CN103149668A - 变焦投影镜头 - Google Patents

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黄海若
彭芳英
李安泽
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Abstract

本发明提供一种变焦投影镜头,其从放大端到缩小端依次包括:一具有负光焦度的第一透镜组及一具有正光焦度的第二透镜组。所述投影镜头满足以下条件:-1.15<F1/F2<-1.12。其中,F1为所述第一透镜组的有效焦距,F2为所述第二透镜组的有效焦距。本发明提供的变焦投影镜头满足条件式-1.15<F1/F2<-1.12,使得变焦投影镜头在具有良好像质的状况下﹐后焦距更长﹐以确保有足够空间安装其它组件。

Description

变焦投影镜头
技术领域
本发明涉及一种变焦投影镜头。
背景技术
现在许多投影机具备变焦功能,以适应不同的投影场所,如空旷的商业场所或狭小的家庭娱乐场所。这种具有变焦功能的投影机镜头通常包括多个透镜组,通过改变透镜组之间的相对位置改变变焦投影镜头的有效焦距,从而实现变焦功能。然而市场上在1.7米距离投射出60 inch的画面且具有1.6X的变焦功能的投影镜头,在保证具有良好像质的同时,后焦距空间有限﹐无法确保有足够空间安放其它组件。
发明内容
有鉴于此,有必要提供一种后焦距较长的变焦投影镜头。
一种变焦投影镜头,其从放大端到缩小端依次包括:一具有负光焦度的第一透镜组及一具有正光焦度的第二透镜组。所述投影镜头满足以下条件:-1.15<F1/F2<-1.12。其中,F1为所述第一透镜组的有效焦距,F2为所述第二透镜组的有效焦距。
本发明提供的变焦投影镜头满足条件式-1.15<F1/F2<-1.12,使得变焦投影镜头在具有良好像质的状况下﹐后焦距更长﹐以确保有足够空间安装其它组件。
附图说明
图1为本发明第一实施方式提供的变焦投影镜头的结构示意图;
图2为图1中的变焦投影镜头在广角状态的像差图。
图3为图1中的变焦投影镜头在广角状态的场曲图。
图4为图1中的变焦投影镜头在广角状态的畸变图。
图5为图1中的变焦投影镜头在望远状态的像差图。
图6为图1中的变焦投影镜头在望远状态的场曲图。
图7为图1中的变焦投影镜头在望远状态的畸变图。
图8为本发明第二实施方式提供的变焦投影镜头的结构示意图。
图9为图8中的变焦投影镜头在广角状态的像差图。
图10为图8中的变焦投影镜头在广角状态的场曲图。
图11为图8中的变焦投影镜头在广角状态的畸变图。
图12为图8中的变焦投影镜头在望远状态的像差图。
图13为图8中的变焦投影镜头在望远状态的场曲图。
图14为图8中的变焦投影镜头在广角状态的畸变图。
主要元件符号说明
投影镜头 100、100a
第一透镜组 10
第一透镜 11
第二透镜 12
第三透镜 13
第四透镜 14
第二透镜组 20
第五透镜 21
第六透镜 22
第七透镜 23
第八透镜 24
第九透镜 25
滤光片 30
SLM表面 40
光阑 50
第一表面至第二十表面 S1~S20
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施方式作进一步的详细说明。
请参阅图1,其为本发明第一实施方式所提供的变焦投影镜头100。该变焦投影镜头100从放大端至缩小端依次包括:一个具有负光焦度的第一透镜组10,一个具有正光焦度的第二透镜组20及一滤光片30。
本实施方式的变焦投影镜头100可应用于DLP投影机,其采用DMD芯片进行光线调制。投影时,来自于DMD芯片的一SLM表面40的投影光线投射到变焦投影镜头100,光线依次经所述滤光片30、第二透镜组20及第一透镜组10,投射于屏幕(图未示)上便可得到投影画面。
该变焦投影镜头100满足以下条件式:
(1) -1.15<F1/F2<-1.12;
其中,F1为所述第一透镜组10的有效焦距,F2为所述第二透镜组20的有效焦距。
条件式(1)使得变焦投影镜头100在具有良好像质的状况下﹐后焦距更长,以确保有足够空间安装其它组件。
优选地,变焦投影镜头100还满足以下条件:
(2) 0.2<BFL/L<0.28;
其中,BFL为所述变焦投影镜头100的后焦距,L为所述变焦投影镜头100的光学总长。
条件式(2)保证变焦投影镜头100的后焦距的基础上﹐控制所述变焦投影镜头100的体积和像差在较好的范围。
所述第一透镜组10从放大端至缩小端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及一个具有正光焦度的第四透镜14。所述第一透镜11、第二透镜12、第三透镜13及第四透镜14均为球面镜片。所述第一透镜11包括一朝向放大端凸出的第一表面S1及一朝向缩小端凹陷的第二表面S2。所述第二透镜12包括一朝向放大端凸出的第三表面S3及一朝向缩小端凹陷的第四表面S4。所述第三透镜13包括一朝向放大端凸出的第五表面S5及一朝向缩小端凹陷的第六表面S6。所述第四透镜14包括一朝向放大端凸出的第七表面S7及一朝向缩小端凹陷的第八表面S8。
所述第二透镜组20从放大端至缩小端依次包括一个具有正光焦度的第五透镜21,一个具有正光焦度的第六透镜22,一个具有负光焦度的第七透镜23,一个具有负光焦度的第八镜片24及一个具有正光焦度的第九透镜25。所述第五透镜21、第六透镜22、第七透镜23及第八镜片24为球面镜片。所述第五透镜21包括一朝向放大端凸出的第九表面S9及一朝向缩小端凸出的第十表面S10。所述第六透镜22包括一朝向放大端凸出的第十一表面S11及一朝向缩小端凸出的第十二表面S12。所述第七透镜23包括一朝向放大端凸出的第十三表面S13及一朝向缩小端凹陷的第十四表面S14。所述第九透镜25为非球面镜片。所述第九透镜25包括一朝向放大端凸出的第十五表面S15及一朝向缩小端凸出的第十六表面S16。
为了减小所述变焦投影镜头100采用镜片的数量,所述第二透镜组20中第九透镜25为模造玻璃镜片,其采用压铸成型制造而成。可以理解,为保证良好的成像质量和成本,其他透镜可采用玻璃或塑胶材料制成。为了进一步减小所述变焦投影镜头100的体积,所述变焦投影镜头100中由至多不超过10片透镜组合而成。
所述滤光片30位于所述第九透镜25和SLM表面40之间,该滤光片30包括一个朝向放大端的第十七表面S17及一个朝向缩小端的第十八表面S18。所述变焦投影镜头100还包括一光阑50,所述光阑50位于第七透镜23和第八透镜24之间,所述光阑50用于控制通过第七透镜23的光通量。
以透镜表面中心为原点,光轴为x轴,透镜表面的非球面面型表达式为:
Figure 2011104006037100002DEST_PATH_IMAGE001
其中,c为镜面表面中心的曲率,
Figure 2011104006037100002DEST_PATH_IMAGE002
为从光轴到透镜表面的高度,k是二次曲面系数,
Figure 2011104006037100002DEST_PATH_IMAGE003
为第i阶的非球面面型系数。通过将表1至表4(请参阅下文)的数据代入上述表达式,可获知透镜表面的非球面形状。
第一实施方式
本实施方式中,投影镜头100的各光学元件满足表1、表2及表3的条件,其中,约定F为变焦投影镜头100的有效焦距;FNo为投影镜头100的光圈数。R为对应表面的曲率半径,D为对应表面到后一个表面的轴上距离(两个表面截得光轴的长度),Nd为对应透镜组对d光(波长为587纳米)的折射率,Vd为d光在对应透镜组的阿贝数(abbe number),Conic表示透镜表面的二次曲率。
表 1
表面 透镜表面 R(mm) D(mm) Nd Vd Conic
S1 球面 63.28 5.13 1.487 70.44 --
S2 球面 496.35 0.1     --
S3 球面 47.84 3.4 1.729 54.66 --
S4 球面 18.22 6.26 -- -- --
S5 球面 201.36 1.4 1.74 52.676 --
S6 球面 21.14 10.62 -- -- --
S7 球面 28.59 3.09 1.85 23.785 --
S8 球面 40.98 19.86(2.79) -- -- --
S9 球面 35.99 3.67 1.496 81.57 --
S10 球面 -259.59 0.1 -- -- --
S11 球面 18.56 5.5 1.67 51.7585 --
S12 球面 -536.96 0.3 -- -- --
S13 球面 365.99 4.8 1.728 28.32 --
S14 球面 28.1 1.39 -- -- --
50 平面 无穷大 2.57 -- -- --
S15 球面 -21.93 1.4 1.728 28.32 --
S16 球面 41.8 0.26 -- -- --
S17 非球面 24.140 4.06 1.68996 52.81 1.874858
S18 非球面 -20.313 22.74 -- -- -0.69899
S19 平面 无穷大 1.05 1.511 60.40 --
S20 平面 无穷大 1.11 -- -- --
40 平面 无穷大 -- -- -- --
表 2
表面非球面系数 S17 S18
A4 -5.87979e-5 3.56641e-5
A6 9.991033e-7 1.114679e-6
A8 -7.624939-9 -1.627e-8
A10 3.0030120e-10 4.699e-10
表 3
状态 F FNo F1 F2 F1/F2 L BFL BFL/L
广角状态 16 2.56 -28.98 25.37 -1.142 98.81 24.9 0.252
望远状态 25.6 3.24 -28.98 25.37 -1.142 90.38 24.9 0.276
所述变焦投影镜头100在广角状态的像差、场曲及畸变分别如图2到图4所示。图2中的像差控制在(-0.10mm, 0.10mm)范围内。图3中的子午场曲值和弧矢场曲值均控制在(-0.20mm, 0.20mm)范围内。图4中的畸变率控制在(-3%, 3%)范围内。由此可见,变焦投影镜头100在广角状态的像差、场曲、畸变都能被很好的校正。
所述变焦投影镜头100在望远状态的像差、场曲及畸变分别如图5到图7所示。图5中的像差控制在(-0.20mm, 0.20mm)范围内。图6中的子午场曲值和弧矢场曲值均控制在(-0.30mm, 0.30mm)范围内。图7中的畸变率控制在(-3%, 3%)范围内。由此可见,变焦投影镜头100在望远状态的像差、场曲、畸变都能被很好的校正。
所述变焦投影镜头100的光学总长尺寸较小,该变焦投影镜头100在其后焦距较长的情况下仍保证该变焦投影镜头100能获取较好的投影品质。
第二实施方式
请参阅图8,第二实施方式中的变焦投影镜头100a与第一实施方式的变焦投影镜头100结构基本相同,其区别在于:第二实施方式的投影镜头100a的各光学元件满足表4、表5及表6的条件。
表 4
表面 透镜表面 R(mm) D(mm) Nd Vd Conic
S1 球面 63.28 5.13 1.487 70.44 --
S2 球面 496.35 0.1     --
S3 球面 47.84 3.4 1.729 54.66 --
S4 球面 18.22 6.26 -- -- --
S5 球面 201.36 1.4 1.74 52.676 --
S6 球面 21.14 10.62 -- -- --
S7 球面 28.59 3.09 1.85 23.785 --
S8 球面 40.98 19.86(2.80) -- -- --
S9 球面 35.99 3.67 1.496 81.57 --
S10 球面 -259.59 0.1 -- -- --
S11 球面 18.56 5.5 1.67 51.7585 --
S12 球面 -536.96 0.3 -- -- --
S13 球面 365.99 4.8 1.728 28.32 --
S14 球面 28.1 1.39 -- -- --
50 平面 无穷大 2.57 -- -- --
S15 球面 -21.93 1.4 1.728 28.32 --
S16 球面 41.8 0.26 -- -- --
S17 非球面 24.140 4.06 1.69036 52.86 1.874858
S18 非球面 -20.313 22.74     -0.69899
S19 平面 无穷大 1.05 1.511 60.40 --
S20 平面 无穷大 1.11 -- -- --
40 平面 无穷大 -- -- -- --
表 5
表面非球面系数 S17 S18
A4 -5.87979e-5 3.56641e-5
A6 9.991033e-7 1.114679e-6
A8 -7.624939-9 -1.627e-8
A10 3.0030120e-10 4.699e-10
表 6
状态 F FNo F1 F2 F1/F2 L BFL BFL/L
广角状态 16 2.55 -28.98 25.36 -1.143 98.73 24.9 0.252
望远状态 25.62 3.24 -28.98 25.36 -1.143 90.32 24.9 0.276
所述变焦投影镜头100a在广角状态的像差、场曲及畸变分别如图9到图11所示。图9中的像差控制在(-0.20mm, 0.20mm)范围内。图10中的子午场曲值和弧矢场曲值均控制在(-0.20mm, 0.20mm)范围内。图11中的畸变率控制在(-3%, 3%)范围内。由此可见,变焦投影镜头100a在广角状态的像差、场曲、畸变都能被很好的校正。
所述变焦投影镜头100a在望远状态的像差、场曲及畸变分别如图12到图14所示。图12中的像差控制在(-0.20mm, 0.20mm)范围内。图13中的子午场曲值和弧矢场曲值均控制在(-0.20mm, 0.20mm)范围内。图14中的畸变率控制在(-3%, 3%)范围内。由此可见,变焦投影镜头100a在望远状态的像差、场曲、畸变都能被很好的校正。
所述变焦投影镜头100a的光学总长尺寸较小,该变焦投影镜头100a在其后焦距较长的情况下仍保证该变焦投影镜头100a能获取较好的投影品质。
本发明提供的变焦投影镜头满足条件式-1.15<F1/F2<-1.12,使得变焦投影镜头在具有良好像质的状况下﹐后焦距更长﹐以确保有足够空间安装其它组件。
虽然本发明已以较佳实施方式披露如上,但是,其并非用以限定本发明,另外,本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化等。当然,这些依据本发明精神所做的变化,都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种变焦投影镜头,其从放大端到缩小端依次包括:一具有负光焦度的第一透镜组及一具有正光焦度的第二透镜组;所述投影镜头满足以下条件:
-1.15<F1/F2<-1.12;
其中,F1为所述第一透镜组的有效焦距,F2为所述第二透镜组的有效焦距。
2.如权利要求1所述的变焦投影镜头,其特征在于,该变焦投影镜头还满足以下条件式﹕
0.2<BFL/L<0.28;
其中,BFL为所述变焦投影镜头的后焦距,L为所述变焦投影镜头的光学总长。
3.如权利要求1所述的变焦投影镜头,其特征在于,所述第一透镜组从放大端至缩小端依次包括一个具有正光焦度的第一透镜,一个具有负光焦度的第二透镜,一个具有负光焦度的第三透镜及一个具有正光焦度的第四透镜。
4.如权利要求3所述的变焦投影镜头,其特征在于,所述第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜均为球面镜片。
5.如权利要求3所述的变焦投影镜头,其特征在于,所述第二透镜组从放大端至缩小端依次包括一个具有正光焦度的第五透镜,一个具有正光焦度的第六透镜,一个具有负光焦度的第七透镜,一个具有负光焦度的第八镜片及一个具有正光焦度的第九透镜。
6.如权利要求5所述的变焦投影镜头,其特征在于,所述第五透镜、第六透镜、第七透镜及第八镜片为球面镜片,所述第九透镜为非球面镜片。
7.如权利要求6所述的变焦投影镜头,其特征在于,所述第九透镜为模造玻璃镜片,其采用压铸成型制造而成。
8.如权利要求7所述的变焦投影镜头,其特征在于,所述变焦投影镜头由至多不超过10片透镜组合而成。
9.如权利要求8所述的变焦投影镜头,其特征在于,所述变焦投影镜头还包括一光阑,所述光阑位于第七透镜和第八透镜之间,所述光阑用于控制通过第七透镜的光通量。
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