CN114509860B - 一种投影镜头及投影设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种投影镜头及投影设备，包括：第一透镜组、光阑和第二透镜组，第一透镜组设置于所述光阑的出光侧，第二透镜组设置于所述光阑的入光侧；第一透镜组包括沿所述第一透镜组至所述光阑方向依次设置具有负屈光度的第一透镜、具有正屈光度的第二透镜、具有负屈光度的第三透镜及具有正屈光度的第四透镜；所述第二透镜组包括沿所述光阑至所述第二透镜组方向依次设置的具有正屈光度的第五透镜、具有负屈光度的第六透镜、具有正屈光度的第七透镜、具有正屈光度的第八透镜和具有正屈光度的第九透镜。本发明提供的投影镜头结构简单、体积小且成本低，并且通过所有透镜组合及每个透镜的正、负屈光度，能够实现投影镜头的像差小、高解析度的性能。

Description

一种投影镜头及投影设备
技术领域
本发明涉及投影技术领域，更为具体地说，涉及一种投影镜头及投影设备。
背景技术
随着DLP(Digital Light Projector，数字光投影仪)投影市场的发展，对产品的需求会越来越多元化，除了体积、重量较大且不方便移动的办公和家用投影外，便携的体积更小、性能更优的投影仪深得广大消费者的青睐，它能够满足人们在户外使用的需求，是休闲时尚的新应用。因此，做到结构简单、紧凑型小型化的投影镜头，成为现今投影镜头的研究方向的重点。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种投影镜头及投影设备，有效解决现有技术存在的技术问题，本发明提供的投影镜头结构简单、体积小且成本低，并且通过所有透镜组合及每个透镜的正、负屈光度，能够实现投影镜头的像差小、高解析度的性能。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种投影镜头，包括：第一透镜组、光阑和第二透镜组，所述第一透镜组设置于所述光阑的出光侧，所述第二透镜组设置于所述光阑的入光侧；
所述第一透镜组包括沿所述第一透镜组至所述光阑方向依次设置具有负屈光度的第一透镜、具有正屈光度的第二透镜、具有负屈光度的第三透镜及具有正屈光度的第四透镜；
所述第二透镜组包括沿所述光阑至所述第二透镜组方向依次设置的具有正屈光度的第五透镜、具有负屈光度的第六透镜、具有正屈光度的第七透镜、具有正屈光度的第八透镜和具有正屈光度的第九透镜。
可选的，所述第一透镜和所述第二透镜均为偶次非球面透镜；
所述第三透镜和所述第六透镜均为双凹面透镜；
所述第四透镜、所述第七透镜、所述第八透镜和所述第九透镜均为双凸面透镜；
所述第五透镜为弯月形透镜，所述弯月形透镜的凹面朝向所述光阑。
可选的，所述第一透镜和所述第二透镜均为塑胶透镜。
可选的，所述第六透镜和所述第七透镜组成双胶合透镜；
所述第六透镜的折射率高于所述第七透镜，所述第六透镜的色散低于所述第七透镜。
可选的，所述第六透镜为火石玻璃透镜，所述第七透镜为冕牌玻璃透镜。
可选的，所述第六透镜和所述第七透镜组成的透镜组产生的色差，与所述第八透镜和第九透镜组成的透镜组产生的色差的符号相反。
可选的，所述投影镜头包括位于所述第二透镜组背离所述光阑一侧、且沿所述光阑至所述第二透镜组方向依次设置的振镜、光路转换装置、保护玻璃和数字微镜器件。
可选的，所述光阑位于所述第二透镜组的前焦点处。
可选的，所述投影镜头满足条件包括：
TTL/EFL≤8.25，BFL/EFL＞2.5，FNO≤1.7，TA≤1.5°，后焦距＞15mm；
TTL为所述投影镜头的总长，EFL所述投影镜头的有效焦距，BFL为所述投影镜头的后焦距，FNO为所述投影镜头的光圈数，TA为所述投影镜头的远心角。
相应的，本发明还提供了一种投影设备，所述投影设备包括上述的投影镜头。
相较于现有技术，本发明提供的技术方案至少具有以下优点：
本发明提供了一种投影镜头及投影设备，包括：第一透镜组、光阑和第二透镜组，所述第一透镜组设置于所述光阑的出光侧，所述第二透镜组设置于所述光阑的入光侧；所述第一透镜组包括沿所述第一透镜组至所述光阑方向依次设置具有负屈光度的第一透镜、具有正屈光度的第二透镜、具有负屈光度的第三透镜及具有正屈光度的第四透镜；所述第二透镜组包括沿所述光阑至所述第二透镜组方向依次设置的具有正屈光度的第五透镜、具有负屈光度的第六透镜、具有正屈光度的第七透镜、具有正屈光度的第八透镜和具有正屈光度的第九透镜。本发明提供的投影镜头结构简单、体积小且成本低，并且通过所有透镜组合及每个透镜的正、负屈光度，能够实现投影镜头的像差小、高解析度的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种投影镜头的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的又一种投影镜头的结构示意图。
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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
正如背景技术所述，随着DLP(Digital Light Projector，数字光投影仪)投影市场的发展，对产品的需求会越来越多元化，除了体积、重量较大且不方便移动的办公和家用投影外，便携的体积更小、性能更优的投影仪深得广大消费者的青睐，它能够满足人们在户外使用的需求，是休闲时尚的新应用。因此，做到结构简单、紧凑型小型化的投影镜头，成为现今投影镜头的研究方向的重点。
基于此，本发明实施例提供了一种投影镜头及投影设备，有效解决现有技术存在的技术问题，本发明实施例提供的投影镜头结构简单、体积小且成本低，并且通过所有透镜组合及每个透镜的正、负屈光度，能够实现投影镜头的像差小、高解析度的性能。
为实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下，具体结合图1和图2对本发明实施例提供的技术方案进行详细的描述。
参考图1所示，为本发明实施例提供的一种投影镜头的结构示意图，其中，投影镜头包括：第一透镜组L1、光阑100和第二透镜组L2，所述第一透镜组L1设置于所述光阑100的出光侧，所述第二透镜组L2设置于所述光阑100的入光侧。
所述第一透镜组L1包括沿所述第一透镜组L1至所述光阑100方向依次设置具有负屈光度的第一透镜210、具有正屈光度的第二透镜220、具有负屈光度的第三透镜230及具有正屈光度的第四透镜240。
所述第二透镜组L2包括沿所述光阑100至所述第二透镜组L2方向依次设置的具有正屈光度的第五透镜250、具有负屈光度的第六透镜260、具有正屈光度的第七透镜270、具有正屈光度的第八透镜280和具有正屈光度的第九透镜290。
可以理解的，本发明实施例提供的投影镜头结构简单、体积小且成本低，并且通过所有透镜组合及每个透镜的正、负屈光度，能够实现投影镜头的像差小、高解析度的性能。
如图1所示，本发明所提供的所述第一透镜210和所述第二透镜220均为偶次非球面透镜。
所述第三透镜230和所述第六透镜260均为双凹面透镜。
所述第四透镜240、所述第七透镜270、所述第八透镜280和所述第九透镜290均为双凸面透镜；
所述第五透镜250为弯月形透镜，即第五透镜250的两面都为朝向光阑100的凹面，所述弯月形透镜的凹面朝向所述光阑100。
可以理解的，本发明实施例提供的第一透镜组背离光阑一侧为屏幕，第一透镜组用于收敛光线、校正畸变和其他轴外像差的作用；第二透镜组用于保证投影镜头具有较大的后焦距、校正色差的作用，第一透镜组、光阑和第二透镜组实现结构简单紧凑的同时具有很好的远心度。具体的，本发明实施例提供的第一透镜设计为具有负屈光度的偶次非球面透镜，而将第二透镜设计为具有正屈光度的偶次非球面透镜，进而使得第一透镜承担了大的收光能力；并且，第一透镜和第二透镜承担了畸变校正的能力，有利于提高投影镜头的视场角，第一透镜和第二透镜能够将投影镜头的畸变校正到很小，且能够校正场曲和像散等轴外像差，保证了光线与透镜表面的入射角较为平缓，使投影镜头具有大视场的同时不产生大的高级像差，同时可以有较长的后焦距；同时，由于第一透镜和第二透镜分别为屈光度一正一负的透镜，能够对于热失焦具有相互补偿的效果。
本发明实施例提供的第三透镜为具有负屈光度的双凹面透镜，第三透镜产生负场曲和负球差；第四透镜为具有正屈光度的双凸面透镜，第四透镜产生正球差、负轴向色差和负倍率色差，第三透镜和第四透镜总体的屈光度为正，能够进一步的收拢光线。
本发明实施例提供的所述光阑位于所述第二透镜组的前焦点处，很好的保证了远心度，为屏幕上得到均匀照明提供了很好的保障。
本发明实施例提供的第五透镜为具有正屈光度的弯月形透镜，第五透镜用于产生光阑球差，具有补正慧差和场曲的作用，能够校正场曲和部分高级像差。
本发明实施例提供的第六透镜为具有负屈光度的双凹面透镜，且第七透镜为具有正屈光度的双凸面透镜，其中第六透镜和第七透镜组合能够将投影镜头的色差拉大，即光线经过第六透镜和第七透镜的组合后总体的色差会被拉大。可选的，本发明实施例提供的所述第六透镜和所述第七透镜组成双胶合透镜；所述第六透镜的折射率高于所述第七透镜，所述第六透镜的色散低于所述第七透镜。以及，本发明实施例提供的所述第六透镜为火石玻璃透镜，所述第七透镜为冕牌玻璃透镜。
本发明实施例提供的第八透镜为具有正屈光度的双凸面透镜，及第九透镜为具有正屈光度的双凸面透镜，其中，所述第六透镜和所述第七透镜组成的透镜组产生的色差，与所述第八透镜和第九透镜组成的透镜组产生的色差的符号相反，第八透镜和第九透镜的组合产生负的色差来校正前面透镜产生的剩余色差、剩余球差和畸变。
在本发明上述任意一实施例中，本发明提供的所述第一透镜和所述第二透镜均为塑胶透镜，通过将第一透镜和第二透镜设置为塑胶材质透镜，能够减小投影镜头的重量。
及本发明实施例提供的第一透镜的口径大于第二透镜的口径，且第一透镜和第二透镜的口径大于第三透镜至第九透镜的口径。可选的，第一透镜的口径可以为小于17mm的大口径，第二透镜至第九透镜的口径可以为小于11mm。
如图2所示，为本发明实施例提供的另一种投影镜头的结构示意图，其中，本发明实施例提供的所述投影镜头包括位于所述第二透镜组L2背离所述光阑100一侧、且沿所述光阑100至所述第二透镜组L2方向依次设置的振镜300、光路转换装置400、保护玻璃500和数字微镜器件600。
可以理解的，本发明实施例提供的光路转换装置即拥有接入照明光束，且引导照明光束照射至数字微镜器件，经过数字微镜器件成像后引导成像光束传输至振镜；其中本发明实施例提供的振镜即拥有提高投影分辨率。本发明实施例提供的数字微镜器件的物理分辨率可以为93lp/mm。
可选的，本发明实施例提供的投影镜头还包括有驱动装置，驱动装置用于驱动第一透镜组、光阑和第二透镜组组成的镜头沿朝向或远离数字微镜器件移动，以通过调焦移动使得投影画面清晰的基础上达到画面大小变化的调节。其中，驱动装置驱动镜头沿朝向数字微镜器件移动而远离屏幕时，能够使得屏幕上的画面变大，反之则画面变小。
在本发明一实施例中，本发明实施例提供的所述投影镜头满足条件包括：
TTL/EFL≤8.25，BFL/EFL＞2.5，FNO≤1.7，TA≤1.5°，后焦距＞15mm；
TTL为所述投影镜头的总长，EFL所述投影镜头的有效焦距，BFL为所述投影镜头的后焦距，FNO为所述投影镜头的光圈数，TA为所述投影镜头的远心角。其中投影镜头的租场为第一透镜背离光阑一侧表面顶点至数字微镜器件像平面的距离。
可以理解的，本发明实施例提供的FNO＝投影镜头的有效焦距/光圈直径，光圈直径越大，通光口越大，能接收的光线数越多，数字微镜器件方向的远心角度越小，投影亮度越高。本发明实施例通过对第一透镜组和第二透镜组中各个透镜的曲率半径、材质、厚度、空气间隔等参数进行优化，实现光圈数为1.7，畸变小于1％，焦距6.25mm，配合0.23寸的数字微镜器件在工作距离2.1m处可以投射出203.2cm(80寸)画面，并支持数字微镜器件偏置100％，调焦距离从1.3m～3.2m的变化的投影镜头。
相应的，本发明实施例还提供了一种投影设备，所述投影设备包括上述任意一实施例所提供的投影镜头。
本发明实施例提供了一种投影镜头及投影设备，包括：第一透镜组、光阑和第二透镜组，所述第一透镜组设置于所述光阑的出光侧，所述第二透镜组设置于所述光阑的入光侧；所述第一透镜组包括沿所述第一透镜组至所述光阑方向依次设置具有负屈光度的第一透镜、具有正屈光度的第二透镜、具有负屈光度的第三透镜及具有正屈光度的第四透镜；所述第二透镜组包括沿所述光阑至所述第二透镜组方向依次设置的具有正屈光度的第五透镜、具有负屈光度的第六透镜、具有正屈光度的第七透镜、具有正屈光度的第八透镜和具有正屈光度的第九透镜。本发明实施例提供的投影镜头结构简单、体积小且成本低，并且通过所有透镜组合、优化不同透镜材质及每个透镜的正、负屈光度，能够实现投影镜头的像差小、高解析度的性能。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种投影镜头，其特征在于，包括：第一透镜组、光阑和第二透镜组，所述第一透镜组设置于所述光阑的出光侧，所述第二透镜组设置于所述光阑的入光侧；
所述投影镜头由九个透镜组成，其中，所述第一透镜组包括沿所述第一透镜组至所述光阑方向依次设置具有负屈光度的第一透镜、具有正屈光度的第二透镜、具有负屈光度的第三透镜及具有正屈光度的第四透镜；
所述第二透镜组包括沿所述光阑至所述第二透镜组方向依次设置的具有正屈光度的第五透镜、具有负屈光度的第六透镜、具有正屈光度的第七透镜、具有正屈光度的第八透镜和具有正屈光度的第九透镜。
2.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第一透镜和所述第二透镜均为偶次非球面透镜；
所述第三透镜和所述第六透镜均为双凹面透镜；
所述第四透镜、所述第七透镜、所述第八透镜和所述第九透镜均为双凸面透镜；
所述第五透镜为弯月形透镜，所述弯月形透镜的凹面朝向所述光阑。
3.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第一透镜和所述第二透镜均为塑胶透镜。
4.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第六透镜和所述第七透镜组成双胶合透镜；
所述第六透镜的折射率高于所述第七透镜，所述第六透镜的色散低于所述第七透镜。
5.根据权利要求4所述的投影镜头，其特征在于，所述第六透镜为火石玻璃透镜，所述第七透镜为冕牌玻璃透镜。
6.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第六透镜和所述第七透镜组成的透镜组产生的色差，与所述第八透镜和第九透镜组成的透镜组产生的色差的符号相反。
7.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头包括位于所述第二透镜组背离所述光阑一侧、且沿所述光阑至所述第二透镜组方向依次设置的振镜、光路转换装置、保护玻璃和数字微镜器件。
8.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述光阑位于所述第二透镜组的前焦点处。
9.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头满足条件包括：
TTL/EFL≤8.25，BFL/EFL＞2.5，FNO≤1.7，TA≤1.5°，后焦距＞15mm；
TTL为所述投影镜头的总长，EFL所述投影镜头的有效焦距，BFL为所述投影镜头的后焦距，FNO为所述投影镜头的光圈数，TA为所述投影镜头的远心角。
10.一种投影设备，其特征在于，所述投影设备包括权利要求1-9任意一项所述的投影镜头。
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