CN109946818A - 大孔径及大视场的投影镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及大孔径及大视场的投影镜头，沿光轴方向从物方至像方，依次包括具有负光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有负光焦度的第四透镜、具有负光焦度的第五透镜、具有正光焦度的第六透镜、具有负光角度的第七透镜、孔径光阑、具有正光焦度的第八透镜；第三透镜与第四透镜组合成双胶合透镜，第五透镜、第六透镜与第七透镜组成三胶合透镜，孔径光阑位于第七透镜和第八透镜之间。本发明大孔径及大视场的投影镜头具有视场范围广、大光圈、像面均匀性好、成像质量好、结构相对比较简单、安装方便的特点。
Description
技术领域：
本发明涉及光电显示行业中的投影技术，特别是大孔径及大视场的投影镜头。
背景技术：
近年来，随着投影技术水平的提高和生产成本的降低，投影机不再是昂贵产品，不仅仅在商务、展示工程中使用，如今已经被广泛应用于教学、家庭影院等领域。随着投影机广泛应用于人们日常生活中，高亮度高清晰的投影画面已经是人们的迫切需求，因此，对投影镜头的要求也在不断提高。目前投影镜头存在的两个主要问题：第一是投影的范围比较小；第二是在照明条件比较暗的情况，投影出的画面亮度较低。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是针对目前投影镜头存在的问题，提出大孔径及大视场的投影镜头，其具有视场范围广、大光圈、像面均匀性好、成像质量好、结构相对比较简单、安装方便的特点。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：大孔径及大视场的投影镜头，其特征在于：沿光轴方向从物方至像方，依次包括具有负光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有负光焦度的第四透镜、具有负光焦度的第五透镜、具有正光焦度的第六透镜、具有负光角度的第七透镜、孔径光阑、具有正光焦度的第八透镜。所述的第三透镜与第四透镜组合成双胶合透镜，所述的第五透镜、第六透镜与第七透镜组成三胶合透镜，所述的孔径光阑位于第七透镜和第八透镜之间。
所述第一透镜的朝向物方和像方的光学面均凸向物方；所述的第二透镜的朝向物方的光学面凸向像方，朝向像方的光学面凸向物方；所述的第三透镜的朝向物方的光学面凸向物方，朝向像方的光学面凸向像方；所述的第四透镜的朝向物方的光学面凸向像方，朝向像方的光学面凸向物方；所述的第五透镜的朝向物方和像方的光学面均凸向物方；所述的第六透镜的朝向物方的光学面凸向物方，朝向像方的光学面凸向像方；所述的第七透镜的朝向物方和像方的光学面均凸向像方；所述的第八透镜的朝向物方的光学面凸向物方，朝向像方的光学面凸向像方。
所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜各自的两个光学面均为球面。
镜头的视场角为160°，总焦距为1.266mm，F/#值为2.8，总长度为74.77mm，可探测的波长范围为400nm-700nm，主波长为586.7nm。
所述第一透镜材料为N-BK7，其折射率n=1.5168、第二透镜材料为N-SK14，其折射率n =1.6031、第三透镜材料为SF3，其折射率n=1.7400、第四透镜材料为N-LAK9，其折射率n=1.6910、第五透镜材料为N-LAK9，其折射率=1.6910、第六透镜材料为PSK2，其折射率n=1.5687、第七透镜材料为SF3，其折射率n=1.7400、第八透镜材料为PSK2，其折射率n=1.5687。
在本发明中，利用具有负光焦度的第一透镜来对物方视场角进行压缩，保证了该镜头系统的大视场角投影；镜头系统中用到的镜头材料种类比较少以及在设计中各透镜的两个光学面均采用球面设计，这样就使得镜头在设计过程中加工成本较低；另外，在镜头系统中采用了胶合透镜来校正系统的像差，因此使该镜头具有视场范围广、大光圈、像面均匀性好、成像质量好、结构相对比较简单、安装方便的特点。
附图说明：
图1是本发明大孔径及大视场的投影镜头的结构示意图；
图2是图1所示大孔径及大视场的投影镜头的调制传递函数（MTF）曲线图；
图3是图1所示大孔径及大视场的投影镜头的相对照度图；
图4是图1所示大孔径及大视场的投影镜头的F-theta畸变图；
图5是图1所示大孔径及大视场的投影镜头的光路图；
图中：L1-第一透镜；L2-第二透镜；L3-第三透镜；L4-第四透镜；L5-第五透镜；L6-第六透镜；L7-第七透镜；L8-第八透镜；1-孔径光阑。
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详细地描述：
如图1所示，大孔径及大视场的投影镜头，沿光轴方向从物方至像方，依次包括：具有负光焦度的第一透镜L1，它的朝向物方和像方的光学面均凸向物方；具有负光焦度的第二透镜L2，它的朝向物方的光学面凸向像方，朝向像方的光学面凸向物方；具有正光焦度的第三透镜L3，它的朝向物方的光学面凸向物方，朝向像方的光学面凸向像方；具有负光焦度的第四透镜L4，它的朝向物方的光学面凸向像方，朝向像方的光学面凸向物方；具有负光焦度的第五透镜L5，它的朝向物方和像方的光学面均凸向物方；具有正光焦度的第六透镜L6，它的朝向物方的光学面凸向物方，朝向像方的光学面凸向像方；具有负光焦度的第七透镜L7，它的朝向物方和像方的光学面均凸向像方；孔径光阑1；具有正光焦度的第八透镜L8，它的朝向物方的光学面凸向物方，朝向像方的光学面凸向像方。所述的第三透镜与第四透镜组合成双胶合透镜，所述的第五透镜、第六透镜与第七透镜组成三胶合透镜，所述的孔径光阑位于第七透镜和第八透镜之间。
所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜各自的两个光学面均为球面。
镜头的视场角为160°，总焦距为1.266mm，F/#值为2.8，总长度为74.77mm，可探测的波长范围为400nm-700nm，主波长为586.7nm。
所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜的材料分别为N-BK7(n=1.5168)、N-SK14(n=1.6031)、SF3(n=1.7400)、N-LAK9 (n=1.6910)、N-LAK9(n=1.6910)、PSK2(n=1.5687)、SF3(n=1.7400)、PSK2(n=1.5687)；其中n为折射率。
所述的第三透镜与第四透镜组合成双胶合透镜，所述的第五透镜、第六透镜与第七透镜组成三胶合透镜，它们对校正镜头的像差起到了非常重要的作用。
图2、图3和图4分别为大孔径及大视场的投影镜头的调制传递函数（MTF）曲线、相对照度和F-theta畸变图。从图2可以得到该投影镜头的成像质量非常高；从图3能够得到该投影镜头的相对照度非常高；从图4中可以得出该投影镜头的畸变较小，满足设计要求。
本实施例所述的大孔径及大视场的投影镜头的光学结构参数见表1：
表1大孔径及大视场的投影镜头的光学结构参数
| 光学表面 | 半径(mm) | 厚度(mm) | 折射率 | 材料 |
| S1 | 49.856 | 1.952 | 1.5168 | N-BK7 |
| S2 | 11.263 | 10.973 | ||
| S3 | -105.670 | 1.856 | 1.6031 | N-SK14 |
| S4 | 9.886 | 4.123 | ||
| S5 | 17.341 | 5.236 | 1.7400 | SF3 |
| S6 | -14.059 | 2.236 | 1.6910 | N-LAK9 |
| S7 | 10.563 | 24.689 | ||
| S8 | 13.973 | 3.038 | 1.6910 | N-LAK9 |
| S9 | 5.302 | 6.594 | 1.5687 | PSK2 |
| S10 | -7.887 | 1.813 | 1.7400 | SF3 |
| S11 | -19.563 | 1.219 | ||
| 孔径光阑 | 无限 | 1.229 | ||
| S12 | 9.792 | 3.383 | 1.5687 | PSK2 |
| S13 | -9.070 | 6.422 | ||
| 像平面 | 无限 |
上表中，沿光轴方向从物平面到像平面，S1、S2分别对应为第一透镜L1的朝向物方和像方的光学面；S3、S4分别对应为第二透镜L2的朝向物方和像方的光学面；S5、S6分别对应为第三透镜L3的朝向物方和像方的光学面；S6、S7分别对应为第四透镜L4的朝向物方和像方的光学面；S8、S9分别对应为第五透镜L5的朝向物方和像方的光学面；S9、S10分别对应为第六透镜L6的朝向物方和像方的光学面；S10、S11分别对应为第七透镜L7的朝向物方和像方的光学面；S12、S13分别对应为第八透镜L8的朝向物方和像方的光学面。其中，第三透镜L3与第四透镜L4组成双胶合透镜，因此S6既是第三透镜L3的朝向像方的光学面，又是第四透镜L4的朝向物方的光学面；第五透镜L5、第六透镜L6和第七透镜L7组成三胶合透镜，因此，S9既是第五透镜L5的朝向像方的光学面，又是第六透镜L6的朝向物方的光学面；S10既是第六透镜L6的朝向像方的光学面，又是第七透镜L7的朝向物方的光学面。
图5是根据图1所示的大孔径及大视场的投影镜头的光路图。
综上所述，借助于发明的上述技术方案，可以使得镜头的像面均匀性更好，成像质量更高，结构紧凑，更加便于加工和安装。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以验证本发明，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 (6)
1.大孔径及大视场的投影镜头，其特征在于：沿光轴方向从物方至像方，依次包括具有负光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有负光焦度的第四透镜、具有负光焦度的第五透镜、具有正光焦度的第六透镜、具有负光角度的第七透镜、孔径光阑和具有正光焦度的第八透镜；所述的第三透镜与第四透镜组合成双胶合透镜，所述的第五透镜、第六透镜与第七透镜组成三胶合透镜，所述的孔径光阑位于第七透镜和第八透镜之间。
2.根据权利要求1所述大孔径及大视场的投影镜头，其特征在于：所述的第一透镜的朝向物方和像方的光学面均凸向物方；所述的第二透镜的朝向物方的光学面凸向像方，朝向像方的光学面凸向物方；所述的第三透镜的朝向物方的光学面凸向物方，朝向像方的光学面凸向像方；所述的第四透镜的朝向物方的光学面凸向像方，朝向像方的光学面凸向物方；所述的第五透镜的朝向物方和像方的光学面均凸向物方；所述的第六透镜的朝向物方的光学面凸向物方，朝向像方的光学面凸向像方；所述的第七透镜的朝向物方和像方的光学面均凸向像方；所述的第八透镜的朝向物方的光学面凸向物方，朝向像方的光学面凸向像方。
3.根据权利要求1所述大孔径及大视场的投影镜头，其特征在于，所述镜头的视场角为160°，总焦距为1.266mm，F/#值为2.8，总长度为74.77mm，可探测的波长范围为400nm-700nm，主波长为586.7nm。
4.根据权利要求1所述大孔径及大视场的投影镜头，其特征在于：所述第一透镜材料为N-BK7，其折射率n=1.5168、第二透镜材料为N-SK14，其折射率n =1.6031、第三透镜材料为SF3，其折射率n=1.7400、第四透镜材料为N-LAK9，其折射率n=1.6910、第五透镜材料为N-LAK9，其折射率=1.6910、第六透镜材料为PSK2，其折射率n=1.5687、第七透镜材料为SF3，其折射率n=1.7400、第八透镜材料为PSK2，其折射率n=1.5687。
5.根据权利要求1所述大孔径及大视场的投影镜头，其特征在于：所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜各自的两个光学面均为球面。
6.根据权利要求1所述大孔径及大视场的投影镜头，其特征在于：大孔径及大视场的投影镜头的光学结构参数如下：
上表中，沿光轴方向从物平面到像平面，S1、S2分别对应为第一透镜L1的朝向物方和像方的光学面；S3、S4分别对应为第二透镜L2的朝向物方和像方的光学面；S5、S6分别对应为第三透镜L3的朝向物方和像方的光学面；S6、S7分别对应为第四透镜L4的朝向物方和像方的光学面；S8、S9分别对应为第五透镜L5的朝向物方和像方的光学面；S9、S10分别对应为第六透镜L6的朝向物方和像方的光学面；S10、S11分别对应为第七透镜L7的朝向物方和像方的光学面；S12、S13分别对应为第八透镜L8的朝向物方和像方的光学面；其中，第三透镜L3与第四透镜L4组成双胶合透镜，因此S6既是第三透镜L3的朝向像方的光学面，又是第四透镜L4的朝向物方的光学面；第五透镜L5、第六透镜L6和第七透镜L7组成三胶合透镜，因此，S9既是第五透镜L5的朝向像方的光学面，又是第六透镜L6的朝向物方的光学面；S10既是第六透镜L6的朝向像方的光学面，又是第七透镜L7的朝向物方的光学面。
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