CN101556424B

CN101556424B - 投影装置

Info

Publication number: CN101556424B
Application number: CN2009100074818A
Authority: CN
Inventors: 林明坤; 吴宗训
Original assignee: Qisda Optronics Suzhou Co Ltd; Qisda Corp
Current assignee: Qisda Optronics Suzhou Co Ltd; Qisda Corp
Priority date: 2009-02-11
Filing date: 2009-02-11
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2029-02-11
Also published as: CN101556424A

Abstract

一种投影装置，包括投影镜头，其包括：第一群透镜，具有成像光轴与第一有效折射率；以及第二群透镜，具有第二有效折射率；以及影像产生装置，具有光阀，该第二群透镜设置于该第一群透镜与该光阀之间，该光阀传递该影像产生装置产生的一投射光至该投影镜头；该投射光透过该第二群透镜产生一中间影像，该中间影像透过该第一群透镜聚焦于该投影幕上产生一影像；其该影像的中心与该光阀的中心位在该成像光轴的同一侧，该中间影像的中心位在该成像光轴的另一侧。其具备超广角的特性，且具有组装简易、制造成本较低等的优点。

Description

投影装置

技术领域

本发明是有关于一种投影装置，且特别是有关于一种具广角特性的投影装置。

背景技术

对于大会议室或演讲会场等较大的投射空间，通常必须搭配较大的投影画面。然而，投影装置的投影画面大小受限于投影镜头的结构设计。也因此，广角投影镜头已应用在投影装置中。然而，传统上广角投影镜头多是采用一次成像的原理制作，此技术通常会导致前群镜片太大或是需要搭配其它例如是反射面镜或是具有特殊镜面的透镜，使得制作成本偏高，且较不易为市场所接受。

发明内容

本发明是有关于一种投投影装置，其具备超广角的特性，且具有组装简易、制造成本较低等的优点。

根据本发明，提出一种投影装置，用以将一影像投射至一投影幕上，此投影装置包括投影镜头与影像产生装置。影像产生装置具有光阀。投影镜头包括第一群透镜与第二群透镜。第一群透镜具有成像光轴与第一有效折射率。第二群透镜具有第二有效折射率，且第二群透镜设置于第一群透镜与光阀之间。光阀传递影像产生装置产生的一投射光至投影镜头，而投射光透过第二群透镜产生一中间影像。中间影像再透过第一群透镜聚焦于投影幕上产生一影像。影像的中心与光阀的中心位在成像光轴的同一侧，而中间影像的中心则位在成像光轴的另一侧。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

附图说明

图1为依照本发明较佳实施例的一种投影装置的示意图。

图2是本实施例投影装置应用二次成像概念的示意图。

图3是广角镜组于不同焦距下的光路模拟图。

图4是图1的投影装置于表1的参数条件下投影的模拟图。

具体实施方式

请参照图1，其未依照本发明较佳实施例的一种投影装置的示意图。投影装置10包括一投影镜头100与一影像产生装置200。影像产生装置200具有一光阀210用以提供一影像投射光至投影镜头100，其例如是一数字微镜组件(digitalmicro-mirror device，DMD)，但并不以此为限，任何达到此功能的装置皆可采用。投影镜头100包括第一群透镜110与第二群透镜120，其中，第二群透镜120设置于第一群透镜110与光阀210之间。第一群透镜110具有一成像光轴Ix与一第一有效折射率(effective refractive power)。第二群透镜120具有一第二有效折射率。如图1所示，投影镜头100更包括一第三群透镜130，其设置在第一群透镜110与第二群透镜120之间，并具有一第三有效折射率。本实施例的第一群透镜110、第二群透镜120与第三群透镜130分别具有的第一有效折射率、第二有效折射率与第三有效折射率皆为一正有效折射率。

并请参照图2，其为本实施例投影装置应用二次成像概念的示意图。光阀210设置在位置P1，其投射光入射至投影镜头100后，在位置P2会先产生倒立的一中间影像，接着，此中间影像会再次透过投影镜头100，以于位置P3的投影幕上形成一放大的正立影像。

在图1中，光阀210传递影像产生装置200产生的一投射光至投影镜头100，而投射光透过第二群透镜120会产生中间影像。第三群透镜130会传递此中间影像至第一群透镜110，其目的在使投射光至第一群透镜110时偏离成像光轴Ix距离缩小。中间影像再透过第一群透镜110聚焦于投影幕300(见图2)以产生一影像。本实施例的投影镜头100使影像的中心与光阀210的中心位在成像光轴Ix的同一侧，而中间影像的中心则位在成像光轴Ix的另一侧。以下逐一说明各群透镜的构成。

第一群透镜110是一广角镜组(wide angle lenses)，其有效焦距Fw的范围较佳为4mm≤Fw≤7mm。并请参照图3，其为广角镜组于不同焦距下的光路模拟图。由于当有效焦距Fw小于下限4mm时(参考最下方的图例)，投影镜头100的总长度将快速增加，造成成本增加，且广角镜组的设计较为困难。而当有效焦距Fw大于上限7mm时(参考最上方的图例)，会造成广角镜组的透镜过大，也会造成制造上的困难以及成本的增加，此外，也会造成其它二群透镜130、120的干涉问题。因此，较佳地限定有效焦距Fw位在4mm至7mm的范围内，可避免上述问题。如图1所示，第一群透镜110由数个透镜组成，如透镜L1至L6。以较佳的实施方式而言，透镜L1为一凸凹透镜，透镜L2为一双凹透镜，透镜L3为一凸凹透镜，透镜L4为一双凸透镜，透镜L5为一凹凸透镜，而透镜L6也为一凸凹透镜。

第三群透镜130例如是一场镜组(field lenses)，其有效焦距Ff的范围较佳为75mm≤Ff≤95mm。第三群透镜130可由透镜L7与L8所构成。以较佳的实施方式而言，透镜L7为一凹凸透镜，而L8为一双凸透镜。

第二群透镜120例如是一延伸镜组(relay lenses)，其有效焦距Fr的范围较佳为35mm≤Fr≤55mm。第二群透镜120包括一光栏122，光栏122用以控制投射光的通过量。第二群透镜120可由数个透镜组成，如透镜L9至L18。以较佳的实施方式而言，透镜L9为一凸凹透镜，透镜L10为一凸凹透镜，透镜L11亦为一凹凸透镜，透镜L12为一凸凹透镜，透镜L13为一双凹透镜，透镜L14为一双凸透镜，透镜L15为一凸凹透镜，透镜L16亦为一双凸透镜，而透镜L17为一双凸透镜，而透镜L18为一凹凸透镜。

投影镜头100的投影视角为至少120度角，且从投影镜头100至投影幕300的距离d与投影幕300其宽度W的关系为d/W≤1。举例来说，当投影镜头100与投影幕300的距离d为1m时，即可投射到100cm宽的屏幕大小。

本实施例上述第一群透镜110、第二群透镜120与第三群透镜130各透镜的光学数据与配置列举于表1中，然本发明的技术并不局限于此。表1中的透镜数据是按照投影幕300至光阀210间的透镜配置先后顺序排列。并请参照图4，其为图1的投影装置于表1的参数条件下投影的模拟图。

表1

透镜	^*镜面	曲率半径(m)	厚度/距离(mm)	折射率Nd，阿贝数Vd
					L1	1	0.0277	3.3959	1.806，40.9
	2	0.0556	13.0121
					L2	3	-0.0113	2.5144	1.531，56.0
	4	0.0358	1.3170
						5	0.0000	11.9037
L3	6	0.0091	8.0000	1.805，25.4
					L4	7	0.0455	6.9664	1.697，48.5
	8	-0.0660	1.7531
					L5	9	-0.1886	5.4878	1.625，35.7
	10	-0.1770	0.7390
					L6	11	0.0642	7.7419	1.805，25.4
	12	0.0535	46.0616
					L7	13	-0.0301	8.0000	1.531，56.0
	14	-0.0354	48.5608
					L8	15	0.0025	6.5885	1.755，52.3
	16	-0.0088	32.4716
					L9	17	0.0334	7.7425	1.743，49.3
	18	0.0163	9.5336
					L10	19	0.0234	4.4020	1.784，26.3
	20	0.0681	9.4430

L11	21	-0.0461	6.1312	1.805，25.4
						22	-0.0386	10.5004
L12	23	0.0406	5.4904	1.805，25.4
						24	0.0026	10.0033
L13	25	-0.0393	2.6426	1.806，40.9
					L14	26	0.0356	5.1009	1.620，60.2
	27	-0.0451	4.3934
					L15	28	-0.0027	1.2645	1.755，27.5
L16	29	0.0586	4.4606	1.497，81.5
						30	-0.0425	0.1000
L17	31	0.0384	3.9240	1.516，64.1
					L18	32	-0.0563	4.0471	1.805，25.4
	33	-0.0030	24.0000
						34	0.0000	1.0500	1.487，70.2
	35	0.0000	0.55

^*镜面是由该投影幕300侧的镜面向光阀210的方向依序编号。第一群透镜110的透镜L1与投影幕300的距离d(见图4)约270mm，第二群透镜120的透镜L17与光阀210的距离约4.5656mm。第一群透镜110的有效焦距Fw为5.14mm，第三群透镜130的有效焦距Ff为85.6mm，第二群透镜120的有效焦距Fr为46.47mm。这三群透镜构成的有效焦距约为2.8mm。如图4所示，投影镜头100的投影视角约为152度，其符合一般对于广角(视角至少为100度)或超广角(大于120度)投影镜头的要求。

一般的投影镜头是以一次成像的原理设计，故会产生倒立实像，其光阀与成像是位在光轴的不同侧，因此会造成前群镜片太大，导致制造技术的困难与成本的增加，更无法满足对于超广角投影镜头的需求。为了达到更短的投射距离，非轴上的反射面镜技术被广泛的使用，然而，此技术因离轴加上反射面镜的尺寸太大，造成组装、制造上的困难。而本实施例的投影装置是以二次成像的概念设计，各群透镜是设置在同一轴上，使得组装上较为容易。此外，本实施例的投影镜头其各群透镜可由现有透镜组合，避免了直接制造光学组件，如具特定镜面的透镜或是反射面镜的困难，无须花费更高的制造成本。

Claims

1.一种投影装置，用以将一影像投射至一投影幕上，该投影装置包括：

投影镜头，包括：

第一群透镜，具有成像光轴与第一有效折射率；以及

第二群透镜，具有第二有效折射率；以及

影像产生装置，具有光阀，其中，该第二群透镜设置于该第一群透镜与该光阀之间，该光阀传递该影像产生装置产生的一投射光至该投影镜头；

其中，该投射光透过该第二群透镜产生一中间影像，该中间影像透过该第一群透镜聚焦于该投影幕上产生一影像；

其中，该影像的中心与该光阀的中心位在该成像光轴的同一侧，该中间影像的中心位在该成像光轴的另一侧；

其中，该第一群透镜为一广角镜组，其有效焦距Fw的范围为：4mm≤Fw≤7mm。

2.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于该第一有效折射率为第一正有效折射率，该第二有效折射率为第二正有效折射率。

3.如权利要求2所述的投影装置，其特征在于该投影镜头更包括：

第三群透镜，位在该第一群透镜与该第二群透镜之间，并具有第三正有效折射率，该第三群透镜用以传递该中间影像至该第一群透镜。

4.如权利要求3所述的投影装置，其特征在于该第三群透镜为一场镜组，且该场镜组的有效焦距Ff的范围为：75mm≤Ff≤95mm。

5.如权利要求2所述的投影装置，其特征在于该广角镜组的投影视角至少为120度角。

6.如权利要求2所述的投影装置，其特征在于该第二群透镜为一延伸镜组。

7.如权利要求6所述的投影装置，其特征在于该延伸镜组的有效焦距Fr的范围为：35mm≤Fr≤55mm。

8.如权利要求7所述的投影装置，其特征在于该第二群透镜包括一光栏，该光栏用以控制该投射光的通过量。

9.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于从该投影镜头至该投影幕的距离d与该投影幕的宽度W之间的关系为：d/W≤1。