.12 5.11 1.50 81.55
透鏡L18(彎月)  S30 -9.88 1.00 1.85 30.06
    S31 -21.06 1.07 　 　
透鏡L19(彎月)  S32 -1284.18 3.74 1.92 23.96
    S33 -26.87 0.20 　 　
透鏡L20(彎月)  S34 29.15 3.62 1.92 23.96
    S35 124.39 4.64 　 　
表十四
   S1* S11* S12* S15* S16*
K -1.01 -1.15 -1.15 -2.72 -0.82
A -1.40E-05 4.05E-04 2.63E-04 2.05E-04 2.68E-04
B 5.44E-08 -2.48E-06 -1.42E-06 -4.23E-07 4.24E-07
C -1.12E-10 2.29E-09 8.87E-10 1.19E-09 -1.67E-08
D 1.83E-13 　 　 -4.01E-12 2.43E-11
E -1.70E-16 　 　 　 　
F 7.62E-20 　 　 　 　
以下將說明本發明第八實施例的投影鏡頭100g的設計。在本實施例中，沿投影鏡頭100g的光軸12由放大側OS往縮小側IS依序排列凹面反射鏡110、透鏡組120、光圈(最小通光孔徑)140以及透鏡組130。如圖15所示，透鏡組120包含由放大側OS往縮小側IS依序排列的透鏡L1、透鏡L2、透鏡L3、透鏡L4、透鏡L5、透鏡L6和透鏡L7，透鏡組130包含透鏡L8、透鏡L9和透鏡L10。於本實施例中，透鏡L1-L10的屈光度分別為正、負、正、負、正、負、正、負、正、正。本實施例的透鏡L1和透鏡L2，以及透鏡L8和透鏡L9分別構成二組雙膠合透鏡，透鏡L4、L6為非球面透鏡。於調焦時，透鏡L1、透鏡L2可沿著光軸12相對凹面反射鏡110的位置移動。於本實施例中，如圖15所示，透鏡L5和透鏡L6的外徑大於所有其他透鏡的外徑，且最靠近縮小側IS的透鏡(透鏡L10)的外徑，大於第二透鏡組130最鄰近光圈140的兩個透鏡(透鏡L8、L9)的外徑。於本實施例中，透鏡L5的外徑為46.4mm，透鏡L6的外徑為35mm，透鏡L10的外徑為21mm。於本實施例中，第一透鏡組120最鄰近光圈140的透鏡為透鏡L7，透鏡L5和透鏡L7的外徑比值為2.392，且透鏡L6和透鏡L7的外徑比值為1.804。於本實施例中，像高IMH為6.4mm，且TL/EFL=116.6，其中TL為投影鏡頭100g的鏡頭總長且EFL 為投影鏡頭100g的有效焦距。投影鏡頭100g的透鏡及其周邊元件的設計參數如表十五和表十六所示。
表十五
元件 表面 曲率半徑(mm) 間距 (mm) 折射率 (mm)　 阿貝數(Vd)
凹面反射鏡 * S1 12.50 37.59 　 　
透鏡L1(雙凸) S2 12.52 6.78 1.50 81.55
透鏡L2(彎月) S3 -7.39 2.86 2.00 29.13
  S4 -14.06 0.24 　 　
透鏡L3(雙凸) S5 29.86 8.66 1.50 81.55
   S6 -14.70 5.26 　 　
透鏡L4(非球面) *S7 -6.49 6.13 1.54 55.98
   * S8 -9.64 26.46 　 　
透鏡L5(雙凸) S9 49.96 12.52 1.85 32.27
   S10 -74.51 0.22 　 　
透鏡L6(非球面) * S11 17.96 7.72 1.54 55.98
   *S12 8.69 32.34 　 　
透鏡L7(雙凸) S13 57.31 9.86 1.49 70.24
   S14 -31.60 9.82 　 　
光圈 S15 INF. 2.16 　 　
透鏡L8(雙凹) S16 50.70 1.00 2.00 29.13
透鏡L9(雙凸) S17 15.58 4.00 1.50 81.55
   S18 -27.61 13.33 　 　
透鏡L10(雙凸) S19 29.55 6.33 1.95 32.32
   S20 -78.82 3.30 　 　
表十六
   S1* S7* S8* S11* S12*
K -1.10 -0.60 -1.10 -0.15 -0.54
A -5.75E-06 6.24E-04 5.38E-04 1.74E-05 6.56E-05
B -3.32E-08 -1.25E-05 -1.16E-05 -9.26E-08 1.29E-06
C 3.72E-10 1.61E-07 1.28E-07 5.09E-10 -4.05E-08
D -1.30E-12 -1.58E-09 -9.85E-10 2.08E-12 7.47E-10
E 2.44E-15 1.26E-11 4.45E-12 -1.64E-14 -5.31E-12
F -2.32E-18 -5.03E-14 -8.71E-15 2.07E-17 1.21E-14
G 8.85E-22        
以下將說明本發明第九實施例的投影鏡頭100h的設計。在本實施例中，沿投影鏡頭100h的光軸12由放大側OS往縮小側IS依序排列凹面反射鏡110、透鏡組120、光圈(最小通光孔徑)140以及透鏡組130。如圖16所示，透鏡組120包含由放大側OS往縮小側IS依序排列的透鏡L1、透鏡L2、透鏡L3、透鏡L4、透鏡L5、透鏡L6和透鏡L7，透鏡組130包含透鏡L8、透鏡L9、透鏡L10和透鏡L11。於本實施例中，透鏡L1-L11的屈光度分別為正、負、正、負、正、負、正、負、正、正、正。本實施例的透鏡L1和透鏡L2，以及透鏡L8和透鏡L9分別構成二組雙膠合透鏡，透鏡L4、L6為非球面透鏡。於調焦時，透鏡L1、透鏡L2可沿著光軸12相對凹面反射鏡110的位置移動。於本實施例中，如圖16所示，透鏡L5和透鏡L6的外徑大於所有其他透鏡的外徑，且最靠近縮小側IS的透鏡(透鏡L11)的外徑，大於第二透鏡組130最鄰近光圈140的兩個透鏡(透鏡L8、L9)的外徑。於本實施例中，透鏡L5的外徑為44.8mm，透鏡L6的外徑為37mm，透鏡L11的外徑為21.2mm。於本實施例中，第一透鏡組120最鄰近光圈140的透鏡為透鏡L7，透鏡L5和透鏡L7的外徑比值為1.931，且透鏡L6和透鏡L7的外徑比值為1.595。於本實施例中，像高IMH為6.4mm，且TL/EFL=108.2，其中TL為投影鏡頭100h的鏡頭總長且EFL為投影鏡頭100h的有效焦距。投影鏡頭100h的透鏡及其周邊元件的設計參數如表十七和表十八所示。
表十七
元件 表面 曲率半徑(mm) 間距 (mm) 折射率 (mm)　 阿貝數(Vd)
凹面反射鏡 * S1 13.60 37.66 　 　
透鏡L1(雙凸) S2 14.80 5.35 1.50 81.55
透鏡L2(彎月) S3 -6.87 3.74 1.76 27.51
  S4 -13.27 0.46 　 　
透鏡L3(雙凸) S5 28.66 9.88 1.44 94.95
   S6 -13.25 3.79 　 　
透鏡L4(非球面) *S7 -6.42 5.44 1.54 55.98
   * S8 -9.70 21.62 　 　
透鏡L5(雙凸) S9 52.68 11.00 1.72 34.71
   S10 -55.48 0.28 　 　
透鏡L6(非球面) * S11 21.50 11.95 1.54 55.98
   *S12 8.26 19.52 　 　
透鏡L7(雙凸) S13 53.60 7.02 1.59 35.31
   S14 -28.45 16.17 　 　
光圈 S15 INF. 2.51 　 　
透鏡L8(雙凹) S16 -51.20 1.00 1.92 18.90
透鏡L9(雙凸) S17 21.13 3.66 1.44 94.95
   S18 -17.72 4.55 　 　
透鏡L10(雙凸) S19 72.07 4.48 1.90 31.31
   S20 -59.36 4.11 　 　
透鏡L11(雙凸) S21 31.12 3.77 2.00 29.13
    S22 -217.37 3.93 　 　
表十八
   S1* S7* S8* S11* S12*
K -1.09 -0.64 -1.16 -0.16 -0.56
A -1.13E-05 7.04E-04 4.90E-04 -7.88E-06 3.97E-05
B 4.25E-08 -1.42E-05 -1.02E-05 1.75E-07 -6.31E-08
C -7.10E-11 1.86E-07 9.96E-08 -2.92E-10 2.95E-08
D 1.05E-13 -1.36E-09 -6.62E-10 -1.28E-12 -5.19E-10
E -7.34E-17 5.69E-12 2.74E-12 4.91E-15 3.19E-12
F 3.26E-20 -1.10E-14 -5.24E-15 -5.76E-18 -8.57E-15
綜上所述，在本發明的一實施例中的投影鏡頭及應用其投影鏡頭的投影機可讓光閥所發出的光束通過光軸三次而產生三次成像，並且在大光圈、低畸變以及低色差的要求下具有較佳的光學品質。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10:投影機 12:光軸 30:光閥 40:玻璃蓋 50:稜鏡 60:穿透式平順圖像裝置 70:投影螢幕 100、100a-100h:投影鏡頭 110:凹面反射鏡 120、130:透鏡組 120a、120b:鏡群 150:平面反射鏡 D:透鏡外徑 L1-L20:透鏡 M1、M2:中間像 M3:影像 P、Q:鏡面轉折點 S1-S35:表面 OS:放大側 IS:縮小側
圖1為本發明一實施例的投影機的示意圖。 圖2為本發明第一實施例的投影鏡頭的剖面示意圖。 圖3為圖2的投影鏡頭的調制傳遞函數曲線圖，圖4是圖2的投影鏡頭的像場彎曲及畸變模擬數據圖。 圖5為本發明第二實施例的投影鏡頭的剖面示意圖。 圖6為本發明第三實施例的投影鏡頭的剖面示意圖。 圖7為本發明第四實施例的投影鏡頭的剖面示意圖。 圖8為本發明第五實施例的投影鏡頭的剖面示意圖。 圖9為圖8的投影鏡頭的調制傳遞函數曲線圖，圖10是圖8的投影鏡頭的像場彎曲及畸變模擬數據圖。 圖11為本發明第六實施例的投影鏡頭的剖面示意圖。 圖12為圖11的投影鏡頭的調制傳遞函數曲線圖，圖13是圖11的投影鏡頭的像場彎曲及畸變模擬數據圖。 圖14為本發明第七實施例的投影鏡頭的剖面示意圖。 圖15為本發明第八實施例的投影鏡頭的剖面示意圖。 圖16為本發明第九實施例的投影鏡頭的剖面示意圖。 圖17為依本發明一實施例，顯示具有平面反射鏡的投影鏡頭的剖面示意圖。
12:光軸
30:光閥
40:玻璃蓋
50:稜鏡
60:穿透式平順圖像裝置
70:投影螢幕
100:投影鏡頭
110:凹面反射鏡
120、130:透鏡組
120a、120b:鏡群
D:透鏡外徑
L1-L14:透鏡
M1、M2:中間像
M3:影像
P、Q:鏡面轉折點
S1-S27:表面
OS:放大側
IS:縮小側

Claims (12)

  1. 一種投影鏡頭，包括: 從該投影鏡頭的一放大側到該投影鏡頭的一縮小側依序排列的一凹面反射鏡、一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡、一第五透鏡、一第六透鏡、一第七透鏡、一第八透鏡、一第九透鏡和一第十透鏡； 該投影鏡頭的最小通光孔徑，設於該第七透鏡與該第八透鏡之間，且在該最小通光孔徑和該縮小側之間不存在非球面透鏡； 該第一透鏡和該第二透鏡可相對該凹面反射鏡的位置移動； 該第五透鏡和該第六透鏡的外徑大於該些其他透鏡的外徑；該第十透鏡的外徑大於該第八及該第九透鏡的外徑。
  2. 一種投影鏡頭，包括: 從該投影鏡頭的一放大側到該投影鏡頭的一縮小側依序排列的一凹面反射鏡、一第一透鏡組、一光圈和一第二透鏡組； 該第一透鏡組包含從該放大側到該縮小側依序排列的一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡、一第五透鏡、一第六透鏡和一第七透鏡； 該第二透鏡組包含從該放大側到該縮小側依序排列的一第八透鏡、一第九透鏡和一第十透鏡，且該第二透鏡組相對該凹面反射鏡的位置為固定； 該第一透鏡和該第二透鏡為該投影鏡頭中最接近該凹面反射鏡的兩片透鏡，且該第一透鏡及該第二透鏡可相對該凹面反射鏡的位置移動； 該第五透鏡的外徑大於該第一透鏡和該第七透鏡的外徑； 該第六透鏡為彎月形，且該第六透鏡的外徑大於該第七透鏡和該第十透鏡的外徑； 該第十透鏡為球面透鏡且為最靠近該縮小側的透鏡，又且該第十透鏡的外徑大於該第八透鏡和該第九透鏡的外徑。
  3. 如請求項1或2所述的投影鏡頭，其中於該投影鏡頭對焦時，該第八透鏡、該九透鏡和該第十透鏡相對該凹面反射鏡的位置為固定。
  4. 如請求項1或2所述的投影鏡頭，其中該投影鏡頭的主光線(chief ray)在該第七透鏡與該第八透鏡之間第一次通過該鏡頭光軸，且在該凹面反射鏡與該第二透鏡之間第二次通過該鏡頭光軸。
  5. 如請求項1或2所述的投影鏡頭，其中該第一透鏡和該第二透鏡構成一膠合透鏡，且該第八透鏡和該第九透鏡構成另一膠合透鏡。
  6. 如請求項1或2所述的投影鏡頭，其中該投影鏡頭滿足下列條件的其中之一： (1)該投影鏡頭中具有屈光度的透鏡數量等於或小於20; (2)該投影鏡頭的總長與有效焦距的比值大於或等於50。
  7. 如請求項1或2所述的投影鏡頭，其中該投影鏡頭滿足下列條件的其中之一： (1) 該投影鏡頭更包含一平面反射鏡； (2) 該凹面反射鏡可轉動； (3) 該凹面反射鏡的光學中心不在該第一透鏡和該第十透鏡的光學中心的連線上。
  8. 如請求項1或2所述的投影鏡頭，其中該投影鏡頭滿足下列條件的其中之一： (1) 該第四透鏡、該第五透鏡和該第六透鏡中包含兩片非球面透鏡； (2) 該第六透鏡的屈光度為負。
  9. 如請求項1或2所述的投影鏡頭，其中該投影鏡頭滿足下列條件的其中之一： (1) 該第五透鏡和該第七透鏡的外徑比值介於1.25-3.5之間； (2) 該第六透鏡和該第七透鏡的外徑比值介於1.25-3.5之間。
  10. 如請求項1或2所述的投影鏡頭，其中由該放大側到該縮小側的一方向上，該投影鏡頭滿足下列條件之一： (1) 自該方向依序為雙凸、彎月、雙凸、非球面、雙凸、非球面、彎月、雙凸、雙凹、雙凸、雙凸、彎月、雙凸及彎月透鏡； (2) 自該方向依序為雙凸、彎月、雙凸、非球面、彎月、非球面、雙凸、彎月、雙凹、雙凸、雙凸、彎月、雙凸及彎月透鏡； (3) 自該方向依序為雙凸、彎月、雙凸、非球面、彎月、非球面、彎月、彎月、彎月、雙凹、雙凸、雙凸、彎月、雙凸及彎月透鏡； (4) 自該方向依序為雙凸、彎月、雙凸、彎月、非球面、非球面、雙凸、彎月、雙凹、雙凸、雙凸、彎月、雙凸及彎月透鏡； (5) 自該方向依序為雙凸、彎月、雙凸、非球面、雙凸、非球面、雙凸、雙凹、雙凸、彎月、雙凸及雙凸透鏡； (6) 自該方向依序為雙凸、彎月、彎月、彎月、非球面、雙凸、彎月、非球面、彎月、彎月、雙凹、雙凸、雙凸、彎月、雙凸及彎月透鏡； (7) 自該方向依序為雙凸、彎月、雙凸、彎月、彎月、彎月、非球面、雙凸、非球面、雙凹、雙凸、雙凸、雙凹、雙凸、雙凹、雙凸、彎月、彎月、彎月及彎月透鏡； (8) 自該方向依序為雙凸、彎月、雙凸、非球面、雙凸、非球面、雙凸、雙凹、雙凸及雙凸透鏡； (9) 自該方向依序為雙凸、彎月、雙凸、非球面、雙凸、非球面、雙凸、雙凹、雙凸、雙凸及雙凸透鏡。
  11. 如請求項1或2所述的投影鏡頭，其中由該放大側到該縮小側的一方向上，該投影鏡頭滿足下列條件之一： (1) 自該方向透鏡的屈光度依序分別為正、負、正、負、正、負、正、正、負、正、正、負、正、正； (2) 自該方向透鏡的屈光度依序分別為正、負、正、正、正、負、正、負、負、正、正、負、正、正； (3) 自該方向透鏡的屈光度依序分別為正、負、正、正、正、負、負、正、正、負、正、正、負、正、正； (4) 自該方向透鏡的屈光度依序分別為正、負、正、正、正、負、正、正、負、正、正、負、正、正； (5) 自該方向透鏡的屈光度依序分別為正、負、正、負、正、負、正、負、正、負、正、正； (6) 自該方向透鏡的屈光度依序分別為正、負、正、正、負、正、正、負、正、正、負、正、正、負、正、正； (7) 自該方向透鏡的屈光度依序分別為正、負、正、負、負、正、負、正、負、負、正、正、負、正、負、正、正、負、正、正； (8) 自該方向透鏡的屈光度依序分別為正、負、正、負、正、負、正、負、正、正； (9) 自該方向透鏡的屈光度依序分別為正、負、正、負、正、負、正、負、正、正、正。
  12. 一種投影鏡頭製造方法，包含： 提供一鏡筒； 將沿一方向排列的一凹面反射鏡、一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡、一第五透鏡、一第六透鏡、一第七透鏡、一第八透鏡、一第九透鏡和一第十透鏡設置於該鏡筒；以及 設置一光圈於該第七透鏡與該第八透鏡之間，其中該第五透鏡和該第六透鏡的外徑大於該些其他透鏡的外徑，該第十透鏡的外徑大於該第八及該第九透鏡的外徑，且在該光圈和該投影鏡頭的縮小側之間的透鏡均為球面透鏡。
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