CN110873955A - 一种投影机用超短焦镜头 - Google Patents

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CN110873955A CN201811010105.XA CN201811010105A CN110873955A CN 110873955 A CN110873955 A CN 110873955A CN 201811010105 A CN201811010105 A CN 201811010105A CN 110873955 A CN110873955 A CN 110873955A
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Abstract

本发明公开一种投影机用超短焦镜头，其包括：显示芯片，所述显示芯片前设有玻璃保护窗；折射透镜组，其设于所述显示芯片的后方，所述折射透镜组依次包括：平面玻璃棱镜、凸面在右侧的具有负光焦度的平凸透镜、具有正光焦度的双凸透镜、凸面在左侧的具有正光焦度的凸透镜、三胶合透镜、具有负广角度的双凸透镜、凸面在左侧的弯月型镜片、凸面在右侧的弯月型第一非球面镜片以及凸面在右侧的弯月型第二非球面镜片，光阑位置位于所述三胶合透镜与具有负广角度的双凸透镜之间；反射镜，其设于所述折射透镜组后方，所述反射面的光轴与所述折射透镜组的光轴为共轴。

Description

一种投影机用超短焦镜头
技术领域
本发明涉及投影技术领域，更具体地说，是一种投影机用超短焦镜头。
背景技术
近年来，基于数字显示芯片的投影技术的应用正快速增加，超短焦投影镜头越来越受到市场关注。相对于普通的投影镜头，超短焦投影镜头在短距离上投射大画面，大大的节约了用户的使用空间，同时避免了其他障碍物对投影画面的遮挡。
但同时现有的超短焦投影镜头在设计过程中常常会带来畸变大，光透过率低等问题。成像系统的各种像差的优化难度要比普通镜头高很多。
发明内容
由于现有技术中存在着上述技术问题，本申请提出一种投影机用超短焦镜头，其目的在于解决现有技术中超短焦投影镜头在设计过程中对成像系统的各种像差的优化难度高等问题。
为达到上述目的，本申请采用下述技术手段：
一种投影机用超短焦镜头包括：显示芯片，所述显示芯片前设有玻璃保护窗；折射透镜组，其设于所述显示芯片的后方，所述折射透镜组依次包括：平面玻璃棱镜、凸面在右侧的具有负光焦度的平凸透镜、具有正光焦度的双凸透镜、凸面在左侧的具有正光焦度的凸透镜、三胶合透镜、具有负广角度的双凸透镜、凸面在左侧的弯月型镜片、凸面在右侧的弯月型第一非球面镜片以及凸面在右侧的弯月型第二非球面镜片，光阑位置位于所述三胶合透镜与具有负广角度的双凸透镜之间；反射镜，其设于所述折射透镜组后方，所述反射面的光轴与所述折射透镜组的光轴为共轴。
较佳的是，所述反射镜为非球面反射镜，且所述反射面为凸面。
较佳的是，所述显示芯片为DMD芯片，从所述显示芯片发出的光束的主光线角度为零度。
较佳的是，所述三胶合镜片分别由凸面在左侧的第一透镜、双凸面的第二透镜和凹面在右侧的第三透镜胶合而成，且所述第一透镜、第二透镜以及第三透镜满足：
Nd1<Nd2<Nd3；Vd1<Vd2<Vd3,其中，所述Nd为透镜材料折射率；所述Vd为透镜材料色散系数。
较佳的是，所述第一非球面镜片满足：
Figure BDA0001784868160000021
其中：K＝-1.172；a1＝0；a2＝3.03-005；a3＝-6.11e-007；a4＝2.96e-009；a5＝-8.66e-012；a6＝1.537e-014； a7＝-1.337e-017；a8＝3.597e-021。
较佳的是，所述第二非球面镜片满足：
Figure BDA0001784868160000022
其中：K＝-1.902；a1＝0；a2＝1.366e-005；a3＝-3.818e-007；a4＝1.460e-009；a5＝-2.731e-012； a6＝3.838e-015；a7＝-3.775e-018；a8＝1.631e-021。
较佳的是，所述非球面反射镜满足：
Figure BDA0001784868160000023
其中：K＝-3.523；a1＝0；a2＝-3.341e-007；a3＝3.44e-011；a4＝1.644e-014；a5＝-8.513e-018； a6＝1.84e-021；a7＝-2.023e-025；a8＝9.173e-030。
由于采用上述技术手段，本申请的超短焦投影镜头采用反射式光路设计，同时采用非球面反射镜，从而具有很小的投射比，投射比在0.25-0.32之间，能够实现在很短的距离投射大的画面，解决了在小空间投射大画面的难题，同时也解决了投影过程中光路容易被遮挡的问题。
附图说明
图1为本申请的一实施例的结构示意图；
图2为本实施例的面序列说明。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
参见图1所示，为本申请的一实施例的结构示意图。本申请的投影机用超短焦镜头包括：显示芯片1、折射透镜组2以及反射镜3等。具体结构请参见图1所示：
所述显示芯片1前设有玻璃保护窗101。所述显示芯片1为DMD芯片，从所述显示芯片1发出的光束的主光线角度为零度。
折射透镜组2设于所述显示芯片1的后方。所述折射透镜组2依次包括：平面玻璃棱镜201、凸面在右侧的具有负光焦度的平凸透镜202、具有正光焦度的双凸透镜203、凸面在左侧的具有正光焦度的凸透镜204、三胶合透镜205、具有负广角度的双凸透镜206、凸面在左侧的弯月型镜片207、凸面在右侧的弯月型第一非球面镜片208以及凸面在右侧的弯月型第二非球面镜片209，光阑位置位于所述三胶合透镜205与具有负广角度的双凸透镜206之间。
平面玻璃棱镜201是由前后面都是平面的玻璃材质制成的。所述三胶合镜片205分别由凸面在左侧的第一透镜2051、双凸面的第二透镜2052和凹面在右侧的第三透镜2053胶合而成，且所述第一透镜2051、第二透镜2052以及第三透镜2053满足：Nd1<Nd2<Nd3； Vd1<Vd2<Vd3,其中，所述Nd为透镜材料折射率；所述Vd为透镜材料色散系数。第一非球面镜片208的材料采用折射率较低的塑料；第二非球面镜片209材料也是塑料。
反射镜3设于所述折射透镜组2后方，所述反射面3的光轴与所述折射透镜组的光轴为共轴。所述反射镜3为非球面反射镜，且所述反射面为凸面。
本实施例的投影超短焦镜头实现了超短投射比，并且有效控制了由此带来的大像差以及畸变。而所谓的像差简单的说就是在实际光学系统中，由于非近轴光线引起的偏离近轴理想成像的现象，而光学系统中正是利用多个透镜相互配合，可有有效的平衡各种像差，本实施例中，折射透镜组2正是通过各个透镜的相互作用而减小各种像差，但会留下未被校正的场曲和畸变，当光线进入到非球面反射镜3，反射镜3可以增加光程，减小投影镜头的体积，且非球面反射镜3通过计算拟合，减少场曲和畸变后出射，成像在投影屏幕上的就是清晰放大的图像。
本申请使用了两个非球面透镜以及一非球面反射镜。非球面的使用，能更有效的校正大视场导致的畸变和大视场像差。
所述第一非球面镜片满足：
Figure BDA0001784868160000041
其中：K＝-1.172；a1＝0；a2＝3.03-005；a3＝-6.11e-007；a4＝2.96e-009；a5＝-8.66e-012；a6＝1.537e-014； a7＝-1.337e-017；a8＝3.597e-021。
所述第二非球面镜片满足：
Figure BDA0001784868160000042
其中：K＝-1.902；a1＝0；a2＝1.366e-005；a3＝-3.818e-007；a4＝1.460e-009；a5＝-2.731e-012； a6＝3.838e-015；a7＝-3.775e-018；a8＝1.631e-021。
所述非球面反射镜满足：
Figure BDA0001784868160000043
其中：K＝-3.523；a1＝0；a2＝-3.341e-007；a3＝3.44e-011；a4＝1.644e-014；a5＝-8.513e-018； a6＝1.84e-021；a7＝-2.023e-025；a8＝9.173e-030。
本申请的各镜片的材料的结构数据：面序列参见图2
面序 曲率半径 厚度 折射率 阿贝数 口径
OBJ 0 1 28.5
01 0 1 1 0 30
02 0 1.5 30
03 0 25.6 1.52 64.2 38
04 0 5 38
05 0 7.5 1.67 47.2 42
06 -53.8339 0.4
07 241.6 7 1.85 23.8 42
08 -158 0.4 42
09 50 6.5 1.65 33.8 38
10 306 0.6 38
11 27.4 3.5 1.8 25 30
12 13.3 14 1.5 82 24
13 -22 5 1.83 42.7 24
14 31 9.2 18
STO 0.5 15
16 82 5.6 1.48 70 21
17 -21 36 21
18 34 12 1.75 35 49
19 35.4 22.4 42.5
20 -19.7 11.2 1.5 57 42.5
21 -7.3 6.2 49
22 -5.5 6 1.5 57 50
23 -42 35 60
24 29 -400 150
IMA 3314
本发明所述超短焦投影镜头，具有小的投射比，实现在短距离投射大尺寸的画面，大大节约了安装空间。
以上所述的实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。本领域技术人员对本发明所做的均等变化与修饰，皆应属于本发明所附的权利要求书的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种投影机用超短焦镜头，其特征在于，包括：
显示芯片，所述显示芯片前设有玻璃保护窗；
折射透镜组，其设于所述显示芯片的后方，所述折射透镜组依次包括：平面玻璃棱镜、凸面在右侧的具有负光焦度的平凸透镜、具有正光焦度的双凸透镜、凸面在左侧的具有正光焦度的凸透镜、三胶合透镜、具有负广角度的双凸透镜、凸面在左侧的弯月型镜片、凸面在右侧的弯月型第一非球面镜片以及凸面在右侧的弯月型第二非球面镜片，光阑位置位于所述三胶合透镜与具有负广角度的双凸透镜之间；
反射镜，其设于所述折射透镜组后方，所述反射面的光轴与所述折射透镜组的光轴为共轴。
2.根据权利要求1所述的投影机用超短焦镜头，其特征在于，所述反射镜为非球面反射镜，且所述反射面为凸面。
3.根据权利要求1所述的投影机用超短焦镜头，其特征在于，所述显示芯片为DMD芯片，从所述显示芯片发出的光束的主光线角度为零度。
4.根据权利要求1所述的投影机用超短焦镜头，其特征在于，所述三胶合镜片分别由凸面在左侧的第一透镜、双凸面的第二透镜和凹面在右侧的第三透镜胶合而成，且所述第一透镜、第二透镜以及第三透镜满足：
Nd1<Nd2<Nd3；Vd1<Vd2<Vd3,其中，所述Nd为透镜材料折射率；所述Vd为透镜材料色散系数。
5.根据权利要求1所述的投影机用超短焦镜头，其特征在于，所述第一非球面镜片满足：
Figure FDA0001784868150000011
其中：K＝-1.172；a1＝0；a2＝3.03-005；a3＝-6.11e-007；a4＝2.96e-009；a5＝-8.66e-012；a6＝1.537e-014；a7＝-1.337e-017；a8＝3.597e-021。
6.根据权利要求1所述的投影机用超短焦镜头，其特征在于，所述第二非球面镜片满足：
Figure FDA0001784868150000021
其中：K＝-1.902；a1＝0；a2＝1.366e-005；a3＝-3.818e-007；a4＝1.460e-009；a5＝-2.731e-012；a6＝3.838e-015；a7＝-3.775e-018；a8＝1.631e-021。
7.根据权利要求2所述的投影机用超短焦镜头，其特征在于，所述非球面反射镜满足：
Figure FDA0001784868150000022
其中：K＝-3.523；a1＝0；a2＝-3.341e-007；a3＝3.44e-011；a4＝1.644e-014；a5＝-8.513e-018；a6＝1.84e-021；a7＝-2.023e-025；a8＝9.173e-030。
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CN112269298A (zh) * 2020-11-24 2021-01-26 四川长虹电器股份有限公司 一种曲面投影光学系统
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