[發明專利]廣角投影鏡頭

有效

• 申請號: 201710822741.1
• 申請日: 2012-10-25
• 公開（公告）號: CN107490844B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 許雅伶;劉展瑜
• 申請（專利權）人: 揚明光學股份有限公司
• 主分類號: G02B13/06
• 分類號: G02B13/06;G02B13/18
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 杜文樹

本發明提供一種廣角投影鏡頭，其使用凹面混合式架構所設計的大光圈(f/1.67)廣角投影鏡頭。廣角鏡頭包括折射系統及反射系統，而其中折射系統包括多個球面透鏡及至少一個非球面透鏡的第一透鏡群及包括至少二個非球面透鏡及至少一個球面透鏡的第二透鏡群，該至少二個非球面透鏡中任兩者之間設置有該至少一個球面透鏡。本發明可縮小廣角投影鏡頭的尺寸，且能有效解決低幾何效率的問題，使超短焦投影機具有小型而方便攜帶的優點。

本申請是中國專利申請號為201210412909.9、申請日為2012年10月25日的、名稱為“廣角投影鏡頭”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本申請關于一種超廣角鏡頭，尤其，關于一種用于投影的超廣角鏡頭。

背景技術

目前廣角投影鏡頭可以有效縮短投影屏幕與投影機之間的距離，并且得到大尺寸的投影畫面。然而，廣角投影鏡頭所衍生出的像差，如畸變(Distortion)、場曲(FieldCurvature)、像散(Astigmatism)等，皆是目前廣角投影鏡設計上必須面對的難題。為確保達到一定的光學質量，通常會縮小光圈，而大多數廣角鏡頭的焦數(f/#)通常介于2.4～2.7，甚至更大。

一般廣角投影鏡頭要同時達到縮短焦距的目標并克服像差的問題，通常會以以下三種方式設計廣角投影鏡頭：

1.折射式：鏡頭中全數以透鏡進行設計，通常采用球面透鏡或非球面透鏡以達到廣角功能。

2.反射式：鏡頭中全數以反射鏡進行設計，通常采用球面、非球面或平面反射鏡。

3.混合式(折射+反射)：鏡頭中靠近物點的一側采用多種折射透鏡，而最后在像點的一側則以反射鏡達到廣角的設計，其中再以反射鏡種類來細分，又可分平板、凸面及凹面式三種不同的反射鏡。

然而上述三種方式仍具有以下的缺點或問題：

1.折射式：此種架構的鏡頭中鏡片數目繁多，導致鏡身過長，且所產生的色散，如橫向色差(Lateral Color)或縱向色差(Axial Color)、像差(Aberration)與幾何失真(Optical Distortion)皆不易消除。此外，此種架構因鏡片數目太多，使設計上復雜度高，可制造性極低。

2.反射式：由于鏡頭中沒有使用折射鏡片，可達到零色散，但因為全部都是反射式鏡片，且需要多片非球面反射鏡或自由曲面反射鏡，可制造性極低。

3.混合式(折射+反射)：此種架構的鏡頭是綜合上述兩種方式，同時考慮光學特性與可制造性，為目前市面上最常見的架構。為了達到超廣角及避免光徑長度大于投影距離，須將直行的光徑進行轉折，使對應的光學組件與機構尺寸也隨之變大，造成組件制造難度大幅增加。若采用制作復雜的自由曲面反射鏡，也會造成相當敏感的組裝公差。此外，在上述三種反射鏡中，平板式反射鏡無曲率，因此若要達到更廣角的效果，必須由鏡頭本身或依靠調整鏡頭與反射鏡的距離來完成，如此鏡頭會變得較長，而犧牲了空間。凸面式反射鏡雖有曲率可補償像差等功能，但因幾何形狀的關系，其機構設計將不易包覆凸面鏡，因此現今多為外露式設計，但這樣的設計則會增加鏡面受損的機率，一來無防塵效果，二來穩定性也不佳，只適合壁掛式設計。凹面式反射鏡擁有凸面式反射鏡的功能，可克服鏡面外露問題，是目前短焦投影機設計者設計廣角投影鏡頭時較佳的選擇。雖然凹面式反射鏡搭配混合式的設計可解決上述平面及凸面反射鏡所造成的問題，但為了達到廣角的效果，體積比起一般前投式投影機還是大了許多，從許多設計中可以看到為了縮短鏡身長度，鏡頭中會加入反射鏡作轉折，但這樣一來鏡頭的寬度或高度則會增加，如此截長補短的設計方式無法有效縮短鏡身。

因此，要設計出一種廣角的投影鏡頭，使其焦距縮短以達到鏡身長度減小，且在大光圈的條件下不會產生一般廣角投影鏡頭所衍生的像差，是目前極為需要克服的難題。

本申請申請人鑒于公知技術中的不足，經過悉心試驗與研究，并本著鍥而不舍的精神，終于構思出本申請，能夠克服現有技術的不足，以下為本申請的簡要說明。