專利名稱：投影鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及投影技術(shù)，特別涉及一種投影鏡頭。
背景技術(shù)：
當前，數(shù)字光處理(Digital Light Processing, DLP)投影儀及采用液晶光閥 (Lightvalve)的液晶顯示(Liquid Crystal Display，LCD)投影儀、硅晶(Liquid Crystal onSilicon, LCoS)投影儀已取代陰極射管(Cathode Ray Tube, CRT)投影儀成為市場主流 產(chǎn)品。以往，CRT投影儀可通過電性補償(Flectrically compensation)修正投影鏡頭的像 差，而DLP，IXD及LCoS投影儀并不具備電性補償能力，因此，要求應(yīng)用于DLP，IXD或LCoS 投影儀的投影鏡頭具有光學(xué)修正像差的能力，以獲得高質(zhì)量投影畫面。另一方面，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，DLP, IXD及LCoS投影儀采用的空間光調(diào)制器 (Spatial Light Modulator，SLM)，如數(shù)字微鏡芯片(Digital Micro-mirror Device, DMD), 液晶顯示面板OXD panel)及硅晶芯片(LCoS chip)，在提高像素的同時，朝小型化方向發(fā) 展，以此滿足消費者對投影畫面品質(zhì)的要求及便攜性的要求。對應(yīng)地，投影鏡頭需提高分辨 率、縮小尺寸，以配合SLM組成高投影品質(zhì)、小尺寸的投影儀。再有，投影儀產(chǎn)品制造技術(shù)趨于成熟，促使產(chǎn)品制造成本及產(chǎn)品價格降低，投影儀 產(chǎn)品開始進入低端消費的家庭娛樂場所。為此，業(yè)界推出具有變焦功能的投影鏡頭，以滿足 不同場合的投影要求。具有變焦功能的投影鏡頭通常包括多個鏡群，通過改變鏡群間的相 對位置改變投影鏡頭有效焦距，以適應(yīng)不同的投影場合(不同的投影距離)。如，在空曠的 商業(yè)場合(長投影距離)，則采用遠攝倍率(投影鏡頭采用較長有效焦距，視場角較小)；在 狹小的家庭娛樂場合(短投影距離)，則采用廣角倍率(投影鏡頭采用較短有效焦距，視場 角較大)。盡管如此，為在各種投影場合獲得大畫幅(Large screen)，投影鏡頭需具足夠大 的視場角(wideangle)。然而，投影鏡頭的設(shè)計存在如下矛盾提高分辨率，意味需采用更多的鏡片消除 各種像差(Aberration)，投影鏡頭全長(投影鏡頭第一個光學(xué)面到成像表面的距離)變 長。增大視場角，往往需要縮短投影鏡頭放大端(近屏幕端)的鏡群(負光焦度)的有 效焦距，提高負光焦度。然而，鏡群的有效焦距較短將產(chǎn)生嚴重的單色像差，特別是畸變 (Distortion)，投影鏡頭分辨率受影響。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種高分辨率、小尺寸的投影鏡頭?！N投影鏡頭，其從放大端到縮小端依次包括具有負光焦度的第一鏡群及具有 正光焦度的第二鏡群，并滿足條件式(1)-2 < Φ1/Φ2 < -0. 5 ；(2)-2 < EFLl/EFL (W) < -1. 5 ；(3) 1. 5 < EFL2/EFL (W) < 1. 75 ；
(4)-1. 2 < EFLl/EFL (T) < _1 ；(5)0. 8 < EFL2/EFL (T) < 1. 2 ；(6) 0. 5 < EFL (W) /BFL (W) <0.6;(7) 0. 68 < EFL (T) /BFL (T) <0.75;(8) 6. 2 < TTL (W) /EFL (W) <6.5;(9) 3. 5 < TTL (T) /EFL (T) <3.6。其中，Φ1，Φ2分別為該投影鏡頭第一鏡群、第二鏡群的光焦度，EFL(W)，EFL(T) 為該投影鏡頭在廣角端和望遠端的有效焦距，EFLl, EFL2分別為該投影鏡頭第一鏡群、第 二光群組的有效焦距，TTL(W)，TTL(T)分別為該投影鏡頭在廣角端和望遠端的光學(xué)總長， BFL(W)，BFL(T)分別為該投影鏡頭在廣角端和望遠端的后焦距。條件式⑴保證了投影鏡頭100的光學(xué)倍率。條件式(2)及條件式(3)保證投影 鏡頭在廣角端有足夠的視場角度。條件式(4)及條件式( 保證投影鏡頭在望遠端具有一 定的成像大小。條件式(6)及條件式(7)保證了投影鏡頭像差的平衡。條件式(8)及條件 式(9)限制了投影鏡頭100的總長。由此，得到高成像質(zhì)量、小尺寸的投影鏡頭。


圖1為本發(fā)明實施方式的投影鏡頭處于廣角倍率時的示意圖。圖2為本發(fā)明實施方式的投影鏡頭處于遠攝倍率時的示意圖。圖3為本發(fā)明實施方式1的投影鏡頭處于廣角倍率時的球差(Spherical aberration)特性曲線圖。圖4為本發(fā)明實施方式1的投影鏡頭處于廣角倍率時的場曲(Field curvature) 特性曲線圖。圖5為本發(fā)明實施方式1的投影鏡頭處于廣角倍率時的畸變特性曲線圖。圖6為本發(fā)明實施方式1的投影鏡頭處于廣角倍率時的橫向色差(Lateral chromat i caberrat ion) 生曲 _ 圖。圖7為本發(fā)明實施方式1的投影鏡頭處于遠攝倍率時的球差特性曲線圖。圖8為本發(fā)明實施方式1的投影鏡頭處于遠攝倍率時的場曲特性曲線圖。圖9為本發(fā)明實施方式1的投影鏡頭處于遠攝倍率時的畸變特性曲線圖。圖10為本發(fā)明實施方式1的投影鏡頭處于遠攝倍率時的橫向色差特性曲線圖。圖11為本發(fā)明實施方式2的投影鏡頭處于廣角倍率時的球差特性曲線圖。圖12為本發(fā)明實施方式2的投影鏡頭處于廣角倍率時的場曲特性曲線圖。圖13為本發(fā)明實施方式2的投影鏡頭處于廣角倍率時的畸變特性曲線圖。圖14為本發(fā)明實施方式2的投影鏡頭處于廣角倍率時的橫向色差特性曲線圖。圖15為本發(fā)明實施方式2的投影鏡頭處于遠攝倍率時的球差特性曲線圖。圖16為本發(fā)明實施方式2的投影鏡頭處于遠攝倍率時的場曲特性曲線圖。圖17為本發(fā)明實施方式2的投影鏡頭處于遠攝倍率時的畸變特性曲線圖。圖18為本發(fā)明實施方式2的投影鏡頭處于遠攝倍率時的橫向色差特性曲線圖。圖19為本發(fā)明實施方式3的投影鏡頭處于廣角倍率時的球差特性曲線圖。圖20為本發(fā)明實施方式3的投影鏡頭處于廣角倍率時的場曲特性曲線圖。
圖21為本發(fā)明實施方式3的投影鏡頭處于廣角倍率時的畸變特性曲線圖。圖22為本發(fā)明實施方式3的投影鏡頭處于廣角倍率時的橫向色差特性曲線圖。圖23為本發(fā)明實施方式3的投影鏡頭處于遠攝倍率時的球差特性曲線圖。圖M為本發(fā)明實施方式3的投影鏡頭處于遠攝倍率時的場曲特性曲線圖。圖25為本發(fā)明實施方式3的投影鏡頭處于遠攝倍率時的畸變特性曲線圖。圖沈為本發(fā)明實施方式3的投影鏡頭處于遠攝倍率時的橫向色差特性曲線圖。主要元件符號說明投影鏡頭 100第一鏡群 10第二鏡群 20表面99玻璃片98第一鏡片 11第二鏡片 12第三鏡片 13第四鏡片 14第五鏡片 21第六鏡片 22第七鏡片 23第八鏡片 24第九鏡片 25第十鏡片 26第^^一鏡片 2具體實施例方式請參閱圖1及圖2，本發(fā)明實施方式的投影鏡頭100從放大端到縮小端(近SLM 端)依次包括具有負光焦度的第一鏡群10及具有正光焦度的第二鏡群20。第一鏡群10及 第二鏡群20可移動(沿光軸)設(shè)置，如此，可通過改變第一鏡群10與第二鏡群20之間的相 對位置，改變投影鏡頭100的有效焦距，實現(xiàn)變焦功能。具體地，第一鏡群10朝放大端移動 及第二鏡群20遠離放大端移動，將縮短投影鏡頭100的有效焦距，反之，增長投影鏡頭100 的有效焦距。調(diào)焦時，先調(diào)整第二鏡群20位置，獲得理想投影距離后，固定第二鏡群20，通 過調(diào)整第一鏡群10使投影畫面變清晰。圖1的第二鏡群20位于遠放大端位置，投影鏡頭 100具有廣角倍率。圖2的第二鏡群20位于近放大端位置，投影鏡頭100具有遠攝倍率。作為范例，本實施方式的投影鏡頭100應(yīng)用于DLP投影儀。投影時，SLM(DMD，圖未 示)調(diào)制的投影信號光自SLM表面99投射入投影鏡頭100，依次經(jīng)第二鏡群20及第一鏡 群10，投射于屏幕(圖未示)上便可得到投影畫面。具體地，DLP投影儀投影時，投影鏡頭 100與SLM表面99間還設(shè)置有玻璃片98以保護SLM。為得到高分辨率、小尺寸的投影鏡頭100，投影鏡頭100滿足條件式(1)-2 < Φ1/Φ2 < -0. 5 ；
(2)-2 < EFLl/EFL (W) < -1. 5 ；(3) 1. 5 < EFL2/EFL (W) < 1. 75 ；(4)-1. 2 < EFLl/EFL (T) < _1 ；(5)0. 8 < EFL2/EFL (T) < 1. 2 ；(6) 0. 5 < EFL (W) /BFL (W) <0.6;
(7) 0. 68 < EFL (T) /BFL (T) <0.75;(8) 6. 2 < TTL (W) /EFL (W) <6.5;(9) 3. 5 < TTL (T) /EFL (T) <3.6;其中，Φ1，Φ2分別為投影鏡頭第一鏡群10、第二鏡群20的光焦度，EFL(W)， EFL(T)為投影鏡頭在廣角端和望遠端的有效焦距，EFLl, EFL2分別為投影鏡頭第一鏡群 10、第二光群組20的有效焦距，TTL(W)，TTL(T)分別為投影鏡頭在廣角端和望遠端的光學(xué) 總長，BFL(W)，BFL(T)分別為投影鏡頭在廣角端和望遠端的后焦距。條件式⑴保證了投影鏡頭100的光學(xué)倍率。條件式(2)及條件式(3)保證投影 鏡頭在廣角端有足夠的視場角度。條件式(4)及條件式( 保證投影鏡頭在望遠端具有一 定的成像大小。條件式(6)及條件式(7)保證了投影鏡頭像差的平衡。條件式(8)及條件 式(9)限制了投影鏡頭100的總長。具體地，第一鏡群10從放大端到縮小端依次包括具有正光焦度的第一鏡片11、具 有負光焦度的第二鏡片12(新月形，近放大端為凸面)、具有負光焦度的第三鏡片13及具有 正光焦度的第四鏡片14，以合理分配第一鏡群10的光焦度。第二鏡群20從放大端到縮小端依次包括具有正光焦度的第五鏡片21、具有正光 焦度的第六鏡片22、具有負光焦度的第七鏡片23、具有正光焦度的第八鏡片M及具有負光 焦度的第九鏡片25，具有正光焦度的第十鏡片沈及具有正光焦度的第十一鏡片27，以合理 分配第二鏡群20的光焦度。其中，第八鏡片24及第九鏡片25組成膠和鏡片。更加具體地，投影鏡頭100還包括一個設(shè)置于第八鏡片M上的光圈孔。光圈孔位 于第八鏡片M靠近第七鏡片23的一側(cè)上。以下結(jié)合圖3至圖26，以具體實施方式
進一步說明投影鏡頭100。
具體實施方式
中，所有鏡片均采用玻璃球面鏡片，以降低色散及成本。另外，設(shè)定&。為投影鏡頭100的光圈數(shù)，R為鏡片對應(yīng)表面的曲率半徑，D為鏡片 對應(yīng)表面到后一個表面(像側(cè))的軸上距離(兩個表面截得光軸的長度)，Nd為對應(yīng)鏡片 對d光的折射率，Vd為d光在對應(yīng)鏡片的阿貝數(shù)。實施方式1實施方式1的投影鏡頭100滿足表1所列的條件，且滿足以下參數(shù)條件EFL(W)= 15. 9 毫米(Millimeter, mm)，EFL(T) = 25. 44mm, FNo = 2· 6 (W) 3· 4 (T)(表示光圈數(shù)在廣 角端等于 2. 6，在遠望端等于 3. 4)，EFLl = -28. 88mm, EFL2 = 25. 67mm, Φ 1 = _0· 035，Φ 2 =0. 039，BFL (W) = 27. 16mm, BFL(T) = 35. 84mm, TTI (W) = 100mm, TTI (T) = 91. 25mm。由此，可得到Φ1/Φ2 = -0. 88, EFLl/EFL(W) = -1. 82, EFL2/EFL(W) = 1. 61, EFLl/EFL (T) = -1. 14，EFL2/EFL (T) = 1. 00，EFL (W) /BFL (W) = 0. 585，EFL (T) /BFL (T)= 0. 70，TTI(W)/EFL(W) = 6. 28, TTI(T)/EFL(T) = 3· 59。表 權(quán)利要求
1.一種投影鏡頭，其從放大端到縮小端依次包括具有負光焦度的第一鏡群及具有正 光焦度的第二鏡群；其特征在于，該投影鏡頭滿足條件式(1)-2< Φ1/Φ2 < -0. 5 ；(2)-2< EFLl/EFL (W) < -1. 5 ；(3)1. 5 < EFL2/EFL (W) < 1. 75 ；(4)-1.2 < EFLl/EFL (T) < -1 ；(5)0.8 < EFL2/EFL (T) < 1. 2 ；(6)0. 5 < EFL (W) /BFL (W) <0.6;(7)0.68 < EFL (T) /BFL (T) < 0. 75 ；(8)6. 2 < TTL (W) /EFL (W) <6.5;(9)3. 5 < TTL (T) /EFL (T) <3.6;其中，Φ1，Φ2分別為投影鏡頭第一鏡群、第二鏡群的光焦度，EFL(W) ,EFL(T)為投影 鏡頭在廣角端和望遠端的有效焦距，EFL1，EFL2分別為投影鏡頭第一鏡群、第二光群組的有 效焦距，TTL(W) ,TTL(T)分別為投影鏡頭在廣角端和望遠端的光學(xué)總長，BFL(W) ,BFL(T)分 別為投影鏡頭在廣角端和望遠端的后焦距。
2.如權(quán)利要求1所述的投影鏡頭，其特征在于，該第一鏡群沿所述投影鏡頭的光軸可 移動設(shè)置。
3.如權(quán)利要求1所述的投影鏡頭，其特征在于，該第二鏡群沿所述投影鏡頭的光軸可 移動設(shè)置。
4.如權(quán)利要求1所述的投影鏡頭，其特征在于，該第一鏡群從放大端到縮小端依次包 括具有正光焦度的第一鏡片、具有正光焦度的第二鏡片、具有負光焦度的第三鏡片及具有 正光焦度的第四鏡片；該第一鏡群具有負光焦度。
5.如權(quán)利要求1所述的投影鏡頭，其特征在于，該第二鏡群從放大端到縮小端依次包 括具有正光焦度的第五鏡片、具有正光焦度的第六鏡片、具有負光焦度的第七鏡片、具有正 光焦度的第八鏡片、具有負光焦度的第九鏡片、具有正光焦度的第十鏡片及具有正光焦度 的第十一鏡片；該第八鏡片及第九鏡片組成膠和鏡片。
6.如權(quán)利要求5所述的投影鏡頭，其特征在于，該投影鏡頭還包括一個設(shè)置于該第八 鏡片靠近第七鏡片的一側(cè)上的光圈孔。
全文摘要
一種投影鏡頭，其從放大端到縮小端依次包括具有負光焦度的第一鏡群及具有正光焦度的第二鏡群。該投影鏡頭在廣角端有足夠的視場角度，在望遠端具有一定的成像大小，投射出的畫面像差平衡，且總長也較小。由此，得到高成像質(zhì)量、小尺寸的投影鏡頭。
文檔編號G02B15/177GK102129120SQ20101030031
公開日2011年7月20日 申請日期2010年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月14日
發(fā)明者吳常青, 羅陽成, 趙遠 申請人:佛山普立華科技有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司