[發明專利]一種折反式超短焦投影鏡頭系統

有效

• 申請號: 201811540725.4
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109407288B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 楊波;張婧京;黃鵬程;謝欣茹;潘帥;云竹溪
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G02B13/18
• 分類號: G02B13/18;G02B1/00;G02B13/00;G02B27/00;G03B21/28;G03B21/00
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

本發明提供的折反式超短焦投影鏡頭系統，包括顯示芯片、折射透鏡組和非球面反射鏡，光線從顯示芯片射出，進入折射透鏡組消像差后，經非球面反射鏡成像于屏幕。其中：折射透鏡組包括16片球面透鏡，各個透鏡光學中心共軸，其中兩片透鏡膠合消色差；非球面反射鏡存在偏心，矯正場曲和畸變。本發明具有視場大，畸變小，能夠在很短的距離內投射出大視場高清畫面的優點，而且結構簡單，無非球面折射透鏡，節約成本，全部使用常用環保玻璃，適合規模生產。

技術領域

本發明屬于成像顯示的投影技術領域，具體涉及一種折反式超短焦投影鏡頭系統。

背景技術

近年來，隨著投影技術的發展，超短焦憑借其能夠有效縮短投影距離，實現短距離內投射大尺寸畫面的優勢成為投影機市場的熱點。

目前，市場上投影儀實現短焦投影的方式主要有三種：折射式、反射式和折反式。折射式設計的鏡頭在保證像質的情況下，視場范圍有限，進一步增大視場角，軸外像差難以校正，解決辦法是增加透鏡的片數和使用非球面，增大了設計復雜度，且加工成本高；反射式設計的鏡頭由于全部采用反射鏡沒有引入色差，但大視場產生的畸變難以校正，離軸的結構設計對非球面反射鏡的加工裝配和公差要求很高，加工成本高且合格率低；折反式設計的鏡頭綜合了折射式和反射式的技術特點，是目前市場上超短焦投影鏡頭的主流方案。

針對超短焦投影鏡頭系統，目前有一些研究成果。如公開號為CN 105158884 A的中國專利介紹了一種包含13片折射透鏡和一片凹面非球面反射鏡的超短焦投影鏡頭，其中折射透鏡組中使用了一片PMMA樹脂非球面透鏡。雖然這種鏡頭實現了短距離投影大畫面的效果，但使用了一片非球面透鏡，導致加工、裝配工藝復雜，制造成本高，精度不易保證，良品率低。

再如公開號為US8482851B2的美國專利介紹了一種包含15片折射透鏡和一片凹面非球面反射鏡的超短焦投影鏡頭系統，其中折射透鏡部分使用了四面非球面。雖然這種鏡頭實現了短距離投影大畫面的效果，但使用了四面非球面，同樣會導致加工裝配問題。

發明內容

本發明是為了解決非球面透鏡造成的加工裝配問題而進行的，目的在于提供一種折反式超短焦投影鏡頭系統，不含有非球面透鏡，提高成像質量，有效減少生產、加工裝配成本。

為了實現上述目的，本發明提供了一種折反式超短焦投影鏡頭系統，具有這樣的特征，包括：

顯示芯片，用于調制投影機中從照明系統來的照明光束且兼作折反式超短焦投影鏡頭系統的物面，反射照明光束，形成成像光束；以及沿該顯示芯片的出射光路上依次設置的折射透鏡組和非球面反射鏡，

其中，折射透鏡組用于平衡成像光束中的球差、彗差、像散和色差，并使成像光束成一彎曲的實像于非球面反射鏡前，包含16片透鏡，該16片透鏡全部為球面透鏡，

非球面反射鏡用于校正折射透鏡組的場曲和畸變，并反射光線成實像于屏幕。

本發明提供的折反式超短焦投影鏡頭系統中，還可以具有這樣的特征：其中，透鏡為由玻璃制成的球面透鏡，各個透鏡的光學中心共軸成為主光軸。

本發明提供的折反式超短焦投影鏡頭系統中，還可以具有這樣的特征：其中，16片透鏡包括沿出射光路的方向依次布置的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡、第八透鏡、第九透鏡、第十透鏡、第十一透鏡、第十二透鏡、第十三透鏡、第十四透鏡、第十五透鏡以及第十六透鏡，

第一透鏡、第二透鏡、第六透鏡以及第八透鏡均為雙凸透鏡，

第四透鏡、第十二透鏡、第十四透鏡以及第十六透鏡均為雙凹透鏡，

第三透鏡、第五透鏡、第十透鏡、第十一透鏡、第十三透鏡以及第十五透鏡均為正彎月透鏡，

第七透鏡、第九透鏡為負彎月透鏡。