本發(fā)明涉及一種數(shù)字投影機(jī)鏡頭結(jié)構(gòu)，特別涉及一種應(yīng)用于大屏幕的廣角小投射比的遠(yuǎn)心數(shù)字投影機(jī)鏡頭。

背景技術(shù)：

普通數(shù)字投影機(jī)的投射比通常在1.5～1.9之間，而當(dāng)投射比達(dá)到1以下，我們通常稱之為短焦鏡頭。因?yàn)閷?duì)于大小不會(huì)變化的房間，越短焦代表可以投射的畫面將越大。

隨著高亮度工程投影機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛，對(duì)隨投影鏡頭的溫度變化性能變化的要求也越來越高，現(xiàn)行技術(shù)中很多鏡頭的溫度隨投影機(jī)內(nèi)部溫度的升高而升高，投影性能劣化很嚴(yán)重。

在投影鏡頭設(shè)計(jì)過程中，像高、視場(chǎng)角、焦距、相對(duì)孔徑等相關(guān)參數(shù)相互制約，對(duì)最終的成像質(zhì)量影響很大，特便是畸變量很難控制，因此很難設(shè)計(jì)出投射比小于1，透過率較高，畸變量又滿足使用要求的鏡頭。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種廣角小投射比的遠(yuǎn)心數(shù)字投影機(jī)鏡頭，其投射比小于1，且透過率較高，畸變量能夠滿足使用要求。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種廣角小投射比的遠(yuǎn)心數(shù)字投影機(jī)鏡頭，從左端顯示芯片11起，包括依次排列的十鏡組共十片透鏡；其中所述的第一透鏡為雙凸形球面透鏡1、第二透鏡為雙凸形球面透鏡2、第三透鏡為雙凹形透鏡3、第四透鏡為雙凸形透鏡4、第五透鏡為雙凸形透鏡5、第六透鏡為凹凸透鏡6、第七透鏡為雙凸透鏡7、第八透鏡為凹凸形球面透鏡8、第九透鏡彎月形非球面透鏡9、第十透鏡為凹凸形球面透鏡10。

本發(fā)明中，除第九片鏡組負(fù)彎月形單面為偶次非球面外，其余透鏡均為標(biāo)準(zhǔn)球面。

本發(fā)明中，所述的鏡頭經(jīng)比例縮放后光學(xué)參數(shù)范圍為：焦距f＝11.3mm；全視場(chǎng)角2ω＝80°；相對(duì)孔徑(d/f＇)＝1/2.1；后工作距離至少為33mm，投射比為0.7。

本發(fā)明中，所述的鏡頭經(jīng)比例縮放可滿足基于dlp、lcd二種核心技術(shù)的靶面尺寸為0.55～0.9英寸范圍的單芯片或是三芯片的不同光源數(shù)字投影機(jī)的使用。

本發(fā)明中，所述的鏡頭結(jié)構(gòu)，采用全玻璃透鏡設(shè)計(jì),鏡頭中無膠合面,可以用于光通量2萬流明以上的高端工程投影機(jī)。

本發(fā)明中，所述的鏡頭光學(xué)系統(tǒng)均采用折射式光路。

本發(fā)明所具有的有益效果是：

1.采用全玻璃鏡片設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，亮度損失小，同時(shí)，鏡頭中不采用膠合設(shè)計(jì)，可避免高亮度工程投影機(jī)中投影鏡頭的溫度性能變化影響投影機(jī)鏡頭的清晰度，可用于光通量2萬流明以上的工程投影機(jī)。

2.大視場(chǎng)角，小投射比，可以3米的距離內(nèi)，投射200英寸的超大畫面。

3.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，鏡頭結(jié)構(gòu)僅由10片透鏡組成，且只有一個(gè)鏡片表面為偶次非球面，其余均為標(biāo)準(zhǔn)球面鏡片，玻璃材質(zhì)均為國(guó)產(chǎn)常見玻璃。

4.采用遠(yuǎn)心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，避免了非遠(yuǎn)心鏡頭引起的畫面亮度不均勻的問題，畫面中心與邊緣的亮度均勻性可達(dá)95％以上。

5.通用性強(qiáng)，可同時(shí)還可滿足基于dlp、lcd等單芯片或是三芯片的不同光源數(shù)字投影機(jī)的使用。

附圖說明

圖1鏡頭結(jié)構(gòu)的布局圖。

圖2鏡頭結(jié)構(gòu)的光線追跡圖。

圖3是鏡頭的光學(xué)傳遞函數(shù)。

圖4是鏡頭的球差曲線。

圖5是鏡頭的倍率色差

圖6是鏡頭的場(chǎng)曲曲線

圖7是鏡頭的畸變曲線

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。

如圖1所示，一種廣角的遠(yuǎn)心數(shù)字投影機(jī)鏡頭，從左端顯示芯片起,包括依次排列的十鏡組共十片透鏡；其中所述的第一透鏡為雙凸形球面透鏡、第二透鏡為雙凸形球面透鏡、第三透鏡為雙凹形透鏡、第四透鏡為雙凸形透鏡、第五透鏡為雙凸形透鏡、第六透鏡為凹凸透鏡、第七透鏡為雙凸透鏡、第八透鏡為凹凸形球面透鏡、第九透鏡彎月形非球面透鏡、第十透鏡為凹凸形球面透鏡。本發(fā)明中，除第九鏡組負(fù)彎月形單面為偶次非球面外，其余透鏡均為標(biāo)準(zhǔn)球面。本實(shí)施例的透鏡材料均為常用的國(guó)產(chǎn)光學(xué)材料。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、工藝性好、容差性能較強(qiáng)、易于批量生產(chǎn)。

本實(shí)施例中，采用全玻璃鏡片設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，亮度損失小，同時(shí)，鏡頭中不采用膠合設(shè)計(jì)，可避免高亮度工程投影機(jī)中投影鏡頭的溫度性能變化影響投影機(jī)鏡頭的清晰度，可用于光通量2萬流明以上的工程投影機(jī)。

本實(shí)施例中，鏡頭基本參數(shù)如下：所述的鏡頭經(jīng)比例縮放后光學(xué)參數(shù)范圍為：焦距f＝11.3mm；全視場(chǎng)角2ω＝80°；相對(duì)孔徑(d/f＇)＝1/2.1；后工作距離至少為33mm，投射比為0.7。

本發(fā)明中，所述的鏡頭經(jīng)比例縮放可滿足基于dlp、lcd二種核心技術(shù)的靶面尺寸為0.55～0.9英寸范圍的單芯片或是三芯片的不同光源數(shù)字投影機(jī)的使用。

圖2為本發(fā)明鏡頭結(jié)構(gòu)的光線追跡圖。首先在光學(xué)設(shè)計(jì)軟件中設(shè)定整個(gè)系統(tǒng)的基本光學(xué)參數(shù)：視場(chǎng)角、相對(duì)孔徑、工作波長(zhǎng)，同時(shí)在后組之后插入一定厚度(厚度依據(jù)放映機(jī)、投影機(jī)的顯示芯片數(shù)、芯片尺寸的不同而不同)的等效平行平板，材料設(shè)定為h-k9l，用于模擬各種數(shù)字放映機(jī)、投影機(jī)、攝影機(jī)的內(nèi)部合分色棱鏡，這樣設(shè)計(jì)出的鏡頭就更能保證使用時(shí)的畫面質(zhì)量，接著將系統(tǒng)焦距調(diào)整到目標(biāo)值，在此基礎(chǔ)上，采用人工和設(shè)計(jì)軟件相結(jié)合的設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行改造、優(yōu)化。在改造、優(yōu)化時(shí)，保證光欄位于前組與后組之間，且離后組更近，這樣可以保證后組的各個(gè)視場(chǎng)、各個(gè)孔徑、各個(gè)波面的光程差較小，有利于像差的進(jìn)一步優(yōu)化校正。

在后期設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，結(jié)合人工細(xì)分孔徑和視場(chǎng)的精確計(jì)算，準(zhǔn)確的定位邊界光線和特征光線位置，找到鏡頭中各種像差的相互關(guān)系，合理匹配像差，再經(jīng)過不斷的優(yōu)化，直到該鏡頭具有較好的像差質(zhì)量、均勻的像面照度以及很好的工藝性。在優(yōu)化過程中注意隨時(shí)更新和調(diào)整各種優(yōu)化目標(biāo)值。

該鏡頭等效焦距為100mm時(shí)，其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：

非球面可由下列條件式表示：

可同時(shí)還可滿足基于dlp、lcd二種核心技術(shù)的靶面尺寸為0.55～0.9英寸范圍的單芯片或是三芯片的不同光源數(shù)字投影機(jī)的使用。

本發(fā)明所述的鏡頭光學(xué)系統(tǒng)均采用折射式光路。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。