一種超短距投影鏡頭設計方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超短距投影鏡頭設計方法。其步驟包括：1）根據(jù)顯示芯片對角線尺寸和顯示芯片偏置尺寸設置物方視場、計算系統(tǒng)放大倍率；2）在光學設計軟件中，根據(jù)設計要求設置顯示芯片的物方數(shù)值孔徑；3）在光學設計軟件中設置超短距投影鏡頭初始結構；4）在光學設計軟件中將反射鏡初始結構的入射光斑在弧矢方向的尺寸作為約束目標，反復運行軟件，直至反射鏡初始結構的入射光斑在弧矢方向的尺寸比在子午方向的尺寸小；5）在光學設計軟件中輸入系統(tǒng)放大倍率作為約束目標，反復運行軟件，直至在屏幕上獲得良好的清晰度和2%以內(nèi)的畸變，即得到超短距投影鏡頭最終產(chǎn)品。本發(fā)明不依賴于任何現(xiàn)有的鏡頭設計作為初始結構，實現(xiàn)從零開始的設計。
【專利說明】一種超短距投影鏡頭設計方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種超短距投影鏡頭設計方法。

【背景技術】
[0002] 目前，常規(guī)的投影鏡頭通常具有焦距大、視場小、投射比大等不足。但是，隨著投影 機的發(fā)展，大尺寸投影顯示越來越受到消費者的青睞，普通投影鏡頭已不能很好地滿足小 空間投射出大尺寸畫面的要求，成為限制投影機快速發(fā)展的重要原因之一。雖然現(xiàn)在有個 別投影機的投射比小于1，但常常因為對比度、清晰度較差，色差、畸變較大等原因也未能很 好的滿足市場的需求。個別超短距投影機采用了自由曲面形反射鏡，由于自由曲面面形在 加工、檢測等方面仍存在難度，所以其精度難以得到保證。
[0003] 現(xiàn)有的超短距投影鏡頭設計方法無法直接實現(xiàn)超短距投影鏡頭的設計，而是需要 利用現(xiàn)有的非超短距投影鏡頭進行改造，這就極大的限制了超短距投影鏡頭的性能提高， 同時設計者無法自由的控制組件的面型，導致了超短距投影鏡頭的容差性降低，在實際生 產(chǎn)中鏡頭良率偏低?，F(xiàn)有的超短距投影鏡頭設計方法需要利用數(shù)值計算的方法來構建超短 距投影鏡頭的反射鏡，無法實現(xiàn)整個超短距投影鏡頭的同時整體設計，也限制了超短距投 影鏡頭的性能提升。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種超短距投影鏡頭設計方 法的技術方案。
[0005] 所述的一種超短距投影鏡頭設計方法，其特征在于包括如下步驟： 1) 根據(jù)顯示芯片對角線尺寸和顯示芯片偏置尺寸設置物方視場，根據(jù)屏幕尺寸、顯示 芯片對角線尺寸計算得到系統(tǒng)放大倍率； 2) 在光學設計軟件中，根據(jù)設計要求設置顯示芯片的物方數(shù)值孔徑； 3) 根據(jù)物方視場和顯示芯片的物方數(shù)值孔徑，在光學設計軟件中輸入超短距投影鏡頭 初始結構，超短距投影鏡頭初始結構從顯示芯片到第十一反射鏡初始結構按順序包含以下 組件：顯示芯片，顯示芯片保護玻璃，TIR棱鏡，第一玻璃透鏡初始結構，第二玻璃透鏡初始 結構，第三玻璃透鏡初始結構，第四雙膠合玻璃透鏡初始結構，第五玻璃透鏡初始結構，第 六玻璃透鏡初始結構，第七玻璃透鏡初始結構，第八玻璃透鏡初始結構，第九玻璃透鏡初始 結構，第十塑膠透鏡初始結構，第十一反射鏡初始結構； 4) 在超短距投影鏡頭初始結構中，第十塑膠透鏡初始結構與第i^一反射鏡初始結構的 表達式設置為非球面表達式，其表達式形式為：

【權利要求】
1. 一種超短距投影鏡頭設計方法，其特征在于包括如下步驟： 1) 根據(jù)顯示芯片對角線尺寸和顯示芯片偏置尺寸設置物方視場，根據(jù)屏幕尺寸、顯示 芯片對角線尺寸計算得到系統(tǒng)放大倍率； 2) 在光學設計軟件中，根據(jù)設計要求設置顯示芯片的物方數(shù)值孔徑； 3) 根據(jù)物方視場和顯示芯片的物方數(shù)值孔徑，在光學設計軟件中輸入超短距投影鏡頭 初始結構，超短距投影鏡頭初始結構從顯示芯片到第十一反射鏡初始結構按順序包含以下 組件：顯示芯片，顯示芯片保護玻璃，TIR棱鏡，第一玻璃透鏡初始結構，第二玻璃透鏡初始 結構，第三玻璃透鏡初始結構，第四雙膠合玻璃透鏡初始結構，第五玻璃透鏡初始結構，第 六玻璃透鏡初始結構，第七玻璃透鏡初始結構，第八玻璃透鏡初始結構，第九玻璃透鏡初始 結構，第十塑膠透鏡初始結構，第十一反射鏡初始結構； 4) 在超短距投影鏡頭初始結構中，第十塑膠透鏡初始結構與第i^一反射鏡初始結構的 表達式設置為非球面表達式，其表達式形式為：
其中：Z是面型高度，C是面型頂點曲率，左是圓錐系數(shù)，_r是曲面點坐標在垂直光 軸平面的投影與光軸的距離，忌是r"的系數(shù)，n為正整數(shù)，第十塑膠透鏡初始結構的非球面 表達式各項系數(shù)設置為零，第十一反射鏡初始結構的非球面表達式各項系數(shù)設置為零； 5) 在光學設計軟件中輸入系統(tǒng)放大倍率作為約束目標，將超短距投影鏡頭初始結構中 除顯示芯片、顯示芯片保護玻璃、TIR棱鏡以外的所有組件的厚度、間距、曲率、材料、非球面 表達式系數(shù)全部設置為變量，反復運行光學設計軟件，直至在屏幕上獲得良好的清晰度和 2%以內(nèi)的畸變，即得到超短距投影鏡頭最終產(chǎn)品；該超短距投影鏡頭最終產(chǎn)品從顯示芯片 到第十塑膠透鏡按順序包含以下組件：顯示芯片、顯示芯片保護玻璃、TIR棱鏡、第一玻璃 透鏡、第二玻璃透鏡、第三玻璃透鏡、第四雙膠合玻璃透鏡、第五玻璃透鏡、第六玻璃透鏡、 第七玻璃透鏡、第八玻璃透鏡、第九玻璃透鏡、第十塑膠透鏡、第十一反射鏡。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種超短距投影鏡頭設計方法，其特征在于所述的超短距投 影鏡頭初始結構中，第i^一反射鏡初始結構的入射光斑在弧矢方向的尺寸比在子午方向的 尺寸小。
【文檔編號】G02B27/00GK104345453SQ201410661939
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年11月19日 優(yōu)先權日:2014年11月19日
【發(fā)明者】劉振杰, 張文字, 周建軍 申請人:浙江晶景光電有限公司