扭曲的影像。經(jīng)過(guò)兩次形成中間像，能有效改善像差。此外，在第一透鏡組101和第二透鏡組102之間還設(shè)置了孔徑光闌106，該孔徑光闌106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106設(shè)在第一中間像103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(duì)比度的效果。另外，通過(guò)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。
[0051]請(qǐng)參閱圖2至圖4，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。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。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。
[0052]本實(shí)施例中，超短焦投影鏡頭207還包括位于第一透鏡組201前方的顯示器件208和棱鏡209，顯示器件208用于顯示的第一圖像200，該第一圖像200經(jīng)過(guò)棱鏡209和第一透鏡組201折射在孔徑光闌206處成像為第一中間像203。第一中間像203經(jīng)過(guò)第二透鏡組202折射成像為第二中間像204。反射鏡205位于第二中間像204后方，其將第二中間像204反射，最終在屏幕210上形成放大的第二圖像。
[0053]其中，第一透鏡組201包括沿光路前后排列的第一透鏡2011、第二透鏡2012、第三透鏡2013、第四透鏡2014和第五透鏡2015。第一透鏡2011為一雙凸透鏡，第二透鏡2012為一雙凸透鏡，第三透鏡2013為一凸凹透鏡，第四透鏡2014為一雙凹透鏡，第五透鏡2015為一凸凹透鏡。該五塊透鏡將進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)的第一圖像成像為畸變量小的第一中間像。
[0054]軸上物點(diǎn)發(fā)出的光束，經(jīng)透鏡組以后，與光軸夾不同角度的光線交光軸于不同位置，因此，在像面上形成一個(gè)圓形彌散斑，該彌散斑稱(chēng)為球差。另外，不同波長(zhǎng)的光，顏色各不相同，其通過(guò)透鏡時(shí)的折射率也各不相同，這樣物方一個(gè)點(diǎn)，在像方則可能形成一個(gè)色斑，或者使像帶有暈環(huán)，使像模糊不清。因此，需要消除球差和色差，才能提高成像質(zhì)量。本實(shí)施例中，為了消除球差和色差，將第四透鏡2014和第五透鏡2015膠合為一個(gè)整體。單塊凸透鏡具有負(fù)球差，單塊凹透鏡具有正球差，因而將單塊凸透鏡和單塊凹透鏡膠合能有效消除球差。并且，該第四透鏡2014的折射率高于第五透鏡2015。第四透鏡2014的色散大于第五透鏡2015的色散。第四透鏡2014的阿貝數(shù)低于第五透鏡2015的阿貝數(shù)。因而該膠合的第四透鏡2014和第五透鏡2015能有效消除色差，這是由于在光角度一定時(shí)，透鏡的阿貝數(shù)越大，色差越小，通常情況下，凸透鏡產(chǎn)生負(fù)色差，凹透鏡產(chǎn)生正色差。因此，將雙凹的第四透鏡2014和凸凹的第五透鏡2015膠合為一個(gè)整體，以使他們的色差相互補(bǔ)償。此夕卜，第四透鏡2014和第五透鏡2015的折射率和阿貝數(shù)差別較大，在消除色差的同時(shí)，正負(fù)球差也能夠盡量減少，并且產(chǎn)生剩球差以平衡其他透鏡的球差。
[0055]第二透鏡組202至少包含有一塊非球面透鏡，用于修正球面透鏡在準(zhǔn)直和聚焦系統(tǒng)中所帶來(lái)的球差，通過(guò)調(diào)整曲面常數(shù)和非球面系數(shù)，非球面透鏡可以最大限度的消除球差，使成像清晰，從而提高成像質(zhì)量。例如，本實(shí)施例的第二透鏡組202包括沿光路前后排列的第六透鏡2021、第七透鏡2022、第八透鏡2023、第九透鏡2024、第十透鏡2025、第^^一透鏡2026，第十二透鏡2027和第十三透鏡2028。其中，第六透鏡2021為一雙凸透鏡，第七透鏡2022為一雙凸透鏡，第八透鏡2023為一凸凹透鏡，第九透鏡2024為一凹凸透鏡，第十透鏡2025為一雙凹透鏡，第十一透鏡2026為一非球面透鏡，十二透鏡2027為一凹凸透鏡，第十三透鏡2028為一凹凸透鏡。該非球面透鏡簡(jiǎn)化了為提高光學(xué)品質(zhì)所涉及的元素，同時(shí)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并且降低了系統(tǒng)的綜合成本。
[0056]本實(shí)施例的反射鏡205是凹面反射鏡。且該凹面反射鏡與第一透鏡組201具有同一主光軸，凹面反射鏡的凹面為自由曲面。凹面反射鏡能減少圖像變形，提高質(zhì)量。而凹面為自由曲面的凹面反射鏡具有更多的自由度，其表面光滑有質(zhì)，能減少光損和畫(huà)面畸變，使反射的圖像殼度尚和不變形，從而大大提尚光學(xué)系統(tǒng)的像質(zhì)。
[0057]本發(fā)明通過(guò)兩次形成中間像，改善了像差；通過(guò)孔徑光闌的設(shè)置，減少了光斑、并提高了圖像對(duì)比度；并通過(guò)反射鏡增加了光程，實(shí)現(xiàn)了短焦投影，且具有較低的透射比，實(shí)現(xiàn)了短距離投影大圖像，且成像質(zhì)量高。
[0058]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施方式，并非因此限制本發(fā)明的專(zhuān)利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超短焦投影鏡頭，用于將顯示器顯示的第一圖像成像為放大的第二圖像，其特征在于，包括沿光路前后排列的: 第一透鏡組，用于將所述第一圖像成像為第一中間像； 孔徑光闌，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(duì)于主光軸的偏移量大于120%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超短焦投影鏡頭，其特征在于，所述反射鏡為平面鏡或者凹面反射鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超短焦投影鏡頭，其特征在于，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軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超短焦投影鏡頭，其特征在于，所述凹面反射鏡的凹面為自由曲面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超短焦投影鏡頭，其特征在于，所述反射鏡設(shè)在所述第二中間像之后。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超短焦投影鏡頭，其特征在于，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。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超短焦投影鏡頭，其特征在于，所述第四透鏡和所述第五透鏡膠合為一個(gè)整體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超短焦投影鏡頭，其特征在于，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)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超短焦投影鏡頭，其特征在于，所述第二透鏡組中至少包含有一片非球面透鏡。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的超短焦投影鏡頭，其特征在于，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。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了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用于將所述第一圖像成像為第一中間像的第一透鏡組、設(shè)置在第一中間像的成像位置處的孔徑光闌、用于將第一中間像成像為第二中間像的第二透鏡組和用于將第二中間像反射，形成放大的第二圖像的反射鏡。第一透鏡組、孔徑光闌述第二透鏡組具有同一主光軸。超短焦投影鏡頭的透射比為0.2～0.25，焦距為-2.9mm～-3.2mm，第一圖像相對(duì)于主光軸的偏移量大于120％。本發(fā)明能夠短距離投影大圖像，且成像質(zhì)量高。
【IPC分類(lèi)】G03B21-14, G02B13-24, G02B13-18
【公開(kāi)號(hào)】CN104570296
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410788680
【發(fā)明人】劉美鴻, 母林, 紀(jì)超超
【申請(qǐng)人】深圳市億思達(dá)科技集團(tuán)有限公司
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月17日