一种低偏置量小投射比的超短焦显示系统技术方案

本发明专利技术公开了一种低偏置量小投射比的超短焦显示系统，涉及光学系统领域，针对超短焦显示系统设计中无法在保证像质的前提下同时兼顾小投射比、低偏置量的问题，本发明专利技术在出光口采用自由曲面窗口玻璃，使整个系统的相对照度均在80%以上，有效提高整个画面的亮度均匀性，实现低偏置量的超短焦显示，采用折反混合系统，反射系统应用曲面反射，通过采用多胶合镜、玻璃球面镜、塑胶非球面镜混合的方案，结合不同的反射面形态和出射面的曲率控制，可以有效平衡镜组间的像差，降低系统的敏感度，缩小投射比实现了低偏置量、小投射比的超短焦显示系统。系统。系统。

【技术实现步骤摘要】
一种低偏置量小投射比的超短焦显示系统


[0001]本专利技术涉及光学系统领域，尤其涉及一种低偏置量小投射比的超短焦显示系统。

技术介绍

[0002]近年来，投影技术不断升级，超短焦投影开始走俏市场，随着超短焦投影逐步被应用到各行各业中，对于超短焦投影显示的要求也在不断提高。镜头作为投影显示中的核心技术之一，从设计到加工难度都比较高，尤其是在保证像质的前提下同时兼顾成本、小投射比、低偏置量（offset），是镜头设计中的一大难点。
[0003]目前的出光口采用平面玻璃镜，出光口位置光线最大入射角度会超过70度，甚至达到80度，使得透过率降低，整个画面均匀性会下降到50%，这就会导致两侧的能量损失过大，画面两个底角出现暗角，影响产品的应用场景，导致小投射比，低偏置量超短焦系统难以实现。
[0004]因此亟需设计出既可以保证画面质量又实现小投射比、低偏置量的超短焦显示系统，进一步提升产品性能。

技术实现思路

[0005]针对显示系统设计中无法在保证像质的前提下同时兼顾小投射比、低偏置量的问题，本专利技术提出采用多胶合镜、玻璃非球面、塑胶非球混合的方案，重点在分镜组加入了胶合透镜，有效补偿了镜头各群组的色差，降低了通常在后群镜组补偿的难点，结合不同的反射面形态和出射面的曲率控制，可以有效平衡镜组间的像差，降低系统的敏感度，实现小体积下，更短的投射比。
[0006]本专利技术提出一种低偏置量小投射比的超短焦显示系统，具体包括折射系统、反射系统和在出射光口设置的自由曲面窗口玻璃，入射光透过折射系统后，再经反射系统反射，通过自由曲面窗口玻璃后出射，所述折射系统包含一个由3个玻璃球面透镜组成的三胶合透镜和一个由2个玻璃球面透镜组成的双胶合透镜，所述三胶合透镜和双胶合透镜共同实现对光学镜头中的轴向色差、垂轴色差的校正，所述反射系统包含一个自由曲面反射镜，用于增强边缘光线的矫正，所述自由曲面窗口玻璃用于提升画面的亮度均匀性。
[0007]进一步的，所述折射系统从出光口到入光口方向依次为：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、第9透镜、第10透镜，均为玻璃球面镜，第11透镜、第12透镜、第13透镜，均为塑胶非球面镜，其中第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。
[0008]进一步的，所述第5透镜与第6透镜之间设有孔径光阑，且所述孔径光阑与第6透镜贴合。
[0009]进一步的，所述折射系统的参数为：
第3透镜与第5透镜的阿贝数相近，选取范围在50~90；第4透镜的阿贝数范围在50~90，厚度范围在0.5~2mm；第8透镜与第9透镜的阿贝数相近，选取范围在0~65。
[0010]进一步的，所述折射系统从第1透镜到第13透镜方向的透镜的光焦度分配分别为正、正、正、负、正、正、正、负、正、正、负、负、负，折射系统总的光焦度为正光焦度，反射系统总的光焦度为正光焦度。
[0011]进一步的，所述第1透镜前还依次设置有影像偏置镜、照明棱镜和光阀。
[0012]进一步的，所述折射系统的总长度为L1，折射系统和反射系统之间的间距为L2，满足条件：0.2<L1/L2<1.7。
[0013]进一步的，所述折射系统和反射系统组成的系统的等效焦距为F1，折射系统的等效焦距为F2，反射系统的等效焦距为F3，满足条件：1.5<|F2/F1|<7，2<|F3/F1|<7。
[0014]进一步的，所述光阀到第1透镜的距离BFL，满足条件：0.05<BFL/(L1+L2)<0.5。
[0015]进一步的，自由曲面窗口玻璃采用曲面玻璃，曲率半径为R，满足条件：50 mm<R<2000mm。
[0016]与现有技术相比较，本专利技术的有益效果在于：其一，本专利技术通过在出光口采用自由曲面窗口玻璃，使整个系统的相对照度均在80%以上，有效提高整个画面的亮度均匀性，实现低偏置量的超短焦显示；其二，本专利技术采用折反混合系统，反射系统应用曲面反射，通过采用多胶合镜、玻璃球面镜、塑胶非球面镜混合的方案，结合不同的反射面形态和出射面的曲率控制，可以有效平衡镜组间的像差，降低系统的敏感度，缩小投射比，实现小投射比的超短焦显示；其三，本专利技术通过在分镜组加入了胶合透镜，有效补偿了镜头各群组的色差，在减小畸变的同时提高成像质量，用较小的体积提升了镜头性能；其四，本专利技术技术方案整体结构紧凑，通过光阀、球面透镜、胶合透镜、反射镜以及合理的材料搭配实现了低偏置量、小投射比和高分辨率的成像质量。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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。
[0018]图1为超短焦显示系统的结构示意图；图2为折射系统的结构示意图；图3为超短焦显示系统成像画面的TV畸变图；图4为成像画面上不同视场条件下的光斑spot点；图5为光线MTF图；图6为相对照度图。
[0019]附图标记：1、折射系统；101、第1透镜；102、第2透镜；103、第3透镜；104、第4透镜；105、第5透镜；106、第6透镜；107、第7透镜；108、第8透镜；109、第9透镜；1010、第10透镜；1011、第11透
镜；1012、第12透镜；1013、第13透镜；11、三胶合透镜；12、双胶合透镜；2、反射系统；21、自由曲面反射镜；3、自由曲面窗口玻璃；4、孔径光阑；5、光阀；6、照明棱镜；7、影像偏置镜。
具体实施方式
[0020]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]本领域技术人员应当知晓，下述具体实施例或具体实施方式，是本专利技术为进一步解释具体的
技术实现思路
而列举的一系列优化的设置方式，而该些设置方式之间均是可以相互结合或者相互关联使用的，除非在本专利技术明确提出了其中某些或某一具体实施例或实施方式无法与其他的实施例或实施方式进行关联设置或共同使用。同时，下述的具体实施例或实施方式仅作为最优化的设置方式，而不作为限定本专利技术的保护范围的理解。
[0022]下面结合附图（表）对本专利技术的具体实施方式做出说明。
[0023]图1为超短焦显示系统的结构示意图，包括折射系统1、反射系统2、自由曲面窗口玻璃3、孔径光阑4、光阀5、照明棱镜6、影像偏置镜7。
[0024]本专利技术公开了一种低偏置量小投射比的超短焦显示系统，对超短焦显示系统设计中无法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低偏置量小投射比的超短焦显示系统，其特征在于，包括折射系统（1）、反射系统（2）和在出射光口设置的自由曲面窗口玻璃（3），入射光透过折射系统（1）后，再经反射系统（2）反射，通过自由曲面窗口玻璃（3）后出射，所述折射系统（1）包含一个由3个玻璃球面透镜组成的三胶合透镜（11）和一个由2个玻璃球面透镜组成的双胶合透镜（12），所述三胶合透镜（11）和双胶合透镜（12）共同实现对光学镜头中的轴向色差、垂轴色差的校正，所述反射系统（2）包含一个自由曲面反射镜（21），用于增强边缘光线的矫正，所述自由曲面窗口玻璃（3）用于提升画面的亮度均匀性。2.根据权利要求1所述的一种低偏置量小投射比的超短焦显示系统，其特征在于，所述折射系统（1）从出光口到入光口方向依次为：第1透镜（101）、第2透镜（102）、第3透镜（103）、第4透镜（104）、第5透镜（105）、第6透镜（106）、第7透镜（107）、第8透镜（108）、第9透镜（109）、第10透镜（1010），均为玻璃球面镜，第11透镜（1011）、第12透镜（1012）、第13透镜（1013），均为塑胶非球面镜，其中第3透镜（103）、第4透镜（104）、第5透镜（105）组成三胶合透镜（11），第8透镜（108）、第9透镜（109）组成双胶合透镜（12）。3.根据权利要求2所述的一种低偏置量小投射比的超短焦显示系统，其特征在于，所述第5透镜（105）与第6透镜（106）之间设有孔径光阑（4），且所述孔径光阑（4）与第6透镜（106）贴合。4.根据权利要求2所述的一种低偏置量小投射比的超短焦显示系统，其特征在于，所述折射系统（1）的参数为：第3透镜（103）与第5透镜的阿贝数相近，选取范围在50~90；第4透镜（104）的阿贝数范...

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