CN107121767A - 用于dlp工程投影机的高分辨率投影镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于DLP工程投影机的高分辨率投影镜头，包括前固定组、第一变倍组、第二变倍组、补偿组和后固定组；前固定组由前透镜一、前透镜二、前透镜三和前透镜四组成，前透镜三和前透镜四构成胶合透镜；第一变倍组由第一变倍透镜和第二变倍透镜组成，第一变倍透镜和第二变倍透镜构成胶合透镜；所述的第二变倍组由第三变倍透镜和第四变倍透镜组成；补偿组由补偿透镜一和补偿透镜二组成，补偿透镜一和补偿透镜二构成胶合透镜；所述的后固定组由后固定透镜一、后固定透镜二、后固定透镜三和后固定透镜四组成，后固定透镜一和后固定透镜二构成胶合透镜；本发明有高分辨率、像方远心、自动对焦、长工作距离、低畸变、低成本及小型化的优点。

Description

用于DLP工程投影机的高分辨率投影镜头
技术领域
本发明属于投影机领域，尤其涉及一种用于1920*1200高分辨率DLP工程投影机的大视场长工作距离连续变焦自动对焦高分辨率投影镜头。
背景技术
近几年，数字投影显示技术迅猛发展，以LCD、LCOS、DLP等技术为主的投影显示产业得到了迅速发展。其中，DLP投影显示技术凭借其丰富的色彩、高质量的画面、高亮度的图像及高对比度的显示得到了迅速发展，广泛应用于数字电影影院。
DLP技术中的核心部件是DMD数字图像芯片，由美国TI公司开发并垄断，它由很多矩阵排列的数字微反射镜组成，工作时，微镜会旋转12°打开，将来自照明光路的反射并携带信号通过投影镜头投射到大屏幕上。
为了匹配DMD芯片的入射角度，提高投影显示画面的均匀性，合理布局投影机光学引擎，工程投影机的照明光路多采用TIR棱镜，这就需要与TIR棱镜匹配的长工作距离的投影镜头。
此类DLP系统采用TIR棱镜，连续变焦镜头在与之匹配时需要保留较长的后工作距离，保证像方远心度，大大增加了镜头长度和轴外像差的控制难度。
在现有公开专利中多采用非球面技术来改善系统的成像质量，但大大增加了系统的加工难度及成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种三组元连续变焦自动对焦高分辨率投影镜头。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：用于DLP工程投影机的高分辨率投影镜头，包括沿光轴方向依次设置的前固定组、第一变倍组、第二变倍组、补偿组和后固定组五部分；作为自动对焦透镜组的前固定组由弯月形正球面的前透镜一、弯月形负球面的前透镜二、弯月形负球面的前透镜三和弯月形正球面的前透镜四组成，所述的前透镜三和前透镜四构成胶合透镜；所述的第一变倍组由弯月形正球面的第一变倍透镜和弯月形负球面的第二变倍透镜组成，所述的第一变倍透镜和第二变倍透镜构成胶合透镜；所述的第二变倍组由双凸形正球面的第三变倍透镜和弯月形负球面的第四变倍透镜组成；所述的补偿组由弯月形正球面的补偿透镜一和双凹形负球面的补偿透镜二组成，所述的补偿透镜一和补偿透镜二构成胶合透镜；所述的后固定组由弯月形负球面的后固定透镜一、双凸形正球面的后固定透镜二、双凸形正球面的后固定透镜三和平凸形正球面的后固定透镜四组成，所述的后固定透镜一和后固定透镜二构成胶合透镜。
所述的用于DLP工程投影机的高分辨率投影镜头，其前固定组、第一变倍组、第二变倍组、补偿组和后固定组镜头的总长度为170mm，其中前透镜一的光学口径最大，为87mm，后工作距离BFL为45mm。
所述的用于DLP工程投影机的高分辨率投影镜头，其镜头中心视场MTF在40 lp/mm时＞0.65，边缘视场在40 lp/mm时＞0.5，畸变＜2%，边缘视场相对照度＞90%。
本发明的有益效果是：采用三组元联动式连续变焦，明显提高了投影镜头的成像质量，减小了投影镜头的外观尺寸；镜头的成像质量好，畸变小；像方远心度＜1°，边缘视场相对照度高，均匀性好；镜头的像面尺寸大，能够满足工程投影机对镜头上下左右平移的特殊要求；镜头具有自动对焦功能，能够根据镜头与大屏幕之间的距离自动进行调焦，使大屏幕上的图像成像清晰；镜头均采用球面透镜且材料均取自成都光明玻璃库，变焦曲线均平滑无拐点，易于加工，成本较低，适于大批量生产；镜头的分辨率高，能够适用于1920*1200高分辨率投影机，并且可以满足工程投影机上下左右平移的特殊要求。
附图说明
图1为本发明的光学示意图；
图2为本发明的光路二维图；
图3为本发明短焦端@50lp/mm时MTF图；
图4为本发明中焦端@50lp/mm时MTF图；
图5为本发明长焦端@50lp/mm时MTF图；
图6为本发明短焦端点列图；
图7为本发明中焦端点列图；
图8为本发明长焦端点列图；
图9为本发明变焦曲线图（图中，系列1为前固定组和第一变倍组之间的距离变化，系列2为第一变倍组和第二变倍组之间的距离变化，系列3为第二变倍组和补偿组之间的距离变化，系列4为补偿组和后固定组之间的距离变化）。
各附图标记为：1—前透镜一，2—前透镜二，3—前透镜三，4—前透镜四，5—第一变倍透镜，6—第二变倍透镜，7—第三变倍透镜，8—第四变倍透镜，9—补偿透镜一，10—补偿透镜二，11—后固定透镜一，12—后固定透镜二，13—后固定透镜三，14—后固定透镜四。
具体实施方式
本实发明公开了一种基于TIR棱镜的三组元连续变焦自动对焦高分辨率投影镜头，包括依次排列的14片球面透镜，可分为前固定组、第一变倍组、第二变倍组、补偿组和后固定组五部分，其中前固定组包括前透镜一1、前透镜二2、前透镜三3、前透镜四4，第一变倍组包括第一变倍透镜5和第二变倍透镜6，第二变倍组包括第三变倍透镜7和第四变倍透镜8，补偿组包括补偿透镜一9和补偿透镜二10，后固定组包括后固定透镜一11、后固定透镜二12、后固定透镜三13和后固定透镜四14；其中前固定组作为自动对焦透镜组。
所述的前固定组为负透镜组，焦距为：-85mm<f1<-70mm，由弯月形正球面的前透镜一1、弯月形负球面的前透镜二2、弯月形负球面的前透镜三3和弯月形正球面的前透镜四4组成，所述的前透镜三3和前透镜四4构成胶合透镜。
第一变倍组和第二变倍组为正透镜组。
所述的第一变倍组焦距为：50mm<f2<100mm，由弯月形正球面的第一变倍透镜5和弯月形负球面的第二变倍透镜6组成，所述的第一变倍透镜5和第二变倍透镜6构成胶合透镜。
所述的第二变倍组焦距为：60mm<f3<70mm，由双凸形正球面的第三变倍透镜7和弯月形负球面的第四变倍透镜8组成。
所述的补偿组为负透镜组，焦距为：-40mm<f4<-30mm，由弯月形正球面的补偿透镜一9和双凹形负球面的补偿透镜二10组成，所述的补偿透镜一9和补偿透镜二10构成胶合透镜。
所述的后固定组为正透镜组，焦距为：20mm<f5<35mm，由弯月形负球面的后固定透镜一11、双凸形正球面的后固定透镜二12、双凸形正球面的后固定透镜三13和平凸形正球面的后固定透镜四14组成，所述的后固定透镜一11和后固定透镜二12构成胶合透镜。
由前固定组、第一变倍组、第二变倍组、补偿组和后固定组镜头构成的本发明投影镜头光学尺寸≤Φ87mm×170mm，其中前透镜一1的光学口径最大，其有效光学口径为87mm，后工作距离BFL为45mm。镜头中心视场MTF在40 lp/mm时＞0.65，边缘视场在40 lp/mm时＞0.5，畸变＜2%，边缘视场相对照度＞90%。
下表给出了本发明镜头光学系统的具体参数。
本发明投影镜头适用于0.65inch DMD的DLP投影机，镜头尺寸小，重量轻，视场范围大，成像质量好，畸变合理，边缘视场相对照度较高；易于加工，成本较低，适于大批量生产。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.用于DLP工程投影机的高分辨率投影镜头，其特征在于：包括沿光轴方向依次设置的前固定组、第一变倍组、第二变倍组、补偿组和后固定组；
作为自动对焦透镜组的前固定组由弯月形正球面的前透镜一(1)、弯月形负球面的前透镜二（2）、弯月形负球面的前透镜三（3）和弯月形正球面的前透镜四（4）组成，所述的前透镜三（3）和前透镜四（4）构成胶合透镜；
所述的第一变倍组由弯月形正球面的第一变倍透镜（5）和弯月形负球面的第二变倍透镜（6）组成，所述的第一变倍透镜（5）和第二变倍透镜（6）构成胶合透镜；
所述的第二变倍组由双凸形正球面的第三变倍透镜（7）和弯月形负球面的第四变倍透镜（8）组成；
所述的补偿组由弯月形正球面的补偿透镜一（9）和双凹形负球面的补偿透镜二（10）组成，所述的补偿透镜一（9）和补偿透镜二（10）构成胶合透镜；
所述的后固定组由弯月形负球面的后固定透镜一（11）、双凸形正球面的后固定透镜二（12）、双凸形正球面的后固定透镜三（13）和平凸形正球面的后固定透镜四（14）组成，所述的后固定透镜一（11）和后固定透镜二（12）构成胶合透镜。
2.根据权利要求1所述的用于DLP工程投影机的高分辨率投影镜头，其特征在于，所述的前固定组、第一变倍组、第二变倍组、补偿组和后固定组镜头的总长度为170mm，其中前透镜一(1)的光学口径最大，为87mm，后工作距离BFL为45mm。
3.根据权利要求2所述的用于DLP工程投影机的高分辨率投影镜头，其特征在于，所述的镜头中心视场MTF在40 lp/mm时＞0.65，边缘视场在40 lp/mm时＞0.5，畸变＜2%，边缘视场相对照度＞90%。
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