八組十片折反式超低投射比投影鏡頭基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種低投射比投影鏡頭基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，特別設(shè)及了一種八組十片折反式超 低投射比投影鏡頭基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 投影機和屏幕間的距離與畫面尺寸成正比，投影機離屏幕越近，投射出的畫面尺 寸越小，反之，畫面則越大。在有限的空間內(nèi)，W最短的距離實現(xiàn)最大尺寸的幕\屏畫面是 當今W及未來實際應用中一個新的需求所在，也是投影領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。而短焦投影鏡頭 的出現(xiàn)使運一切成為了現(xiàn)實。短焦投影鏡頭擁有較低的投射比，所謂投射比是指投影距離 與投射畫面寬度之比，相同的投影距離，投射比越低，投影畫面越大。配有短焦投影鏡頭的 投影機僅僅需要幾十厘米的投影距離，就能實現(xiàn)較大的投影畫面。
[0003] 現(xiàn)有短焦投影鏡頭的主流實現(xiàn)方式是基于幾何光學原理的折射式和折反式。其中 折射式的鏡頭光學系統(tǒng)全部由折射透鏡組成，折射透鏡包括球面透鏡和非球面透鏡。折反 式的鏡頭光學系統(tǒng)由折射系統(tǒng)和反射系統(tǒng)組成，折射系統(tǒng)包括球面透鏡和非球面透鏡，反 射系統(tǒng)可W是平面反射鏡、凸面非球面反射鏡、凹面非球面反射鏡、凸自由曲面反射鏡或者 凹自由曲面反射鏡。按投射比來說，折射式短焦投影鏡頭一般實現(xiàn)的投射比級別在0.6 : 1 級，運個數(shù)字代表的是短焦投影機的短焦能力，比值越小說明短焦能力越強，對于更低投射 比級別的實現(xiàn)，則需要折反式短焦投影鏡頭來完成，故又稱超短焦投影鏡頭。在很多實際的 工程投影中，短焦投影鏡頭需要具有較大的離軸偏移能力，W滿足離軸投影，故短焦投影鏡 頭的設(shè)計需要考慮離軸投影的情況，而折反式投影鏡頭則需要具有更大的離軸偏移量，來 實現(xiàn)更低的投射比。
[0004] 折反式短焦投影鏡頭按照系統(tǒng)內(nèi)部反射鏡的類型可分為平面鏡折反式、非球面鏡 折反式和自由曲面鏡折反式S種。對于平面鏡折反式短焦投影鏡頭，要達到更小投射比，貝U 系統(tǒng)的體積會更大，結(jié)構(gòu)復雜程度會更高，不利于產(chǎn)品的實現(xiàn)；而非球面折反式和自由曲面 折反式，由于反射鏡的反射面具有其特殊的曲率特性，所W有利于系統(tǒng)的像差校正、體積的 小型化W及結(jié)構(gòu)的簡單化，是目前超短焦投影領(lǐng)域最常見的結(jié)合方式。然而，現(xiàn)有的非球面 折反式和自由曲面折反式短焦投影鏡頭光學基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)依然較為復雜，包括11-14片折射透 鏡，含有3-5個非球面，鏡身長，生產(chǎn)工藝性差，成本高，且生產(chǎn)工藝要求高，成品率低，運些 不足嚴重影響了超短焦投影技術(shù)的發(fā)展，是該領(lǐng)域需要解決的關(guān)鍵技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于上述狀況，本發(fā)明提供了一種八組十片折反式超低投射比投影鏡頭基礎(chǔ)結(jié) 構(gòu)，使其鏡頭光學系統(tǒng)通過反射系統(tǒng)和折射系統(tǒng)組合，擁有低于0.27 : 1的投射比，在保證 整體像差優(yōu)異的前提下，鏡頭結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了最大限度地簡化，縮短了鏡身長度，提高了生產(chǎn)工 藝性和投影畫面亮度，降低了生產(chǎn)成本。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種八組十片折反式超低投射比投影鏡頭基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)， 數(shù)字投影機忍片上的一物點通過該鏡頭成像在銀幕上為一像點，包括自該像點的一側(cè)至該 物點的一側(cè)依次設(shè)置的反射系統(tǒng)和折射系統(tǒng)；其中：
[0007] 反射系統(tǒng)，包括一凸面偶次非球面反射鏡，反射面在銀幕一側(cè)；和
[0008] 折射系統(tǒng)，包括屯組九片折射透鏡，及一個孔徑光欄，所述的九片折射透鏡自該像 點的一側(cè)至該物點的一側(cè)依次設(shè)置的第一透鏡、第二透鏡、第=透鏡、第四透鏡、第五透鏡、 第六透鏡、第屯透鏡、第八透鏡、第九透鏡，其中第=透鏡和第四透鏡、第屯透鏡和第八透鏡 分別為雙膠合鏡組，所述第一透鏡、第二透鏡均為負彎月型，且凸面均朝前，第=透鏡為負 彎月型，且凸面朝前，第四透鏡為雙凸型，曲率絕對值大的面朝前，第五透鏡為正彎月型，凹 面朝前，第六透鏡為正彎月型，凹面朝前，第屯透鏡為雙凸型，曲率絕對值小的面朝前，第八 透鏡為負彎月型，凹面朝前，第九透鏡為雙凸型，曲率絕對值大的面朝前，所述孔徑光欄設(shè) 置在第四透鏡與第五透鏡之間的位置，所述反射系統(tǒng)與折射系統(tǒng)具有相同的主光軸，反射 系統(tǒng)用于反射通過折射系統(tǒng)所出射的光束；
[0009] 所述的折射系統(tǒng)中的第一透鏡為球面透鏡，第二透鏡的凸面面型為球面，凹面面 型為偶次非球面，第=透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡、第屯透鏡、第八透鏡、第九透鏡 均為球面透鏡；
[0010] 所述的反射系統(tǒng)的等效焦距絕對值和折射系統(tǒng)的等效焦距絕對值之比為9. 5~ 13. 0,其中反射系統(tǒng)的等效焦距為負值，折射系統(tǒng)的等效焦距為正值；
[0011] 所述的反射系統(tǒng)和折射系統(tǒng)的間距與折射系統(tǒng)的總長之比為0. 39~0. 51 ;
[0012] 所述的折反式投影鏡頭的反遠比為4. 5~6. 5;
[0013] 所述的折反式投影鏡頭適用色光波長范圍為：430nm~650nm。
[0014]本發(fā)明中，所述第一透鏡采用重冕系光學玻璃材質(zhì)；所述第二透鏡采用光學塑料 或冕系光學玻璃材質(zhì)；所述第=透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡、第屯透鏡、第八透鏡、 第九透鏡依次采用銅火石系、火石系、領(lǐng)冕系、氣冕系、氣冕系、重火石系、氣冕系光學玻璃 材質(zhì)。
[0015] 本發(fā)明中，所設(shè)及的折反式投影鏡頭基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)按比例進行焦距縮放，并適當調(diào)整 各主要像差的匹配關(guān)系，可滿足1LCD、3LCD、1DMD技術(shù)類型的祀面尺寸為0. 55~0. 7英寸 范圍的數(shù)字投影機的使用。
[0016] 本發(fā)明中，可W把鏡頭結(jié)構(gòu)中的任一或幾個標準面變更為非球面，可對整個光學 系統(tǒng)的像差校正。
[0017] 本發(fā)明所指的反遠比是指鏡頭光學后截距L'和焦距f'之比的絕對值。
[0018] 本發(fā)明所具有的有益效果是：運用本基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式設(shè)計出的投影鏡頭，由具有負 焦距的反射系統(tǒng)和正焦距的折射系統(tǒng)構(gòu)成，反射系統(tǒng)為一凸面偶次非球面反射鏡，折射系 統(tǒng)僅含一片光學塑料材質(zhì)的偶次非球面透鏡及八片光學玻璃材質(zhì)的球面透鏡，結(jié)構(gòu)簡單， 體型小，提高了生產(chǎn)工藝性和投影畫面亮度，大大降低了生產(chǎn)成本和裝調(diào)難度，且具有低于 0.27 : 1的超低投射比。物面經(jīng)過折射系統(tǒng)后，首先成像在反射鏡的反射面上，再由反射面 反射至銀幕上，在很短的投影距離即可投射出優(yōu)質(zhì)的足夠大的較小TV崎變的畫面，大大減 小了投影空間。另外，通過折射系統(tǒng)中的非球面透鏡的光學材料可W采用光學塑料也可W 采用冕系光學玻璃，在采用冕系光學玻璃的情況下，用數(shù)控研磨拋光法對非球面進行加工， 適于小數(shù)量的生產(chǎn)加工，在采用光學塑料的情況下，用注塑成型法對非球面進行加工，適于 大批量的生產(chǎn)加工，進一步促進了數(shù)字超短焦投影技術(shù)的快速發(fā)展。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2是圖1的光線追跡示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面將結(jié)合附圖實施例，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，僅用于解釋本發(fā)明的實 施例和所具有的有益效果，并非用于限制本發(fā)明的保護范圍。
[0022] 如圖1所示的八組十片折反式超低投射比投影鏡頭基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，數(shù)字投影機忍片C 上的一物點通過該鏡頭成像在銀幕A上為一像點，包括自該像點的一側(cè)至該物點的一側(cè)依 次設(shè)置的反射系統(tǒng)11和折射系統(tǒng)12。本發(fā)明中所述的反射系統(tǒng)11，包括凸面偶次非球面 反射鏡1101，其反射面在銀幕A-側(cè)，起到增大視場角、平衡像差、校正崎變的作用。所述的 折射系統(tǒng)12,包括對應于銀幕A反向依次設(shè)置的第一透鏡1201、第二透鏡1202、第=透鏡 1203-1、第四透鏡1203-2、孔徑光欄1204、第五透鏡1205、第六透鏡1206、第屯透鏡1207-1、 第八透鏡1207-2、第九透鏡1208。其中第=透鏡1203-1和第四透鏡1203-2構(gòu)成一個雙 膠合鏡組，起分散光焦度、校正色差、減小高級像差量的作用，第屯透鏡1207-1和第八透鏡 1207-2構(gòu)成一個雙膠合鏡組，起校正色差、增大后工作距離的作用，第一透鏡1201為負彎 月型，且凸面朝前（設(shè)鏡頭在投影工作狀態(tài)時，反射鏡1101端為前，銀幕A端為后），起到 增大視場角、減小鏡片口徑、拉大后焦點截距的作用，第二透鏡1202為負彎月型，且凸面朝 前，凹面面型為偶次非球面，起到增加視場角、提高相對孔徑、平衡軸外像差、簡化結(jié)構(gòu)的作 用，第=透鏡1203-1為負彎月型，且凸面朝前，第四透鏡1203-2為雙凸型，曲率絕對值大的 面朝前，第五透鏡1205、第六透鏡1206均為正彎月型，且凹面均朝前，起到改善大視場化、 小型化與像質(zhì)優(yōu)良之間的矛盾，第屯透鏡1207-1為雙凸型，曲率絕對值小的面朝前