一种超短焦投影光学系统技术方案

本发明专利技术公开了一种超短焦投影光学系统，在投射方向上依次设置有：照明系统、折射透镜组件、非球面反射镜；所述照明系统包括DMD芯片、等效棱镜；所述折射透镜组件包括：能相对DMD芯片前后移动的第一透镜组，所述第一透镜组的光焦度为正；能相对DMD芯片前后移动的第二透镜组，所述第二透镜组的光焦度为正；能相对DMD芯片前后移动的第三透镜组，所述第三透镜组的光焦度为负；相对DMD芯片静止的第四透镜组，所述第四透镜组的光焦度为正。本发明专利技术分辨率高，实现了0.18以下投射比，并在高温状态下不虚焦；实现了在不同投射距离下的分辨率不降低和畸变不变大。

【技术实现步骤摘要】
一种超短焦投影光学系统
本专利技术涉及光电显示行业的投影技术，尤其是一种超短焦投影光学系统。
技术介绍
近年来随着投影技术的发展，投影仪已经广泛应用于家用、教育、办公等领域，其中，超短焦投影能够在短距离投影的情况下投射出大尺寸的画面，备受广大用户的喜爱。目前市场上的超短焦投影镜头有两种设计方式：1、采用折射式的反远距镜头结构，镜头体积大，使用镜片数量较多，为了校正畸变和场曲，不得不牺牲分辨率，导致分辨率偏低，制造公差敏感，无法批量生产；2、混合式的结构即折射透镜组件加反射透镜组，目前采用这种结构的超短焦镜头普遍分辨率偏低、投射比小，亮度低、投射距离变化时场曲和畸变明显变大，导致解像力变差，并且投射距离的范围较小，虽然少数镜头的分辨率达到了1080P，但是为了提高分辨率，却牺牲了投射比，并增加较多非球面，导致制造良率低，无法批量生产；也有少部分镜头为了降低成本，采用塑胶非球面，导致镜头在投影机长时间使用时因高温发热而产生虚焦现象，目前市场上还没有超短焦镜头能够同时克服上述缺点。因此，本专利技术正是基于以上的不足而产生的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种超短焦投影光学系统，该系统分辨率高，亮度高，高温不虚焦，投射距离范围大、不同投射距离下解像力不降低、畸变不变大、可批量生产。为解决上述技术问题，本专利技术采用了下述技术方案：一种超短焦投影光学系统，其特征在于，在投射方向上依次设置有：照明系统、折射透镜组件、非球面反射镜；所述照明系统包括DMD芯片、等效棱镜；所述折射透镜组件包括：能相对DMD芯片前后移动的第一透镜组，所述第一透镜组的光焦度为正；能相对DMD芯片前后移动的第二透镜组，所述第二透镜组的光焦度为正；能相对DMD芯片前后移动的第三透镜组，所述第三透镜组的光焦度为负；相对DMD芯片静止的第四透镜组，所述第四透镜组的光焦度为正。如上所述的一种超短焦投影光学系统，其特征在于：所述的第一透镜组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、第五透镜、第六透镜、光阑和第七透镜；所述第二透镜组包括第八透镜；所述第三透镜组包括第九透镜；所述第四透镜组包括沿投射方向依次设置的第十透镜、第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜。如上所述的一种超短焦投影光学系统，其特征在于：所述的DMD芯片相对于光轴偏离放置，使得DMD芯片的中心与光轴偏离距离为0.8mm-1mm。如上所述的一种超短焦投影光学系统，其特征在于：所述第一透镜组的光焦度满足0.03≤|φ210|≤0.04；所述第二透镜组的光焦度满足0.004≤|φ220|≤0.005；所述第三透镜组的光焦度满足0.03≤|φ230|≤0.035；所述第四透镜组的光焦度满足0.007≤|φ240|≤0.008，所述非球面反射镜的光焦度满足0.03≤|φ300|≤0.033。如上所述的一种超短焦投影光学系统，其特征在于：所述第十一透镜的光焦度φ11为负，所述第十透镜的光焦度φ10为正，光焦度满足0.8≤|φ11/φ10|≤0.9；所述第十三透镜的光焦度φ13为负，所述第十二透镜的光焦度φ12为正，光焦度满足0.2≤|φ13/φ12|≤0.3。如上所述的一种超短焦投影光学系统，其特征在于：所述第六透镜的光焦度为负，光焦度φ6满足：0.008≤|φ6|≤0.009；所述第六透镜的两面均弯向DMD芯片；所述第五透镜的光焦度为正，第四透镜的光焦度为负，第四透镜两面均弯向非球面反射镜，光焦度满足0.04≤|φ4/φ5|≤0.041，折射率满足0.3≤(ND4-ND5)≤0.4；所述第三透镜的光焦度为正，所述第二透镜的光焦度为负，第二透镜的两面均弯向非球面反射镜，光焦度满足0.014≤|φ2/φ3|≤0.016，折射率满足0.4≤(ND2-ND3)≤0.43。如上所述的一种超短焦投影光学系统，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，所述第四透镜与所述第五透镜通过光学胶水粘合。如上所述的一种超短焦投影光学系统，其特征在于：所述第一透镜、第六透镜、第八透镜、第九透镜和非球面反射镜为玻璃非球面镜片。如上所述的一种超短焦投影光学系统，其特征在于：所述第一透镜、第六透镜、第八透镜、第九透镜和非球面反光镜的非球面表面形状满足方程式：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系数。与现有技术相比，本专利技术的一种超短焦投影光学系统，达到了如下效果：1、本专利技术分辨率高，实现了0.18以下投射比，并在高温状态下不虚焦。2、本专利技术实现了在不同投射距离下的分辨率不降低和畸变不变大。3、本专利技术通过对系统光焦度的合理分配，使装配敏感度大幅度降低，可进行批量化生产。【附图说明】下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明，其中：图1为本专利技术示意图；图2为本专利技术光路示意图；附图说明：100、照明系统；110、DMD芯片；120、等效棱镜；200、折射透镜组件；210、第一透镜组；220、第二透镜组；230、第三透镜组；240、第四透镜组；300、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、第十三透镜；14、光阑。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术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系统，在投射方向上依次设置有：照明系统100、折射透镜组件200、非球面反射镜300；所述照明系统100包括DMD芯片110、等效棱镜120；所述折射透镜组件200包括：相对DMD芯片110前后移动的第一透镜组210，所述第一透镜组210的光焦度为正；所述第一透镜组相对DMD芯片可前后移动，补偿镜头装配时后焦的变化量。能相对DMD芯片110前后移动的第二透镜组220，所述第二透镜组220的光焦度为正。能相对DMD芯片110前后移动的第三透镜组230，所述第三透镜组230的光焦度为负。第三透镜组和第二透镜组为联动组，相对DMD芯片110一起移动。相对DMD芯片110静止的第四透镜组240，所述第四透镜组240的光焦度为正。如图1和图2所示，在本实施例中，所述的第一透镜组210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、第五透镜5、第六透镜6、光阑14和第七透镜7；所述第二透镜组220包括第八透镜8；第八透镜8的两面均弯向非球面反射镜300；所述第三透镜组230包括第九透镜9；所述第四透镜组240包括沿投射方向依次设置的第十透镜10、第十一透镜11、第十二透镜12和第十三透镜13。如图1所示，在本实施例中，所述的DMD芯片110相对于光轴偏离放置，使得DMD芯片110的中心与光轴偏离距离为0.8mm-1mm。用来满足折射透镜组件200的出射光线经过非球面反射镜300后的光线与折射透镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超短焦投影光学系统，其特征在于，在投射方向上依次设置有：照明系统(100)、折射透镜组件(200)、非球面反射镜(300)；所述照明系统(100)包括DMD芯片(110)、等效棱镜(120)；所述折射透镜组件(200)包括：能相对DMD芯片(110)前后移动的第一透镜组(210)，所述第一透镜组(210)的光焦度为正；能相对DMD芯片(110)前后移动的第二透镜组(220)，所述第二透镜组(220)的光焦度为正；能相对DMD芯片(110)前后移动的第三透镜组(230)，所述第三透镜组(230)的光焦度为负；相对DMD芯片(110)静止的第四透镜组(240)，所述第四透镜组(240)的光焦度为正。

【技术特征摘要】
1.一种超短焦投影光学系统，其特征在于，在投射方向上依次设置有：照明系统(100)、折射透镜组件(200)、非球面反射镜(300)；所述照明系统(100)包括DMD芯片(110)、等效棱镜(120)；所述折射透镜组件(200)包括：能相对DMD芯片(110)前后移动的第一透镜组(210)，所述第一透镜组(210)的光焦度为正；能相对DMD芯片(110)前后移动的第二透镜组(220)，所述第二透镜组(220)的光焦度为正；能相对DMD芯片(110)前后移动的第三透镜组(230)，所述第三透镜组(230)的光焦度为负；相对DMD芯片(110)静止的第四透镜组(240)，所述第四透镜组(240)的光焦度为正。2.根据权利要求1所述的一种超短焦投影光学系统，其特征在于：所述的第一透镜组(210)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)、第五透镜(5)、第六透镜(6)、光阑(14)和第七透镜(7)；所述第二透镜组(220)包括第八透镜(8)；所述第三透镜组(230)包括第九透镜(9)；所述第四透镜组(240)包括沿投射方向依次设置的第十透镜(10)、第十一透镜(11)、第十二透镜(12)和第十三透镜(13)。3.根据权利要求1所述的一种超短焦投影光学系统，其特征在于：所述的DMD芯片(110)相对于光轴偏离放置，使得DMD芯片(110)的中心与光轴偏离距离为0.8mm-1mm。4.根据权利要求1所述的一种超短焦投影光学系统，其特征在于：所述第一透镜组(210)的光焦度满足0.03≤|φ210|≤0.04；所述第二透镜组(220)的光焦度满足0.004≤|φ220|≤0.005；所述第三透镜组(230)的光焦度满足0.03≤|φ230|≤0.035；所述第四透镜组(240)的光焦度满足0.007≤|φ240|≤0.008，所述非球面反射镜(300)的光焦度满足0.03≤|φ300|≤0.033。5.根据权利要求2所述的一种超短焦投影光学系统，其特征在于：所述第十一透镜(11)的光焦度φ11为负，所述第十透镜(10)的光焦度φ10为正，光焦度满足...

【专利技术属性】
技术研发人员：全丽伟，李建华，贾丽娜，朱洪婷，王晓，李源财，龚俊强，
申请(专利权)人：中山联合光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44