056] 體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的一些典型實(shí)施例將在后段的說(shuō)明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的 是本發(fā)明能夠在不同的態(tài)樣上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說(shuō)明 及圖示在本質(zhì)上僅當(dāng)作說(shuō)明之用，而非限制本發(fā)明。
[0057] 請(qǐng)參閱圖2,其為本發(fā)明較佳一實(shí)施例的廣角投影光學(xué)系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖。如圖 2所示，本發(fā)明的廣角投影光學(xué)系統(tǒng)2為一非遠(yuǎn)心廣角投影光學(xué)系統(tǒng)，應(yīng)用于一投影顯示 設(shè)備，該投影顯示設(shè)備包括微型反射鏡元件（DMD)，其具有物件表面3,亦即光閥的影像顯 示表面。該物件表面3架構(gòu)為本發(fā)明的廣角投影光學(xué)系統(tǒng)2影像形成的物件側(cè)A。于此 實(shí)施例中，本發(fā)明的廣角投影光學(xué)系統(tǒng)2,于物件側(cè)A及影像側(cè)B之間，包括第一光學(xué)系統(tǒng) 21及第二光學(xué)系統(tǒng)22。第一光學(xué)系統(tǒng)21包括具有正曲光力并包括孔徑光欄212的第一 透鏡組211以及具有正曲光力的第二透鏡組213,且第二光學(xué)系統(tǒng)22包括曼金鏡（Mangin mirror)221。其中，第一透鏡組211，設(shè)定適當(dāng)工作空間以及瞳位（Pupil Position),以配 合照明光學(xué)系統(tǒng)。換言之，第一透鏡組211是架構(gòu)于提供與物件側(cè)A投射的光線相匹配的 光學(xué)特性，并聚集該光線至孔徑光欄212,以投射至第二透鏡組213。
[0058] 根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思，廣角投影光學(xué)系統(tǒng)2的第一透鏡組211由多個(gè)折射型透鏡所 組成且具正效曲光力（Positive Effective Optical Power),以提供物件空間的遠(yuǎn)心準(zhǔn)確 率（telecentricity)且可聚集從微型反射鏡元件發(fā)出而朝向孔徑光欄212的光束。于本 實(shí)施例中，孔徑光欄位于第一透鏡組211內(nèi)，且位于主光線聚焦處。此外，曼金鏡221相對(duì) 于第一透鏡組211、孔徑光欄212及第二透鏡組213鄰近于影像側(cè)B，且第一透鏡組211與 第二透鏡組213為共同形成一畸變實(shí)像于曼金鏡221前。曼金鏡221具有穿透面2211及 反射面2212,以使光線于曼金鏡221及空氣與曼金鏡221之間進(jìn)行二次折射及一次反射， 以修正影像失真及影像像差，以產(chǎn)生放大且不失真的一實(shí)像于一屏幕上(未圖示)。由此可 增大全場(chǎng)角度，并使得投影透鏡，甚或投影顯示設(shè)備的本體，可位于反射鏡與屏幕間的空間 中，以完成薄型整合的投影顯示系統(tǒng)。
[0059] 于一些實(shí)施例中，本發(fā)明的廣角投影光學(xué)系統(tǒng)2的第一光學(xué)系統(tǒng)21的第一透鏡組 211、孔徑光欄212、第二透鏡組213及第二光學(xué)系統(tǒng)22的曼金鏡221較佳的由物件側(cè)A至 影像側(cè)B依序排列，但不以此為限，且第一透鏡組211及第二透鏡組213的每一個(gè)透鏡及曼 金鏡221共用同一光軸。此外，本發(fā)明的廣角投影光學(xué)系統(tǒng)2的第一光學(xué)系統(tǒng)21的第一透 鏡組211及第二透鏡組213的透鏡輪廓，以及第二光學(xué)系統(tǒng)22的曼金鏡221的輪廓，相對(duì) 于該共用的光軸為軸向?qū)ΨQ(chēng)（axial symmetric)。
[0060] 根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想，在第一透鏡組211中，每一個(gè)透鏡皆可為球面或非球面透鏡， 亦即第一透鏡組211的每一透鏡的兩相對(duì)側(cè)表面，例如前與后表面，為球面或非球面。另 外，于第二透鏡組213中，至少一個(gè)透鏡為非球面透鏡，亦即第二透鏡組213的至少一透鏡 的兩相對(duì)側(cè)表面，例如前與后表面，為非球面，以輔助完成影像失真與影像像差的修正。于 本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例中，第一透鏡組211及/或第二透鏡組213的有效曲光力為適當(dāng)?shù)胤?配于各透鏡之間，以降低機(jī)械容差的敏感度，其亦屬本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0061] 請(qǐng)參閱圖3并配合圖2,其中圖3為本發(fā)明廣角投影光學(xué)系統(tǒng)的曼金鏡的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu) 示意圖。如圖2及圖3所示，本發(fā)明廣角投影光學(xué)系統(tǒng)2的第二光學(xué)系統(tǒng)22的曼金鏡221 具有正曲光力，且較佳為一折反射鏡，例如但不限于以一新月透鏡鍍上反射膜等，而達(dá)成本 發(fā)明所預(yù)期的功效。于較佳實(shí)施例中，曼金鏡221是架構(gòu)于使自物件側(cè)A、第一透鏡組211、 孔徑光欄212及第二透鏡組213投射的光線I自空氣中穿透曼金鏡221的穿透面2211而 產(chǎn)生第一次折射，并受反射面2212反射而產(chǎn)生一次反射，最后則因反射面2212的反射，再 反向穿透穿透面2211進(jìn)入空氣中以產(chǎn)生第二次折射，以完成前述的二次折射及一次反射。 易言之，就光路徑而言，光線I于二次穿透曼金鏡221及受曼金鏡221反射的過(guò)程中，為經(jīng) 歷二次折射，可視為于三介質(zhì)之間傳播，較公知采用反射鏡的方式可增加二次折射的設(shè)計(jì) 因子或設(shè)計(jì)參數(shù)，可便于設(shè)計(jì)及調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)，以有效降低影像像差及影像失真的問(wèn)題。此 外，透過(guò)曼金鏡221同時(shí)具有穿透面2211 (即折射面)及反射面2212的設(shè)計(jì)，本發(fā)明的廣角 投影光學(xué)系統(tǒng)2于系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，可無(wú)需使用自由曲面，亦即無(wú)需采用非軸對(duì)稱(chēng)的光學(xué)元件， 可避免設(shè)計(jì)時(shí)的難度以及多樣數(shù)學(xué)式計(jì)算上的困難及可能產(chǎn)生的誤差。
[0062] 依據(jù)本發(fā)明的發(fā)明思維，本發(fā)明技術(shù)可依照表一所列數(shù)值具體實(shí)施。于表一中， "No. "代表從物件側(cè)至影像側(cè)的鏡表面序號(hào)，"R"代表曲率半徑（Radius of Curvature)， "T"代表厚度，"Nd"代表折射率（Refractive Index)，"Vd"代表阿貝系數(shù)（Abbe number)。 鏡表面序號(hào)No. 13、No. 14、No. 19、No. 20、No. 21及No. 22的鏡表面皆為非球面，該等鏡表面 的非球面相關(guān)系數(shù)&4446、48410及412)亦列于表二。非球面的形狀則由下列式表示。 據(jù)此，本發(fā)明的廣角投影光學(xué)系統(tǒng)2可具有大于70度的全場(chǎng)角。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種廣角投影光學(xué)系統(tǒng)，于一物件側(cè)及一影像側(cè)之間，其特征在于，包括： 一第一光學(xué)系統(tǒng)，包括： 一第一透鏡組，具有正曲光力并包括一孔徑光欄，以提供與該物件側(cè)投射的光線相匹 配的一光學(xué)特性并聚集該光線至該孔徑光欄；以及 一第二透鏡組，位于該孔徑光欄的后并具有正曲光力；以及 一第二光學(xué)系統(tǒng)，包括： 一曼金鏡，相對(duì)于該第一透鏡組、該孔徑光欄及該第二透鏡組鄰近于該影像側(cè)，且該第 一透鏡組與該第二透鏡組共同形成一畸變實(shí)像于該曼金鏡前，該曼金鏡具有一穿透面及一 反射面，以使該光線經(jīng)二次折射及一次反射，以產(chǎn)生放大的一實(shí)像于一屏幕上。
2. 如權(quán)利要求1所述的廣角投影光學(xué)系統(tǒng)，其中該第一透鏡組、該第二透鏡組及該曼 金鏡由該物件側(cè)至該影像側(cè)依序排列。
3. 如權(quán)利要求1所述的廣角投影光學(xué)系統(tǒng)，其中該曼金鏡具有正曲光力。
4. 如權(quán)利要求1所述的廣角投影光學(xué)系統(tǒng)，其中該第一透鏡組、該第二透鏡組與該曼 金鏡共用相同的一光軸。
5. 如權(quán)利要求1所述的廣角投影光學(xué)系統(tǒng)，其中該光線為穿透該曼金鏡的該穿透面， 并受該反射面反射再反向穿透該穿透面。
6. 如權(quán)利要求1所述的廣角投影光學(xué)系統(tǒng)，其中該第一透鏡組的每一透鏡為軸對(duì)稱(chēng)的 球面或非球面透鏡。
7. 如權(quán)利要求1所述的廣角投影光學(xué)系統(tǒng)，其中該第二透鏡組的至少一透鏡的兩相對(duì) 側(cè)表面為非球面。
8. 如權(quán)利要求7所述的廣角投影光學(xué)系統(tǒng)，其中該第二透鏡組的每一透鏡為軸對(duì)稱(chēng)的 透鏡。
9. 如權(quán)利要求1所述的廣角投影光學(xué)系統(tǒng)，其中該光學(xué)系統(tǒng)為一遠(yuǎn)心廣角投影光學(xué)系 統(tǒng)。
10. 如權(quán)利要求1所述的廣角投影光學(xué)系統(tǒng)，其中該光學(xué)系統(tǒng)為一非遠(yuǎn)心廣角投影光 學(xué)系統(tǒng)。
11. 一種廣角投影光學(xué)系統(tǒng)，自一物件側(cè)至一影像側(cè)，其特征在于，依序包括： 一第一光學(xué)系統(tǒng)，包括： 一第一透鏡組，具有正曲光力并包括一孔徑光欄，以提供與該物件側(cè)投射的光線相匹 配的一光學(xué)特性并聚集該光線至該孔徑光欄；以及 一第二透鏡組，位于該孔徑光欄之后并具有正曲光力，其中該第二透鏡組的至少一透 鏡的兩相對(duì)側(cè)表面為非球面；以及 一第二光學(xué)系統(tǒng)，包括： 一正曲光折反射鏡，該第一透鏡組與該第二透鏡組共同形成一畸變實(shí)像于該正曲光折 反射鏡前，該正曲光折反射鏡具有一穿透面及一反射面，以使該光線經(jīng)二次折射及一次反 射，以產(chǎn)生放大且不失真的一實(shí)像且將該實(shí)像放大成像于一屏幕上； 其中，該第一透鏡組、該第二透鏡組與該正曲光折反射鏡為共用相同的一光軸。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明關(guān)于一種廣角投影光學(xué)系統(tǒng)，于物件側(cè)及影像側(cè)間包括第一光學(xué)系統(tǒng)及第二光學(xué)系統(tǒng)，第一光學(xué)系統(tǒng)包括第一透鏡組及第二透鏡組。第二光學(xué)系統(tǒng)包括曼金鏡。第一透鏡組具正曲光力并包括孔徑光欄于其中，提供與物件側(cè)投射光線相匹配的光學(xué)特性并聚集光線至孔徑光欄；第二透鏡組位于第一透鏡組之后并具正曲光力；曼金鏡相對(duì)第一透鏡組、孔徑光欄及第二透鏡組鄰近影像側(cè)，第一透鏡組與第二透鏡組共同形成畸變實(shí)像于曼金鏡前，曼金鏡具有穿透面及反射面，以使光線經(jīng)二次折射及一次反射，以產(chǎn)生放大不失真實(shí)的影像于屏幕，以薄型化并降低影像像差。
【IPC分類(lèi)】G02B13-24
【公開(kāi)號(hào)】CN104698574
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310655677
【發(fā)明人】林來(lái)誠(chéng)
【申請(qǐng)人】臺(tái)達(dá)電子工業(yè)股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2013年12月5日