[发明专利]广角投影镜头

说明书

本发明提供一种广角投影镜头，其使用凹面混合式架构所设计的大光圈(f/1.67)广角投影镜头。广角镜头包括折射系统及反射系统，而其中折射系统包括多个球面透镜及至少一个非球面透镜的第一透镜群及包括至少二个非球面透镜及至少一个球面透镜的第二透镜群，该至少二个非球面透镜中任两者之间设置有该至少一个球面透镜。本发明可缩小广角投影镜头的尺寸，且能有效解决低几何效率的问题，使超短焦投影机具有小型而方便携带的优点。

本申请是中国专利申请号为201210412909.9、申请日为2012年10月25日的、名称为“广角投影镜头”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本申请关于一种超广角镜头，尤其，关于一种用于投影的超广角镜头。

背景技术

目前广角投影镜头可以有效缩短投影屏幕与投影机之间的距离，并且得到大尺寸的投影画面。然而，广角投影镜头所衍生出的像差，如畸变(Distortion)、场曲(FieldCurvature)、像散(Astigmatism)等，皆是目前广角投影镜设计上必须面对的难题。为确保达到一定的光学质量，通常会缩小光圈，而大多数广角镜头的焦数(f/#)通常介于2.4～2.7，甚至更大。

一般广角投影镜头要同时达到缩短焦距的目标并克服像差的问题，通常会以以下三种方式设计广角投影镜头：

1.折射式：镜头中全数以透镜进行设计，通常采用球面透镜或非球面透镜以达到广角功能。

2.反射式：镜头中全数以反射镜进行设计，通常采用球面、非球面或平面反射镜。

3.混合式(折射+反射)：镜头中靠近物点的一侧采用多种折射透镜，而最后在像点的一侧则以反射镜达到广角的设计，其中再以反射镜种类来细分，又可分平板、凸面及凹面式三种不同的反射镜。

然而上述三种方式仍具有以下的缺点或问题：

1.折射式：此种架构的镜头中镜片数目繁多，导致镜身过长，且所产生的色散，如横向色差(Lateral Color)或纵向色差(Axial Color)、像差(Aberration)与几何失真(Optical Distortion)皆不易消除。此外，此种架构因镜片数目太多，使设计上复杂度高，可制造性极低。

2.反射式：由于镜头中没有使用折射镜片，可达到零色散，但因为全部都是反射式镜片，且需要多片非球面反射镜或自由曲面反射镜，可制造性极低。

3.混合式(折射+反射)：此种架构的镜头是综合上述两种方式，同时考虑光学特性与可制造性，为目前市面上最常见的架构。为了达到超广角及避免光径长度大于投影距离，须将直行的光径进行转折，使对应的光学组件与机构尺寸也随之变大，造成组件制造难度大幅增加。若采用制作复杂的自由曲面反射镜，也会造成相当敏感的组装公差。此外，在上述三种反射镜中，平板式反射镜无曲率，因此若要达到更广角的效果，必须由镜头本身或依靠调整镜头与反射镜的距离来完成，如此镜头会变得较长，而牺牲了空间。凸面式反射镜虽有曲率可补偿像差等功能，但因几何形状的关系，其机构设计将不易包覆凸面镜，因此现今多为外露式设计，但这样的设计则会增加镜面受损的机率，一来无防尘效果，二来稳定性也不佳，只适合壁挂式设计。凹面式反射镜拥有凸面式反射镜的功能，可克服镜面外露问题，是目前短焦投影机设计者设计广角投影镜头时较佳的选择。虽然凹面式反射镜搭配混合式的设计可解决上述平面及凸面反射镜所造成的问题，但为了达到广角的效果，体积比起一般前投式投影机还是大了许多，从许多设计中可以看到为了缩短镜身长度，镜头中会加入反射镜作转折，但这样一来镜头的宽度或高度则会增加，如此截长补短的设计方式无法有效缩短镜身。

因此，要设计出一种广角的投影镜头，使其焦距缩短以达到镜身长度减小，且在大光圈的条件下不会产生一般广角投影镜头所衍生的像差，是目前极为需要克服的难题。

本申请申请人鉴于公知技术中的不足，经过悉心试验与研究，并本着锲而不舍的精神，终于构思出本申请，能够克服现有技术的不足，以下为本申请的简要说明。