專利名稱：光學引擎及其廣角投影鏡頭模塊的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種廣角投影鏡頭模塊，特別是涉及一種具有短投射距離的廣角投影鏡頭模塊。
背景技術：
數字投影已被廣泛的應用以顯示影音或是電子信號。數字投影機需要適當的顯示裝置，無論是用于教育、家庭、廣告或是視訊會議等用途。
投射率(throwratio)是決定一適當投影裝置的重要參數。 一般來說，投射率(throw ratio)—詞可以被限定為投射距離除以畫面尺寸(例如，畫面寬度)。現有投影機的典型投射率大約等于2。然而，當顯示裝置的投影尺寸變大時，其厚度也隨著投影尺寸增加。因此，針對大尺寸的顯示裝置，有降低投射率的必要。
發明內容
在一第一實施例中，本發明提供一種廣角投影鏡頭模塊，依序從一出光側包4舌以下元件
(a) —第一鏡頭組，具有一凸面非球面反射面；
(b) —第二鏡頭組，具有負折射能力，具有至少一非球面；
(c) 一第三鏡頭組，具有大致上零折射能力，其中，該廣角投影鏡頭模塊的一孔徑欄(aperturestop)位于該第三鏡頭組之中，或，鄰近該第三鏡頭組；以及
(d) —第四鏡頭組，具有正折射能力，其中，以下公式(1)至(4)被滿足10〈If!/fI <30 公式(1);4.0 < I f2/f I < 8,0 7>式(2);25<|f3/f| <50 7>式(3);以及3.5<|f4/f| <6 公式(4)，其中，F代表該廣角投影鏡頭模塊的焦距；Fi代表該第一鏡頭組的焦距； F2代表該第二鏡頭組的焦距；F3代表該第三鏡頭組的焦距；F4代表該第四鏡 頭組的焦距。
該第一實施例的廣角投影鏡頭模塊，其更滿足以下公式(5):
l成像圓的直徑/Fl >4,5 公式(5)
其中，該成像圓的直徑等于一后影像高度的兩倍。
在第一實施例中，該廣角投影鏡頭模塊更具有一曝光率，該曝光率小于 或大約等于F/2.8，且具有一有效焦距約為4毫米。
在第一實施例中，該第四鏡頭組包括至少四正鏡頭元件，且該第四鏡頭 組的該多個正4t頭元件的平均阿貝值(Abbe)大于70。
在第一實施例中，其中，該第四鏡頭組的該多個正鏡頭元件的平均阿貝 值(Abbe)大于80。
在本發明第二實施例中，提供了一種廣角投影鏡頭模塊，依序從一出光 側包括以下元件
(a) —第一鏡頭組，具有一凸面非球面反射面；
(b) —第二鏡頭組，具有負折射能力，具有至少一非球面；
(c) 一第三鏡頭組，具有大致上零折射能力，其中，該廣角投影鏡頭模塊 的一孔徑欄位于該第三鏡頭組之中，或，鄰近該第三鏡頭組；以及
(d) —第四鏡頭組，具有正折射能力， 其中，以下公式(1)至(4)被滿足 -25〈(Fi/F)〈畫15 公式(1); 5 <(F2/F) < 6 公式(2); 35<(F3/F)<40 公式(3);以及 -4.5<(F4/F)<-3.5 公式(4)，
其中，F代表該廣角投影鏡頭模塊的焦距；Fi代表該第一鏡頭組的焦距； F2代表該第二鏡頭組的焦距；F3代表該第三鏡頭組的焦距；F4代表該第四鏡 頭組的焦距。
在該第二實施例中，該廣角投影鏡頭模塊更滿足以下公式(5):
I成像圓的直徑/F I > 4.5 公式(5)
其中，該成像圓的直徑等于一后影像高度的兩倍。
本發明第三實施例提供了 一種廣角投影鏡頭模塊，依序從一 出光側包括以下元件
(a) —第一鏡頭組，具有一凸面非球面反射面；
(b) —第二鏡頭組，具有負折射能力，具有至少一非球面；
(c) 一第三鏡頭組，具有大致上零折射能力，其中，該廣角投影鏡頭模塊 的一孔徑欄位于該第三鏡頭組之中，或，鄰近該第三鏡頭組；以及
(d) —第四鏡頭組，具有正折射能力， 其中，以下公式(1)至(4)被滿足 15〈If^1 <25 公式(1); 5.0<|F2/F| <7.0 7>式(2); 35<|F3/F| <40 公式(3);以及 4.0<|f4/f| <4.5 公式(4)，
其中，F代表該廣角投影鏡頭模塊的焦距；F!代表該第一鏡頭組的焦距； F2代表該第二鏡頭組的焦距；F3代表該第三鏡頭組的焦距；F4代表該第四鏡 頭組的焦距。
第三實施例中，該廣角投影鏡頭模塊，其更滿足以下公式(5):
任何主光束與光軸之間的夾角<5度 公式(5)。
第三實施例的廣角投影鏡頭模塊中，該第四鏡頭組包括至少四正鏡頭元 件，且該第四鏡頭組的該多個正鏡頭元件的平均阿貝值(Abbe)大于70。
第三實施例的廣角投影鏡頭模塊中，該第四鏡頭組的該多個正鏡頭元件 的平均阿貝值(Abbe)大于80。
本發明第四實施例提供了一種光學引擎，用于一顯示裝置，包括
一光源，提供一光束；
一中繼光學系統；以及
一廣角投影鏡頭模塊，包括
一第一鏡頭組，具有一凸面非球面折光鏡，設于該廣角投影鏡頭模塊的 一出光側；
一第二鏡頭組，具有負折射能力，具有至少一非球面，其中，該光束從 該光源行進經過該中繼光學系統以及該廣角投影鏡頭模塊，以產生一輸出影 像具有一半視場角約為65°，且該輸出影像大致上沒有畸變(distortion)。
本發明第四實施例中，該輸出影像的一投影影像尺寸至少為50英寸(對 角線長度)，并且不需要梯形4交正(keystone correction)。本發明第四實施例中，該輸出影像的一投影影像規格可以為4x3、 5x3 或16x9。
本發明第四實施例中，該第二鏡頭組包括一第 一鏡頭元件以及一第二鏡 頭元件，該第一鏡頭元件具有負折射能力，該第二鏡頭元件具有一非球面， 其中，該第二透鏡組的焦距與該廣角投影鏡頭模塊的焦距比率(F2/F)具有以 下關系
5<F2/F<6。
本發明第四實施例中，該廣角投影鏡頭模塊更包括一第三透鏡組，鄰近 該第二透鏡組，該第三透鏡組具有折射能力，其中，該第三透鏡組的焦距與 該廣角投影鏡頭模塊的焦距比率(F3/F)具有以下關系
35<F3/F<40。
本發明第四實施例中，該廣角投影鏡頭模塊更包括一第四透鏡組，鄰近 該第三透鏡組，該第四透鏡組具有正折射能力，其中，該第四透鏡組的焦距 與該廣角投影鏡頭模塊的焦距比率(F4/F)具有以下關系
-4.5< F4/F<-4。
本發明第四實施例中，該廣角投影鏡頭模塊更包括 一第三鏡頭組，具有大致上零折射能力，其中，該廣角投影鏡頭模塊的 一孔徑欄位于該第三鏡頭組之中，或，鄰近該第三鏡頭組；以及 一第四鏡頭組，具有正折射能力， 其中，以下公式(1)至(4)被滿足 15<|F"F| <25 公式(l); 5.0<|F2/F| <7.0 7>式(2); 35<|F3/F| <40 乂>式(3);以及
4.0<|F4/F| <4.5 公式(4)，
其中，F代表該廣角投影鏡頭模塊的焦距；F,代表該第一鏡頭組的焦距； F2代表該第二鏡頭組的焦距；F3代表該第三鏡頭組的焦距；F4代表該第四鏡 頭組的焦距。
本發明第五實施例提供了一種廣角投影鏡頭模塊，包括 一凸面非球面反射鏡；以及 一折射透鏡組，具有正折射能力， 其中，以下公式(1)至(2)被滿足15< I Freflective/F I <25 公式(1);以及
1.5<|Frefractive/F| <2.0 公式(2),
其中，F代表該廣角投影鏡頭模塊的焦距；Frefleetive代表該凸面非球面反 射鏡的焦距；Frefraetive代表該折射透鏡組的焦距。
本發明第五實施例中，該廣角投影鏡頭模塊更滿足以下公式(3):
I成像圓的直徑/F I > 4.5 7>式(3)
其中，該成像圓的直徑等于一后影像高度的兩倍。
本發明第五實施例中，該廣角投影鏡頭模塊更滿足以下公式(3):
|d/F| >10 公式(3)
其中，d代表該凸面非球面反射鏡與一第 一折射透鏡(L2)表面的距離。 本發明的廣角投影鏡頭模塊應用 一緊密的投影鏡頭，具有較短的路徑距 離，因此，最小化一光學引擎所需要的空間。
圖l是顯示本發明一實施例的廣角投影鏡頭模塊；
圖2A是顯示該實施例的一投影光路的前視圖2B是顯示該第一鏡頭元件的一實施例；
圖2C是顯示該實施例的投影光路的側視圖；以及
圖3是顯示本發明實施例的一光學引擎。
主要元件符號說明
1 ~廣角投影鏡頭模塊
Gl 第一鏡頭組
G2 第二鏡頭組
G3-第三鏡頭組
G4 第四鏡頭組
Ll 第一鏡頭元件
L2 第二鏡頭元件
L3 第三鏡頭元件
10~光學引擎
12~光源
15 ~中繼元件16~成像器
r 廣角投影鏡頭模塊
151 ~聚焦元件 152~平板折光鏡 153 ~棱鏡
具體實施例方式
圖l是顯示本發明一實施例的廣角投影鏡頭模塊1,其包括四個鏡頭組 (從一出光側排序) 一第一鏡頭組G1、 一第二鏡頭組G2、 一第三鏡頭組G3、 以及一第四鏡頭組G4。 「出光側」是指該廣角投影鏡頭模塊1的具有一大非 球面反射折光鏡(第一鏡頭組Gl)的那一側。
如圖1所顯示的，該第一透鏡組G1包括一第一鏡頭元件Ll,其為一非 球面反射鏡。特別是，該第一透鏡組G1為一凸面非球面鏡。該第一鏡頭組 Gl中的F"F比值可以為-3(KF,/F《10，其中，F1代表該第一鏡頭組的焦距， F代表該廣角投影鏡頭模塊的焦距，該第一鏡頭組Gl提供一負折射能力。 該第二鏡頭組G2包括一第二鏡頭元件L2以及一第三鏡頭元件L3，該第二 鏡頭元件L2具有負折射能力，該第三鏡頭元件L3具有一非球面。較佳地， 該第二鏡頭組G2具有負折射能力。該第二鏡頭組G2中的F2/F比值可以為 4.0<F2/F<8.0,其中，F2代表該第二鏡頭組的焦距。該第三透鏡組G3包括三 個透鏡元件，其通過粘著材料貼附或是膠合。該第三鏡頭組G3大致上具有 些微的折射能力。較佳地，該第三鏡頭組G3稍稍具有負折射能力。該第三 鏡頭組G3中的F3/F比值可以為25<F3/F<50，其中，F3代表該第三鏡頭組的 焦距。在此例子中，該廣角投影鏡頭模塊1的一孔徑欄位于該第三鏡頭組 G3之中或，鄰近該第三鏡頭組G3。該第四鏡頭組G4包括六個透鏡元件。 特別是，該第四鏡頭組G4具有正折射能力。該第四鏡頭組G4中的F4/F比 值可以為3.5<|F4/F|<6.0,其中，F4代表該第四鏡頭組的焦距。
該第一鏡頭組G1較佳為一凸面非球面鏡，特別是一高階非球面折光鏡， 相對于一光軸，具有可旋轉對稱性。該折光鏡表面的非球面輪廓降低了該廣 角投影鏡頭模塊l的畸變。例如，該第一鏡頭元件Ll,位于鄰近該出光側， 可具有四組鏡頭組中最大的直徑。在一變形例中，該第一鏡頭組G1的該第 一鏡頭元件Ll具有充分大的直徑以將一影^象投影至一大區域，例如，具有半視場角大于60°,較佳大于70°，最佳約為68。，朝出光側的方向，大致上 沒有畸變。
在一實施例中，該第一鏡頭組的該第一鏡頭元件L1的直徑大于300mm 并小于350mm。在一變形例中，該第一鏡頭元件L1的直徑為316mm。因此， 該第一鏡頭元件可提供大約120°至140°的視場。
該第一鏡頭元件Ll可以為一反射鏡，僅有單一非球面反射面，其可降 低畸變效果，并提供大視場。該非球面的形狀可以由以下公式所限定
<formula>formula see original document page 14</formula>
其中，Z代表距離系統光軸一距離r的位置的表面凹陷(surface sag)， c 代表鏡片位于光軸的曲率(l/mm)， r代表徑向座標(mm), k代表圓錐常數，"2 代表二階項的參數，"4代表四階項的參數，^代表六階項的參數，"s代表八 階項的參數，"i。代表十階項的參數，"12代表十二階項的參數。
如圖1、圖2A以及圖2C所顯示的，搭配參照圖2B，該第一鏡頭元件 Ll在前投影影用時的使用區域位于一離軸(off-axial)位置，也因此該第一鏡 頭元件L1的外孔徑形狀較佳為矩形(約為125mm X 165mm)或是梯形(具有 高度125.2mm，頂部寬度為120mm，以及底部寬度為165mm)。在一方面， 該第一鏡頭元件可以為光學迭合拋光的玻璃或金屬，例如銅或是鋁。其也可 以通過將聚合物模具成形，例如曱基丙烯酸酯聚合物(PMMA)或是丙烯酸聚 合物。
在一變形例中，該第一鏡頭元件具有稍;微的曲面并具有一致的厚度。 該第二鏡頭元件G2較佳具有負折射能力。在一實施例中，該第二鏡頭
元件G2包括多個透鏡元件。例如，該第二鏡頭元件L2鄰近于該出光側，
具有該第二鏡頭組G2的透鏡中最大的直徑。
在一變形例中，該第二鏡頭元件L2的直徑介于60mm以及70mm之間，
較佳為63mm。
參照圖1，該第二鏡頭組G2更包括該第三鏡頭元件L3，具有至少一非 球面。該非球面可降低畸變，并仍提供大視場。在一方面，該第三鏡頭元件 L3可以為光學聚合物，具有折射系數約1.49以及阿貝值(Abbe)約為57.2， 例如曱基丙烯酸酯聚合物(PMMA)。該非球面的形狀也可以由上述等式I所 限定。該第二鏡頭元件L2表面的曲率半徑大致上等于該第三鏡頭元件L3的相 對應表面的曲率半徑。
在一變形例之中，該第二鏡頭元件G2包括二彎月形并彼此套迭的元件， 一第一彎月形元件的材質為玻璃， 一第二彎月形元件的材質為塑膠。
在另一實施例中，該第三鏡頭元件L3為一半球形非球面透鏡，具有大 致上均勻的厚度。該半球形設計可減少熱量累積所產生的問題，并且容易制 造。
在一變形例中，該第二鏡頭元件L2以及該第三鏡頭元件L3由^^莫具成形 為一單一元件。特別是，該第二鏡頭元件L2以及該第三鏡頭元件L3的材質 不同。例如，該第二鏡頭元件L2可以為一玻璃元件，該第三鏡頭元件L3 可以為塑膠(例如，PMMA)元件。
在另一實施例中，該第二鏡頭組G2可以為一單一元件(例如，單一的 PMMA元件)，具有單一非球面，或，具有兩個非球面。
如圖l所顯示的，該第三鏡頭組G3大致上具有微小的折射能力。該第 三鏡頭組G3包括多個透鏡元件。該廣角投影鏡頭組的孔徑欄可以位于該第 三鏡頭組G3或鄰近該第三鏡頭組G3。
在一實施例中，該第三鏡頭組G3的所有透鏡元件具有球面。該第三鏡 頭組G3包括一膠合三件式套件以控制球面畸變以及慧星像差(coma)。
在另 一實施例中，該第三鏡頭組G3提供一較長的有效焦距。
在另 一實施例中， 一兩件式套件可以被應用于該第三鏡頭組G3之中， 其可包括一非i^面。
該第四鏡頭組G4可以具有正折射能力，且該第四鏡頭組G4中的所有 透鏡元件可以具有球面。該第四鏡頭組G4提供色彩畸變4交正(例如，主色 散以及次色散的補償)。
在圖1所顯示的實施例中，該廣角投影鏡頭模塊具有有效的整體焦距 -4.35mm，并于出光側方向具有一半視場角68.2°,曝光率約等于F/2.8。該第 一鏡頭組Gl具有有效焦距92.6mm,該第二鏡頭組G2具有有效焦距 -26.4mm,該第三鏡頭組G3具有一有效焦距-164.4mm，該第四鏡頭組G4 具有一有效焦距18.5mm。在此例子中，該才殳影鏡頭具有總路徑約為156mm。
此外，該投影鏡頭可以被限定為兩個群組。其中一組是反射組(Grefleetive)， 其為一凸面非球面折光鏡，而另一組是折射組(G
refractive
)。該反射纟且Greflective具有有效焦距92.6mm，該折射組Grefraetive具有有效焦距7.66mm。
圖3是顯示本發明一實施例的光學引擎10,包括下述元件 一光源12、 一積分元件14、 一中繼元件15、 一成像器16以及一廣角投影鏡頭模塊1，。 該光源12可以為一弧光燈(具有反射器)，或是發光二極管(LED)光源。該積 分元件14可以為一積分通道或是一積分透鏡陣列，或是，被省略。該中繼 元件15包括一聚焦元件151、 一平板折光鏡152以及一棱鏡153。在該圖3 中，當該棱鏡153為一全積分反射(TIR)棱鏡，該成像器16為一反射成像器， 例如數字照明處理器(DLP)以及一硅基液晶元件(LCOS)。當該棱鏡153為一 合光棱鏡(X-tube),該成像器可以為一傳遞型成像器，例如液晶顯示裝置 (LCD)。圖3顯示了一光學引擎應用于一投影顯示系統。光學引擎的每一元 件以下將被仔細討論。
該光源12包括一燈泡單元、 一濾光片(例如一紅外線以及/或紫外線遮擋 濾光片)以及一色彩分離手段。在一實施例中，該燈泡單元包括一反射器以 及一燈泡。
該積分單元14用于調整光密度分布，以改善光的均勻度。然而，某些 光源例如發光二極管(LED)可以具有充分的均勻度，也因此可省略積分元件。
在一實施例中，該中繼元件15可用于4妄續該通道端部或該多個發光二 極管于該成像器16之上。在圖3中， 一非球面聚焦面可用于改善中繼影像 的銳利度。
該成像器16可以為一XGA數字微鏡裝置(DMD),具有一對角長度約為 14mm。或， 一傳遞或是反射液晶顯示器(LCD)可以被當作成像器。在一實施 例中，該成像器的表面大致上平行于一投影熒幕的表面。
本發明實施例的光學引擎具有一 V形布局、一Z形布局、一T形布局 或是一L形布局，端視該成像器或是照明系統的形式而定。如一廣角/短投 射型光學引擎可提供一大區域的影像，例如，具有半視場角大于50°,較佳 大于60°,更佳大于70°,其投影距離可以較傳統的前投影顯示裝置短。例如， 當應用一0.55，，成像器時，該投影距離可以為23英寸，且該影像對角尺寸可 以約等于77英寸。該投影距離可以通過調整熒幕對角尺寸或是影像格式而 變化。
此外，該光學引擎可以被設計為僅需要微小的或不需要梯形校正，當消 除畸變時。例如，投影影像的畸變數值可以小于或等于2%,較佳的，小于或等于1%,更佳為小于或等于0.5%(例如，其中畸變(d)可以限定為 d=(H-h)/h*100，其中，h代表近軸影像高度，且H代表實際影像高度)。
在一光學引擎的例子中，當使用簡化的TIR部件，可得到低價、短投射 距離的前投影顯示器裝置設計。大尺寸(例如，大于40英寸(對角))影像可以 從在短距離的情況下取得，并具有最大程度的離軸位置，并同時維持顯示器 的薄度。此外，該光學引擎大致上沒有畸變，并僅需要微小的或不需要梯形 校正。
雖然結合以上具體的較佳實施例揭露了本發明，然而其并非用以限定本 發明，任何熟悉此技術者，在不脫離本發明的精神和范圍內，可作一些的更 動與潤飾，因此本發明的保護范圍應以附上的權利要求所界定的為準。
權利要求
1、一種廣角投影鏡頭模塊，依序從一出光側包括以下元件(e)第一鏡頭組，具有一凸面非球面反射面；(f)第二鏡頭組，具有負折射能力，具有至少一非球面；(g)第三鏡頭組，具有大致上零折射能力，其中，該廣角投影鏡頭模塊的一孔徑欄(aperture stop)位于該第三鏡頭組之中，或，鄰近該第三鏡頭組；以及(h)第四鏡頭組，具有正折射能力，其中，以下公式(1)至(4)被滿足10＜|F1/F|＜30 公式(1)；4.0＜|F2/F|＜8.0公式(2)；25＜|F3/F|＜50 公式(3)；以及3.5＜|F4/F|＜6 公式(4)，其中，F代表該廣角投影鏡頭模塊的焦距；F1代表該第一鏡頭組的焦距；F2代表該第二鏡頭組的焦距；F3代表該第三鏡頭組的焦距；F4代表該第四鏡頭組的焦距。
2、 如權利要求1所述的廣角投影鏡頭模塊，其中，該廣角投影鏡頭模 塊被整合于一前投影顯示系統之中。
3、 如權利要求1所述的廣角投影鏡頭模塊，其中，該廣角投影鏡頭模 塊被整合于一后投影顯示系統之中。
4、 如權利要求1所述的廣角投影鏡頭模塊，其中，該第一鏡頭組包括 一可旋轉對稱凸面非球面折光鏡。
5、 如權利要求1所述的廣角投影鏡頭模塊，其中，該第二鏡頭組包括 一第一鏡頭元件以及一第二鏡頭元件，該第一鏡頭元件的一第一表面的曲率 半徑大致上等于該第二鏡頭元件的一第二表面的曲率半徑，且該第一表面接 觸該第二表面。
6、 如權利要求1所述的廣角投影鏡頭模塊，其還滿足以下公式(5): I成像圓的直徑/f I > 4.5 公式(5)其中，該成像圓的直徑等于一后影像高度的兩倍。
7、 如權利要求1所述的廣角投影鏡頭模塊，還具有一曝光率，該曝光率小于或大約等于F/2.8，且具有一有效焦距約為4毫米。
8、 如權利要求1所述的廣角投影鏡頭模塊，其中，該第二鏡頭組包括 二彎月形鏡頭元件，該多個彎月形鏡頭元件彼此套迭。
9、 如權利要求1所述的廣角投影鏡頭模塊，其中，該第三鏡頭組包括 至少二膠合鏡頭元件(cement lens elements)。
10、 如權利要求1所述的廣角投影鏡頭模塊，其中，該第四鏡頭組包括 至少四正鏡頭元件，以及至少二負鏡頭元件。
11、 如權利要求1所述的廣角投影鏡頭模塊，其中，該第四鏡頭組包括 至少四正鏡頭元件，且該第四鏡頭組的該多個正鏡頭元件的平均阿貝值 (Abbe)大于70。
12、 如權利要求11所述的廣角投影鏡頭模塊，其中，該第四鏡頭組的 該多個正鏡頭元件的平均阿貝值(Abbe)大于80。
13、 一種廣角投影鏡頭模塊，依序從一出光側包括以下元件(e) 第一鏡頭組，具有一凸面非球面反射面；(f) 第二鏡頭組，具有負折射能力，具有至少一非球面；(g) 第三鏡頭組，具有大致上零折射能力，其中，該廣角投影鏡頭模塊 的一孔徑欄位于該第三鏡頭組之中，或，鄰近該第三鏡頭組；以及(h) 第四鏡頭組，具有正折射能力， 其中，以下公式(1)至(4)被滿足 -25〈(F,/F)〈-15 公式(1); 5 <(F2/F) < 6 公式(2); 35<(F3/F)<40 公式(3);以及 -4.5<(F4/F)<-3.5 ,>式(4),其中，F代表該廣角投影鏡頭模塊的焦距；F!代表該第一鏡頭組的焦距； F2代表該第二鏡頭組的焦距；F3代表該第三鏡頭組的焦距；F4代表該第四鏡 頭組的焦距。
14、 如權利要求13所述的廣角投影鏡頭模塊，其還滿足以下公式(5): I成像圓的直徑/F I > 4.5 公式(5)其中，該成像圓的直徑等于一后影像高度的兩倍。
15、 一種廣角投影鏡頭模塊，依序從一出光側包括以下元件 (e)第一鏡頭組，具有一凸面非球面反射面；(f) 第二鏡頭組，具有負折射能力，具有至少一非球面；(g) 第三鏡頭組，具有大致上零折射能力，其中，該廣角投影鏡頭模塊的一孔徑欄位于該第三鏡頭組之中，或，鄰近該第三鏡頭組；以及(h) —第四鏡頭組，具有正折射能力， 其中，以下公式(1)至(4)被滿足 15〈If!/fI <25 公式(1); 5.0<|F2/F| <7.0 7>式(2); 35<|F3/F|<40 7>式(3);以及 4.0<|F4/F| <4.5 公式(4)，其中，F代表該廣角投影鏡頭模塊的焦距；F!代表該第一鏡頭組的焦距； F2代表該第二鏡頭組的焦距；F3代表該第三鏡頭組的焦距；F4代表該第四鏡 頭組的焦距。
16、 如權利要求15所述的廣角投影鏡頭模塊，其還滿足以下公式(5): 任何主光束與光軸之間的夾角<5度 公式(5)。
17、 如權利要求15所述的廣角投影鏡頭模塊，其中，該廣角投影鏡頭 模塊被整合于一前投影顯示系統。
18、 如權利要求15所述的廣角投影鏡頭模塊，其中，該第一鏡頭組包 括單一可旋轉對稱凸面非球面折光鏡。
19、 如權利要求15所述的廣角投影鏡頭模塊，其中，該第二鏡頭組包 括第一彎月形鏡頭元件以及一第二彎月形鏡頭元件，該第一彎月形鏡頭元件 套迭該第二彎月形鏡頭元件。
20、 如權利要求15所述的廣角投影鏡頭模塊，其中，該第三鏡頭組包 括至少二膠合鏡頭元件(cement lens elements)。
21、 如權利要求15所述的廣角投影鏡頭模塊，其中，該第四鏡頭組包 括至少四正鏡頭元件，且該第四鏡頭組的該多個正鏡頭元件的平均阿貝值 (Abbe)大于70。
22、 如權利要求21所述的廣角投影鏡頭模塊，其中，該第四鏡頭組的 該多個正鏡頭元件的平均阿貝值(Abbe)大于80。
23、 一種光學引擎，用于一顯示裝置，包括 光源，提供一光束；中繼光學系統；以及廣角投影鏡頭模塊，包括第一鏡頭組，具有一凸面非球面折光鏡，設于該廣角投影鏡頭模塊的一出光側；第二鏡頭組，具有負折射能力，具有至少一非球面，其中，該光束 從該光源行進經過該中繼光學系統以及該廣角投影鏡頭模塊，以產生一輸出 影像具有一半視場角約為65°，且該輸出影像大致上沒有畸變(distortion)。
24、 如權利要求23所述的光學引擎，其中，該輸出影像具有一半視場 角約為60°。
25、 如權利要求23所述的光學引擎，其中，該輸出影像具有一半視場 角約為55°。
26、 如權利要求23所述的光學引擎，其中，該輸出影像的一投影影像 尺寸至少為50英寸(對角線長度)，并且不需要梯形校正(keystonecorrection)。
27、 如權利要求23所述的光學引擎，其中，該輸出影像的一投影影像 -見才各可以為4x3、 5x3或16x9。
28、 如權利要求23所述的光學引擎，其中，該光學引擎被整合于一前 投影顯示系統。
29、 如權利要求23所述的光學引擎，其中，該光學引擎被整合于一后 投影顯示系統。
30、 如權利要求23所述的光學引擎，其中，該第二鏡頭組包括第一鏡 頭元件以及第二鏡頭元件，該第一鏡頭元件具有負折射能力，該第二鏡頭元 件具有一非球面，其中，該第二透鏡組的焦距與該廣角投影鏡頭模塊的焦距比率(F2/F)具有以下關系 5< F2/F<6。
31、 如權利要求30所述的光學引擎，其中，該廣角投影鏡頭模塊還包 括第三透鏡組，鄰近該第二透鏡組，該第三透鏡組具有折射能力，其中，該 第三透鏡組的焦距與該廣角投影鏡頭模塊的焦距比率(F3/F)具有以下關系35<F3/F<40。
32、 如權利要求31所述的光學引擎，其中，該廣角投影鏡頭模塊的孔 徑欄大致位于該第三鏡頭組。
33、 如權利要求31所述的光學引擎，其中，該廣角投影鏡頭模塊還包 括第四透鏡組，鄰近該第三透鏡組，該第四透鏡組具有正折射能力，其中，該第四透鏡組的焦距與該廣角投影鏡頭模塊的焦距比率(F4/F)具有以下關 系<formula>formula see original document page 6</formula>
34、 如權利要求23所述的光學引擎，其中，該第二鏡頭組包括第一鏡 頭元件以及第二鏡頭元件，該第一鏡頭元件具有負折射能力，該第二鏡頭元 件具有大致上一致的厚度。
35、 如權利要求23所述的光學引擎，其中，該廣角投影鏡頭模塊還包括第三鏡頭組，具有大致上零折射能力，其中，該廣角投影鏡頭模塊的一 孔徑欄位于該第三鏡頭組之中，或，鄰近該第三鏡頭組；以及 第四鏡頭組，具有正折射能力， 其中，以下公式(1)至(4)被滿足 15〈If!/fI <25 公式(1);<formula>formula see original document page 6</formula>其中，F代表該廣角投影鏡頭模塊的焦距；F,代表該第一鏡頭組的焦距； F2代表該第二鏡頭組的焦距；F3代表該第三鏡頭組的焦距；F4代表該第四鏡 頭組的焦3巨。
36、 如權利要求35所述的光學引擎，其中，該第二鏡頭組包括一第一 鏡頭元件以及一第二鏡頭元件，該第一鏡頭元件具有負折射能力，該第二鏡 頭元件具有大致上一致的厚度。
37、 一種廣角投影鏡頭模塊，包括 一凸面非球面反射鏡；以及 一折射透鏡組，具有正折射能力， 其中，以下公式(1)至(2)被滿足 15<|Freflective/F| <25 公式(l);以及 1.5<|Frefraetive/F| <2.0 公式(2),其中，F代表該廣角投影鏡頭模塊的焦距；Freflective代表該凸面非球面反 射鏡的焦距；Frefraetive代表該折射透鏡組的焦距。
38、 如權利要求37所述的廣角投影鏡頭模塊，其還滿足以下公式(3):I成像圓的直徑/F I > 4.5 公式(3)其中，該成像圓的直徑等于一后影像高度的兩倍。
39、如權利要求37所述的廣角投影鏡頭模塊，其還滿足以下公式(3): |d/F| >10 公式(3)其中，d代表該凸面非球面反射鏡與 一第 一折射透鏡(L2)表面的距離。
全文摘要
本發明公開一種光學引擎及其廣角投影鏡頭模塊。該廣角投影鏡頭模塊包括一凸面非球面反射鏡以及一折射透鏡組。折射透鏡組具有正折射能力，其中，以下公式(1)至(2)被滿足15＜|F<sub>reflective</sub>/F|＜25公式(1)；以及1.5＜|F<sub>refractive</sub>/F|＜2.0公式(2)，其中，F代表該廣角投影鏡頭模塊的焦距；F<sub>reflective</sub>代表該凸面非球面反射鏡的焦距；F<sub>refractive</sub>代表該折射透鏡組的焦距。
文檔編號G03B21/14GK101685199SQ20091000254
公開日2010年3月31日 申請日期2009年1月16日 優先權日2008年9月27日
發明者盧開昌 申請人:美川國際光電有限公司