CN114355562B - 一种变焦投影镜头以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种变焦投影镜头以及电子设备。所述变焦投影镜头沿光轴方向从放大端至缩小端依次包括：第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组；所述第一透镜组的光焦度为负；所述第二透镜组的光焦度为正；所述第三透镜组的光焦度为正；所述第四透镜组的光焦度为正；所述变焦投影镜头从广角端至摄远端变换时，所述第二透镜组、所述第三透镜组和所述第四透镜组可沿光轴移动。

Description

一种变焦投影镜头以及电子设备

技术领域

本申请涉及光学器件技术领域，更具体地，本申请涉及一种变焦投影镜头以及电子设备。

背景技术

现有许多投影机具有变焦功能，以适用不同的投影场所。这种变焦投影镜头通常包括多个透镜组，通过调节多个透镜组之间的相关位置，以改变变焦投影镜头的有效焦距，从而实现变焦功能，但是如果多个透镜组之间的光焦度分配不均匀，则会影响变焦投影镜头的成像质量，无法有效修正场曲特征和畸变特征。

发明内容

本申请的一个目的是提供一种变焦投影镜头以及电子设备新技术方案。

根据本申请实施例的第一方面，提供了一种变焦投影镜头。所述变焦投影镜头沿光轴方向从放大端至缩小端依次包括：第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组；

所述第一透镜组的光焦度为负；所述第二透镜组的光焦度为正；所述第三透镜组的光焦度为正；所述第四透镜组的光焦度为正；

所述变焦投影镜头从广角端至摄远端变换时，所述第二透镜组、所述第三透镜组和所述第四透镜组可沿光轴移动。

可选地，所述变焦投影镜头满足下列条件：

-1.2<f1/fw<-1.7 1)

3.5<f2/fw<5.5 2)

3.5<f3/fw<6 3)

1.8<f4/fw<3 4)

其中，在上述式子1)2)3)4)中，f1为第一透镜组的有效焦距、f2为第二透镜组的有效焦距、f3为第三透镜组的有效焦距、f4为第四透镜组的有效焦距、fw为变焦投影镜头在广角端的有效焦距。

可选地，所述第一透镜组包括第一透镜，所述第一透镜为最靠近放大端的非球面透镜；

所述第四透镜组包括第二透镜，所述第二透镜为最靠近缩小端的非球面透镜。

可选地，所述第一透镜的折射率＜1.7。

可选地，所述第四透镜组从放大端至缩小端依次包括第一胶合透镜和第二胶合透镜，所述第二透镜相较于所述第一胶合透镜和第二胶合透镜，更靠近于缩小端设置。

可选地，所述第四透镜组从放大端至缩小端依次包括第三透镜，第四透镜、第五透镜和第六透镜；

所述第三透镜和所述第四透镜胶合连接形成第一胶合透镜，所述第三透镜和所述第四透镜的光焦度相反；

所述第五透镜和所述第六透镜胶合连接形成第二胶合透镜，所述第五透镜和所述第六透镜的光焦度相反。

可选地，所述第三透镜、所述第四透镜中，光焦度为正的透镜的阿贝数大于60。

可选地，所述第五透镜和所述第六透镜中，光焦度为正的透镜的阿贝数大于60。

可选地，所述第三透镜组和所述第四透镜组之间设置有光阑。

可选地，所述第三透镜组包括第七透镜，所述第七透镜的折射率＞1.8。

可选地，所述第二透镜组包括第八透镜和第九透镜，所述第八透镜和所述第九透镜的光焦度相反。

可选地，所述第一透镜组还包括与所述第一透镜的缩小端表面相邻设置的第十透镜，所述第十透镜的光焦度为负。

可选地，所述变焦投影镜头为远心系统。

根据本申请实施例第二方面，提供了一种电子设备。所述电子设备包括第一方面所述的变焦投影镜头。

本申请的一个技术效果在于，本申请实施例提供了一种变焦投影镜头。变焦投影镜头中的具有负光焦度的第一透镜组用于对焦；变焦投影镜头中的具有正光焦度的第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组用于变焦。在使用中，通过第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组进行变焦调整到用户想要的画面尺寸，再通过第一透镜组进行对焦操作，使被拍物成像清晰。本申请实施例对变焦投影镜头的光焦度进行合理分配，以保证该变焦投影镜头的成像质量。

通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本申请的实施例，并且连同说明书一起用于解释本申请的原理。

图1所示为本申请实施例变焦投影镜头的结构示意图一。

图2所示为本申请实施例变焦投影镜头的结构示意图二。

图3a-图3f所示为图1所示变焦投影镜头采用广角倍率时的光束扇形图。

图4所示为图1所示变焦投影镜头采用广角倍率时的调制传递函数图。

图5所示为图1所示变焦投影镜头采用广角倍率时的场曲特性曲线图。

图6所示为图1所示变焦投影镜头采用广角倍率时的畸变特性曲线图。

图7a-图7f所示图1所示变焦投影镜头采用远摄倍率时的光束扇形图。

图8所示为图1所示变焦投影镜头采用远摄倍率时的调制传递函数图。

图9所示为图1所示变焦投影镜头采用远摄倍率时的场曲特性曲线图。

图10所示为图1所示变焦投影镜头采用远摄倍率时的畸变特性曲线图。

图11a-图11f所示为图2所示变焦投影镜头采用广角倍率时的光束扇形图。

图12所示为图2所示变焦投影镜头采用广角倍率时的调制传递函数图。

图13所示为图2所示变焦投影镜头采用广角倍率时的场曲特性曲线图。

图14所示为图2所示变焦投影镜头采用广角倍率时的畸变特性曲线图。

图15a-图15f所示图2所示变焦投影镜头采用远摄倍率时的光束扇形图。

图16所示为图2所示变焦投影镜头采用远摄倍率时的调制传递函数图。

图17所示为图2所示变焦投影镜头采用远摄倍率时的场曲特性曲线图。

图18所示为图2所示变焦投影镜头采用远摄倍率时的畸变特性曲线图。

附图标记说明：

10、第一透镜组；11、第一透镜；12、第十透镜；

20、第二透镜组；21、第八透镜；22、第九透镜；

30、第三透镜组；31、第七透镜；

40、第四透镜组；41、第三透镜；42、第四透镜；43、第五透镜；44、第六透镜；45、第二透镜；

51、光阑；

61、振镜元件；71、棱镜；72、平板玻璃；73、影像源。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本申请实施例的第一方面，提供了一种变焦投影镜头。参照图1和图2所示，变焦投影镜头包括：沿光轴方向从放大端至缩小端依次包括：第一透镜组10、第二透镜组20、第三透镜组30和第四透镜组40。

所述第一透镜组10的光焦度为负；所述第二透镜组20的光焦度为正；所述第三透镜组30的光焦度为正；所述第四透镜组40的光焦度为正。

所述变焦投影镜头从广角端至摄远端变换时，所述第二透镜组20、所述第三透镜组30和所述第四透镜组40可沿光轴移动。

在该实施例中，第二透镜组20、第三透镜组30和第四透镜组40沿光轴移动设置，用于改变变焦投影镜头的有效焦距，实现变焦功能。第二透镜组20、第三透镜组30和第四透镜组40为变焦组。

在该实施例中，第二透镜组20、第三透镜组30和第四透镜组40的光焦度均为正，第二透镜组20、第三透镜组30和第四透镜组40对光线起到汇聚作用，可以保证在整个焦距范围内，确保成像质量的一致性。另外通过具有正光焦度的第二透镜组20、具有正光焦度的第三透镜组30以及具有正光焦度的第四透镜组40，以调节变焦投影镜头的焦距，以使得变焦投影镜头具体较大的光学变焦倍数，使得变焦投影镜头能拍摄的更远的景物。

在该实施例中，通过第二透镜组20、第三透镜组30和第四透镜组40完成对变焦投影镜头的变焦功能后，通过第一透镜组10沿光轴移动实现对变焦投影镜头的对焦调节，以提升成像画面的清晰度。在该实施例中，第一透镜组10为对焦组。第一透镜组10的光焦度为负。

在该实施例中，通过具有负光角度的第一透镜组10对图像进行对焦，提高成像图像的清晰度。本实施例中，通过第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组进行合理构架，以及对第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组的光焦度进行合理分配，相对于传统镜头1.1X变焦，本申请提升了变焦投影镜头的变焦倍数。例如本申请的变焦投影镜头的变焦倍数可以达到1.25X。

在本实施例中，变焦投影镜头还包括棱镜71、平板玻璃72和影像源73。在使用中，第四透镜组40位于影像源73的出光侧，在本实施例中，平板玻璃72以接收影像源73发出的光线，棱镜71以接收平板玻璃72发出的光线。第四透镜组40以平板玻璃72发出的光线。

在本实施例中，影像源73提供影像光束。影像源73例如是液晶覆硅板(LiquidCrystal On Silicon panel，LCoS panel)、数字微镜元件(Digital Micro-mirrorDevice,DMD)等反射式光调变器。在另一些实施例中，影像源73也可以是透光液晶面板(Transparent Liquid Crystal Panel)，电光调变器(Electro-Optical Modulator)、磁光调变器(Magneto-Optic modulator)、声光调变器(Acousto-Optic Modulator，AOM)等穿透式光调变器。例如搭配的影像源73使用德州仪器的DMD，光圈大(F/1.7)，亮度高。本申请实施例对影像源73的型态及其种类并不加以限制。

在一个实施例中，所述变焦投影镜头满足下列条件：

-1.2<f1/fw<-1.7 1)

3.5<f2/fw<5.5 2)

3.5<f3/fw<6 3)

1.8<f4/fw<3 4)

其中，在上述式子1)2)3)4)中，f1为第一透镜组10的有效焦距、f2为第二透镜组20的有效焦距、f3为第三透镜组30的有效焦距、f4为第四透镜组40的有效焦距、fw为变焦投影镜头在广角端的有效焦距。

在该实施例中，通过条件式(1)～(4)对限定变焦投影镜头，使得变焦投影镜头通过相邻变焦组透镜的移动来调整变焦。在条件式(1)～(4)内对变焦投影镜头的光焦度进行合理分配，一方面保证了变焦投影镜头在变焦范围内具有较高的分辨率；另一方面在条件式(1)～(4)内对变焦投影镜头的光焦度进行合理分配，使得变焦投影镜头具有较高的变焦倍率。例如在该实施例中，变焦投影镜头能够实现1.25X的变焦投影。

在一个实施例中，参照图1和图2所示，所述第一透镜组10包括第一透镜11，所述第一透镜11为最靠近放大端的非球面透镜。所述第四透镜组40包括第二透镜45，所述第二透镜45为最靠近缩小端的非球面透镜。

在变焦投影镜头中，采用越多的非球面镜片可以得到越好的画面质量，但是越多的非球面透镜对于变焦投影镜头的组装公差也会越敏感，因此在设计时都会在画面质量与量产性之间进行平衡。在该实施例中，第一透镜组10中最靠近放大端的透镜为非球面透镜。第四透镜组40中最靠近缩小端的透镜为非球面透镜。即在变焦投影镜头的最前端及变焦投影镜头的最后端分别设置有非球面透镜，在第一透镜11和第二透镜45的组合使用下，能够缩小边缘大角度球差及像差，从而提升画面质量。

在一个实施例中，所述第一透镜11的折射率＜1.7。

在该实施例中，影像源73在工作中会产生热量。第一透镜11远离影像源73设置。即第一透镜11远离发热区的位置设置，将远离发热区域设置的非球面透镜的折射率限定为小于1.7，即第一透镜11的材质可以为塑胶或者玻璃。当第一透镜11的材质为塑胶材质，既可以减少热量对透镜的变形影响(塑胶材料对温度较敏感)同时又可以降低产品的制备成本。

在一个实施例中，参照图1和图2所示，所述第四透镜组40从放大端至缩小端依次包括第一胶合透镜和第二胶合透镜，所述第二透镜45相较于所述第一胶合透镜和第二胶合透镜，更靠近于缩小端设置。

在该实施例中，在靠近变焦投影镜头的缩小端的第四透镜组40中设置有两组胶合透镜。两组胶合透镜包括第一胶合透镜和第二胶合透镜。与现有技术中在变焦投影镜头中设置一组胶合透镜相比，本实施例通过两组胶合透镜缩小画面色差和降低画面敏感度，以提升画面质量。

在该实施例中，第四透镜组40从放大端至缩小端依次包括第一胶合透镜、第二胶合透镜和第二透镜45。从影像源73发出的光线依次经过第二透镜45、第二胶合透镜和第一胶合透镜，能够缩小边缘大角度球差及像差，以及缩小画面色差和降低画面敏感度，从而提升画面质量。

在一个实施例中，参照图1和图2所示，所述第四透镜组40从放大端至缩小端依次包括第三透镜41，第四透镜42、第五透镜43和第六透镜44。

所述第三透镜41和所述第四透镜42胶合连接形成第一胶合透镜，所述第三透镜41和所述第四透镜42的光焦度相反。

所述第五透镜43和所述第六透镜44胶合连接形成第二胶合透镜，所述第五透镜43和所述第六透镜44的光焦度相反。

在该实施例中，第三透镜41和第四透镜42通过光学透明胶胶合在一起，以形成第一胶合透镜。其中第三透镜41和第四透镜42的光焦度相反。例如在一个实施例中，参照图1和图2所示，第三透镜41的光焦度为负，第四透镜42的光焦度为正。

参照图1和图2所示，第三透镜41的放大端表面为平面，第三透镜41的缩小端表面为凹面，第三透镜41的光焦度为负；第四透镜42的放大端表面为凸面，第四透镜42的缩小端表面为凸面，第四透镜42的光焦度为正。

在该实施例中，第五透镜43和第六透镜44通过光学透明胶胶合在一起，以形成第二胶合透镜。其中第五透镜43和第六透镜44的光焦度相反。例如在一个实施例中，参照图2所示，第五透镜43的光焦度为负，第六透镜44的光焦度为正。或者在另一个实施例中，参照图1所示，第五透镜43的光焦度为正，第六透镜44的光角度为负。

参照图1所示，第五透镜43的放大端表面为凸面，第五透镜43的缩小端表面为凸面，第五透镜43的光焦度为正；第六透镜44的放大端表面为凹面，第六透镜44的缩小端表面为凹面，第六透镜44的光焦度为负。

参照图2所示，第五透镜43的放大端表面为凹面，第五透镜43的缩小端表面为凹面，第五透镜43的光焦度为负；第六透镜44的放大端表面为凸面，第六透镜44的缩小端表面为凸面，第六透镜44的光焦度为正。

在一个具体的实施例中，第三透镜41和第四透镜42可以为球面透镜，第三透镜41和第四透镜42胶合，一方面可以提升画面质量；另一方面便于制造，降低制造成本。

在一个具体的实施例中，第五透镜43和第六透镜44可以为球面透镜，第五透镜43和第六透镜44胶合，一方面可以提升画面质量；另一方面便于制造，降低制造成本。

在一个具体的实施例中，参照图1所示，第四透镜组40从放大端至缩小端依次包括第三透镜41、第四透镜42、第五透镜43、第六透镜44和第二透镜45。其第三透镜41的光焦度为负，第四透镜42的光焦度为正，第五透镜43的光焦度为正、第六透镜44的光焦度为负、第二透镜45的光焦度为正。本实施例合理分配第四透镜组40中透镜的光焦度，使得第四透镜组40整体的光焦度为正，在第四透镜组40配合第三透镜组30和第二透镜组20对变焦投影镜头进行变焦时，能够在变焦范围内，确保成像质量的高清晰度。

在一个实施例中，第一胶合透镜和第二胶合透镜可以采用一个透镜和三胶合透镜配合使用。其中一个透镜的三胶合透镜的光焦度满足第三透镜41、第四透镜42、第五透镜43和第六透镜44的光焦度。

在一个实施例中，所述第三透镜41、所述第四透镜42中，光焦度为正的透镜的阿贝数大于60。

一般情况下，胶合透镜通常会采用高阿贝数透镜和低阿贝数透镜互相配合的方式进行胶合。在该实施例中，对第一胶合透镜中光焦度为正的透镜的阿贝数进行限定，光焦度为正的透镜对光线的色散程度小，提升了成像画面的清晰度。

例如参照图1所示，第三透镜41和第四透镜42胶合形成了第一胶合透镜，其中第四透镜42的光焦度为正，即本实施例中限定第四透镜42的阿贝数大于60。

在该实施例中，对第二胶合透镜中光焦度为正的透镜的阿贝数进行限定，光焦度为正的透镜对光线的色散程度小，提升了成像画面的清晰度。

在一个实施例中，第五透镜43和所述第六透镜44中，光焦度为正的透镜的阿贝数大于60。

例如参照图1所示，第五透镜43和第六透镜44胶合形成了第二胶合透镜，其中第五透镜43的光焦度为正，即本实施中限定第五透镜43的阿贝数大于60。本实施对第二胶合透镜中光焦度为正的透镜的阿贝数进行限定，光焦度为正的透镜对光线的色散程度小，提升了成像画面的清晰度。

在一个实施例中，所述第三透镜组30和所述第四透镜组40之间设置有光阑51。。

在该实施例中，变焦投影镜头还包括设置在第三透镜组30和第四透镜组40之间的光阑51，光阑51以限定经过第三透镜组30的光通量。

在一个实施例中，变焦投影镜头在变焦过程中，光阑51可以跟随第四透镜组40一起移动，并且光阑51的孔径保持不变。在另一个实施例中，变焦投影镜头在变焦过程中，光阑51可以跟随第三透镜组30一起移动。在又一个实施例中，变焦投影镜头在变焦过程中，光阑51位于第三透镜组30和第四透镜组40之间，且光阑51固定不动。

在一个实施例中，所述第三透镜组30包括第七透镜31，所述第七透镜31的折射率＞1.8。

在该实施例中，第三透镜组30包括第七透镜31，第七透镜31的光焦度为正。第七透镜31对光线起到汇聚作用。

本实施例对第七透镜31的折射率进行限定，采用高折射率的玻璃透镜可以更高的消除成像色差，提高成像质量。

在该实施例中，参照图1和图2所示，第三透镜组30包括一个第七透镜31，在确保变焦投影镜头成像质量的情况下，能够缩小变焦投影镜头的体积。

在一个实施例中，所述第二透镜组20从放大端至缩小端包括第八透镜21和第九透镜22，所述第八透镜21和所述第九透镜22的光焦度相反。

在该实施例中，第二透镜组20包括一个第八透镜21和一个第九透镜22。其中第八透镜21和第九透镜22的光焦度相反。例如第八透镜21的光焦度为正，第九透镜22的光焦度为负；或者第八透镜21的光焦度为负，第九透镜22的光焦度为正。在该实施例中，合理分配第八透镜21和第九透镜22的光焦度，使得第二透镜组20整体的光焦度为正，以确保第二透镜组20在配合第三透镜组30和第四透镜组40在实现变焦时，能够在变焦范围内，确保成像质量的高清晰度。

在一个实施例中，所述第一透镜组10还包括与所述第一透镜11的缩小端表面相邻设置的第十透镜12，所述第十透镜12的光焦度为负。

在该实施例中，第一透镜组10还包括第十透镜12。具体地，第一透镜组10从放大端至缩小端依次包括第一透镜11和第十透镜12。其中第一透镜11的光焦度为负、第十透镜12的光焦度为负，通过第一透镜11和第十透镜12的组合，使得第一透镜组10整体的光焦度为负。在该实施例中，合理分配第一透镜11和第十透镜12的光焦度，使得变焦完成之后，通过具有负光焦度的第一透镜组10对图像进行对焦，使得变焦投影镜头清晰成像。

在一个实施例中，所述变焦投影镜头为远心系统。

在该实施例中，变焦投影镜头为远心系统，相较于现有技术中变焦投影镜头为非远心系统，本申请远心系统的边缘亮度会较高，在成像过程中边缘的光线不会被砍掉，本实施例变焦投影镜头可以得到高相对照度，提升成像质量的均匀度。

在一个实施例中，参照图1和图2所示，所述变焦投影镜头还包括振镜元件61，所述振镜元件61位于所述第四透镜组40的缩小端侧。

在该实施例中，振镜元件61位于棱镜71与振镜元件61之间。在该实施例中，使用振镜(Actuator；此案指德州仪器的XPR)元件可提升成像画面的分辨率，可由原先1080P提升至4K2K。例如可以使用较小的光阀(例如1080P)创造出高分辨率(例如4K2K)的图像。

本申请实施例提供的变焦投影镜头具有以下特征：

1)通过对透镜组的光焦度进行合理分配，使得变焦投影镜头具有较大的变焦倍率。例如本申请变焦投影镜头的变焦倍率为1.25倍。

2)通过对透镜组的光焦度进行合理分配，提升了变焦投影镜头的成像清晰度。例如本申请变焦投影镜头的分辨率满足MTF>50％@93lp/mm。

3)通过上述透镜组的组合方式，使得变焦投影镜头具体较低的畸变。例如本申请变焦投影镜头的畸变率满足Optical distortion<1％。

4)本申请实施例中透镜组，搭配振镜元件61(Actuator；此案使用XPR)，分辨率由1080P提升至4K2K。

5)本申请实施例中变焦投影镜头采用远心系统，使得变焦投影镜头的成像画面具有高均匀度。例如本申请变焦投影镜头的均匀度满足RI>70％。

根据本申请实施例第二方面，提供了一种电子设备。所述电子设备包括第一方面所述的变焦投影镜头。

在该实施例中，变焦投影镜头应用于电子设备中。例如电子设备可以是投影机。将变焦投影镜头应用于投影机内，投影机具有较高的变焦倍数，投影机的成像质量良好。

在一个具体的实施例中，参照图1所示，变焦投影镜头沿光轴从放大端至缩小端依次包括第一透镜11、第十透镜12、第八透镜21、第九透镜22、第七透镜31、光阑51、第三透镜41、第四透镜42、第五透镜43、第六透镜44、第二透镜45、振镜元件61、棱镜71、平板玻璃72、影像源73。

在该实施例中，第一透镜11的放大端表面为S1、第一透镜11的缩小端表面为S2、第十透镜12的放大端表面为S3、第十透镜12的缩小端表面为S4...第二透镜45的放大端表面为S18、第二透镜45的缩小端表面为S19。

在该实施例中，变焦投影镜头中的透镜从放大端至缩小端依次包括第一透镜11、第十透镜12、第八透镜21、第九透镜22、第七透镜31、第三透镜41、第四透镜42、第五透镜43、第六透镜44、第二透镜45。变焦投影镜头的光焦度为负、负、正、负、正、负、正、正、负、正。

在该实施例中，第一透镜11和第二透镜45均为非球面透镜、其他透镜为球面透镜。

在该实施例中，第一透镜11的放大端表面为凸面、第一透镜11的缩小端表面为凹面；第十透镜12的放大端表面为凹面，第十透镜12的缩小端表面为凹面；第八透镜21的放大端表面为凸面，第八透镜21的缩小端表面为凸面；第九透镜22的放大端表面为凹面，第九透镜22的缩小端表面为凸面；第七透镜31的放大端表面为凸面，第七透镜31的缩小端表面为平面；第三透镜41的放大端表面为平面，第三透镜41的缩小端表面为凹面；第四透镜42的放大端表面为凸面，第四透镜42的缩小端表面为凸面；第五透镜43的放大端表面为凸面，第五透镜43的缩小端表面为凸面；第六透镜44的放大端表面为凹面，第六透镜44的缩小端表面为凹面，第二透镜45的放大端表面为凸面，第二透镜45的缩小端表面为凸面。

以上每一片透镜、光阑51对应的特征参数如表1、表2、表3和表4所示。表1为每一片透镜、光阑51对应的曲率半径、厚度、折射率、阿贝数。表2为透镜与透镜之间可变间隔数据表；表3为非球面透镜数据表；表4为变焦投影镜头的特征值。

其中表1中厚度表示对应表面到后一个表面的轴上距离；Nd为对应透镜对d光(波长为587纳米，同下)折射率；Vd为d光在对应透镜的阿贝数；D1为表面S4到表面S5的轴上距离；D2表面S8到表面S9的轴上距离；D3为表面S10到表面S11的轴上距离；D4为表面S19到表面S20的轴上距离。

表1：

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表2：

	广角端(Wide)	摄远端(Tele)
			D1(mm)	8.32	6.76
D2(mm)	33.93	2.00
			D3(mm)	24.25	29.13
D4(mm)	3.00	6.17

表3：

表4：

其中图3a-图3f所示为本实施例变焦投影镜头采用广角倍率时的光束扇形图。图4所示为本实施例所示变焦投影镜头采用广角倍率时的调制传递函数图。图5所示为本实施例所示变焦投影镜头采用广角倍率时的场曲特性曲线图。图6所示为本实施例所示变焦投影镜头采用广角倍率时的畸变特性曲线图。

参照图3a-图3f所示，ey轴与ex轴的最大刻度为+50μm和最小刻度为-50μm；Px轴与Py轴的最大刻度+1μm，最小刻度为-1μm。

参照图4所示，图4为变焦投影镜头在不同像高的下的调制传递函数图。其中横轴为空间频率(Spatial Frequency in cycles per mm)，纵轴为OTF模量(Modulus of theOTF)。「TS」旁标示的数值代表像高。由图可知在空间频率在0mm-93mm的区间内图像的OTF模值一直能够保持在0.5以上，通常来说OTF模值越接近1图像的质量越高，但是由于各种因素的影响，并不存在OTF模值为1的情况，一般当OTF模值能够保持在0.5以上时，即表示图像具有很高的成像质量，画面的清晰度极佳，所以由此可知本实施例的超短焦变焦投影镜头具有更高的成像质量。

参照图5所示，曲线T和曲线S分别为分别为子午场曲(tangential fieldcurvature)特性曲线和弧矢场曲(sagittal field curvature)特性曲线。可见，子午场曲值和弧矢场曲值被控制在(-0.03mm、0.03mm)。

参照图6所示，畸变量控制在(0、0.6％)范围内。

其中图7a-图7f所示为本实施例变焦投影镜头采用远摄倍率时的光束扇形图。图8所示为本实施例变焦投影镜头采用远摄倍率时的调制传递函数图。图9所示为本实施例变焦投影镜头采用远摄倍率时的场曲特性曲线图。图10所示为本实施例变焦投影镜头采用远摄倍率时的畸变特性曲线图。

参照图7a-图7f所示，ey轴与ex轴的最大刻度为+50μm和最小刻度为-50μm；Px轴与Py轴的最大刻度+1μm，最小刻度为-1μm。

参照图8所示，图8为变焦投影镜头在不同像高的下的调制传递函数图。其中横轴为空间频率(Spatial Frequency in cycles per mm)，纵轴为OTF模量(Modulus of theOTF)。「TS」旁标示的数值代表像高。由图可知在空间频率在0mm-93mm的区间内图像的OTF模值一直能够保持在0.5以上，通常来说OTF模值越接近1图像的质量越高，但是由于各种因素的影响，并不存在OTF模值为1的情况，一般当OTF模值能够保持在0.5以上时，即表示图像具有很高的成像质量，画面的清晰度极佳，所以由此可知本实施例的超短焦变焦投影镜头具有更高的成像质量。

参照图9所示，曲线T和曲线S分别为分别为子午场曲(tangential fieldcurvature)特性曲线和弧矢场曲(sagittal field curvature)特性曲线。可见，子午场曲值和弧矢场曲值被控制在(-0.03mm、0.03mm)。

参照图10所示，畸变量控制在(0、0.2％)范围内。

综上，变焦投影镜头在变焦范围内，其产生的场曲、畸变、被控制(修正)在较小的范围内。变焦投影镜头表现出良好的成像品质。

在另一个具体的实施例中，参照图2所示，变焦投影镜头沿光轴从放大端至缩小端依次包括第一透镜11、第十透镜12、第八透镜21、第九透镜22、第七透镜31、光阑51、第三透镜41、第四透镜42、第五透镜43、第六透镜44、第二透镜45、振镜元件61、棱镜71、平板玻璃72、影像源73。

在该实施例中，第一透镜11的放大端表面为S1、第一透镜11的缩小端表面为S2、第十透镜12的放大端表面为S3、第十透镜12的缩小端表面为S4...第二透镜45的放大端表面为S18、第二透镜45的缩小端表面为S19。

在该实施例中，变焦投影镜头中的透镜从放大端至缩小端依次包括第一透镜11、第十透镜12、第八透镜21、第九透镜22、第七透镜31、第三透镜41、第四透镜42、第五透镜43、第六透镜44、第二透镜45。变焦投影镜头的光焦度为负、负、正、负、正、负、正、负、正、正。

在该实施例中，第一透镜11和第二透镜45均为非球面透镜、其他透镜为球面透镜。

在该实施例中，第一透镜11的放大端表面为凸面、第一透镜11的缩小端表面为凹面；第十透镜12的放大端表面为凹面，第十透镜12的缩小端表面为凹面；第八透镜21的放大端表面为凸面，第八透镜21的缩小端表面为凸面；第九透镜22的放大端表面为凹面，第九透镜22的缩小端表面为凸面；第七透镜31的放大端表面为凸面，第七透镜31的缩小端表面为平面；第三透镜41的放大端表面为平面，第三透镜41的缩小端表面为凹面；第四透镜42的放大端表面为凸面，第四透镜42的缩小端表面为凸面；第五透镜43的放大端表面为凹面，第五透镜43的缩小端表面为凹面；第六透镜44的放大端表面为凸面，第六透镜44的缩小端表面为凸面，第二透镜45的放大端表面为凸面，第二透镜45的缩小端表面为凸面。

以上每一片透镜、光阑51对应的特征参数如表5、表6、表7和表8所示。表5为每一片透镜、光阑51对应的曲率半径、厚度、折射率、阿贝数。表6为透镜与透镜之间可变间隔数据表；表7为非球面透镜数据表；表8为变焦投影镜头的特征值。

其中表1中厚度表示对应表面到后一个表面的轴上距离；Nd为对应透镜对d光(波长为587纳米，同下)折射率；Vd为d光在对应透镜的阿贝数；D1为表面S4到表面S5的轴上距离；D2表面S8到表面S9的轴上距离；D3为表面S10到表面S11的轴上距离；D4为表面S19到表面S20的轴上距离。

表5：

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表6：

	广角端(Wide)	摄远端(Tele)
			D1(mm)	5.72	4.96
D2(mm)	34.99	2.00
			D3(mm)	23.90	28.16
D4(mm)	3.00	5.89

表7：

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表8：

图11a-图11f所示为本实施例变焦投影镜头采用广角倍率时的光束扇形图。图12所示为本实施例变焦投影镜头采用广角倍率时的调制传递函数图。图13所示为本实施例变焦投影镜头采用广角倍率时的场曲特性曲线图。图14所示为本实施例变焦投影镜头采用广角倍率时的畸变特性曲线图。

参照图11a-图11f所示，ey轴与ex轴的最大刻度为+50μm和最小刻度为-50μm；Px轴与Py轴的最大刻度+1μm，最小刻度为-1μm。

参照图12所示，图12为变焦投影镜头在不同像高的下的调制传递函数图。其中横轴为空间频率(Spatial Frequency in cycles per mm)，纵轴为OTF模量(Modulus of theOTF)。「TS」旁标示的数值代表像高。由图可知在空间频率在0mm-93mm的区间内图像的OTF模值一直能够保持在0.5以上，通常来说OTF模值越接近1图像的质量越高，但是由于各种因素的影响，并不存在OTF模值为1的情况，一般当OTF模值能够保持在0.5以上时，即表示图像具有很高的成像质量，画面的清晰度极佳，所以由此可知本实施例的超短焦变焦投影镜头具有更高的成像质量。

参照图13所示，曲线T和曲线S分别为分别为子午场曲(tangential fieldcurvature)特性曲线和弧矢场曲(sagittal field curvature)特性曲线。可见，子午场曲值和弧矢场曲值被控制在(-0.01mm、0.03mm)。

参照图14所示，畸变量控制在(0、0.4％)范围内。

图15a-图15f所示本实施例变焦投影镜头采用远摄倍率时的光束扇形图。图16所示为本实施例变焦投影镜头采用远摄倍率时的调制传递函数图。图17所示为本实施例变焦投影镜头采用远摄倍率时的场曲特性曲线图。图18所示为本实施例变焦投影镜头采用远摄倍率时的畸变特性曲线图。

参照图15a-图15f所示，ey轴与ex轴的最大刻度为+50μm和最小刻度为-50μm；Px轴与Py轴的最大刻度+1μm，最小刻度为-1μm。

参照图16所示，图16为变焦投影镜头在不同像高的下的调制传递函数图。其中横轴为空间频率(Spatial Frequency in cycles per mm)，纵轴为OTF模量(Modulus of theOTF)。「TS」旁标示的数值代表像高。由图可知在空间频率在0mm-93mm的区间内图像的OTF模值一直能够保持在0.5以上，通常来说OTF模值越接近1图像的质量越高，但是由于各种因素的影响，并不存在OTF模值为1的情况，一般当OTF模值能够保持在0.5以上时，即表示图像具有很高的成像质量，画面的清晰度极佳，所以由此可知本实施例的超短焦变焦投影镜头具有更高的成像质量。

参照图17所示，曲线T和曲线S分别为分别为子午场曲(tangential fieldcurvature)特性曲线和弧矢场曲(sagittal field curvature)特性曲线。可见，子午场曲值和弧矢场曲值被控制在(-0.02mm、0.03mm)。

参照图18所示，畸变量控制在(0、0.2％)范围内。

综上，变焦投影镜头在变焦范围内，其产生的场曲、畸变、被控制(修正)在较小的范围内。变焦投影镜头表现出良好的成像品质。

上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

虽然已经通过示例对本申请的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本申请的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本申请的范围由所附权利要求来限定。

Claims (14)

1.一种变焦投影镜头，其特征在于，沿光轴方向从放大端至缩小端依次由第一透镜组(10)、第二透镜组(20)、第三透镜组(30)和第四透镜组(40)组成；

所述第一透镜组(10)的光焦度为负；所述第二透镜组(20)的光焦度为正；所述第三透镜组(30)的光焦度为正；所述第四透镜组(40)的光焦度为正；

所述变焦投影镜头从广角端至摄远端变换时，所述第二透镜组(20)、所述第三透镜组(30)和所述第四透镜组(40)可沿光轴移动；

所述变焦投影镜头满足下列条件：

-1.2<f1/fw<-1.7 1)

3.5<f2/fw<5.5 2)

3.5<f3/fw<6 3)

1.8<f4/fw<3 4)

其中，在上述式子1)2)3)4)中，f1为第一透镜组(10)的有效焦距、f2为第二透镜组(20)的有效焦距、f3为第三透镜组(30)的有效焦距、f4为第四透镜组(40)的有效焦距、fw为变焦投影镜头在广角端的有效焦距。

2.根据权利要求1所述的变焦投影镜头，其特征在于，所述第一透镜组(10)包括第一透镜(11)，所述第一透镜(11)为最靠近放大端的非球面透镜；

所述第四透镜组(40)包括第二透镜(45)，所述第二透镜(45)为最靠近缩小端的非球面透镜。

3.根据权利要求2所述的变焦投影镜头，其特征在于，所述第一透镜(11)的折射率＜1.7。

4.根据权利要求2所述的变焦投影镜头，其特征在于，所述第四透镜组(40)从放大端至缩小端依次包括第一胶合透镜和第二胶合透镜，所述第二透镜(45)相较于所述第一胶合透镜和第二胶合透镜，更靠近于缩小端设置。

5.根据权利要求4所述的变焦投影镜头，其特征在于，所述第四透镜组(40)从放大端至缩小端依次包括第三透镜(41)，第四透镜(42)、第五透镜(43)和第六透镜(44)；

所述第三透镜(41)和所述第四透镜(42)胶合连接形成第一胶合透镜，所述第三透镜(41)和所述第四透镜(42)的光焦度相反；

所述第五透镜(43)和所述第六透镜(44)胶合连接形成第二胶合透镜，所述第五透镜(43)和所述第六透镜(44)的光焦度相反。

6.根据权利要求5所述的变焦投影镜头，其特征在于，所述第三透镜(41)、所述第四透镜(42)中，光焦度为正的透镜的阿贝数大于60。

7.根据权利要求5所述的变焦投影镜头，其特征在于，第五透镜(43)和所述第六透镜(44)中，光焦度为正的透镜的阿贝数大于60。

8.根据权利要求1所述的变焦投影镜头，其特征在于，所述第三透镜组(30)和所述第四透镜组(40)之间设置有光阑(51)_。

9.根据权利要求1所述的变焦投影镜头，其特征在于，所述第三透镜组(30)包括第七透镜(31)，所述第七透镜(31)的折射率＞1.8。

10.根据权利要求1所述的变焦投影镜头，其特征在于，所述第二透镜组(20)从放大端至缩小端依次包括第八透镜(21)和第九透镜(22)，所述第八透镜(21)和所述第九透镜(22)的光焦度相反。

11.根据权利要求2所述的变焦投影镜头，其特征在于，所述第一透镜组(10)还包括与所述第一透镜(11)的缩小端表面相邻设置的第十透镜(12)，所述第十透镜(12)的光焦度为负。

12.根据权利要求1所述的变焦投影镜头，其特征在于，所述变焦投影镜头为远心系统。

13.根据权利要求1所述的变焦投影镜头，其特征在于，所述变焦投影镜头还包括振镜元件(61)，所述振镜元件(61)位于所述第四透镜组(40)的缩小端侧。

14.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括权利要求1-13任一项所述的变焦投影镜头。