CN219475908U - 一种投影仪成像系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种投影仪成像系统，包括成像镜片组、菲涅尔透镜和支架，成像镜片组包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和孔径光阑，第一透镜、第二透镜和第三透镜依次并排固定安装于支架上，并且相邻两个镜片与支架构成空气腔，孔径光阑位于第二透镜与第三透镜之间；菲涅尔透镜设置在成像镜片组的入光侧，用于汇聚透过LCD屏出射的光线。支架由第一承载件、第二承载件和隔圈组成，方便拆卸和组装，能将第一透镜、第二透镜和第三透镜锁紧固定住。本实用新型提出的投影仪成像系统由三片式的成像镜片组、菲涅尔透镜和固定成像镜片组的支架组成，具有结构简单、成本低、体积小、分辨率高的特点，适用于多种使用场景。

Description

一种投影仪成像系统

技术领域

本实用新型涉及光学领域，特别是一种投影仪成像系统。

背景技术

单LCD投影仪受限于制造成本，其成像系统一般采用3～5片式定焦成像镜片组，因此不同尺寸LCD屏和投射比的投影仪需要不同结构参数的镜头。近年来，由于LCD投影仪的市场迅速增大，需要有一款最大支持尺寸为4英寸、分辨率1920×1080的LCD屏、整体长度较短的成像镜片组。

目前现有LCD投影的成像镜片组的长度较长，而且在投影仪镜头的设计时，需要考虑到镜头的成本、分辨率、亮度、对比度等因素，并需要考虑到投影仪的结构和应用场景，因此兼容性和平衡性较差，因此亟需设计出一种能兼容较大LCD屏尺寸的、成像画质又足够好的成像系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种投影仪成像系统。

为了实现以上目的，本实用新型的技术方案为：

一种投影仪成像系统，包括成像镜片组、菲涅尔透镜和支架，所述成像镜片组包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和孔径光阑，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜依次并排固定安装于所述支架上，并且相邻两个镜片与所述支架构成空气腔，所述孔径光阑位于所述第二透镜与第三透镜之间；所述菲涅尔透镜设置在所述成像镜片组的入光侧，用于汇聚透过LCD屏出射的光线。

作为优选，所述支架包括第一承载件、第二承载件和隔圈，所述隔圈上设有安装凸起，所述第一承载件与第二承载件可拆卸连接，并可组合成具有第一边沿和第二边沿的连接件，所述隔圈安装于所述连接件内，并且其一端固定于所述第一边沿与所述第二承载件之间，所述第一透镜和第二透镜互相抵靠，并卡合固定于所述第一边沿和安装凸起之间构成的安装槽内，所述第三透镜卡合固定于所述隔圈的另一端与所述第二边沿之间。

作为优选，所述第一承载件和第二承载件均为筒状结构，并通过卡扣连接。

作为优选，所述第一透镜为凹凸结构，其凸面的曲率半径为34.932mm，凹面的曲率半径为112.178mm，中心厚度为13.216mm。

作为优选，所述第二透镜为双凹结构，其两个凹面的曲率半径分别为-114.666mm和36.562mm，中心厚度为3.797mm。

作为优选，所述第三透镜为双凸结构，其两个凸面的曲率半径分别为69.169mm和-69.169mm，中心厚度为12.509mm。

作为优选，所述第一透镜的中心与第二透镜的中心之间的距离为3.927mm，所述第二透镜与第三透镜的中心之间的距离为3.993mm。

作为优选，所述菲涅尔透镜的等效曲率半径依次为：无穷大、-49.500mm，其厚度为2.000mm，圆锥系数均为0，四阶项非球系数分别为0、-8.456e-07，六阶项非球系数分别为0、2.12e-10。

作为优选，所述成像镜片组与所述菲涅尔透镜之间的距离为80～100mm。

作为优选，所述孔径光阑与所述第二透镜之间的距离为0.1mm。

相比于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型提出的投影仪成像系统通过设计特定曲率半径、镜片厚度、镜片间隔和玻璃材料的成像镜片组，结合菲涅尔透镜，能够实现高分辨率投影，兼容多种使用场景。

(2)本实用新型提出的投影仪成像系统的成像镜片组总长度较短，通过支架固定第一透镜、第二透镜和第三透镜，支架由第一承载件、第二承载件和隔圈组成，方便拆卸和组装，能够将第一透镜、第二透镜和第三透镜锁紧固定住。

(3)本实用新型提出的投影仪成像系统具有结构简单、成本低、体积小、分辨率高的特点，能够适用于多种使用场景。

附图说明

包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本实用新型的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。

图1为本申请的实施例的投影仪成像系统的示意图；

图2为本申请的实施例的投影仪成像系统的成像透镜和菲涅尔透镜的示意图；

图3为本申请的实施例的投影仪成像系统的成像透镜安装在支架的示意图；

图4为本申请的实施例的投影仪成像系统的逆向光路结构的示意图；

附图标记：1、成像镜片组；11、第一透镜；12、第二透镜；13、第三透镜；14、孔径光阑；2、菲涅尔透镜；3、支架；31、第一承载件；311、第一边沿；32、第二承载件；321、第二边沿；33、隔圈；331、安装凸起；4、卡扣。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关实用新型相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

参考图1-4，本实用新型的实施例中提出了一种投影仪成像系统，包括成像镜片组1、菲涅尔透镜2和支架3，成像镜片组1包括第一透镜11、第二透镜12、第三透镜13和孔径光阑14，第一透镜11、第二透镜12和第三透镜13依次并排固定安装于支架3上，并且相邻两个镜片与支架3构成空气腔，孔径光阑14位于第二透镜12与第三透镜13之间，具体的，孔径光阑14与第二透镜12之间的距离为0.1mm。菲涅尔透镜2设置在成像镜片组1的入光侧，用于汇聚透过LCD屏出射的光线。成像镜片组1采用三片式结构，总长度为24.834mm，成像系统总长为132.442mm。菲涅尔透镜2用于大幅度汇聚光线，而不必使用较厚的球面透镜。

在具体的实施例中，参考图1和图3，支架3包括第一承载件31、第二承载件32和隔圈33，隔圈33上设有安装凸起331，第一承载件31与第二承载件32可拆卸连接，并可组合成具有第一边沿311和第二边沿321的连接件。隔圈33安装于连接件内，并且其一端固定于第一边沿311与第二承载件32之间，另一端与第三透镜13接触，第一透镜11和第二透镜12互相抵靠，并卡合固定于第一边沿311和安装凸起331之间构成的安装槽内，第三透镜13卡合固定于隔圈33的另一端与第二边沿321之间。具体的，第一承载件和第二承载件均为筒状结构，并通过卡扣4连接，进一步锁紧第一透镜11、第二透镜12和第三透镜13。第一边沿311为第一承载件31的一个侧边，第二边沿321为第二承载件32的一个侧边，第一承载件31的另一侧边与第二承载件32的一个侧边平齐，即第一承载件31的另一侧边与第二边沿321平齐，隔圈33的一端卡合固定于第一边沿311和第二承载件32的另一侧边，隔圈33的另一端抵靠于第三透镜13上，使第三透镜13卡合于隔圈33与第二边沿321之间。第一透镜11与第二透镜12之间直接接触，并无额外的隔圈33。第一透镜11的一侧抵靠于第一边沿311上，另一侧与第二透镜12的一侧接触，第二透镜12的另一侧抵靠于安装凸起331上，因此不仅便于组装和拆卸支架3与成像镜片组1，还能够缩小成像镜片组1的总长度。

在具体的实施例中，第一透镜11为凹凸结构，其凸面的曲率半径为34.932mm，凹面的曲率半径为112.178mm，中心厚度为13.216mm。第二透镜12为双凹结构，其两个凹面的曲率半径分别为-114.666mm和36.562mm，中心厚度为3.797mm。第三透镜13的两面的曲率半径绝对值相等，凹凸方向相反。具体的，第三透镜13为双凸结构，第三透镜13的两个凸面的曲率半径分别为69.169mm和-69.169mm，中心厚度为12.509mm。第一透镜11、第二透镜12以及第三透镜13的材质分别为H-BAK7(CDGM)、H-F4(CDGM)、H-ZK11(CDGM)。第一透镜11的材料采用耐酸耐潮腐蚀的玻璃材料，以抵抗使用过程中可能产生的化学腐蚀。

在具体的实施例中，安装在支架3上的第一透镜11、第二透镜12、第三透镜13的曲率半径依次为：34.932mm、112.178mm，-114.666mm、36.562mm，69.169mm、-69.169mm。第一透镜11的中心与第二透镜12的中心之间的距离为3.927mm，第二透镜12与第三透镜13的中心之间的距离为3.993mm。

在具体的实施例中，菲涅尔透镜2的等效曲率半径依次为：无穷大、-49.500mm，其厚度为2.000mm，圆锥系数均为0，四阶项非球系数分别为0、-8.456e-07，六阶项非球系数分别为0、2.12e-10。

在具体的实施例中，成像镜片组1与菲涅尔透镜2之间的距离为80～100mm，具体可通过成像需求进行调整。

本申请的实施例所提出的投影仪成像系统在使用时，另需搭配一片4英寸LCD显示屏置于菲涅尔透镜2外侧，其分辨率为1920×1080，并作为成像镜片组1的物面，经过本申请的投影仪成像系统成像。

本申请的实施例通过设计特定曲率半径、镜片厚度、镜片间隔和玻璃材料的成像镜片组1，结合菲涅尔透镜2，能够实现高分辨率投影，兼容多种使用场景，并具有结构简单、成本低、体积小、分辨率高的特点。

以上描述了本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种投影仪成像系统，其特征在于，包括成像镜片组、菲涅尔透镜和支架，所述成像镜片组包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和孔径光阑，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜依次并排固定安装于所述支架上，并且相邻两个镜片与所述支架构成空气腔，所述孔径光阑位于所述第二透镜与第三透镜之间；所述菲涅尔透镜设置在所述成像镜片组的入光侧，用于汇聚透过LCD屏出射的光线。

2.根据权利要求1所述的投影仪成像系统，其特征在于，所述支架包括第一承载件、第二承载件和隔圈，所述隔圈上设有安装凸起，所述第一承载件与第二承载件可拆卸连接，并可组合成具有第一边沿和第二边沿的连接件，所述隔圈安装于所述连接件内，并且其一端固定于所述第一边沿与所述第二承载件之间，所述第一透镜和第二透镜互相抵靠，并卡合固定于所述第一边沿和安装凸起之间构成的安装槽内，所述第三透镜卡合固定于所述隔圈的另一端与所述第二边沿之间。

3.根据权利要求2所述的投影仪成像系统，其特征在于，所述第一承载件和第二承载件均为筒状结构，并通过卡扣连接。

4.根据权利要求1所述的投影仪成像系统，其特征在于，所述第一透镜为凹凸结构，其凸面的曲率半径为34.932mm，凹面的曲率半径为112.178mm，中心厚度为13.216mm。

5.根据权利要求1所述的投影仪成像系统，其特征在于，所述第二透镜为双凹结构，其两个凹面的曲率半径分别为-114.666mm和36.562mm，中心厚度为3.797mm。

6.根据权利要求1所述的投影仪成像系统，其特征在于，所述第三透镜为双凸结构，其两个凸面的曲率半径分别为69.169mm和-69.169mm，中心厚度为12.509mm。

7.根据权利要求1所述的投影仪成像系统，其特征在于，所述第一透镜的中心与第二透镜的中心之间的距离为3.927mm，所述第二透镜与第三透镜的中心之间的距离为3.993mm。

8.根据权利要求1所述的投影仪成像系统，其特征在于，所述菲涅尔透镜的等效曲率半径依次为：无穷大、-49.500mm，其厚度为2.000mm，圆锥系数均为0，四阶项非球系数分别为0、-8.456e-07，六阶项非球系数分别为0、2.12e-10。

9.根据权利要求1所述的投影仪成像系统，其特征在于，所述成像镜片组与所述菲涅尔透镜之间的距离为80～100mm。

10.根据权利要求1所述的投影仪成像系统，其特征在于，所述孔径光阑与所述第二透镜之间的距离为0.1mm。