CN207114865U - 一种变焦投影光学装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种变焦投影光学装置,在投射方向上依次设置有:第一透镜组,第二透镜组,第三透镜组,第四透镜组,等效棱镜,DMD发光芯片;所述第一透镜组,能相对DMD芯片前后移动,所述第一透镜组的光焦度为负;所述第二透镜组,能相对DMD芯片前后移动,所述第二透镜组的光焦度为正;所述第三透镜组,能相对DMD芯片前后移动,所述第三透镜组的光焦度为正;所述第四透镜组,能相对DMD芯片前后移动,所述第四透镜组的光焦度为正。本实用新型小体积,分辨率高,变焦时无需对焦画面依然清晰、适用于微投照明,可批量生产。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及一种变焦投影光学装置,尤其涉及一种小体积、高分辨率的变焦投影光学装置。
【背景技术】
近年来随着投影技术的发展,投影机被广泛应用于家用,办公等领域,变焦投影镜头可在固定空间投射出不同大小画面,因其灵活性和方便性深受广大用户喜爱。
目前市场上的变焦投影镜头多数采用两群的设计结构,从Wide端到Tele端,或者从Tele端到Wide端,投射画面大小发生变化,但需要重新调节镜头内部的对焦群画面才能清晰,这种镜头使用起来很不方便;也有少部分镜头能够实现在固定距离下放大或缩小画面后无需对焦,画面依然清晰,但是只适用于3LCD照明装置的结构,使用局限性大,并且为了实现这种功能,装置往往采用较多的镜片,镜头体积大,制造感度高,量产困难,目前市场上还没有变焦投影镜头能够同时克服上述缺点。
因此,本实用新型正是基于以上的不足而产生的。
【实用新型内容】
本实用新型要解决的技术问题是提供了一种小体积,高分辨率,变焦时无需对焦画面依然清晰、适用于微投照明,可批量生产的变焦投影光学装置。
为解决上述技术问题,本实用新型采用了下述技术方案:一种变焦投影光学装置,其特征在于,在投射方向上依次设置有:第一透镜组,第二透镜组,第三透镜组,第四透镜组,等效棱镜,DMD发光芯片;
所述第一透镜组,能相对DMD芯片前后移动,所述第一透镜组的光焦度为负;
所述第二透镜组,能相对DMD芯片前后移动,所述第二透镜组的光焦度为正;
所述第三透镜组,能相对DMD芯片前后移动,所述第三透镜组的光焦度为正;
所述第四透镜组,能相对DMD芯片前后移动,所述第四透镜组的光焦度为正。
如上所述的一种变焦投影光学装置,其特征在于,所述的第一透镜组包括沿投射方向依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜;所述第二透镜组包括第四透镜,第四透镜为双凸透镜;所述第三透镜组包括光阑和第五透镜,第五透镜为双凸非球面透镜;所述第四透镜组包括沿投射方向依次设置的第六透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜。
如上所述的一种变焦投影光学装置,其特征在于,所述的第一透镜光焦度为负,第二透镜光焦度为负,第三透镜光焦度为负,第四透镜光焦度为正,第五透镜光焦度为正,第六透镜光焦度为负,第七透镜光焦度为正,第八透镜光焦度为正,第九透镜光焦度为正。
如上所述的一种变焦投影光学装置,其特征在于,所述的DMD芯片相对于光轴偏离放置,偏离100%-110%。
如上所述的一种变焦投影光学装置,其特征在于,所述第一透镜组的光焦度为负,光焦度满足:0.09<|φ310|<0.11,所述第二透镜组的光焦度为正,光焦度满足:0.042<|φ320|<0.044,所述第三透镜组的光焦度为正,光焦度满足:0.044<|φ330|<0.046,所述第四透镜组的光焦度为正,光焦度满足:0.039<|φ340|<0.041。
如上所述的一种变焦投影光学装置,其特征在于,所述第二透镜为玻璃非球面透镜,两面均弯向DMD芯片,光焦度为负,满足:0.032<|φ2|<0.034,所述第三透镜的两面均背向DMD芯片,阿贝数满足:80<VD3<95。
如上所述的一种变焦投影光学装置,其特征在于,所述光阑位于所述第四透镜和所述第五透镜之间,变倍过程中,光阑跟随第五透镜移动,且与所述第五透镜的距离保持不变;所述第五透镜采用玻璃非球面,阿贝数满足:80<VD5<95。
如上所述的一种变焦投影光学装置,其特征在于,所述第六透镜和第七透镜为胶合透镜,光焦度满足:-0.049<φ67<-0.048,所述第八透镜光焦度为正,光焦度满足:0.053<|φ8|<0.054,所述第九透镜为玻璃非球面,光焦度为正,光焦度满足:0.015<|φ9|<0.017。
如上所述的一种变焦投影光学装置,其特征在于,所述的第二透镜、第五透镜、第九透镜为玻璃非球面透镜。
如上所述的一种变焦投影光学装置,其特征在于,所述的第二透镜、第五透镜和第九透镜的非球面的表面形状满足以下方程:
在公式中,参数c为半径所对应的曲率,y为径向坐标其单位和透镜长度单位相同,k为圆锥二次曲线系数;当k系数小于-1时,透镜的面形曲线为双曲线,当k系数等于-1时,透镜的面形曲线为抛物线;当k系数介于-1到0之间时,透镜的面形曲线为椭圆,当k系数等于0时,透镜的面形曲线为圆形,当k系数大于0时,透镜的面形曲线为扁圆形;a1至a8分别表示各径向坐标所对应的系数。
与现有技术相比,本实用新型的一种变焦投影光学装置,达到了如下效果:
1、本实用新型分辨率非常高,可支持像素点为5.47微米的DMD芯片,并实现了1.1的投射比。
2、本实用新型实现了在白光照明的状态下,可实现变倍过程中无需对焦,画面依然清晰,并可适用于LED照明的微投领域。
3、本实用新型通过对装置光焦度的合理分配,使移动群较少,实现了较小的总长,使装配敏感度大幅度降低,可进行批量化生产。
【附图说明】
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明,其中:
图1为本实用新型示意图;
附图说明:100、DMD芯片;200、等效棱镜;310、第一透镜组;320、第二透镜组;330、第三透镜组;340、第四透镜组;1、第一透镜;2、第二透镜;3、第三透镜;4、第四透镜;5、第五透镜;6、第六透镜;7、第七透镜;8、第八透镜;9、第九透镜;10、光阑。
【具体实施方式】
下面结合附图对本实用新型的实施方式作详细说明。
如图1所示,一种变焦投影光学装置,在投射方向上依次设置有:第一透镜组310,第二透镜组320,第三透镜组330,第四透镜组340,等效棱镜200,DMD发光芯片100;
所述第一透镜组310,能相对DMD芯片100前后移动,所述第一透镜组310的光焦度为负;所述第一透镜组相对DMD芯片可前后移动,补偿镜头装配时后焦的变化量;
所述第二透镜组320,能相对DMD芯片100前后移动,所述第二透镜组320的光焦度为正;
所述第三透镜组330,能相对DMD芯片100前后移动,所述第三透镜组330的光焦度为正;
所述第四透镜组340,能相对DMD芯片100前后移动,所述第四透镜组340的光焦度为正。第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组为联动组,相对DMD芯片一起移动。
如图1所示,在本实施例中,所述的第一透镜组310包括沿投射方向依次设置的第一透镜1、第二透镜2和第三透镜3;所述第二透镜组320包括第四透镜4,第四透镜4为双凸透镜;所述第三透镜组330包括光阑10和第五透镜5,第五透镜5为双凸非球面透镜;所述第四透镜组340包括沿投射方向依次设置的第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8和第九透镜9。
如图1所示,在本实施例中,所述的第一透镜1光焦度为负,第二透镜2光焦度为负,第三透镜3光焦度为负,第四透镜4光焦度为正,第五透镜5光焦度为正,第六透镜6光焦度为负,第七透镜7光焦度为正,第八透镜8光焦度为正,第九透镜9光焦度为正。
如图1所示,在本实施例中,所述的DMD芯片100相对于光轴偏离放置,偏离100%-110%。所述的DMD芯片为0.3英寸,其像素点大小为5.37微米,其奈奎斯特频率为93lp/mm。
如图1所示,在本实施例中,所述第一透镜组310的光焦度为负,光焦度满足:0.09<|φ310|<0.11,所述第二透镜组320的光焦度为正,光焦度满足:0.042<|φ320|<0.044,所述第三透镜组330的光焦度为正,光焦度满足:0.044<|φ330|<0.046,所述第四透镜组340的光焦度为正,光焦度满足:0.039<|φ340|<0.041;透镜组按此光焦度参数排列时,可形成反远距结构,实现较小的总长以及较大的投射比,此光学装置的投射比可达到1.1;第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组采用联动的方式,可使变倍过程中的像面位置不移动,从而实现变倍过程中无需对焦,画面依然清晰。
如图1所示,在本实施例中,所述第二透镜2为玻璃非球面透镜,两面均弯向DMD芯片,光焦度为负,满足:0.032<|φ2|<0.034,所述第三透镜3的两面均背向DMD芯片100,阿贝数满足:80<VD3<95;可校正大视场的倍率色差,所述第三透镜3的两面均背向DMD芯片,可减小进入后组镜片的光线入射角度,降低镜头的装配敏感度。
如图1所示,在本实施例中,所述光阑10位于所述第四透镜4和所述第五透镜5之间,变倍过程中,光阑10跟随第五透镜5移动,且与所述第五透镜5的距离保持不变;所述第五透镜5采用玻璃非球面,阿贝数满足:80<VD5<95;可校正不同倍率、不同波长的位置色差、光阑球差和光阑慧差,从而在白光状态下也可实现在变倍过程中画面清晰,无需对焦,使得此光学装置可适用在LED照明的微投领域。
如图1所示,在本实施例中,所述第六透镜6和第七透镜7为胶合透镜,光焦度满足:-0.049<φ67<-0.048,所述第八透镜8光焦度为正,光焦度满足:0.053<|φ8|<0.054,所述第九透镜9为玻璃非球面,光焦度为正,光焦度满足:0.015<|φ9|<0.017;第四透镜组的透镜按此光焦度分配时,可校正前组剩余的高级像散和畸变等像差,实现高分辨率,高照度,并可降低后组透镜的装配感度,实现批量化生产。在本实施例中,所述第六透镜6第七透镜7过光学胶水粘合。
如图1所示,在本实施例中,所述的第二透镜2、第五透镜5、第九透镜9为玻璃非球面透镜。
如图1所示,在本实施例中,所述的第二透镜2、第五透镜5和第九透镜9的非球面的表面形状满足以下方程:
在公式中,参数c为半径所对应的曲率,y为径向坐标其单位和透镜长度单位相同,k为圆锥二次曲线系数;当k系数小于-1时,透镜的面形曲线为双曲线,当k系数等于-1时,透镜的面形曲线为抛物线;当k系数介于-1到0之间时,透镜的面形曲线为椭圆,当k系数等于0时,透镜的面形曲线为圆形,当k系数大于0时,透镜的面形曲线为扁圆形;a1至a8分别表示各径向坐标所对应的系数。
以下案例1.1投射比、变倍比为1.17倍,分辨率为720P,适用于0.3英寸DMD芯片的变焦投影镜头的实际设计参数:
第二透镜2的第一面S3的系数为:
k:-41.0072
a1:0
a2:0.0016728418
a3:-6.3322811e-005
a4:1.8922002e-006
a5:-3.591768e-008
a6:3.8013839e-010
a7:-1.6938385e-012
第二透镜2的第二面S4的系数为:
k:-12.63998
a1:0
a2:0.0032340299
a3:-0.0001524481
a4:5.8146112e-006
a5:-1.4324976e-007
a6:1.9730567e-009
a7:-1.2516632e-011
第五透镜5的第一面S9的系数为:
k:-164.9035
a1:0
a2:0.00013399816
a3:-7.4207806e-006
a4:1.6627463e-007
a5:-2.6788372e-009
a6:1.5980767e-011
第五透镜5的第二面S10的系数为:
k:-1.333241
a1:0
a2:-7.1006819e-005
a3:-9.5561899e-008
a4:-2.1913686e-008
a5:3.1279102e-010
a6:-2.6701552e-012
第九透镜9的第一面S16的系数为:
k:132.0208
a1:0
a2:1.4879231e-005
a3:1.4891465e-006
a4:-7.9007827e-008
a5:2.3598575e-009
a6:-3.2883325e-011
a7:1.7940477e-013
第九透镜9的第二面S17的系数为:
k:-10.37094
a1:0
a2:6.0725258e-005
a3:9.6770165e-007
a4:-5.5417837e-008
a5:1.8058628e-009
a6:-2.6250756e-011
a7:1.5033884e-013
1.17倍变焦投影镜头的投射范围为0.5m至无穷远处,1.17倍变焦投影镜头对焦时,第二透镜组320、第三透镜组330和第四透镜组340保持固定不动。当1.17倍变焦投影镜头的投射距离设置为1m时,各个透镜组之间的变焦移动间隔范围如下:第一透镜组310与第二透镜组320之间的间隔为2.72~0.66mm,第二透镜组320与第三透镜组330之间的间隔为12.0~11.39mm,第三透镜组330与第四透镜组340之间的间隔为3.46~5.67mm。
Claims (10)
1.一种变焦投影光学装置,其特征在于,在投射方向上依次设置有:第一透镜组(310),第二透镜组(320),第三透镜组(330),第四透镜组(340),等效棱镜(200),DMD发光芯片(100);
所述第一透镜组(310),能相对DMD芯片(100)前后移动,所述第一透镜组(310)的光焦度为负;
所述第二透镜组(320),能相对DMD芯片(100)前后移动,所述第二透镜组(320)的光焦度为正;
所述第三透镜组(330),能相对DMD芯片(100)前后移动,所述第三透镜组(330)的光焦度为正;
所述第四透镜组(340),能相对DMD芯片(100)前后移动,所述第四透镜组(340)的光焦度为正。
2.根据权利要求1所述的一种变焦投影光学装置,其特征在于,所述的第一透镜组(310)包括沿投射方向依次设置的第一透镜(1)、第二透镜(2)和第三透镜(3);所述第二透镜组(320)包括第四透镜(4),第四透镜(4)为双凸透镜;所述第三透镜组(330)包括光阑(10)和第五透镜(5),第五透镜(5)为双凸非球面透镜;所述第四透镜组(340)包括沿投射方向依次设置的第六透镜(6)、第七透镜(7)、第八透镜(8)和第九透镜(9)。
3.根据权利要求2所述的一种变焦投影光学装置,其特征在于,所述的第一透镜(1)光焦度为负,第二透镜(2)光焦度为负,第三透镜(3)光焦度为负,第四透镜(4)光焦度为正,第五透镜(5)光焦度为正,第六透镜(6)光焦度为负,第七透镜(7)光焦度为正,第八透镜(8)光焦度为正,第九透镜(9)光焦度为正。
4.根据权利要求1所述的一种变焦投影光学装置,其特征在于,所述的DMD芯片(100)相对于光轴偏离放置,偏离100%-110%。
5.根据权利要求1所述的一种变焦投影光学装置,其特征在于,所述第一透镜组(310)的光焦度为负,光焦度满足:0.09<|φ310|<0.11,所述第二透镜组(320)的光焦度为正,光焦度满足:0.042<|φ320|<0.044,所述第三透镜组(330)的光焦度为正,光焦度满足:0.044<|φ330|<0.046,所述第四透镜组(340)的光焦度为正,光焦度满足:0.039<|φ340|<0.041。
6.根据权利要求3所述的一种变焦投影光学装置,其特征在于,所述第二透镜(2)为玻璃非球面透镜,两面均弯向DMD芯片,光焦度为负,满足:0.032<|φ2|<0.034,所述第三透镜(3)的两面均背向DMD芯片(100),阿贝数满足:80<VD3<95。
7.根据权利要求3所述的一种变焦投影光学装置,其特征在于,所述光阑(10)位于所述第四透镜(4)和所述第五透镜(5)之间,变倍过程中,光阑(10)跟随第五透镜(5)移动,且与所述第五透镜(5)的距离保持不变;所述第五透镜(5)采用玻璃非球面,阿贝数满足:80<VD5<95。
8.根据权利要求3所述的一种变焦投影光学装置,其特征在于,所述第六透镜(6)和第七透镜(7)为胶合透镜,光焦度满足:-0.049<φ67<-0.048,所述第八透镜(8)光焦度为正,光焦度满足:0.053<|φ8|<0.054,所述第九透镜(9)为玻璃非球面,光焦度为正,光焦度满足:0.015<|φ9|<0.017。
9.根据权利要求3所述的一种变焦投影光学装置,其特征在于,所述的第二透镜(2)、第五透镜(5)、第九透镜(9)为玻璃非球面透镜。
10.根据权利要求9所述的一种变焦投影光学装置,其特征在于,所述的第二透镜(2)、第五透镜(5)和第九透镜(9)的非球面的表面形状满足以下方程:
<mrow>
<mi>Z</mi>
<mo>=</mo>
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<mo>+</mo>
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<mn>16</mn>
</msup>
</mrow>
在公式中,参数c为半径所对应的曲率,y为径向坐标其单位和透镜长度单位相同,k为圆锥二次曲线系数;当k系数小于-1时,透镜的面形曲线为双曲线,当k系数等于-1时,透镜的面形曲线为抛物线;当k系数介于-1到0之间时,透镜的面形曲线为椭圆,当k系数等于0时,透镜的面形曲线为圆形,当k系数大于0时,透镜的面形曲线为扁圆形;a1至a8分别表示各径向坐标所对应的系数。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN107422464A (zh) * | 2017-08-30 | 2017-12-01 | 中山联合光电科技股份有限公司 | 一种变焦投影光学系统 |
TWI683151B (zh) * | 2019-03-07 | 2020-01-21 | 大陸商信泰光學(深圳)有限公司 | 鏡頭裝置(四) |
WO2021189463A1 (zh) * | 2020-03-27 | 2021-09-30 | 天津欧菲光电有限公司 | 光学成像系统、成像模组、电子装置及驾驶装置 |
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CN107422464A (zh) * | 2017-08-30 | 2017-12-01 | 中山联合光电科技股份有限公司 | 一种变焦投影光学系统 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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GR01 | Patent grant | ||
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