CN109445075B - 一种微型投影镜头 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种微型投影镜头，包括：具有正焦距的第一群组透镜，光阑，具有正焦距的第二群组透镜，分光器件，保护玻璃和成像面；所述第一群组透镜的焦距为17.2<f12<27，所述第二群组透镜的焦距为102.6<f13<111.8。本申请公开的一种微型投影镜头，能够有效的解决现有的微型投影镜头在有限距离内不能投射大尺寸画面、不易组装、成像质量不高和投影镜头容易跑焦的技术问题。

Description

一种微型投影镜头

技术领域

本申请涉及投影镜头技术领域，尤其涉及一种微型投影镜头。

背景技术

投影镜头是投影设备的核心组件：光经过反射式或穿透式的光调变装置后，需要经过投影镜头投射至投影屏上成像。

随着投影设备在生活中扮演的角色越来越大，应用到的领域也会越来越多。更多的设备需要嵌入微型投影设备，这对投影镜头的要求也越来越高，尺寸更小，结构更加紧凑，成像效果更好，成本更低的投影镜头成为主流。

市面上现有的投影镜头，透射比普遍在1.0以上，视场角在60°左右，且大多数的镜头为了追求结构紧凑，会使用较少的镜片，在要求更高成像质量时，像素的校正并不理想，且最后在塑胶非球面的使用上设置最后一个镜片，因此会带来以下的缺陷：1、在有限的距离内不能投射大尺寸画面，视场角偏小；2、不能投射更精细的画面；3、对镜头的同轴度、以及各个镜片的组装公差要求较高，不易组装；4、塑胶镜头设置在最后一面会因为塑胶受热过大而导致镜头跑焦。

发明内容

本申请公开了一种微型投影镜头，能够有效的解决现有的微型投影镜头在有限距离内不能投射大尺寸画面、不易组装、成像质量不高和投影镜头容易跑焦的技术问题。

本申请提供了一种微型投影镜头，所述镜头从放大端至缩小端依次包括：具有正焦距的第一群组透镜，光阑，具有正焦距的第二群组透镜，分光器件，保护玻璃和成像面；所述第一群组透镜的焦距为17.2<f12<27，所述第二群组透镜的焦距为102.6<f13<111.8。

优选地，所述第一群组透镜依次包括第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片和第六镜片。

优选地，所述第一镜片为具有负焦距的月牙型塑料非球面透镜；所述第二镜片为具有负焦距的平凹型玻璃透镜；所述第三镜片为具有负焦距的双凹型玻璃透镜；所述第四镜片为具有为正焦距的双凸型透镜；所述第五镜片为具有正焦距的月牙型透镜；所述第六镜片为具有正焦距的月牙型透镜。

优选地，所述第一镜片的两个表面均为非球面；所述第二镜片的两个表面均为球面；所述第三镜片的两个表面均为球面；所述第四镜片的两个表面均为球面；所述第五镜片的两个表面均为球面；所述第六镜片的两个表面均为球面。

优选地，所述第一镜片的焦距为-35.6<f1<-32.9；所述第二镜片的焦距为-44.8<f2<-42.9；所述第三镜片的焦距为-13.5<f3<-12.1；所述第四镜片的焦距为22.5<f4<24.8；所述第五镜片的焦距为53.3<f5<54.1；所述第六镜片的焦距为35.3<f6<35.9。

优选地，所述第二群组透镜依次包括第七镜片、第八镜片、第九镜片、第十镜片和第十一镜片。

优选地，所述第七镜片为具有正焦距的平凸型玻璃透镜；所述第八镜片为具有负焦距的双凹型玻璃透镜；所述第九透镜为具有正焦距的双凸型玻璃透镜；所述第十透镜为具有正焦距的双凸型透镜；所述第十一镜片为具有正焦距的月牙型玻璃透镜。

优选地，所述第七镜片的两个表面均为球面；所述第八镜片的两个表面均为球面；所述第九镜片的两个表面均为球面；所述第十镜片的两个表面均为球面；所述第十一镜片的两个表面均为球面。

优选地，所述第七镜片的焦距为20.3<f7<22.2；所述第八镜片的焦距为-9.3<f8<-8.1；所述第九镜片的焦距为25.8<f9<27.4；所述第十镜片的焦距为29.1<f10<29.5；所述第十一镜片的焦距为36.7<f11<40.8。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请提供了一种微型投影镜头，镜头从放大端至缩小端依次包括：具有正焦距的第一群组透镜，光阑，具有正焦距的第二群组透镜，分光器件，保护玻璃和成像面；所述第一群组透镜的焦距为17.2<f12<27，所述第二群组透镜的焦距为102.6<f13<111.8。本申请公开了一种微型投影镜头，能够有效的改善了现有的微型投影镜头在有限距离内不能投射大尺寸画面、不易组装、成像质量不高和投影镜头容易跑焦的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例中提供的一种微型投影镜头的光学结构图；

图2为本申请实施例中提供的一种微型投影镜头的各视场传递函数MTF值；

图3为本申请实施例中提供的一种微型投影镜头的场曲和畸变图；

图4为本申请实施例中提供的一种微型投影镜头的色差曲线图。

具体实施方式

本申请公开了一种微型投影镜头，通过光学设计提高相对孔径值的同时又能满足成像质量，对亮度有很大的提升。

图1为本申请实施例中提供的一种微型投影镜头的光学结构图；本申请提供了一种微型投影镜头，该镜头从放大端至缩小端依次包括：一个具有正焦距的第一群组透镜、光阑、一个具有正焦距的第二群组透镜、分光器件、保护玻璃、成像面；第一群组透镜包括第一镜片，具有负焦距的月牙型透镜；第二镜片，具有负焦距的平凹型透镜；第三镜片，具有负焦距的双凹型透镜；第四镜片，具有正焦距的双凸型透镜；第五镜片，具有正焦距的月牙型透镜；第六镜片，具有正焦距的月牙型透镜；第二群组透镜包括第七镜片，具有正焦距的平凸型透镜；第八镜片，具有负焦距的双凸型透镜；第九镜片，具有正焦距的双凸型透镜；第十镜片，具有正焦距的双凸型透镜；第十一镜片，具有正焦距的月牙型透镜。

特别地，该微型投影镜头的最后一个镜片为玻璃镜片，能够有效地解决微型投影镜头由于塑胶非球面镜片受热而导致镜头跑焦的缺陷。该镜头具有投射比大、易组装且成像质量高的特点。

该微型投影镜头采用负透镜P1，负透镜G2，负透镜G3，正透镜G4，正透镜G5，正透镜G6，光阑孔径，正透镜G7，负透镜G8，正透镜G9，正透镜G10和正透镜G11依次从放大端至缩小排列的方式实现：

第一镜片P1为采用塑胶材料所制成具有负光焦度的月牙型透镜，且两个表面S1、S2均为非球面表面；第一镜片的焦距满足-35.6<f1-<-32.9，折射率满足1.4<Nd1<1.6。

第二镜片G2，采用玻璃材料所制成具有负光焦度平凹型透镜，且两个表面S3、S4均为球面表面；第二镜片的焦距满足-44.8<f2<-42.9，折射率满足1.4<Nd2<1.6。

第三镜片G3，采用玻璃材料所制成具有负光焦度双凹型透，且两个表面S5、S6均为球面表面；第三镜片的焦距满足-13.5<f3<-12.1，折射率满足1.8<Nd3<1.9。

第四镜片G4，采用玻璃材料所制成具有正光焦度双凸型透镜，且两个表面S6、S7均为球面表面；第四镜片的焦距满足22.5<f4<24.8，折射率满足1.7<Nd4<1.8。

第五镜片G5，采用玻璃材料所制成具有正光焦度月牙型透镜，且两个表面S8、S9均为球面表面；第五镜片的焦距满足53.3<f5<54.1，折射率满足1.8<Nd5<1.9。

第六镜片G6，采用玻璃材料所制成具有正光焦度月牙型透镜，且两个表面S10、S11均为球面表面；第六镜片的焦距满足35.3<f6<35.9，折射率满足1.7<Nd6<1.8。

第七镜片G7，采用玻璃材料所制成具有正光焦度平凸型透镜，凸面朝成像端，且两个表面S13、S14均为球面表面；第七镜片的焦距满足20.3<f7<22.2，折射率满足1.5<Nd7<1.6。

第八镜片G8，采用玻璃材料所制成具有负光焦度双凹型透镜，且两个表面S14、S15均为球面表面；第八镜片的焦距满足-9.3<f8<-8.1，折射率满足1.7<Nd8<1.8。

第九镜片G9，采用玻璃材料所制成具有正光焦度双凸型透镜，且两个表面S15、S16均为球面表面；第九镜片的焦距满足25.8<f9<27.4，折射率满足1.4<Nd9<1.5。

第十镜片G10，采用玻璃材料所制成具有正光焦度双凸型透镜，且两个表面S17、S18均为球面表面；第十镜片的焦距满足29.1<f10<29.5，折射率满足1.7<Nd10<1.8。

第十一镜片G11，采用玻璃材料所制成具有正光焦度月牙型透镜，且两个表面S19、S20均为球面表面；第十一镜片的焦距满足36.7<f11<40.8，折射率满足1.8<Nd11<1.9。

第一群组透镜的焦距满足：17.2<f12<27，第二群组透镜焦距满足：102.6<f13<111.8。

为达到有效提升微型投影镜头的光学性能的技术目的，本申请实施例提供的微型投影镜头的具体参数如表一；其中参数包含各镜片的厚度、间距，各镜片的折射率Nd(Refractive index)、阿贝系数Vd(Abbe number)以及各镜片的曲率半径R(Radius ofcurvature)。

表一

其中有两个表面为非球面，非球面月牙型透镜P1的表面S1、S2，由非球面公式才能得出球面相对应的曲线；非球面公式为如下公式：

其中：Z表示非球面上的点离非球面顶点在光轴方向的距离；r表示非表面上的点到光轴的距离；c表示非球面的中心曲率；k表示圆锥率；表示非球面高次项系数。

非球面透镜P1各阶系数，如表二所示。

表二

本实施例符合以下条件：有效焦距＝10.3mm、F/#＝1.7、offset＝100％、投影距离为900～3000mm、投影尺寸为40～135时以及投射比为1.0。

本申请实施例在第一、第二透镜组中都用到了胶合镜片，第一透镜组中的胶合镜片可以更好的改善畸变、场曲，还可以缓解为了设计大投射比而将P1镜片优化得很凸的情况，使得P1镜片更易加工及控制成本；第二透镜组的三胶合镜片有效的减少了透光面，提升效率，还能更好的控制色差，保证成像质量。

根据上述各个透镜的具体参数得出的微型投影镜头，如光学系统图2所示。由图2可知，在93lp/mm空间频率下全视场光学传递函数MTF>50％。由图3可知，场曲在-0.05～+0.05范围内，畸变控制在1％以内；由图4可知，该成像系统校正了两次色差，二级光谱为2.2μm，色差校正较理想。

综上所述可得知，本申请的微型投影镜头采用远心光学系统设计，体现该镜头尺寸小、结构紧凑、成本低且高成像质量。

以上对本申请实施例所提供的一种微型投影镜头进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本申请实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (3)

1.一种微型投影镜头，其特征在于，所述镜头从放大端至缩小端依次包括：具有正焦距的第一群组透镜，光阑，具有正焦距的第二群组透镜，分光器件，保护玻璃和成像面；所述第一群组透镜的焦距为17.2<f12<27，所述第二群组透镜的焦距为102.6<f13<111.8；

所述第一群组透镜依次包括第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片和第六镜片；

所述第一镜片为具有负焦距的月牙型塑料非球面透镜；所述第二镜片为具有负焦距的平凹型玻璃透镜；所述第三镜片为具有负焦距的双凹型玻璃透镜；所述第四镜片为具有为正焦距的双凸型透镜；所述第五镜片为具有正焦距的月牙型透镜；所述第六镜片为具有正焦距的月牙型透镜；

所述第一镜片的焦距为-35.6< f1<-32.9；所述第二镜片的焦距为-44.8<f2<-42.9；所述第三镜片的焦距为-13.5<f3<-12.1；所述第四镜片的焦距为22.5<f4<24.8；所述第五镜片的焦距为53.3<f5<54.1；所述第六镜片的焦距为35.3<f6<35.9；

所述第二群组透镜依次包括第七镜片、第八镜片、第九镜片、第十镜片和第十一镜片；

所述第七镜片为具有正焦距的平凸型玻璃透镜；所述第八镜片为具有负焦距的双凹型玻璃透镜；所述第九镜片为具有正焦距的双凸型玻璃透镜；所述第十镜片为具有正焦距的双凸型透镜；所述第十一镜片为具有正焦距的月牙型玻璃透镜；

所述第七镜片的焦距为20.3<f7<22.2；所述第八镜片的焦距为-9.3<f8<-8.1；所述第九镜片的焦距为25.8<f9<27.4；所述第十镜片的焦距为29.1<f10<29.5；所述第十一镜片的焦距为36.7<f11<40.8。

2.根据权利要求1所述的一种微型投影镜头，其特征在于，所述第一镜片的两个表面均为非球面；所述第二镜片的两个表面均为球面；所述第三镜片的两个表面均为球面；所述第四镜片的两个表面均为球面；所述第五镜片的两个表面均为球面；所述第六镜片的两个表面均为球面。

3.根据权利要求1所述的一种微型投影镜头，其特征在于，所述第七镜片的两个表面均为球面；所述第八镜片的两个表面均为球面；所述第九镜片的两个表面均为球面；所述第十镜片的两个表面均为球面；所述第十一镜片的两个表面均为球面。