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      光學鏡頭及投影儀的制作方法

      文檔序號:11421830閱讀:527來源:國知局
      光學鏡頭及投影儀的制造方法與工藝

      本實用新型涉及光學系統(tǒng)領域,具體而言,涉及一種光學鏡頭及投影儀。



      背景技術:

      光學鏡頭是投影系統(tǒng)中必不可少的部件,隨著現(xiàn)在人們對投影儀的需求量越來越大,對投影儀的要求也越來越高,現(xiàn)有的投影儀基本對投射光不產(chǎn)生偏移,即投射光沿著光學鏡頭的主光軸方向傳播,進而成像到投影屏幕上,當需要在較高位置處成像時,則需要將投影儀舉高或者懸掛在空中,很不方便。



      技術實現(xiàn)要素:

      本實用新型的目的在于提供一種光學鏡頭及投影儀,其能夠有效的改善上述問題。

      本實用新型的實施例是這樣實現(xiàn)的:

      第一方面,本實用新型提供了一種光學鏡頭,其包括第一雙凸透鏡、平凸透鏡、第二雙凸透鏡、雙凹透鏡、彎月透鏡以及非球面透鏡,入射光束入射到所述第一雙凸透鏡,經(jīng)所述第一雙凸透鏡匯聚后入射到所述平凸透鏡,經(jīng)所述平凸透鏡匯聚后入射到所述第二雙凸透鏡,經(jīng)所述第二雙凸透鏡匯聚后入射到所述雙凹透鏡,經(jīng)所述雙凹透鏡發(fā)散后入射到所述彎月透鏡,經(jīng)所述彎月透鏡匯聚后入射到所述非球面透鏡,經(jīng)所述非球面透鏡發(fā)散出射后偏離所述光學鏡頭的主光軸成像,其中,所述入射光束的中心線與所述光學鏡頭的主光軸平行且不共線。

      在本實用新型較佳的實施例中,上述光學鏡頭為投影鏡頭,所述光學鏡頭滿足tanθ1/tanθ2>7/3,其中,θ1為所述光學鏡頭主光軸一側的視角,θ2為所述光學鏡頭主光軸另一側的視角。

      在本實用新型較佳的實施例中,上述光學鏡頭為投影鏡頭,所述光學鏡頭投射比滿足λ=L/D=1.6:1,其中,λ為所述光學鏡頭投射比,L為所述光學鏡頭到像的距離,D為成像的寬度。

      在本實用新型較佳的實施例中,上述光學鏡頭滿足0<TTL/F≤2.26,其中,TTL為所述光學鏡頭的光學長度,F(xiàn)為所述光學鏡頭的焦距。

      在本實用新型較佳的實施例中,上述光學鏡頭的焦距F=10.6。

      在本實用新型較佳的實施例中,上述光學鏡頭還包括光闌,所述光闌位于所述雙凹透鏡和所述彎月透鏡之間。

      在本實用新型較佳的實施例中,上述第二雙凸透鏡和所述雙凹透鏡組成膠合透鏡。

      在本實用新型較佳的實施例中,上述非球面透鏡由塑料制成。

      在本實用新型較佳的實施例中,上述第一雙凸透鏡、所述平凸透鏡、所述第二雙凸透鏡以及所述雙凹透鏡為玻璃球面透鏡。

      第二方面,本實用新型提供了一種投影儀,其包括鏡筒和光學鏡頭,所述光學鏡頭安裝于所述鏡筒中。

      本實用新型提供的光學鏡頭,包括第一雙凸透鏡、平凸透鏡、第二雙凸透鏡、雙凹透鏡、彎月透鏡以及非球面透鏡。入射光束的中心線與該光學鏡頭的主光軸平行不共線的入射,依次經(jīng)第一雙凸透鏡、平凸透鏡、第二雙凸鏡頭、雙凹透鏡、彎月透鏡以及非球面透鏡作用出射后偏離光學鏡頭的主光軸成像。該光學鏡頭通過透鏡的配合使出射光偏離該光學鏡頭的主光軸成像,當需要在較高位置處成像時,采用該光學鏡頭的投影儀不需要根據(jù)成像位置的提高而變化。

      本實用新型的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書闡述,并且,部分地從說明書中變得顯而易見,或者通過實施本實用新型實施例而了解。本實用新型的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現(xiàn)和獲得。

      附圖說明

      為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案,下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹,應當理解,以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例,因此不應被看作是對范圍的限定,對于本領域普通技術人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關的附圖。通過附圖所示,本實用新型的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖,重點在于示出本實用新型的主旨。

      圖1示出了本實用新型實施例提供的光學鏡頭的一種結構示意圖;

      圖2示出了本實用新型實施例提供的膠合透鏡的結構示意圖;

      圖3示出了本實用新型實施例提供的光學鏡頭的另一種結構示意圖;

      圖4示出了本實用新型實施例提供的投影儀的結構示意圖。

      圖標:100-光學鏡頭;110-第一雙凸透鏡;120-平凸透鏡;130-第二雙凸透鏡;140-雙凹透鏡;150-彎月透鏡;160-非球面透鏡;170-主光軸;180-光闌;200-投影儀;210-鏡筒;l-中心線;P-屏幕。

      具體實施方式

      為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚,下面將結合本實用新型實施例中的附圖,對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例是本實用新型一部分實施例,而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

      因此,以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍,而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基于本實用新型中的實施例,本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本實用新型保護的范圍。

      應注意到:相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項,因此,一旦某一項在一個附圖中被定義,則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

      在本實用新型的描述中,需要說明的是,術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系,或者是該實用新型產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關系,僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作,因此不能理解為對本實用新型的限制。此外,術語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述,而不能理解為指示或暗示相對重要性。

      此外,術語“水平”、“豎直”、“懸垂”等術語并不表示要求部件絕對水平或懸垂,而是可以稍微傾斜。如“水平”僅僅是指其方向相對“豎直”而言更加水平,并不是表示該結構一定要完全水平,而是可以稍微傾斜。

      在本實用新型的描述中,還需要說明的是,除非另有明確的規(guī)定和限定,術語“設置”、“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解,例如,可以是固定連接,也可以是可拆卸連接,或一體地連接;可以是機械連接,也可以是電連接;可以是直接相連,也可以通過中間媒介間接相連,可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言,可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

      請參照圖1,本實施例提供一種光學鏡頭100,作為一種方式,所述光學鏡頭100從物側到像側依次包括第一雙凸透鏡110、平凸透鏡120、第二雙凸透鏡130、雙凹透鏡140、彎月透鏡150以及非球面透鏡160,其中,物側表示在光學鏡頭100中光束入射的一側,像側表示在光學鏡頭100中光束出射的一側。

      其中,在本實施例中,入射光束的中心線l與所述光學鏡頭100的主光軸170平行不共線的入射到所述第一雙凸透鏡110,經(jīng)過所述第一雙凸透鏡110匯聚后入射到所述平凸透鏡120,再經(jīng)所述平凸透鏡120匯聚后入射到所述第二雙凸透鏡130,再經(jīng)所述第二雙凸透鏡130匯聚后入射到所述雙凹透鏡140,經(jīng)所述雙凹透鏡140發(fā)散后入射到所述彎月透鏡150,經(jīng)所述彎月透鏡150匯聚后入射到所述非球面透鏡160,最后經(jīng)所述非球面透鏡160發(fā)散出射后偏離所述光學鏡頭100的主光軸170成像,可以理解的,中心線l為整個入射光束的中心線,在本實施例中,以兩束光束來表示入射光束。

      其中,在本實施例中,用一組光線將物體的形狀投射到一個平面上去,即入射光束經(jīng)反射濾光等一系列操作后入射到所述光學鏡頭100,作為一種方式,該入射光束呈錐形發(fā)散入射到所述光學鏡頭100,該錐形光束的中心線l與該光學鏡頭100的主光軸170平行不共線,即該入射光束的中心線l可以位于所述光學鏡頭100的主光軸170的上側,也可以位于所述光學鏡頭100的主光軸170的下側,可以理解的,入射到所述光學鏡頭100的光束沿所述光學鏡頭100的主光軸170不對稱。

      其中,在本實用新型的一種實施方式中,該光學鏡頭100從物側到像側的第一個透鏡為第一雙凸透鏡110,即該透鏡物側表面為凸面、像側表面也為凸面且具有正光焦度,對入射光束進行匯聚作用,可以有效的矯正整個光學系統(tǒng)的像差,實現(xiàn)所述光學鏡頭100的小畸變,同時還有利于縮短整個光學鏡頭100的長度,實現(xiàn)小型化的要求,使得整個光學系統(tǒng)的像差和尺寸到達一個較好的平衡。其中,所述第一雙凸透鏡110是用透明物質制成的表面為球面的光學元件,即所述第一雙凸透鏡110可以由玻璃制成、可以由水晶制成,也可以由塑料制成等等,作為一種方式,所述第一雙凸透鏡110為玻璃球面透鏡,即該第一雙凸透鏡110由玻璃材料制成,成本低廉且具有較高的成像特性,同時,玻璃材料的穩(wěn)定性有利于在不同溫度變化范圍內仍然保持解像清晰。

      作為一種方式,入射光束經(jīng)所述第一雙凸透鏡110匯聚作用后,入射到所述平凸透鏡120,在本實施例中,所述平凸透鏡120凸面凸向物側,對入射的光束進行匯聚作用,在本實施例中,所述平凸透鏡120是用透明物質制成的表面為球面的光學元件,即所述平凸透鏡120可以由玻璃制成、可以由水晶制成,也可以由塑料制成等等,作為一種方式,所述平凸透鏡120為玻璃球面透鏡,即該平凸透鏡120由玻璃材料制成,成本低廉且具有較高的成像特性。

      其中,入射光束經(jīng)過所述平凸透鏡120的匯聚作用以后,入射到所述第二雙凸透鏡130,其中,所述第二雙凸透鏡130物側表面為凸面、像側表面也為凸面,對入射的光束起匯聚作用,再將匯聚后的光束入射到所述雙凹透鏡140,作為一種方式,所述第二雙凸透鏡130是用透明物質制成的表面為球面的光學元件,即所述第二雙凸透鏡130可以由玻璃制成、可以由水晶制成,也可以由塑料制成等等,作為一種方式,所述第二雙凸透鏡130為玻璃球面透鏡,即該第二雙凸透鏡130由玻璃材料制成,成本低廉且具有較高的成像特性。

      在本實施例中,入射光束經(jīng)所述第二雙凸透鏡130匯聚后,入射到所述雙凹透鏡140,其中,所述雙凹透鏡140物側表面為凹面,像側表面也為凹面,對入射的光束起發(fā)散作用,其中,該雙凹透鏡140是用透明物質制成的表面為球面的光學元件,即所述雙凹透鏡140可以由玻璃制成、可以由水晶制成,也可以由塑料制成等等,作為一種方式,所述雙凹透鏡140為玻璃球面透鏡,即該雙凹透鏡140由玻璃材料制成,成本低廉且具有較高的成像特性。

      請參照圖2,在本實施例的一種實施方式中,所述第二雙凸透鏡130和所述雙凹透鏡140組成膠合透鏡,其中,所述第二雙凸透鏡130和所述雙凹透鏡140組成膠合透鏡后,有效的矯正色差,改善光學鏡頭100的成像特性。

      其中,在本實施例中,入射光束經(jīng)過所述雙凹透鏡140發(fā)散后,入射到所述彎月透鏡150,作為一種方式,所述彎月透鏡150為正彎月透鏡,該彎月透鏡150將入射的光束匯聚并且最大限度的減少三階球差,以獲取更好的焦距效果。

      作為一種方式,入射光束經(jīng)過彎月透鏡150匯聚后入射到所述非球面透鏡160,其中,非球面透鏡160相較于其他的球面透鏡具有更佳的曲率半徑,可以維持良好的相差修正,以獲得該光學鏡頭100所需要的性能,同時,在保證更高的分辨率的同時,也實現(xiàn)了透鏡的小型化。其中,非球面透鏡160從中心到邊緣的曲率半徑連續(xù)發(fā)生變化,用于改進光學品質,減少光學元件,在降低成本的同時可以有效的矯正像差。

      其中,在本實施例中,所述非球面透鏡160由塑料制成,其中,塑料透鏡與玻璃透鏡相比具有更良好的可塑成型的工藝特性,并且成本低廉,作為一種方式,所述非球面透鏡160可以由亞克力板制成,也可以由聚碳酸酯制成。

      請參照圖3,作為一種實施方式,所述光學鏡頭100還包括光闌180,其中,該光闌180位于所述雙凹透鏡140和所述彎月透鏡150之間,在本實施例中,所述光闌180可以是光學元件的邊緣、框架或者是特別設置的帶孔屏障,或者是在所述光學鏡頭100中設置帶孔的金屬薄片來限制光束,其大小根據(jù)具體的需要進行設定,用于控制經(jīng)所述雙凹透鏡140發(fā)散的光束,入射到所述彎月透鏡150的多少,即調節(jié)通過的光束的強弱。

      在本實用新型的實施例中,當所述光學鏡頭100為投影鏡頭時,所述光學鏡頭100滿足tanθ1/tanθ2>7/3,其中θ1為所述光學鏡頭100主光軸170一側的視角,θ2為所述光學鏡頭100主光軸170另一側的視角,即如圖3所示,當出射光在屏幕P上成像時,所成像的最高點和最低點到所述光學鏡頭100的主光軸170的距離之比為7:3,其中,現(xiàn)有的投影鏡頭一般采用直軸式,即從光源的發(fā)光點到整個光路元件的焦點中心以及顯像,成像的中心全部同心在一個點上,整個光軸相重合,這個投影透鏡在使用時會有一定的局限性,如果要求投射出的畫面四角均勻一致,那么直軸式的投影鏡頭要求所述光學鏡頭100居于屏幕P中心并與之平行,否則就會圖像失真等等,因此,在本實施例中,所述光學鏡頭100滿足偏軸為百分之七十以上,即出射的光束中心線l不與所述光學鏡頭100的主光軸170重合,在實際應用時,投影機放置的位置可以高一些或者低一些,使得成像在屏幕P的中心位置,在不影響視線的情況下,取得更好的投影效果。

      其中,當所述光學鏡頭100為投影鏡頭時,所述光學鏡頭100的投射比滿足λ=L/D=1.6:1,其中,λ為光學鏡頭100的投射比,L為所述光學鏡頭100到像的距離,D為成像的寬度,即投影距離與投射的畫面的寬度之比為1.6:1,相較于現(xiàn)有的投影鏡頭,本實施例的投射比偏大,即當成像寬度一樣大時,光學鏡頭100到像的距離比現(xiàn)有的投影鏡頭大,能夠滿足多個觀看投影畫面,例如,電影院,會議廳等等。

      在本實施例中,所述光學鏡頭100滿足0<TTL/F≤2.26,其中,TTL為所述光學鏡頭100的光學長度,F(xiàn)為所述光學鏡頭100的焦距,即所述光學鏡頭100的第一雙凸透鏡110的物側最外點至所述光學鏡頭100的成像焦平面的距離為所述光學鏡頭100的光學長度,該光學鏡頭100的光學長度與整組焦距值比例的限定,能夠實現(xiàn)光學鏡頭100小型化的要求。

      在本實施例中,所述光學鏡頭100的整體焦距為F=10.6,即透鏡中心到光聚集的焦點之間的距離為10.6。

      請參照圖4,作為一種實施方式,本實用新型實施例還提供一種投影儀200,其包括鏡筒210以及光學鏡頭100,其中,該光學鏡頭100位于所述鏡筒210中,即該鏡筒210從物側到像側依次設置第一雙凸透鏡110、平凸透鏡120、第二雙凸透鏡130、雙凹透鏡140、彎月透鏡150以及非球面透鏡160。作為一種方式,在該投影儀200中,投影光束的中心線l與該光學鏡頭100的主光軸170平行不共線,即該投影系統(tǒng)為雙軸系統(tǒng),投影光束入射到所述第一雙凸透鏡110,經(jīng)所述第一雙凸透鏡110匯聚后入射到所述平凸透鏡120,經(jīng)所述平凸透鏡120匯聚后入射到所述第二雙凸透鏡130,經(jīng)所述第二雙凸透鏡130匯聚后入射到所述雙凹透鏡140,經(jīng)所述雙凹透鏡140發(fā)散后入射到所述彎月透鏡150,經(jīng)所述彎月透鏡150匯聚后入射到所述非球面透鏡160,經(jīng)所述非球面透鏡160發(fā)散出射后成像,使得成像偏離主光軸170,該投影儀200更加的實用。

      該光學鏡頭100的工作原理是:入射光束的中心線l與該光學鏡頭100的主光軸170平行不共線的入射到第一雙凸透鏡110,經(jīng)第一雙凸透鏡110匯聚后入射到平凸透鏡120,經(jīng)平凸透鏡120匯聚后入射到第二雙凸透鏡130,經(jīng)第二雙凸透鏡130匯聚后入射到雙凹透鏡140,經(jīng)雙凹透鏡140發(fā)散后入射到彎月透鏡150,經(jīng)該彎月透鏡150匯聚后入射到非球面透鏡160,經(jīng)所述非球面透鏡160發(fā)散出射后偏離所述光學鏡頭100的主光軸170成像,該光學鏡頭100通過透鏡的配合使出射光偏離該光學鏡頭100的主光軸170成像,當需要在較高位置處成像時,采用該光學鏡頭100的投影儀200不需要根據(jù)成像位置的提高而變化,同時,該光學鏡頭100的投射比為1.6:1,更加適用于大空間的投影。

      綜上所述,本實用新型提供的光學鏡頭100包括第一雙凸透鏡110、平凸透鏡120、第二雙凸透鏡130、雙凹透鏡140、彎月透鏡150以及非球面透鏡160。入射光束的中心線l與該光學鏡頭100的主光軸170平行不共線的入射,依次經(jīng)第一雙凸透鏡110、平凸透鏡120、第二雙凸透鏡130、雙凹透鏡140、彎月透鏡150以及非球面透鏡160作用出射后偏離所述光學鏡頭100的主光軸170成像。該光學鏡頭100通過透鏡的配合使出射光偏離該光學鏡頭100的主光軸170成像,當需要在較高位置處成像時,采用該光學鏡頭100的投影儀200不需要根據(jù)成像位置的提高而變化。

      以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已,并不用于限制本實用新型,對于本領域的技術人員來說,本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內,所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本實用新型的保護范圍之內。

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