远心镜头系统的制作方法

本发明是有关一种远心镜头系统，尤指一种借由有效半径与最大像高的匹配，在一定匹配范围内，亦可衡平投影成像质量与制造成本、体积之间，配合以玻璃非球面透镜取代塑料非球面透镜，亦提升投影成像质量的可靠度。
背景技术：
：由于光学科技进步，使投影机不仅可用在办公室进行简报，也逐渐广泛应用于家庭进行观赏视讯、节目，因此，业者为了让投影机便于使用及携带，亦朝向缩小投影机的镜头的体积进行研发，同时，该镜头的体积在缩小时，也能降低制造成本过高的缺点，进而该投影机的镜头的体积缩小，使投影机的重量轻，亦满足消费者所期望投影机小型化，同时，也满足业者降低制造成本，但却影响投影成像质量。次者，投影机往高亮度方向发展，相对地，在运转中所产生的温度较高，加上原本镜头常用的塑料非球面透镜，亦造成投影成像质量的可靠度风险。但查，该投影机的镜头的投影成像质量与制造成本、体积取决于数个透镜结构的光学设计，而如何以数个透镜结构的光学设计衡平出该投影机的镜头的投影成像质量与制造成本、体积之间，及提升投影成像质量的可靠度，亦为本发明所欲解决的课题。技术实现要素：本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺陷，而提供一种远心镜头系统，其以有效半径及最大像高的匹配的技术特征，在一定匹配范围内，亦可衡平投影成像质量与制造成本、体积之间的功效；其以玻璃非球面透镜取代塑料非球面透镜，亦提升投影成像质量的可靠度。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种远心镜头系统，其最大像高设定为maximh，并由投影侧至影像源侧依序包含：一第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光圈、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜及第九透镜，该第一透镜与该第二透镜皆为负透镜，又该第一透镜或该第二透镜为玻璃非球面透镜，该玻璃非球面透镜的有效半径设定为sd，并符合下列条件：1.3＜sd/maximh＜2.4。依据前揭特征，该光圈的焦比设定为1.7～2.1。依据前揭特征，该第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜及第九透镜以该第五透镜、第六透镜、第七透镜形成一胶合透镜，且该第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜及第九透镜内至少包括一个玻璃非球面透镜、二个高色散透镜，该高色散透镜的阿贝数设定为vd，其中该vd＜30。依据前揭特征，该第一透镜、第二透镜设定成一对焦群；该第三透镜设定成一固定群；该第四透镜设定成一第一变焦群；该光圈、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜设定成一第二变焦群，使该第一变焦群、第二变焦群连动进行变焦与该对焦群移动进行对焦。依据前揭特征，该第三透镜为凹凸透镜且其凸面朝向投影侧；该第四透镜为凹凸透镜且其凸面朝向投影侧；该第五透镜为凹凸透镜且其凹面朝向投影侧；该第六透镜为双凹透镜；该第七透镜为双凸透镜；该第八透镜为双凸透镜；该第九透镜为平凸透镜且其平坦面朝向投影侧。依据前揭特征，该第三透镜为凹凸透镜且其凹面朝向投影侧；该第四透镜为凹凸透镜且其凸面朝向投影侧；该第五透镜为双凸透镜；该第六透镜为双凹透镜；该第七透镜为双凸透镜；该第八透镜为双凸透镜；该第九透镜为双凸透镜。依据前揭特征，该第二透镜的负透镜为双凹透镜；该第三透镜为双凸透镜，并与该第二透镜形成一复合透镜；该第四透镜为凹凸透镜且其凸面朝向投影侧；该第五透镜为凹凸透镜且其凹面朝向投影侧；该第六透镜为双凹透镜；该第七透镜为双凸透镜；该第八透镜为双凸透镜；该第九透镜为双凸透镜。依据前揭特征，还包括一光学元件，设在该第九透镜的后方。依据前揭特征，还包括一穿透式平顺图像装置，设在该光学元件与该第九透镜之间。借助上揭技术手段，本发明以有效半径及最大像高的匹配的技术特征，在一定匹配范围内，亦可衡平投影成像质量与制造成本、体积之间，配合以该玻璃非球面透镜取代塑料非球面透镜，亦提升投影成像质量的可靠度，因此，适用于高亮度投影机。本发明的有益效果是，其以有效半径及最大像高的匹配的技术特征，在一定匹配范围内，亦可衡平投影成像质量与制造成本、体积之间的功效；其以玻璃非球面透镜取代塑料非球面透镜，亦提升投影成像质量的可靠度。附图说明下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1a是本发明第一实施例的透镜配置示意图。图1b是本发明第一实施例的有像半径与最大像高示意图。图1c是本发明第一实施例的光路径示意图。图1d是本发明第一实施例的对焦及变焦示意图。图1e是本发明第一实施例的横向光线扇形图。图1f是本发明第一实施例的场曲和畸变图。图1g是本发明第一实施例的横向色差图。图1h是本发明第一实施例的纵向像差图。图2a是本发明第二实施例的透镜配置示意图。图2b是本发明第二实施例的有像半径与最大像高示意图。图2c是本发明第二实施例的光路径示意图。图2d是本发明第二实施例的横向光线扇形图。图2e是本发明第二实施例的场曲和畸变图。图2f是本发明第二实施例的横向色差图。图2g是本发明第二实施例的纵向像差图。图3a系本发明第三实施例的透镜配置示意图。图3b是本发明第三实施例的有像半径与最大像高示意图。图3c是本发明第三实施例的光路径示意图。图3d是本发明第三实施例的横向光线扇形图。图3e是本发明第三实施例的场曲和畸变图。图3f是本发明第三实施例的横向色差图。图3g是本发明第三实施例的纵向像差图。图中标号说明：10a、10b、10c远心镜头系统11第一透镜12第二透镜13第三透镜14第四透镜15第五透镜16第六透镜17第七透镜18第八透镜19第九透镜20光圈30光学元件sd有效半径maximh最大像高tsp穿透式平顺图像装置cg玻璃盖板ima成像面fs对焦群fx固定群z1第一变焦群z2第二变焦群d1第一移动距离d2第二移动距离d3第三移动距离d4第四移动距离具体实施方式首先，请参阅图1a～图3g所示，本发明的一种远心镜头系统，其最大像高设定为maximh，其单位为mm，并由投影侧至影像源侧依序包含：一第一透镜11、第二透镜12、第三透镜13、第四透镜14、光圈20、第五透镜15、第六透镜16、第七透镜17、第八透镜18及第九透镜19所构成，该第一透镜11与该第二透镜12皆为负透镜，又该第一透镜11或该第二透镜12为玻璃非球面透镜，该玻璃非球面透镜的有效半径设定为sd，其单位为mm，并符合下列条件：1.3＜sd/maximh＜2.4，亦维持良好投影成像质量。承上，本实施例中，该光圈20的焦比(f/#)设定为1.7～2.1；该第五透镜15、第六透镜16、第七透镜17、第八透镜18及第九透镜19以该第五透镜15、第六透镜16、第七透镜17形成一胶合透镜，且该第五透镜15、第六透镜16、第七透镜17、第八透镜18及第九透镜19内至少包括一个玻璃非球面透镜、二个高色散透镜，该高色散透镜的阿贝数设定为vd，其中该vd＜30，但不限定于此。此外，一光学元件30，设在该第九透镜19的后方，本实施例中，该光学元件30可为棱镜，该棱镜的后方依序排列一玻璃盖板(coverglass，cg)、及数字微镜装置(digitalmicromirrordevice，dmd)的成像面(ima)。又，在表一、表四及表六，其透镜(lens)中列出l1r1、l1r2分别为该第一透镜11的投影侧表面、影像源侧表面；l2r1、l2r2分别为该第二透镜12的投影侧表面、影像源侧表面；l3r1、l3r2分别为该第三透镜13的投影侧表面、影像源侧表面；l4r1、l4r2分别为该第四透镜14的投影侧表面、影像源侧表面；apreture为光圈20；l5r1为该第五透镜15的投影侧表面；l6r1为该第六透镜16的投影侧表面；l7r1、l7r2分别为该第七透镜17的投影侧表面、影像源侧表面；l8r1、l8r2分别为该第八透镜18的投影侧表面、影像源侧表面；l9r1、l9r2分别为该第九透镜19的投影侧表面、影像源侧表面，并列出各该透镜的投影侧表面、影像源侧表面的半径(radius)、厚度(thickness)、阿贝数(vd)及折射率(nd)的参数，配合表二、表五及表七，其玻璃非球面透镜(asph)中列出l2r1、l2r2分别为该第二透镜12的投影侧表面、影像源侧表面；l5r1、l5r2分别为该第五透镜15的投影侧表面、影像源侧表面，并列出各该玻璃非球面透镜的conic、4th、6th、8th、10th、12th、14th及16th，如此一来，即可导出有效半径(sd)与最大像高(maximh)的最佳匹配范围为1.3＜sd/maximh＜2.4。如图1a、图1b及图1c所示，其为远心镜头系统10a的第一实施例态样，其该maximh为8.3；该第一透镜11的负透镜为凸凹透镜；该第二透镜12的负透镜为凸凹透镜，又为玻璃非球面透镜且其该sd为16.5；该第三透镜13为凹凸透镜且其凸面朝向投影侧；该第四透镜14为凹凸透镜且其凸面朝向投影侧；该第五透镜15为凹凸透镜且其凹面朝向投影侧，又为玻璃非球面透镜；该第六透镜16为双凹透镜，又为高色散透镜；该第七透镜17为双凸透镜；该第八透镜18为双凸透镜；该第九透镜19为平凸透镜且其平坦面朝向投影侧，又为高色散透镜，并配合该光学元件30与该第九透镜19之间设有一穿透式平顺图像装置(transmissivesmoothpictureactuator，tsp)，此为一可快速微量旋转的玻璃平板装置，借由影像偏移来合成提高分辨率，如此一来，1080p分辨率可提升至4k2k分辨率，但不限定于此。表一lensradiusthicknessndvdl1r132.203.001.6260.4l1r219.2610.60l2r1102.612.001.5264.1l2r214.02d1l3r149.634.301.8530.1l3r2294.14d2l4r158.773.501.8337.2l4r2211.60d3stopinf5.00apretureinf14.40l5r1-86.464.551.5859.5l6r1-18.021.501.8125.5l7r127.325.901.5081.6l7r2-39.530.50l8r158.066.661.5081.6l8r2-35.211.97l9r1inf4.051.9218.9l9r2-54.45d4表二asphl2r1l2r2l5r1l5r2radius102.6114.02-86.46-18.02conic---0.40----4th-3.01e-06-3.27e-05-1.76e-05--6th-1.97e-09-8.71e-086.55e-08--8th3.09e-111.23e-10-2.63e-09--10th-1.16e-13-1.53e-125.47e-11--12th1.60e-164.53e-15-5.20e-13--14th---1.01e-171.89e-15--16th--------承上，如图1d所示，其该第一透镜11、第二透镜12设定成一对焦群(fs)；该第三透镜13设定成一固定群(fx)，以该对焦群(fs)与该固定群(fx)之间具有一第一移动距离(d1)；该第四透镜14设定成一第一变焦群(z1)，以该固定群(fx)与该第一变焦群(z1)之间具有一第二移动距离(d2)；该光圈20、第五透镜15、第六透镜16、第七透镜17、第八透镜18、第九透镜19设定成一第二变焦群(z2)，以该第一变焦群(z1)与该第二变焦群(z2)之间具有一第三移动距离(d3)，及该第二变焦群(z2)与该穿透式平顺图像装置(tsp)之间具有一第四移动距离(d4)，使该第一变焦群(z1)、第二变焦群(z2)连动进行变焦与该对焦群(fs)移动进行对焦，亦形成一变焦远心镜头系统，配合表三，其变焦(zoom)中列出该第一移动距离(d1)、第二移动距离(d2)、第三移动距离(d3)、第四移动距离(d4)的广角端(wide)、望角端(tele)的参数，但不限定于此。表三zoomwideteled141.0130.67d211.362.00d31.887.72d45.509.02是以，该远心镜头系统10a的第一实施例态样，其以不同波长(0.450、0.480、0.550、0.600、0.630微米)分别模拟出图1e的横向光线扇形图，其在同一成像面(ima)呈现不同像高(imh)(ima：0.0000mm、1.6600mm、3.3200mm、4.9800mm、6.6400mm、8.3000mm)，且符号ey、py、ex、px表示坐标轴(最大刻度±20微米)；图1f的场曲和畸变图，其最大视场(maximumfield)为35.009度；图1g的横向色差图，其最大视场(maximumfield)为8.3000微米；图1h的纵向像差图，其光瞳半径(pupilradius)为3.3807毫米，由此可见，有效半径(sd)与最大像高(maximh)符合下列条件：1.3＜sd/maximh＜2.4，亦维持良好投影成像质量，为最佳的匹配范围。如图2a、图2b及图2c所示，其为远心镜头系统10b的第二实施例态样，其该maximh为7.803；该第一透镜11的负透镜为凸凹透镜；该第二透镜12的负透镜为凸凹透镜，又为玻璃非球面透镜且其该sd为15；该第三透镜13为凹凸透镜且其凹面朝向投影侧；该第四透镜14为凹凸透镜且其凸面朝向投影侧；该第五透镜15为双凸透镜；该第六透镜16为双凹透镜，又为高色散透镜；该第七透镜17为双凸透镜，又为玻璃非球面透镜；该第八透镜18为双凸透镜；该第九透镜19为双凸透镜，又为高色散透镜，并以该第三透镜13、第四透镜14设定成一对焦群，亦形成一定焦远心镜头系统，但不限定于此。表四lensradiusthicknessndvdl1r138.023.001.7749.6l1r217.528.02l2r130.093.001.6157.9l2r28.7928.85l3r1-69.658.001.8035.0l3r2-35.690.36l4r129.156.401.7749.6l4r2134.5016.24stopinf4.00apertureinf3.66l5r127.044.801.4495.1l6r1-15.711.081.8523.8l7r113.085.301.5163.9l7r2-40.943.22l8r1234.614.921.5081.6l8r2-23.350.95l9r188.454.601.9218.9l9r2-42.734.50表五asphl2r1l2r2l7r1l7r2radius30.098.7913.08-40.94conic-13.41-0.90----4th-1.11e-05-1.04e-04--1.79e-056th5.26e-091.44e-07---2.44e-078th6.11e-11-5.24e-10--3.08e-0910th-4.14e-13-2.17e-12---1.00e-1012th4.53e-163.05e-14--1.31e-1314th7.18e-19-1.40e-16--2.22e-1416th--2.57e-19---2.61e-16是以，该远心镜头系统10b的第二实施例态样，其以不同波长(0.452、0.550、0.624微米分别模拟出图2d的横向光线扇形图，其在同一成像面(ima)呈现不同像高(imh)(ima：0.0000mm、1.5610mm、3.1210mm、4.6820mm、6.2420mm、7.8030mm)，且符号ey、py、ex、px表示坐标轴(最大刻度±20微米)；图2e的场曲和畸变图，其最大视场(maximumfield)为42.539度；图2f的横向色差图，其最大视场(maximumfield)为7.8030微米；图2g的纵向像差图，其光瞳半径(pupilradius)为2.3997毫米，由此可见，有效半径(sd)与最大像高(maximh)符合下列条件：1.3＜sd/maximh＜2.4，亦维持良好投影成像质量，为最佳的匹配范围。如图3a、图3b及图3c所示，其为远心镜头系统10c的第三实施例态样，其该maximh为7.803；该第一透镜11的负透镜为凸凹透镜，又为玻璃非球面透镜且其该sd为12；该第二透镜12的负透镜为双凹透镜；该第三透镜13为双凸透镜，并与该第二透镜12形成一复合透镜；该第四透镜14为凹凸透镜且其凸面朝向投影侧；该第五透镜15为凹凸透镜且其凹面朝向投影侧，又为玻璃非球面透镜；该第六透镜16为双凹透镜，又为高色散透镜；该第七透镜17为双凸透镜；该第八透镜18为双凸透镜；该第九透镜19为双凸透镜，又为高色散透镜，并以该第一透镜11、第二透镜12、第三透镜13、第四透镜14、光圈20、第五透镜15、第六透镜16、第七透镜17、第八透镜18及第九透镜19设定成一对焦群，亦形成另一定焦远心镜头系统，但不限定于此。表六lensradiusthicknessndvdl1r123.192.001.8140.9l1r27.508.70l2r1-21.466.201.4970.4l3r148.655.351.7444.9l3r2-29.460.20l4r117.094.601.8046.6l4r261.745.00stopinf6.50apertureinf3.55l5r1-25.643.501.5859.2l6r1-7.502.001.8523.8l7r139.805.001.5081.6l7r2-14.390.30l8r194.395.401.5081.6l8r2-19.840.20l9r179.313.901.9218.9l9r2-54.224.50表七asphl1r1l1r2l5r1l5r2radius23.197.50-25.64-7.50conic-20.37-0.61----4th3.34e-05-2.27e-04-1.08e-04--6th-4.39e-072.55e-06-2.26e-05--8th4.56e-09-5.21e-085.45e-06--10th-4.23e-115.95e-10-6.78e-07--12th2.67e-13-5.06e-124.54e-08--14th-9.45e-162.58e-14-1.56e-09--16th1.41e-18-6.61e-172.15e-11--是以，该远心镜头系统10c的第三实施例态样，其以不同波长(0.452、0.550、0.624微米)分别模拟出图3d的横向光线扇形图，其在同一成像面(ima)呈现不同像高(imh)(ima：0.0000mm、1.5610mm、3.1210mm、4.6820mm、6.2420mm、7.8030mm)，且符号ey、py、ex、px表示坐标轴(最大刻度±20微米)；图3e的场曲和畸变图，其最大视场(maximumfield)为36.688度；图3f的横向色差图，其最大视场(maximumfield)为7.8030微米；图3g的纵向像差图，其光瞳半径(pupilradius)为2.5088毫米，由此可见，有效半径(sd)与最大像高(maximh)符合下列条件：1.3＜sd/maximh＜2.4，亦维持良好投影成像质量，为最佳的匹配范围。基于上述的构成，本发明以有效半径(sd)及最大像高(maximh)的匹配的技术特征，在一定匹配范围，亦可衡平投影成像质量与制造成本、体积之间，且该匹配范围具有一定程度的稳定度，并可应用于第一～三实施例，为最佳的匹配范围，配合以该玻璃非球面透镜取代塑料非球面透镜，亦提升投影成像质量的可靠度，具有相辅相乘的功效，因此，本发明应用于高亮度投影机，即使运转所产生温度较高，也不影响投影成像质量。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。综上所述，本发明在结构设计、使用实用性及成本效益上，完全符合产业发展所需，且所揭示的结构亦是具有前所未有的创新构造，具有新颖性、创造性、实用性，符合有关发明专利要件的规定，故依法提起申请。当前第1页12