专利名称：投影镜头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种镜头，且特别涉及一种投影镜头。
背景技术：
随科技进步,微型投影镜头(Pico Projection Lens)逐渐成为市场的主流之一。微型投影镜头主要市场定位在可携带的个人电子产品，因此低价格也成为重要的因素。另夕卜，微型投影机的重要特色是光源由传统的高压汞灯(UHP)改成环保省电的发光二极管灯源。然而，在体积缩小的同时又希望能保有高亮度，因此代表着镜头有较小的数值孔径(Fnumber)，一般多为2. 4。为了获得更高的光通量，数值孔径必须缩小，其中使用大光圈镜头是另一有效的方法。但是，孔径变大的同时镜片也相对变大，进而造成像差急剧增加，因此光学设计上困难度也就大大提升。一般来说，许多专利通常是使用非球面镜片来矫正像差或是增加镜片，如此一来，便会与减少成本的目标相互违背。此外，微型投影镜头除了具有上述趋势外，另一重点就是短焦(Short ThrowRatio)。意即在相对短的投影距离，可投影出大的画面。然而，大的投影角将使得光学像差大幅度增加，因而在光学设计上矫正像差亦会变得困难。美国专利公告号第5933280号揭露一种投影镜头,其包含五个透镜,第一透镜为非球面、第二透镜为非球面、第三透镜为双凸透镜、第四透镜为非球面以及第五透镜为非球面，其中第三透镜的屈光度大于整个光学系统的屈光度的70%以上。此外，透镜使用低分散高折射材料惯用于绿色画面的投影镜头、高分散高折射材料则用于红色以及蓝色的投影镜头。美国专利公告号第7075622号揭露一种投影镜头，其包含六个透镜，依序为负的第一透镜、正的第二透镜、负的第三透镜、负的第四透镜、正的第五透镜以及正的第六透镜，其中第四透镜以及第五透镜为胶合透镜40。另外，第一透镜以及第二透镜具有消除轴外慧差、像散以及畸变，其中适当地排列第二透镜、第三透镜以及第四透镜可以使进入第四透镜的光几乎平行于光轴而使进入第四透镜的光不会有色差的发生。美国专利公告号第6124978号揭露一种投影镜头，其为一高斯结构并包含六个透镜，其中这些透镜依序为正屈光率的第一透镜、负屈光率的第二透镜、第三透镜包含负屈光率的透镜以及正屈光率透镜、正屈光率的第四透镜以及正屈光率的第五透镜。特别的是，此结构可以达到校正像散、孔径数值小以及光学结构总长短的目的。美国专利公告号第7679832号揭露一种投影镜头，其由五个透镜所组成。这些透镜依序为负屈光率的第一透镜、正屈光率的第二透镜、具有正的屈光率的第三透镜，该第三透镜包含正屈光率的透镜及负屈光率的透镜、以及正屈光率的第四透镜。此投影镜头可以达到光学结构总长短、可视角广以及分辨率高的优点。
发明内容
本发明提出一种投影镜头，其具有较佳的成像质量与小体积的优点。
本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。为达上述的一或部分或全部目的或是其它目的，本发明的一实施例提供一种投影镜头，其包括由放大侧至缩小侧依序排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜与第五透镜。第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜与第五透镜的屈光度分别为负、负、正、负、正。第四透镜的屈光度大于第一透镜与第二透镜的屈光度。另外，第四透镜的折射率为Nd且焦距为&，而第五透镜的焦距为f5，其中投影镜头满足0.45 < f4/(f5XNd) <1.2。在本发明一实施例中，第三透镜的焦距为f3，而第五透镜靠近缩小侧的表面至图像处理元件之间的距离为dBF，其中投影镜头满足0. 45 < dBF/f3 <1. 3。在本发明一实施例中，第一透镜与第二透镜至少各有一表面为非球面。在本发明一实施例中，第三透镜、第四透镜与第五透镜至少其二各有一表面为非球面。在本发明一实施例中，第一透镜与第二透镜各为凸面朝向放大侧的凸凹透镜。第三透镜为双凸透镜，第四透镜为双凹透镜，第五透镜为双凸透镜。在本发明一实施例中，第一透镜、第二透镜、第三透镜与第四透镜的各表面为非球面。
在本发明一实施例中，第一透镜为凸面朝向放大侧的凸凹透镜，第二透镜为双凹透镜，第三透镜为双凸透镜，第四透镜为双凹透镜，第五透镜为双凸透镜。在本发明一实施例中，第一透镜、第二透镜、第四透镜与第五透镜的各表面为^ _求面。在本发明一实施例中，投影镜头还包括孔径光阑，其中孔径光阑配置于第三透镜与第四透镜之间。在本发明一实施例中，投影镜头的数值孔径落在2. 2与2. 0之间。基于上述，本发明的实施例可达到下列优点或功效的至少其一。藉由第四透镜以矫正投影镜头在大光圈时所产生的球差，如此，将可在大光圈下呈现良好的图像投影。此夕卜，投影镜头亦可同时藉由满足0.45 < f4/(f5XNd) <1. 2，而可有效地矫正投影时所产生的色差进而可提供质量较佳的投影画面。另外，投影镜头亦可满足0. 45 < dBF/f3 <1. 3，当条件超过上限时，背焦距(Back Focal length, BF)相对变大,无法满足微型(Compact)的条件，同时轴外像差急速变差，当条件超过下限时，BF相对变小，容易与照明系统产生机构上的干涉与碰撞，且易产生周边光量不足。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举多个实施例，并结合附图，作详细说明如下。
图1为本发明一实施例的投影镜头的示意图；图2A至图2D与图3为图1的投影镜头的成像光学仿真数据图；图4为本发明另一实施例的投影镜头的示意图；图5A至图与图6为图4的投影镜头的成像光学仿真数据具体实施例方式有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下结合附图的多个实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而非用来限制本发明。图1为本发明一实施例的投影镜头的示意图。请参考图1，本实施例的投影镜头100包括由放大侧至缩小侧依序排列的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140与第五透镜150。第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140与第五透镜150的屈光度分别为负、负、正、负、正。在本实施例中，第一透镜110与第二透镜120皆为凸面朝向放大侧的凸凹透镜、第三透镜130为双凸透镜、第四透镜140为双凹透镜以及第五透镜150为双凸透镜，如图1所示。另外，第四透镜140的屈光度大于第一透镜110与第二透镜120的屈光度，以矫正投影镜头100在进行投影时所产生的球差现象，如此，投影镜头100在进行大角度图像投影时，将可在短焦距下呈现良好的图像投影，如高分辨率的投影图像。意即，本实施例的投影镜头100可利用第四透镜140具有较大屈光能力的特性以呈现较佳的光学表现。此外，在矫正投影镜头100在进行投影时所产生的色差现象上，投影镜头100可藉由满足下列条件式(一)，而可有效地矫正投影时所产生的色差进而可提供质量较佳的投影画面。0. 45 < I f4/(f5XNd4) <1. 2 ...............条件式(一)其中第四透镜140的折射率为Nd4且焦距为f4，而第五透镜150的焦距为f5。此外，为了可使投影镜头100具有较大的系统光圈，即较小的孔径数值(Fnumber)，因此本实施例的投影镜头100可于满足上述条件式(一)下，并同时满足下列条件式(二)，如此将可使投影镜头100的数值孔径落在2. 2与2. 0之间，甚至小于2. O。0. 45 < dBF/f3 <1. 3 ...............条件式(二 )其中第三透镜130的焦距为f3，而第五透镜150靠近缩小侧的表面SlO至图像处理元件160之间的距离为dBF。
详细来说，第五透镜150靠近缩小侧的表面SlO至图像处理元件160之间的距离为dBF会因调焦而dBF有所变动，因此，dBF可定义为投影镜头100在合理的投影距离约IM到3M时，其对焦清楚时的后焦距。在本实施例中，若投影镜头100满足dBF/f3 >1. 3时，dBF便会相对变大，而无法满足微型(Compact)的条件，同时轴外像差亦会急速变差；若投影镜头100满足0. 45 > (^/%时，则容易与照明系统产生机构上的干涉与碰撞，而易产生周边光量不足。换言之，投影镜头100可藉由适当地设计第三透镜130的焦距为f3与第五透镜150至图像处理元件160的距离dBF之间的关系，而可有效地提升投影画面的质量外，并可同时具有体积微型化的优点。另外，为了更进一步改善投影镜头100于投影时可能产生的彗差(Coma)、像散(Astigmatism)或畸变(Distortion)的问题，因此,第一透镜110与第二透镜120至少各有一表面为非球面，其中本实施例是以第一透镜110与第二透镜120各自的两表面皆采用非球面设计，如后续段落中的文字说明。也就是说，本实施例的投影镜头可藉由使第一透镜110与第二透镜120至少各有一表面为非球面，而可消除光轴外的像差。再者，由于本实施例的投影镜头100可呈现较大的投影角度，因此本实施例可藉由将第三透镜130、第四透镜140与第五透镜150至少其二的表面设计为非球面，以矫正投影镜头100于短焦距下投影时容易产生的畸变，其中本实施例是以第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130与第四透镜140的各表面为非球面作为举例说明。一般而言，位于缩小侧可设置有上述的图像处理兀件160(Image ProcessingDevice)。在本实施例中，图像处理元件160可以是光阀(Light Valve)或感光元件。另夕卜，还可配置玻璃盖以保护图像处理元件160。在本实施例中，投影镜头100可使位于缩小侧的图像投影至放大侧，以进行图像投影。除此之外，投影镜头100还可包括孔径光阑170，其中孔径光阑170配置于第三透镜130与第四透镜140之间，如图1所示。补充说明一点，于设计投影镜头100时，不限定投影镜头100需同时满足上述所列的条件，而是视光学成像质量的需求，选择性地满足上述所列的条件。以下内容将举出投影镜头100的一实施例。需注意的是，下述的表一中所列的数据并非用以限定本发明，任何本领域技术人员在参照本发明之后，当可应用本发明的原则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
权利要求
1.一种投影镜头，包括由放大侧至缩小侧依序排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜与第五透镜，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜与所述第五透镜的屈光度分别为负、负、正、负、正，所述第四透镜的屈光度大于所述第一透镜与所述第二透镜的屈光度， 其中所述第四透镜的折射率为Nd4且焦距为f4，所述第五透镜的焦距为f5，所述投影镜头满足 0.45 < |f4/(f5XNd4) I <1.2。
2.如权利要求1所述的投影镜头，其中所述第三透镜的焦距为f3，所述第五透镜靠近所述缩小侧的表面至图像处理元件之间的距离为dBF，所述投影镜头满足0. 45 < dBF/f3<1. 3。
3.如权利要求1所述的投影镜头，其中所述第一透镜与所述第二透镜至少各有一表面为非球面。
4.如权利要求1所述的投影镜头，其中所述第三透镜、所述第四透镜与所述第五透镜至少其二各有一表面为非球面。
5.如权利要求1所述的投影镜头，其中所述第一透镜与所述第二透镜各为凸面朝向所述放大侧的凸凹透镜，所述第三透镜为双凸透镜，所述第四透镜为双凹透镜，所述第五透镜为双凸透镜。
6.如权利要求5所述的投影镜头，其中所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜与所述第四透镜的各表面为非球面。
7.如权利要求1所述的投影镜头，其中所述第一透镜为凸面朝向所述放大侧的凸凹透镜，所述第二透镜为双凹透镜，所述第三透镜为双凸透镜，所述第四透镜为双凹透镜，所述第五透镜为双凸透镜。
8.如权利要求7所述的投影镜头，其中所述第一透镜、所述第二透镜、所述第四透镜与所述第五透镜的各表面为非球面。
9.如权利要求1所述的投影镜头，还包括 孔径光阑，配置于所述第三透镜与第四透镜之间。
10.如权利要求1所述的投影镜头，其中所述投影镜头的数值孔径落在2.2与2. 0之间。
全文摘要
一种投影镜头，包括由放大侧至缩小侧依序排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜与第五透镜。第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜与第五透镜的屈光度分别为负、负、正、负、正。第四透镜的屈光度大于第一透镜与第二透镜的屈光度。第四透镜的折射率为Nd且焦距为f4。第五透镜的焦距为f5。投影镜头满足0.45＜|f4/(f5×Nd)|＜1.2，以取得较佳的成像质量与小体积的优点。
文档编号G02B13/00GK103064175SQ20111032510
公开日2013年4月24日 申请日期2011年10月24日 优先权日2011年10月24日
发明者廖陈成 申请人:扬升照明股份有限公司