投影镜头及激光投影装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种投影镜头及激光投影装置，属于光学设备领域。所述方法包括：投影镜头包括沿着光阀的出光方向依次设置的折射镜组和反射镜，折射镜组包括沿出光方向依次设置的第一镜组、第二镜组和第三镜组，折射镜组和反射镜满足第一公式；第一镜组包括9片透镜，第二镜组包括1片透镜，第三镜组包括3片透镜，第一镜组、第二镜组和第三镜组满足第二公式。本发明专利技术通过使折射镜组和反射镜组满足第一公式，并使折射镜组中的三个镜组满足第二公式，进而使折射镜组中共包括13个透镜即可实现较高的成像要求，透镜的数量较少。解决了相关技术中整个投影镜头的透镜数量较多的问题。达到了能够减少透镜数量的效果。

Projection lens and laser projection device

【技术实现步骤摘要】
投影镜头及激光投影装置本申请要求于2019年3月20日提交的申请号为201910212856.8、申请名称为“投影镜头及激光投影装置”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
本专利技术涉及光学设备领域，特别涉及一种投影镜头及激光投影装置。
技术介绍
随着科学技术的提高，随着家用投影设备的应用，比如激光超短焦投影设备，能够在贴墙状态下为用户呈现大尺寸，高清晰度、高色域范围和亮度的画面，其中，呈现上述高品质的画面不仅因为应用了激光作为光源，具有高解析能力的超短焦镜头也是激光投影设备的重要组成部分。投影镜头解析能力越高，用户观影体验越高。在镜头设计过程中，需要兼顾多方面的需求。比如投影镜头需要配合照明系统来设计，照明系统分为远心照明系统和非远心照明系统，则投影镜头也分别对应设计成远心投影镜头和非远心投影镜头，在光束的接收和约束能力也具有不同。以及，通常投影镜头解析能力的提高使得镜片的使用数量增加，镜片面型的设计难度较大。即为了能实现较高的分辨率以及较短的焦距，投影镜头中透镜的组合通常较为复杂。进而导致投影镜头整体结构较为复杂，而不利于镜头体积的缩小，而投影镜头的体积约占到投影设备光学引擎的三分之一以上，这也会使得整个激光投影设备的体积难以缩小，使设备显得笨重。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种投影镜头及激光投影装置，能够解决相关技术中投影镜头镜片数量整体结构较为复杂的问题。所述技术方案如下：根据本专利技术的第一方面，提供了一种投影镜头，所述投影镜头包括沿着光阀的出光方向依次设置的折射镜组和反射镜，所述折射镜组包括沿所述出光方向依次设置的第一镜组、第二镜组和第三镜组，所述折射镜组和所述反射镜满足第一公式，所述第一公式为：0.2≤L2/L1≤0.5，所述L1为所述折射镜组的长度，所述L2为所述折射镜组和所述反射镜之间的间距；所述第一镜组包括9片透镜，所述第二镜组包括1片透镜，所述第三镜组包括3片透镜，所述第一镜组、所述第二镜组和所述第三镜组满足第二公式，所述第二公式为：其中，所述F为所述折射镜组的等效焦距，所述FB为所述第一镜组的等效焦距，所述FS为所述第二镜组的等效焦距，所述FT为所述第三镜组的等效焦距，所述FM为所述反射镜的等效焦距。根据本专利技术的第二方面，提供一种激光投影装置，所述激光投影装置包括光源、光阀以及第一方面所述的投影镜头，其中，光源用于向光阀提供激光光束；光阀用于将光源提供的激光光束调制后出射至投影镜头；投影镜头用于将光阀提供的激光光束成像后出射至投影屏幕。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：通过使折射镜组和反射镜组满足第一公式，并使折射镜组中的三个镜组满足第二公式，进而使折射镜组中共包括13个透镜即可实现较高的成像要求，相较于相关技术中较多透镜构成的折射镜组，透镜的数量较少。解决了相关技术中折射镜组的透镜数量较多，进而镜头体积难以减小的问题，提供了一种透镜数量小，体积利于压缩的投影镜头，以及应用上述投影镜头的激光投影设备结构也相应进行了简化，体积利于压缩。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1-1是本专利技术实施例所提供的一种投影镜头投影成像过程的示意图；图1-2是本专利技术实施例提供的一种激光投影设备光学引擎结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种投影镜头的结构示意图；图3-1是本专利技术实施例提供的一种激光投影设备光学示意图；图3-2是本专利技术实施例提供的一种激光投影设备光学示意图；图4是本专利技术实施例提供的投影镜头的一种像差示意图；图5是本专利技术实施例提供的投影镜头的一种像差示意图；图6是本专利技术实施例提供的投影镜头的一种像差示意图；图7是本专利技术实施例提供的一种激光投影装置成像示意图；图8是图7所示激光投影装置中投影镜头的光路示意图。通过上述附图，已示出本专利技术明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本专利技术构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本专利技术的概念。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。图1-1是本专利技术实施例所提供的一种投影镜头投影成像过程的的示意图，实施环境可以包括投影屏幕10和投影镜头20。投影镜头20可以向投影屏幕10投射影像光束，该影像光束能够在屏幕10上形成图像。目前的发展趋势是降低投影镜头20的投射比(投射比是投影距离s和画面对角线长度h的比值，投影距离s为投影镜头20和投影屏幕10之间的横向距离)，投射比越小，激光投影设备就可以更近靠近墙体(投影屏幕所在的平面)设置，而不必像长焦镜头一样，必须预留足够的距离才能成像，而投影镜头20能够在很短的投影距离内就投射出较大尺寸的画面，投影设备主机和屏幕也更倾向于是一体的设备。上述投射比较小的投影镜头可以称为短焦或超短焦的投影镜头。但是，投射比较小的投影镜头会出现如畸变(英文：Distortion)、像散(英文：Astigmatism)、场曲(英文：FieldCurvature)、慧差(英文：Coma)等各种像差。为了克服这些像差，相关技术中的投影镜头的透镜数量多(通常在16个以上，20个左右)、种类多，进而使得系统结构复杂，系统的长度也不易缩小，可制造性低，成本难以控制。本专利技术实施例提供了一种投影镜头及激光投影装置，能够解决上述相关技术中存在的问题。图1-2提供了一种激光投影设备的光学引擎结构示意图，包括光源100，光机200，镜头300，三者依次连接，构成激光投影设备核心的光学系统。其中，光源100目前采用激光光源，用于提供照明光束，照明光束可以是白光，也可以是时序输出的三基色光，光机200中的核心部件为光阀，光阀是一种光调制器件，根据投影架构的不同，光阀的种类也不同，比如在LCOS投影架构中，光阀为液晶光阀，在DLP投影架构中，光阀为DMD数字微镜阵列，以下本专利技术提供的多个实施例均采用DLP投影架构为例进行说明，其中的光阀部件为DMD数字微镜阵列芯片。光阀的尺寸较小，照明光束在照射到光阀之前通常还需要经过照明光路的整形，以符合光阀表面对光束的入射角度和形状的要求。光阀根据图像显示信号对应的驱动信号，通过对光通量的控制来完成对照明光束的调制，进而经过成像放大后形成彩色的画面。可见，光阀也是整个投影系统的核心部件，光阀的分辨率可以决定投影画面的分辨率。DMD作为一种反射式光阀，其将调制后的光束投射入投影镜头，在超短焦投影系统中，DMD的光反射面(也是光入射面)的中心垂线是偏执于投影镜头的光轴的。这种偏置设置也最终保证了投影影像光束经过投影镜头本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种投影镜头，其特征在于，所述投影镜头包括沿着光阀的出光方向依次设置的折射镜组和反射镜，/n所述折射镜组包括沿所述出光方向依次设置的第一镜组、第二镜组和第三镜组，所述折射镜组和所述反射镜满足第一公式，所述第一公式为：0.2≤L2/L1≤0.5，所述L1为所述折射镜组的长度，所述L2为所述折射镜组和所述反射镜之间的间距；/n所述第一镜组包括9片透镜，所述第二镜组包括1片透镜，所述第三镜组包括3片透镜，所述第一镜组、所述第二镜组和所述第三镜组满足第二公式，所述第二公式为：/n

【技术特征摘要】
20190320 CN 20191021285681.一种投影镜头，其特征在于，所述投影镜头包括沿着光阀的出光方向依次设置的折射镜组和反射镜，
所述折射镜组包括沿所述出光方向依次设置的第一镜组、第二镜组和第三镜组，所述折射镜组和所述反射镜满足第一公式，所述第一公式为：0.2≤L2/L1≤0.5，所述L1为所述折射镜组的长度，所述L2为所述折射镜组和所述反射镜之间的间距；
所述第一镜组包括9片透镜，所述第二镜组包括1片透镜，所述第三镜组包括3片透镜，所述第一镜组、所述第二镜组和所述第三镜组满足第二公式，所述第二公式为：



其中，所述F为所述折射镜组的等效焦距，所述FB为所述第一镜组的等效焦距，所述FS为所述第二镜组的等效焦距，所述FT为所述第三镜组的等效焦距，所述FM为所述反射镜的等效焦距。


2.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第一镜组包括一非球面透镜，一三胶合透镜，一双胶合透镜，所述三胶合透镜和所述双胶合透镜之间还包括至少一单透镜镜片，所述非球面透镜均位于所述三胶合透镜、所述双胶合透镜之前。


3.根据权利要求2所述的投影镜头，其特征在于，
所述第一镜组包括沿所述出光方向依次设置的第1透镜、第2透镜、第3透镜、第4透镜、第5透镜、第6透镜、第7透镜、第8透镜和第9透镜，其中，所述第2透镜为非球面透镜，所述第一镜组中除所述第2透镜外的透镜均为球面透镜，以及，所述第4透镜、第5透镜、第6透镜组成三胶合透镜，所述第8透镜、第9透镜组成双胶合透镜。


4.根据权利要求2或3所述的投影镜头，其特征在于，所述三胶合透镜中，第一片透镜与第三片...

【专利技术属性】
技术研发人员：阴亮，李晓平，
申请(专利权)人：青岛海信激光显示股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37