CN108345090A - 一种f数的l型短焦全高清投影镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种F数的L型短焦全高清投影镜头，该F数的L型短焦全高清投影镜头包括：第一透镜组件包括从左至右依次设置的第一凸透镜、第二凸透镜、第三凸透镜、三胶合透镜、第四凸透镜和第五凸透镜，且第一凸透镜、第二凸透镜、第三凸透镜、三胶合透镜、第四凸透镜和第五凸透镜同光轴设置，以及第一透镜组件发出的入射光在反射镜上形成30°至40°的入射角；第二透镜组件包括从上至下依次设置的负弯月透镜、第一负透镜和第二负透镜，且负弯月透镜、第一负透镜和第二负透镜均沿入射光在反射镜上形成的反射光同光轴设置。本发明使用塑胶非球面镜片来设计镜头，达到非球面所具有的较高的清晰度和TV畸变要求。

Description

一种F数的L型短焦全高清投影镜头
技术领域
本发明涉及一种光学透镜技术，具体来说，涉及一种F数的L型短焦全高清投影镜头。
背景技术
目前，较高像素的投影仪普遍使用非球面的投影镜头，清晰度和TV畸变要求比较容易满足。而如果采用非球面镜片，则在清晰度和TV畸变方面都很难满足。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种F数的L型短焦全高清投影镜头，其使用塑胶非球面镜片来设计镜头，达到非球面所具有的较高的清晰度和TV畸变要求。
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种F数的L型短焦全高清投影镜头，该F数的L型短焦全高清投影镜头包括：设置在投影面和DMD芯片之间设置的第一透镜组件、反光镜和第二透镜组件，其中，第一透镜组件包括从左至右依次设置的第一凸透镜、第二凸透镜、第三凸透镜、三胶合透镜、第四凸透镜和第五凸透镜，且第一凸透镜、第二凸透镜、第三凸透镜、三胶合透镜、第四凸透镜和第五凸透镜同光轴设置，以及第一透镜组件发出的入射光在反射镜上形成30°至40°的入射角；第二透镜组件包括从上至下依次设置的负弯月透镜、第一负透镜和第二负透镜，且负弯月透镜、第一负透镜和第二负透镜均沿入射光在反射镜上形成的反射光同光轴设置；入射光依次经过第五凸透镜、第四凸透镜、三胶合透镜、第三凸透镜、第二凸透镜、第一凸透镜、反射镜、第二负透镜、第一负透镜和负弯月透镜在投影屏幕上成像。
根据本发明的一个实施例，DMD芯片的尺寸为0.65英寸，且分辨率为1920×1080；或DMD芯片的尺寸为0.67英寸，且分辨率为1920×1200。
根据本发明的一个实施例，还包括棱镜组，棱镜组位于DMD芯片与第五凸透镜之间。
根据本发明的一个实施例，还包括光阑，光阑位于第三凸透镜和三胶合透镜之间。
根据本发明的一个实施例，三胶合透镜包括：从左至右依次设置的第一凹透镜、第六凸透镜和第二凹透镜。
根据本发明的一个实施例，进一步包括：负弯月透镜的焦距介于-100mm与-70mm之间；第一负透镜的焦距介于-55mm与-35mm之间；第二负透镜的焦距介于-120mm与-80mm之间；第一凸透镜的焦距介于120mm与160mm之间；第二凸透镜的焦距介于150mm与250mm之间；第三凸透镜的焦距介于200mm与300mm之间；三胶合透镜的焦距介于-15mm与-25mm之间；第四凸透镜的焦距介于20mm与40mm之间；第五凸透镜的焦距介于50mm与80mm之间。
根据本发明的一个实施例，进一步包括：负弯月透镜的折射率介于1.45与1.60之间；第一负透镜的折射率介于1.55与1.65之间；第二负透镜的折射率介于1.55与1.65之间；第一凸透镜的折射率介于1.45与1.60之间；第二凸透镜的折射率介于1.65与1.80之间；第三凸透镜的折射率介于1.55与1.70之间；在三胶合透镜中，靠近光阑的第一凹透镜的折射率介于1.75与1.85之间，第六凸透镜的折射率介于1.45与1.55之间，靠近第四凸透镜的第二凹透镜的折射率介于1.75与1.85之间；第四凸透镜的折射率介于1.55与1.65之间；第五凸透镜的折射率介于1.55与1.70之间。
根据本发明的一个实施例，F数的L型短焦全高清投影镜头的F数介于1.9与2.1之间。
根据本发明的一个实施例，负弯月透镜包括相对设置的第一非球面和第二非球面。
本发明的有益技术效果在于：
1、本发明使用塑胶非球面镜片来设计镜头，达到非球面所具有的较高的清晰度和TV畸变要求，并且短焦镜头可以减小相同画面的投影距，缩小画面至镜头之间所占空间，以及通过L型镜头经过折转可以进一步减小画面至镜头之间所占空间；
2、本发明基于光学成像原理，使用光学设计软件对投影物镜反复地进行结构达到像差的优化设计，从而提供了一款F数为2.0，且视场角为96°，以及焦距为7.5mm的投影镜头，经上述L型短焦全高清投影镜头后在0.8m位置形成对角线为1.78m的像面，以及此L型短焦全高清投影镜头是一款结构简单，成本控制与优化后的成像物镜。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的F数的L型短焦全高清投影镜头的结构图；
图2是根据本发明实施例的MTF曲线图；
图3是根据本发明实施例的点列图。
其中，1、负弯月透镜；2、第一负透镜；3、第二负透镜；4、反射镜；5、第一凸透镜；6、第二凸透镜；7、第三凸透镜；8、光阑；9、三胶合透镜；10、第四凸透镜；11、第五凸透镜；12、棱镜组；13、窗口玻璃；14、DMD芯片。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种F数的L型短焦全高清投影镜头，如图1所示，该F数的L型短焦全高清投影镜头包括：设置在投影面和DMD芯片14之间设置的第一透镜组件、反光镜和第二透镜组件，其中，第一透镜组件包括从左至右依次设置的第一凸透镜5、第二凸透镜6、第三凸透镜7、三胶合透镜9、第四凸透镜10和第五凸透镜11，且第一凸透镜5、第二凸透镜6、第三凸透镜7、三胶合透镜9、第四凸透镜10和第五凸透镜11同光轴设置，以及第一透镜组件发出的入射光在反射镜4上形成30°至40°的入射角；第二透镜组件包括从上至下依次设置的负弯月透镜1、第一负透镜2和第二负透镜3，且负弯月透镜1、第一负透镜2和第二负透镜3均沿入射光在反射镜4上形成的反射光同光轴设置；入射光依次经过第五凸透镜11、第四凸透镜10、三胶合透镜9、第三凸透镜7、第二凸透镜6、第一凸透镜5、反射镜4、第二负透镜3、第一负透镜2和负弯月透镜1在投影屏幕上成像。此外，DMD芯片14的中心与光轴对准，并且垂直于光轴。光轴是光束的中心线，如图1中的线条表示，本发明中，采用了反射镜4的设计，入射光经过反射镜4后反射出去，也就是相当于有两条光轴。其中，第一凸透镜5、第二凸透镜6、第三凸透镜7、三胶合透镜9、第四凸透镜10和第五凸透镜11沿反射镜4入射角方向的光轴设置，而负弯月透镜1、第一负透镜2和第二负透镜3则沿反射镜4出射角方向的光轴设置。反射镜4的入射角与出射角形成60至80度的夹角。
借助于本发明的技术方案，通过使用塑胶非球面镜片来设计镜头，达到非球面所具有的较高的清晰度和TV畸变要求，并且短焦镜头可以减小相同画面的投影距，缩小画面至镜头之间所占空间，以及通过L型镜头经过折转可以进一步减小画面至镜头之间所占空间。
根据本发明的一个实施例，DMD芯片14的尺寸为0.65英寸，且分辨率为1920×1080；或DMD芯片14的尺寸为0.67英寸，且分辨率为1920×1200。
根据本发明的一个实施例，还包括棱镜组12，棱镜组12位于DMD芯片14与第五凸透镜11之间。
根据本发明的一个实施例，还包括光阑8，光阑8位于第三凸透镜7和三胶合透镜9之间。
根据本发明的一个实施例，三胶合透镜9包括：从左至右依次设置的第一凹透镜、第六凸透镜和第二凹透镜。此外，还设置有窗口玻璃13。
根据本发明的一个实施例，进一步包括：负弯月透镜1的焦距介于-100mm与-70mm之间；第一负透镜2的焦距介于-55mm与-35mm之间；第二负透镜3的焦距介于-120mm与-80mm之间；第一凸透镜5的焦距介于120mm与160mm之间；第二凸透镜6的焦距介于150mm与250mm之间；第三凸透镜7的焦距介于200mm与300mm之间；三胶合透镜9的焦距介于-15mm与-25mm之间；第四凸透镜10的焦距介于20mm与40mm之间；第五凸透镜11的焦距介于50mm与80mm之间。
根据本发明的一个实施例，进一步包括：负弯月透镜1的折射率介于1.45与1.60之间；第一负透镜2的折射率介于1.55与1.65之间；第二负透镜3的折射率介于1.55与1.65之间；第一凸透镜5的折射率介于1.45与1.60之间；第二凸透镜6的折射率介于1.65与1.80之间；第三凸透镜7的折射率介于1.55与1.70之间；在三胶合透镜9中，靠近光阑8的第一凹透镜的折射率介于1.75与1.85之间，第六凸透镜的折射率介于1.45与1.55之间，靠近第四凸透镜10的第二凹透镜的折射率介于1.75与1.85之间；第四凸透镜10的折射率介于1.55与1.65之间；第五凸透镜11的折射率介于1.55与1.70之间。根据本发明的一个实施例，F数的L型短焦全高清投影镜头的F数介于1.9与2.1之间。此外，本领域的技术人员还可对各透镜的曲率半径、材料、厚度以及透镜之间的间距进行修改，从而达到对像差的优化。
根据本发明的一个实施例，负弯月透镜1包括相对设置的第一非球面和第二非球面。此外，当然可以理解，该负弯月透镜1的非球面的设置位置可根据实际需求进行设置，例如，根据本发明的一个实施例，该负弯月透镜1的左右两个侧面均为非球面，本发明对此不做限定。
此外，下面以0.65英寸的DMD芯片为例，给出本发明一种投影镜头光学系统实施例的参数，表面序号从负弯月透镜1的凸面为第1面，开始从左往右依次递增，透镜组参数如表1所示，非球面数据如表2所示。
表面序号 类型 曲率半径 厚度 玻璃材质 圆锥率
1 非球面 260.867 5.000 1.53，56.0 36.02941
2 非球面 45.192 21.310 -1.82856
3 -447.098 3.000 1.61，58.6
4 27.116 12.010
5 infinity 2.500 1.61，55.1
6 65.081 78.763
7 409.301 6.095 1.52，64.2
8 -91.192 0.193
9 105.958 3.976 1.72，50.4
10 376.766 0.200
11 64.701 3.948 1.62，60.4
12 106.937 40.070
13 infinity 13.072
14 46.074 1.200 1.79，44.2
15 15.910 10.998 1.50，81.6
16 -14.846 1.464 1.81，41.0
17 104.527 0.200
18 65.133 11.002 1.60，65.5
19 -22.805 0.200
20 50.130 4.876 1.62，57.0
21 -215.601 4.000
22 棱镜组 infinity 25.000 1.52，64.2
23 infinity 3.000
24 窗口玻璃 infinity 3.000 1.49，70.4
25 infinity 0.480
26 像面 infinity 0
表1
表2
最终得到视场96度，焦距7.5mm，光学筒长255mm，F2.0，各视场像质均匀并且像质最佳的光学投影镜头。本发明实现在0.8m位置形成对角线为1.78m的像面。
此外，如图2是本发明的MTF曲线图。图中66lp/mm下各视场的MTF曲线紧凑成一束大于0.60，说明该镜头成像画面清晰均匀。1920×1200的0.67芯片的像素是7.56微米，对应奎尼斯线对为93lp/mm，在该线对下MTF数值>0.60，即满足该芯片的分辨率要求。0.65芯片小于0.67芯片，像素同样是7.56微米，对应奎尼斯线对为66lp/mm，在该线对下MTF数值>0.60即满足该芯片的分辨率要求。
图3是本发明的点列图，从图3中知，各视场下的点列图平均弥散斑半径小于10微米，像质好。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过使用塑胶非球面镜片来设计镜头，达到非球面所具有的较高的清晰度和TV畸变要求，并且短焦镜头可以减小相同画面的投影距，缩小画面至镜头之间所占空间，以及通过L型镜头经过折转可以进一步减小画面至镜头之间所占空间。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种F数的L型短焦全高清投影镜头，其特征在于，包括：设置在投影面和DMD芯片之间设置的第一透镜组件、反光镜和第二透镜组件，
其中，所述第一透镜组件包括从左至右依次设置的第一凸透镜、第二凸透镜、第三凸透镜、三胶合透镜、第四凸透镜和第五凸透镜，且所述第一凸透镜、所述第二凸透镜、所述第三凸透镜、所述三胶合透镜、所述第四凸透镜和所述第五凸透镜同光轴设置，以及所述第一透镜组件发出的入射光在所述反射镜上形成30°至40°的入射角；
所述第二透镜组件包括从上至下依次设置的负弯月透镜、第一负透镜和第二负透镜，且所述负弯月透镜、所述第一负透镜和所述第二负透镜均沿所述入射光在所述反射镜上形成的反射光同光轴设置；
所述入射光依次经过所述第五凸透镜、所述第四凸透镜、所述三胶合透镜、所述第三凸透镜、所述第二凸透镜、所述第一凸透镜、所述反射镜、所述第二负透镜、所述第一负透镜和所述负弯月透镜在投影屏幕上成像。
2.如权利要求1所述的L型短焦全高清投影镜头，其特征在于，所述DMD芯片的尺寸为0.65英寸，且分辨率为1920×1080；或所述DMD芯片的尺寸为0.67英寸，且分辨率为1920×1200。
3.如权利要求1所述的L型短焦全高清投影镜头，其特征在于，还包括棱镜组，所述棱镜组位于所述DMD芯片与所述第五凸透镜之间。
4.如权利要求3所述的L型短焦全高清投影镜头，其特征在于，还包括光阑，所述光阑位于所述第三凸透镜和所述三胶合透镜之间。
5.如权利要求4所述的L型短焦全高清投影镜头，其特征在于，所述三胶合透镜包括：从左至右依次设置的第一凹透镜、第六凸透镜和第二凹透镜。
6.如权利要求5所述的L型短焦全高清投影镜头，其特征在于，进一步包括：
所述负弯月透镜的焦距介于-100mm与-70mm之间；
所述第一负透镜的焦距介于-55mm与-35mm之间；
所述第二负透镜的焦距介于-120mm与-80mm之间；
所述第一凸透镜的焦距介于120mm与160mm之间；
所述第二凸透镜的焦距介于150mm与250mm之间；
所述第三凸透镜的焦距介于200mm与300mm之间；
所述三胶合透镜的焦距介于-15mm与-25mm之间；
所述第四凸透镜的焦距介于20mm与40mm之间；
所述第五凸透镜的焦距介于50mm与80mm之间。
7.如权利要求5所述的L型短焦全高清投影镜头，其特征在于，进一步包括：
所述负弯月透镜的折射率介于1.45与1.60之间；
所述第一负透镜的折射率介于1.55与1.65之间；
所述第二负透镜的折射率介于1.55与1.65之间；
所述第一凸透镜的折射率介于1.45与1.60之间；
所述第二凸透镜的折射率介于1.65与1.80之间；
所述第三凸透镜的折射率介于1.55与1.70之间；
在所述三胶合透镜中，靠近光阑的所述第一凹透镜的折射率介于1.75与1.85之间，所述第六凸透镜的折射率介于1.45与1.55之间，靠近所述第四凸透镜的第二凹透镜的折射率介于1.75与1.85之间；
所述第四凸透镜的折射率介于1.55与1.65之间；
所述第五凸透镜的折射率介于1.55与1.70之间。
8.如权利要求1所述的L型短焦全高清投影镜头，其特征在于，所述F数的L型短焦全高清投影镜头的F数介于1.9与2.1之间。
9.如权利要求1所述的L型短焦全高清投影镜头，其特征在于，所述负弯月透镜包括相对设置的第一非球面和第二非球面。
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