一种具有长背焦距的广角投影光学系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种具有长背焦距的广角投影光学系统，包括一个具有负折射光焦度的前镜头部分Ｉ和一个具有正折射光焦度的后镜头部分ＩＩ。所述前镜头部分Ｉ均使用全球面透镜，或者包括一个非球面透镜。所述前镜头部分Ｉ透镜组合光焦度满足１．５ｆ＜｜ｆ＃－［合］｜＜２．５ｆ，和ｆ＃－［合］＜０，其中，ｆ＃－［合］为前镜头中各个透镜的组合焦距。后镜头部分ＩＩ包括一组具有负折射光焦度双胶合透镜，两组具有正折射光焦度的正负正三胶合透镜和一片具有正折射光焦度正透镜。本实用新型专利技术的投影光学系统，通过对各透镜的结构和参数的合理选择和组合，可以完全满足背投影电视所要求的所有性能指标，实现大屏幕，小厚度，高图像质量的投影效果。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光学仪器，尤其是涉及一种投影光学系统。
技术介绍
近年来，大屏幕投影电视得到了快速的发展并逐步进入家庭。多种投影技术的出现，如等离子，高温多晶硅(HTP-LCD)，数字光处理(DLP)等，使大屏幕彩电进入一种技术上的竞争时期。在大屏幕投影电视中，投影光学系统是很重要的设备，其性能指标必须满足要求，这直接影响到大屏幕投影电视的质量。投影电视要求有非常短的投影距离，以使投影电视能做得短小、轻薄。换句话说，在投影面积不变的条件下，要求投影镜头要有一个较大的视场角。由于投影镜头要配合各种芯片使用，它要求投影镜头必需有低的光圈数F#(f/2.8或更小)来满足投影电视的亮度，而且镜头的均匀性要求比较高(一般大于90％)，以减小投影四角发暗的现象。又因为HTP-LCD，DLP，基液晶反射(LCOS)像素单元比较小，要求投影镜头要有高的投影分辨率，以满足投影的要求。由于投影电视中，需要用棱镜对白光进行分光，并对红绿蓝(RGB)色进行合光，因此，要求镜头有长的背焦距。投影镜头在工作中需要对图像投影放大，且对RGB三基色会聚有不利的作用，失会聚的结果是使色彩分开，影响投影的成像质量，因此，要求投影镜头有非常小的垂轴色差。投影电视画面多以4∶3和16∶9为主，对镜头的畸变有严格的要求，不能让人眼感觉画面有变形的现象，故镜头的畸变一般要求小于1％。但是，现有的投影光学系统不能很好地同时满足所有这些性能指标。如美国专利US2002/0154418中所述的广角镜头，它主要用于离轴投影系统，对于同轴投影系统却不适应。如美国专利US6188523中所述的投影镜头，其镜头系统中采用了半圆柱镜片，使得入射光线经反射进入镜头后形成离轴偏离，从而减少系统的体积，但该半圆柱镜片的设计使其制造精度难于保证。如美国专利US6471359中所述的投影镜头实例中，其背焦距(BFL)小于58mm，不能符合具有更长背焦距的投影镜头的要求。
技术实现思路
本技术的目的在于解决现有的投影光学系统不能同时满足背投影电视所要求的所有性能指标的问题，而提供一种满足大屏幕，小厚度，高图像质量要求的投影光学系统。本技术的目的是这样实现的，一种具有长背焦距的广角投影光学系统，包括一个具有负折射光焦度的前镜头部分I和一个具有正折射光焦度的后镜头部分II；其特征在于，所述前镜头部分I均使用全球面透镜，包括5个透镜，依顺序从投影成像面开始，第1透镜为一个弯月形负透镜L1，第2透镜为一个弯月形正透镜L2，第3透镜为一个弯月形负透镜L3，第4透镜为一个弯月形负透镜L4，第5透镜为一个双凹负透镜L5；所述前镜头部分I的组合光焦度满足以下关系1.5f＜|f合|＜2.5f，f合＜0其中f合为第1透镜L1，第2透镜L2，第3透镜L3，第4透镜L4和第5透镜L5的组合焦距，f是整个投影光学系统的焦距。所述后镜头部分II包括9个透镜，依顺序从前镜头部分I之后开始为由第6透镜L6和第7透镜L7所组成的一组具有负折射光焦度的双胶合透镜，由第8透镜L8，第9透镜L9，第10透镜L10和由第11透镜L11，第12透镜L12，第13透镜L13所组成的两组具有正折射光焦度的正负正三胶合透镜，和一片具有正折射光焦度的透镜第14透镜L14。为了降低减小系统畸变，减小镜片数量，也可以在前镜头部分I使用非球面透镜，依顺序从投影成像面开始为一个弯月形非球面负透镜L1’，一个弯月形正透镜L2’，一个弯月形负透镜L3’，另一个弯月形负透镜L4’；所述前镜头部分I的组合光焦度满足以下关系1.5f＜|f(1’，2’，3’，4’)|＜2.5f，f(1’，2’，3’，4’)＜0其中f(1’，2’，3’，4’)为前镜头L1’，L2’，L3’，L4’镜头的组合焦距。为了进一步降低材料成本，还可以将前镜头部分I的镜片数量减少到3片。依顺序从投影成像面开始为一个弯月形非球面负透镜L1”，一个弯月形负透镜L2”，一个弯月形负透镜L3”；所述前镜头部分I的组合光焦度满足以下关系 1.5f＜|f(1”，2”，3”)|＜2.5f，f(1”，2”，3”)＜0其中f(1”，2”，3”)为前镜头L1”，L2”，L3”镜头的组合焦距。根据本技术所述的具有长背焦距的广角投影光学系统，其特征在于，所述后镜头部分II满足以下关系(2)|V7-V6|＞20 (3)n6＞1.75(4)n8＜1.55 (5)n10＜1.55(6)n11＜1.55(7)n13＜1.55(8)n14＜1.55(9)V6＜28(10)V8＞60 (11)V10＞60(12)V11＞60 (13)V13＞60(14)V14＞60 (15)1.2＜R13/f＜2.8(16)1.0＜R15/f＜2.6 (17)1.6＜R19/f＜3.2(18)3.5f＜fback＜4.8f其中f是整个投影光学系统的焦距；fback是所述整个投影光学系统的后截距；n6，n8，n10，n11，n13，n14分别第6透镜L6，第8透镜L8，第10透镜L10，第11透镜L11，第13透镜L13，第14透镜L14的折射系数；V6，V7，V8，V10，V11，V13，V14分别为第6透镜L6，第8透镜L8，第10透镜L10，第11透镜L11，第13透镜L13，第14透镜L14的阿贝常数；R13为第7透镜L7面形的半径；R15为第8透镜L8和第9透镜L9的胶合面的半径；R19为第11透镜L11和第12透镜L12的胶合面的半径。根据本技术所述的具有长背焦距的广角投影光学系统，其特征在于，在前镜头I的最后一片透镜和后镜头II的第一片透镜之间放置光阑片。实施本技术的投影光学系统，通过对各透镜的结构和参数的合理选择和组合，可以完全满足背投影电视所要求的所有性能指标，实现大屏幕，小厚度，高图像质量的投影效果。本技术结构简单，制造成本低廉，具有很强的实用性。附图说明图1是本技术具有长背焦距的广角投影光学系统的实施例一的光学系统结构图；图2是图1所示的投影光学系统经光轴旋转的光学系统结构图；图3是图1所示的投影光学系统的球面像差曲线；图4是图1所示的投影光学系统的像散和畸变曲线；图5是图1所示的投影光学系统的倍率色差曲线；图6是图1所示的投影光学系统的调制传递函数(MTF)曲线；图7是本技术具有长背焦距的广角投影光学系统的实施例二的光学系统结构图；图8是图7所示的投影光学系统经光轴旋转的光学系统结构图；图9是图7所示的投影光学系统的球面像差曲线；图10是图7所示的投影光学系统的像散和畸变曲线；图11是图7所示的投影光学系统的倍率色差曲线；图12是图7所示的投影光学系统的MTF曲线；图13是本技术具有长背焦距的广角投影光学系统的实施例三的光学系统结构图； 图14是图13所示的投影光学系统经光轴旋转的光学系统结构图；图15是图13所示的投影光学系统的球面像差曲线；图16是图13所示的投影光学系统的像散和畸变曲线；图17是图13所示的投影光学系统的倍率色差曲线；图18是图13所示的投影光学系统的MTF曲线。具体实施方式实施例一如图1所示，在本实施例中，具有长背焦距的广角投影光学系统包括一个具有负折射光焦度的前镜头部分I和一个具有正折射光焦度的后镜头部分II。前镜头部分I本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有长背焦距的广角投影光学系统，包括一个具有负折射光焦度的前镜头部分Ⅰ和一个具有正折射光焦度的后镜头部分Ⅱ； 其特征在于，所述前镜头部分Ⅰ均使用全球面透镜，包括５个透镜，依顺序从投影成像面开始，第１透镜为一个弯月形负透镜Ｌ↓［１］，第２透镜为一个弯月形正透镜Ｌ↓［２］，第３透镜为一个弯月形负透镜Ｌ↓［３］，第４透镜为一个弯月形负透镜Ｌ↓［４］，第５透镜为一个双凹负透镜Ｌ↓［５］； 所述前镜头部分Ⅰ的组合光焦度满足以下关系： １．５ｆ＜│ｆ↓［合］│＜２．５ｆ， ｆ↓［合］＜０ 其中ｆ↓［合］为第１透镜Ｌ↓［１］，第２透镜Ｌ↓［２］，第３透镜Ｌ↓［３］，第４透镜Ｌ↓［４］和第５透镜Ｌ↓［５］的组合焦距，ｆ是整个投影光学系统的焦距； 所述后镜头部分Ⅱ包括９个透镜，依顺序从前镜头部分Ⅰ之后开始为：由第６透镜Ｌ↓［６］和第７透镜Ｌ↓［７］所组成的一组具有负折射光焦度的双胶合透镜，由第８透镜Ｌ↓［８］，第９透镜Ｌ↓［９］，第１０透镜Ｌ↓［１０］和由第１１透镜Ｌ↓［１１］，第１２透镜Ｌ↓［１２］，第１３透镜Ｌ↓［１３］所组成的两组具有正折射光焦度的正负正三胶合透镜，和一片具有正折射光焦度的透镜第１４透镜Ｌ↓［１４］。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：詹达举，王芳芹，张建平，
申请(专利权)人：昂纳明达网络技术深圳有限公司，
类型：实用新型
国别省市：94[中国|深圳]