CN212873039U

CN212873039U - 一种微型投影镜头及投影设备

Info

Publication number: CN212873039U
Application number: CN202022001815.5U
Authority: CN
Inventors: 冯丽军
Original assignee: Sichuan Changhong Electric Co Ltd
Current assignee: Sichuan Changhong Electric Co Ltd
Priority date: 2020-09-14
Filing date: 2020-09-14
Publication date: 2021-04-02
Anticipated expiration: 2030-09-14

Abstract

本实用新型公开了一种微型投影镜头，包括依次设置的镜片前组、光阑、镜片后组、分光器件和保护玻璃；微型投影镜头中设置有两组双胶合镜片和一组三胶合镜片，双胶合镜片包括第一双胶合镜片和第二双胶合镜片，分别设置于镜片前组和镜片后组中，三胶合镜片设置于镜片后组中，通过不同折射率和不同色散组合的胶合镜片，消除微型投影镜头的色差。另外，本实用新型还公开了一种运用该微型投影镜头的投影设备。本实用新型的微型投影镜头采用胶合镜片，能够有效减小投影镜头的长度，并消除色差；还设置非球面镜片，既增大投影镜头的视场角度，又解决了球差、畸变、像散等像差问题，保证成像质量。

Description

一种微型投影镜头及投影设备

技术领域

本实用新型涉及投影镜头技术领域，特别涉及一种微型投影镜头及投影设备。

背景技术

投影镜头作为投影设备的核心组件：光源发出的照明光经过光调制器后，通过投影镜头投射到屏幕上成像。随着人们的娱乐生活日益丰富，对投影设备的需求越来越大，要求也越来越高。为了便于移动和携带，投影设备正逐渐走向小型化设计。因此，尺寸更小、结构更紧凑的投影镜头成为主流。但是，现有的微型投影镜头一般存在以下缺点：①、亮度低，导致室内自然光条件下清晰度低，观感差；②、使用较少数量的镜片导致像质不高、视场角度范围小；③、光学后焦距小，因而投影镜头对不同投影设备的兼容性较低。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种微型投影镜头及投影设备；

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种微型投影镜头，包括依次设置的镜片前组、光阑、镜片后组、分光器件和保护玻璃；所述微型投影镜头中设置有两组双胶合镜片和一组三胶合镜片，所述双胶合镜片包括第一双胶合镜片和第二双胶合镜片，分别设置于镜片前组和镜片后组中，所述三胶合镜片设置于镜片后组中，通过不同折射率和不同色散组合的胶合镜片，消除微型投影镜头的色差。

进一步地，所述镜片前组包括依次设置的第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片和第六镜片；所述镜片后组包括依次设置的第七镜片、第八镜片、第九镜片、第十镜片、第十一镜片和第十二镜片；所述光阑设置于第六镜片与第七镜片之间，用于限制轴外光线，避免产生畸变和像散。

进一步地，所述第一双胶合镜片为第三镜片和第四镜片组成；所述第二双胶合镜片为第十镜片和第十一镜片组成；所述三胶合镜片为第七镜片、第八镜片和第九镜片组成。

进一步地，所述第一镜片和第十二镜片均为非球面镜片，通过所述非球面镜片增大微型投影镜头的视场角度范围。

进一步地，所述第一镜片采用塑料材质。

进一步地，所述第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第八镜片、第十镜片和第十二镜片为负光焦度镜片；所述第五镜片、第六镜片、第七镜片、第九镜片和第十一镜片为正光焦度镜片。

进一步地，所述微型投影镜头的有效焦距≥8.9mm，等效后焦距≥10.2mm，第一镜片端的半视场角≥33.4°，镜头总长≤89.3mm。

另外，还提供一种投影设备，包括上述的微型投影镜头。

进一步地，所述投影设备为DMD投影仪。

进一步地，所述投影设备还设置有照明光源和/或振镜。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的微型投影镜头采用两组双胶合镜片和一组三胶合镜片组成其镜片组件，有效的减小了投影镜头的长度，并消除了色差。并通过在微型投影镜头两端设置非球面镜片，既增大投影镜头的视场角度，又解决了球差、畸变、像散等像差问题，保证较高的成像质量。

另外，本实用新型的投影镜头等效后焦距距离较大，可适用于多种投影设备，具有较强的适应性。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的微型投影镜头的结构示意图。

图2为本实用新型实施例中的微型投影镜头的轴向像差(longitudinalaberration)特性曲线图。

图3为本实用新型实施例中的微型投影镜头的场曲(Field curvature)特性曲线图。

图4为本实用新型实施例中的微型投影镜头的的畸变(Distortion)特性曲线图。

图5为本实用新型实施例中的微型投影镜头的垂轴色差(Lateral color)特性曲线图。

图6为本实用新型实施例中的微型投影镜头的各视场传递函数MTF(ModulationTransfer Function)特性曲线图。

附图标记：10.镜片前组；20.光阑；30.镜片后组；40.分光器件；50.保护玻璃；100.微型投影镜头；P1.第一镜片；G2.第二镜片；G3.第三镜片；G4.第四镜片；G5.第五镜片；G6.第六镜片；G7.第七镜片；G8.第八镜片；G9.第九镜片；G10.第十镜片；G11.第十一镜片；G12.第十二镜。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图1-6，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一部分实施例，而不是全部的实施例。

在其中一个实施例中，如图1所示，

一种微型投影镜头100，包括从放大侧至缩小侧依次设置的镜片前组10、光阑20、镜片后组30、分光器件40和保护玻璃50。镜片前组10包括从放大侧至缩小侧依次设置的第一镜片P1、第二镜片G2、第三镜片G3、第四镜片G4、第五镜片G5和第六镜片G6；镜片后组30包括从放大侧至缩小侧依次设置的第七镜片G7、第八镜片G8、第九镜片G9、第十镜片G10、第十一镜片G11和第十二镜片G12；光阑设置于镜片前组与镜片后组之间，即设置于第六镜片G6与第七镜片G7之间，用于限制轴外光线，避免产生较严重的畸变和像散；还能够使双高斯系统结构的光线更加对称，便于修正彗差。

微型投影镜头具有两组双胶合镜片和一组三胶合镜片，两组双胶合镜片分别为第一双胶合镜片和第二双胶合镜片，其中三胶合镜片设置于第一双胶合镜片与第二双胶合镜片之间；通过不同折射率、色散组合的胶合镜片，有效消除投影镜头的色差。

微型投影镜头的有效焦距≥8.9mm，通过保证有效焦距的长度，保证成像的大小；等效后焦距≥10.2mm，等效空气后焦距距离大，可兼容多种投影设备；广角端的半视场角≥33.4°，较大的半视场角能够增大投影镜头的视场角度范围，保证镜头的偏置≥100％；镜头总长≤89.3mm，通过对镜头长度的进行限定，能够有效减小投影镜头的体积。

在另一个实施例中，第一双胶合镜片为由第三镜片和第四镜片组成的双胶合镜片；第二双胶合镜片为由第十镜片和第十一镜片组成的双胶合镜片；三胶合镜片由第七镜片、第八镜片和第九镜片组成。

在另一个实施例中，第一镜片和第十二镜片为非球面镜片，其余镜片均为球面镜片，非球面镜片能够增大投影镜头的视场角度范围，解决球差、畸变、像散等像差问题。优选的第一镜片采用塑料材质制成，其余镜片均采用玻璃材质制成，从而减小温度变化对后焦的影响。

在另一个实施例中，光焦度表征光学系统对入射平行光束的屈折本领，其中第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第八镜片、第十镜片及第十二镜片的光焦度φ＜0，屈折为发散性。第五镜片、第六镜片、第七镜片、第九镜片及第十一镜片的光焦度φ＞0，屈折为会聚性。

下面结合表1、表2对微型投影镜头的各光学元件进行说明：

表1：

表1中参数包含间距，为各光学元件之间的距离或厚度；光学元件各表面的曲率半径；各光学元件的折射率Nd和阿贝系数Vd。

其中第一镜片和第十二镜片为非球面镜片，以镜片表面中心为原点，光轴为x轴，非球面镜片表面的非球面面型表达式为：

其中，Z表示非球面上的点离非球面顶点在光轴方向的距离；c表示非球面的中心曲率；k表示圆锥率；An表示非球面高次项系数；ρ为归一化径向坐标，即非表面上的点到光轴的距离。

其中非球面镜片各高次项系数如表2所示，

表2：

本实施例符合以下条件：有效焦距≥8.9mm，镜头总长≤89.3mm，F/#＝1.7，等效后焦距(2.744[mm]Air+10[mm]HLAK7A+0.6[mm]Air+1.1[mm]EAGLEXG+0.303[mm]Air)≥10.2mm，半视场角≥33.4°，偏置＝100％，投影距离为1062～3186mm，投影尺寸为40～120英寸，投射比为1.2，远心度＜1°，视场边缘相对照度＞84％。

本实施例中，投影镜头100的第一镜片P1和第十二镜片G12非球面镜片，能够有效地解决成像球差、畸变。如图2所示，归一化光瞳坐标中光瞳半径为2.6244mm,横向色差能够控制在-0.03～+0.03范围内。如图3所示，场曲F在-0.05～+0.05mm范围内。如图4所示，畸变D控制在1％以内。

本实施例中，投影镜头100在镜片前组和镜片后组中均设置有胶合镜片，有效控制了色差，保证成像质量。如图5所示，垂轴色差在艾里斑范围内，投影镜头具有高分辨率，DMD芯片极限分辨率为93lp/mm，最大视场为5.8300mm。如图6所示，在93lp/mm空间频率下,全视场光学传递函数MTF≥60％，像素达到200万。

在另一个实施例中，一种投影设备，包括根据本实用新型实施例的投影镜头100，以及其他的周边元件，如照明光源、振镜等。

例如，微型投影镜头100应用于DMD投影仪，经DMD调制后的光自成像面依次通过保护玻璃50、分光器件40、镜片后组30、光阑20和镜片前组10，最后投射于屏幕上便可得到投影画面。保护玻璃可以根据使用需要镀不同功能的膜层，例如保护膜、增透膜等，对保护玻璃进行保护或减少镜片的反射光，从而增加镜片的透光量。

本实用新型的微型投影镜头采用远心光学系统设计，采用本实用新型的微型投影镜头应用的投影设备，具有镜头体积小、结构紧凑、视场角度范围大、效率高且成像质量高的特点。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种微型投影镜头，其特征在于，包括依次设置的镜片前组、光阑、镜片后组、分光器件和保护玻璃；所述微型投影镜头中设置有两组双胶合镜片和一组三胶合镜片，所述双胶合镜片包括第一双胶合镜片和第二双胶合镜片，分别设置于镜片前组和镜片后组中，所述三胶合镜片设置于镜片后组中，通过不同折射率和不同色散组合的胶合镜片，消除微型投影镜头的色差。

2.根据权利要求1所述的微型投影镜头，其特征在于，所述镜片前组包括依次设置的第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片和第六镜片；所述镜片后组包括依次设置的第七镜片、第八镜片、第九镜片、第十镜片、第十一镜片和第十二镜片；所述光阑设置于第六镜片与第七镜片之间，用于限制轴外光线，避免产生畸变和像散。

3.根据权利要求2所述的微型投影镜头，其特征在于，所述第一双胶合镜片为第三镜片和第四镜片组成；所述第二双胶合镜片为第十镜片和第十一镜片组成；所述三胶合镜片为第七镜片、第八镜片和第九镜片组成。

4.根据权利要求2所述的微型投影镜头，其特征在于，所述第一镜片和第十二镜片均为非球面镜片，通过所述非球面镜片增大微型投影镜头的视场角度范围。

5.根据权利要求2所述的微型投影镜头，其特征在于，所述第一镜片采用塑料材质。

6.根据权利要求2所述的微型投影镜头，其特征在于，所述第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第八镜片、第十镜片和第十二镜片为负光焦度镜片；所述第五镜片、第六镜片、第七镜片、第九镜片和第十一镜片为正光焦度镜片。

7.根据权利要求1所述的微型投影镜头，其特征在于，所述微型投影镜头的有效焦距≥8.9mm，等效后焦距≥10.2mm，第一镜片端的半视场角≥33.4°，镜头总长≤89.3mm。

8.一种投影设备，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的微型投影镜头。

9.根据权利要求8所述的投影设备，其特征在于，所述投影设备为DMD投影仪。

10.根据权利要求8所述的投影设备，其特征在于，所述投影设备还设置有照明光源和/或振镜。