一种提高投影镜头零部件通用性的设计方法技术

本发明专利技术提供了一种提高投影镜头零部件通用性的设计方法。该方法将光学特性略有差异的针对同种光学引擎而设计的投影镜头建立为一个族系，该系列投影镜头的投射比范围是：0.3：1-10:1；该镜头族系至少包含两种规格以上的可单独用以投影的镜头，所述系列镜头中设置了可以通用的光学零件，尽可能增加可通用的光学零件的数量。通过上述设计方法，提高了零件的通用性，促进了投影镜头的规模化生产，大幅度降低了生产成本，提高了生产效率和装配效率。解决了传统数字投影机技术类型不同、规格繁杂，导致所需求的投影镜头规格繁杂，严重影响了批量生产的工艺性，使得生产成本偏高的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学
，特别是涉及数字投影镜头的一种提高投影镜头零部件 通用性的设计方法。
技术介绍
投影镜头具有将投影机芯片的光学信息映射到屏幕上的功能。投影镜头是整个投 影工程的重要部件。目前市场上推出的各种投射比例的投影镜头，是按照常规思路而设计， 如专利号为201210502204,《一种投射比为0. 75的短焦投影镜头结构》、201210502204《一 种投射比为0. 65的短焦投影镜头结构》所公开的技术。即每设计一款镜头只是针对其自身 的要素进行设计，并未将结构、特性相近的其他规格的镜头考虑在内，将其作为一个系列统 筹设计，未考虑镜头零部件的通用性，因此，常规思路下设计出的投影镜头存在价格较高、 零部件通用性不强、生产效率低的情况，不能很好地适应当今投影市场的需求。 -般来说，投影镜头由光学零件和机械零件构成。光学零件即指透镜，可以是玻 璃、塑料、液体透镜，或是由其它透明材质制造的透镜，透镜表面可以是球面，也可以是非球 面。机械零件包括压圈、隔圈、镜头筒、孔径光栏，可以由金属或工程塑料制造而成。镜头筒 将所有的光学零件、压圈、隔圈和孔径光栏收容其中，并起到径向定位的作用。压圈安装于 镜头筒的两端，将光学零件或机械零件固定在镜头筒内部，隔圈位于光学零件之间或光学 零件与机械零件之间，用以控制光学零件的轴向间隔，每支镜头一般设置一个孔径光栏，安 装在光学零件之间，用以限定光束的通过孔径。目前，由于数字投影机技术类型不同、规格繁杂，导致所需求的投影镜头规格繁 杂，严重影响了批量生产的工艺性，使得生产成本偏高。然而，对于相同技术类型的数字投 影机来说，光学引擎结构相同，如果把芯片尺寸相近、投射比相近的投影镜头看作一个族 系，就有可能统筹设计，而使得镜头零部件在一个族系内重复使用。尤其针对需求量相对不 大的短焦和长焦投影镜头，镜头的批量不会很大，如何有效降低成本已经成为本
的制约瓶颈。
技术实现思路
： 为解决上述问题，本专利技术提供了。该 方法首先要构建一个投影镜头族系，在镜头族系内统筹设计，即，依据数字投影机技术类 型、光学引擎构造、投影机芯片尺寸、投影镜头投射比信息，对各种规格的投影镜头需求进 行归纳整理，把性能指标和匹配条件相近的投影镜头作为一个族系，所述族系至少包含两 种以上具体规格的投影镜头，所有规格的镜头中存在可通用的光学零部件，尽可能增加可 以通用的光学零件的数量，甚至是机械零件。随着族系的扩大，通用零部件的比例会进一 步提高，促进了光学零件的批量化生产，提高了生产效率和装配效率，降低了生产成本。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种提高投影镜头零部件通用性的 设计方法，其步骤包括： 步骤1 :依据数字投影机技术类型、光学引擎构造、投影机芯片尺寸、镜头投射比 等信息，对镜头需求进行归纳整理，将性能指标和匹配条件相近的投影镜头建立为一个族 系，进行统筹设计，所述族系中包含至少两种以上规格的可单独使用的投影镜头，族系内任 意两镜头之间的焦距差应不大于最小焦距的30%，适配机器的芯片尺寸之差不大于0.25 英寸，全视场角之差不大于20度，后工作距之差不大于20mm，所述族系的所有镜头的投射 比范围是：〇. 3 :1-10:1 ; 步骤2 :以族系中的一个镜头的结构为起点，将该透镜的曲率半径、中心厚度、透 镜材料的光学参数固定，其它透镜的参数以及镜头间隔设置为变量，并改变焦距、视场角、 后工作距离中的一些结构参数，构造族系中另外规格的镜头；按上述将起点结构中的透镜 参数陆续作为固定参数，而将其它的透镜参数和透镜间隔作为变量，建立起族系中其它的 镜头结构，得到二级通用结构，称该族系为两级通用结构的镜头族系；以此类推，继续扩展， 可建立起具有多级通用结构的镜头族系。 本专利技术中，所述镜头族系至少包括两级通用结构的镜头。 进一步地，所述族系中的不同款镜头之间，存在可以通用的光学零件，按数量统 计，通用比例至少20%。 进一步地，所述投影镜头的光学零件，按照所处位置可以分为若干个透镜群，任一 个或若干个透镜群也可以具有通用性。 进一步地，所述族系中的机械零件可作为通用零件，实现零件上的通用性。 进一步地，所述族系中的投影镜头可选用定焦投影镜头或是变焦投影镜头的任一 种。 进一步地，所述族系中的投影镜头中的透镜可选用球面透镜或是非球面透镜的任 一种。 进一步地，所述族系内所包含的投影镜头数量越多，零部件的通用性比例越大。 本专利技术的有益效果是：通过统筹设计、零部件通用化设计，促进了光学零件的批量 化生产，提高了生产效率和装配效率，降低了生产成本。【附图说明】 图1为本专利技术的镜头族系中三款镜头的光学结构示意图； 图2为A镜光学传递函数示意图； 图3为B镜光学传递函数示意图； 图4为C镜光学传递函数示意图。【具体实施方式】 下面将结合附图实施例对本专利技术进行详细说明。 参阅图1，本专利技术，其设计步骤如下： 1、首先建立了具有可通用零部件的镜头族系，该族系包括二个镜头：A镜、B镜，和 C镜。三个镜头的光学特性相近且略有不同，其适配机型和设计参数如表1所示。 2、设计B镜结构，并以设计好的B镜结构作为起点，将前组五片透镜的参数，包括 透镜的材料、厚度、□径、曲率半径、矢高保持不变，将其与透镜的参数和间隔作为变量，改 变其焦距、视场角和后工作距，建立A镜结构，S卩，A镜和B镜前组的光学零件是完全可以通 用的，将A镜和B镜的前组称为AB镜前组。再将B镜后组四片透镜的各项参数保持固定， 将其余的透镜的参数和透镜间隔作为变量，改变焦距和后工作距，建立C镜结构，S卩，B镜和 C镜后组的透镜参数完全一致，包括透镜的材料、厚度、口径、曲率半径、矢高，S卩，B镜和C镜 后组的光学零件完全一致，可以通用，将B镜和C镜的后组称为BC镜后组。这样，就建立起 了一个具有二级通用结构的镜头族系。 上述实施例所述族系中镜头，其中，AB镜前组和C镜前组的焦距均为负值，A镜后 组或BC镜后组的焦距为正值，且A、B、C镜各自的前组与后组的焦距的绝对值之比如下，A 镜前组与后组的焦距的绝对值之比，即AB镜前组与A镜后组的焦距绝对值之比的范围为 1. 5:1-2. 5:1;B镜前组与后组的焦距的绝对值之比，即AB镜前组和BC镜后组的焦距绝对 值之比的范围为1. 1:1一1.6:1;C镜前组与后组的焦距的绝对值之比，即C镜前组与BC镜 后组的焦距绝对值之比的范围为1.1:1一1.6:1。 上述实施例所述族系中镜头，以投影屏幕端为前，投影机芯片端为后，则A镜从前 至后，依次包括AB镜前组，A镜后组及设置在A镜后组中的光阑。B镜从前至后，依次包括 AB镜前组，BC镜后组及设置在BC镜后组中的光阑。C镜从前至后，依次包括C镜前组，BC 镜后组及设置在BC镜后组中的光阑。 上述实施例所述族系中镜头，AB镜前组的透镜从前至后依次包括AB镜第一凸凹 正透镜AB001，AB镜第一凸凹负透镜AB002,AB镜第二凸凹负透镜AB003,AB镜双凹负透镜 AB004,AB镜凹凸正透镜AB005。 上述实施例所述族系中镜头，A镜后组的透镜从前至后依次包括，A镜凸凹正透镜 A当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
提高投影镜头零部件通用性的设计方法，其特征在于，其设计步骤包括：步骤1：将性能指标和匹配机型相近的投影镜头建立为一个族系统筹设计，所述族系中至少包含两种规格以上的可单独使用的投影镜头，族系内任意两镜头之间的焦距差应不大于最小焦距的30％，适配机器的芯片尺寸之差不大于0.25英寸，全视场角之差不大于20度，后工作距离之差不大于20mm，所述族系的所有镜头的投射比范围是：0.3:1‑10:1；步骤2：以族系中的一个镜头的结构为起点，将该透镜的曲率半径、中心厚度、透镜材料的光学参数固定，其它透镜的参数以及镜头间隔设置为变量，并改变焦距、视场角、后工作距离中的一些结构参数，构造族系中另外规格的镜头；按上述将起点结构中的透镜参数陆续作为固定参数，而将其它的透镜参数和透镜间隔作为变量，建立起族系中其它的镜头结构，得到二级通用结构，称该族系为两级通用结构的镜头族系；以此类推，继续扩展，可建立起具有多级通用结构的镜头族系。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宵婵，陈琛，李维善，刘红军，张禹，
申请(专利权)人：秦皇岛视听机械研究所，
类型：发明
国别省市：河北;13