CN108181700A - 一种投影系统的短焦镜头 - Google Patents

Abstract

本发明揭露了一种投影系统的短焦镜头统，包括镜筒、设置于所述镜筒前侧的镜头前群、设置于所述镜筒后侧的镜头后群，所述镜头前群从前到后依次包括第一光学物镜、非球面镜片、第二光学物镜，所述镜头后群从前到后依次包括第三光学物镜、第四光学物镜、第五光学物镜、第六光学物镜、胶合物镜、第七光学物镜、第八光学物镜，所述胶合物镜包括三片光学物镜，上述所有光学物镜均设置为球面镜，即是说，共设置有11面球面光学物镜以及1面非球面镜片，从而投射比低；此外，第一光学物镜设置在最外层，从而在优化像差的基础上还避免了塑胶非球面镜片容易被刮花的问题。

Description

一种投影系统的短焦镜头

技术领域

本发明涉及投影设备领域，尤其涉及一种投影系统的短焦镜头。

背景技术

随着工程投影机应用领域的越来越广泛,常常由于空间的限制，需要在一个较短的距离内，要求投射出一个较大的画面，这就需要使用到短焦镜头。目前一般的短焦镜头，常用的、选择较多的镜头投射比基本都在0.7到0.8左右，如要实现更大画面的投射，就必须要使用到焦距更短的投影镜头，目前这种投射比小于0.7的短焦投影镜头在国内的资源比较匮乏，而且成像质量也较差，常常需要使用国外的短焦镜头来配合工程方案的使用。

一般的短焦镜头由于设计优化的需要，都会引入非球面镜片来优化像差，并基本都将其设置在最外面一片镜片上，最外的一片镜片的口径通常都是整个镜头中最大的，而非球面镜片由于成本的考虑，都会使用塑胶材质，但塑胶材质非常容易刮花，尤其是在最外一片使用非球面塑胶镜片时，在工程使用一段时间后，基本都会刮花镜片，造成画面品质的下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种投影系统的短焦镜头，其投射比低，而且还能在优化像差的基础上避免非球面镜片容易被刮花的问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、将所述非球面镜片调整为第二片镜片，而将第一光学物镜设置于最外层，而光学物镜为光学玻璃制作，不易刮花，从而本发明短焦镜头在优化像差的基础上还避免了非球面镜片容易被刮花的问题；

2、本发明采用11片球面光学物镜加上1片非球面镜片的组合，可以使得投射比降低到0.5左右，从而可以在更短的距离内投射出更大的画面。

附图说明

图1为本发明投影系统的短焦镜头第一实施例的结构示意图；

图2为本发明投影系统的短焦镜头第一实施例的光线追迹示意图；

图3为本发明投影系统的短焦镜头第二实施例的结构示意图；

图4为本发明投影系统的短焦镜头第二实施例的光线追迹示意图；

图5为本发明投影系统的短焦镜头第三实施例的结构示意图；

图6为本发明投影系统的短焦镜头第三实施例的光线追迹示意图；

图7为本发明投影系统的短焦镜头第四实施例在其中一状态下的立体示意图；

图8为本发明投影系统的短焦镜头第四实施例在其中一状态下的平面示意图；

图9为本发明投影系统的短焦镜头第四实施例在另一状态下的平面示意图。

具体实施方式

第一实施例

如图1所示，本发明投影系统的短焦镜头包括镜筒1、设置于所述镜筒1前侧的镜头前群2、设置于所述镜筒1后侧的镜头后群3，所述镜头前群2从前到后依次包括第一光学物镜21、非球面镜片22、第二光学物镜23，所述镜头后群3从前到后依次包括第三光学物镜31、第四光学物镜32、第五光学物镜33、第六光学物镜34、胶合物镜35、第七光学物镜36、第八光学物镜37，所述胶合物镜34包括三片光学物镜，上述所有光学物镜均设置为球面镜。即相当于本发明投影系统的短焦镜头设置有11面球面光学物镜加一面非球面镜片。

在本实施例中，所述镜筒1设置为直筒型，所有光学物镜与非球面镜片22的中心点在同一直线上。

所述投影系统还包括依次设置于所述短焦镜头后侧的棱镜4、DMD封装玻璃5、DMD芯片6。

从所述DMD芯片6投射出来的光线经所述镜头后群3之后会直射到镜头前群2上，再经镜头前群2投射出去（如图2所示）。

较佳的，所述镜头前群2与镜头后群3之间的间距设置为120mm以上，即所述第二光学物镜23与第三光学物镜31之间的间距设置为120mm以上。

该直筒型短焦镜头可使用在直投和背投领域。本发明短焦镜头能适合于单片DLP投影系统光路，光学总长为258mm，投射比能降低到0.5（0.67寸DMD），远心度小于1.3°。

第二实施例

如图3所示，在本实施例中，所述镜筒1′包括一体成型的前镜筒11′、中镜筒12′以及后镜筒13′，所述镜头前群2′设置于所述前镜筒11′上，所述镜头后群3′设置于所述后镜筒13′上；所述中镜筒12′的中心线与所述前镜筒11′的中心线不在同一直线上，两者之间形成有夹角，中镜筒12′的中心线与后镜筒13′的中心线之间也形成有夹角，所述夹角均小于180度；所述中镜筒12′的下侧内端面上设置有反光镜7′。

所述镜头后群3′的中心线与所述棱镜4′以及DMD封装玻璃5′的中心线在同一直线上。

从所述DMD芯片6′投射出来的光线经所述镜头后群3′之后会射到所述反光镜7′上，经反光镜7′反射后再投射到镜头前群2′上，再经镜头前群2′投射出去（如图4所示）。

在本实施例中，所述镜头前群2′的中心线与所述镜头后群3′的中心线的夹角设置为90度。

第三实施例

如图5所示，同第二实施例，在本实施例中，所述镜筒1′也包括一体成型的前镜筒11′、中镜筒12′以及后镜筒13′，所述镜头前群2′设置于所述前镜筒11′上，所述镜头后群3′设置于所述后镜筒13′上；所述中镜筒12′的中心线与所述前镜筒11′的中心线不在同一直线上，两者之间形成有夹角，中镜筒12′的中心线与后镜筒13′的中心线之间也形成有夹角，所述夹角均小于180度；所述中镜筒12′的下侧内端面上设置有反光镜7′。

所述镜头后群3′的中心线与所述棱镜4′以及DMD封装玻璃5′的中心线在同一直线上。

从所述DMD芯片6′投射出来的光线经所述镜头后群3′之后会射到所述反光镜7′上，经反光镜7′反射后再投射到镜头前群2′上，再经镜头前群2′投射出去（如图6所示）。

在本实施例中，所述镜头前群2′的中心线与所述镜头后群3′的中心线的夹角设置为70度。

在其他实施例中，所述镜头前群2′的中心线与所述镜头后群3′的中心线的夹角也可以为其他合适的角度。

第四实施例

如图7、8、9所示，在本实施例中，所述镜筒1〞包括前镜筒11〞、中镜筒12〞以及后镜筒13〞，所述镜头前群2〞设置于所述前镜筒11〞上，所述镜头后群3〞设置于所述后镜筒13〞上，所述中镜筒12〞前端与所述前镜筒11〞后端枢接，中镜筒12〞后端与所述后镜筒13〞前端枢接，所述中镜筒12〞下侧内端面上设置有反光镜7〞。从而通过旋转所述前镜筒11〞、中镜筒12〞或后镜筒13〞，可调整前镜筒11〞与后镜筒13〞的相对角度，也即是调整所述镜头前群2〞与镜头后群3〞的相对角度。

如图8所示为所述镜头前群2〞与镜头后群3〞的相对角度为90度时的状态，如图9所示为所述镜头前群2〞与镜头后群3〞的相对角度为180度时的状态。当所述镜头前群2〞与镜头后群3〞的相对角度为180度时，所述第二光学物镜23〞与第三光学物镜31〞之间的间距设置为120mm以上。

在本实施例中，所述镜头前群2〞与镜头后群3〞的相对角度调整范围设置为70度到180度，在其他实施例中，也可以根据需要设置为不同的角度范围。

较佳的，所述中镜筒12〞上设置有用于调整所述反光镜7〞位置的第一调整装置8〞。所述第一调整装置8〞可以采用任意可行的结构，在调整所述镜头前群2〞与镜头后群3〞的相对角度之后，再通过操作所述第一调整装置8〞，可使得所述反光镜7〞沿着中镜筒12〞轴向移动到最合适的位置，从而能够接受到所有光线。

在本实施例中，所述中镜筒12〞前端与所述前镜筒11〞后端设置有用于调整两者相对角度并将两者定位于该相对角度的第二调整装置9〞，所述第二调整装置9〞可以采用任意可行的结构。

所述中镜筒12〞后端与所述前镜筒11〞前端设置有用于调整两者相对角度并将两者定位于该相对角度的第三调整装置10〞，所述第三调整装置10〞可以采用任意可行的结构。

在另一实施例中，所述前镜筒11〞后端与所述后镜筒13〞前端之间设置有可同时相对中镜筒12〞旋转的联动机构，所述联动机构可以为设置为齿轮传动的方式，即所述前镜筒11〞后端与所述后镜筒13〞前端分别固定连接于有相互啮合的齿轮，从而旋转前镜筒11〞时，后镜筒13〞能一起旋转；同样，当旋转后镜筒13〞时，前镜筒11〞跟着一起旋转。

在本实施例中，所述中镜筒12〞成U型，所述前镜筒11〞后端、中镜筒12〞上端、后镜筒13〞前端之间设置有可伸缩的遮挡罩100〞，在所述角度调整过程中，所述遮挡罩100〞会根据前后镜头群调整角度的变化进行伸缩，满足结构可变的要求，以防止光线漏出去。

上述第二、第三、第四实施例所公开的镜筒为弯折形镜筒，其形成一反远距的设计，即是说，所述镜头前群与镜头后群之间的距离非常大，然后在镜头前群和镜头后群中间内加入反射镜，省去了外部反射镜的使用，且因反射镜在镜头内，可一并优化，从而避免外部反射镜带来的画质变化。

上述弯折形镜筒短焦镜头可使用在背投系统或光线特殊转折的直投系统中，减少了外部反射镜的使用，可使背投箱体厚度大大降低且方便安装。此镜头也可使用在LCOS或LCD作为芯片的远心光路系统以及激光光源的投影系统中。而在传统设计中，一般的短焦镜头在前投系统中使用较为方便，但在背投系统中，常常要借助外部的反射镜，将从投影镜头出射的光线先经过外部的反射镜进行一次反射或二次反射后再投射到到背投屏幕上，这样做主要是能将整个背投箱体的厚度变薄，使整个背投系统的体积变小，而由于反射镜需要将镜头出射的光尽可能的收全，所以尺寸较大，不利于安装调试，而且由于外部反射镜的引入，图像的画质也会受到一些影响。

Claims (10)

1.一种投影系统的短焦镜头统，其特征在于：包括镜筒、设置于所述镜筒前侧的镜头前群、设置于所述镜筒后侧的镜头后群，所述镜头前群从前到后依次包括第一光学物镜、非球面镜片、第二光学物镜，所述镜头后群从前到后依次包括第三光学物镜、第四光学物镜、第五光学物镜、第六光学物镜、胶合物镜、第七光学物镜、第八光学物镜，所述胶合物镜包括三片光学物镜，上述所有光学物镜均设置为球面镜。

2.根据权利要求1所述的投影系统的短焦镜头，其特征在于：所述镜筒设置为直筒型，所有光学物镜与非球面镜片的中心点在同一直线上。

3.根据权利要求1所述的投影系统的短焦镜头，其特征在于：所述镜筒包括一体成型的前镜筒、中镜筒以及后镜筒，所述镜头前群设置于所述前镜筒上，所述镜头后群设置于所述后镜筒上；所述中镜筒的中心线与所述前镜筒的中心线不在同一直线上，两者之间形成有夹角，中镜筒的中心线与后镜筒的中心线之间也形成有夹角，所述夹角均小于180度；所述中镜筒的下侧内端面上设置有反光镜。

4.根据权利要求3所述的投影系统的短焦镜头，其特征在于：所述镜头前群的中心线与所述镜头后群的中心线的夹角设置为70度或90度。

5.根据权利要求1所述投影系统的短焦镜头，其特征在于：所述镜筒包括前镜筒、中镜筒以及后镜筒，所述镜头前群设置于所述前镜筒上，所述镜头后群设置于所述后镜筒上，所述中镜筒前端与所述前镜筒后端枢接，中镜筒后端与所述后镜筒前端枢接，所述中镜筒下侧内端面上设置有反光镜。

6.根据权利要求4所述的投影系统的短焦镜头，其特征在于：所述中镜筒上设置有用于调整所述反光镜位置的第一调整装置。

7.根据权利要求5所述的投影系统的短焦镜头，其特征在于：所述中镜筒前端与所述前镜筒后端设置有用于调整两者相对角度并将两者定位于该相对角度的第二调整装置，所述中镜筒后端与所述前镜筒前端设置有用于调整两者相对角度并将两者定位于该相对角度的第三调整装置。

8.根据权利要求5所述的投影系统的短焦镜头，其特征在于：所述前镜筒后端与所述后镜筒前端之间设置有可同时相对中镜筒旋转的联动机构。

9.根据权利要求8所述的投影系统的短焦镜头，其特征在于：所述中镜筒成U型，所述前镜筒后端、中镜筒上端、后镜筒前端之间设置有可伸缩的遮挡罩。

10.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9所述的投影系统的短焦镜头，其特征在于：所述投影系统还包括依次设置于所述短焦镜头后侧的棱镜、DMD封装玻璃与DMD芯片，所述镜头后群的中心线与所述棱镜以及DMD封装玻璃的中心线在同一直线上。