專利名稱：投影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種投影裝置，尤指一種具有二次成像的投影鏡頭的投影裝置。
背景技術(shù)：
對(duì)于大會(huì)議室或演講會(huì)場(chǎng)等大型空間，通常必須搭配大型投影影像，才能為觀看者清楚看見。然而，投影裝置的投影影像大小受限于投影鏡頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。因此，超廣角投影鏡頭已應(yīng)用在投影裝置中。然而，傳統(tǒng)超廣角投影鏡頭采用一次成像的投影技術(shù)，且此技術(shù)通常會(huì)導(dǎo)致前群透鏡太大，使得制作成本增加，且增加制造的困難度。為了縮短投影距離，有發(fā)展出利用非光軸上的反射鏡或是具有特殊鏡面的透鏡的投影鏡頭，但反射鏡位于非光軸上的不穩(wěn)定性較大，且反射鏡的尺寸太大會(huì)增加制作的困難度，而不易為市場(chǎng)所接受。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種投影裝置，以解決上述制造困難以及制作成本增加的問(wèn)題。為達(dá)上述的目的，本發(fā)明提供一種投影裝置，用于將影像投射至投影幕上。投影裝置包括影像產(chǎn)生裝置以及投影鏡頭。影像產(chǎn)生裝置用以產(chǎn)生具有影像的投射光，且影像產(chǎn)生裝置具有光閥，使投射光從光閥射出。投影鏡頭包括第一透鏡群以及第二透鏡群。第一透鏡群具有成像光軸與第一有效折射率，且第一透鏡群包括復(fù)數(shù)個(gè)第一透鏡，其中這些第一透鏡包括至少二個(gè)第一非球面透鏡。第二透鏡群具有第二有效折射率，且第二透鏡群設(shè)置于第一透鏡群與光閥之間。投射光從光閥經(jīng)第二透鏡群于第一透鏡群與第二透鏡群之間產(chǎn)生中間影像，且中間影像經(jīng)第一透鏡群于投影幕上產(chǎn)生投影影像。投影影像的中心與光閥的中心是位于成像光軸的第一側(cè)，且中間影像的中心則位于成像光軸的第二側(cè)，第二側(cè)不同于第一側(cè)。根據(jù)本發(fā)明所述的投影裝置，投影鏡頭的有效焦距為fe，且滿足關(guān)系式 2mm ^ fe ^ 7mm。進(jìn)一步地，第一透鏡群的有效焦距為fw，且滿足關(guān)系式fw/fe ( 2. 5。根據(jù)本發(fā)明所述的投影裝置，自鄰近該投影幕的一側(cè)起算的第二個(gè)該第一透鏡為該第一非球面透鏡。根據(jù)本發(fā)明所述的投影裝置，各該第一非球面透鏡具有二個(gè)非球面鏡面，分別面向該第二透鏡群與該投影幕。根據(jù)本發(fā)明所述的投影裝置，各該第一非球面透鏡為凸凹透鏡。根據(jù)本發(fā)明所述的投影裝置，該第二透鏡群包括光欄，用以控制該影像的光線的通過(guò)量。根據(jù)本發(fā)明所述的投影裝置，該第二透鏡群包括復(fù)數(shù)個(gè)第二透鏡，且該復(fù)數(shù)個(gè)第二透鏡包括第二非球面透鏡。本發(fā)明的投影裝置利用二次成像的設(shè)計(jì)使呈現(xiàn)出的投影影像為正立的影像，且將第一透鏡群與第二透鏡群設(shè)置于同一成像光軸上可避免反射鏡位于非光軸上所產(chǎn)生的不穩(wěn)定性。并且，本發(fā)明更于第一透鏡群中設(shè)置至少二非球面透鏡來(lái)避免發(fā)生前群透鏡過(guò)大以及總長(zhǎng)度快速增加的問(wèn)題。


圖1為本發(fā)明具有二次成像的投影裝置的成像示意圖。圖2至圖6為投影鏡頭的有效焦距固定為3mm的情況下第一透鏡群具有不同的有效焦距的配置示意圖。圖7為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的投影裝置的示意圖。圖8為本發(fā)明較佳實(shí)施例的第一透鏡群的示意圖。圖9為本發(fā)明較佳實(shí)施例的第二透鏡群的示意圖。
具體實(shí)施例方式為使對(duì)本發(fā)明的目的、構(gòu)造、特征、及其功能有進(jìn)一步的了解，茲配合實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如下。請(qǐng)參考圖1，圖1為本發(fā)明具有二次成像的投影裝置的成像示意圖。如圖1所示， 投影裝置100用于將影像102投射至投影幕104上，且投影裝置100包括影像產(chǎn)生裝置106 以及投影鏡頭108。其中，投影鏡頭108設(shè)置于投影幕104與影像產(chǎn)生裝置106之間。影像產(chǎn)生裝置106包含光源、各式光學(xué)元件等，用于產(chǎn)生具有影像102的投射光110。影像產(chǎn)生裝置106具有光閥112，使投射光110從光閥112射出，并射入投影鏡頭108，且藉由投影鏡頭108將投射光110投射至投影幕104上，以于投影幕104上呈現(xiàn)出放大的投影影像114。 本發(fā)明的光閥可為，例如液晶面板(LCD panel)、數(shù)位微鏡元件(digital micro-mirror device,DMD)等，但不以此為限。此外，投影鏡頭108包括第一透鏡群116以及第二透鏡群 118，其中第一透鏡群116具有成像光軸120，且第二透鏡群118設(shè)置于第一透鏡群116與光閥112之間的成像光軸120上，使第二透鏡群118以此成像光軸120為光軸。影像產(chǎn)生裝置106所產(chǎn)生的投射光110會(huì)經(jīng)過(guò)第二透鏡群118且于第一透鏡群116與第二透鏡群118 之間產(chǎn)生中間影像122，而中間影像122經(jīng)過(guò)第一透鏡群116于投影幕104上產(chǎn)生投影影像 114。并且，影像產(chǎn)生裝置106設(shè)置于成像光軸120的第一側(cè)，使影像產(chǎn)生裝置106所產(chǎn)生具有正立影像102的投射光可經(jīng)過(guò)第二透鏡群118，于成像光軸120的第二側(cè)形成倒立的中間影像122，且第二側(cè)不同于第一側(cè)。接著，中間影像122可經(jīng)過(guò)第一透鏡群116于投影幕 104上形成正立的投影影像114。因此，本發(fā)明成像于投影幕104上的投影影像114的中心與光閥112的中心位在成像光軸120的第一側(cè)，且中間影像122的中心則位在相反于第一側(cè)的第二側(cè)。藉此，本發(fā)明的投影裝置100可利用二次成像的方式將影像產(chǎn)生裝置106所產(chǎn)生正立的影像102成像于投影幕104上，而形成正立的投影影像114。于此實(shí)施例中，第一透鏡群作為投影鏡頭的廣角鏡組(wide angle lenses)，且第二透鏡群作為投影鏡頭的延伸鏡組(relay lenses)。另外，于本發(fā)明中，中間影像122與第一透鏡群116的間距(I1小于中間影像122與第二透鏡群118的間距d2。并且，藉由組合第一透鏡群116與第二透鏡群118，本發(fā)明的投影鏡頭100的有效焦距為fe，且滿足關(guān)系式2mm彡fe彡7mm,而投影鏡頭100的投影視角大于120度，但不限于此。值得注意的是，第一透鏡群116包括至少二非球面透鏡，使第一透鏡群116的有效焦距為fw，且滿足關(guān)系式fw/fe彡2. 5。當(dāng)fe小于下限2mm時(shí)，作為廣角鏡組的第一透鏡群116將過(guò)大，增加設(shè)計(jì)上的困難及制造成本。當(dāng)fe大于上限7mm時(shí)， 其超廣角效果可藉由一次成像的鏡頭即可達(dá)成。而當(dāng)fV/fe > 2. 5時(shí)，投影鏡頭100的總長(zhǎng)度將快速增加，提高制造成本且不利系統(tǒng)的組裝使用。故，配合本發(fā)明的關(guān)系式，藉由設(shè)置至少二非球面透鏡作為廣角鏡組的第一透鏡群116，可避免最鄰近投影幕104的前群透鏡過(guò)大的問(wèn)題，進(jìn)而避免制作成本增加。并且，第一透鏡群116藉由設(shè)置至少二非球面透鏡可避免因投影鏡頭100的總長(zhǎng)度快速增加所造成的成本增加與投影系統(tǒng)組裝的不便性。此外，從投影鏡頭100至投影幕104的距離為D，且投影幕104的寬度為W，并且滿足關(guān)系式D/W彡1。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)投影鏡頭100與投影幕104的距離D為Im時(shí)，即可投射到 IOOcm寬的螢?zāi)淮笮?。為了清楚說(shuō)明本發(fā)明的投影鏡頭100的功效，請(qǐng)參考圖2至圖6，且同時(shí)參考表1。 圖2至圖6為投影鏡頭的有效焦距fe固定為3mm的情況下第一透鏡群具有不同的有效焦距fV的配置示意圖。如圖2所示，當(dāng)?shù)谝煌哥R群116的有效焦距fw為4mm，且投影鏡頭100 的有效焦距fe為3mm時(shí)，從光閥112至第一透鏡群116的總長(zhǎng)度d3約略為250mm。如圖3 所示，當(dāng)?shù)谝煌哥R群116的有效焦距fw為5mm，且投影鏡頭100的有效焦距fe仍為3mm時(shí)， 從光閥112至第一透鏡群116的總長(zhǎng)度d4約略為304mm。如圖4所示，當(dāng)?shù)谝煌哥R群116 的有效焦距fV為6mm，且投影鏡頭100的有效焦距fe為3mm時(shí)，從光閥112至第一透鏡群 116的總長(zhǎng)度d5約略為355mm。如圖5所示，當(dāng)?shù)谝煌哥R群116的有效焦距fw為7mm，且投影鏡頭100的有效焦距fe為3mm時(shí)，從光閥112至第一透鏡群116的總長(zhǎng)度d6約略為 406mm。如圖6所示，當(dāng)?shù)谝煌哥R群116的有效焦距fw為8mm，且投影鏡頭100的有效焦距 fe為3mm時(shí)，從光閥112至第一透鏡群116的總長(zhǎng)度d7約略為457mm，此時(shí)，投影鏡頭100 過(guò)長(zhǎng)，提高制造成本且不利系統(tǒng)的組裝使用。表 1
總長(zhǎng)度(nun)250304. 9355. 9406. 9457. 9fe (mm)33333fw (mm)45678fr (mm)2593. 73199. 980104. 978109. 068由此可知，當(dāng)?shù)谝煌哥R群116的有效焦距fw增大時(shí)，從光閥112至第一透鏡群116 的總長(zhǎng)度(d3 d7)所增加的大小遠(yuǎn)大于第一透鏡群116的有效焦距fV所增加的大小。雖然第一透鏡群116的有效焦距fV僅增加4mm，但從光閥112至第一透鏡群116的總長(zhǎng)度 (d3 d7)已增加將近一倍，因此本發(fā)明將投影鏡頭100的有效焦距fe限制于滿足關(guān)系式 2mm ^ fe ^ 7mm,以及第一透鏡群116的有效焦距fw與投影鏡頭100的有效焦距fe的關(guān)系限制于滿足關(guān)系式fV/fe ^2.5,使投影裝置100在固定影像產(chǎn)生裝置106的尺寸下可具有超廣角特性，并避免發(fā)生前群透鏡過(guò)大以及總長(zhǎng)度快速增加的問(wèn)題。以下將進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的投影裝置。請(qǐng)參考圖7，圖7為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的投影裝置的示意圖。如圖7所示，本實(shí)施例的影像產(chǎn)生裝置106包括數(shù)位微鏡元件204，且數(shù)位微鏡元件204可作為光閥112，但本發(fā)明不限于此。本實(shí)施例的數(shù)位微鏡元件204的尺寸是以(其對(duì)角線長(zhǎng))0. 65英寸為例，但不以此為限。此外，第一透鏡群116包括復(fù)數(shù)個(gè)第一透鏡Li，且第二透鏡群118包括復(fù)數(shù)個(gè)第二透鏡L2以及光欄206，而光欄206用來(lái)控制影像102的光線的通過(guò)量。其中，第一透鏡群116具有第一有效折射率，且第二透鏡群118 具有第二有效折射率。于本實(shí)施例中，第一有效折射率為第一正有效折射率，且第二有效折射率為第二正有效折射率，但不限于此。為了清楚說(shuō)明本較佳實(shí)施例的第一透鏡群與第二透鏡群，請(qǐng)參考圖8與圖9，且一并參考圖7。圖8為本發(fā)明較佳實(shí)施例的第一透鏡群的示意圖，且圖9為本發(fā)明較佳實(shí)施例的第二透鏡群的示意圖。如圖7至圖9所示，本實(shí)施例的第一透鏡Ll包括二個(gè)第一非球面透鏡L11、L12以及七個(gè)球面透鏡1^13、1^14、1^15、1^16、1^17、1^18、1^19。其中，第一透鏡Ll從鄰近投影幕104的一側(cè)至鄰近第二透鏡群118的一側(cè)的順序依序?yàn)榍蛎嫱哥RL13、第一非球面透鏡L11、球面透鏡L14、L15、L16、L17、L18、第一非球面透鏡L12以及球面透鏡L19， 亦即第一非球面透鏡Lll為第一透鏡Ll自鄰近投影幕104的一側(cè)起算的第二個(gè)，且第一非球面透鏡L12為第一透鏡Ll自鄰近第二透鏡群118的一側(cè)起算的第二個(gè)。第一非球面透鏡Lll為凸凹透鏡，且具有面對(duì)投影幕104的凸鏡面208a以及面對(duì)第二透鏡群118的凹鏡面208b。第一非球面透鏡L12為凸凹透鏡，且具有面對(duì)投影幕104的凸鏡面210a以及面對(duì)第二透鏡群118的凹鏡面210b。并且，第一非球面透鏡L11、L12的凸鏡面208a、210a與凹鏡面208b、210b為非球面鏡面，且本實(shí)施例的第一非球面透鏡Lll、L12的其中之至少一者是由塑膠所構(gòu)成，但不限于此。球面透鏡L13為凸凹透鏡，且具有面對(duì)投影幕104的凸鏡面 212a以及面對(duì)第二透鏡群118的凹鏡面212b。球面透鏡L14為凹凸透鏡，且具有面對(duì)投影幕104的凹鏡面21 以及面對(duì)第二透鏡群118的凸鏡面214b。球面透鏡L15為凸凹透鏡， 且具有面對(duì)投影幕104的凸鏡面216a以及面對(duì)第二透鏡群118的凹鏡面216b。球面透鏡 L16為雙凸透鏡，且具有面對(duì)投影幕104的凸鏡面218a以及面對(duì)第二透鏡群118的凸鏡面 218b。球面透鏡L17為雙凹透鏡，且具有面對(duì)投影幕104的凹鏡面220a以及面對(duì)第二透鏡群118的凹鏡面220b。球面透鏡L18為雙凸透鏡，且具有面對(duì)投影幕104的凸鏡面22 以及面對(duì)第二透鏡群118的凸鏡面222b，其中凸鏡面22 與球面透鏡L17的凹鏡面220b重合。球面透鏡L19為雙凸透鏡，且具有面對(duì)投影幕104的凸鏡面22 以及面對(duì)第二透鏡群 118的凸鏡面224b。本實(shí)施例的第二透鏡L2包括第二非球面透鏡L21以及七個(gè)球面透鏡L22、L23、 L24、L25、L26、L27、L28。其中，第二透鏡L2從鄰近第一透鏡群116的一側(cè)至鄰近光閥112 的一側(cè)的順序依序?yàn)榍蛎嫱哥RL22、第二非球面透鏡L21以及球面透鏡L23、L24、L25、L26、 L27、L28，亦即第二非球面透鏡L21為第二透鏡L2自鄰近第一透鏡群116的一側(cè)起算的第二個(gè)。光欄206位于球面透鏡L25與球面透鏡U6之間，且鄰近球面透鏡L25。第二非球面透鏡L21為凹凸透鏡，且具有面對(duì)第一透鏡群116的凹鏡面226a以及面對(duì)光閥112的凸鏡面226b。并且，第二非球面透鏡L21的凹鏡面226a與凸鏡面226b為非球面鏡面，且本實(shí)施例的第二非球面透鏡L21可由塑膠所構(gòu)成，但不限于此。球面透鏡L22為凹凸透鏡，且具有面對(duì)第一透鏡群116的凹鏡面228a以及面對(duì)光閥112的凸鏡面228b。球面透鏡L23 為雙凸透鏡，且具有面對(duì)第一透鏡群116的凸鏡面230a以及面對(duì)光閥112的凸鏡面230b。球面透鏡LM為雙凸透鏡，且具有面對(duì)第一透鏡群116的凸鏡面23 以及面對(duì)光閥112的凸鏡面232b。球面透鏡L25為雙凹透鏡，且具有面對(duì)第一透鏡群116的凹鏡面23 以及面對(duì)光閥112的凹鏡面234b，其中面對(duì)第一透鏡群116的凹鏡面23 與球面透鏡LM的凸鏡面232b重合，而具有相同曲率半徑。球面透鏡U6為雙凸透鏡，且具有面對(duì)第一透鏡群116 的凸鏡面236a以及面對(duì)光閥112的凸鏡面236b。球面透鏡L27為雙凹透鏡，且具有面對(duì)第一透鏡群116的凹鏡面238a以及面對(duì)光閥112的凹鏡面238b，其中面對(duì)第一透鏡群116 的凹鏡面238a與球面透鏡L26的凸鏡面236b重合，且具有相同曲率半徑。球面透鏡U8 為雙凸透鏡，且具有面對(duì)第一透鏡群116的凸鏡面MOa以及面對(duì)光閥112的凸鏡面MOb。 本實(shí)施例的第一透鏡群116的第一透鏡Ll與第二透鏡群118的第二透鏡L2的光學(xué)資料與配置關(guān)系系列舉于表1中，但本發(fā)明并不以此為限。于表2中，「厚度」的值代表此列的鏡面與下一列的鏡面的間距，「折射率」的值代表前述距離內(nèi)的介質(zhì)的折射率，「阿貝數(shù)」的值表示前述的距離內(nèi)的介質(zhì)的阿貝數(shù)。
彪
權(quán)利要求
1.一種投影裝置，用于將影像投射至投影幕上，其特征在于該投影裝置包括影像產(chǎn)生裝置，用以產(chǎn)生具有該影像的投射光，且該影像產(chǎn)生裝置具有光閥，使該投射光從該光閥射出；以及投影鏡頭，包括第一透鏡群，具有成像光軸與第一有效折射率，且該第一透鏡群包括復(fù)數(shù)個(gè)第一透鏡， 其中該復(fù)數(shù)個(gè)第一透鏡包括至少二個(gè)第一非球面透鏡；以及第二透鏡群，具有第二有效折射率，該第二透鏡群設(shè)置于該第一透鏡群與該光閥之間；其中該投射光從該光閥經(jīng)該第二透鏡群于該第一透鏡群與該第二透鏡群之間產(chǎn)生中間影像，且該中間影像經(jīng)該第一透鏡群于該投影幕上產(chǎn)生投影影像；其中該投影影像的中心與該光閥的中心位于該成像光軸的第一側(cè)，且該中間影像的中心則位于該成像光軸的第二側(cè)，該第二側(cè)不同于該第一側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其特征在于該投影鏡頭的有效焦距為fe，且滿足關(guān)系式 2mm ^ fe ^ 7mm。
3.如權(quán)利要求2所述的投影裝置，其特征在于該第一透鏡群的有效焦距為fV，且滿足關(guān)系式 fw/fe < 2. 5。
4.如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其特征在于自鄰近該投影幕的一側(cè)起算的第二個(gè)該第一透鏡為該第一非球面透鏡。
5.如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其特征在于各該第一非球面透鏡具有二個(gè)非球面鏡面，分別面向該第二透鏡群與該投影幕。
6.如權(quán)利要求1所述的投影鏡頭，其特征在于各該第一非球面透鏡為凸凹透鏡。
7.如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其特征在于該第二透鏡群包括光欄，用以控制該影像的光線的通過(guò)量。
8.如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其特征在于該第二透鏡群包括復(fù)數(shù)個(gè)第二透鏡，且該復(fù)數(shù)個(gè)第二透鏡包括第二非球面透鏡。
全文摘要
本發(fā)明提供一種投影裝置，包括影像產(chǎn)生裝置以及投影鏡頭。影像產(chǎn)生裝置具有光閥，用以產(chǎn)生投射光。投影鏡頭包括具有成像光軸的第一透鏡群以及設(shè)置于第一透鏡群與光閥之間的第二透鏡群。投射光從光閥經(jīng)第二透鏡群于第一透鏡群與第二透鏡群之間產(chǎn)生中間影像，且中間影像經(jīng)第一透鏡群后產(chǎn)生投影影像。投影影像的中心與光閥的中心位于成像光軸的第一側(cè)，且中間影像的中心則位于成像光軸不同于第一側(cè)的第二側(cè)。通過(guò)本發(fā)明，可避免現(xiàn)有技術(shù)中反射鏡位于非光軸上所產(chǎn)生的不穩(wěn)定性，并可避免發(fā)生前群透鏡過(guò)大以及總長(zhǎng)度快速增加的問(wèn)題。
文檔編號(hào)G03B21/00GK102221767SQ20111017925
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
發(fā)明者吳宗訓(xùn), 林明坤 申請(qǐng)人:佳世達(dá)科技股份有限公司, 蘇州佳世達(dá)光電有限公司