CN105334684A - 投影机及其投影镜头 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种投影机及其投影镜头，包含一影像光源产生装置以一投影镜头。该投影镜头包含有一中继光学系统及一投影光学系统；该中继光学系统包含一对焦光学组及一聚光光学组，而该对焦光学组与该聚光光学组分别包含至少一片透镜；另外，该对焦光学组可于该聚光光学组与该影像光源产生装置之间移动；该投影光学系统包含有一投影镜群以及一反射镜，该投影镜群位于该反射镜与该中继光学系统之间，当该影像光源产生装置产生该影像光束时，该影像光束通过该中继光学系统，并穿透该投影镜群后，透过该反射镜反射而反向穿透该投影镜群后，投射至该成像面。

Description

投影机及其投影镜头

技术领域

本发明与光学投影装置有关；特别是指一种投影机及其投影镜头。

背景技术

随着视讯技术的进步，投影机越来越普及，其用以将影像清晰地呈现在屏幕上的投影镜头更是核心元件之一。而随着使用空间的限制，为能在小空间也能达到清晰投影的效果，投影机的投影镜头逐渐往短焦投影镜头的方向进行设计，但为使短距离也能具有良好投射效果，短焦镜头通常会使用数量较多且体积较大的透镜来达到短焦同时又高光学功率的效果。

如此一来，现有的短焦投影镜头不仅体积大且重量重，而无法达成现今所提倡小型化与轻量化的设计，更因内部透镜既多又重，故制作时则必须耗费较长的组立工时，且其材料成本亦较昂贵。

而为改善上述缺点，遂有业者研发一种背投式投影机，即是在内部利用反射镜将投影机的影像光束反射以透射至成像面上，但此种机种由于无对焦功能，在设置上只能设置在离成像面固定距离的位置上，并无法依据不同的投影环境改变设置位置，进而大幅地降低其适用性。是以，综合以上所述可得知，已知的投影机与投影镜头的光学设计仍未臻完善，且有待改进之处。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的用于提供一种投影机及其投影镜头，除可有效缩小体积及降低成本，同时具有高光学效能外，更能达到调整对焦的目的，进而增加该投影机的适用性。

缘以达成上述目的，本发明所提供投影机包含一影像光源产生装置以及一投影镜头。其中，该影像光源产生装置用以产生一影像光束。该投影镜头用以接收该影像光束并投射至一成像面，且包含有自接近该影像光源产生装置的一侧至远离该影像光源产生装置的一侧依序排列的一中继光学系统以及一投影光学系统；该中继光学系统包含有一对焦光学组以及一聚光光学组，而该对焦光学组与该聚光光学组分别包含有至少一片透镜，且该对焦光学组较该聚光光学组接近该影像光源产生装置；另外，该对焦光学组可于该聚光光学组与该影像光源产生装置之间，相对该聚光光学组往复移动；该投影光学系统包含有一投影镜群以及一反射镜，该投影镜群位于该反射镜与该中继光学系统之间，而该投影镜群具有一第一光学面以及一第二光学面，且该第一光学面较该第二光学面接近该聚光光学组。

依据上述构思，本发明还提供有一种投影镜头，用以接收一影像光束并投射至一成像面，且包含有一中继光学系统以及一投影光学系统。其中，该中继光学系统包含有一对焦光学组以及一聚光光学组，而该对焦光学组与该聚光光学组分别包含有至少一片透镜，且该对焦光学组可相对该聚光光学组移动。该投影光学系统包含有一投影镜群以及一反射镜，该投影镜群位于该反射镜与该聚光光学组之间，而该投影镜群具有一第一光学面以及一第二光学面，且该第一光学面较该第二光学面接近该聚光光学组。

由此，当该影像光源产生装置产生该影像光束时，该影像光束依序通过该对焦光学组以及该聚光光学组，并自该第一光学面射入该投影镜群，再由该第二光学面离开该投影镜群，并透过该反射镜反射后，该影像光束自该第二光学面再度射入该投影镜群，再由该第一光学面离开该投影镜群后，投射至该成像面。

如此一来，透过上述的设计，便可有效地缩小投影机的体积及降低成本，同时使投影镜头具有高光学效能。除此之外，更能达到使投影镜头具有调整对焦的目的，进而增加投影机的适用性。

附图说明

图1为本发明投影机的架构图；

图2为本发明较佳实施例的投影镜头的结构图；

图3揭露影像光束透过投影镜头投射至成像面；

图4A至图4D为物距与透镜间距的关系曲线图。

【符号说明】

100投影机

10影像光源产生装置

P影像光束

F棱镜

20投影镜头

22中继光学系统

221对焦光学组222该聚光光学组

L1遮蔽透镜L2～L9透镜

24投影光学系统

G投影镜群

L10、L11透镜

S1第一光学面S2第二光学面

R反射镜

200布幕

D1～D4距离

具体实施方式

为能更清楚地说明本发明，兹举较佳实施例并配合图示详细说明如后，请参图1至图3所示，为本发明一较佳实施例的投影机100，其包含有一影像光源产生装置10以及一投影镜头20。该影像光源产生装置10用以读取一影像来源的影像信息，且具有一片棱镜F，并依据读取的影像信息产生对应的一通过该棱镜F的影像光束P。该投影镜头20用以接收该影像光束P且经过预定效果的光学处理后投射至一成像面。该投影镜头20包含有自接近该影像光源产生装置10的一侧至远离影像光源产生装置10的一侧依序排列的一中继光学系统22以及一投影光学系统24。其中：

请参阅图2，于本实施例中，该中继光学系统22包含有自接近该影像光源产生装置10的一侧至远离影像光源产生装置10的一侧依序排列的一遮蔽透镜L1、一对焦光学组221以及一聚光光学组222。该遮蔽透镜L1位于投影镜头20最接近该影像光源产生装置10的位置上，除可提供光学效果外，亦可用以阻挡灰尘进入该投影镜头20之中，同时可以达到保护该投影镜头20的其他内部构件的目的。该对焦光学组221可于该聚光光学组222与该影像光源产生装置10之间，相对该聚光光学组222往复移动而达到调整对焦的目的。于本实施例中，该对焦光学组221包含四片透镜L2～L5以及一光圈ST，且该光圈位于透镜L4与透镜L5之间，且所述透镜L2～L5分别形成有不同对焦镜群，而可分别以不同于其他镜群的移动轨迹相对该聚光光学组222移动，且于本实施例的所述透镜L2～L5依据不同对焦物距而以不同轨迹移动，而使其与邻近构件之间的距离的曲线可由图4A至图4D看出，且物距由250毫米至400毫米时，各透镜L2～L5与邻近构件间距离D1～D4的详细数据如下表所示：

物距(mm)	250	275	300	325	350	375	400
								距离D1(mm)	14.482277	14.481682	14.506845	14.557766	14.634446	14.736884	14.865081
距离D2(mm)	-0.005251	0.167873	0.3	0.39113	0.441262	0.450398	0.418536
								距离D3(mm)	2.642403	2.569659	2.50671	2.453557	2.410198	2.376634	2.352866
距离D4(mm)	2.619951	2.388488	2.200091	2.05476	1.952495	1.893296	1.877163

该聚光光学组222的功能在于依据所须的光学效果将影像光束传导至该投影光学系统24。另外，于本实施例中，该聚光光学组222包含四片透镜L6～L9，且该聚光光学组的部份透镜L6～L8的上部被切削而使所述透镜L6～L8呈现不对称的形状。当然，在实际实施上，该对焦光学组221与该聚光光学组222的透镜数与镜片形状并不以此为限，亦可依不同光学设计的需求进行对应的调整与改变。

续参阅图1与图2，该投影光学系统24包含有一投影镜群G以及一反射镜R，该投影镜群G位于该反射镜R与该中继光学系统22之间，且包含有一复合透镜L10以及一单层透镜L11，且该投影镜群G的复合透镜L10接近该中继光学系统22的镜面为一第一光学面S1，而该单层透镜L11接近该反射镜R的镜面为一第二光学面S2，而使得该第一光学面S1较该第二光学面S2接近该中继光学系统22。该反射镜R朝向该投影镜群G的镜面为凹面镜并为非球面表面。当然，在实际实施上，该反射镜R朝向该投影镜群G的镜面亦可依不同光学需求而改用球面镜面或是其他自由曲面。

由此，请参阅图3，并续参阅图1与图2，当该影像光源产生装置10产生该影像光束P时，该影像光束P进入该投影镜头20，且先通过该遮蔽透镜L1、该对焦光学组221以及该聚光光学组222后，自该第一光学面S1射入该投影镜群G，再由该第二光学面S2离开该投影镜群G，并透过该反射镜R朝向该投影镜群G的镜面反射后，该影像光束P自该第二光学面S2再度射入该投影镜群G，再由该第一光学面S1离开该投影镜群G，并穿透该聚光光学组中最接近该投影光学系统的镜片L9后，再自该投影镜头20射出而投射至一布幕200(即成像面)。

而必须说明的是，透过上述的该投影光学系统的反射镜R反射该影像光束P、以及该投影镜群G被该影像光束P重复穿透而达到二次光学效果的光学设计，即可在缩小镜片大小与体积后，亦可有效地即可达到高光学效能的设计，进而有效地达到短焦及小型化的效果。

另外，由图2可看出本发明的该中继光学系统22的光学元件(即透镜L1～L9与光圈ST)的数量大于该投影光学系统24的光学元件(即透镜L10～L11与反射镜R)的数量，而此设计的目的在于可供该影像光束P穿过该中继光学系统22时，能产生较好的光学效果，而可提供短焦投影时，仍能具有良好的投影成像效果。

再者，该影像光束P由该第一光学面S1射出时所通过面积不大于该第一光学面S1的面积的2分之1。另外，该影像光束P于射出该投影镜头20前所共同通过的最后一片透镜(即透镜L9)中，反射前的光学路径与反射后的光学路径不相交，进而可避免光学干扰以提升投影成像的质量。除此之外，前述的透镜L6～L8呈现不对称的形状的原因，在于被该反射镜R反射后的该影像光束不会穿透上述的所述透镜，便可有效地避免光学干扰的情形发生，进而达到提升薄型化与光学效能的效果。

必须说明的是，以上所述仅为本发明较佳可行实施例而已，举例来说，在其他实施态样中，该遮蔽镜片L1亦可呈现可移动的设计，使该投影镜头20进行光学对焦的位置能更加地接近反射前的光学路径与反射后的光学路径不相交，进而提升对焦与光学效果。另外，举凡应用本发明说明书及权利要求范围所为之等效变化，理应包含在本发明的专利范围内。

Claims (14)

1.一种投影机，其特征在于，包括：

一影像光源产生装置，用以产生一影像光束；以及

一投影镜头，用以接收该影像光束并投射至一成像面，且包含有自接近该影像光源产生装置的一侧至远离该影像光源产生装置的一侧依序排列的一中继光学系统以及一投影光学系统；该中继光学系统包含有一对焦光学组以及一聚光光学组，而该对焦光学组与该聚光光学组分别包含有至少一片透镜，且该对焦光学组较该聚光光学组接近该影像光源产生装置；另外，该对焦光学组于该聚光光学组与该影像光源产生装置之间，相对该聚光光学组往复移动；该投影光学系统包含有一投影镜群以及一反射镜，该投影镜群位于该反射镜与该中继光学系统之间，而该投影镜群具有一第一光学面以及一第二光学面，且该第一光学面较该第二光学面接近该聚光光学组；

由此，当该影像光源产生装置产生该影像光束时，该影像光束依序通过该对焦光学组以及该聚光光学组，并自该第一光学面射入该投影镜群，再由该第二光学面离开该投影镜群，并透过该反射镜反射后，该影像光束自该第二光学面再度射入该投影镜群，再由该第一光学面离开该投影镜群后，投射至该成像面。

2.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，该聚光光学组的至少一片透镜为多片透镜，且该影像光束透过该反射镜反射，并由该第一光学面离开该投影镜群后，还穿透该聚光光学组中部分靠近该投影镜群的透镜，再投射至该成像面。

3.如权利要求1或2所述的投影机，其特征在于，该影像光束于投射至该成像面前所通过最后一片透镜中，反射前的光学路径与反射后的光学路径不相交。

4.如权利要求2所述的投影机，其特征在于，该聚光光学组中的部分透镜呈不对称的形状。

5.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，该影像光束由该第一光学面射出时所通过的面积，不大于该第一光学面的面积的2分之1。

6.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，该投影镜头还包含有一遮蔽透镜，且该遮蔽透镜位于该对焦光学组与该影像光源产生装置之间。

7.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，该对焦光学组的至少一片透镜为多片透镜，且该对焦光学组还具有一光圈，且该光圈位于该对焦光学组其中两片镜片之间。

8.一种投影镜头，其特征在于，用以接收一影像光束并投射至一成像面，且包含有一中继光学系统以及一投影光学系统，其中：

该中继光学系统包含有一对焦光学组以及一聚光光学组，而该对焦光学组与该聚光光学组分别包含有至少一片透镜，且该对焦光学组相对该聚光光学组移动；

该投影光学系统包含有一投影镜群以及一反射镜，该投影镜群位于该反射镜与该聚光光学组之间，而该投影镜群具有一第一光学面以及一第二光学面，且该第一光学面较该第二光学面接近该聚光光学组；

由此，当该投影镜头接收该影像光束后，该影像光束依序通过该对焦光学组以及该聚光光学组，并自该第一光学面射入该投影镜群，再由该第二光学面离开该投影镜群，并透过该反射镜反射后，该影像光束自该第二光学面再度射入该投影镜群，再由该第一光学面离开该投影镜群后，投射至该成像面。

9.如权利要求8所述的投影镜头，其特征在于，该对焦光学组的至少一片透镜为多片透镜，且形成有多组对焦镜群，而所述对焦镜群分别以不同于其他镜群的移动轨迹相对该聚光光学组移动。

10.如权利要求9所述的投影镜头，其特征在于，该对焦光学组还具有一光圈，且该光圈位于该对焦光学组其中两片镜片之间。

11.如权利要求8所述的投影镜头，其特征在于，该聚光光学组中的部分透镜呈不对称的形状。

12.如权利要求8所述的投影镜头，其特征在于，还包含有一遮蔽透镜，且该遮蔽透镜较该对焦光学组远离该聚光光学组，而使该对焦光学组位于该遮蔽透镜与该聚光光学组之间。

13.如权利要求8所述的投影镜头，其特征在于，该反射镜朝向该至少一片透镜的镜面为凹面。

14.如权利要求8所述的投影镜头，其特征在于，该反射镜朝向该至少一片透镜的镜面为非球面表面。