CN116149016A - 一种投影镜头及投影系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种投影镜头及投影系统，其中投影镜头包括：折射系统，用于对入射的投影光线进行成像；反射系统，位于折射系统的出光侧，用于将折射系统的成像光线进行二次成像并向设定位置反射；折射系统包括：前群镜组，位于靠近反射系统的一侧；中群镜组，位于前群镜组背离反射系统的一侧；后群镜组，位于中群镜组背离前群镜组的一侧；折射系统包括多个透镜，多个透镜中的至少一个透镜为液体透镜。液体透镜的曲率半径可以随电压变化，通过调节液体透镜的曲率半径可以实现调节投影镜头的有效焦距和F.NO，使得投影镜头可以投射出不同尺寸的投影图像，应用于不同尺寸的激光电视产品中。

Description

一种投影镜头及投影系统

技术领域

本发明涉及投影显示技术领域，尤其涉及一种投影镜头及投影系统。

背景技术

激光光源由于高亮度、高对比度和高色域的优点，被越来越多的应用于显示产品中，激光电视的工作原理是激光投影设备发出的光线投射至投影屏幕上，投影屏幕再将光线反射至用户眼睛中。目前的激光电视通常采用数字光处理(Digital Light Processing，简称DLP)技术进行图像显示，激光光源发射出的光线经过整形、匀化之后照射到数字微镜器件(Digital Micro Device，简称DMD)上，由DMD上的微镜单元调制反射后照射到投影镜头，并经过投影镜头投射到投影屏幕上形成图像。

随着近年来激光电视产品的快速发展，其应用需求模式也越来越多样化，然而目前的激光电视中所采用的超短焦镜头通常其焦数(F.NO)为一定值，无法匹配多样化的投影系统。

发明内容

本发明提供了一种投影镜头及投影系统，用以调节投影镜头的焦数，使之可以适用于多样化的应用场景中。

本发明第一方面提供一种投影镜头，包括：折射系统，用于对入射的投影光线进行成像；

反射系统，位于所述折射系统的出光侧，用于将所述折射系统的成像光线进行二次成像并向设定位置反射；

所述折射系统包括：

前群镜组，位于靠近所述反射系统的一侧；

中群镜组，位于所述前群镜组背离所述反射系统的一侧；

后群镜组，位于所述中群镜组背离所述前群镜组的一侧；

所述折射系统包括多个透镜，所述多个透镜中的至少一个透镜为液体透镜。

本发明的一些实施例中，所述后群镜组包括沿逐渐靠近所述反射系统的方向依次设置的第一透镜、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、第九透镜和第十透镜；

所述第一透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜、所述第九透镜、所述第十透镜均为球面透镜；所述第二透镜为非球面透镜；所述第八透镜为非球面透镜；

所述第三透镜和所述第四透镜胶合构成双胶合透镜组；

所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜胶合构成三胶合透镜组，所述第六透镜的折射率大于所述第七透镜的折射率，所述第七透镜的折射率大于所述第五透镜的折射率。

本发明的一些实施例中，所述第一透镜的屈光度为正，所述第二透镜的屈光度为正，所述第三透镜的屈光度为正，所述第四透镜的屈光度为正，所述第五透镜的屈光度为正，所述第六透镜的屈光度为负，所述第七透镜的屈光度为负，所述第八透镜的屈光度为正，所述第九透镜的屈光度为正，所述第十透镜的屈光度为负；

所述双胶合透镜组和所述三胶合透镜组的焦距满足以下关系：

-40＜F1＜-30；

15＜F2＜25；

其中F1表示所述双胶合透镜组的有效焦距，F2表示所述三胶合透镜组的有效焦距。

本发明的一些实施例中，所述中群镜组包括沿靠近所述反射系统方向设置的第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜，所述第十一透镜为非球面透镜，所述第十二透镜和所述第十三透镜为球面透镜；

所述第十一透镜为液体透镜，所述液体透镜的入光侧表面和出光侧表面的曲率半径随施加于所述液体透镜上的电压变化。

本发明的一些实施例中，所述第十一透镜的屈光度为正，所述第十二透镜的屈光度为负；所述第十三透镜的屈光度为正；

所述第十一透镜入光侧表面和出光侧表面的曲率半径变化范围满足以下关系：

-80＜C1＜-40；

45＜C2＜95；

其中，C1表示所述第十一透镜入光侧表面的曲率半径，C2表示所述第十一透镜出光侧表面的曲率半径。

本发明的一些实施例中，所述前群镜组包括沿靠近所述反射系统方向设置的第十四透镜、第十五透镜、第十六透镜和第十七透镜；

所述第十四透镜、所述第十五透镜和所述第十七透镜均为球面透镜，所述第十六透镜为非球面透镜。

本发明的一些实施例中，所述第十四透镜的屈光度为正，所述第十五透镜的屈光度为负，所述第十六透镜的屈光度为负，所述第十七透镜的屈光度为负；

所述第十六透镜的曲率半径满足以下关系：

2＜(R1-R2)/F3＜2.5；

其中，R1表示所述第十六透镜入光侧表面的曲率半径，R2表示所述第十六透镜出光侧表面的曲率半径，F3表示所述第十六透镜的有效焦距。

本发明的一些实施例中，所述投影镜头满足以下关系：

2＜BFL/TD1＜2.5；

其中BFL表示所述投影镜头的后工作距离，TD1表示所述第一透镜的出光侧表面到所述第二透镜的入光侧表面的轴上距离。

本发明的一些实施例中，所述投影镜头的投射比为0.2～0.3；

所述投影镜头满足以下关系：

22＜TD2/EFL＜27；

其中，TD2表示所述前群镜组与所述中群镜组的轴上距离，EFL表示所述投影镜头的有效焦距。

本发明第二方面提供一种投影系统，包括上述任一种投影镜头和位于所述投影镜头出光侧的投影屏幕；所述投影系统还包括：

投影光源，用于出射投影光线；

照明系统，位于所述投影光源的出光侧；所述照明系统包括光调制部件，所述光调制部件用于对入射光线进行调制；投影镜头位于所述光调制部件的出光侧；

所述投影镜头还包括光阑；所述投影系统满足以下关系：

0.2＜SL/TTL＜0.4；

其中，SL为所述光调制部件到所述光阑之间的距离，TTL为所述光调制部件到所述反射系统之间的距离。

本发明有益效果如下：

本发明提供一种投影镜头及投影系统，投影镜头包括：折射系统，用于对入射的投影光线进行成像；反射系统，位于折射系统的出光侧，用于将折射系统的成像光线进行二次成像并向设定位置反射；折射系统包括：前群镜组，位于靠近反射系统的一侧；中群镜组，位于前群镜组背离反射系统的一侧；后群镜组，位于中群镜组背离前群镜组的一侧；折射系统包括多个透镜，多个透镜中的至少一个透镜为液体透镜。液体透镜的曲率半径可以随电压变化，通过调节液体透镜的曲率半径可以实现调节投影镜头的有效焦距和F.NO，使得投影镜头可以投射出不同尺寸的投影图像，应用于不同尺寸的激光电视产品中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所介绍的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的投影系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的投影镜头的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的投影镜头的光路示意图；

图4为本发明实施例提供的投影镜头的调制传递函数曲线图之一；

图5为本发明实施例提供的投影镜头的调制传递函数曲线图之二；

图6为本发明实施例提供的投影镜头的调制传递函数曲线图之三；

图7为本发明实施例提供的投影镜头的调制传递函数曲线图之四；

图8为本发明实施例提供的投影镜头的调制传递函数曲线图之五；

图9为本发明实施例提供的投影镜头的场曲曲线示意图；

图10为本发明实施例提供的投影镜头的畸变曲线示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步说明。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。本发明中所描述的表达位置与方向的词，均是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本发明保护范围内。本发明的附图仅用于示意相对位置关系不代表真实比例。

激光电视的工作原理是激光投影设备发出的光线投射至投影屏幕上，投影屏幕再将光线反射至用户眼睛中。目前的激光电视通常基于DLP技术，投影设备中通常包括光源装置、照明系统和投影镜头，其中，DMD为照明系统的核心部件，投影镜头安装在DMD的出光侧。从光源装置出射的激光入射至照明系统中，被整形、匀化后入射至DMD上，再被DMD调制、反射后出射至投影镜头中由投影镜头进行成像，最终投射至投影屏幕上形成显示图像。

激光电视中采用的是超短焦反射式投影系统，其中的投影镜头为超短焦镜头，可以实现在很短的投影距离内投射大尺寸图像，投影镜头的F.NO值可以影响投影镜头的通光量和焦距，进而影响到投影图像的亮度和成像质量，具体来说，投影镜头的F.NO值越小，投影镜头可以通过的光线就越多，从而投影镜头的通光量越大、亮度越大，其光线利用率就越高，即通过改变投影镜头的F.NO值，可以改变投影镜头所出射的投影图像的亮度，从而满足激光电视产品的亮度需求。然而，由于目前的激光电视中所采用的超短焦镜头通常F.NO为一定值，同一个超短焦镜头所能匹配的投影系统种类有限，难以使之应用至不同使用场景中以满足日趋多样化的用户需求。

有鉴于此，本发明实施例提供一种F.NO值可调节的投影镜头和包括该投影镜头的投影系统，可以提高投影镜头的通用性。

图1为本发明实施例提供的投影系统的结构示意图。

如图1所示，本发明实施例采用基于DLP技术的投影系统，投影系统中可以包括：投影光源100、照明系统200、投影镜头300和投影屏幕400。

投影光源100采用激光光源，由于激光高亮度和单色性强的特点，可以使得投影图像具有更好的亮度和色彩表现。投影光源100可以采用出射不同颜色激光的激光器，也可以采用多个出射不同颜色激光的激光器组合而成，还可以采用单色激光器。当投影光源100采用单色激光器如蓝色激光器时，还需要在投影系统中设置色轮，色轮可以用于将入射的单色激光转换为其他颜色的激光出射从而实现全彩投影。

照明系统200位于投影光源100的出光侧，照明系统200中可以包括匀光部件、透镜组和光调制部件D等。

具体来说，照明系统200中的匀光部件可以采用光导管或者复眼透镜组等，匀光部件可以用于对入射光束进行整形和匀化。

照明系统中还可以包括透镜组，透镜组的作用可以为聚焦、发散、整形等。透镜的数量、种类以及排布方式可以根据具体使用需求进行光学设计得到，图1示出了位于光调制部件D出光侧的棱镜组L，在具体实施时，棱镜组L可以为全反射(TIR)棱镜组，棱镜组L可以调节入射光的方向使之以设定角度入射至光调制部件D中。

光调制部件D是照明系统200的核心部件，可以用于对入射光线进行调制，光调制部件D具体可以采用DMD芯片，DMD芯片由成千上万个微镜片组成，微镜片是精密、微型的反射镜，每一个微镜片可以控制投影平面的一个像素，DMD芯片中的每个微镜片可以倾斜为开或者关状态，各微镜片在数字驱动信号的控制下可以被其下方的转动装置带动，并以很快的速度调整其角度与方向，入射至处于开态的微镜片表面的光线被反射至投影镜头300中。在此本发明实施例中对照明系统200中的组成部件的数量、种类和排布方式不做限定。

投影镜头300位于光调制部件D的出光侧，投影屏幕400位于投影镜头300的出光侧，投影镜头300可以用于对入射至其中的光线进行成像并将其投射至投影屏幕400上。激光电视的投影屏幕可以采用抗光屏幕，抗光屏幕可以抵抗环境光的影响从而提升观影效果。

本发明实施例中，投影设备还可以包括映像偏移镜组P，映像偏移镜组P位于光调制部件D和投影镜头300之间，在具体实施时映像偏移镜组P可以仅包括一个平板玻璃，该平板玻璃可以进行高频震动，通常其震动方向可以沿着投影图像的像素对角线的方向，从而可以在投影系统物理分辨率不变的情况下，提高投影图像的分辨率。

图2为本发明实施例提供的投影镜头的结构示意图。

如图2所示，投影镜头包括折射系统310和反射系统320，反射系统320位于折射系统310的出光侧。其中，折射系统310用于对入射的投影光线进行成像，反射系统320用于将折射系统310的成像光线进行二次成像并向设定位置反射，该设定位置即为设置投影屏幕400的位置，在具体实施时，可以将投影屏幕400设置于折射系统310背离反射系统320的一侧，从而可以使得投影镜头与投影屏幕的距离相对较小，节省使用空间。

具体来说，折射系统310可以包括前群镜组311、中群镜组312和后群镜组313，并且前群镜组311、中群镜组312、后群镜组313以及反射系统320共轴设置。其中，前群镜组311位于靠近反射系统320的一侧，中群镜组312位于前群镜组311背离反射系统320的一侧，后群镜组313位于中群镜组312背离前群镜组的311一侧。反射系统320可以包括反射镜，该反射镜具体可以采用一个凹面的非球面反射镜，反射系统320用于折叠光路进行成像，由此减小投影镜头的长度，有利于减小投影镜头的尺寸。

如图2所示，后群镜组313包括沿逐渐靠近所述反射系统的方向依次设置的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8、第九透镜9和第十透镜10。

具体来说，第一透镜1、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7、第九透镜9和第十透镜10均为球面透镜，第二透镜2和第八透镜8为非球面透镜。第一透镜1的屈光度为正，第二透镜2的屈光度为正，第三透镜3的屈光度为正，第四透镜4的屈光度为正，第五透镜5的屈光度为正，第六透镜6的屈光度为负，第七透镜7的屈光度为负，第八透镜8的屈光度为正，第九透镜9的屈光度为正，第十透镜10的屈光度为负。

其中，第三透镜3和第四透镜4胶合构成双胶合透镜组T1，双胶合透镜组T1的焦距满足以下关系：

-40＜F1＜-30；

其中F1表示双胶合透镜组T1的有效焦距。

第五透镜5、第六透镜6和第七透镜7胶合构成三胶合透镜组T2，且第六透镜6的折射率大于第七透镜7的折射率，第七透镜7的折射率大于第五透镜5的折射率，三胶合透镜组T2的焦距满足以下关系：

15＜F2＜25；

其中，F2表示三胶合透镜组T2的有效焦距。

双胶合透镜组T1和三胶合透镜组T2可以用于改善投影镜头的像差。

第二透镜2为轴对称的双凸非球面透镜，第二透镜2可以用于改善投影镜头的远心度，本发明实施例中投影镜头的远心度小于0.5°。

第八透镜8为轴对称的双凸非球面透镜，第八透镜8可以用于减小折射高度，从而减小像差。

本发明实施例中还可以在第七透镜7和第八透镜8之间设置光阑(图中未示出)，光阑可以用于限制折射系统310中光线的发散范围。

如图2所示，中群镜组312包括沿靠近反射系统320方向设置的第十一透镜11、第十二透镜12和第十三透镜13。

具体来说，第十一透镜11为非球面透镜，第十二透镜12和第十三透镜13为球面透镜。第十一透镜11的屈光度为正，第十二透镜12的屈光度为负；第十三透镜13的屈光度为正。

第十一透镜11为液体透镜，液体透镜中可以包括两种折射率不同且不相混合的液体，其中一种可以是可导电的水性溶液，另一种可以是不导电的油性溶液，并将两种液体封装在两面均透明的圆筒型容器中，对该圆筒型容器的容器壁做疏水性处理，可以使得水溶液呈圆顶型聚集在容器中心，从而水性溶液和油性溶液之间可以形成两个凸状曲面，即可视为第十一透镜11的入光侧表面和出光侧表面。对液体透镜施加不同电压，由于液体的电润湿效应，可以使得液体透镜的入光侧表面和出光侧表面的曲率半径随之变化。

本发明实施例中第十一透镜11入光侧表面和出光侧表面的曲率半径变化范围满足以下关系：

-80＜C1＜-40；

45＜C2＜95；

其中，C1表示第十一透镜11入光侧表面的曲率半径，C2表示第十一透镜11出光侧表面的曲率半径。

本发明实施例中将第十一透镜11设置为液体透镜，可以通过调节电压改变第十一透镜11的入光侧表面和出光侧表面的曲率半径，实现调节投影镜头的F.NO，从而投影镜头可以用于投射不同尺寸的投影画面，同时还可以辅助调焦，使投影画面更为清晰，使本发明实施例提供的投影镜头可以适用于更多样化的激光电视产品中。

在本发明的一些实施例中，也可以将折射系统中的其他透镜设置为液体透镜，或者可以在折射系统中设置多个液体透镜，均能实现调节投影镜头F.NO的效果，但需要注意的是，液体透镜距光阑的距离越远，其调节效果越不明显，在此对投影镜头中液体透镜的数量和位置均不做限定，满足预期的F.NO调节范围和可投射的画面尺寸范围即可。

如图2所示，前群镜组311包括沿靠近反射系统320方向设置的第十四透镜14、第十五透镜15、第十六透镜16和第十七透镜17。

具体来说，第十四透镜14、第十五透镜15和第十七透镜17均为球面透镜，第十六透镜16为非球面透镜。第十四透镜14的屈光度为正，第十五透镜15的屈光度为负，第十六透镜16的屈光度为负，第十七透镜17的屈光度为负。

其中，第十六透镜16为轴对称的非球面透镜，其曲率半径满足以下关系：

2＜(R1-R2)/F3＜2.5；

其中，R1表示第十六透镜16入光侧表面的曲率半径，R2表示第十六透镜16出光侧表面的曲率半径，F3表示第十六透镜16的有效焦距。第十六透镜16可以用于改善投影镜头的彗差和畸变。

本发明实施例中投影镜头的投射比为0.2～0.3，可以使投影镜头与投影屏幕之间的距离达到一个极小的值，在很短的投影距离内实现大尺寸的图像显示。

本发明实施例中投影系统中还满足以下关系：

2＜BFL/TD1＜2.5；

其中BFL表示投影镜头300的后工作距离即光调制部件D到第一透镜1的轴上距离，TD1表示第一透镜1的出光侧表面到第二透镜2的入光侧表面的轴上距离。

22＜TD2/EFL＜27；

其中，TD2表示前群镜组311与中群镜组312的轴上距离，EFL表示投影镜头300的有效焦距，通过控制该比值，有助于减小系统尺寸和更好的平衡系统像差。

0.2＜SL/TTL＜0.4；

其中，SL为光调制部件D到光阑S之间的距离，TTL为光调制部件D到反射系统320之间的距离。

本发明实施例还对所设计的投影镜头进行了光线追迹并提供了投影镜头的像质评价图。

图3为本发明实施例提供的投影镜头的光路示意图。

参照图2和图3，本发明实施例提供的投影镜头中包括三个非球面透镜、14个球面透镜和一个非球面反射镜，其中一个非球面透镜为液体透镜，其入光侧和出光侧表面的曲率半径可随施加于该透镜的电压变化，投影设备中，经光调制部件D调制、反射后的投影光线在经折射系统310中各个透镜后进行一次成像，从折射系统310出射的成像光线再经反射系统320的反射后二次成像，通过调节上述液体透镜的曲率半径，可以改变其光焦度，实现调焦和改变投影镜头的F.NO。

图4为本发明实施例提供的投影镜头的调制传递函数曲线图之一；图5为本发明实施例提供的投影镜头的调制传递函数曲线图之二。

图4和图5分别示出了当投影镜头的F.NO为2.2、投影图像尺寸为100寸时，投影镜头中不采用液体透镜和采用液体透镜时投影镜头的调制传递函数(Modulation TransferFunction，简称MTF)曲线图，其中，横坐标表示离焦位置，单位为mm，纵坐标表示MTF值。

对比图4和图5可知，投影镜头中采用液体透镜时，投影镜头的MTF值更高，同时投影镜头的焦深变大，即在投影镜头中采用液体透镜可以使投影镜头的性能得到一定提升。

图6为本发明实施例提供的投影镜头的调制传递函数曲线图之三；图7为本发明实施例提供的投影镜头的调制传递函数曲线图之四；图8为本发明实施例提供的投影镜头的调制传递函数曲线图之五。

本发明实施例使用光学仿真软件进行模拟，在液体透镜即第十一透镜11的曲率半径从C1＝-54.48、C2＝46.14变化到C1＝-54.9、C2＝45.0的范围中，投影镜头的F.NO值可以在1.9～2.2的范围内变化，其中，C1表示第十一透镜11入光侧表面的曲率半径，C2表示第十一透镜11出光侧表面的曲率半径。

图6、图7和图8分别示出了当投影图像尺寸为80寸时，投影镜头的F.NO分别为2.2、2.0和1.9时投影镜头的MTF曲线图，由图6、图7、图8可知，投影镜头的MTF曲线变化不大，其轴上MTF值始终大于60％，即本发明实施例提供的投影镜头中，对液体镜片的曲率半径进行微调即可使投影镜头的F.NO值在一定范围内发生变化，同时对其MTF值的影响较小，可以保持较好的成像质量。

本发明实施例提供的投影镜头内各个光学部件的面型参数如下表所示：

其中，OBJ为物面，S1为DMD的表面，S1～S40为沿光路方向依次经过的各个光学部件的表面，STO为光阑面。

投影镜头的F.NO值满足以下关系：

其中，EFL表示投影镜头的有效焦距，2nsinθ表示投影镜头的入瞳孔径。投影镜头的EFL可以随着液体透镜的焦距变化而变化，本发明实施例中，液体透镜的焦距变化范围可以为-35mm到负无穷。

满足上表所示参数的投影镜头还满足以下条件：有效焦距为1.9mm；F.NO值满足1.8<F.NO<2.0；偏移量即投影镜头光轴与DMD中心的偏移量范围为140％～157％；解析能力可达到93lp/mm；可投射的尺寸为70～150寸；投射比为0.2～0.3。

本发明实施例中，通过调节液体透镜的曲率半径，可以调节液体透镜的焦距，从而可以实现调节投影镜头的有效焦距，使得投影镜头可以投射出不同尺寸的投影图像，满足于不同尺寸的激光电视产品中，同时由于投影镜头的有效焦距决定了投影镜头的F.NO，本发明实施例对投影镜头出射的投影图像亮度也可以进行调节，从而可以有效提高激光电视的亮度，实现更佳的显示效果。

图9为本发明实施例提供的投影镜头的场曲曲线示意图；图10为本发明实施例提供的投影镜头的畸变曲线示意图。

图9中横轴表示场曲的大小，单位为mm，纵轴表示视场大小，由图9可知投影镜头成像的场曲小于0.025mm；图10中横轴表示畸变百分比，纵轴表示视场大小，由图10可知投影镜头的畸变小于1％。本发明实施例提供的投影镜头具有较好的场曲和畸变表现，可以实现较好的成像质量。

根据第一发明构思，投影镜头包括折射系统和反射系统，反射系统用于将折射系统的成像光线进行二次成像并向设定位置反射，反射系统可以折叠光路进行成像，由此减小投影镜头的长度，有利于减小投影镜头的尺寸，将投影屏幕设置于折射系统背离反射系统的一侧，可以使得投影镜头与投影屏幕的距离相对较小，节省使用空间。

根据第二发明构思，在折射系统的后群镜组中，第二透镜为轴对称的双凸非球面透镜，第可以改善投影镜头的远心度，投影镜头的远心度小于0.5°；第八透镜为轴对称的双凸非球面透镜，可以减小折射高度，从而减小像差；第三透镜和第四透镜胶合构成双胶合透镜组，第五透镜、第六透镜和第七透镜胶合构成三胶合透镜组，双胶合透镜组和三胶合透镜组可以改善投影镜头的像差。

根据第三发明构思，在折射系统的中群镜组中，第十一透镜为液体透镜，通过调节电压改变第十一透镜的入光侧表面和出光侧表面的曲率半径，实现调节投影镜头的F.NO，从而投影镜头可以用于投射不同尺寸的投影画面，同时还可以辅助调焦，使投影画面更为清晰，使本发明实施例提供的投影镜头可以适用于更多样化的激光电视产品中。

根据第四发明构思，可以将折射系统中的其他透镜设置为液体透镜，或者可以在折射系统中设置多个液体透镜，均能实现调节投影镜头F.NO的效果。

根据第五发明构思，在折射系统的前群镜组中，第十六透镜为轴对称的非球面透镜，可以用于改善投影镜头的彗差和畸变。

根据第六发明构思，在投影镜头中采用液体透镜时，投影镜头的MTF值更高，同时投影镜头的焦深变大，投影镜头的性能得到一定提升。

根据第七发明构思，通过调节液体透镜的曲率半径，可以调节液体透镜的焦距，从而可以实现调节投影镜头的有效焦距，使得投影镜头可以投射出不同尺寸的投影图像，满足于不同尺寸的激光电视产品中，同时由于投影镜头的有效焦距决定了投影镜头的F.NO，本发明实施例对投影镜头出射的投影图像亮度也可以进行调节，从而可以有效提高激光电视的亮度，实现更佳的显示效果。本发明实施例中投影镜头的投射比为0.2～0.3，F.NO值满足1.8<F.NO<2.0，偏移量即投影镜头光轴与DMD中心的偏移量范围为140％～157％；解析能力可达到93lp/mm；可投射的尺寸为70～150寸。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种投影镜头，其特征在于，包括：

折射系统，用于对入射的投影光线进行成像；

反射系统，位于所述折射系统的出光侧，用于将所述折射系统的成像光线进行二次成像并向设定位置反射；

所述折射系统包括：

前群镜组，位于靠近所述反射系统的一侧；

中群镜组，位于所述前群镜组背离所述反射系统的一侧；

后群镜组，位于所述中群镜组背离所述前群镜组的一侧；

所述折射系统包括多个透镜，所述多个透镜中的至少一个透镜为液体透镜。

2.如权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述后群镜组包括沿逐渐靠近所述反射系统的方向依次设置的第一透镜、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、第九透镜和第十透镜；

所述第一透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜、所述第七透镜、所述第九透镜、所述第十透镜均为球面透镜；所述第二透镜为非球面透镜；所述第八透镜为非球面透镜；

所述第三透镜和所述第四透镜胶合构成双胶合透镜组；

所述第五透镜、所述第六透镜和所述第七透镜胶合构成三胶合透镜组，所述第六透镜的折射率大于所述第七透镜的折射率，所述第七透镜的折射率大于所述第五透镜的折射率。

3.如权利要求2所述的投影镜头，其特征在于，所述第一透镜的屈光度为正，所述第二透镜的屈光度为正，所述第三透镜的屈光度为正，所述第四透镜的屈光度为正，所述第五透镜的屈光度为正，所述第六透镜的屈光度为负，所述第七透镜的屈光度为负，所述第八透镜的屈光度为正，所述第九透镜的屈光度为正，所述第十透镜的屈光度为负；

所述双胶合透镜组和所述三胶合透镜组的焦距满足以下关系：

-40＜F1＜-30；

15＜F2＜25；

其中F1表示所述双胶合透镜组的有效焦距，F2表示所述三胶合透镜组的有效焦距。

4.如权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述中群镜组包括沿靠近所述反射系统方向设置的第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜，所述第十一透镜为非球面透镜，所述第十二透镜和所述第十三透镜为球面透镜；

所述第十一透镜为液体透镜，所述液体透镜的入光侧表面和出光侧表面的曲率半径随施加于所述液体透镜上的电压变化。

5.如权利要求4所述的投影镜头，其特征在于，所述第十一透镜的屈光度为正，所述第十二透镜的屈光度为负；所述第十三透镜的屈光度为正；

所述第十一透镜入光侧表面和出光侧表面的曲率半径变化范围满足以下关系：

-80＜C1＜-40；

45＜C2＜95；

其中，C1表示所述第十一透镜入光侧表面的曲率半径，C2表示所述第十一透镜出光侧表面的曲率半径。

6.如权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述前群镜组包括沿靠近所述反射系统方向设置的第十四透镜、第十五透镜、第十六透镜和第十七透镜；

所述第十四透镜、所述第十五透镜和所述第十七透镜均为球面透镜，所述第十六透镜为非球面透镜。

7.如权利要求6所述的投影镜头，其特征在于，所述第十四透镜的屈光度为正，所述第十五透镜的屈光度为负，所述第十六透镜的屈光度为负，所述第十七透镜的屈光度为负；

所述第十六透镜的曲率半径满足以下关系：

2＜(R1-R2)/F3＜2.5；

其中，R1表示所述第十六透镜入光侧表面的曲率半径，R2表示所述第十六透镜出光侧表面的曲率半径，F3表示所述第十六透镜的有效焦距。

8.如权利要求2或3所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头满足以下关系：

2＜BFL/TD1＜2.5；

其中BFL表示所述投影镜头的后工作距离，TD1表示所述第一透镜的出光侧表面到所述第二透镜的入光侧表面的轴上距离。

9.如权利要求1～7任一项所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头的投射比为0.2～0.3；

所述投影镜头满足以下关系：

22＜TD2/EFL＜27；

其中，TD2表示所述前群镜组与所述中群镜组的轴上距离，EFL表示所述投影镜头的有效焦距。

10.一种投影系统，其特征在于，包括如所述权利要求1～9任一项所述的投影镜头和位于所述投影镜头出光侧的投影屏幕；所述投影系统还包括：

投影光源，用于出射投影光线；

照明系统，位于所述投影光源的出光侧；所述照明系统包括光调制部件，所述光调制部件用于对入射光线进行调制；投影镜头位于所述光调制部件的出光侧；

所述投影镜头还包括光阑；所述投影系统满足以下关系：

0.2＜SL/TTL＜0.4；

其中，SL为所述光调制部件到所述光阑之间的距离，TTL为所述光调制部件到所述反射系统之间的距离。

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