CN208013521U - 一种超短焦投影光学装置 - Google Patents
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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
【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。
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CN109407288A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-03-01 | 上海理工大学 | 一种折反式超短焦投影镜头系统 |
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