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(dāng)前，數(shù)字光處理(DigitalLightProcessing,DLP)投影儀及采用液晶光閥(Lightvalve)的液晶顯示(LiquidCrystalDisplay,1XD)投影儀、硅晶(XiquidCrystalonSilicon,LCoS)投影儀已取代陰極射管(CathodeRayTube,CRT)投影儀成為市場(chǎng)主流產(chǎn)品。以往，CRT投影儀可通過電性補(bǔ)償(Electricallycompensation)修正投影鏡頭的像差，而DLP，LCD及LCoS投影儀并不具備電性補(bǔ)償能力，因此，要求應(yīng)用于DLP，LCD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，LCD及LCoS投影儀采用的空間光調(diào)制器(Spatiallightmodulator,SLM)，包括類女字微鏡芯片(Digitalmicro-mirrordevice)、液晶顯示面板(LCDpanel)及硅晶芯片(LCoSchip),在提高像素的同時(shí)，朝小型化方向發(fā)展，以此滿足消費(fèi)者對(duì)投影畫面品質(zhì)的要求及便攜性的要求。對(duì)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，投影鏡頭還需具有足夠的視場(chǎng)角(Wideangle),以在較狹小的場(chǎng)合(短投影距離)獲得較大畫幅(Largescreen)。然而，投影鏡頭的設(shè)計(jì)存在如下矛盾提高分辨率，意味需采用更多的鏡片或高成本的非球面玻璃鏡片消除各種像差(Aberration)，投影鏡頭全長(zhǎng)(投影鏡頭第一個(gè)光學(xué)面到SLM表面的距離)變長(zhǎng)，成本增加。增大視場(chǎng)角，往往需要縮短投影鏡頭放大端(近屏幕端)的鏡群(負(fù)光焦度)的有效焦距，提高負(fù)光焦度。然而，鏡群的有效焦距較短將產(chǎn)生嚴(yán)重的單色像差，特別是畸變(Distortion),投影鏡頭分辨率受影響。另外，采用非球面鏡片(特別是非球面玻璃鏡片)可有效修正像差，減少投影鏡頭所采用鏡片的數(shù)量，然而，成本增加。
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。一種投影鏡頭，其從放大端至縮小端依次包括具有負(fù)光焦度的第一鏡群及具有正光焦度的第二鏡群。該投影鏡頭滿足條件式-2.5〈F1/F〈-1.5;1.3〈F2/F〈1.5。其中，F(xiàn)l，F(xiàn)2及F分別為該第一鏡群、該第二鏡群及該投影鏡頭的有效焦距。條件式-2.5^1/^〈-1.5用于限制該第一鏡群的光焦度(1〃1)，以獲得足夠的視場(chǎng)角，并控制單色像差。條件式1.3〈F2/F〈1.5用于限制該第二鏡群的光焦度，以有效平衡該第一鏡群產(chǎn)生的單色像差，并限制投影鏡頭全長(zhǎng)。圖l為本發(fā)明實(shí)施例的投影鏡頭的系統(tǒng)構(gòu)成示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的投影鏡頭的球差(Sphericalaberration)特性曲線圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的投影鏡頭的場(chǎng)曲(Fieldcurvature)特性曲線圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的投影鏡頭的畸變特性曲線圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例2的投影鏡頭的球差特性曲線圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例2的投影鏡頭的場(chǎng)曲特性曲線圖。圖7為本發(fā)明實(shí)施例2的投影鏡頭的畸變特性曲線圖。圖8為本發(fā)明實(shí)施例3的投影鏡頭的球差特性曲線圖。圖9為本發(fā)明實(shí)施例3的投影鏡頭的場(chǎng)曲特性曲線圖。圖10為本發(fā)明實(shí)施例3的投影鏡頭的畸變特性曲線圖。具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖l(示意圖，鏡片參數(shù)請(qǐng)參具體實(shí)施例)，本發(fā)明實(shí)施例的投影鏡頭100從放大端至縮小端(近SLM端)依次包括具有負(fù)光焦度的第一鏡群10及具有正光焦度的第二鏡群20。作為范例，本實(shí)施例的投影鏡頭100應(yīng)用于LCoS投影儀，投影時(shí)，SLM(硅晶芯片，圖未示)調(diào)制的投影信號(hào)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，LCoS投影儀投影時(shí)，SLM表面99投射出的投影信號(hào)光依次經(jīng)過偏振片98(Polarizer)、半波片97(Retarder)及偏振分光(PolarizingBeamSplitter,PBS)棱鏡組合96后進(jìn)入投影鏡頭100。為得到高分辨率、小尺寸的投影鏡頭IOO，投影鏡頭100滿足條件式(1)-2.5〈F1/F〈-1.5;(2)1.3〈F2/F〈1.5。其中，F(xiàn)l，F(xiàn)2及F分別為第一鏡群10、第二鏡群20及投影鏡頭100的有效焦距。條件式(1)給出第一鏡群10的光焦度(1/F1)與投影鏡頭100的光焦度(1/F)的關(guān)系，以獲得理想的視場(chǎng)角，并控制單色像差(在第二鏡群20修正的范圍內(nèi))。Fl/F較大，有利于增大視場(chǎng)角及縮小投影鏡頭全長(zhǎng)，故限定Fl/F〉-2.5，考慮到F1/F過大，導(dǎo)致第一鏡群10負(fù)光焦度過大，將產(chǎn)生嚴(yán)重的單色像差，特別是畸變，為將畸變控制在可修正的范圍內(nèi)，故另限定Fl/F〈-1.5。條件式(2)給出第二鏡群20的光焦度(1/F2)與投影鏡頭100的光焦度(1/F)的關(guān)系，以有效平衡第一鏡群10產(chǎn)生的單色像差，并控制投影鏡頭全長(zhǎng)。一方面，F(xiàn)2/F較大，利于滿足投影鏡頭縮小端遠(yuǎn)心(Telecentric)成像要求(如此，屏幕可在一段距離范圍內(nèi)接收到清晰投影畫面)，而F2/F較小，利于縮短投影鏡頭全長(zhǎng)；另一方面，為有效平衡第一鏡群10產(chǎn)生的單色像差，避免修正過度或修正不及，需限定F2/F范圍，故限定1.3〈F2/F〈1.5。優(yōu)選地，投影鏡頭100滿足條件式(3)Lb/F>1.6。其中，Lb為投影鏡頭后焦距，即第二鏡群20最后一個(gè)光學(xué)面到SLM表面99的距離。關(guān)系式(3)限定后焦距Lb，以獲得足夠的空間設(shè)置偏振片98、半波片97及PBS棱鏡組合96等LCoS投影儀組件。更加優(yōu)選地，投影鏡頭100還滿足關(guān)系式(4)0.24〈D12/F〈0.5。其中，D12為第一鏡群10與第二鏡群20的軸上間距(第一鏡群10與第二鏡群20相對(duì)兩個(gè)表面截得的光軸長(zhǎng)度)。條件式(4)限定第一鏡群10與第二鏡群20之間空氣隙的寬度，以縮短投影鏡頭全長(zhǎng)，并提供足夠的調(diào)焦空間(第一鏡頭10與第二鏡頭20的相對(duì)移動(dòng)量)。具體地，較小的D12/F，有利于縮短投影鏡頭全長(zhǎng)，故限定D12/F〈0.5，為預(yù)留空間調(diào)焦，限定D12/F〉0.24。具體地，第一鏡群10從放大端至縮小端依次包括具有負(fù)光焦度的第一鏡片11、具有正光焦度的第二鏡片12、具有負(fù)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。為有效修正單色像差，優(yōu)選地，第一鏡群10包括至少一個(gè)非球面鏡片(至少一個(gè)表面采用非球面鏡)?？紤]到球面鏡片具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，可降低投影鏡頭100的成本，本實(shí)施例的第一鏡群10采用一個(gè)非球面鏡片。更優(yōu)選地，在工作溫度允許的情況下，如采用發(fā)光二極管(Lightemittingdiode)作為L(zhǎng)CoS投影儀光源，本實(shí)施例的第一鏡群10采用一個(gè)塑料材料制成的非球面鏡片，以進(jìn)一步降低投影鏡頭100的成本。類似地，第二鏡群20從放大端至縮小端依次包括具有正光焦度的第五鏡片21、具有負(fù)光焦度的第六鏡片22、具有正光焦度的第七鏡片23及具有正光焦度的第八鏡片24。優(yōu)選地，第二鏡群20包括至少一個(gè)非球面鏡，更優(yōu)地，第二鏡群20包括一個(gè)非球面鏡。同樣，在工作溫度允許的情況下，第二鏡群20采用一個(gè)塑料非球面鏡片。更加具體地，投影鏡頭100還包括一個(gè)設(shè)置于第五鏡片21與第六鏡片22之間的光闌95(即erturestop),以限制軸外光線由第六透鏡22進(jìn)入第五透鏡21而產(chǎn)生較嚴(yán)重的畸變及場(chǎng)曲。另外，光闌95使得經(jīng)過第六透鏡22的光線更加對(duì)稱，利于修正彗差(coma)。另一方面，為修正色差(chromaticaberration),還限定第一鏡群10的至少一個(gè)鏡片滿足關(guān)系式(5)vdl〉55;(6)nd〉1.5;其中，vdl及nd分別為d光(波長(zhǎng)為587.6納米，下同)在第一鏡群10的至少一個(gè)鏡片的阿貝數(shù)(abbenumber)及折射率第二鏡群20的至少一鏡片滿足關(guān)系式(7)vd2〉6C)。其中，vd2為d光在第二鏡群20的至少一個(gè)鏡片的阿貝數(shù)。以下結(jié)合圖2至圖10，以具體實(shí)施例進(jìn)一步說明投影鏡頭IOO。以鏡片表面中心為原點(diǎn)，光軸為x軸，鏡片表面的非球面面型表達(dá)式為其中，c為鏡面表面中心的曲率，k是二次曲面系數(shù)，^=#'+^為從光軸到鏡片表面的高度，Z^^'表示對(duì)Aihi累加，i為自然數(shù)，Ai為第i階的非球面面型系數(shù)。另外，約定FN。為投影鏡頭100的光圈數(shù)，2w為投影鏡頭100的視場(chǎng)角，R為對(duì)應(yīng)表面的曲率半徑，D為對(duì)應(yīng)表面到后一個(gè)表面(像側(cè))的軸上距離(兩個(gè)表面截得光軸的長(zhǎng)度)，Nd為對(duì)應(yīng)鏡片(濾光片)對(duì)d光的折射率，vd為d光在對(duì)應(yīng)鏡片(濾光片)的阿貝數(shù)，En表示10n(n為整數(shù))。實(shí)施例l實(shí)施例1的投影鏡頭100滿足表1及表2所列的條件，且F二21.58毫米(millimeter,mm)，F(xiàn)l=-38.85mm，F(xiàn)2=30.425mm，F(xiàn)N。=2.45，2w=54.7°，第二鏡片12及第七鏡片23采用塑料非球面鏡片。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>k=0.4065924;A4=1.07E-5;A6=8.96E-9;A8=2.79E-10;A10=-2.67E-12實(shí)施例1的投影鏡頭100的球差特性曲線、場(chǎng)曲特性曲線及畸變的特性曲線分別如圖2、圖3及圖4所示。圖2中，曲線f，d及c分別為f光(波長(zhǎng)為486.l納米，下同)、d光及c光(波長(zhǎng)為656.3納米，下同)經(jīng)投影鏡頭100的球差特性曲線(下同)?？梢?，實(shí)施例1的投影鏡頭100對(duì)可見光(400-700納米)產(chǎn)生的球差被控制在-0.lmnTO.lmm間。圖3中，曲線t及s為子午場(chǎng)曲(Tgmgeiitialfieldcurvature)特性曲線及弧矢場(chǎng)曲(Sagittalfieldcurvature)特性曲線(下同)?？梢?，子午場(chǎng)曲值及弧矢場(chǎng)曲值被控制在-O.lmnTO.lmm間。圖4中，曲線為畸變特性曲線(下同)?？梢姡兞勘豢刂圃?2%2%間。綜前，盡管投影鏡頭100具有較大的視場(chǎng)角及較小尺寸，其產(chǎn)生的球差、場(chǎng)曲及畸變卻被控制(修正)在較小的范圍內(nèi)。實(shí)施例2實(shí)施例2的投影鏡頭100滿足表3及表4所列的條件，且F二20.57mm，F(xiàn)l=-43.378mm，F(xiàn)2=29.585mm，F(xiàn)N。=2.44，2"=56.98°，第二鏡片12及第七鏡片23采用塑料非球面鏡片。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表4<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>實(shí)施例2的投影鏡頭100的球差特性曲線、場(chǎng)曲特性曲線及畸變的特性曲線分別如圖5、圖6及圖7所示?？梢?，實(shí)施例2的投影鏡頭100對(duì)可見光產(chǎn)生的球差被控制在-0.lmnTO.lmm間，子午場(chǎng)曲值及弧矢場(chǎng)曲值被控制在-O.lmnTO.lmm間，畸變量被控制在-2%2%間。綜前，盡管投影鏡頭100視場(chǎng)角，尺寸縮小，其產(chǎn)生的球差、場(chǎng)曲及畸變卻被控制在較小的范圍內(nèi)。實(shí)施例3實(shí)施例3的投影鏡頭100滿足表5及表6所列的條件，且F二21.2mm，F(xiàn)l=-47mm，F(xiàn)2=31.02mm，F(xiàn)N。=2.46，2"=55.57°，第一鏡片ll及第七鏡片23采用塑料非球面鏡片。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>實(shí)施例3的投影鏡頭100的球差特性曲線、場(chǎng)曲特性曲線及畸變的特性曲線分別如圖8、圖9及圖10所示?？梢姡瑢?shí)施例3的投影鏡頭100對(duì)可見光產(chǎn)生的球差被控制在-0.lmnTO.lmm間，子午場(chǎng)曲值及弧矢場(chǎng)曲值被控制在-O.lmnTO.lmm間，畸變量被控制在-2%2%間。綜前，盡管投影鏡頭100視場(chǎng)角，尺寸縮小，其產(chǎn)生的球差、場(chǎng)曲及畸變卻被控制(修正)在較小的范圍內(nèi)。條件式-2.5^1/^〈-1.5用于限制該第一鏡群的光焦度(1〃1)，以獲得足夠的視場(chǎng)角，并控制單色像差。條件式1.3〈F2/F〈1.5用于限制該第二鏡群的光焦度，以有效平衡該第一鏡群產(chǎn)生的單色像差，并限制投影鏡頭全長(zhǎng)。應(yīng)該指出，上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化。這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)權(quán)利要求1.一種投影鏡頭，其從放大端縮小端依次包括具有負(fù)光焦度的第一鏡群及具有正光焦度的第二鏡群；該投影鏡頭滿足條件式-2.5<F1/F<-1.5；1.3<F2/F<1.5；其中，F(xiàn)1，F(xiàn)2及F分別為該第一鏡群、該第二鏡群及該投影鏡頭的有效焦距。2.如權(quán)利要求l所述的投影鏡頭，其特征在于，該投影鏡頭還滿足條件式Lb/F>1.6;其中，Lb為該投影鏡頭的后焦距。3.如權(quán)利要求l所述的投影鏡頭，其特征在于，該投影鏡頭還滿足條件式0.24〈D12/F〈0.5;其中，D12為該第一鏡群與該第二鏡群的軸上間距。4.如權(quán)利要求l所述的投影鏡頭，其特征在于，該第一鏡群從放大到縮小端依次包括具有負(fù)光焦度的第一鏡片、具有正光焦度的第二鏡片、具有負(fù)光焦度的第三鏡片及具有正光焦度的第四鏡片。5.如權(quán)利要求l所述的投影鏡頭，其特征在于，該第一鏡群包括至少一個(gè)非球面鏡片。6.如權(quán)利要求l所述的投影鏡頭，其特征在于，該第一鏡群包括至少一個(gè)塑料非球面鏡片。7.如權(quán)利要求l所述的投影鏡頭，其特征在于，該第一鏡群包括至少一個(gè)鏡片滿足條件式vd〉55;nd〉1.5;其中，vd為波長(zhǎng)為587.6納米的光線在該至少一個(gè)鏡片的阿貝數(shù)，nd為該至少一個(gè)鏡片對(duì)波長(zhǎng)為587.6納米的光線的折射率。8.如權(quán)利要求l所述的投影鏡頭，其特征在于，該第二鏡群從放大端至縮小端依次包括具有正光焦度的第五鏡片、具有負(fù)光焦度的第六鏡片、具有正光焦度的第七鏡片及具有正光焦度的第八鏡片。9.如權(quán)利要求8所述的投影鏡頭，其特征在于，該投影鏡頭還包括一個(gè)設(shè)置于該第五鏡片及第六鏡片之間的光闌。10.如權(quán)利要求l所述的投影鏡頭，其特征在于，該第二鏡群包括至少一個(gè)非球面鏡片。11.如權(quán)利要求l所述的投影鏡頭，其特征在于，該第二鏡群包括至少一個(gè)塑料非球面鏡片。12.如權(quán)利要求l所述的投影鏡頭，其特征在于，該第二鏡群包括至少一個(gè)鏡片滿足條件式vd〉60;其中，vd為波長(zhǎng)為587.6納米的光線在該至少一個(gè)鏡片的阿貝數(shù)。全文摘要本發(fā)明提供一種投影鏡頭，其從放大端至縮小端依次包括具有負(fù)光焦度的第一鏡群及具有正光焦度的第二鏡群。投影鏡頭滿足條件式-2.5＜F1/F＜-1.5；1.3＜F2/F＜1.5。其中，F(xiàn)1，F(xiàn)2及F分別為第一鏡群、第二鏡群及投影鏡頭的有效焦距。條件式-2.5＜F1/F＜-1.5用于限制該第一鏡群的光焦度(1/F1)，以獲得理想的視場(chǎng)角，并控制單色像差。條件式1.3＜F2/F＜1.5用于限制該第二鏡群的光焦度，以有效平衡該第一鏡群產(chǎn)生的單色像差，并限制投影鏡頭全長(zhǎng)。文檔編號(hào)G02B13/18GK101373259SQ20071020146公開日2009年2月25日申請(qǐng)日期2007年8月24日優(yōu)先權(quán)日2007年8月24日發(fā)明者林群翎申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司