CN218332270U - 一种投影光学系统及投影装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种投影光学系统及投影装置，投影光学系统包括沿投影方向依次设置的：光源，用于输出投影光线；聚光透镜组，所述聚光透镜组包括形状相同且对称设置的第一聚光透镜、第二聚光透镜，所述第一聚光透镜的凸面面向所述第二聚光透镜的凸面；菲林片，设置有待投影的图像；成像透镜组，用于将所述菲林片透射的图像进行放大。通过设置形状相同且对称设置的第一聚光透镜、第二聚光透镜，在第一聚光透镜将发散的光线汇聚成平行光线后，再由第二聚光透镜将平行光线进行二次汇聚成集中且均匀的光斑，从而提高聚光环节的光能利用率和最终投影效果。

Description

一种投影光学系统及投影装置

技术领域

本实用新型涉及光学系统领域，特别涉及一种投影光学系统及投影装置。

背景技术

相关技术中，投影装置的光学系统主要由依次排列的光源、聚光透镜、菲林片、成像透镜组成，菲林片上设置有待投影的图像，通过光源发出的光线经聚光透镜将发散的光线汇聚后，经菲林片出射，将菲林片上的投影图像经成像模块放大后投影出去。其中，聚光透镜常常只有一个，单纯的将发散光汇聚成近似平行的光斑，而此平行的光斑却不够集中与均匀，导致只有部分光线穿过菲林片及成像透镜，大部分光线被浪费掉，使得光能利用率较低，均匀度低也会使成像效果不佳。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种投影光学系统，可提高聚光环节的光能利用率和最终投影效果。本实用新型还提出了一种投影装置。

根据本实用新型第一方面实施例的一种投影光学系统，包括沿投影方向依次设置的：光源，用于输出投影光线；聚光透镜组，所述聚光透镜组包括形状相同且对称设置的第一聚光透镜、第二聚光透镜，所述第一聚光透镜的凸面面向所述第二聚光透镜的凸面；菲林片，设置有待投影的图像；成像透镜组，用于将所述菲林片透射的图像进行放大。

根据本实用新型实施例的一种投影光学系统，至少具有如下有益效果：通过设置形状相同且对称设置的第一聚光透镜、第二聚光透镜，在第一聚光透镜将发散的光线汇聚成平行光线后，再由第二聚光透镜将平行光线进行二次汇聚成集中且均匀的光斑，从而提高聚光环节的光能利用率和最终投影效果。

根据本实用新型的一些实施例，所述成像透镜组包括沿投影方向依次设置的第一非球面镜片、第二非球面镜片、球面镜片、第三非球面镜片。

根据本实用新型的一些实施例，所述球面镜片朝向所述第二非球面镜片的一侧设置有光阑。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一非球面镜片、第二非球面镜片、球面镜片、第三非球面镜片、光阑为相互间距固定的成像组合体。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一非球面镜片与第二非球面镜片采用PMMA材质的非球面镜片，所述球面镜片采用玻璃材质的镜片，所述第三非球面镜片采用PC材质的非球面镜片。

根据本实用新型的一些实施例，所述菲林片的有效图像范围为直径7.0mm。

根据本实用新型的一些实施例，所述成像透镜组的投影距离为2.5m，投影图像的直径为3.8m。

根据本实用新型第二方面实施例的一种投影装置，包括投影装置本体以及设置于所述投影装置本体内如所述的一种投影光学系统。

根据本实用新型实施例的一种投影装置，至少具有如下有益效果：通过设置形状相同且对称设置的第一聚光透镜、第二聚光透镜，在第一聚光透镜将发散的光线汇聚成平行光线后，再由第二聚光透镜将平行光线进行二次汇聚成集中且均匀的光斑，从而提高聚光环节的光能利用率和最终投影效果。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例的投影光学系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例的投影光学系统光路图；

图3为本实用新型实施例的投影光学系统场曲和畸变曲线图；

图4为本实用新型实施例的投影光学系统MTF曲线图；

图5为本实用新型实施例的像差点列斑图；

图6为本实用新型实施例的畸变网格图。

附图标记：

光源100；

聚光透镜组200、第一聚光透镜210、第二聚光透镜220；

菲林片300；

成像透镜组400、第一非球面镜片410、第二非球面镜片420、球面镜片430、第三非球面镜片440、光阑450。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参考图1所示，为本技术方案实施例的一种投影光学系统，包括沿投影方向依次设置的：光源100、聚光透镜组200、菲林片300、成像透镜组400；其中，光源100用于输出投影光线，投影光线是以光源为中心的发散光，本实施例的光源型号采用CREE XPG2；聚光透镜组200用于将发散的光线进行汇聚，具体的，聚光透镜组200包括形状相同且对称设置的第一聚光透镜210、第二聚光透镜220，第一聚光透镜210的凸面面向第二聚光透镜220的凸面，通过第一聚光透镜210、第二聚光透镜220的两次汇聚，将光源输出的光线汇聚成一个直径7.0mm的均匀光斑并投射到菲林片300上；菲林片300设置有待投影的图像，通过菲林片300的作用可使得输出光斑与待投影的图像形状一致，成像透镜组400用于将菲林片300透射的图像进行放大。

结合图2所示，可以看出，本实施例通过设置形状相同且对称设置的第一聚光透镜210、第二聚光透镜220，在第一聚光透镜210将发散的光线汇聚成平行光线后，再由第二聚光透镜220将平行光线进行二次汇聚成集中且均匀的光斑，从而提高聚光环节的光能利用率和最终投影效果。

如图1图所示，在本实用新型的一些实施例中，成像透镜组400包括沿投影方向依次设置的第一非球面镜片410、第二非球面镜片420、球面镜片430、第三非球面镜片440；其中，第一非球面镜片410朝向菲林片300的一面为凸面，另一面为凹面；第二非球面镜片420朝向第一非球面镜片410的一面为凹面，另一面为凸面；球面镜片430为双凸透镜，第三非球面镜片440朝向菲林片300的一面为凸面，另一面为凹面。第一非球面镜片410、第二非球面镜片420将菲林片300透射的光线进行耦合，可以很好的校正色差及二级光谱，球面镜片430与第三非球面镜片440依次对光斑进行放大，多个镜片组合能够得到如图3所示的场曲和畸变曲线图，视场的场曲小于等于0.2mm，畸变小于2.5％，其场区和畸变在上述范围内可有效保证成像透镜组400的成像质量。如图4为本实用新型实施例的投影光学系统MTF曲线图，用来评价成像透镜组400的分辨能力，从图中曲线可以看出全视场MTF值较高，具有极好的分辨能力，且轴上和轴外MTF曲线趋势基本一致。如图5所示为本实用新型实施例的像差点列斑图，该成像透镜组400的色散比较小，不同位置并没有出现明显的分离，所以色散比较小，这保证了投射图案颜色的均匀性；图6为本实用新型实施例的畸变网格图，畸变小于等于2.5％。

如图1所示，在本实用新型的一些实施例中，球面镜片430朝向第二非球面镜片420的一侧设置有光阑450，光阑450孔直径为2.5mm，有消除多余光线作用。

进一步的，在本实用新型的一些实施例中，第一非球面镜片410、第二非球面镜片420、球面镜片430、第三非球面镜片440、光阑450为相互间距固定的成像组合体，实现变动距离来调节使菲林片300投影出来的图像更清晰。

此外，在本实用新型的一些实施例中，第一非球面镜片410与第二非球面镜片420采用PMMA材质的非球面镜片，球面镜片430采用玻璃材质的镜片，第三非球面镜片440采用PC材质的非球面镜片，四片不同材质的镜片组合，能更好地改善、调整色差并且提高图像清晰度。

在本实用新型的一些实施例中，菲林片300的有效图像范围为直径7.0mm，投影光学系统的有效焦距EFFL:6.06，F/#:2.5，入瞳直径:2.43，半物高:2100MM距2500MM大视场角系统，以尽量做到最小的衍射极限成清淅的像。

在本实用新型的一些实施例中，成像透镜组400的投影距离为2.5m，投影图像的直径为3.8m。左边聚光透镜200的出瞳和右边的成像透镜组400的入射窗匹配吻合，光线由左到右方向传播,经由菲林片300，其中菲林片300有效图像范围为直径7.0mm，通过成像透镜组400后，放大542倍，成像通过2.5m的距离，投射出直径为3.8m的画面。

此外，本实用新型还包括第二方面实施例的一种投影装置，包括投影装置本体以及设置于投影装置本体内上述的投影光学系统，区别仅在于安装投影光学系统的壳体，技术效果与上述实施例的投影光学系统一致，在此不再赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种投影光学系统，其特征在于：包括沿投影方向依次设置的

光源(100)，用于输出投影光线；

聚光透镜组(200)，所述聚光透镜组(200)包括形状相同且对称设置的第一聚光透镜(210)、第二聚光透镜(220)，所述第一聚光透镜(210)的凸面面向所述第二聚光透镜(220)的凸面；

菲林片(300)，设置有待投影的图像；

成像透镜组(400)，用于将所述菲林片(300)透射的图像进行放大。

2.根据权利要求1所述的一种投影光学系统，其特征在于：所述成像透镜组(400)包括沿投影方向依次设置的第一非球面镜片(410)、第二非球面镜片(420)、球面镜片(430)、第三非球面镜片(440)。

3.根据权利要求2所述的一种投影光学系统，其特征在于：所述球面镜片(430)朝向所述第二非球面镜片(420)的一侧设置有光阑(450)。

4.根据权利要求3所述的一种投影光学系统，其特征在于：所述第一非球面镜片(410)、第二非球面镜片(420)、球面镜片(430)、第三非球面镜片(440)、光阑(450)为相互间距固定的成像组合体。

5.根据权利要求2所述的一种投影光学系统，其特征在于：所述第一非球面镜片(410)与第二非球面镜片(420)采用PMMA材质的非球面镜片，所述球面镜片(430)采用玻璃材质的镜片，所述第三非球面镜片(440)采用PC材质的非球面镜片。

6.根据权利要求1所述的一种投影光学系统，其特征在于：所述菲林片(300)的有效图像范围为直径7.0mm。

7.根据权利要求1所述的一种投影光学系统，其特征在于：所述成像透镜组(400)的投影距离为2.5m，投影图像的直径为3.8m。

8.一种投影装置，其特征在于：包括投影装置本体以及设置于所述投影装置本体内如权利要求1至7任一所述的一种投影光学系统。

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