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一种广角短焦投影镜头制造技术

技术编号:38677916 阅读:9 留言:0更新日期:2023-09-02 22:52
本实用新型专利技术公开了一种广角短焦投影镜头,包括后组、对焦组和前组三部分,后组至少含有一个非球面透镜和一个胶合透镜;对焦组至少含有一组正负透镜;前组包含大光焦度的正透镜组和负透镜组。本实用新型专利技术具有投影幅面大,分辨率高,工艺性好,成本低,高温下不虚焦的优点。高温下不虚焦的优点。高温下不虚焦的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种广角短焦投影镜头


[0001]本技术涉及投影镜头
,具体为一种广角短焦投影镜头。

技术介绍

[0002]近年来随着娱乐以及家庭影院的兴起,大投影幅面的投影机有着良好的观赏效果,受到市场青睐。
[0003]目前实现大幅面的投影效果的常见方式有两种:一种是采用折射镜头加反射镜组合而成的折反式镜头,这种折反式镜头容易实现大的幅面,缺点是含有较多的非球面镜片,一般4~5片,开模成本高,镜片组装公差较为敏感。另一种比较传统的是使用较小投射比的折射镜头,一般为反远距型的广角镜头,通过拉远投影距离来获得大的投影幅面,但容易受到场地和空间的限制。
[0004]如专利号为CN211528810U是一种较佳的镜头架构,对焦简单,但存在以下弊端:
[0005]一、投射比在1.1左右,比如要投出100英寸的屏幕,投影距离需要2.43米,此时投影机需要摆放在客厅中间,浪费空间及影响走动;
[0006]二、分辨率不足。专利CN211528810U使用1080P(1920*1080)分辨率,在大幅面下,颗粒感明显。因此,设计一种广角短焦投影镜头是很有必要的。

技术实现思路

[0007]针对上述情况,为克服现有技术的缺陷,本技术提供一种广角短焦投影镜头,有效地解决了投影幅面小以及分辨率不足的问题。
[0008]为实现上述目的,本技术提供如下技术方案:一种广角短焦投影镜头,包括后组、对焦组和前组三部分;后组至少含有一个非球面透镜和一个胶合透镜,对焦组至少含有一组正负透镜,前组包含大光焦度的正透镜组和负透镜组。
[0009]优选地,后组非球面透镜为最靠近棱镜的第一透镜,胶合透镜为三胶合透镜且靠近光阑,对焦组中的负透镜靠近光阑,前组的大光焦度正透镜组仅由若干正透镜组成,负透镜组仅由若干负透镜组成,且正透镜组靠近对焦组,负透镜组靠近投影面。
[0010]优选地,后组三胶合透镜中,透镜的正负分布为:正



正,其中负透镜为高折射率Nd≥1.83低阿贝数Vd≤40材质,正透镜为低折射率Nd≤1.50高阿贝数Vd≥70材质,前组正透镜组中至少有一个透镜为高折射率Nd≥1.83材质,负透镜组中至少有一个透镜为高阿贝数Vd≥70材质。
[0011]优选地,对焦组整体光焦度较弱,光焦度绝对值在0~0.01范围内,前组正透镜组组合光焦度较强,光焦度绝对值大于0.03,前组负透镜组组合光焦度很强,光焦度绝对值大于0.1。
[0012]优选地,后组中三胶合透镜外形轮廓为两侧凸起的鼓型透镜,对焦组中正透镜外形轮廓为弯月透镜,前组正透镜组中至少有一个双凸正透镜,负透镜组中至少有一个双凹负透镜和一个弯月负透镜,且弯月负透镜靠近投影面。
[0013]优选地,由物侧至像侧顺序,所述后组包括:第一非球面正透镜、由第一球面正透镜、第二球面负透镜以及第三球面正透镜胶合而成的三胶合透镜;所述对焦组包括:光阑孔、第四球面负透镜和第五球面正透镜;所述前组包括:第六球面正透镜、第七球面正透镜、第八球面负透镜、第九球面负透镜和第二非球面负透镜。
[0014]本技术的有益效果为:
[0015](1)通过合理使用非球面透镜和光焦度布局,投射比可达0.5,在保证最大性价比的情况下实现了近距离的大幅面投影。
[0016]本技术专利的后组使用一个玻璃非球面透镜,承担后组主要的光焦度、单色像差校正以及远心优化。由于非球面透镜表面不同孔径带具有不同的R值,使得它对于单色像差,尤其是孔径依赖性的像差,比如轴上球差和轴外球差,具备强大的校正能力,性价比远优于球面透镜,同时,为了尽可能减少温度引起的镜头跑焦,该非球面透镜采用热膨胀系数较小的玻璃材质。后组的“正



正”三胶合透镜的胶合面既有弯向光阑的,也有背向光阑的,利用胶合面上较大的光线角度以及两侧的折射率差,可以产生丰富并且多样化的高阶像差,对单色像差的校正能力很强。至于色差,通过低折射率高阿贝数的正透镜与高折射率低阿贝数的负透镜搭配,可以得到较好的校正。二级光谱则通过选择具有特殊色散系数的正透镜材质缓解。
[0017]对焦组,由一对正负透镜组成。由于对焦过程中,镜头的焦距基本维持不变,因此对焦组整体的光焦度会比较弱。光焦度较弱时,透镜的定心系数一般比较小,不易加工。由于像差校正一般需要正负光焦度的组合,因此使用分离的正负透镜,十分有利于像差的校正。对焦组在移动过程中,中心视场像差几乎不变,孔径边缘变化比较大。
[0018]前组的正透镜组由两个正透镜组成,考虑到公差问题,经常可以分裂成三个正透镜来分担光焦度,这并不是本质的差异。负透镜组由三个负透镜组成,包括两个双凹球面负透镜和一个弯月球面负透镜。弯月球面负透镜弯向光阑,主要是考虑到轴外光束入射角度过大容易造成大的像差,因此在弯月透镜的凸面,光线基本垂直入射。弯月透镜的负光焦度可以减小光线偏角,为后续透镜提供较小口径光束。两个双凹球面负透镜与正透镜组形成场曲校正系统。在光束口径较细的位置放置负透镜,口径较大的位置放置正透镜,可以利用光线高度作为杠杆,在总的光焦度绝对值之和较小的情况下,有力地校正场曲。考虑到光线角度偏大以及公差问题,可以增加负透镜来分担光焦度,实现更好的量产效果。
[0019](2)拉大后焦距离,利用XPR技术提高视觉分辨率。
[0020]专利CN211528810U使用物理分辨率只有1920*1080,如果在棱镜和镜头之间插入一个平板玻璃,让平板玻璃按照一定的倾斜角度做周期往返运动,可以实现光线的微小偏移,如果使得光束按照“右





上”的顺序依次偏移0.5像素宽度,那么通过人眼的视觉暂留效应,当这样的光束偏移达到一定的速度时,可以在人脑内叠加出3840*2160的视觉分辨率,提升观影效果,这被称为DLP的XPR技术。
[0021]XPR技术需要更长的后焦,以容纳振镜以及避免振镜和DMD的结构干涉。这增加了镜头的难度,但通过在后组使用非球面透镜,可以减小设计难度。
附图说明
[0022]附图用来提供对本技术的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本实用
新型的实施例一起用于解释本技术,并不构成对本技术的限制。在附图中:
[0023]图1是本技术的广角短焦投影镜头的结构示意图;
[0024]图2是本技术2(a)、图2(b)以及图2(c)分别为本技术的后组、对焦组以及前组的结构示意图;
[0025]图3为本技术投影镜头的光线路径示意图;
[0026]图4为光线经过本技术投影镜头的实际场景示意图;
[0027]图5为本技术成像质量的模拟图,其中图5(a)和图5(b)分别为本技术的广角短焦投影镜头在20℃下,81英寸和238英寸投影画面时,屏幕处的垂轴色差图,81英寸投影画面尺寸时,像素大小为937um,本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种广角短焦投影镜头,包括后组、对焦组和前组三部分,其特征在于:后组至少含有一个非球面透镜和一个胶合透镜;对焦组至少含有一组正负透镜;前组包含大光焦度的正透镜组和负透镜组。2.根据权利要求1所述的一种广角短焦投影镜头,其特征在于:后组非球面透镜为最靠近棱镜的第一透镜,胶合透镜为三胶合透镜且靠近光阑;对焦组中的负透镜靠近光阑;前组的大光焦度正透镜组仅由若干正透镜组成,负透镜组仅由若干负透镜组成,且正透镜组靠近对焦组,负透镜组靠近投影面。3.根据权利要求1所述的一种广角短焦投影镜头,其特征在于:后组三胶合透镜中,透镜的正负分布为:正



正,其中负透镜为高折射率Nd≥1.83低阿贝数Vd≤40材质,正透镜为低折射率Nd≤1.50高阿贝数Vd≥70材质;前组正透镜组中至少有一个透镜为高折射率Nd≥1.83材质,负透镜组中至少有一个透镜为高阿贝数Vd≥70材质。4...

【专利技术属性】
技术研发人员:冯水萍
申请(专利权)人:冯水萍
类型:新型
国别省市:

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