CN208013521U - 一种超短焦投影光学装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超短焦投影光学装置，在投射方向上依次设置有：DMD芯片、等效棱镜、折射透镜组件和非球面反射镜；所述折射透镜组件包括沿投射方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜；光阑、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜和第十二透镜。本实用新型的分辨率高，投射比小于0.2、反射镜为凸面偶次非球面、高温不跑焦、可批量生产。

Description

一种超短焦投影光学装置

【技术领域】

本实用新型涉及投影技术里的光学装置，尤其是一种超短焦投影光学装置。

【背景技术】

近年来随着投影技术的发展，超短焦投影镜头已经广泛被应用于激光电视以及高亮度投影机上,目前市场上的超短焦投影镜头存在如下缺点：

1、采用折射式的超短焦镜头，投射比在0.45以上，无法满足用户在家用50cm宽度的电视柜上，投出100寸以上的大画面，且为了控制畸变，制造困难度极高。

2、采用折反射混合式超短焦镜头，反射镜为自由曲面，制造难度高。

3、采用折反射混合式超短焦镜头，反射镜为凹面自由曲面，周边像质对自由曲面的面型要求极高，修正困难，所以周边画质通常不好，生产良率也无法保证。

4、市场上的超短焦镜头均采用了塑胶非球面，对高温比较敏感，投影机工作时易跑焦。

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一种高分辨率，投射比小于0.2、反射镜为凸面偶次非球面、高温不跑焦、可批量生产的超短焦投影光学装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了下述技术方案：一种超短焦投影光学装置，其特征在于，在投射方向上依次设置有：DMD芯片、等效棱镜、折射透镜组件和非球面反射镜；

所述折射透镜组件包括沿投射方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜；光阑、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜和第十二透镜。

如上所述的一种超短焦投影光学装置，其特征在于，所述第一透镜的光焦度为正，所述第二透镜的光焦度为负，所述第三透镜的光焦度为正，所述第四透镜的光焦度为负，所述第五透镜的光焦度为正，所述第六透镜的光焦度为负，所述第七透镜的光焦度为正，所述第八透镜的光焦度为负，所述第九透镜的光焦度为负，所述第十透镜的光焦度为正，所述第十一透镜的光焦度为正，所述第十二透镜的光焦度为负。

如上所述的一种超短焦投影光学装置，其特征在于，第二透镜的阿贝数vd₂和第三透镜的阿贝数vd₃满足：57≤vd₃-vd₂≤60；第三透镜的阿贝数vd₃和第四透镜的阿贝数vd₄满足：54≤vd₃-vd₄≤57；所述的非球面反射镜为凸面偶次非球面，光焦度满足：-0.035≤φ₁₃₀≤-0.03。

如上所述的一种超短焦投影光学装置，其特征在于，所述第十二透镜的两面弯向DMD芯片，光焦度满足：-0.013≤φ₁₂≤-0.012，第十二透镜与DMD芯片的距离为L，DMD芯片与非球面反射镜中心的距离为LA，满足：L/LA>1.5。

如上所述的一种超短焦投影光学装置，其特征在于，所述第二透镜与所述第三透镜通过光学胶水粘合，所述第三透镜与第四透镜通过光学胶水粘合。

如上所述的一种超短焦投影光学装置，其特征在于，所述的第一透镜为玻璃非球面，第十二透镜为塑胶非球面，非球面反射镜为塑胶非球面。

如上所述的一种超短焦投影光学装置，其特征在于，所述的第一透镜、第十二透镜和非球面反射镜的非球面的表面形状满足以下方程：

上述方程式中参数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；α₁至α₈分别表示各径向坐标所对应的偶次非球面系数。

与现有技术相比，本实用新型的一种超短焦投影光学装置，达到了如下效果：

1、本实用新型实现了0.2以下投射比，采用塑胶非球面的同时高温状态下不跑焦。

2、本实用新型使用凸面偶次非球面反射镜，避开了自由曲面，加工容易，且相对凹面的非球面反射镜的面型敏感度低，适于批量生产。

【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；

图2为本实用新型光路示意图；

附图说明：100、DMD芯片；110、等效棱镜；120、折射透镜组件；130、非球面反射镜；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、第十透镜；11、十一透镜；12、第十二透镜；13、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和图2所示，一种超短焦投影光学装置，在投射方向上依次设置有：DMD芯片100、等效棱镜110、折射透镜组件120和非球面反射镜130；

所述折射透镜组件120包括沿投射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和第五透镜5；光阑13、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8、第九透镜9、第十透镜10、第十一透镜11和第十二透镜12。

如图1和图2所示，在本实施例中，所述第一透镜1的光焦度为正，所述第二透镜2的光焦度为负，所述第三透镜3的光焦度为正，所述第四透镜4的光焦度为负，所述第五透镜5的光焦度为正，所述第六透镜6的光焦度为负，所述第七透镜7的光焦度为正，所述第八透镜8的光焦度为负，所述第九透镜9的光焦度为负，所述第十透镜10的光焦度为正，所述第十一透镜11的光焦度为正，所述第十二透镜12的光焦度为负。

在本实施例中，影像光束从DMD芯片100发出，经过等效棱镜110后以接近平行光的角度进入折射透镜组件120，在折射透镜组件120和非球面反射镜130之间进行第一次成像，非球面反射镜130将第一次成像反射至投影屏幕形成高质量的图像。

如图1和图2所示，在本实施例中，第一透镜1采用玻璃非球面，校正大视场的像散，第二透镜2、第三透镜3和第四透镜4组成三胶合透镜，对装置的轴向色差和轴外色差进行校正，保证色彩的还原性；第八透镜8和第九透镜9采用接近对称的形状，用来提升轴外视场的大小，使得镜头有较大的投射比；第十二透镜12使用非球面，对放大的轴外视场进行像差校正，校正因视场放大带来的高级畸变以及高级像散，通过在折射路径上放置凸面反射镜，对畸变和像散进行进一步校正，最终在屏幕处形成高质量的图像。

如图1和图2所示，在本实施例中，第二透镜2的阿贝数vd₂和第三透镜3的阿贝数vd₃满足：57≤vd₃-vd₂≤60；第三透镜3的阿贝数vd₃和第四透镜4的阿贝数vd₄满足：54≤vd₃-vd₄≤57；所述的非球面反射镜130为凸面偶次非球面，光焦度满足：-0.035≤φ₁₃₀≤-0.03，可减少边缘视场和中心视场的光程差，使反射镜边缘视场的像质对面型的感度低，大幅度降低装置的装配公差的感度，可进行批量化生产。

如图1和图2所示，在本实施例中，所述第十二透镜12的两面弯向DMD芯片100，光焦度满足：-0.013≤φ₁₂≤-0.012，第十二透镜12与DMD芯片100的距离为L，DMD芯片100与非球面反射镜130中心的距离为LA，满足：L/LA>1.5，可实现投影机高温状态下不跑焦。

如图1和图2所示，在本实施例中，所述第二透镜2与所述第三透镜3通过光学胶水粘合，所述第三透镜3与第四透镜4通过光学胶水粘合。

如图1和图2所示，在本实施例中，所述的第一透镜1为玻璃非球面，第十二透镜12为塑胶非球面，非球面反射镜130为塑胶非球面。

如图1和图2所示，在本实施例中，所述的第一透镜1、第十二透镜12和非球面反射镜130的非球面的表面形状满足以下方程：

上述方程式中参数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；α₁至α₈分别表示各径向坐标所对应的偶次非球面系数。

以下案例为0.2投射比P的超短焦镜头的实际设计参数：

非球面反射镜S1的系数为：

k：-17.01562

a1：0

a2：9.4949766e-008

a3：-3.1015008e-011

a4：2.4742502e-014

a5：-4.511753e-018

a6：1.1123599e-022

a7：9.4602141e-026；

第十二透镜12的第一面S23的系数为：

k：223.459

a1：0

a2：1.7833543e-006

a3：-1.38904e-008

a4：9.1287395e-011

a5：1.6443535e-013

a6：1.5776928e-016

a7：-1.906172e-018

a8：-2.4516764e-022；

第十二透镜12的第二面S24的系数为：

k：-0.3118853

a1：0

a2：-1.1445681e-005

a3：3.0836874e-007

a4：-2.1372203e-009

a5：4.7401379e-011

a6：-9.3909422e-014

a7：-8.6871391e-017

a8：-9.1956209e-019。

Claims (7)

1.一种超短焦投影光学装置，其特征在于，在投射方向上依次设置有：DMD芯片(100)、等效棱镜(110)、折射透镜组件(120)和非球面反射镜(130)；

所述折射透镜组件(120)包括沿投射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)和第五透镜(5)；光阑(13)、第六透镜(6)、第七透镜(7)、第八透镜(8)、第九透镜(9)、第十透镜(10)、第十一透镜(11)和第十二透镜(12)。

2.根据权利要求1所述的一种超短焦投影光学装置，其特征在于，所述第一透镜(1)的光焦度为正，所述第二透镜(2)的光焦度为负，所述第三透镜(3)的光焦度为正，所述第四透镜(4)的光焦度为负，所述第五透镜(5)的光焦度为正，所述第六透镜(6)的光焦度为负，所述第七透镜(7)的光焦度为正，所述第八透镜(8)的光焦度为负，所述第九透镜(9)的光焦度为负，所述第十透镜(10)的光焦度为正，所述第十一透镜(11)的光焦度为正，所述第十二透镜(12)的光焦度为负。

3.根据权利要求2所述的一种超短焦投影光学装置，其特征在于，第二透镜(2)的阿贝数vd₂和第三透镜(3)的阿贝数vd₃满足：57≤vd₃-vd₂≤60；第三透镜(3)的阿贝数vd₃和第四透镜(4)的阿贝数vd₄满足：54≤vd₃-vd₄≤57；所述的非球面反射镜(130)为凸面偶次非球面，光焦度满足：-0.035≤φ₁₃₀≤-0.03。

4.根据权利要求2所述的一种超短焦投影光学装置，其特征在于，所述第十二透镜(12)的两面弯向DMD芯片(100)，光焦度满足：-0.013≤φ₁₂≤-0.012，第十二透镜(12)与DMD芯片(100)的距离为L，DMD芯片(100)与非球面反射镜(130)中心的距离为LA，满足：L/LA>1.5。

5.根据权利要求1所述的一种超短焦投影光学装置，其特征在于，所述第二透镜(2)与所述第三透镜(3)通过光学胶水粘合，所述第三透镜(3)与第四透镜(4)通过光学胶水粘合。

6.根据权利要求1所述的一种超短焦投影光学装置，其特征在于，所述的第一透镜(1)为玻璃非球面，第十二透镜(12)为塑胶非球面，非球面反射镜(130)为塑胶非球面。

7.根据权利要求1所述的一种超短焦投影光学装置，其特征在于，所述的第一透镜(1)、第十二透镜(12)和非球面反射镜(130)的非球面的表面形状满足以下方程：

上述方程式中参数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；α₁至α₈分别表示各径向坐标所对应的偶次非球面系数。