專利名稱：變焦投影鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種適用于投影領(lǐng)域的變焦投影鏡頭。
背景技術(shù)：
近年來，投影機(jī)被越來越普遍地應(yīng)用于人們的日常生活中，尤其被實(shí)用在體積比較小的影響設(shè)備上，如手提電腦等，以滿足特定的使 用需要。目前引領(lǐng)市場(chǎng)主流技術(shù)之ー的DLP投影顯示技術(shù)近幾年發(fā)展迅速，其發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)在短投影距離、大屏幕、高清晰度、高亮度等方面。DLP技術(shù)的核心部件是DMD數(shù)字圖像芯片，其成像原理是由DMD微鏡裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)(±10° )控制光的反射方向，控制該點(diǎn)訊號(hào)的通斷，然后再通過光學(xué)鏡頭將DMD微鏡裝置上的光信號(hào)投影到屏幕上。目前，為了適應(yīng)多元化的投影需求，滿足各種場(chǎng)合、各種投影距離的投影需要，很多投影機(jī)都配備了變焦投影鏡頭。但這些變焦投影鏡頭變焦比都比較小，在5倍以下。并且為了有效校正像差，實(shí)現(xiàn)比較好的光學(xué)性能，常常需要引入非球面透鏡或進(jìn)ロ的高折射率的光學(xué)材料。但非球面透鏡對(duì)加工和裝配要求比較高，不利于提高生產(chǎn)效率，也難以降低產(chǎn)品成本。進(jìn)ロ高折射率光學(xué)材料價(jià)格昂貴，エ藝性差，無法滿足大批量生產(chǎn)的エ藝要求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種變焦比達(dá)到9倍的變焦投影鏡頭。此鏡頭在不使用非球面透鏡和昂貴的進(jìn)ロ光學(xué)材料的情況下，通過光學(xué)透鏡的優(yōu)化組合，提供了ー種變焦比大、結(jié)構(gòu)緊湊、造價(jià)低、適合批量生產(chǎn)要求的變焦投影鏡頭。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是通過以下措施實(shí)現(xiàn)的一種變焦投影鏡頭，包括ー個(gè)前固定透鏡組E1、第一移動(dòng)透鏡組E2、第二移動(dòng)透鏡組E3和一個(gè)補(bǔ)償透鏡組E4，所述四個(gè)透鏡組沿光軸從屏幕側(cè)到像平面?zhèn)软樞蚺帕校涮卣髟谟谒鲧R頭的最長焦距與最短焦距的比值在8. 8到9. 2之間；所述透鏡組滿足以下關(guān)系式5. 5〈 I fl/fw I <6. 5(I)1< I f2/fw I〈2(2)3〈 I f3/fw I <4(3)2〈 I f4/fw I〈3(4)在上述關(guān)系式(I) (4)中，fl、f2、f3、f4分別是前固定組E1、第一ニ移動(dòng)透鏡組E2、E3和補(bǔ)償透鏡組E4的焦距，fw是所述變焦投影鏡頭的最短焦距。所述前固定透鏡組El沿光軸從屏幕側(cè)到像面?zhèn)纫来伟ǖ贗正透鏡、第I負(fù)透鏡、第2正透鏡和第2負(fù)透鏡，所述第I負(fù)透鏡和第2正透鏡膠合組成膠合件，前固定透鏡組的焦距為正；所述第一移動(dòng)透鏡組E2包括第3負(fù)透鏡、第4負(fù)透鏡和第3正透鏡，所述第4負(fù)透鏡和第3正透鏡膠合組成膠合件，第一移動(dòng)透鏡組E2的焦距為負(fù)；所述第二移動(dòng)透鏡組E3包括第4正透鏡、第5負(fù)透鏡、第5正透鏡和第6正透鏡，所述第4正透鏡和第5負(fù)透鏡膠合組成膠合件，第二移動(dòng)透鏡組E3的焦距為正；所述補(bǔ)償透鏡組E4包括第6負(fù)透鏡、第7正透鏡和第8正透鏡，所述第6負(fù)透鏡和第7正透鏡膠合組成膠合件，補(bǔ)償透鏡組E4的焦距為正。 所述前固定透鏡組El中的四個(gè)透鏡都是凸向物方、凹向像方的彎月形透鏡；所述第一移動(dòng)透鏡組E2中第3、4負(fù)透鏡是雙凹形透鏡，第3正透鏡是凸向物方、凹向像方的彎月形透鏡；所述第二移動(dòng)透鏡組E3中第4正透鏡和第5正透鏡是雙凸形透鏡，第5負(fù)透鏡是雙凹形透鏡，第6正透鏡是凸向物方、凹向像方的彎月形透鏡；所述補(bǔ)償透鏡組E4中第6負(fù)透鏡是凸向物方、凹向像方的彎月形透鏡，第7正透鏡和第8正透鏡是雙凸形透鏡。所述前固定組E1、第一二移動(dòng)透鏡組E2、E3和補(bǔ)償透鏡組E4所使用的透鏡均采用常規(guī)的環(huán)境友好的玻璃材料，所有透鏡表面都是球面。所述鏡頭光學(xué)系統(tǒng)的光闌在第一移動(dòng)透鏡組E2與第二移動(dòng)透鏡組E3之間，光闌口徑保持不變，光闌位置隨移動(dòng)透鏡組E3 —起移動(dòng)。所述鏡頭的F數(shù)小于I. 8。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于前固定透鏡組El的位置固定不變，整個(gè)系統(tǒng)通過兩個(gè)移動(dòng)透鏡組E2、E3移動(dòng)進(jìn)行變焦，實(shí)現(xiàn)鏡頭短焦和長焦之間的變換，通過調(diào)整補(bǔ)償透鏡組E4實(shí)現(xiàn)聚焦，變焦比達(dá)到9倍。未使用非球面透鏡與昂貴的進(jìn)口高折射率材料，通過光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化組合，實(shí)現(xiàn)比較大的變焦比。在保證成像質(zhì)量的基礎(chǔ)上，全部采用常規(guī)的環(huán)境友好的光學(xué)材料，有利于降低系統(tǒng)成本，提高批量生產(chǎn)的效率。本實(shí)用新型還具有結(jié)構(gòu)緊湊、裝配工藝性好、投影圖像清晰等優(yōu)點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖
對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖I是本實(shí)用新型變焦投影鏡頭的短焦位置示意圖。圖2是本實(shí)用新型變焦投影鏡頭的長焦位置示意圖。圖3是本實(shí)用新型變焦投影鏡頭的短焦場(chǎng)曲和畸變曲線圖。圖4是本實(shí)用新型變焦投影鏡頭的長焦場(chǎng)曲和畸變曲線圖。圖5是本實(shí)用新型變焦投影鏡頭的短焦縱向像差曲線圖。圖6是本實(shí)用新型變焦投影鏡頭的長焦縱向像差曲線圖。
具體實(shí)施方式
參看圖I、圖2，本實(shí)用新型變焦投影鏡頭從屏幕側(cè)到像面?zhèn)纫来伟ň哂姓饨苟鹊那肮潭ㄍ哥R組E1、具有負(fù)光焦度的第一移動(dòng)透鏡組E2、具有正光焦度的第二移動(dòng)透鏡組E3和具有正光焦度的補(bǔ)償透鏡組E4。所述前固定透鏡組El沿光軸從屏幕側(cè)到像面?zhèn)纫来伟ǖ贗正透鏡LI、第I負(fù)透鏡L2、第2正透鏡L3和第2負(fù)透鏡L4，四個(gè)透鏡L1、L2、L3、L4都是凸向物方、凹向像方的彎月形透鏡，所述第I負(fù)L2和第2正透鏡L3膠合組成膠合件，前固定透鏡組El的焦距為正。[0029]所述第一移動(dòng)透鏡組E2包括第3負(fù)透鏡L5、第4負(fù)透鏡L6和第3正透鏡L7，所述第4負(fù)透鏡L6和第3正透鏡L7膠合組成膠合件，第一移動(dòng)透鏡組E2的焦距為負(fù)；其中第3、4負(fù)透鏡是雙凹形透鏡，第3正透鏡L7是凸向物方、凹向像方的彎月形透鏡。所述第二移動(dòng)透鏡組E3包括第4正透鏡L8、第5負(fù)透鏡L9、第5正透鏡LlO和第6正透鏡LI I，所述第4正透鏡L8和第5負(fù)透鏡L9膠合組成膠合件，第二移動(dòng)透鏡組E3的焦距為正；所述其中第4正透鏡L8和第5正透鏡LlO是雙凸形透鏡，第5負(fù)透鏡L9是雙凹形透鏡，第6正透鏡Lll是凸向物方、凹向像方的彎月形透鏡。所述補(bǔ)償透鏡組E4包括第6負(fù)透鏡L12、第I正透鏡L13和第8正透鏡L14，所述第6負(fù)透鏡L12和第7正透鏡L13膠合組成膠合件，補(bǔ)償透鏡組E4的焦距為正；其中第6負(fù)透鏡L12是凸向物方、凹向像方的彎月形透鏡，第7正透鏡L13和第8正透鏡L14是雙凸形透鏡。該變焦投影鏡頭工作時(shí)，前固定透鏡組El的位置固定不變，整個(gè)系統(tǒng)通過兩個(gè)移動(dòng)透鏡組E2、E3移動(dòng)進(jìn)行變焦，實(shí)現(xiàn)鏡頭短焦和長焦之間的變換，通過調(diào)整補(bǔ)償透鏡組E4實(shí)現(xiàn)聚焦。鏡頭焦距變化為35. 2mm (短焦) 176. Omm (中間) 316.0mm (長焦)。F數(shù)變化為1. 38 (短焦) I. 6 (中間) I. 6 (長焦)。其中前固定透鏡組E1、兩個(gè)移動(dòng)透鏡組E2、E3和補(bǔ)償透鏡組E4的焦距分別是f 1=215. 8mm, f2=_37. 6mm, f3=124. 5mm, f4=75. 5mm。I fl/fw I =6. 13, I f2/fw I =1. 07, I f3/fw I =3. 5, I f4/fw I =2.1。滿足關(guān)系式(I) (4)。系統(tǒng)光闌設(shè)在移動(dòng)透鏡組E2和移動(dòng)透鏡組E3之間，靠近移動(dòng)透鏡組E3，光闌口徑不變，位置隨移動(dòng)透鏡組E3 —起移動(dòng)。本實(shí)用新型變焦投影鏡頭實(shí)施例的結(jié)構(gòu)參數(shù)如表I、表2所示。附圖3是本實(shí)用新型變焦投影鏡頭實(shí)施例的短焦?fàn)顟B(tài)下的場(chǎng)曲和畸變曲線圖；附圖4是本實(shí)用新型變焦投影鏡頭實(shí)施例的長焦?fàn)顟B(tài)下的場(chǎng)曲和畸變曲線圖；附圖5是本實(shí)用新型變焦投影鏡頭實(shí)施例的短焦?fàn)顟B(tài)下的縱向像差曲線圖；附圖6是本實(shí)用新型變焦投影鏡頭實(shí)施例的長焦?fàn)顟B(tài)下的縱向像差曲線圖。表I
權(quán)利要求1.一種變焦投影鏡頭，包括一個(gè)前固定透鏡組El、第一移動(dòng)透鏡組E2、第二移動(dòng)透鏡組E3和一個(gè)補(bǔ)償透鏡組E4，所述四個(gè)透鏡組沿光軸從屏幕側(cè)到像平面?zhèn)软樞蚺帕?，其特征在于所述鏡頭的最長焦距與最短焦距的比值在8. 8到9. 2之間； 所述透鏡組滿足以下關(guān)系式 5.5〈 I fl/fw I <6. 5(I) 1< I f2/fw I 〈2(2) 3〈 I f3/fw I <4(3) 2〈 I f4/fw I 〈3(4) 在上述關(guān)系式(I) (4)中，fl、f2、f3、f4分別是前固定組El、第一二移動(dòng)透鏡組E2、E3和補(bǔ)償透鏡組E4的焦距，fw是所述變焦投影鏡頭的最短焦距。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦投影鏡頭，其特征在于所述前固定透鏡組El沿光軸從屏幕側(cè)到像面?zhèn)纫来伟ǖ贗正透鏡、第I負(fù)透鏡、第2正透鏡和第2負(fù)透鏡，所述第I負(fù)透鏡和第2正透鏡膠合組成膠合件，前固定透鏡組的焦距為正；所述第一移動(dòng)透鏡組E2包括第3負(fù)透鏡、第4負(fù)透鏡和第3正透鏡，所述第4負(fù)透鏡和第3正透鏡膠合組成膠合件，第一移動(dòng)透鏡組E2的焦距為負(fù)；所述第二移動(dòng)透鏡組E3包括第4正透鏡、第5負(fù)透鏡、第5正透鏡和第6正透鏡，所述第4正透鏡和第5負(fù)透鏡膠合組成膠合件，第二移動(dòng)透鏡組E3的焦距為正；所述補(bǔ)償透鏡組E4包括第6負(fù)透鏡、第7正透鏡和第8正透鏡，所述第6負(fù)透鏡和第7正透鏡膠合組成膠合件，補(bǔ)償透鏡組E4的焦距為正。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變焦投影鏡頭，其特征在于所述前固定透鏡組El中的四個(gè)透鏡都是凸向物方、凹向像方的彎月形透鏡；所述第一移動(dòng)透鏡組E2中第3、4負(fù)透鏡是雙凹形透鏡，第3正透鏡是凸向物方、凹向像方的彎月形透鏡；所述第二移動(dòng)透鏡組E3中第4正透鏡和第5正透鏡是雙凸形透鏡，第5負(fù)透鏡是雙凹形透鏡，第6正透鏡是凸向物方、凹向像方的彎月形透鏡；所述補(bǔ)償透鏡組E4中第6負(fù)透鏡是凸向物方、凹向像方的彎月形透鏡，第7正透鏡和第8正透鏡是雙凸形透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦投影鏡頭，其特征在于所述前固定組E1、第一二移動(dòng)透鏡組E2、E3和補(bǔ)償透鏡組E4所使用的透鏡均采用常規(guī)的環(huán)境友好的玻璃材料，所有透鏡表面都是球面。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦投影鏡頭，其特征在于所述鏡頭光學(xué)系統(tǒng)的光闌在第一移動(dòng)透鏡組E2與第二移動(dòng)透鏡組E3之間，光闌口徑保持不變，光闌位置隨移動(dòng)透鏡組E3一起移動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變焦投影鏡頭，其特征在于所述鏡頭的F數(shù)小于I.8。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種變焦投影鏡頭，其沿光軸從屏幕側(cè)到像面?zhèn)纫来伟ㄒ粋€(gè)前固定透鏡組E1、兩個(gè)移動(dòng)透鏡組E2和E3與一個(gè)補(bǔ)償透鏡組E4。整個(gè)系統(tǒng)通過兩個(gè)移動(dòng)透鏡組E2和E3的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)短焦和長焦之間的變換，通過調(diào)整補(bǔ)償透鏡組E4進(jìn)行聚焦，該鏡頭為非同步變焦系統(tǒng)，最長焦距與最短焦距之比在8.8~9.2之間。鏡頭中的所有透鏡表面都是球面，在保證光學(xué)質(zhì)量的前提下，采用常規(guī)的環(huán)境友好的光學(xué)材料，有利于提高生產(chǎn)效率，降低成本。
文檔編號(hào)G02B1/00GK202548427SQ20122005399
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月20日
發(fā)明者王欽生, 薛躍昌, 馬永珍 申請(qǐng)人:南陽示佳光電有限公司