一种超短焦光学系统及投影设备技术方案

本发明专利技术涉及光学投影设备技术领域，尤其涉及一种超短焦光学系统及投影设备。包括沿成像光轴方向依次间隔设置的前群镜组、中群镜组、后群镜组及反射镜；所述成像光轴方向即由第一前透镜向反射镜的方向；所述前群镜组包括：沿所述成像光轴方向依次间隔设置的第一前透镜、第二前双胶合透镜、第三前三胶合透镜；所述中群镜组包括：沿所述成像光轴方向依次间隔设置的第一中透镜及第二中双胶合透镜；所述后群镜组包括：沿所述成像光轴方向依次间隔设置的第一后透镜、第二后透镜、第三后透镜及第四后透镜。由此，本发明专利技术中的光学系统由于具有更短的长度以及更小的镜片口径，进而可以实现缩减体积以及重量的效果。积以及重量的效果。积以及重量的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种超短焦光学系统及投影设备


[0001]本专利技术涉及光学投影设备
，尤其涉及一种超短焦光学系统及投影设备。

技术介绍

[0002]随着投影技术的不断发展，投影仪已经广泛应用于家用、教育和办公等领域，其中，超短焦投影能够在短距离投影的情况下投射出大尺寸的画面，备受广大消费者的喜爱。相关技术中，在可以满足DMD为0.37，投射尺寸为80
‑
120寸，且投射比小于0.2的要求下，超短焦光学系统的体积较大，不利于投影设备的小型化，降低了投影设备的便携性。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供一种超短焦光学系统及投影设备，至少部分解决现有技术中存在的问题。
[0004]根据本专利技术的第一个方面，提供了一种超短焦光学系统，包括：沿成像光轴方向依次间隔设置的前群镜组、中群镜组、后群镜组及反射镜；所述成像光轴方向即由第一前透镜向反射镜的方向；所述前群镜组包括：沿所述成像光轴方向依次间隔设置的第一前透镜、第二前双胶合透镜、第三前三胶合透镜；所述第一前透镜、第二前双胶合透镜和第三前三胶合透镜对应的面型均为标准球面；其中，所述第一前透镜、第二前双胶合透镜和第三前三胶合透镜沿成像光轴方向排列的面型符合如下条件：其中，R为标准球面对应的镜面中心曲率半径；
第三前三胶合透镜沿成像光轴方向依次具有第一子透镜、第二子透镜和第三子透镜，所述第一子透镜、第二子透镜和第三子透镜对应的阿贝数及折射率如下所示：所述中群镜组包括：沿所述成像光轴方向依次间隔设置的第一中透镜及第二中双胶合透镜；所述后群镜组包括：沿所述成像光轴方向依次间隔设置的第一后透镜、第二后透镜、第三后透镜及第四后透镜，所述第一后透镜、第二后透镜、第三后透镜及第四后透镜均可沿预设路径移动，所述预设路径与所述成像光轴方向平行。
[0005]根据本专利技术的第二个方面，提供了一种投影设备，包括：如上所述的超短焦光学系统；以及壳体，所述超短焦光学系统设置于所述壳体内。
[0006]本专利技术中的超短焦光学系统设置有沿所述成像光线的传播方向依次间隔设置的前群镜组、中群镜组、后群镜组及反射镜。且在前群镜组的最后设置有一个三胶合透镜，也即第三前三胶合透镜，第三前三胶合透镜是由三个不同折射率和阿贝数的子透镜组合而成的，由本专利技术中限定的三个子透镜组成的三胶合透镜，相对于现有的双胶合镜片和/或单镜片构成的光学系统而言，具有更好的光线调整（偏折）能力以及色差矫正能力，由此，本专利技术中通过三胶合镜片与剩余透镜之间配合，可以降低整个光学系统的色差，从而提升整个光学系统的成像质量。同时，三胶合透镜对整体光线具有更高的偏转与调整能力，在不影响整体成像质量的情况下，整个系统较于目前市面上同等条件的投影系统来说，透镜的个数会更少，同时配合其余的镜面的调整，可以在较短的距离内完整对成像光线的调整，由此可以缩短本专利技术中光学系统的总长度，具体的可以控制本专利技术中光学系统的总长度小于180mm。
[0007]另外，并且通过配合前群镜组中的其他的透镜，可以使成像光线更加聚拢，由此，经过前群镜组出射的成像光线对应形成的截面的面积更小，进而可以减少后续透镜的镜片口径，由于，在实际的安装中第一后透镜与反射镜的口径大小会影响到最终的壳体设备的大小，主要为会影响到壳体设备的最大的直径大小。所以，本专利技术的光学系统中由于成像光线更加聚拢，所以可以使用口径较小的第一后透镜与反射镜，具体为，第一后透镜的口径为28mm，反射镜的口径为43mm。
[0008]由此，本专利技术中的光学系统由于具有更短的长度、更少的镜片个数以及更小的镜片口径，进而可以实现缩减体积以及重量的效果。
附图说明
[0009]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附
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它的附图。
[0010]图1为本专利技术一实施例中超短焦光学系统的结构示意图。
[0011]图2为本专利技术一实施例中超短焦光学系统的TV畸变示意图。
[0012]图3为本专利技术一实施例中超短焦光学系统投影尺寸为80寸时的MTF图。
[0013]图4为本专利技术一实施例中超短焦光学系统投影尺寸为100寸时的MTF图。
[0014]图5为本专利技术一实施例中超短焦光学系统投影尺寸为120寸时的MTF图。
[0015]图6为本专利技术一实施例中超短焦光学系统的结构示意图（只示出部分）。
[0016]附图标记：1、DMD芯片；2、第一前透镜；3、第二前双胶合透镜；4、第三前三胶合透镜；5、第一中透镜；6、第二中双胶合透镜；7、第一后透镜；8、第二后透镜；9、第三后透镜；10、第四后透镜；11、反射镜；12、成像光轴。
具体实施方式
[0017]下面结合附图对本专利技术实施例进行详细描述。
[0018]需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合；并且，基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0019]需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
[0020]根据本专利技术的第一个方面，如图1所示，提供了一种超短焦光学系统，包括：沿成像光轴12方向依次间隔设置的前群镜组、中群镜组、后群镜组及反射镜11；成像光轴12方向即由第一前透镜2向反射镜11的方向，本专利技术中的第一镜面与第二镜面为任何一个透镜单元对应的两个外表面，一个透镜单元可以为一个单独的透镜或者一个胶合透镜的整体，本实施例中的第一镜面为透镜单元中相对靠近成像光线入射一侧的面，第二镜面为透镜单元中相对靠近成像光线出射一侧的面。
[0021]前群镜组包括：沿成像光轴12方向依次间隔设置的第一前透镜2、第二前双胶合透镜3、第三前三胶合透镜4；第一前透镜2、第二前双胶合透镜3和第三前三胶合透镜4对应的面型均为标准球面；其中，第一前透镜2、第二前双胶合透镜3和第三前三胶合透镜4沿成像光轴12方向排列的面型符合如下条件：
其中，R为标准球面对应的镜面中心曲率半径；第三前三胶合透镜沿成像光轴方向依次具有第一子透镜、第二子透镜和第三子透镜，所述第一子透镜、第二子透镜和第三子透镜对应的阿贝数及折射率如下所示：中群镜组包括：沿成像光轴12方向依次间隔设置的第一中透镜5及第二中双胶合透镜6；第一中透镜5及第二中双胶合透镜6的面型均为标准球面。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超短焦光学系统，其特征在于，包括：沿成像光轴方向依次间隔设置的前群镜组、中群镜组、后群镜组及反射镜；所述成像光轴方向即由第一前透镜向反射镜的方向；所述前群镜组包括：沿所述成像光轴方向依次间隔设置的第一前透镜、第二前双胶合透镜、第三前三胶合透镜；所述第一前透镜、第二前双胶合透镜和第三前三胶合透镜对应的面型均为标准球面；其中，所述第一前透镜、第二前双胶合透镜和第三前三胶合透镜沿成像光轴方向排列的面型符合如下条件：其中，R为标准球面对应的镜面中心曲率半径；所述第三前三胶合透镜沿成像光轴方向依次具有第一子透镜、第二子透镜和第三子透镜，所述第一子透镜、第二子透镜和第三子透镜对应的阿贝数及折射率如下所示：所述中群镜组包括：沿所述成像光轴方向依次间隔设置的第一中透镜及第二中双胶合透镜；所述后群镜组包括：沿所述成像光轴方向依次间隔设置的第一后透镜、第二后透镜、第三后透镜及第四后透镜，所述第一后透镜、第二后透镜、第三后透镜及第四后透镜均可沿预设路径移动，所述预设路径与所述成像光轴方向平行。
2.根据权利要求1所述的一种超短焦光学系统，其特征在于，所述第一后透镜、第二后透镜、第三后透镜与第四后透镜分别具有第一镜面及第二镜面，所述第一后透镜、第二后透镜与第三后透镜的面型满足如下条件：其中，Z为镜面深度值，单位为毫米，即以各非球面与光轴交点为起点，平行于光轴方向的轴向值；c＝1/R，其中R为镜面中心曲率半径，单位为毫米，c为镜面中心曲率；r为镜面中心高度，单位为毫米；当K系数小于
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1时，透镜的面形曲线为双曲线，当K系数等于
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1时，透镜的面形曲线为抛物线；当K系数介于
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1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当K系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当K系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形；a1至a8分别表示各径向坐标所对应的系数；所述第一后透镜的第一镜面及第二镜面均为标准球面，所述第四后透镜的面型满足如下条件：。3.根据权利要求2所述的一种超短焦光学系统，其特征在于，所述第一后透镜、第二后透镜、第三后透镜、第四后透镜与反射镜之间的镜间距符合如下条件：L1=（1
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K1）X1；L2=(1
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K2)X2；L3=(1
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K3)X3；L4=(1
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K4)X4；其中，所述L4为第四后透镜与所述反射镜之间的距离；所述L3为第四后透镜与所述第三后透镜之间的距离；所述L2为第三后透镜与所述第二后透镜之...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭跃武，李文艳，徐航宇，侯健，陈果，
申请(专利权)人：沂普光电天津有限公司，
类型：发明
国别省市：