一種高分辯率廣角投影鏡頭及投影儀的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高分辯率廣角投影鏡頭以及投影儀。該投影鏡頭焦距投射比例小于0.6，包括：沿第一方向依次設(shè)置的第一透鏡組、第二透鏡組、光闌以及第三透鏡組；同時(shí)，本發(fā)明涉及一種高分辨率廣角投影儀，其中投影儀包括被投影芯片和高分辯率廣角投影鏡頭，以第一方向?yàn)閰⒖迹煌队靶酒O(shè)置于第三透鏡組前面。通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，可以校正投影鏡頭及投影儀的色差，提高對(duì)比度和均勻性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種高分辯率廣角投影鏡頭及投影儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是 申請(qǐng)人:于2011年11月15日提出的名為“一種高分辯率廣角投影鏡頭及投影儀”、申請(qǐng)?zhí)枮?011103616755的專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)，本發(fā)明涉及光學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及高分辯率廣角投影鏡頭及投影儀。
【背景技術(shù)】
[0002]目前普遍使用的投影鏡頭的焦距較大，視場(chǎng)角較小，視場(chǎng)角一般小于60度，因此投射比例(Throw Ratio)較大，投射比例一般大于2。在投影鏡頭的實(shí)際應(yīng)用中，在投射距離為I米時(shí)，投射圖象小于50英寸，不能很好地滿足在較小空間投射較大圖象的要求。
[0003]現(xiàn)在雖然有個(gè)別型號(hào)的投影鏡頭投射比例小于1，但由于對(duì)比度和清晰度較差，色差較大或者存在視覺(jué)(TV)畸變，也不能很好地滿足市場(chǎng)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高分辯率廣角投影鏡頭及投影儀，能夠?qū)崿F(xiàn)校正色差、提高對(duì)比度和均勻性。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種高分辯率廣角投影鏡頭，其焦距投射比例小于0.6，并且包括:沿第一方向依次設(shè)置的第一透鏡組、第二透鏡組、光闌以及第三透鏡組；第二透鏡組包括沿第一方向依次設(shè)置的第三凸凹負(fù)透鏡、第一雙凸正透鏡以及第二雙凸正透鏡；第二透鏡組焦距為F2，F(xiàn)2介于30毫米與40毫米之間；第三凸凹負(fù)透鏡焦距為F2-1，F(xiàn)2-1介于75毫米與85毫米之間；第一雙凸正透鏡焦距為F2-2，F(xiàn)2-2介于75毫米與85毫米之間；第二雙凸正透鏡焦距為F2_3，F(xiàn)2_3介于60毫米與80毫米之間，第三凸凹負(fù)透鏡材料的折射率為n2-l，n2-l介于1.8與1.85之間；第一雙凸正透鏡材料的折射率為n2-2，n2-2介于1.75與1.81之間；第二雙凸正透鏡材料的折射率為n2-3,n2-3介于1.6與1.66之間，第三凸凹負(fù)透鏡與第一雙凸正透鏡為膠合或雙分離組合。
[0006]其中，鏡頭包括以第一方向?yàn)閰⒖级O(shè)置于第三透鏡組前面的棱鏡組合。
[0007]其中，第一透鏡組包括沿第一方向依次設(shè)置的第一凸凹負(fù)透鏡、凸凹非球面鏡以及第二凸凹負(fù)透鏡，或沿第一方向依次設(shè)置的第一凸凹負(fù)透鏡、凸凹非球面鏡以及第一雙凹負(fù)透鏡。
[0008]其中，第一透鏡組焦距為F1，F(xiàn)1介于-13毫米與-12毫米之間；第一凸凹負(fù)透鏡焦距為Fl-1，F(xiàn)l-1介于-120毫米與-110毫米之間；凸凹非球面鏡焦距為Fl_2，F(xiàn)1-2介于-55毫米與-45毫米之間；第二凸凹負(fù)透鏡或第一雙凹負(fù)透鏡焦距為Fl-3，F(xiàn)1-3介于-40毫米與-30毫米之間，凸凹非球面鏡的材料為有機(jī)玻璃，第一凸凹負(fù)透鏡材料的折射率為nl-1，nl-1介于1.48與1.62之間；第二凸凹負(fù)透鏡或第一雙凹負(fù)透鏡材料的折射率為nl_3，nl-3介于1.6與1.7之間。
[0009]其中，第三透鏡組包括沿第一方向依次設(shè)置的第三雙凸正透鏡、第四凹凸負(fù)透鏡、第二雙凹負(fù)透鏡、第四雙凸正透鏡、第五雙凸正透鏡、第六雙凸正透鏡以及第七雙凸正透鏡，或沿第一方向依次設(shè)置的第三雙凸正透鏡、第四凹凸負(fù)透鏡、第二雙凹負(fù)透鏡、第四雙凸正透鏡、第五凹凸正透鏡、第六雙凸正透鏡以及第七雙凸正透鏡。
[0010]其中，第三透鏡組焦距為F3，F(xiàn)3介于40毫米與50毫米之間；第三雙凸正透鏡焦距為F3-1，F(xiàn)3-1介于-300毫米與-200毫米之間；第四凹凸負(fù)透鏡焦距為F3_2，F(xiàn)3-2介于-300毫米與-200毫米之間；第二雙凹負(fù)透鏡焦距為F3-3，F(xiàn)3-3介于-100毫米與-80毫米之間；第四雙凸正透鏡焦距為F3-4，F(xiàn)3-4介于-100毫米與-80毫米之間；第五雙凸正透鏡或第五凹凸正透鏡焦距為F3-5，F(xiàn)3-5介于140毫米與160毫米之間；第六雙凸正透鏡焦距為F3-6，F(xiàn)3-6介于85毫米與110毫米之間；第七雙凸正透鏡焦距為F3_7，F(xiàn)3-7介于35毫米與45毫米之間，第三雙凸正透鏡材料的折射率為n3-l，n3-l介于1.48與-1.52之間；第四凹凸負(fù)透鏡材料的折射率為n3-2，n3-2介于1.8與1.85之間；第二雙凹負(fù)透鏡材料的折射率為n3-3，n3-3介于1.8與1.85之間；第四雙凸正透鏡材料的折射率為η3_4，η3_4介于1.48與1.52之間；第五雙凸正透鏡或第五凹凸正透鏡材料的折射率為η3-5，η3_5介于1.48與1.52之間；第六雙凸正透鏡材料的折射率為η3-6，η3-6介于1.48與1.52之間；第七雙凸正透鏡材料的折射率為η3-7，η3-7介于1.8與1.85之間，第三雙凸正透鏡、第四凹凸負(fù)透鏡、第二雙凹負(fù)透鏡和第四雙凸正透鏡為膠合組合。
[0011]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的另一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種高分辯率廣角投影儀，包括被投影芯片和上述任一項(xiàng)的高分辯率廣角投影鏡頭，以第一方向?yàn)閰⒖?，被投影芯片設(shè)置于第三透鏡組前面。
[0012]其中，投影儀包括位于第三透鏡組和被投影芯片之間的棱鏡組合。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明通過(guò)第一透鏡組、第二透鏡組和第三透鏡組分別進(jìn)行色差校正，可以實(shí)現(xiàn)更好地校正投影鏡頭的色差。并且，利用光闌和第三透鏡組可以實(shí)現(xiàn)象方遠(yuǎn)心設(shè)計(jì)，可以提高投影鏡頭的對(duì)比度和均勻性。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠校正投影鏡頭的色差，提高投影鏡頭的對(duì)比度和均勻性，滿足了投影鏡頭的市場(chǎng)需求。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明高分辯率廣角投影鏡頭一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本發(fā)明高分辯率廣角投影儀一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是本發(fā)明高分辯率廣角投影儀一實(shí)施例的光路軌跡示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0018]參閱圖1，本發(fā)明高分辨率投影儀一實(shí)施例包括:沿第一方向依次設(shè)置的第一透鏡組11、第二透鏡組12、光闌13以及第三透鏡組14。第一透鏡組11、第二透鏡組12、以及第三透鏡組14間隔設(shè)置，光闌13位于第二透鏡組12與第三透鏡組14之間。
[0019]在實(shí)際過(guò)程中，可以在沿第一方向，前后移動(dòng)第一透鏡組11實(shí)現(xiàn)調(diào)焦，也可以在沿第一方向，前后移動(dòng)第二透鏡組12實(shí)現(xiàn)調(diào)焦。
[0020]其中，設(shè)置光闌13可以實(shí)現(xiàn)象方遠(yuǎn)心光路設(shè)計(jì)，也可以提高對(duì)比度和均勻性。此夕卜，第一透鏡組11、第二透鏡組12和第三透鏡組14能夠分別進(jìn)行色差校正。[0021]鏡頭包括以第一方向?yàn)閰⒖级O(shè)置于第三透鏡組前面的棱鏡組合15，棱鏡組合15可以為熱紅外光譜棱鏡(TIR)、偏振分光棱鏡(PBS)或多棱鏡(X棱鏡)。
[0022]以第一方向?yàn)閰⒖迹煌队靶酒?6設(shè)置于第三透鏡組14前面，被投影芯片16可以為數(shù)字光處理顯示器(DLP)、硅基液晶顯示器(LCOS)或液晶顯示器(IXD)。根據(jù)不同的照明系統(tǒng)和不同的被投影芯片可以選擇不同的棱鏡組合15或者取消棱鏡組合15。
[0023]根據(jù)照明系統(tǒng)的不同，在被投影芯片16為數(shù)字光處理顯示器時(shí)，棱鏡組合15選擇熱紅外光譜棱鏡；在被投影芯片16為娃基液晶顯不器時(shí),棱鏡組合15選擇偏振分光棱鏡；在被投影芯片16為液晶顯示器時(shí)，棱鏡組合15選擇多棱鏡。另外根據(jù)不同的照明應(yīng)用，也可以選擇取消棱鏡組合15。
[0024]參閱圖2，第一透鏡組11沿第一方向依次設(shè)置第一凸凹負(fù)透鏡21、凸凹非球面鏡22、第一雙凹負(fù)透鏡23。第一凸凹負(fù)透鏡21、凸凹非球面鏡22、第一雙凹負(fù)透鏡23均為負(fù)性透鏡。第一雙凹負(fù)透鏡23可以被第二凸凹負(fù)透鏡所代替。凸凹非球面鏡22的材料為有機(jī)玻璃。通過(guò)前后移動(dòng)第一透鏡組11可以實(shí)現(xiàn)調(diào)焦的目的。
[0025]凸凹非球面鏡22可以校正TV畸變；此外，第一透鏡組11通過(guò)沿第一方向依次設(shè)置的第一凸凹負(fù)透鏡21、凸凹非球面鏡22、第一雙凹負(fù)透鏡23可以實(shí)現(xiàn)校正色差。
[0026]第一透鏡組11焦距為Fl，F(xiàn)l介于-13毫米與-12毫米之間；第一凸凹負(fù)透鏡21焦距為Fl-1，F(xiàn)l-1介于-120毫米與-110毫米之間；凸凹非球面鏡22焦距為Fl_2，F(xiàn)1-2介于-55毫米與-45毫米之間；第一雙凹負(fù)透鏡23焦距為Fl-3，F(xiàn)l-3介于-40毫米與-30毫米之間，第一凸凹負(fù)透鏡21材料的折射率為nl-1，nl-1介于1.48與1.62之間；第一雙凹負(fù)透鏡23材料的折射率為nl-3，nl-3介于1.6與1.7之間。
[0027]第二透鏡組12沿第一方向依次設(shè)置第三凸凹負(fù)透鏡31、第一雙凸正透鏡32以及第二雙凸正透鏡33。第三凸凹負(fù)透鏡31與第一雙凸正透鏡32可以為膠合組合也可以為雙分離組合。第三凸凹負(fù)透鏡31、第一雙凸正透鏡32以及第二雙凸正透鏡33均為正性透鏡。其中，前后移動(dòng)第二透鏡組12可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)調(diào)焦的目的。
[0028]第二透鏡組12通過(guò)沿第一方向依次設(shè)置第三凸凹負(fù)透鏡31、第一雙凸正透鏡32以及第二雙凸正透鏡33可以實(shí)現(xiàn)色差校正。
[0029]第二透鏡組12焦距為F2，F(xiàn)2介于30毫米與40毫米之間；第三凸凹負(fù)透鏡31焦距為F2-1，F(xiàn)2-1介于75毫米與85毫米之間；第一雙凸正透鏡32焦距為F2_2，F(xiàn)2-2介于75毫米與85毫米之間；第二雙凸正透鏡33焦距為F2-3，F(xiàn)2-3介于60毫米與80毫米之間，第三凸凹負(fù)透鏡31材料的折射率為n2-l，n2-l介于1.8與1.85之間；第一雙凸正透鏡32材料的折射率為n2-2，n2-2介于1.75與1.81之間；第二雙凸正透鏡33材料的折射率為n2-3，n2-3介于1.6與1.66之間，第三凸凹負(fù)透鏡31與第一雙凸正透鏡21為膠合或雙分離組合。
[0030]第三透鏡組14沿第一方向依次設(shè)置第三雙凸正透鏡41、第四凹凸負(fù)透鏡42、第二雙凹負(fù)透鏡43、第四雙凸正透鏡44、第五凹凸正透鏡45、第六雙凸正透鏡46以及第七雙凸正透鏡47。所述第五凹凸正透鏡45可以被第五雙凸正透鏡所代替；所述第三雙凸正透鏡41、所述第四凹凸負(fù)透鏡42、所述第二雙凹負(fù)透鏡43和第四雙凸正透鏡44均為負(fù)性透鏡且為膠合組合；第五凹凸正透鏡45，第六雙凸正透鏡46，第七雙凸正透鏡47均為正性透鏡。
[0031]第三透鏡組14可以校正色差，第三透鏡組14與光闌13組成象方遠(yuǎn)心設(shè)計(jì)，可以提高對(duì)比度和均勻性。
[0032]第三透鏡組14焦距為F3，F(xiàn)3介于40毫米與50毫米之間；第三雙凸正透鏡41焦距為F3-1，F(xiàn)3-1介于-300毫米與-200毫米之間；第四凹凸負(fù)透鏡42焦距為F3_2，F(xiàn)3_2介于-300毫米與-200毫米之間；第二雙凹負(fù)透鏡43焦距為F3-3，F(xiàn)3-3介于-100毫米與-80毫米之間；第四雙凸正透鏡44焦距為F3-4，F(xiàn)3-4介于-100毫米與-80毫米之間；第五凹凸正透鏡45焦距為F3-5，F(xiàn)3-5介于140毫米與160毫米之間；第六雙凸正透鏡46焦距為F3-6，F(xiàn)3-6介于85毫米與110毫米之間；第七雙凸正透鏡47焦距為F3_7，F(xiàn)3_7介于35毫米與45毫米之間，第三雙凸正透鏡41材料的折射率為n3-l，n3_l介于1.48與-1.52之間；第四凹凸負(fù)透鏡42材料的折射率為n3-2，n3-2介于1.8與1.85之間；第二雙凹負(fù)透鏡43材料的折射率為n3-3，n3-3介于1.8與1.85之間；第四雙凸正透鏡44材料的折射率為n3-4，n3-4介于1.48與1.52之間；第五凹凸正透鏡45材料的折射率為n3_5，n3_5介于1.48與1.52之間；第六雙凸正透鏡46材料的折射率為η3_6，η3_6介于1.48與1.52之間；第七雙凸正透鏡47材料的折射率為η3-7，η3-7介于1.8與1.85之間。
[0033]根據(jù)對(duì)第一透鏡組、第一透鏡組以及第三透鏡組內(nèi)部各個(gè)透鏡參數(shù)的設(shè)定，可以實(shí)現(xiàn)增大鏡頭的視場(chǎng)角，降低投·射比例的目的，較好的滿足在較小空間投射較大圖像的要求。
[0034]下面以0.65英寸DMD芯片為例，給出本發(fā)明一高分辨率廣角投影鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)
實(shí)施例的參數(shù)。投影鏡頭的參數(shù)如下:
[0035]
【權(quán)利要求】
1.一種高分辯率廣角投影鏡頭，其特征在于，其焦距投射比例小于0.6，并且包括: 沿第一方向依次設(shè)置的第一透鏡組、第二透鏡組、光闌以及第三透鏡組； 所述第二透鏡組包括沿第一方向依次設(shè)置的第三凸凹負(fù)透鏡、第一雙凸正透鏡以及第二雙凸正透鏡； 所述第二透鏡組焦距為F2，F(xiàn)2介于30毫米與40毫米之間；所述第三凸凹負(fù)透鏡焦距為F2-1，F(xiàn)2-1介于75毫米與85毫米之間；所述第一雙凸正透鏡焦距為F2_2，F(xiàn)2_2介于75毫米與85毫米之間；所述第二雙凸正透鏡焦距為F2-3，F(xiàn)2-3介于60毫米與80毫米之間，所述第三凸凹負(fù)透鏡材料的折射率為n2-l，n2-l介于1.8與1.85之間；所述第一雙凸正透鏡材料的折射率為n2-2，n2-2介于1.75與1.81之間；所述第二雙凸正透鏡材料的折射率為n2-3，n2-3介于1.6與1.66之間，所述第三凸凹負(fù)透鏡與所述第一雙凸正透鏡為膠合或雙分離組合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辯率廣角投影鏡頭，其特征在于: 所述鏡頭包括以第一方向?yàn)閰⒖级O(shè)置于第三透鏡組前面的棱鏡組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辯率廣角投影鏡頭，其特征在于: 所述第一透鏡組包括 沿第一方向依次設(shè)置的第一凸凹負(fù)透鏡、凸凹非球面鏡以及第二凸凹負(fù)透鏡，或沿第一方向依次設(shè)置的第一凸凹負(fù)透鏡、凸凹非球面鏡以及第一雙凹負(fù)透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高分辯率廣角投影鏡頭，其特征在于: 所述第一透鏡組焦距為Fl，F(xiàn)l介于-13毫米與-12毫米之間；所述第一凸凹負(fù)透鏡焦距為Fl-1，F(xiàn)l-1介于-120毫米與-110毫米之間；所述凸凹非球面鏡焦距為Fl_2，F(xiàn)1-2介于-55毫米與-45毫米之間；所述第二凸凹負(fù)透鏡或第一雙凹負(fù)透鏡焦距為Fl-3，F(xiàn)1-3介于-40毫米與-30毫米之間，所述凸凹非球面鏡的材料為有機(jī)玻璃，所述第一凸凹負(fù)透鏡材料的折射率為nl-1，nl-1介于1.48與1.62之間；所述第二凸凹負(fù)透鏡或第一雙凹負(fù)透鏡材料的折射率為nl-3，nl-3介于1.6與1.7之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辯率廣角投影鏡頭，其特征在于: 所述第三透鏡組包括沿第一方向依次設(shè)置的第三雙凸正透鏡、第四凹凸負(fù)透鏡、第二雙凹負(fù)透鏡、第四雙凸正透鏡、第五雙凸正透鏡、第六雙凸正透鏡以及第七雙凸正透鏡，或沿第一方向依次設(shè)置的第三雙凸正透鏡、第四凹凸負(fù)透鏡、第二雙凹負(fù)透鏡、第四雙凸正透鏡、第五凹凸正透鏡、第六雙凸正透鏡以及第七雙凸正透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高分辯率廣角投影鏡頭，其特征在于: 所述第三透鏡組焦距為F3，F(xiàn)3介于40毫米與50毫米之間；所述第三雙凸正透鏡焦距為F3-1，F(xiàn)3-1介于-300毫米與-200毫米之間；所述第四凹凸負(fù)透鏡焦距為F3_2，F(xiàn)3-2介于-300毫米與-200毫米之間；所述第二雙凹負(fù)透鏡焦距為F3-3，F(xiàn)3-3介于-100毫米與-80毫米之間；所述第四雙凸正透鏡焦距為F3-4，F(xiàn)3-4介于-100毫米與-80毫米之間；所述第五雙凸正透鏡或第五凹凸正透鏡焦距為F3-5，F(xiàn)3-5介于140毫米與160毫米之間；所述第六雙凸正透鏡焦距為F3-6，F(xiàn)3-6介于85毫米與110毫米之間；所述第七雙凸正透鏡焦距為F3-7，F(xiàn)3-7介于35毫米與45毫米之間，所述第三雙凸正透鏡材料的折射率為n3_l，n3-l介于1.48與-1.52之間；所述第四凹凸負(fù)透鏡材料的折射率為n3_2，n3_2介于1.8與1.85之間；所述第二雙凹負(fù)透鏡材料的折射率為n3-3，n3_3介于1.8與1.85之間；所述第四雙凸正透鏡材料的折射率為n3-4，n3-4介于1.48與1.52之間；所述第五雙凸正透鏡或第五凹凸正透鏡材料的折射率為n3-5，n3-5介于1.48與1.52之間；所述第六雙凸正透鏡材料的折射率為n3-6，n3-6介于1.48與1.52之間；所述第七雙凸正透鏡材料的折射率為n3-7，n3-7介于1.8與1.85之間，所述第三雙凸正透鏡、所述第四凹凸負(fù)透鏡、所述第二雙凹負(fù)透鏡和所述第四雙凸正透鏡為膠合組合。
7.一種高分辯率廣角投影儀，其特征在于，包括被投影芯片和如權(quán)利要求1、3?6中任一項(xiàng)所述的高分辯率廣角投影鏡頭，以第一方向?yàn)閰⒖迹霰煌队靶酒O(shè)置于第三透鏡組前面。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高分辯率廣角投影儀，其特征在于，所述投影儀包括:位于第三透鏡組和被投影芯片之 間的棱鏡組合。
【文檔編號(hào)】G02B13/06GK103439783SQ201310378928
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月15日
【發(fā)明者】劉美鴻 申請(qǐng)人:深圳市億思達(dá)顯示科技有限公司