CN102566015A - 定焦型投影机镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种定焦型投影机镜头，从物方到像方依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜，所述第三透镜和所述第五透镜采用塑胶材质并且为非球面镜片，其余镜片材质均采用玻璃材质并且为球面镜；所述第一透镜、所述第四透镜和所述第八透镜为平凸型透镜，所述第二透镜、所述第五透镜为弯月形透镜，所述第三透镜为平凹形透镜，所述第六和所述第七透镜粘合在一起形成凸向像方的透镜。本发明的定焦型投影机镜头结构简单、成本低廉，且在结构相对简化的情况下保证了投影镜头与像差之间的平衡，投影品质良好。

Description

定焦型投影机镜头
技术领域
本发明涉及一种投影镜头，尤其涉及一种定焦型投影机镜头。 
背景技术
随着半导体技术的发展,数字光处理(Digital Light Processing，DLP)投影仪 ,在减小像素、提高分辨率的同时,超小型化方向发展，同时要求降低成本，以满足消费者对投影画面品质的要求及便携性的要求。但是，现有技术中的投影机镜头一般具有体积相对较大，制造成本较高，成像质量差的缺点。 
发明内容
本发明的目的是提供一种具有长后焦工作距的定焦型投影机镜头，它体积小，成本低，成像质量高。 
为实现上述目的，本发明提供的技术方案为： 
一种定焦型投影机镜头，从物方到像方依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜，所述第三透镜和所述第五透镜采用塑胶材质并且为非球面镜片，其余镜片材质均采用玻璃材质并且为球面镜；所述第一透镜、所述第四透镜和所述第八透镜为平凸型透镜，所述第二透镜、所述第五透镜为弯月形透镜，所述第三透镜为平凹形透镜，所述第六和所述第七透镜粘合在一起形成凸向像方的透镜。
上述的定焦型投影机镜头，其中，所述第一透镜的折射率n1范围为1.5< n1<1.6，色散v1范围为15<v1<16；所述第二透镜的折射率n2范围为1.6< n2<1.7，色散v2范围为13<v2<14；所述第三透镜的折射率n3范围为1.5< n3<1.6，色散v3范围为15<v3<16；所述第四透镜的折射率n4范围为1.7< n4<1.8，色散v4范围为20<v4<13；所述第五透镜的折射率n5范围为1.5< n5<1.6,色散v5范围为15<v5<16；所述第六透镜的折射率n6范围为1.8< n6<1.9，色散v6范围为13<v6<14；所述第七透镜的折射率n7范围为1.5< n7<1.6，色散v7范围为16<v7<17；所述第八透镜的折射率n8范围为1.6< n8<1.7，色散v8范围为13<v8<14。 
上述的定焦型投影机镜头，其中，所述第一透镜具有凸向物方的第一球面和凸向像方的第二球面，其中所述第一球面为光线首先接触的面；所述第二透镜具有凸向物方的第三球面和凹向物方的第四球面；所述第三透镜具有凸向物方的第五非球面和凹向物方的第六非球面；所述第四透镜具有凸向物方的第七球面和凹向物方的第八球面；所述第五透镜具有凹向像方的第九非球面和凸向像方的第十非球面；所述第六透镜具有凹向像方的第十一球面和凹向物方的第十二球面；所述第七透镜具有凸向物方的第十三球面和凸向像方的第十四球面；其中，所述第十二球面和所述第十三球面是所述第六透镜和所述第七透镜的胶合面；所述第八透镜具有凸向像方的第十五球面和图像物方的第十六球面。 
上述的定焦型投影机镜头，其中，所述投影镜头满足以下的条件：6<TT/f<7，其中，TT为投影镜头的总长，f为投影镜头的有效焦距。 
    上述的定焦型投影镜头，其中，所述投影镜头满足以下条件：BFL/f>2，其中，BFL为投影镜头的后焦距，f为投影镜头的有效焦距。 
附图说明
图1是本发明的定焦型投影机镜头的结构示意图； 
图2是本发明的定焦型投影机镜头的球差图；
图3是本发明的定焦型投影机镜头的场曲图；
图4是本发明定焦型投影机镜头的畸变图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式来对本发明作进一步详细说明。 
如图1所示，本发明的定焦型投影机镜头1，从物方投影屏到像方依次包括：一个具有正光焦度的第一透镜11；一个具有负光焦度的第二透镜12；一个具有负光焦度的第三透镜13；一个具有正光焦度的第四透镜14；一个具有正光焦度的第五透镜15；一个具有负光焦度的第六透镜16以及一个具有正光焦度的第七透镜17，以及一个具有正光焦度的第八透镜18；第六透镜16与第七透镜17两者组成总体具有负光焦度的粘合透镜组。 
本发明的定焦型投影机镜头1应用于DLP投影机时，其工作过程如下：投影时，DMD芯片调制的投影信号光自DMD表面10投射到本发明的定焦型投影机镜头1，依次经过第八透镜18、第七透镜17、第六透镜16第五透镜15、第四透镜14、第三透镜13、第二透镜12及第一透镜11，投射于屏幕上便可得到投影画面。总体来说，DLP投影机在进行投影时， DMD芯片表面10投射出的投影信号光进入投影镜头1后投射于屏幕上可以得到投影画面。 
同时，本法实施例中的定焦型投影机镜头1满足以下的条件式： 
即：（1）6<TT/f<7；
其中，TT为投影镜头的总长，即为第一透镜11靠近物方投影屏的表面到DMD表面10的距离，f为投影镜头1的有效焦距。条件式（1）限制了投影镜头1的总长。同时，第一透镜11、第二透镜12、第三透镜13以及第四透镜14采用弱正光焦度、强负光焦度、强负光焦度、弱正光焦度结构，合理分配光焦度，可以达到缩小长度、拉长后焦工作距及控制像差的功能，保证了总长、后焦工作距、与像差的平衡。
同时，本法实施例中的定焦型投影机镜头1满足以下的条件式： 
（2）BFL/f>2；
其中，BFL为本发明的定焦型投影机镜头的后焦距，即为第八透镜90的靠近DMD芯片表面2到DMD芯片表面10的距离。条件（2）限制了投影镜头1的后焦距长度，以保证整体光引擎内的反射镜位置，如反射镜可以放置于第八透镜90与DMD芯片表面10之间。
同时,投影镜头1还满足以下条件: 
即（3）-1.65<f2/f<-1.13；
其中,f2为所述第二透镜的焦距，条件式(3)满足投影镜头1对总光焦度的要求,以有效平衡投影镜头1的像方主面位置,并控制投影镜头的总长度。这样设计，有利于满足投影镜头像方远心得成像要求。
同时，本发明的定焦型投影机镜头1还应当满足以下条件： 
（4）20<vd6<13,16<vd7<17
其中,vd6为第六透镜16的阿贝数,vd7为第七透镜17的阿贝数.条件式(4) ；这样设计可以更好地消除投影镜头1的色差，尤其是倍率色差，有利于保证投影机镜头1的倍率色差和横向色差.
本实施例的定焦型投影机镜头1包括一个设置于第四透镜14与第五透镜15之间的孔径光阑(Aperture Stop),以限制经过第四透镜14的光线进入第五透镜15的光能量的大小,使得球差和彗差得以修正，且在第四透镜14与第五透镜15之间设置光阑，也有利于缩短投影镜头总长。
本实施例的定焦型投影机镜头1包括两片塑胶材质的非球面镜片，第三透镜13和第五透镜15，这样设计，可以起到修正畸变、主光线出射角度、球差、彗差以及场曲的作用。
图2、图3和图4示出了本发明的定焦型投影机镜头的第二种实施方式。其中，本实施例中的第三透镜23、第五透镜25的各表面均为非球面，采用塑料材质制成，其各非球面曲线满足以下的方程式： 
X(Y)=(Y2/R)/(1+sqrt(1-(1+k)*(Y/R)2))+A4*Y4+A6*Y6+A8*Y8+……
其中：
X:镜片的界面距离
Y:非球面曲线上的点距离光轴的高度
k:锥面系数
A4、A6、A8……：4阶、6阶、……的非球面系数。
f:本定焦型投影机镜头2的焦距；F/#:F光圈数；2ω：视场角。 
本实施例的定焦型投影机镜头2的各光学元件满足表1的条件，且TT=102毫米（mm）；f=16.2mm；BFL=34mm；f2=-27mm；vd6=26，vd7=67；F/#=2.35；2ω=62°。 
表1，表2示出了本发明的定焦型投影机镜头的实施例二的结构参数： 
Figure 201010611397X100002DEST_PATH_IMAGE002
Figure 201010611397X100002DEST_PATH_IMAGE004
本实施例的定焦型投影机镜头2的球差、场曲、及畸变分别如图2到图4所示。其中，图2为分别针对623纳米、525纳米、462纳米观察而得到的球差值。总体而言，本实施例的定焦型投影机镜头2的对可见光波长范围在（462nm，623nm）之间,产生的球差值在（-0.01mm，0.01mm）之间；如图3所示，弧矢场曲值S和子午场曲值T均控制在（-0.1mm，0.1mm）之间；如图4所示，畸变率控制在（-1%,0）之间。由此可见，本实施例的定焦型投影镜头10与实施例一中的定焦型投影机镜头相比，其球差、场曲、畸变都得到了较好的校正。
综上所述，本发明的定焦型投影机镜头结构简单、成本低廉，且在结构相对简化的情况下保证了投影镜头与像差之间的平衡，投影品质良好。 
同时，应当指出的是，对于本领域的一般技术人员来说，在不偏离本发明的精神范畴内对本发明所作的等效变换和修饰，都将落在本发明的权利要求的保护范围之内。 

Claims (5)

1.一种定焦型投影机镜头，从物方到像方依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜，其特征在于，所述第三透镜和所述第五透镜采用塑胶材质并且为非球面镜片，其余镜片材质均采用玻璃材质并且为球面镜；所述第一透镜、所述第四透镜和所述第八透镜为平凸型透镜，所述第二透镜、所述第五透镜为弯月形透镜，所述第三透镜为平凹形透镜，所述第六和所述第七透镜粘合在一起形成凸向像方的透镜。
2.如权利要求1所述的定焦型投影机镜头，其特征在于，所述第一透镜的折射率n1范围为1.5< n1<1.6，色散v1范围为50<v1<60；所述第二透镜的折射率n2范围为1.6< n2<1.7，色散v2范围为30<v2<40；所述第三透镜的折射率n3范围为1.5< n3<1.6，色散v3范围为50<v3<60；所述第四透镜的折射率n4范围为1.7< n4<1.8，色散v4范围为20<v4<30；所述第五透镜的折射率n5范围为1.5< n5<1.6,色散v5范围为50<v5<60；所述第六透镜的折射率n6范围为1.8< n6<1.9，色散v6范围为30<v6<40；所述第七透镜的折射率n7范围为1.5< n7<1.6，色散v7范围为60<v7<70；所述第八透镜的折射率n8范围为1.6< n8<1.7，色散v8范围为30<v8<40。
3.如权利要求1或2所述的定焦型投影机镜头，其特征在于，所述第一透镜具有凸向物方的第一球面和凸向像方的第二球面，其中所述第一球面为光线首先接触的面；所述第二透镜具有凸向物方的第三球面和凹向物方的第四球面；所述第三透镜具有凸向物方的第五非球面和凹向物方的第六非球面；所述第四透镜具有凸向物方的第七球面和凹向物方的第八球面；所述第五透镜具有凹向像方的第九非球面和凸向像方的第十非球面；所述第六透镜具有凹向像方的第十一球面和凹向物方的第十二球面；所述第七透镜具有凸向物方的第十三球面和凸向像方的第十四球面；其中，所述第十二球面和所述第十三球面是所述第六透镜和所述第七透镜的胶合面；所述第八透镜具有凸向像方的第十五球面和图像物方的第十六球面。
4.如权利要求1或2所述的定焦型投影机镜头，其特征在于，所述投影镜头满足以下的条件：6<TT/f<7，其中，TT为投影镜头的总长，f为定焦型投影机镜头的有效焦距。
5.如权利要求1或2所述的定焦型投影机镜头，其特征在于，所述投影镜头满足以下条件：BFL/f>2，其中，BFL为投影镜头的后焦距，f为定焦型投影机镜头的有效焦距。
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