CN110579927A - 一种小型低f数高清投影镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种小型低F数高清投影镜头，包括投影镜头本体，所述投影镜头包括设于投影面和DMD芯片之间的反射镜和若干个同轴设置的透镜组件，所述透镜组件从投影面到DMD芯片之间的若干个同轴排布顺序是第一负透镜、双胶合透镜、三胶合透镜、第四凸透镜。本发明提供种小型低F数高清投影镜头，使用双非球面镜片来设计镜头，达到较高的清晰度；使用低F数设计，同时保证MTF保持较高数值；双非球面设计也满足低畸变的特殊需求。

Description

一种小型低F数高清投影镜头
技术领域
本发明属于光电显示行业中的投影技术，尤其涉及高分辨率的一种小型低F数高清投影镜头。
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。本发明使用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。一般投影镜头使用单非球面镜片就能满足要求。
一般投影镜头F数在2到2.5之间。而小于1.8的低F数投影镜头在使用中，具有了更高的光线利用率，配合光源模块，极大提高投影镜头投影画面的亮度。但低F数镜头较难设计，尤其是低F数设计会降低MTF，即画面的清晰度。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种小型低F数高清投影镜头，使用双非球面镜片来设计镜头，达到较高的清晰度；使用低F数设计，同时保证MTF保持较高数值；双非球面设计也满足低畸变的特殊需求。
本发明采用的结构是：一种小型低F数高清投影镜头，包括投影镜头本体，所述投影镜头包括设于投影面和DMD芯片之间的反射镜和若干个同轴设置的透镜组件，所述透镜组件从投影面到DMD芯片之间的若干个同轴排布顺序是第一负透镜、双胶合透镜、三胶合透镜、第四凸透镜。
作为优选，所述投影镜头还包括设置于DMD芯片与第四凸透镜之间的棱镜组以及置于双胶合透镜和三胶合透镜之间的光阑面。
进一步地，所述DMD芯片为0.2英寸，分辨率为854×480，所述DMD芯片工作面垂直于光轴，芯片中心对准光轴。
进一步地，所述双胶合透镜由靠近第一负透镜的负弯月透镜和靠近光阑的凸透镜组成。
进一步地，所述三胶合透镜中由靠近光阑的正弯月透镜、位于中间的负弯月透镜和靠近第四凸透镜的正弯月透镜组成。
进一步地，所述双胶合透镜的焦距介于5～15mm；所述三胶合透镜的焦距介于100mm与正无穷之间。
进一步地，所述第一负透镜的折射率介于1.45与1.60之间；所述双胶合透镜中，靠近第一负透镜的负弯月透镜的折射率介于1.45与1.60之间，靠近光阑的凸透镜折射率介于1.85与2.0之间；所述三胶合透镜中，靠近光阑的正弯月透镜的折射率介于1.55与1.65之间，中间的负弯月透镜折射率介于1.70与1.80之间，靠近第四凸透镜的正弯月透镜折射率介于1.55与1.65之间；所述第四凸透镜的折射率介于1.45与1.60之间。
进一步地，所述F数介于1.6与1.8之间。
进一步地，所述第一负透镜和第四凸透镜为非球面透镜。
本发明的有益效果为：
1、本发明提供了一款低F数1.7，一款投射比1.15，畸变小于0.6％，焦距为5.3mm的投影镜头；
2、此镜头是一款结构简单，成本控制与优化后的成像物镜。经上述透镜系统后在1.15m位置形成宽幅为1m的像面；
3、本发明是基于光学成像原理，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；
4、用双非球面镜片来设计镜头，达到较高的清晰度；使用低F数设计，同时保证MTF保持较高数值；双非球面设计也满足低畸变的特殊需求。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的MTF曲线图；
图3是本发明的点列图。
图中：1、DMD芯片；2、光阑面；3、第一负透镜；4、双胶合透镜；5、三胶合透镜；4.1、靠近第一负透镜的负弯月透镜；4.2靠近光阑的凸透镜；5.1、靠近光阑的正弯月透镜；5.2、中间的负弯月透镜；5.3、靠近第四凸透镜的正弯月透镜；6、第四凸透镜；7、棱镜组，8、窗口玻璃。
具体实施方式
结合附图对本发明的具体实施方式进一步说明。
从图1中本发明采用的结构是：一种小型低F数高清投影镜头，包括投影镜头本体，所述投影镜头包括设于投影面和DMD芯片1之间的反射镜和若干个同轴设置的透镜组件，所述透镜组件从投影面到DMD芯片之间的若干个同轴排布顺序是第一负透镜3、双胶合透镜4、三胶合透镜5、第四凸透镜6和窗口玻璃8。
其中投影镜头还包括设置于DMD芯片与第四凸透镜之间的棱镜组7以及置于双胶合透镜和三胶合透镜之间的光阑面2。
所述DMD芯片为0.2英寸，分辨率为854×480，所述DMD芯片工作面垂直于光轴，芯片中心对准光轴。
所述双胶合透镜由靠近第一负透镜的负弯月透镜4.1和靠近光阑的凸透镜4.2组成。
所述三胶合透镜中由靠近光阑的正弯月透镜5.1、位于中间的负弯月透镜5.2和靠近第四凸透镜的正弯月透镜5.3组成。
所述双胶合透镜的焦距介于5～15mm；所述三胶合透镜的焦距介于100mm与正无穷之间。
所述第一负透镜的折射率介于1.45与1.60之间；所述双胶合透镜中，靠近第一负透镜的负弯月透镜的折射率介于1.45与1.60之间，靠近光阑的凸透镜折射率介于1.85与2.0之间；所述三胶合透镜中，靠近光阑的正弯月透镜的折射率介于1.55与1.65之间，中间的负弯月透镜折射率介于1.70与1.80之间，靠近第七凸透镜的正弯月透镜折射率介于1.55与1.65之间；所述第四凸透镜的折射率介于1.45与1.60之间。
所述第一负透镜和第四凸透镜为非球面透镜。
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，达到对像差的优化。
以下是0.20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。
非球面系数：
Surface x2 x4 x6
2 0 1.68183E-03 -2.57411E-06
11 0 2.01547E-04 -2.48192E-06
12 0 2.68413E-04 -5.07614E-07
最终得到投射比1.15，焦距5.3mm,从第一面到芯片工作面总长小于31mm，F1.7，畸变小于0.6％,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1.15m位置形成宽幅为1m的像面。
如图2是本发明的MTF曲线图.图中93lp/mm下各视场的MTF曲线紧凑成一束大于0.52，说明该镜头成像画面清晰均匀。0.2英寸DMD芯片的像素是5.4微米，对应奎尼斯线对为93lp/mm，在该线对下MTF数值>0.52即满足该芯片的分辨率要求。
图3是本发明的点列图，从图中知，各视场下的点列图平均弥散斑半径小于5.210微米，像质很好。

Claims (9)

1.一种小型低F数高清投影镜头，包括投影镜头本体，其特征在于，所述投影镜头包括设于投影面和DMD芯片之间的反射镜和若干个同轴设置的透镜组件，所述透镜组件从投影面到DMD芯片之间的若干个同轴排布顺序是第一负透镜、双胶合透镜、三胶合透镜、第四凸透镜。
2.根据权利要求1所述的一种小型低F数高清投影镜头，其特征在于，所述投影镜头还包括设置于DMD芯片与第四凸透镜之间的棱镜组以及置于双胶合透镜和三胶合透镜之间的光阑面。
3.根据权利要求1所述的一种小型低F数高清投影镜头，其特征在于：所述DMD芯片为0.2英寸，分辨率为854×480，所述DMD芯片工作面垂直于光轴，芯片中心对准光轴。
4.根据权利要求1所述的一种小型低F数高清投影镜头，其特征在于：所述双胶合透镜由靠近第一负透镜的负弯月透镜和靠近光阑的凸透镜组成。
5.根据权利要求1所述的一种小型低F数高清投影镜头，其特征在于：所述三胶合透镜中由靠近光阑的正弯月透镜、位于中间的负弯月透镜和靠近第四凸透镜的正弯月透镜组成。
所述第四凸透镜的折射率介于1.45与1.60之间。
6.根据权利要求1所述的一种小型低F数高清投影镜头，其特征在于：其特征在于：所述双胶合透镜的焦距介于5～15mm；所述三胶合透镜的焦距介于100mm与正无穷之间。
7.根据权利要求1所述的一种小型低F数高清投影镜头，其特征在于：
所述第一负透镜的折射率介于1.45与1.60之间；
所述双胶合透镜中，靠近第一负透镜的负弯月透镜的折射率介于1.45与1.60之间，靠近光阑的凸透镜折射率介于1.85与2.0之间；
所述三胶合透镜中，靠近光阑的正弯月透镜的折射率介于1.55与1.65之间，中间的负弯月透镜折射率介于1.70与1.80之间，靠近第四凸透镜的正弯月透镜折射率介于1.55与1.65之间；所述第四凸透镜的折射率介于1.45与1.60之间。
8.根据权利要求1所述的一种小型低F数高清投影镜头，其特征在于：所述第一负透镜和第四凸透镜为非球面透镜。
9.根据权利要求1所述的一种小型低F数高清投影镜头，其特征在于：所述F数介于1.6与1.8之间。
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