具有三个透镜组的广角投影镜头制造技术

一种广角投影镜头，包括：　　　　（ａ）负折射能力的第一透镜组，该第一透镜组至少具有一个非球面的表面；　　　　（ｂ）基本为零折射能力的第二透镜组，其中孔径光阑位于该第二透镜组内或与之接近；以及，　　　　（ｃ）正折射能力的第三透镜组；　　　　其中满足下列（１）到（３）的条件：　　　　｜Ｆ↓［１］／Ｆ｜＜４．０　　条件（１）　　　　｜Ｆ↓［２］／Ｆ｜＞５０　　条件（２）　　　　｜Ｆ↓［３］／Ｆ｜＜３．５　　条件（３）　　　　式中，　　　　Ｆ是该广角投影镜头的焦距；　　　　Ｆ↓［１］是该第一透镜组的焦距；　　　　Ｆ↓［２］是该第二透镜组的焦距；　　　　Ｆ↓［３］是该第三透镜组的焦距。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种应用于短投影距离的投影镜头和显示设备。具体 说，该投影镜头能够应用于正投影和背投影显示系统中，例如教育、 商业和家庭使用的多媒体和显示设备。此外，本专利技术涉及一种投影装 置，具有广角投影镜头，能够产生极大离轴图像，并且产生的图像基 本没有畸变，需要极少或无需梯形校正。
技术介绍
电子或视频显示系统是能够演示视频或电子图像的装置。无论用 于家庭娱乐、广告、电视会议还是团体会议，都存在对合适的显示设 备的需求。图像质量是影响消费者决定合适的显示设备的因素之一。通常， 图像质量可通过例如图像分辨率、图像色彩等因素来定量确定。 一些 消费者的需求是显示设备具有更大画幅，而图像质量可稍降。典型的 大画幅是指显示屏对角线长度大于大约40英寸。尽管市场上已有一些显示设备，然而对开发其他设备的持续要求 依然存在。
技术实现思路
根据一个实施例，广角投影镜头包括(a)负折射能力的第一透 镜组，该第一透镜组至少具有一个非球面的表面；(b)基本为零折射 能力的第二透镜组；以及，(c)正折射能力的第三透镜组。"基本为零 折射能力"是指少于所述透镜能力的3%。投影镜头满足以下三个条件 条件(1)尸'//7的绝对值小于4.0 (即l尸'^l〈4力)；条件(2) &//7的绝对值大于50 (即1^^1〉^);以及条件(3) 、^的绝对值小于3.5 (即|《/"<3'5)。在这些条件中，F是广角投影透镜的焦距。Fi是第一透镜组的焦距；F2是第二透镜组的焦距；F3是第三透镜组的焦距。 投影透镜的孔径光阑可置于第二透镜组之中或与之接近。在上一句中， "接近"是指孔径光阑到第二透镜组中最后一透镜元件的第二表面的距 离与投影镜头总长度之比是大约1/65。第三透镜组设置成以便使光阑 成像远离该透镜，这意味着该透镜在成像空间是近似远心的。该广角 投影镜头可用于背投影显示系统。该广角投影镜头也可用于正投影显 示系统。在另一实例中，显示设备包括光学引擎，该光学引擎包括照明系 统，成像系统，以及投影光学系统。该投影光学系统包括负折射能力 的第一透镜组，该第一透镜组至少具有一个非球面的表面。投影光学 系统以至少45°的半视场角输出图像，其中图像基本没有畸变。输出图 像对角线长度大约25英寸或更大。并且，在优选的方面，该装置无需 基本的梯形校正。此外，投影装置投影基本无畸变的图像。"基本无畸 变"是指畸变不大于2。/。。在优选的方面，畸变小于或等于1%，最优小 于或等于0.5%。在这些畸变值下，至少对于大多成像应用无需电子畸 变校正。在另一实例中，背投影装置包括光学引擎，该光学引擎包括(a) 照明系统；(b)成像系统；以及(c)投影镜头，其后焦距大于有效焦 距的大约2倍，且速度小于或等于大约F/3.1或更小。投影镜头产生基 本无畸变的图像，基本无需梯形校正。该背投影装置还包括机壳，由 该机壳支撑的用来接收图像的显示屏；以及，用于容纳光学引擎的底 座。在本文件中，"大约"是指所有数值将来可修正。 本专利技术的上述内容不是意在描述每个图示的实施例或本专利技术的每个装置。下面的附图和详细描述将更具体地举例说明这些实例。 附图说明图1是本专利技术中能够使用的示例性光学引擎的示意图。图2是本专利技术中能够使用的示例性投影光学系统的示意图。图3A和图3B分别示出根据本实例的背投影显示设备的侧视图和等轴投影图。这些图不是用来表示大小，而是作为图示目的。尽管本专利技术对各 种改进和替代形式是可以改正的，但是其细节已在附图中作为例子示 出，并将在下文详细描述。应当理解的是，本专利技术并非限定在所描述 的具体实施例中。与之相反，本专利技术包含了由所附权利要求界定的发 明范围内的所有改进、等同物以及各种替代物。具体实施方式本专利技术的一个示范性实施例提供了用于短投影距离的投影镜头和 显示设备。具体说，该投影镜头可用于正投影和背投影显示系统中， 例如教育、商业和家庭使用的多媒体和显示设备。此外，本专利技术涉及 一种投影装置，其具有广角投影镜头，能够产生极大离轴图像，并且 产生基本没有畸变的图像，需要很少或无需梯形校正。图1示出了示例性光学引擎IO的示意图，其具有一个或多个以下 组件照明系统12或12'，成像系统14，聚焦机构15，投影光学装置 16。尽管示出了两个不同照明系统12和12，，但是通常只使用一个。 当照明系统位于附图标记12所示的位置时，使用的成像器是反射式成 像器。相反，当照明系统位于附图标记12'所示的位置时，使用的成像 器是透射式成像器。光学引擎可以在投影显示屏18或观看表面上成像。 因为观看者和光学引擎在投影显示屏的同侧，所以图1示出的是利用 光学引擎10的正投影显示系统。图3A和图3B示出了利用光学引擎 110的背投影显示系统。光学引擎中的每个单元将在下文详细描述。 照明系统12、 12'可包括灯单元、滤光器(如红外光和/或紫外光 抑制滤光片)、分色装置，以及匀光棒。在一个示例性实施例中，灯单元包括反射镜和灯。合适的商品化的灯包括(i ) Philips Semiconducdtors Eindhoven, The Nethlands的半导体的Philips UHP型 灯单元，其利用椭圆反射镜；禾口 (ii) OSRAM GmBH, Munich, Germany 的OSRAM P — VIP250灯单元。其它适合的灯和灯单元装置可在本专利技术 中使用。例如，可使用金属卤化物灯、卤钨灯或发光二级管(LED)。 本专利技术实施例中使用的滤光器、色轮和匀光棒的类型并不关键。在一 个示例性实施例中，分色装置是在成像器光源中的旋转的红/绿/蓝色 (RGB)顺序盘。图示的商业化的色轮是UNAXIS Bazers LTD. Balzers, Liechtenstein的UNAXIS RGBW色轮。液晶RGB色顺序快门也可以在 本专利技术实例中使用。图示的商业化的匀光棒是UNAXIS Balzers LTD. 的中空型匀光棒。成像系统14可包括成像器，通常也可包括现有的电子器件。本发 明可使用的实用的反射成像器是XGA数字微反射镜装置(DMD)，具 有对角线长度22mm,从Texas Intruments， Dallas, Texas可得到。或者， 可以用透射式或反射式液晶显示器(LCD)作为成像器。在示例性的 光学引擎实施例中，成像器的表面设置成与投影显示屏基本相平行。在一装置中，聚焦机构15可通过在可滑动的或螺纹的安装座上安 装一个或多个下述的透镜完成，其可通过使用电子驱动机构用手进行 手动调整。例如，可通过变焦距或变焦镜头来完成聚焦。可选地，对 于设置光学引擎10和观看屏18之间具有预定固定距离的投影单元或 背投影应用，不需要使用者来聚焦。在一些装置中，显示屏18可包括多层材料，例如，美国专利第 6,179,426号中描述的多个菲涅耳元件。该显示屏可被设计成可控制沿 水平方向散布的光分布，以适应水平地位于显示屏前的观看者。显示 屏可选的实例可包括明尼苏达州，圣保罗市的3M公司的多层膜技术、 Ddual Brightness Enhancement Film (DBEF)技术或VIKUITI 技术。可选地，产生的图象可以在任何表面上观看，如墙壁或其他结构，或 标准显示屏。图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：卢开昌，小埃内斯托·M·罗德里格斯，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：