一种前组调焦定焦投影镜头制造技术

本发明专利技术涉及一种前组调焦定焦投影镜头，主要用于ＤＭＤ数字微镜阵列反射投影系统（ＤＬＰ），其主要特点是：镜头中的光学系统是由具有负光焦度的调焦组［Ｕ１］和正光焦度的固定组［Ｕ２］以及正光焦度的场镜［Ｕ３］组成，［Ｕ１］、［Ｕ２］、［Ｕ３］沿光轴从屏幕侧向像平面侧的顺序排列。其中通过［Ｕ１］组的前后移动，实现各种不同投影距离的成像要求。该系统具有前组调焦、结构简单、镜头未段口径较小和长后工作距离等特点，镜头中的透镜全部采用球面透镜，工艺性好，适应批量生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学器具
，一种适合在DLP投影仪上与非远心照明光路配套 使用的前组调焦定焦投影镜头。
技术介绍
DLP投影显示技术在近几年来迅速发展，其核心部件主要采用的是由美国德州仪 器公司独家掌握并开发的DMD数字图像芯片。DLP投影照明光路系统主要有两大类型全 反射棱镜(TIR棱镜)远心光路系统和折反射非远心光路系统。与照明光路相匹配的投影 显示镜头对应也有两种类型像方远心成像系统和非远心成像系统。本投影镜头属于后者。近年来，大功率LED发光芯片技术取得了迅猛发展。之前，DLP投影光机所用光源 多为UHP (超高压汞灯)，其体积大，不便于携带。采用LED光源的投影机体积将极大缩小， 方便随身携带。本投影镜头结构紧凑、轮廓外径小，适合用于便携式LED投影镜头。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够与DMD数字图像芯片相匹配，且结构紧凑、在具有 较长后工作距离的同时达到了满意的成像质量、适合批量生产要求的前组调焦定焦投影镜 头。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案是该前组调焦定焦投影镜头，具有光 学系统透镜组，所述光学系统透镜组由具有负光焦度的调焦组和正光焦度的固定组以及正 光焦度的场镜组成，所述调焦组U1、固定组U2和场镜U3沿光轴从屏幕侧向像平面侧的顺 序排列，所述调焦组Ul由负透镜Ll组成；所述固定组U2从屏幕侧向像面方向依次由负透 镜L2、正透镜L3、正透镜L4、正透镜L5、负透镜L6、负透镜L7和正透镜L8组成，其中负透 镜L7、正透镜L8组成一个双胶合透镜组，固定组U2总的焦距为正；所述场镜组U3由正透 镜L9组成。所述调焦组Ul的组合焦距为Π，固定组U2的焦距为f2，应满足下列不等式1. 25<|fl/f2| < 1.95，固定组U2和场镜U3之间的距离d(Ul-U2)满足以下不等式0. 8HIMA<d(Ul-U2) < 1. 25HIMA，其中HIMA是最大像面直径。所述双胶合透镜组中的负、正透镜分别由火石玻璃和冕牌玻璃构成。所述调焦组U1、固定组U2和场镜U3中各透镜均为球面透镜。采用上述技术方案的有益效果该定焦投影镜头为前组移动式调焦，包括三组光 学透镜组，依次是调焦组Ul，固定组U2，场镜U3，其中场镜U3与照明光路共用。照明系统光 束经过位于镜组U2和U3之间的反光板将光束反射，反射后的光束经场镜U3投射到DMD上。 DMD将来自照明光源的光束通过微反射镜的翻转反射进入投影镜头的入瞳，光束第二次经 过场镜U3和固定组U2、调焦组Ul将图像投射到屏幕上。对光线具有发散作用的调焦组Ul 将远距离的物成像在固定组U2的物方2倍焦距附近的位置，使固定组U2处于放大率为-1 的位置附近，这样有利于为实现一定的投影距离范围内不至于调焦组的移动距离过长而增加系统的总长。因此，对于不同距离的投影图像可通过调焦组Ul的前后移动进行调焦。在 调焦过程中，固定组U2和场镜U3组到像面总的距离保持不变，固定组对光束进行矫正压缩 达到缩小镜头末端口径的目的。本专利技术的优点在于1、系统中全部采用常规玻璃透镜，有利于保证加工工艺性和装配的简便性，提高 了产品成品率和生产效率，降低了产品的成本，更适应批量生产。2、在保证成像质量的同时拥有长后工作距离，实现了较小的镜头末端轮廓口径， 为在镜头末端放置照明系统的反光板等设置提供了合适的工作空间。3、通过前端透镜组的移动保证了整个投影范围内成像质量的一致性，并能保持较 高水准的像差矫正，相对整组调焦的结构而言，其结构更为紧凑。4、本专利技术装置与DLP照明光路系统共用一块场镜U3，在保证照明系统的亮度和均 勻性的同时，保证了成像系统的优良像质。5、本专利技术装置与DMD数字图像芯片相匹配的出瞳距离保证系统，保证了照明系统 的光能利用率。本专利技术具有结构紧凑、调焦方便、投影图象清晰等特点。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施例作进一步详细的说明。图1是本专利技术投影镜头的结构示意图。图2是本专利技术投影镜头在500mm投影距离时的光学系统图；图3是本专利技术投影镜头在3000mm投影距离时的光学系统图；图4是本专利技术投影镜头在500mm投影距离时的光线轨迹图；图5是本专利技术投影镜头在3000mm投影距离时的光线轨迹图；图6是本专利技术投影镜头在500mm投影距离时的场曲和畸变曲线图；图7是本专利技术投影镜头在3000mm投影距离时的场曲和畸变曲线图；图8是本专利技术投影镜头在500mm投影距离时的传递函数曲线图；图9是本专利技术投影镜头在3000mm投影距离时的传递函数曲线图；图10是本专利技术投影镜头在500mm投影距离时的垂轴像差曲线图；图11是本专利技术投影镜头在3000mm投影距离时的垂轴像差曲线图；图12是本专利技术投影镜头在500mm投影距离时的点列图；图13是本专利技术投影镜头在3000mm投影距离时的点列图。具体实施例方式结合图1，参看图2、图3，本专利技术前组调焦定焦投影镜头，主要部件包括调焦压圈 1、调焦镜筒2、压圈3、调焦限位环4、调焦限位螺钉5、调焦限位套筒6、隔圈7、主镜筒8、隔 圈9、隔圈10以及光学系统透镜组，光学系统透镜组由具有负光焦度的调焦组Ul和正光焦 度的固定组U2以及正光焦度的场镜U3组成，且调焦组U1、固定组U2和场镜U3沿光轴从屏 幕侧向像平面侧的顺序排列。其中调焦镜筒2通过多头螺纹和主镜筒8连接在一起，其前 部套装有调焦压圈1，转动调焦压圈1，可带动调焦镜筒2随之转动，实现调焦组Ul的调焦 功能。同时由安装在调焦镜筒2上的调焦限位环4限止其移动的最大位移。调焦限位螺钉5固定在主镜筒8上，其对调焦限位环4的位置起圆周阻挡作用。负透镜Ll通过压圈组装 在调焦镜筒2内，构成调焦组U1，其焦距为负；负透镜L2、正透镜L3、正透镜L4、正透镜L5、 负透镜L6、负透镜L7、正透镜L8依次组装在主镜筒8内，构成固定组U2，其中负透镜L7、 正透镜L8分别由火石玻璃和冕牌玻璃构成，组成一个双胶合透镜组，固定组U2总的焦距为 正。场镜组U3从屏幕侧向像面方向由正透镜L9组成，场镜组的焦距为正，场镜L9为成像 系统和照明系统共用透镜。这样，由正负透镜的互相搭配可以保证在不同投影距离时，调焦 组前后移动带来的像差能得到充分矫正，为了保证后端的透镜口径尺寸较小，系统光栏设 置在镜头的后部。否则，在满足后端透镜口径小的情况下，像差的矫正变得困难。还可以通 过适当加大前端透镜的口径，使得光束的轨迹更加平滑。本专利技术的前组调焦定焦投影镜头中的光学系统透镜组采用9片透镜结构，其中调 焦组、固定组U2]和场镜中各正透镜由具有低色散的冕牌玻璃构成。图2是500mm 投影距离时系统图，图3是3000mm投影距离时系统图，dl是500mm投影距离时时两移动组 即Ul与U2之间的间隔，ds是3000mm投影距离时时Ul与U2之间的间隔。本专利技术为前组 移动调焦的定焦系统，相对常规的整组移动调焦的定焦镜头来说，省去了导向筒，这样可以 使得结构进一步紧凑。为了能使变焦投影镜头在不同的投影距离成像清晰，分配在调焦组Ul的光焦度 要合理，并且满足下列不等式1. 25 < |fl/f2| <1.95，其中fl为调焦组Ul的组合焦距，f2 为固定组的组合焦距，根据本专利技术，同时满足本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种前组调焦定焦投影镜头，具有光学系统透镜组，其特征在于：所述光学系统透镜组由具有负光焦度的调焦组［Ｕ１］和正光焦度的固定组［Ｕ２］以及正光焦度的场镜［Ｕ３］组成，所述调焦组［Ｕ１］、固定组［Ｕ２］和场镜［Ｕ３］沿光轴从屏幕侧向像平面侧的顺序排列，所述调焦组［Ｕ１］由负透镜［Ｌ１］组成；所述固定组［Ｕ２］从屏幕侧向像面方向依次由负透镜［Ｌ２］、正透镜［Ｌ３］、正透镜［Ｌ４］、正透镜［Ｌ５］、负透镜［Ｌ６］、负透镜［Ｌ７］和正透镜［Ｌ８］组成，其中负透镜［Ｌ７］、正透镜［Ｌ８］组成一个双胶合透镜组，固定组［Ｕ２］总的焦距为正；所述场镜组［Ｕ３］由正透镜［Ｌ９］组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹红曲，李跃甫，赵武，
申请(专利权)人：利达光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]