CN211348833U - 一种基于折反式光学镜片的投影镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于折反式光学镜片的投影镜头，其包括沿着光路方向依次设置的图像源、折射透镜组、折反式光学镜片和屏幕，折反式光学镜片包含一个折射面和一个反射面，光线从折射透镜组出射后，经过折反式光学镜片的折射面折射后经过反射面反射，然后再次经过折射面出射投影到屏幕上。本实用新型通过单一折反式光学镜片实现了双折射面加反射面的效果，在不增加系统复杂度的前提下为校正系统像差提供了更多的自由度，使系统性能更好，且降低了系统成本。

Description

一种基于折反式光学镜片的投影镜头

技术领域

本实用新型涉及一种镜头，尤其涉及一种基于折反式光学镜片的投影镜头。

背景技术

随着超短焦投影技术的发展，超短焦投影物镜被广泛应用于教育、商务、军事、家庭娱乐等领域。目前，超短焦投影系统逐渐朝着大屏幕、高清晰度、高分辨率、低投射比的趋势发展。作为超短焦投影系统中的核心部件，超短焦投影镜头决定着超短焦投影系统的投射比、投影画面的成像质量及系统体积等性能，且逐渐朝着短焦距、大视场角、大屏幕的方向发展。

目前常用的超短焦投影镜头主要采用折射透镜组加单片反射镜的结构形式，但这种镜头结构形式为了实现大视场角，系统大部分的光焦度和视场角扩展任务落在单片反射镜上，因而对反射镜要求较高，且反射镜的敏感度也高，难以实现产业化推广应用；而如果想要简化反射镜的复杂度，就会采用更多的镜片，从而导致系统的光路结构复杂化，势必会造成成本增加，因此系统的结构形式有待改进，具有一定的设计难度。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种基于折反式光学镜片的投影镜头，该投影镜头通过采用一种折反式光学镜片，不仅在不增加光路结构复杂度的前提下最大限度地提高了系统的优化自由度，使系统性能更佳，而且能够降低系统成本。

本实用新型为解决其技术问题而采用的技术方案是：

一种基于折反式光学镜片的投影镜头，其包括沿着光路方向依次设置的图像源、折射透镜组、折反式光学镜片和屏幕，折反式光学镜片包含一个折射面和一个反射面，光线从折射透镜组出射后，经过折反式光学镜片的折射面折射后经过反射面反射，然后再次经过折射面出射投影到屏幕上。

作为优选地，折反式光学镜片的折射面的曲率半径R1满足：|R1|＜400，折反式光学镜片的反射面的曲率半径R2满足：|R2|＜2|R1|。

作为优选地，折反式光学镜片的面型为球面、非球面或自由曲面。

作为优选地，折射透镜组包括至少两个透镜组，其中靠近折反式光学镜片方向的透镜组的光焦度为负。

作为优选地，折反式光学镜片的一个侧面镀膜以形成反射面，镀膜材料为银膜、铝膜或介质膜。

本实用新型的有益效果是：相比于采用普通反射镜的折反式超短焦投影镜头，本实用新型中公开的折反式光学镜片，包含两个面，第一面为折射面，第二面为反射面，光线从镜片第一面折射后经第二面反射，然后再次经过第一面折射并出射投影到屏幕上，通过光线两次经过第一面的方式，相当于在不增加光学元件的前提下，增加了一面折射面，即采用单一折反式镜片实现了双折射面加反射面的效果，这不仅为校正系统像差提供了更多的自由度，进一步提高了系统性能，而且从镜片制造的角度来说，减少了光学元件数量，因而减少了模具的使用数量，而且，相比于制造单一反射镜模具，提高了模具的利用率，降低了系统的成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1的部分结构的示意图；

图3是本实用新型实施例1的光路图；

图4是本实用新型实施例1的的场曲和畸变图；

图5是本实用新型实施例2的光路图；

图6是本实用新型实施例2的的场曲和畸变图；

图7是本实用新型实施例3的光路图；

图8是本实用新型实施例3的的场曲和畸变图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1至图8，本实用新型提出了一种基于折反式光学镜片13的超短焦投影镜头，其包括沿着光路方向依次设置的DMD芯片400、保护玻璃200、耦合棱镜300、折射透镜组100、折反式光学镜片13和屏幕，折反式光学镜片13包含一个折射面13b和一个反射面13a，光线从折射透镜组100出射后，经过折反式光学镜片13的折射面13b折射后经过反射面13a反射，然后再次经过折射面13b出射投影到屏幕上。

实施例1

折反式光学镜片13的折射面13b，即其左侧面的曲率半径R1满足：|R1|＜400，折反式光学镜片13的反射面13a，即其右侧面的曲率半径R2满足：|R2|＜2|R1|。

折反式光学镜片13的折射率Nd满足：1.4<Nd<1.9，折反式光学镜片13的阿贝数Vd满足：55<Vd<60。

折反式光学镜片13的光焦度Φ13满足：0.04＜|Φ13|＜0.06。

参照图1，折射透镜组100包括沿着光路方向依次设置的第一透镜组101、第二透镜组102、第三透镜组103和第四透镜组104，第四透镜组104为最靠近折反式光学镜片13的透镜组。第一透镜组101的光焦度Φ101满足：0.04＜|Φ101|＜0.05，第二透镜组102的光焦度Φ102满足：0.00005＜|Φ102|＜0.00015，第三透镜组103的光焦度Φ103满足：0.008＜|Φ103|＜0.009，第四透镜组104的光焦度Φ104满足：Φ104＜0，且0.007＜|Φ104|＜0.008。第一透镜组101为后焦群，用于补偿后焦装配的误差；第二透镜组102和第三透镜组103为对焦群，用于调整不同物距时的焦距；第四透镜组104为固定群，用于校正由视场导致的像散、场曲等像差。

作为本实施例的优选方案，第一透镜组101包括沿着光路方向依次设置的第一镜片1、第二镜片2、第三镜片3、第四镜片4、第五镜片5、第六镜片6以及第七镜片7，第六镜片6和第七镜片7之间设置有光阑14，第一镜片1的光焦度Φ1满足：0.01＜|Φ1|＜0.03，第二镜片2和第三镜片3胶合在一起以形成一个胶合透镜，第二镜片2和第三镜片3的总体光焦度Φ23满足：0.02＜|Φ23|＜0.03，第四镜片4和第五镜片5胶合在一起以形成一个胶合透镜，第四镜片4和第五镜片5的总体光焦度Φ45满足：0.03＜|Φ45|＜0.04，第六镜片6的光焦度Φ6满足：0.04＜|Φ6|＜0.05，第一镜片1的光焦度Φ1满足：0.06＜|Φ7|＜0.07。

第二透镜组102包括第八镜片8，第八镜片8的光焦度Φ8满足：0.00005＜|Φ8|＜0.00015。

第三透镜组103包括沿着光路方向依次设置的第九镜片9和第十镜片10，第九镜片9的光焦度Φ9满足：0.008＜|Φ9|＜0.01，第十镜片10的光焦度Φ10满足：0.0015＜|Φ10|＜0.0025。

第四透镜组104包括沿着光路方向依次设置的第十一镜片11和第十二镜片12，第十一镜片11的光焦度Φ11满足：0.0015＜|Φ11|＜0.0025，第十二镜片12的光焦度Φ12满足：0.0035＜|Φ12|＜0.005。

本实施例中，折反式光学镜片13的一个侧面镀膜以形成反射面13a，镀膜材料为银膜、铝膜或介质膜等发射膜。镜片可采用玻璃冷加工，也可以采用玻璃模压或塑胶材料注塑成型，镜片面型包括球面、非球面或自由曲面。本实用新型对应的投影显示技术可采用LCD投影、DLP投影或LCOS投影等。

相比于采用普通反射镜的折反式超短焦投影镜头，本实用新型中公开的折反式光学镜片13，包含两个面，第一面为折射面13b，第二面为反射面13a，光线从镜片第一面折射后经第二面反射，然后再次经过第一面折射并出射投影到屏幕上，通过光线两次经过第一面的方式，相当于在不增加光学元件的前提下，增加了一面折射面13b，即采用单一折反式镜片实现了双折射面13b加反射面13a的效果，这不仅为校正系统像差提供了更多的自由度，进一步提高了系统性能，而且从镜片制造的角度来说，减少了光学元件数量，因而减少了模具的使用数量，而且，相比于制造单一反射镜模具，提高了模具的利用率，降低了系统的成本。

图4是本实用新型实施例1的的场曲和畸变图，由该图可知，本实施例具有较小的畸变度。

在本实施例中，折反式非球面光学镜片采用的非球面面形方程为：

其中

c为非球面顶点的曲率，K为二次曲面系数，A1，A2，A3，A4，A5，A6为高次非球面系数。

以下表1和表2为本实用新型实施例1的基本数据：表1

表2

实施例2

图5示出了本实用新型的实施例2，本实施例与实施例1具有类似的结构，其不同点在于折射透镜组100的结构，本实施例中，折射透镜组100包含3个透镜组。图6是本实用新型实施例2的场曲和畸变图，由该图可知，本实施例具有较小的畸变度。

实施例3

图7示出了本实用新型的实施例3，本实施例与实施例1具有类似的结构，其不同点在于折射透镜组100的结构，本实施例中，折射透镜组100包含2个透镜组。图8是本实用新型实施例3的场曲和畸变图，由该图可知，本实施例具有较小的畸变度。

以上3个实施例的的一个共同特点为：折射透镜组100包括至少两个透镜组，其中靠近折反式光学镜片13方向的透镜组的光焦度为负，该透镜组用于校正由视场导致的像散、场曲等像差。

综上，本实用新型公开的折反式光学镜片13，与包含不同群组个数的折射透镜组100组合，均可实现较好的光学性能和良好的投影成像效果。

以上仅为本实用新型较佳的可行实施例，凡是应用本实用新型说明书及申请专利范围所为的等效变化，理应包含在本实用新型的权利要求范围内。

Claims (5)

1.一种基于折反式光学镜片的投影镜头，其特征在于，其包括沿着光路方向依次设置的图像源、折射透镜组(100)、折反式光学镜片(13)和屏幕，所述的折反式光学镜片(13)包含一个折射面(13b)和一个反射面(13a)，光线从折射透镜组(100)出射后，经过所述的折反式光学镜片(13)的折射面(13b)折射后经过反射面(13a)反射，然后再次经过所述折射面(13b)出射投影到屏幕上。

2.根据权利要求1所述的一种基于折反式光学镜片的投影镜头，其特征在于，所述折反式光学镜片(13)的折射面(13b)的曲率半径R1满足：|R1|<400，所述折反式光学镜片(13)的反射面(13a)的曲率半径R2满足：|R2|<2|R1|。

3.根据权利要求1所述的一种基于折反式光学镜片的投影镜头，其特征在于，所述折反式光学镜片(13)的面型为球面、非球面或自由曲面。

4.根据权利要求1所述的一种基于折反式光学镜片的投影镜头，其特征在于，所述折射透镜组(100)包括至少两个透镜组，其中靠近折反式光学镜片(13)方向的透镜组的光焦度为负。

5.根据权利要求1所述的一种基于折反式光学镜片的投影镜头，其特征在于，所述折反式光学镜片(13)的一个侧面镀膜以形成所述的反射面(13a)，所述的镀膜材料为银膜、铝膜或介质膜。

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