CN108008523A - 一种可实现内部调焦功能的光学镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种可实现内部调焦功能的光学镜头，包括固定在投影设备上靠近物方且具有正光焦度的第一透镜组G1、用于移动实现内部调焦且具有正光焦度的第二透镜组G2；所述第一透镜组G1的重量比第二透镜组G2更大；所述第一透镜组G1的组合焦距为f1，所述第二透镜组G2的组合焦距为f2，并且满足下列不等式：0.07<f2/f1<0.85。本发明通过两个透镜组实现内部调焦，合理设置两个透镜组的光焦度和组合焦距，能够实现不同物距使用时内部平稳对焦。特别是通过第二透镜组G2的移动即可实现内部调焦，能够轻松调节且方便对焦。本发明的透镜数量少，即可实现内部连续成像面调节并保证1.3～1.4的光圈数，产品成本低。

Description

一种可实现内部调焦功能的光学镜头
技术领域
本发明涉及投影技术领域，具体地说是一种可实现内部调焦功能的光学镜头。
背景技术
随着科技的进步，各种投影技术不断涌现，且应用场合越来越广泛。对于固定焦距投影系统而言，如需改变投影画面大小，则需要调整投影设备与投影屏幕之间的距离来实现投影画面大小的改变；当投影设备与投影屏幕距离改变时，又需要重新对焦来调节画面的清晰度。
传统的固定焦距投影镜头，是整个镜头组一起前后移动来调节，改变光学系统的后焦距来实现对焦。美国专利US7742243B2技术公开的投影镜头，不仅是对焦时整个镜头组移动，而且镜头里面使用了多个非球面镜片，初期制造投入巨大。
因此，如何提供一种能实现内部调焦且方便对焦的光学镜头，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明为解决上述至少一种不足，公开一种可实现内部调焦功能的光学镜头。
本发明为实现上述目的，采取以下技术方案予以实现：
一种可实现内部调焦功能的光学镜头，包括固定在投影设备上靠近物方且具有正光焦度的第一透镜组G1、用于移动实现内部调焦且具有正光焦度的第二透镜组G2；所述第一透镜组G1的重量比第二透镜组G2更大；所述第一透镜组G1的组合焦距为f1，所述第二透镜组G2的组合焦距为f2，并且满足下列不等式：0.07<f2/f1<0.85。所述光学镜头系统的FNO＝1.3～1.4，具有良好的通光效率。
优选地，所述第一透镜组G1包括至少一个正透镜。
优选地，所述第一透镜组G1包括若干正透镜和若干负透镜，组合光焦度为正。
优选地，所述第二透镜组G2包括至少一个正透镜。
优选地，所述第二透镜组G2包括若干正透镜和若干负透镜，组合光焦度为正。
优选地，所述第一透镜组G1和第二透镜组G2中的正透镜满足下列不等式：nd<1.65，nd为d光的折射率；所述第一透镜组G1和第二透镜组G2中的负透镜满足下列不等式：Vd<30，Vd为d光的阿贝数；所述d光的波长为587.56nm。
优选地，所述第一透镜组G1之后设有孔径光阑。
优选地，所述第一透镜组G1和第二透镜组G2中的透镜均采用球面透镜。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明通过两个透镜组实现内部调焦，合理设置两个透镜组的光焦度和组合焦距，能够实现内部平稳调焦。特别是通过第二透镜组G2的移动即可实现内部调焦，能够轻松调节且方便对焦。
本发明的透镜数量少，即可实现内部平稳调焦并保证1.3～1.4的光圈数，产品成本低。
本发明通过具有强折光率的第二透镜组G2，使该光学镜头接近像方远心，这样使得投影画面的光照度均匀性更加接近投影设备在成像面上的照明情况。
本发明中，第一透镜组G1为固定组，在投影距离改变时，通过调节第二透镜组G2，改变第一透镜组G1和第二透镜组G2的相对间隔来实现对焦，在调焦过程中，从镜头第一个表面到成像面总体长度不变。将重量较大的靠近物方的第一组透镜组G1固定在投影设备上，通过调节重量较轻的第二透镜组G2来实现内部调焦，这样做的好处是方便对焦，当应用于电动对焦的投影设备时，简化了结构的设计同时减少了对焦电机的动力负担。
本发明光学性能良好，全部使用球面透镜及常用光学玻璃材质，降低成本的同时工艺性好，适合于大批量生产制造。
本发明适合应用于投影系统，如LCD投影机、户外LOGO投影装置、舞台电脑投影灯及教学胶片投影仪等投影设备。
附图说明
图1为本发明实施例1中一种可实现内部调焦功能的光学镜头的光学系统图；
图2为图1光学系统的球面像差图；
图3为图1光学系统的场曲及畸变图；
图4为图1光学系统的横向像差图；
图5为本发明实施例2中一种可实现内部调焦功能的光学镜头的光学系统图；
图6为图5光学系统的球面像差图；
图7为图5光学系统的场曲及畸变图；
图8为图5光学系统的横向像差图；
图9是本发明的光学镜头应用于投影设备的示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种光学镜头，用于实现内部调焦且方便对焦。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1～4、9所示，一种可实现内部调焦功能的光学镜头，包括固定在投影设备上靠近物方且具有正光焦度的第一透镜组G1、用于移动实现内部调焦且具有正光焦度的第二透镜组G2；所述第一透镜组G1的重量比第二透镜组G2更大；所述第一透镜组G1的组合焦距为f1，所述第二透镜组G2的组合焦距为f2，并且满足下列不等式：0.07<f2/f1<0.85。
其中，第一透镜组G1包括：正透镜L1、正透镜L2、负透镜L3及固定于第一透镜组G1之后的孔径光阑STO，第一透镜组的总体组合光焦度为正；第二透镜组G2包括：正透镜L4。
正透镜L1靠近物方的一面记为S1，另一面记为S2；正透镜L2靠近物方的一面记为S3，另一面记为S4；负透镜L3靠近物方的一面记为S5，另一面记为S6。正透镜L4靠近物方的一面记为S7，另一面记为S8。
第一透镜组G1和第二透镜组G2中的正透镜满足下列不等式：nd<1.65，nd为d光的折射率。
第一透镜组G1和第二透镜组G2中的负透镜满足下列不等式：Vd<30，Vd为d光的阿贝数。
d光的波长为587.56nm。
该光学系统FNO＝1.4，具有较高的光学效能。
表1是实施例1的具体面数据。
表1
实施例2
如图5～8、9所示，一种可实现内部调焦功能的光学镜头，包括固定在投影设备上靠近物方且具有正光焦度的第一透镜组G1、用于移动实现内部调焦且具有正光焦度的第二透镜组G2；所述第一透镜组G1的重量比第二透镜组G2更大；所述第一透镜组G1的组合焦距为f1，所述第二透镜组G2的组合焦距为f2，并且满足下列不等式：0.07<f2/f1<0.85。
其中，第一透镜组G1包括：正透镜L1、正透镜L2、负透镜L3及固定于第一透镜组G1之后的孔径光阑STO，第一透镜组的总体组合光焦度为正。第二透镜组G2包括：正透镜L4、正透镜L5。
正透镜L1靠近物方的一面记为S1，另一面记为S2；正透镜L2靠近物方的一面记为S3，另一面记为S4；负透镜L3靠近物方的一面记为S5，另一面记为S6。正透镜L4靠近物方的一面记为S7，另一面记为S8。正透镜L5靠近物方的一面记为S9，另一面记为S19。
第一透镜组G1和第二透镜组G2中的正透镜满足下列不等式：nd<1.65，nd为d光的折射率。
第一透镜组G1和第二透镜组G2中的负透镜满足下列不等式：Vd<30，Vd为d光的阿贝数。
d光的波长为587.56nm。
该光学系统FNO＝1.35，具有较高的光学效能。
表2是实施例2的具体面数据。
表2
在实施例1和实施例2中，该光学镜头中的光学系统具有良好的成像性能，第一透镜组G1中的透镜L3为负透镜，具有负的光焦度，其第二表面S6弯曲方向弯向成像面，在这种情况下，较佳地校正了镜头系统的像散与慧差，使得整个投影画面中央与边缘区域分辨率具有较好的一致性。
光学系统中正透镜L1、L2、L4及L5使用了重冕光学玻璃，负透镜L3使用了重火石光学玻璃，这样有效的将系统的横向色差降至最低。
通过具有强折光率的第二透镜组G2，使该光学镜头接近像方远心，这样使得投影画面的光照度均匀性更加接近投影设备在成像面上的照明情况。
实施例2中第二透镜组G2增加一片正透镜L5，并且该透镜L5最靠近成像面的表面S10为弯向成像面的凹面，这样可以更有效地校正该投影镜头的像面弯曲像差。
本发明中的第一透镜组G1，并不局限于用3片透镜，可以是4片或5片，同样地，第二透镜组G2也可以是1～4片正负结合的透镜组，只要满足条件式：0.07<f2/f1<0.85即可实现，假如超出该条件式范围，将会产生无法单独调节第二透镜组G2实现对焦功能。
通过以上配置，该投影镜头可实现内调焦功能，并且具有良好的光学性能。
图9是本发明的光学镜头应用于投影设备的示意图，其中，1为投影屏幕，2为光源，3为图形/文字/LCD。第一透镜组G1固定，通过移动第二透镜组G2实现内部调焦。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种可实现内部调焦功能的光学镜头，其特征在于，包括固定在投影设备上靠近物方且具有正光焦度的第一透镜组G1、用于移动实现内部调焦且具有正光焦度的第二透镜组G2；所述第一透镜组G1的重量比第二透镜组G2更大；所述第一透镜组G1的组合焦距为f1，所述第二透镜组G2的组合焦距为f2，并且满足下列不等式：0.07<f2/f1<0.85。
2.根据权利要求1所述的一种可实现内部调焦功能的光学镜头，其特征在于，所述光学透镜的FNO＝1.3～1.4。
3.根据权利要求1所述的一种可实现内部调焦功能的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜组G1包括至少一个正透镜。
4.根据权利要求1所述的一种可实现内部调焦功能的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜组G1包括若干正透镜和若干负透镜，组合光焦度为正。
5.根据权利要求1所述的一种可实现内部调焦功能的光学镜头，其特征在于，所述第二透镜组G2包括至少一个正透镜。
6.根据权利要求1所述的一种可实现内部调焦功能的光学镜头，其特征在于，所述第二透镜组G2包括若干正透镜和若干负透镜，组合光焦度为正。
7.根据权利要求1所述的一种可实现内部调焦功能的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜组G1和第二透镜组G2中的正透镜满足下列不等式：nd<1.65，nd为d光的折射率；
所述第一透镜组G1和第二透镜组G2中的负透镜满足下列不等式：Vd<30，Vd为d光的阿贝数；
所述d光的波长为587.56nm。
8.根据权利要求1所述的一种可实现内部调焦功能的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜组G1之后设有孔径光阑。
9.根据权利要求1所述的一种可实现内部调焦功能的光学镜头，其特征在于，所述第一透镜组G1和第二透镜组G2中的透镜均采用球面透镜。
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