一种广角短焦投影镜头制造技术

本实用新型专利技术公开了一种广角短焦投影镜头，包括后组、对焦组和前组三部分，后组至少含有一个非球面透镜和一个胶合透镜；对焦组至少含有一组正负透镜；前组包含大光焦度的正透镜组和负透镜组。本实用新型专利技术具有投影幅面大，分辨率高，工艺性好，成本低，高温下不虚焦的优点。高温下不虚焦的优点。高温下不虚焦的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种广角短焦投影镜头


[0001]本技术涉及投影镜头
，具体为一种广角短焦投影镜头。

技术介绍

[0002]近年来随着娱乐以及家庭影院的兴起，大投影幅面的投影机有着良好的观赏效果，受到市场青睐。
[0003]目前实现大幅面的投影效果的常见方式有两种：一种是采用折射镜头加反射镜组合而成的折反式镜头，这种折反式镜头容易实现大的幅面，缺点是含有较多的非球面镜片，一般4～5片，开模成本高，镜片组装公差较为敏感。另一种比较传统的是使用较小投射比的折射镜头，一般为反远距型的广角镜头，通过拉远投影距离来获得大的投影幅面，但容易受到场地和空间的限制。
[0004]如专利号为CN211528810U是一种较佳的镜头架构，对焦简单，但存在以下弊端：
[0005]一、投射比在1.1左右，比如要投出100英寸的屏幕，投影距离需要2.43米，此时投影机需要摆放在客厅中间，浪费空间及影响走动；
[0006]二、分辨率不足。专利CN211528810U使用1080P(1920*1080)分辨率，在大幅面下，颗粒感明显。因此，设计一种广角短焦投影镜头是很有必要的。

技术实现思路

[0007]针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本技术提供一种广角短焦投影镜头，有效地解决了投影幅面小以及分辨率不足的问题。
[0008]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种广角短焦投影镜头，包括后组、对焦组和前组三部分；后组至少含有一个非球面透镜和一个胶合透镜，对焦组至少含有一组正负透镜，前组包含大光焦度的正透镜组和负透镜组。
[0009]优选地，后组非球面透镜为最靠近棱镜的第一透镜，胶合透镜为三胶合透镜且靠近光阑，对焦组中的负透镜靠近光阑，前组的大光焦度正透镜组仅由若干正透镜组成，负透镜组仅由若干负透镜组成，且正透镜组靠近对焦组，负透镜组靠近投影面。
[0010]优选地，后组三胶合透镜中，透镜的正负分布为：正
‑
负
‑
正，其中负透镜为高折射率Nd≥1.83低阿贝数Vd≤40材质，正透镜为低折射率Nd≤1.50高阿贝数Vd≥70材质，前组正透镜组中至少有一个透镜为高折射率Nd≥1.83材质，负透镜组中至少有一个透镜为高阿贝数Vd≥70材质。
[0011]优选地，对焦组整体光焦度较弱，光焦度绝对值在0～0.01范围内，前组正透镜组组合光焦度较强，光焦度绝对值大于0.03，前组负透镜组组合光焦度很强，光焦度绝对值大于0.1。
[0012]优选地，后组中三胶合透镜外形轮廓为两侧凸起的鼓型透镜，对焦组中正透镜外形轮廓为弯月透镜，前组正透镜组中至少有一个双凸正透镜，负透镜组中至少有一个双凹负透镜和一个弯月负透镜，且弯月负透镜靠近投影面。
[0013]优选地，由物侧至像侧顺序，所述后组包括：第一非球面正透镜、由第一球面正透镜、第二球面负透镜以及第三球面正透镜胶合而成的三胶合透镜；所述对焦组包括：光阑孔、第四球面负透镜和第五球面正透镜；所述前组包括：第六球面正透镜、第七球面正透镜、第八球面负透镜、第九球面负透镜和第二非球面负透镜。
[0014]本技术的有益效果为：
[0015](1)通过合理使用非球面透镜和光焦度布局，投射比可达0.5，在保证最大性价比的情况下实现了近距离的大幅面投影。
[0016]本技术专利的后组使用一个玻璃非球面透镜，承担后组主要的光焦度、单色像差校正以及远心优化。由于非球面透镜表面不同孔径带具有不同的R值，使得它对于单色像差，尤其是孔径依赖性的像差，比如轴上球差和轴外球差，具备强大的校正能力，性价比远优于球面透镜，同时，为了尽可能减少温度引起的镜头跑焦，该非球面透镜采用热膨胀系数较小的玻璃材质。后组的“正
‑
负
‑
正”三胶合透镜的胶合面既有弯向光阑的，也有背向光阑的，利用胶合面上较大的光线角度以及两侧的折射率差，可以产生丰富并且多样化的高阶像差，对单色像差的校正能力很强。至于色差，通过低折射率高阿贝数的正透镜与高折射率低阿贝数的负透镜搭配，可以得到较好的校正。二级光谱则通过选择具有特殊色散系数的正透镜材质缓解。
[0017]对焦组，由一对正负透镜组成。由于对焦过程中，镜头的焦距基本维持不变，因此对焦组整体的光焦度会比较弱。光焦度较弱时，透镜的定心系数一般比较小，不易加工。由于像差校正一般需要正负光焦度的组合，因此使用分离的正负透镜，十分有利于像差的校正。对焦组在移动过程中，中心视场像差几乎不变，孔径边缘变化比较大。
[0018]前组的正透镜组由两个正透镜组成，考虑到公差问题，经常可以分裂成三个正透镜来分担光焦度，这并不是本质的差异。负透镜组由三个负透镜组成，包括两个双凹球面负透镜和一个弯月球面负透镜。弯月球面负透镜弯向光阑，主要是考虑到轴外光束入射角度过大容易造成大的像差，因此在弯月透镜的凸面，光线基本垂直入射。弯月透镜的负光焦度可以减小光线偏角，为后续透镜提供较小口径光束。两个双凹球面负透镜与正透镜组形成场曲校正系统。在光束口径较细的位置放置负透镜，口径较大的位置放置正透镜，可以利用光线高度作为杠杆，在总的光焦度绝对值之和较小的情况下，有力地校正场曲。考虑到光线角度偏大以及公差问题，可以增加负透镜来分担光焦度，实现更好的量产效果。
[0019](2)拉大后焦距离，利用XPR技术提高视觉分辨率。
[0020]专利CN211528810U使用物理分辨率只有1920*1080，如果在棱镜和镜头之间插入一个平板玻璃，让平板玻璃按照一定的倾斜角度做周期往返运动，可以实现光线的微小偏移，如果使得光束按照“右
→
下
→
左
→
上”的顺序依次偏移0.5像素宽度，那么通过人眼的视觉暂留效应，当这样的光束偏移达到一定的速度时，可以在人脑内叠加出3840*2160的视觉分辨率，提升观影效果，这被称为DLP的XPR技术。
[0021]XPR技术需要更长的后焦，以容纳振镜以及避免振镜和DMD的结构干涉。这增加了镜头的难度，但通过在后组使用非球面透镜，可以减小设计难度。
附图说明
[0022]附图用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用
新型的实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。在附图中：
[0023]图1是本技术的广角短焦投影镜头的结构示意图；
[0024]图2是本技术2(a)、图2(b)以及图2(c)分别为本技术的后组、对焦组以及前组的结构示意图；
[0025]图3为本技术投影镜头的光线路径示意图；
[0026]图4为光线经过本技术投影镜头的实际场景示意图；
[0027]图5为本技术成像质量的模拟图，其中图5(a)和图5(b)分别为本技术的广角短焦投影镜头在20℃下，81英寸和238英寸投影画面时，屏幕处的垂轴色差图，81英寸投影画面尺寸时，像素大小为937um，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种广角短焦投影镜头，包括后组、对焦组和前组三部分，其特征在于：后组至少含有一个非球面透镜和一个胶合透镜；对焦组至少含有一组正负透镜；前组包含大光焦度的正透镜组和负透镜组。2.根据权利要求1所述的一种广角短焦投影镜头，其特征在于：后组非球面透镜为最靠近棱镜的第一透镜，胶合透镜为三胶合透镜且靠近光阑；对焦组中的负透镜靠近光阑；前组的大光焦度正透镜组仅由若干正透镜组成，负透镜组仅由若干负透镜组成，且正透镜组靠近对焦组，负透镜组靠近投影面。3.根据权利要求1所述的一种广角短焦投影镜头，其特征在于：后组三胶合透镜中，透镜的正负分布为：正
‑
负
‑
正，其中负透镜为高折射率Nd≥1.83低阿贝数Vd≤40材质，正透镜为低折射率Nd≤1.50高阿贝数Vd≥70材质；前组正透镜组中至少有一个透镜为高折射率Nd≥1.83材质，负透镜组中至少有一个透镜为高阿贝数Vd≥70材质。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯水萍，
申请(专利权)人：冯水萍，
类型：新型
国别省市：