TW436638B - Wide field of view projeciton lenses for compact projection lens systems employing pixelized panels - Google Patents

Description

436S3 8 A7 ____B7__ 五、發明説明（丨） 發明領域： 本發明係關於投射透鏡，特別是關於變焦投射透鏡，其 能夠使用來形成由®素所構成物體之影像，例如為液晶顯 示板(LCD：^ 發明背景： 投射遴鏡系綠(在此亦稱為"投射系統"）被使用來形成 物艘影像於視屏上。該系統主要結構顯示於圖6中其中1〇 表示光源(例如為鎢絲齒素燈泡)，12為形成光源影像之照 明元件(稱為照明系統之"輸出"\ 14為投射物體(例如為亮 及滅之圖素陣列），以及13為由多個透鏡元件所構成之投射 透鏡，其在視屏16上形成物雜14之放大影像。系統亦包含 場透鏡例如為Fresnel透鏡於圖素板附近以適當地放置於 照明系統之離開瞳孔處。 對於前端投射系統，觀看者在圖6視屏16之左邊，而對 於後端投射系統,觀看者在視屏16之右邊。對於裝置於單 一外殼中之後端投射系統，反射鏡通常使用來彎折光學路 徑因而減小系統之整體長度。本發明投射透鏡特別適合使 用於後端投射系統中，假如需要情況下亦能夠使用於前端 投射系統中。. 投射物體為圓素板之投射透鍊系統廣泛使用於各種應 用中，包含數據顯示系統。該投射透鏡系統優先地使用單 —投射透鏡，其形成例如為紅色，綠色及藍色圖素之單板影 像。在一些情況下，例如為大型後端影像投射系統中使用 多個板以及多個投射透鏡，每一板/投射透鏡組合將產生部 本紙张尺度適用中國國家揉率（CNS)A4规格（2丨0x297公羡.,) -------^---Λ袈------ίτ--.----Γ (請先閱讀背面之注^^項存填寫本肓) 經濟部中失樣準局貝工消费合作社印製 經濟部中央橾率局貝工消費合作社印«. }' 43663 8 A7 B7 五、發明説明（l) 份之整體影像。 能夠使用各種尺寸之圖素板特別是LCD，其決定於所使 用投射系統之種類。大型LCD板例如為對角線為12. 5英吋 (約320mm)能夠有效地加以使用以產生高解析度彩色影像， 因為該板具有大的囷素數目同時保持相當大之圖素尺寸以 容易地製造。關於此方面，人們了解單一LCD板完全彩色影 像所需要之圖素數量為單色影像所需要圖素之三倍，因而 需要製造較小之圖素尺寸，除非使用大型LCD板。 業界中對大型圖素板之投射透錄存在一項需求，其同 時地具有下列特性:（1)寬廣之視場，即相當短焦距;（2)以 不同放大率操作之能力同時保持高程度像差之改正;（3)相 當少數目之透鏡元件，相當小之鏡筒長度，最大透鏡直徑為 相當小；（4)高度之彩色改正;（5)相當低之扭曲；以及(6)對 溫度變化相當不靈敏》 廣闊視場高度需要使整個投射透鏡系統按裝為緊湊的 ，其中空間為非常寶貴的。特別是，緊湊性將減小尺寸以及 包封投射系統外殼之費用以及包裝以及運送至最終用戶變 為較容易。 能夠以不同放大率有效地操作之投射透鏡為需要的， 因為其能夠使投射系統使用於不同尺寸之銀幕而不需要改 變任何系統之元件。只需要改變物體與影像之共軛長度， 其能夠藉由移動相對於围素板之透銳達成。當然需要在整 個放大操作範圍達成高程度之像差改正。 相當小校射埠鏡基於價格，重量，以及取景尺寸大小考 本紙張尺度逋用中國國家棣车（CNS ) A4规格（210X297公嫠） 穿' 、Ye (锖先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央搮隼局員工消费合作社印*. 43663 8 a? _B7___ 五、發明説明（3 ) 量為需要的。較多數目透鏡元件以及較大直徑之元件將耗 用較多乏材料，以及重量較大，製造及按裝費用較高。較長 之鏡筒長度通常增加投射系蚨之整個尺寸，其提高償格及 重量。因而以最少數目之相當小透鏡元件同時該透鏡元件 彼此靠近在一起所組成之透鏡為需要的。 高程度之色彩校正為重要的，因為顏各像差很容易在 圖素杈影像中看到，為圖素之斑點,在極度的情況中圖素 完全地由影像制離。這些問題通常在像場邊緣最為嚴重。 所有系統之色像差需要處理，通常橫向色彩，彗形色像 變化，以及像散性之色像差為最具挑戰性〇橫向色彩例如 關於色彩放大之變化特別地令人困擾的，因為對比降低時 即顯現出，特別在像場邊緣處。在極端情況下，在所有像場 區域中將看到彩虹之現象。 在採用陰極射線管之投射系統中少量（殘餘)橫向色彩 能夠藉由電子方式例如紅色CRT上所形成影像尺寸小於藍 色CRT上所形成影像尺寸而加以補償《然而對於圖素板則 無法實施該方式之調整，因為影像被數位化及無洚對整個 視場尺寸作細微地調整。因此投射透鏡之橫向色彩改正為 高度需求的。 使用圏素板來顯示數據將促使對扭曲改正作嚴格的規 範。此由於需要良好影像品質，甚至於在透鏡視場特別點 處觀看數據時。顯然地，在顯示板邊緣處所顯示數字或文 字之未扭曲影像與位於在中央處一樣地重要。 為了產生足夠亮度之彩像，充份光線必需通過投射透 本紙張尺度逍用中國國家揉率（CNS ) A4说格（210^297公釐） I------^---/ 4------VΓ.----^ (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 8}濟部中央搮準局負工消费合作社印装 43663 8 a7 __B7_ 五、發明説明（+ ) 鏡。因此，室溫與透鏡操作之間存在明顯的溫度差異。除 此，透鏡能夠操作於各種環境條件下。例如，投射透鏡系統 通常按裝^^室内天花板上，其可能為具有屋頂之建築物，在 該處溫填將達到40°C。為了解決該情況，需要一種光學特 性對溫度變化並不十分靈敏之投射透鏡》 為了解決溫度靈敏性之問題我們使用玻璃所構成之透 鏡元件。與塑勝材料相比較,玻璃元件之折射率及曲率半 徑變化通常小於塑膠元件之情況。不過，碜璃元件通常較 塑朦元件昂貴，特別是需要非球形表面作為像差控制時。 如下列所說明，能夠使用塑膠元件以及仍然可達成滯溫性, 只要適當選擇塑膠元件位置及焦度。 卞列所說明投射透鏡亦達到所有上述之要求以及能夠 成功地製造出相當低價格之投射透鏡系統,該系統能夠在 視屏上形成圖素板之高品質彩色影像。特別地，如下列範 例所顯示，本發明透鏡視場角度高達土45度，能夠在f/4情 況下操作放大率在5. 5X至9. 6X範圍内。 先前技術說明： 使用於囷素板之投射透鏡已說明多個專利中，例如為 Taylor之美國第4189211號專利，Tanaka等人之美國第5042 929號專利,Yano等人之美國第5179373號專利，Moskovich 等人之美國第5200861號專利，Iizuka等人之美國第52786 98號專利,Betensky等人之美國第5313330號專利，Yano# 人之美國第5331462號專利。 LCD系統之說明亦可參考Gagnon等人之美國第4425028 本纸張尺度速用中國國家棋準（CNS ) Λ4规格（公釐} (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁〕 訂 k 43663 8 A7 B7 經濟部中央揉隼局負工消«合作社印«. 五、發明説明（5 )及4461542號專利，Ledebuhr之美國第4826311號專利，以及 歐洲第311116號專利中。 發明大要： 本發明目標在於提供使用於圖素板之改良投射透銳， 該系統同時地具有先前說明所需要之特性。該目標達成藉 由投射透鏡達成，其焦距為f〇以及由影像側至物體(即由長 共軛側至短共軛側）依序地包含： (A) 第一透鏡單元(U1)，其焦距為fl以及包含： (i) 焦距為fsl之透鏡元件，以及 (ii) 至少一個非球面以改正畸變；以及 (B) 第二透鏡單元012)，其焦距為f2以及由影像側依序地 包含： (i) 焦距為f2sl之第一透鏡次單元〇J2sl)，以及 (ii) 與第一透鏡次單元相隔離一段間隙（tsis2)之第 二透鏡次單元(U2S2)以及其焦距為f2S2，該第二透鏡次單 元包含:（a)至少一個非球面以改正非球面之像差，以及(b) 一個構件作為透鏡系統抽向色彩之改正； 其中.· [fl | /f0>0.75; f2>0; f2/f0<2.0;f2&i>0； ί2“ί0<1.5;以及 ------1IIΛ 袈------.*11.----r (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙浪尺度遑用中國國家樣牟（CNS ) A4規格（2丨οχ297公釐） 8" 五、發明説明（匕） A7 B7 經濟部中央橾準馬—工消费合作社印製 | f2S2 1/fO>1.5。 在特定優先實施例中，透鏡系統亦滿足一些或全部之 下列關係： | fE1 | /fO < 1.5;以及 tsis2/f〇〉〇. 1 ° 在其他優先實施例中，第二透鏡次單元由影像側依序 地包含負值透鏡元件，正值透鏡元件，以及至少具有一個非 球面之塑膠透鏡元件。具有非球面之塑膠透鏡元件能夠具 有正值或負值之同轴焦度。此排列將使得透鏡系統之製造 及滯溫性容易達成。 在其他優先實施例中，投射透銳取景一半範圍為大於 35度。在該情況下，投射透鏡系統整體尺寸為緊湊的。第 一及第二透鏡單元之淨孔徑亦促使系統整體為緊湊的，第 一透鏡單元淨孔徑優先地大於第二透鏡單元之淨孔徑。優 先地，第一透鏡單元之淨>L徑小於圖素板對角線距離之0. 7 倍。下列範例卜3通常呈現出視場角度大於35度以及第一 透銑單元最大淨孔徑小於圖素板對角線距離之0. 7倍，該圖 素板對角線距離為12. 5英吋。 在製造投射透鏡系統放大之變動因素優先地藉由改變 下列項目而違成：（a)投射透鏡與圊素板間之距離以及(b) 第一及第二透鏡單元間之距離。特別是，第一及第二透鏡 單元兩者以相同方向不同速率對著圖素板移動以聚焦，使 得兩個單元間距離隨著透鏡系統作不同放大聚焦而改變。 本發明·投鮮透銳優先地設計成滯溫性。如底下詳細說 本紙》尺度適用中B國家揉率（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） 1 ； .「*=衣-- (锖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

IX 43663 8 ，正 A7 B7 五、發明説明（1) 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 明其能夠籍由選擇具有相同光學放大率一些位置以及利用 平衡塑膠透鏡元件焦度之組合情況達成。 附圖簡單說明： 圖1-3為依據本發明所構成投射透鏡與圖素板(PP)以 及Fresnel透鏡(FL)組合之側視示意圖。 圖4及5為囷1透鏡系統之單色光學轉換函數關係(mtf) 圖，兩個圖中物體（圖素板）高度為158nun以及圖4之影像(銀 幕）高度為-869mm以及圖5為-1524瞧，即圖4及5為銀幕對圖 素板之放大率分別為-0.182及-0· 014之MTF曲線圖。這些 曲線圖左邊部份顯示出通過焦點之數據以及右邊部份顯示 出在焦點處與頻率數據之關係。點線表示表示相（PHASE) 數據，虛線表示弧矢(SAG)數據，以及實線表示正切(TAN)數 據。圖4之焦距，f值，以及焦點位置分別為178. 81，4. 00,及 0.094。圖5之焦距，f值，以及焦點位置分別為170.48, 4,00 ，及-0. 023。 圖6為示意圖，其顯示出整個投射透鏡系統，本發明投 射透鏡能夠使用於該系統中。 這些附圖將構成詳細說明書之一部份，其顯示出本發 明之優先實施例，及隨著說明作為說明本發明之原理。人們 了解附圖及說明只是作為範例性及不作為限制本發明之用。 附圖數字符號說明： 光源10;照明元件12;投射透鏡13;投射物體14; 視屏16;第一透鏡元件(U1) 20;第二透鏡元件(U2) 21;負 值透鏡元钭^El) 22;第一透鏡次元件(U2sl) 23;第二透鏡次 元件(此2) 24;Fresnel 透鏡(FL) 25;圖素板(PP) 26。 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐) 1〇 -----：--^---^--- (t先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -^3663 β 經濟部中央橾準局負工消費合作社印装 五、發明説明（7) 優先實施例詳細說明： 如先前所說明，本發明透鏡系統使用來將囷素板形成 影像，該圖素板例如為大型LCD板，其緊湊地組立及提供寬 廣範圍之視場，同時保持非常良好之畸變改正》透鏡系統 亦能夠使用於寬廣範圍之共軛關係及能夠改正像差，使得 在操作透鏡放大過程中像差並不會顯著地變化(增加）。 為了達成該目標，使用寬廣視場之反焦形式透銳系統 。透銳系統包含兩個透銳單元:較小焦度之第一(前端)透 鏡單元(III)於透鏡系統長共轭侧以及較大正值第二(後端） 邊鏡單元(U2)於系統之短共輛側。第二透鏡單元包含兩個 透鏡次單元，在系統長共軛側之第一（前端)透鏡單元以及 在短共軛側之第二(後端）透鏡單元。 這些單元以及次單元重要特點如下： (1) 第一單元包含非球面以產生必要程度之畸變改正 。如先前所說明，需要對使用圖素板透鏡系統之系統畸變 高度地改正。本發明透鏡系統在影像處畸變改正優於1%， 以及優先地優於0. 5%。 (2) 第二單元提供透銳系統大部份之放大率。在該情 況下整個透鏡系統長度能夠減小。 (3) 第二單元之後端次單元包含巧個非球面，其提供非 球面像差之改正。 (4) 聚焦時兩個單元以相同的方向不同的移動速率來 移動以在各種影像共軛點產生非常穩定像散性之改正。 (5) 為t降低透鏡系蜣之整體價格，非球面元件由塑膠 (锖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙供·尺度速用中囲國家揉率（CNS > A4规林 (210X297公釐）

43663 R A7 B7 五、發明説明（1 ) 趣濟部中央揉牟扃負工消費合作杜印氧 材料製造出。 基於色彩改正，第二透鏡次單元包含袖向色彩改正構 件。能夠使用業界所熟知各種改正軸向色彩之構件β優先 方法包含提供一個由高色散性材料所構成之負值透鏡元件 以及至少一個由低色散材料所構成之正值放大率元件於第 二透鏡次單元_。高度及低度色散材料為玻璃或塑膠。 —般情況下，高色散材料例如為燧玻璃色散之材料以 及低色散材料例如為冕玻璃色散之材料。特別是，高色散 材料之折射率在1. 85至1 · 5範圍内之V值在20至50範園内， 以及在相同折射率範圍内低色散材料之V值在35至75範固 内〇 對於塑膠透鏡元件，高色散以及低色散材料分別為苯 乙烯以及丙烯睃酯。假如需要之情況下，當然能夠使用其 他塑膠。例如，為了替代苯乙烯，能夠使用具有類似燧玻 璃色散之聚苯乙烯以及丙烯類(例如為NAS)之聚破酸酯以 及共聚合物。可參閱The Handbook of Plastic Optics， U. S, Precision Lens, Inc., Cincinnati Ohio, 1983 pages 17-29。 如先前所說明，本發明投射透鏡為滞溫性使得系统光 學性能在投射透鏡溫度由室溫昇高至其操作溫度時不會產 生變化，特別是在該系統釔含後端焦距長度之情況下。除 此，溫度引起系統後端焦距之變化優先地小於一個數量，該 數量將顯著地改變系統之調變轉換函數(MFT)，例如在3週 波每毫米下ίΠΤ改變小於10%。對於下列特定範例，該MTF標 —------；---Λ袈— (锖先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) ’訂

本紙張尺度逍用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐） ϊ Z 436638 A7 _____B7五、發明説明（P) 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印装 準相當於後端焦距長度小於±〇, 4咖ί之變化。透鏡焦距所 需要之熱穩定藉由選擇及放置塑膠透鏡元件之透鏡單元達 成。 一般情況下，使用塑膠透鏡元件具有缺點，該缺點為塑 膠光學材料之折射率隨著溫度而顯著地改變。另外一項缺 點為形狀之變化，即塑膠光學材料隨著溫度而膨脹及收縮 。該效應通常較不顯著，小於折射率產生之變化。 假如低焦度之塑膠光學元件使用於透銳系統中，有可 能使系統中塑膠光學元件溫度變化與塑膠或塑糝或鋁機械 組件溫度變化之間達到平衡，例如透鏡之圓通常為溫度變 化而產生焦距變化之主要機械性質來源。在設計中未限制 使用光學塑膠元件，即能夠使用至少個祖當大焦度之塑 膠透銳元件之優點在於塑膠透鏡元件能夠方便地模造出， 能夠使用非球面光學表面使特定透鏡設計之性能達到最大 。使用相當大焦度元件亦能夠促使透鏡具有較低價格。 假如在設計塑膠光學總焦度為相當大或當透鏡溫度由 室溫變化至操作溫度時透鏡焦距將顯著地變化，則需要作 滯溫處理 '此為特別的，該投射器必需傳送顯著數量光線 至視屏以及其操作溫度顯著地高於室溫。 對於本發明投射透鏡，滯溫性藉由考慮塑膠透鏡元件 之焦度以及其所在位置，同時亦考慮這些元件處邊緣處光 線之高度而達成。 塑膠透鏡元件之位置與元件遭受溫度變化以及與元件 折射率變化有顯著之關係。通常靠近於光源之元件或光源 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 袈.

II 13 43663 8 A7 B7 12 五、發明説明（I () 鎪濟部中央樣準局貝工消费合作社印氧 影像將產生較大之溫度變化。實際上，在光源以及相關照 明光學元件操作時量測投射透鏡所要放置區域之溫度分佈 以及在設計投射透鏡時將使用這些量測值。 在特定塑膠透鏡元件處對某一數值溫度變化量測邊緣 光線高度以決定透鏡整體熱學穩定性對元件折射率變化是 否為明顯的。邊緣光線高度相當小元件通常對系統整體溫 度穩定性具有較小之影響而小於邊緣光線高度較大元件之 情況。 基於先前考慮，滞溫性藉由特定元件平衡塑膠透鏡元 件中正值與負值焦度值而達成，該特定元件依據元件預期 遭遇溫度變化以及元件處邊緣光線高度加以調整。實際上 ，該滞溫性處理過程以下列方式加入至計算機透鏡設計程 式中。首先，在第一溫度分佈情況下作光線追蹤及計算後 端焦距。該光線追蹤可採用邊緣光線之徬轴光線追蹤。其 次，在第二溫度下作相同的光線追蹤以及再次計算後端焦 距°在整個透鏡内第一或第二溫度分佈並不需要為固定的 ，但是一般情況下能夠對不同透鏡元件加以變化》使用透 鏡設計程式蔣系統設計最佳化時所計算之後端焦距限制為 固定之數值。 注意先前方法係假設當系統溫度變化時投射透鏡以及 囷素板之機械按裝將保持最後透鏡表面與板間之距離為固 定的。假如該假設並不確保，能夠作其他處理以達成滯溫 性例如機械按裝之相對移動量測值能夠包含於處理過程中 或另外一個·距離例如為前端透鏡表面與板間之距離能夠假 -----ί、-ΐ (婧先閲讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) 訂 ( CNS ) A4«U8- ( 210X2974}·* ) If ^3663 8 A7 ____B7五、發明説明（丨2〇 13 經濟部中央揉车為WC工消费合作社印装 設為機械性固定的。 圖1至3顯示出依據本發明製造出各種投射透鏡。相對 先前說明以及光學特性分別地顯示於表1至3中。透鏡系統 所使用玻璃為HOYA或SCHOTT玻璃。能夠使用其他廠商所製 造之相同玻璃以實施本發明。塑膠元件能夠使用業界能夠 接受之材料β 在表中列出使用於下列公式之非球面係數： z=cy2/{l+[l-(l+k)c2y2]o s} iDy4 +Ey6 +Fy® +Gy10 +Hy12 +Iy14 其中z為在y處距離系統光學中心轴之表面支距，〇為光學中 心軸處透鏡之曲率，以及k為圓錐常數，除了表1-3特別說明 該常麩為0» 在表1-3中所記載”第一階數據"為使用Fresnel透鏡為 系統元件情況計算出。表中關於各個表面中之符號"a_·表 示非球面，例如上述表面公式中至少一個D, E，F，G, Η或I係 數為非零;符號” c"表示上述公式中"1c"非零之表面；以及符 號1"表示為tresnel透鏡。表中所有尺寸以咖表示。 這些表係假設光線由圖之左邊運行至右邊。在實際操 作中，視屏能夠在左邊以及圖素板在右邊，以及光線右邊運 行至左邊。在圖1-3中圖素板以"PP"表示以及與圖素板結 合之Fresnel透鏡以"FL”表示。Fresnel透鏡提供作為使光 源與投射透鐃進入瞜孔(在表中為離開曈孔)相匹配。 如先前所柷明，圓1-3之投射透鏡能夠在大的共軛範圍 内聚焦，其藉由改變第一及第二透鏡單元間之距離以及對 著圖素板移動整個透鏡達成。如表1-3中所示，第一透鏡相 -------丨丨A 4丨丨 (请先聞tjt背面之注意事項再填商本頁) 订.

210X297公釐） iS 436.63 8 A7 B7 五、發明説明（(5 經濟部中央揉率局貝工消费合作杜印笨 對於第二透鏡單元移動與透銳系統相對於圖素板整個移動 比較時為相當小。 表卜3表面數目與m，El, U2,U2S1，U2S2，以及FL間之關 係顯示於表4中。 表5歸納出本發明透鏡系統之各種特性。在該表可看 出，所有範例之透鏡參統滿足先前對於各個透鏡單元，次單 元，以及元件焦距之限制，以及滿足苐二透鏡單元之次單元 間距（tslS2)之限制。 表5中標題"PP22”列出第二透鏡單元後端主要點相對 於該單元後端表面之位置。這些數值與先前表1-3説明比 較，其將顯示出該單元後端主要點良好地位於第二次單元 之前。此將顯現出本發明透鏡之第二透鏡次單元與後端主 要點位於透鏡單元中間之傳統三件式不相同處》 圊4及5曲線左邊囷顯示出通過通過焦點MTF以及右邊 為在最佳轴向焦點之MTF，其為圖1透銳系統在銀幕對圖素 板放大率分別為-0.182及-0.104之操作情況》所顯示數據 為在五個點處之數據，其分別在中心轴，最大像場高度之35 ，70,85及1〇〇百分比處》在視屏處實際像塲高度顯馮為右 邊之曲線圖。這些像場高度適用於右逯及左邊曲線圖以及 單位為咖》 - 通過焦點之數據為所顯示空間頻率之情況，該頻率單位 為週波每毫米。通過焦點以及最佳焦點數據表示正切以及 弧失(虛線)之MTF。模數刻度在每一曲線方塊圖之左邊，其 數值為0至ί。MTF之相位在最佳焦點曲線圖中顯示為點曲 本紙張尺度遥用中國两家糅率（CNS } Α4规格（210X297公釐} 丨6 ----c.^— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂'. 43663 8 A7 B7 五、發明説明（丨⑻ 線。相位刻度顯示於每一最佳焦點曲線方塊圖之右邊以及 以徑度量表示。所有MTF數據為波長為546.1皿情況。在上 述最佳焦點曲線圖所顯示之中心軸焦點偏移為相對於通過 焦點曲線圖之零位置>最佳焦點平面係在軸向通過焦點曲 線囷之波峰處。 圖2及3之透鏡系統在相同放大範圍内具有與圖4及5類 似之MTF曲線圖。這些圖顯示出本發明透鏡系統在寬廣放 大範圍内達成使用圖素板投射透鏡系統所需要之高程度像 差控制。 圊1-3透鏡設計作為與對角線為12. 5英吋之LCD板結合 使用。LCD板具有200微米大小之圖素尺寸，相當於1〇〇〇條 電視水平線之解析度。由本發明透鏡所製造出板之影像通 常在36英吋至60英吋範圍内。顯然地，透鏡將達成約圖素 四分之一(+50微求）或更小極良好之色度改正。此為高品質 數據或影像投射極重要之特性》 雖然本發明特定實施例已加以說明及列舉出，人們了 解熟知此技術者能夠由先前所揭示作出許多變化但是並不 會脫離本發明之精神與範圍。 (请先閱讀背面之注t事項再填寫本頁) 經濟部争央標準局員工消f合作社印製 本紙張足度適用中國國家樣準（CNS > A4说格（210x297公釐） 66j 〇 A7 ° B7_ 五、發明说明（丨f) 表1 . 表面 淨孔徑 號碼型式 半徑 厚度 玻璃 直徑 1 a. 194.3286 8*00000 丙妹狡醆 170,25 c 60.4976 109,75660 126,07 3 75.1853 10.00000 LLF1 76,48 4 136.3907 Space 1 74,90 5 孔控光Μ 0.00000 73.02 € 125.0360 12,00000 SKia 72.62 7 -344,4271 21,99035 71.59 3 -IDS .09S6 Ξ .00000 SF10 61.54 Q 205.3792 1.00000 62.92 10 201.2503 10.00000 SKIS 64.24 11 00 X.96305 69.18 12 a -394.4647 10.00000 两烯酸趄 70.32 13 a -100.0000 空間2 74.34 14 CO 2.00000 丙烯睃蚝 320.00 15 acf -145.1760 ： :彩像距雄 320.00 符號說明 3 -多項式非球面 __ C -錐形斷面 f -Fresnel (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央揉準局兵工消費合作社印装 錐形 表面 號碼 常數 2 -4.1664E-01 15 -1.0000E+00 偶多項式非球面 表面 號碼 D Ξ F G Η .1 1 - β,0946E-08 2.5026E-12 -4.2474E-16 5.0369E-20 -4.4208Ε-24 1.6693Ε-2Β 12 6.0712Ε-08 2.0076E-10 7.2384E-14 -7.S148E-17 5.4549Ε-20 -1.6468Ε-23 13 5.5349Ε-07 3-3742E-10 -1,S566E-14 1.3171E-17 1.3083Ε-20 -9.0221Ε-24 X5 - 3.5SS0E-09 1.5454E-14 -4,2142E-20 0, OOOOE-fOO 0.ΟΟΟΟΕ+ΟΟ 0.ΟΟΟΟΕ+ΟΟ 變化空間 變焦 空間1 空間2 焦點 影像 位置 τ⑷ TU3) 偏移 距離 1 25.021 227.354 -1.330 X2.S73 2 25,254 213.84S -1-514 12,566 本紙張尺度迫用中國®家揉準（CNS ) A4规格< 2丨0X297公釐） it 6 6 ό Α7 Β7 五、發明説明（^ ) 表1(續） 第一階數據 ί/數值 k大率 物體高度 物體距離 有效焦距 影像距離 總Ί S1端頂點距離 鏡筒長度 光闌表面數目 至光闌距離 光闌直徑 進入瞳孔距離 離開瞳孔距離 4.00 4,00 -0.1818 -0,1037 -869.00 -1524,0 -900.14 -1.5 6 5,2 178,81 170.48 12.573 12.566 1356,6 2009.7 456.67 444.42 444.10 431.85 5 5 0.00 0.00 73.024 69.240 88.419 38.943 -6246.4 -2940.9 第一階元件特性 元件 表面 號瑪 號碼 焦度 f f ipp I'PP 1 1 2 -0.55002E-02 -181.81 7,9311 2.4627 2 3 4 0.34935E-02 286.24 -7.4284 -13.525 3 S •7 0.5762IE-02 147.38 2.0131 -5.3714 4 3 9 -0.I0438E-01 -95,802 0.9875 -1.8762 5 10 11 0.31865E-02 313.82 -0.38351Ξ-08 -6.0928 6 12 13 0,371.60E-02 265.11 8.3774 2.2505 7 14 15 0.34012E-02 294.01 1,3389 -0.97909Ξ-07 群組第一階特性 群組 表面 馬 號碼 焦度 ipp l，pp 1 4 -0*37724E-04 -11399, -3969.1 -6275.0 2 5 13 0.38798E-02 257,74 2.1688 -49.915 3 14 15 0.34012E-02 294.01 1.3389 -0.97909E-07 透鏡第一階特性 --------：--------1T—-----、 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印製 焦點位置 號碼 1 2 焦度 0.55926E-02 0.58658E-02 f ? 178.81 170.48 lpp 262.09 249.53 lfpp *196.91 174,08 本紙伕尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29?公« ) —43663 8 A7 B7 五、發明説明（卩） 表2

表面 號碼型式 半徑 厚度 玻璃 1 a 27156,6506 a .〇〇〇〇〇 丙烯酸酯 2 〇 61.4019 54.48984 3 a 83.5640 18.00000 丙烯酸鯧 4 592.1970 Space 1 5 a 106.4909 13.00000 丙烯酸趄 6 a -612.1763 ia , 45447 7 -礼徑光Μ 16,00000 S a -79,7997 6.00000 笨乙烯 9 c 277.3432 0-75000 10 230.4632 21.00000 SK5 11 -74.6603 0.50000 12 a -104,7869 10.00000 丙烯酸赭 13 a -17S.5202 空間2 14 CO 2.00000 丙烯酸趄 IS acf -145.1760 彩慄距雜 符號說明 a -多項式非球面 c-錐形斷面 £ - Fresnel 錐形 表面 i 號碼“ 常數 2 -2.916SE-01 9 -9,7917E+01 15 -1.OOOOE+OO 淨孔徑 直徑 156.13 113,69 98.61 95.06 68.99 66.62 58.25 61.03 73*23 16.32 81.37 84 · 05 91.82 315.00 316.34 -------ir------irl;—：-I—^(請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央橾準局員工消费合作社印製 保多項式非球面 表面 號碼 D E F X 2.3908E-07 -3,4397E-ll 2.4621E-15 1. 3 -3.8X29E-07 3.9533E-12 -θ.4237E-15 2 . '5 9.309SE-07 2.S109E-10 2.0807E-X4 4, 〇 5.97S3E-07 X.3543E-12 1.7372E-X3 -4, 3 -1.3838E-06 1.5573E-11 -5,1429Ε-13 -β. 12 2.0475E-07 4.6005E-11 4.2151E-14 -7. 13 3.5125E-07 7.9683E-I1 9.2083E-15 -3. 15 -3,5550Ξ-09 X.5454E-14 '4.2142E-20 Ο, 變化空間 變焦 空間1 空間2 位置 T(4) T(13) 1 34 . 327 207.009 2 35.473 193.765 2 3 .¾移 s S 隹-偏-0-0 4 4 像離2 2 影5&'1 1 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) A4说格（2l〇X297公* ) 2r〇

G 264SE-19 2693E-18 2367E-17 5067E-17 3140E-17 1866E-19 2327E-18 QOOOE+OO

H -4.0977E-23 3.7384E-22 1.S208E-2O -4.4564E-20 2.9291E-19 -5 -4839E-21 1.6141E-22 O.OOOOE+OO

I 2.2303E-27 -3.6138E：-2S -2.4869E-23 -3.Ι331Ξ-25 -2.405βΕ-22ι X.0257E-24 3.3622E-26 O.OOOOE+OO 93 92 ^3663 8 A7 B7 五、發明説明（α) 表2(續) 第一階數據 f/數值 4.00 4,00 放大 $ -0.1818 -0.1037 物體高度 -869.00 -1524.0 物體距離 -900.01 -1553.1 有效焦距 175.49 167.37 影像距離 12.493 12.492 總長 1322.0 1963.0 前端頂點距離 422.02 409.93 鏡筒長度 409.S3 397.44 光闌表面數目 7 7 至羌闌距離 0.00 0.00 光闌直徑 57.578 54.700 進入睹孔距離 80.298 80.825 離開睹孔距-2056.5 -1434.2 (锖先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第一階元件特性 經濟部中央樣準局負工消費合作杜印装 元件 表面 號碼 號碼 f * ipp l'pp 1 -1 2 -0.79984E-02 -125,03 5.3736 0.12150E-01 2 3 4 0.51188E-Q2 135,36 -1.9588 -13,3Θ2 3 5 6 0.539455-02 185.38 1.2986 -7.4652 4 8 9 -0 * 96608E-02 -103.51 0,83532 -2.9031 5 10 11 0.10219E-01 97.852 10.229 -3.3136 6 12 13 -0.18049E-02 -554.04 -10.413 -17.442 7 14 15 0.34012E-02 294.01 1.33Θ9 -0,97909E-07 群組第 —階特性 群組 表面 號碼 金碼 焦度 f , lpp l『pp 1 1 4 -0.72934Ξ-03 -1371.1 ™363,23 -589,84 2 Ξ 13 0.46009E-02 217.35 27,600 -52.653 3 14 15 0.34012E-02 294.01 1.3389 -0.97909E-07 透鏡第 一階特性 焦點位置 號碼 焦度 f ' lpp 1 'PP 1 0.S6982K-02 175.49 240,68 -194 * 08 2 0,5S746E-02 161.37 223.61 -171.70 訂 ^ 本紙張尺度通用中國國家搮準（CNS )六4说格（210X297公瘦) 嵙3663 8 a? B7五、發明説明（) 表3 表面 號碼型式 半徑 厚度 玻璃 淨孔徑 .4徑 1 a 773.3177 8-00000 丙烯政趄 131.34 2 a 58,8038 Space 1 104.97 3 a 57.5756 20.00000 丙烯肢酯 35,07 4 a 43000.3193 33.11847 83*24 5 孔徑光SI 18.00000 苯乙烯 54,39 6 a -51-0803 0.00000 55.33 7 20138.0991 0,75000 71.92 8 399.4017 2〇,αοοοο SK18 83*61 9 -62.2385 0.50000 84.34 10 -144,3189 10.00000 丙烯睃si 91.68 11 a -162.3311 空間2 99,98 12 〇α 2.00000 丙烯狡酯 324.96 13 acf -145.17G0 影像S雖 326.20 (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 經濟部中央樣準局負工消費合作社印装

符號说明a -多項式非球面 c-錐形斷面 f - Fresnel 錐形 表面 號碼 常數 13 -1.OOQOE+OO偶多項式非球面 表面號碼 D E F G Η 1 2.805ΞΕ-08 -9.S902E-12 3.4911Ε-15 -3.840SE-19 -1.1330Ε-22 2 -1,1$S5E~07 -1.3373ΕΊ0 5.34X3E-14 -6.7212E-1S -5*2030E-21 3 6.3109E-09 -9.3902E-X2 6.7268E-14 -θ.4753E-18 -1,4957Ε-20 4 2*9β5ΒΕ-07 8.3683E-I1 '2,7〇28E-14 -1.3S65E-17 1.6503Ε-20 6 -7.5920Ε-07 3.0930Ε-10 -1.9499Ε-12 7.5804Ε-16 1.3124Ε-18 il 2.0900Ε-07 4.S660E-11 2,4SS5E-14 -1.5910E-17 5.0824E-21 13 -3,555OE-09 1.5454E-14 '4.2142E-20 0.ΟΟΟΟΕ+ΟΟ' 0.OOOOE+OO 變化空間 變焦 空間1 空間2 位置 T(2) Till) 1 41,972 223.883 38,104 217.390 ,¾移.70 焦偏-2 9 9 9 像離9 9 影距 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS> 格（2〗〇X：W公* ) >1-

I 1.S634E-26 9.42S2E-25 5,9849E-24 -3.2S17E-24 -1.2617E-21 -5.0813E-25 0,OOOOE+OO 43S63 8 Α7 Β7 五、發明説明（αβ) 表3(續)第一喈數據 經濟部中央標準局員工消费合作社印装 f/數值 4.02 4,02 放大率 -0.1805 -0,1066 物體高度 -900.58 -1524.0 物體距離 -1057,a -1827.7 有效焦距 203.28 201.65 影像距離 9.9964 9.9964 總長 1454.0 2213.6 前端頂點距籬 396.22 385.86 鏡筒長度 386.22 375.8& 光闌表面數§ 5 5 至光闌距離 0 * 00 0 * 00 光闌直徑 54.392 53.125 進入瞳扎距離 72.868 71.621 離開曈孔距離 -9386*3 -5310.9 第一陪元件特性 元件 表面 號碼 故碼 焦度 fr ipp I'pp 1 1 2 -0.65135E-02 -153.53 5.9007 0.52500 2 3 4 0.3Ξ660Ε-02 116.74 -0.17948E-01 -13.405 3 6 7 -0.11S78E-01 -85.628 0.12657E-01 -5.0024 4 δ 9 0.11708ΕΌ1 85*414 10.724 -1.6712 5 10 11 -0.309973-03 -3226,1 ~65,694 -73.393 6 12 13 0.34012E-02 294.01 1-3389 -0,97909E-07 群組第一階特性 群組 表面 說碼 號碼 焦度 f 1 lpp i'pp 1 1 2 -0.65135E-02 -153,53 5.9007 0.52500 2 3 11 0.7β563Ε~02 130,61 42.328 -87.465 3 12 13 0.34012Ε-02 294.01 1.3389 -0.97909Ξ-07 :速鏡第 階特性 焦點位置 號碼 焦度 f 1 ipp l，pp I 0.49192Ε-02 203.28 271.74 -227.27 2 0.49590Ε-02 201.65 265.60 -211.65 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4说格（2丨〇〆297公釐） 43663 8 五、發明説明（>丨) 表4 範例 號碼 前單元 m 較大負值 元件 (E1) 後單元 (U2) 前端 二炎單元 (U2S1) 後端 次單元 <U2S2) 透鏡 (FL) 1 1 1〇 4 1 to 2 6 to 13 6 to 7 8 to 13 14 to 1 5 2 1 to 4 1 to 2 5 ίο 13 5 to 6 8 to 13 14 to 15 3 1 to 2 1 to 2 3 to 11 3 to 4 6 to 11 12to'13 ----------^i(請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 範例號碼f〇* f1 fE1 表5 f2 f2S1 f2S2 PP22 tS1S2 f3 1 168.4 -11399.00 -181.81 257.74 147.88 -347.44 -49.92 21.99 294.01 2 155.1 -1371.10 -125.03 217.35 185.38 -7102.83 -52.65 34.45 294.01 3 187.9 -153,53 -153.53 130,61 116.74 535.47 -87.47 51.12 294.01 訂 線 Γ ! Μ濟部中央標準局貝工消费合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公廣）

Claims (1)

16 16 ^3663 8 A8 B8 CS D8_ _ 六、申請專利範圍 (請先閔讀背面之注意事項再填寫本頁) 1. 一種形成物體影像之投射透鏡，該投射透鏡焦距為f〇以 及由影像側依序地包含： (A) 第一透銳單元，其焦距為π以及包含： (i) 焦距為fE1之透鏡元件，以及 (ii) 至少一個改正畸變之非球面；以及 (B) 第二透鏡單元，其焦距為f2及由影像側依序地包含： (i) 焦距為f2sl之第一透鏡次單元，以及 (ii) 與第一透鏡次單元相隔離一段間隙之第二透鏡 次單元以及其焦距為f2S2，該第二透鏡次單元包含:（a)至 少一個改正非球面像差之非球面，以及(b)—個改正透鏡系 統軸向色彩之構件； 其中： I fl | /f0>0.75; ίει〈〇; f2>0; f2/f0<2.0; f2sj>0; f2sl/f0<1.5;以及 I f2S2 I /fO>l. 5 * 經濟部中央糅準局Λ工消费合作社印装 2. —種形成物體影像之投射透鏡，該投射透鏡焦距為f〇以 及由影像側依序地包含： (A)第一透鏡單元，其焦距為fl以及包含： (i) 焦距為fE1之透鏡元件，以及 (ii) 至少一個改正畸變之非球面；以及 本紙張尺度逍用中國Η家標率（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 1743663 8 A8 B8 C8 D8 經濟部中央揉準扃貝工洧费合作社印«. 六、申請專利範圍 (B)第二透鏡單元，其焦距為泛及由影像側依序地包含： ⑴焦距為f2sl之第一透鏡次單元，以及 (ii)與第一透鏡次單元相隔離一段間隙之第二透鏡 次單元以及其焦距為f2Sa，該第二透鏡次單元由影像側依 序地包含:（a)負值透鏡元件，（b)正值透鏡元件，以及(c)至 少一個非殊面之塑膠透鏡元件； 其中： I Π I /f0>0.75; f2>0； f2/f0<2.0； f2sl>0; f2sl/f0<1.5;以及 1 i2S2 I /f〇>l,5。 3·依據申請專利範圍第2項之投射透鏡，其中第二透鏡次單 元之塑膠透鏡單元具有正值之同軸焦度。 4. 依據申請專利範面第2項之投射透鏡，其中第二透鏡次單 元之塑膠透鏡單元具有負值之同軸焦度。 5. 依據申請專利範圍第2項之投射透鏡，其中第二透銳次單 元之塑膠透鏡單元具有較高色散而高於第二次單元之正值 透鏡元件。 6. 依據申請專利範圍第丨或2項之投射透鏡，其中 I ffii I /f〇 < 1. 5 » 7‘依據申請專利範圍第！或2項之投射透鏡，其中 本纸張尺度逋用中國國家椟率（CNS ) A4現格（21〇X297公釐） (#先Μ讀背面之注意事項再填窝本頁) .*訂. 43SS3 8 H C8 _________D8 六、申請專利範圍 00 11 經濟部中央梯丰局β：工消费合作社印装 tsiS2/f〇 > 0· 1， 其中第一及第二透鏡次單元間之空氣間距。 8·依據申請專利範圍第1或2項之投射透鏡，其中透鏡一半 像場至少為35度。 9‘依據申請專利範圍第1或2項之投射透鏡，其中第一透鏡 單元之最大淨孔徑大於第二透鏡單元之最大淨孔徑。 瓜依據申請專利範圍第1或2項之投射透鏡，其中第二透鏡 單元後端主要點位於第二透鏡次單元影像端之前。 11·依據申請專利範園第丨或2項之投射透鏡，其中在影像處 透鏡畸變小於1%。 12. 依據申請專利範圍第〗或2項之投射透鍊，其中物體為圖 素板。 13. 依據申請專利範圍第12項之投射透鏡，其中在物體處投 射透鏡側向彩色像差小於一個圖素》 14·依據申請專利範圍第12項之投射透鏡，其中第一透鏡次 單元最大淨礼徑小於圖素板對角線之0. 7倍。 15. —種形成物體影像之投射透鏡系統，該系統包含： (a) 照明系統，其包含一個光源以及形成光源影像之光學 元件，光源影像為照明系統之輸出； (b) 構成物體之圖素板；以及 (c) 申請專利範圍.第1或2項之投射透鏡。 16. 依據申請專利範圍第15項之投射透鏡系統，其中系統 放大率藉由改變：（i)投射透鐃與圈素板間之距離;及（ii) 第一與第二透鏡單元間之距離而加以改變。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 订 本抵張尺度適用令國B家樑丰（CNS > A4««格ί 210X297公釐）