專利名稱：超短距投影光學(xué)鏡頭系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)鏡頭系統(tǒng)，尤其涉及超短距大屏幕投影的光學(xué)鏡頭系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近幾年投影技術(shù)迅速發(fā)展，能實(shí)現(xiàn)大屏幕投影的家庭影院市場逐漸擴(kuò)大。而傳統(tǒng)的投影鏡頭焦距很長，通常投射40英寸的畫面時的投影距離要IOOcm左右，而使用超短距投影的技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)短距離大屏幕投影。目前超短距大屏幕投影實(shí)現(xiàn)方式常用的有兩種一種是采用魚眼透射鏡頭，而采用魚眼透鏡鏡頭會帶來較大畸變，另外一種是采用反射式鏡頭投影，以下的專利采用了反射式鏡頭方案。美國專利號US7589904B2,名稱為 pro jection type image displaydevice (投射型圖像顯示裝置)的專利文獻(xiàn)中公開了ー種實(shí)現(xiàn)超短距的投影裝置。該專利采用非球面鏡 頭或自由曲面光學(xué)鏡頭來縮短投影距離，采用ー個反射鏡實(shí)現(xiàn)圖像的反射投影。上述的公開文件中公開的內(nèi)容，雖然實(shí)現(xiàn)了短距離投影的功能，但由于在其技術(shù)方案中的透射鏡片組中采用了非軸對稱的自由曲面透射式元件，其加工難度很大，且系統(tǒng)畸變、色差矯正難度大。本發(fā)明的技術(shù)方案對以上缺陷做了有效的改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供ー種超短距投影光學(xué)鏡頭系統(tǒng)，通過采用兩個非旋轉(zhuǎn)對稱的自由曲面形反射鏡來校正光學(xué)鏡頭系統(tǒng)中大投影角度產(chǎn)生的畸變問題，同時實(shí)現(xiàn)超短距離大投影畫面的效果。超短距投影光學(xué)鏡頭系統(tǒng)，該系統(tǒng)由透鏡組、第一反射鏡及第二反射鏡構(gòu)成。所述透鏡組采用透射型透鏡組，作用是對圖像源進(jìn)行放大投射，以及校正各種像差，使得成像更清晰，透鏡組全部采用旋轉(zhuǎn)對稱型透鏡以便于加工。所述第一反射鏡和第二反射鏡，主要用以縮短投影距離、校正大角度投影產(chǎn)生的畸變等，第一反射鏡和第二反射鏡的組合使用以縮短光學(xué)系統(tǒng)的投影距離。它們中至少ー片采用非旋轉(zhuǎn)對稱的自由曲面形反射鏡，第一反射鏡和第二反射鏡相對于透鏡組的光軸有一定傾角和偏心，實(shí)現(xiàn)將光路轉(zhuǎn)折到正確的位置及更好的校正畸變。反射鏡不限于只有第一反射鏡和第二反射鏡，可根據(jù)進(jìn)ー步縮短投影距離等需求適當(dāng)增加數(shù)目。從成像面板出射的光，首先通過透射型透鏡組放大、校正像差后到達(dá)第一反射鏡，經(jīng)第一反射鏡反射后光軸偏折向上，經(jīng)第二反射鏡反射后在投影屏幕上成像。通過本發(fā)明產(chǎn)生的超短距鏡頭，可實(shí)現(xiàn)在距離鏡頭20cm的屏幕上投出40英寸左右大畫面，畫面清晰畸變小，可廣泛用于家庭等投影電視設(shè)備，更便于采用投影電視設(shè)備取代現(xiàn)有CRT、平板電視機(jī)，有著廣闊的市場應(yīng)用前景。


圖I超短距投影光學(xué)鏡頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2本發(fā)明提供的鏡頭系統(tǒng)各個視場的傳遞函數(shù)曲線圖；
圖3本發(fā)明提供的鏡頭系統(tǒng)畸變網(wǎng)格示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合各附圖對本發(fā)明提出的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的描述。圖I為本發(fā)明提供的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的描述。從成像面板(成像面板可以為DMD，LCOS或IXD)出射的圖像源，首先通過透射型的透鏡組校正基本像差。該透鏡組全部由具有旋轉(zhuǎn)對稱球面面形或非球面面形透鏡構(gòu)成，主要起到校正球差、慧差、色差、像散及場曲等基本像差的作用。光線經(jīng)透鏡組后到達(dá)第一反射鏡，經(jīng)第一反射鏡反射后光軸偏折向上，經(jīng)第二反射鏡反射后在投影屏幕上成像。第一反射鏡和第二反射鏡中至少ー個反射鏡采用非旋轉(zhuǎn)對稱的自由曲面面形，用以校正大角度投影產(chǎn)生的畸變。反射鏡相對于鏡頭組的光軸具有傾角和偏心，便于將光路轉(zhuǎn)折到正確的位置及取得更好的校正畸變。整個超短距投影光學(xué)鏡頭系統(tǒng)各元件參數(shù)如表I中所示。其中，ELT No.列的I 11為鏡頭系統(tǒng)中光學(xué)兀件標(biāo)識號。I 9為透鏡組鏡片的標(biāo)識,其中3和9為非球面透鏡，其余為常規(guī)透鏡。10和11至少有ー個為自由曲面鏡片，分別為第一反射鏡和第二反射鏡，在本實(shí)施例中第一反射鏡和第二反射鏡都為自由曲面。超短距光學(xué)鏡頭系統(tǒng)中各部件參數(shù)如下表I中所示
權(quán)利要求
1.超短距投影光學(xué)鏡頭系統(tǒng)，其特征在于所述投影光學(xué)鏡頭系統(tǒng)由透鏡組、第一反射鏡及第二反射鏡構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超短距投影光學(xué)鏡頭系統(tǒng)，其特征在于所述第一反射鏡和第二反射鏡至少有一片為非旋轉(zhuǎn)對稱的自由曲面形反射鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超短距投影光學(xué)鏡頭系統(tǒng)，其特征在于所述透鏡組為透射型透鏡組。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的超短距投影光學(xué)鏡頭系統(tǒng)，其特征在于所述透鏡組由具有旋轉(zhuǎn)對稱面形的透鏡構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超短距投影光學(xué)鏡頭系統(tǒng)，其特征在于所述第一反射鏡和第二反射鏡相對于透鏡組的光軸具有傾角和偏心。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超短距投影光學(xué)鏡頭系統(tǒng)，其特征在于所述反射鏡不限于只有第一反射鏡和第二反射鏡，可增加反射鏡數(shù)目。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超短距投影光學(xué)鏡頭系統(tǒng)，該系統(tǒng)由透鏡組、第一反射鏡及第二反射鏡構(gòu)成。通過采用旋轉(zhuǎn)對稱透鏡組以降低加工難度使得容易實(shí)現(xiàn)，以及采用兩個非旋轉(zhuǎn)對稱的自由曲面形反射鏡以校正光學(xué)鏡頭因大角度投影產(chǎn)生的畸變、色差等。通過本發(fā)明，能實(shí)現(xiàn)在距離鏡頭20cm的屏幕上投出40英寸左右畫面。
文檔編號G03B21/28GK102681173SQ20111006696
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者劉治新, 吳中雄, 楊波 申請人:上海三鑫科技發(fā)展有限公司