投影鏡頭及投影裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種投影鏡頭，包括：第一透鏡組，具有負(fù)屈光度且鄰近物側(cè)，該第一透鏡組包含具有負(fù)屈光度的第一透鏡；以及第二透鏡組，具有正屈光度且鄰近像側(cè)，該第二透鏡組包含具有正屈光度的第二透鏡與具有負(fù)屈光度的第三透鏡，該第二透鏡位于該第一透鏡與該第三透鏡之間，且該第三透鏡由重火石玻璃材質(zhì)制作；其中，該第二透鏡的熱變異參數(shù)為D0，且-3.0×e-5≤D0≤-6.0×e-7。
【專利說(shuō)明】投影鏡頭及投影裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供一種投影鏡頭及投影裝置，尤指一種可自動(dòng)補(bǔ)償因熱變異(ThermalShift)而離焦(Focus shift/Defocus)的投影鏡頭及投影裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]市面上常見(jiàn)的投影機(jī)為了節(jié)省成本，往往在投影鏡頭內(nèi)使用非球面透鏡。非球面透鏡通常由塑膠材質(zhì)制作。使用大量的非球面透鏡易導(dǎo)致投影鏡頭的生產(chǎn)良率不佳。此外，隨著投影機(jī)的亮度提高，塑膠材質(zhì)的非球面透鏡會(huì)產(chǎn)生熱變異及脫膜等缺陷。其中，熱變異(Thermal Shift)指投影機(jī)完成對(duì)焦后,溫度隨著使用時(shí)間上升,光機(jī)(Optical Engine)金屬機(jī)殼產(chǎn)生熱膨脹及架設(shè)其上的投影鏡頭的光學(xué)元件產(chǎn)生折射率變化而造成投影鏡頭離焦(Focus shift/Defocus)、影響投影鏡頭的成像品質(zhì)。故如何設(shè)計(jì)一種可避免因熱變異而離焦的投影鏡頭，便為光學(xué)鏡頭產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種可自動(dòng)補(bǔ)償因熱變異而離焦的投影鏡頭及投影裝置。
[0004]一方面，本發(fā)明提供了一種投影鏡頭，包含有:
[0005]第一透鏡組，具有負(fù)屈光度且鄰近物側(cè)，該第一透鏡組包含具有負(fù)屈光度的第一透鏡；以及 [0006]第二透鏡組，具有正屈光度且鄰近像側(cè)，該第二透鏡組包含具有正屈光度的第二透鏡與具有負(fù)屈光度的第三透鏡，該第二透鏡位于該第一透鏡與該第三透鏡之間，且該第三透鏡由重火石玻璃材質(zhì)制作；
[0007]其中，該第二透鏡的熱變異參數(shù)為D。，且-3.0Xe_5 ^ D0 ^ _6.0Xe_7。
[0008]較佳的，該投影鏡頭的焦距為f，該第一透鏡的焦距為fl，該第三透鏡的焦距為f3，且 1.5 ≤ fl |/f ^ 3.6,0.3 ^ |f3|/f ≤ 0.9。
[0009]較佳的，該第三透鏡的折射系數(shù)介于1.64到1.87之間，該第三透鏡的阿貝數(shù)介于20到35之間。
[0010]較佳的，該第三透鏡為雙凹透鏡。
[0011]較佳的，該第二透鏡抵接于該第三透鏡。
[0012]較佳的，該第二透鏡的折射率為n，且η≤1.57。
[0013]較佳的，該第二透鏡組還包含具有正屈光度的第四透鏡與第五透鏡，分設(shè)于該第三透鏡的兩面。
[0014]另一方面，本發(fā)明還提供一種投影裝置，用來(lái)投射影像到屏幕，該投影裝置包含有:
[0015]光源，提供光線；
[0016]成像單元，接收該光線；以及
[0017]投影鏡頭，設(shè)置于該成像單元與該屏幕之間，用以投射該光線到該屏幕，該投影鏡頭包含:
[0018]第一透鏡組，具有負(fù)屈光度且鄰近該屏幕，該第一透鏡組包含具有負(fù)屈光度的第一透鏡；以及
[0019]第二透鏡組，具有正屈光度且鄰近該成像單元，該第二透鏡組包含具有正屈光度的第二透鏡與具有負(fù)屈光度的第三透鏡，該第二透鏡位于該第一透鏡與該第三透鏡之間，且該第三透鏡由重火石玻璃制作而成；
[0020]其中，該第二透鏡的熱變異參數(shù)為D。，且-3.0Xe_5 ^ D0 ^ _6.0Xe_7。
[0021]較佳的，該投影鏡頭的焦距為f，該第一透鏡的焦距為fl，該第三透鏡的焦距為f3，且 1.5≤ fl |/f ^ 3.6,0.3 ^ |f3|/f ≤ 0.9。
[0022]較佳的，該第三透鏡的折射系數(shù)介于1.64到1.87之間，該第三透鏡的阿貝數(shù)介于20到35之間。
[0023]較佳的，該第二透鏡抵接于該第三透鏡。
[0024]較佳的，該第二透鏡的折射率為n，且η≤1.57。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相對(duì)比，本發(fā)明的投影鏡頭的第三透鏡使用重火石玻璃制作，用來(lái)消除投影鏡頭的色像差，第二透鏡的折射率隨溫差改變的比率(熱變異參數(shù))符合-3.0Xe—5 ^ D0 ^ -6.0 Xe-7的限制，使第二透鏡可用以補(bǔ)償?shù)谌哥R與光機(jī)膨脹產(chǎn)生的熱變異量，進(jìn)而對(duì)于高亮度的投影需求提供了的熱變異補(bǔ)償方法。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的投影裝置的示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的投影裝置的部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為本發(fā)明實(shí)施例的投影裝置在熱變異前的模擬圖；
[0029]圖4為本發(fā)明實(shí)施例的第三透鏡熱變異后的模擬圖；
[0030]圖5為本發(fā)明實(shí)施例的光機(jī)殼體熱變異后的模擬圖；
[0031]圖6為本發(fā)明實(shí)施例的第二透鏡熱變異后的模擬圖；
[0032]圖7為本發(fā)明實(shí)施例的第四透鏡熱變異后的模擬圖；
[0033]圖8為本發(fā)明實(shí)施例的投影裝置在熱變異補(bǔ)償后的模擬圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]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。
[0035]請(qǐng)參閱圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例的投影裝置10的示意圖。投影裝置10用來(lái)投射影像到屏幕12。投影裝置10包含光源14、成像單元16、投影鏡頭18、濾光單元20以及反射元件22。光源14輸出光線，濾光單元20接收光線并將光線濾光成多個(gè)色光，經(jīng)過(guò)濾光單元20處理后的光線被反射元件22反射而由成像單元16所接收。成像單元16接收來(lái)自反射元件22的多個(gè)色光并傳遞到投影鏡頭18。投影鏡頭18設(shè)置在成像單元16與屏幕12之間，將來(lái)自成像單元16的光線投射到屏幕12上。在數(shù)字光學(xué)處理(DLPTM)投影機(jī)中，濾光單元20為色輪,成像單元16為數(shù)字微型反射鏡(Digital Micromirror Device, DMD),反射元件22為凹面鏡。液晶投影機(jī)中，濾光單元20是濾光片，反射元件22是反射鏡面，且成像單元16是液晶面板。
[0036]請(qǐng)參閱圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例的投影裝置10的部分結(jié)構(gòu)示意圖。投影鏡頭18包含第一透鏡組24以及第二透鏡組26。第一透鏡組24鄰近屏幕12 (即物側(cè))，第二透鏡組26鄰近成像單元16 (即像側(cè))。第一透鏡組24具有負(fù)屈光度且用以發(fā)散光線。第二透鏡組26具有正屈光度且用以聚合光線。第一透鏡組24包含具有負(fù)屈光度的第一透鏡28。第二透鏡組26包含具有正屈光度的第二透鏡30與具有負(fù)屈光度的第三透鏡32。第二透鏡30與第三透鏡32不需設(shè)置間隔環(huán)，意即第二透鏡30可抵接于第三透鏡32。
[0037]第三透鏡32較佳為雙凹透鏡，由重火石玻璃制作而成。重火石玻璃具有高折射率與高色散系數(shù)的特性，主要用來(lái)消除投影鏡頭18的色像差。第三透鏡32的折射系數(shù)較佳介于1.64到1.87之間，且第三透鏡32的阿貝數(shù)較佳介于20到35之間，以符合重火石玻璃的材料特征，本發(fā)明的第三透鏡32通常使用如S-TIH與S-TIM等透鏡型號(hào)，然不限于此。
[0038]當(dāng)投影裝置10完成對(duì)焦后，隨著使用時(shí)間而金屬機(jī)殼體受熱膨脹、第三透鏡32產(chǎn)生較大的熱變異，致使最佳解像處(best focus)移至成像單元16前(等效解讀為后焦變長(zhǎng))，造成投影鏡頭18離焦。為了補(bǔ)償上述熱變異，本發(fā)明將第二透鏡30設(shè)置在第一透鏡28與第三透鏡32之間。其中第二透鏡30的熱變異參數(shù)為Dtl,折射率為n，且-3.0 X e_5≤Dtl≤-6.0 Xe_7，η≥1.57。熱變異參數(shù)Dtl代表折射率受溫差影響的變化率。熱變異參數(shù)Dtl高于上限，對(duì)焦點(diǎn)的位置變化量越小；熱變異參數(shù)Dtl越小則補(bǔ)償效果越好，但囿于材料特性限制，本發(fā)明的熱變異參數(shù)Dtl預(yù)設(shè)為不小于-3.0Xe_5。表1列舉本發(fā)明適用的第二透鏡30的數(shù)種型號(hào)。
[0039]
【權(quán)利要求】
1.一種投影鏡頭，其特征在于，包含有: 第一透鏡組，具有負(fù)屈光度且鄰近物側(cè)，該第一透鏡組包含具有負(fù)屈光度的第一透鏡；以及 第二透鏡組，具有正屈光度且鄰近像側(cè)，該第二透鏡組包含具有正屈光度的第二透鏡與具有負(fù)屈光度的第三透鏡，該第二透鏡位于該第一透鏡與該第三透鏡之間，且該第三透鏡由重火石玻璃材質(zhì)制作； 其中，該第二透鏡的熱變異參數(shù)為D。，且-3.0Xe_5 ≤ D0 ≤ -6.0Xe_7。
2.如權(quán)利要求1所述的投影鏡頭，其特征在于，該投影鏡頭的焦距為f，該第一透鏡的焦距為Π，該第三透鏡的焦距為f3，且1.5< fl'/f ≤ 3.6,0.3≤ | f3 |/f≤0.9。
3.如權(quán)利要求1所述的投影鏡頭，其特征在于，該第三透鏡的折射系數(shù)介于1.64到1.87之間，該第三透鏡的阿貝數(shù)介于20到35之間。
4.如權(quán)利要求1所述的投影鏡頭，其特征在于，該第三透鏡為雙凹透鏡。
5.如權(quán)利要求1所述的投影鏡頭，其特征在于，該第二透鏡抵接于該第三透鏡。
6.如權(quán)利要求1所述的投影鏡頭，其特征在于，該第二透鏡的折射率為n，且η≥ 1.57。
7.如權(quán)利要求1所述的投影鏡頭，其特征在于，該第二透鏡組還包含具有正屈光度的第四透鏡與第五透鏡，分設(shè)于該第三透鏡的兩面。
8.一種投影裝置，用來(lái)投射影像到屏幕，其特征在于，該投影裝置包含有: 光源，提供光線； 成像單元，接收該光線；以及 投影鏡頭，設(shè)置于該成像單元與該屏幕之間，用以投射該光線到該屏幕，該投影鏡頭包含: 第一透鏡組，具有負(fù)屈光度且鄰近該屏幕，該第一透鏡組包含具有負(fù)屈光度的第一透鏡；以及 第二透鏡組，具有正屈光度且鄰近該成像單元，該第二透鏡組包含具有正屈光度的第二透鏡與具有負(fù)屈光度的第三透鏡，該第二透鏡位于該第一透鏡與該第三透鏡之間，且該第三透鏡由重火石玻璃制作而成； 其中，該第二透鏡的熱變異參數(shù)為D。，且-3.0Xe_5 ≤ D0 ≤-6.0Xe_7。
9.如權(quán)利要求8所述的投影裝置，其特征在于，該投影鏡頭的焦距為f，該第一透鏡的焦距為Π，該第三透鏡的焦距為f3，且1.5< fl|/f ≤ 3.6,0.3≤| f3 |/f≤0.9。
10.如權(quán)利要求8所述的投影裝置，其特征在于，該第三透鏡的折射系數(shù)介于1.64到1.87之間，該第三透鏡的阿貝數(shù)介于20到35之間。
11.如權(quán)利要求8所述的投影裝置，其特征在于，該第二透鏡抵接于該第三透鏡。
12.如權(quán)利要求8所述的投影裝置，其特征在于，該第二透鏡的折射率為n，且η ≥ 1.57。
【文檔編號(hào)】G02B13/00GK103955046SQ201410106010
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月20日
【發(fā)明者】林明坤 申請(qǐng)人:蘇州佳世達(dá)光電有限公司, 佳世達(dá)科技股份有限公司