超短焦投影鏡頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是涉及超短焦投影鏡頭。
【背景技術(shù)】
[0002]超短焦投影鏡頭能夠有效地縮短投影機(jī)的投影距離，是目前市面上短距離投射大尺寸畫面的重要解決途徑。
[0003]在縮短投影鏡頭焦距的設(shè)計(jì)上有三種方式:折射式、反射式和混合式。折射式設(shè)計(jì)的鏡頭全部由透鏡組成，包括球面透鏡或非球面透鏡，由于這種設(shè)計(jì)的鏡頭其透鏡鏡片的數(shù)量較大且種類繁多，因此結(jié)構(gòu)往往較復(fù)雜，不利于制造。反射式設(shè)計(jì)的鏡頭全部由反射鏡組成，包括球面或非球面的反射鏡，反射鏡可以是凸面、凹面或平面反射鏡，但非球面反射鏡的加工及檢測的難度較大，多片的反射鏡無疑增大了鏡頭的成本和制造難度?；旌鲜皆O(shè)計(jì)的鏡頭綜合了折射式和反射式的技術(shù)特點(diǎn)，采用了透鏡和反射鏡相結(jié)合的設(shè)計(jì)方式，是目前市面上超短焦投影鏡頭的主流方案。
[0004]目前也有很多種基于先折射后反射的混合式設(shè)計(jì)原理的結(jié)構(gòu)被提出?；谙日凵浜蠓瓷涞幕旌鲜皆O(shè)計(jì)原理的鏡頭或系統(tǒng)，但是由于需要在較短的距離內(nèi)投射出尺寸較大的畫面，要求低透射比，以至于投射出的圖像會存在畸變、球差或色差等，景深和像面亮度均難以控制，所得的圖像質(zhì)量不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種超短焦投影鏡頭，能夠短距離投影大圖像，并且提高成像質(zhì)量。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種超短焦投影鏡頭，用于將顯示器顯示的第一圖像成像為放大的第二圖像，該超短焦投影鏡頭包括沿光路前后排列的第一透鏡組、孔徑光闌、第二透鏡組和反射鏡。第一透鏡組用于將所述第一圖像成像為第一中間像?？讖焦怅@設(shè)置在所述第一中間像的成像位置處。第二透鏡組用于將所述第一中間像成像為第二中間像。反射鏡位于所述第二透鏡組的后方，用于將所述第二中間像反射，形成放大的第二圖像。所述第一透鏡組、所述孔徑光闌和所述第二透鏡組具有同一主光軸；所述超短焦投影鏡頭的透射比為0.2?0.25，焦距為-2.9mm?-3.2mm，所述第一圖像相對于主光軸的偏移量大于120%。
[0007]其中，所述反射鏡為平面鏡或者凹面反射鏡。
[0008]其中，當(dāng)所述反射鏡為凹面反射鏡時(shí)，所述凹面反射鏡與所述第一透鏡組具有同一主光車由。
[0009]其中，所述凹面反射鏡的凹面為自由曲面。
[0010]其中，所述反射鏡設(shè)在所述第二中間像之后。
[0011]其中，所述第一透鏡組包括沿光路依次排列的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡和第五透鏡；所述第一透鏡為一雙凸透鏡，所述第二透鏡為一雙凸透鏡，所述第三透鏡為一凸凹透鏡，所述第四透鏡為一雙凹透鏡，所述第五透鏡為一凸凹透鏡。
[0012]其中，所述第四透鏡和所述第五透鏡膠合為一個(gè)整體。
[0013]其中，所述第四透鏡的折射率高于所述第五透鏡；所述第四透鏡的色散大于第五透鏡的色散；所述第四透鏡的阿貝數(shù)低于所述第五透鏡的阿貝數(shù)。
[0014]其中，所述第二透鏡組中至少包含有一片非球面透鏡。
[0015]其中，所述第二透鏡組包括沿光路依次排列的第六透鏡、第七透鏡、第八透鏡、第九透鏡、第十透鏡、第十一透鏡，第十二透鏡和第十三透鏡；所述第六透鏡為一雙凸透鏡，所述第七透鏡為一雙凸透鏡，所述第八透鏡為一凸凹透鏡，所述第九透鏡為一凹凸透鏡，所述第十透鏡為一雙凹透鏡，所述第十一透鏡為一非球面透鏡，所述十二透鏡為一凹凸透鏡，所述第十三透鏡為一凹凸透鏡。
[0016]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)明通過設(shè)置具有相同主光軸的第一透鏡組和第二透鏡組，使進(jìn)入投影鏡頭的第一圖像經(jīng)過第一透鏡組折射形成第一中間像，第一中間像經(jīng)過第二透鏡組折射成像為第二中間像，且通過反射鏡將第二中間像反射而形成放大的第二圖像。由于本發(fā)明先利用第一透鏡組形成畸變量小的第一中間像，再通過第二透鏡組修正且放大第一中間像而形成第二中間像，最后通過反射鏡將第二中間像的影像光束投射至屏幕，使得在屏幕上能形成近乎無扭曲的影像。經(jīng)過兩次形成中間像，能有效改善像差。此外，在第一透鏡組和第二透鏡組之間還設(shè)置了孔徑光闌，該孔徑光闌能提高像的清晰度，控制景深，改善成像質(zhì)量，并且還能控制成像物空間的范圍以及控制像面的亮度。而將該孔徑光闌設(shè)在第一中間像的位置處，能改善軸外點(diǎn)的成像質(zhì)量，使得反射光斑成分被排除，可以獲得提高圖像對比度的效果。另外，通過在光線傳播路徑上設(shè)置反射鏡，增加了光程，從而實(shí)現(xiàn)短焦投影。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)使該投影光學(xué)系統(tǒng)具有較低的透射比，因此，本發(fā)明的超短焦投影鏡頭實(shí)現(xiàn)了短距離投影大圖像，且成像質(zhì)量高。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明超短焦投影鏡頭第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明超短焦投影鏡頭第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3是本發(fā)明超短焦投影鏡頭第二實(shí)施例的成像原理示意圖；
[0020]圖4是本發(fā)明超短焦投影鏡頭第二實(shí)施例成像的整體示意圖。
[0021]其中，
[0022]第一圖像100、200
[0023]第一透鏡組101、201
[0024]第二透鏡組102、202
[0025]第一中間像103、203
[0026]第二中間像104、204
[0027]反射鏡105、205
[0028]孔徑光闌106、206
[0029]第一透鏡2011
[0030]第二透鏡2012
[0031]第三透鏡2013
[0032]第四透鏡2014
[0033]第五透鏡2015
[0034]第六透鏡2021
[0035]第七透鏡2022
[0036]第八透鏡2023
[0037]第九透鏡2024
[0038]第十透鏡2025
[0039]第^^一透鏡2026
[0040]第十二透鏡2027
[0041]第十三透鏡2028
[0042]超短焦投影鏡頭 207
[0043]顯示器件208
[0044]棱鏡209
[0045]屏幕210
【具體實(shí)施方式】
[0046]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明超短焦投影鏡頭進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0047]參閱圖1，是本發(fā)明超短焦投影鏡頭第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0048]一種超短焦投影鏡頭，用于將顯示器顯示的第一圖像100成像為放大的第二圖像。該超短焦投影鏡頭包括沿光路前后排列的第一透鏡組101、孔徑光闌106、第二透鏡組102和反射鏡105。
[0049]其中，第一透鏡組101用于將第一圖像100成像為第一中間像103。第二透鏡組102用于將第一中間像103成像為第二中間像104?？讖焦怅@106設(shè)置在第一透鏡組101和第二透鏡組102之間、第一中間像103的成像位置處。本實(shí)施例中，孔徑光闌106經(jīng)過所述第一透鏡組101所成的像與第一透鏡組101和第二透鏡組102組成的光學(xué)系統(tǒng)的出瞳相匹配。反射鏡105用于將第二中間像104反射，形成放大的第二圖像。反射鏡105可以是平面鏡或者凹面反射鏡。該反射鏡設(shè)置在第二透鏡組102之后，可以在第二中間像104成像位置處或者第二中間像104之后。本實(shí)施例中，反射鏡105是平面鏡，并且設(shè)置在第二中間像104之后。第一透鏡組101、孔徑光闌106和第二透鏡組102具有同一主光軸。超短焦投影鏡頭的透射比為0.2?0.25，焦距為-2.9mm?-3.2mm，第一圖像100相對于主光軸的偏移量大于120%。
[0050]區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過設(shè)置具有相同主光軸的第一透鏡組101和第二透鏡組102，使進(jìn)入投影鏡頭的第一圖像100經(jīng)過第一透鏡組101折射形成第一中間像103，第一中間像103經(jīng)過第二透鏡組102折射成像為第二中間像104，且通過反射鏡105將第二中間像104反射而形成放大的第二圖像。由于本發(fā)明先利用第一透鏡組101形成畸變量小的第一中間像103，再通過第二透鏡組102修正且放大第一中間像103而形成第二中間像104，最后通過反射鏡105將第二中間像104的影像光束投射至屏幕，使得在屏幕上能形成近乎無