激光投影设备制造技术

本申请公开了一种激光投影设备，投影镜头包括折射镜组和反射镜组，在投影镜头的折射镜组中靠近光阀设置有第一非球面透镜，靠近反射镜组设置有第二非球面透镜；其余折射镜组中的透镜均为球面透镜；以及在第一非球面透镜和第二非球面透镜之间还依次设置有一三胶合透镜、至少一片单透镜、一双胶合透镜、三片单透镜，折射镜组和反射镜组满足：0.2≤L2/L1≤0.5，其中，L1为折射镜组的长度，L2为折射镜组和反射镜组之间的间距，上述投影镜头能够实现超短焦投影，且镜片数量少，镜头长度短。

Laser projection equipment

【技术实现步骤摘要】
激光投影设备
本申请涉及光学设备领域，特别涉及一种激光投影设备。
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
本申请实施例提供了一种激光投影设备，利于实现光学结构的简化和设备体积的压缩。为实现上述技术目的，采用的技术方案如下：提供了一种激光投影设备，包括光源，光阀和投影镜头，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；其中，光阀像素面相对投影镜头光轴的偏移量为135%至150%，投影镜头包括折射镜组和反射镜组，折射镜组中靠近光阀设置有第一非球面透镜，以及，靠近反射镜组设置有第二非球面透镜；其余折射镜组中的透镜均为球面透镜；折射镜组中在第一非球面透镜和第二非球面透镜之间还依次设置有一三胶合透镜、至少一片单透镜、一双胶合透镜、三片单透镜；折射镜组和反射镜组满足：0.2≤L2/L1≤0.5，其中，L1为折射镜组的长度，L2为折射镜组和反射镜组之间的间距。本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：上述激光投影设备中，投影镜头包括折射镜组和反射镜组，折射镜组中分别在镜组的前部和后部各设置了一片非球面透镜，在非球面透镜之间还设置有三胶合透镜、单透镜镜片、双胶合透镜的组合，从而一方面折射镜组前端部分承担了对初级像差的校正能力，能够降低后端镜片的设计难度和数量，整体投影镜头的镜片数量减少。以及，另一方面，折射镜组的后部靠近反射镜组设置非球面镜片，与光阑距离较远，视场较大，能够更好的配合反射镜组进行矫正系统成像的畸变，也利于减少镜片的数量。从而，上述激光投影设备中的投影镜头，相比于相关技术中，实现高解析度超短焦投影的相同前提下，其镜片数量少，镜组分工高效，使得投影镜头部分可以从体积上得到压缩，并且镜组设计简洁，复杂度降低，上述投影镜头采用的非球面透镜数量少，也利于投影镜头成本的下降以及良率的提升，激光投影设备本身也相应具有上述的有益效果。附图说明为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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是本申请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是本申请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是本申请实施例提供的一种激光投影设备示意图。图3-1是本申请实施例提供的一种激光投影设备光学示意图；图3-2是本申请实施例提供的又一种激光投影设备光学示意图；图3-3是本申请实施例提供的再一种激光投影设备光学示意图；图4是本申请实施例提供的投影镜头的一种像差示意图；图5是本申请实施例提供的投影镜头的一种像差示意图；图6是本申请实施例提供的投影镜头的一种像差示意图；图7是图2所示的激光投影设备中一种投影镜头的光路示意图；通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，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申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。具体实施方式为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。图1-1是本申请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。本申请实施例提供了一种投影镜头及激光投影设备，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，以下本申请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后也是以斜向上的方式投影到投影屏幕上，如图1-1所示。投影镜头300本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光投影设备，其特征在于，包括光源，光阀和投影镜头，/n所述光源用于向所述光阀提供激光光束；/n所述光阀用于将所述光源提供的激光光束调制后出射至所述投影镜头；/n所述投影镜头用于将所述光阀提供的激光光束成像后出射至投影屏幕；/n所述投影镜头包括折射镜组和反射镜组，所述折射镜组中靠近所述光阀设置有第一非球面透镜，以及，靠近所述反射镜组设置有第二非球面透镜；其余所述折射镜组中的透镜均为球面透镜；/n所述折射镜组中在所述第一非球面透镜和第二非球面透镜之间还依次设置有一三胶合透镜、至少一片单透镜、一双胶合透镜、三片单透镜；/n所述反射镜组包括一自由曲面反射镜或凹面非球面反射镜；/n所述折射镜组和反射镜组满足：0.2≤L2/L1≤0.5，其中，L1为折射镜组的长度，L2为折射镜组和反射镜组之间的间距。/n

【技术特征摘要】
20190320 CN 20191021285681.一种激光投影设备，其特征在于，包括光源，光阀和投影镜头，
所述光源用于向所述光阀提供激光光束；
所述光阀用于将所述光源提供的激光光束调制后出射至所述投影镜头；
所述投影镜头用于将所述光阀提供的激光光束成像后出射至投影屏幕；
所述投影镜头包括折射镜组和反射镜组，所述折射镜组中靠近所述光阀设置有第一非球面透镜，以及，靠近所述反射镜组设置有第二非球面透镜；其余所述折射镜组中的透镜均为球面透镜；
所述折射镜组中在所述第一非球面透镜和第二非球面透镜之间还依次设置有一三胶合透镜、至少一片单透镜、一双胶合透镜、三片单透镜；
所述反射镜组包括一自由曲面反射镜或凹面非球面反射镜；
所述折射镜组和反射镜组满足：0.2≤L2/L1≤0.5，其中，L1为折射镜组的长度，L2为折射镜组和反射镜组之间的间距。


2.根据权利要求1所述的激光投影设备，其特征在于，
所述折射镜组包括13片透镜，其中出光方向依次设置的第2透镜为非球面透镜，第3透镜、第4透镜、第5透镜组成三胶合透镜，第8透镜、第9透镜组成双胶合透镜，第13片透镜为非球面透镜。


3.根据权利要求1或2所述的激光投影设备，其特征在于，光阑设置在所述三胶合和双胶合透镜之间。


4.根据权利要求3所述的激光投影设备，其特征在于，
所述折射镜组包括沿光轴方向依次设置的第一镜组、第二镜组和第三镜组，所述第一镜组、所述第二镜组和所...

【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