[實用新型]一種高分辨率低畸變微型投影鏡頭

有效

• 申請號: 201820254317.1
• 申請日: 2018-02-12
• 公開（公告）號: CN207965338U
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 蘇佳妮;齊月靜;齊威;盧增雄;楊光華;王宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電研究院
• 主分類號: G02B13/00
• 分類號: G02B13/00;G02B1/00
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 劉廣達

本實用新型提出一種高分辨率低畸變的微型投影鏡頭，其特征在于，所述微型投影鏡頭包含兩部分鏡組，第一部分為發散鏡組，具有負光焦度，第二部分為會聚鏡組，具有正光焦度，所述發散鏡組依次包括第一透鏡(L1)，第二透鏡(L2)，第三透鏡(L3)，第四透鏡(L4)；所述會聚鏡組依次包括第五透鏡(L5),第六透鏡組(L6)，第七透鏡(L7)，第八透鏡(L8)，第九透鏡(L9)。本實用新型的系統分辨率高，達到100lp/mm，高于普通產品的66lp/mm?50lp/mm；系統畸變低，為0.14％；結構緊湊；全部為球面鏡片，成本低，適合批量生產。

技術領域

本實用新型涉及光電顯示行業中的投影技術，具體涉及一種高分辨率低畸變微型投影鏡頭。

背景技術

近年來，隨著半導體技術的發展和深入，數字投影顯示技術不斷進步，投影設備被廣泛應用于工業、商務、教育、家庭等各個領域。其中，數字化光處理投影設備(DigitalLight Procession，DLP)憑借其高清晰的畫面、高亮度的圖像、豐富的色彩及高對比度的顯示已逐漸成為主流投影設備之一。

DLP技術中的核心部件主要采用DMD(Digital Micro mirror Device)數字圖像芯片，DMD是由美國TI公司獨家研究開發，它是由很多矩陣排列的數字微反射鏡組成，工作時每個微反射鏡都能夠朝±12°兩個方向進行偏轉，并鎖定約15us,從而使光線按既定的方向進行投射，并且以數萬赫茲的頻率進行擺動，將來自照明光源的光束通過微反射鏡的翻轉反射進入投影鏡頭成像在屏幕上。DMD具有分辨率高，信號無需數模轉換等優點。

DLP照明系統分為遠心結構和非遠心結構。為了提高投影顯示畫面的均勻性，匹配DMD芯片的入射角度，目前，多采用遠心照明結構系統，在該系統中，一般利用TIR棱鏡的全反射對照明光束和成像光束進行分離，讓系統更加緊湊。因此，這就需要采用與TIR棱鏡匹配的投影鏡頭。在投影鏡頭設計過程中，像高、視場角、焦距、相對孔徑等相關參數相互制約，對最終的成像質量影響很大，特別是畸變量很難控制，另外，投影鏡頭與TIR棱鏡匹配時需要保留較長的后工作距離，這大大增加了鏡頭長度和軸外像差的控制難度。因此很難設計出成像質量高，鏡頭結構緊湊，畸變量又滿足使用要求的鏡頭。例如在CN015527698中，系統采用九片球面鏡，其分辨率僅為50lp/mm，畸變約為0.7％，

在現有一些公開的投影鏡頭技術中，主要通過三種技術方式提升光學系統成像質量：第一，應用非球面技術，即通過加入非球面透鏡，改善光學系統的成像質量或簡化系統結構，但由于非球面透鏡的加工和裝配要求更加嚴格，這對于投影鏡頭的批量生成會提升成本，降低生產效率，例如，在專利CN103246047中，采用一個彎月形單面偶次非球面，增加加工及裝配難度；第二，通過增加系統中透鏡的數量，這會導致投影鏡頭長度過長，系統不夠緊湊；第三，通過采用國外進口的高折射率光學材料，提升光學成像質量，但是這就大大增加了批量生成的成本。例如，在日本專利02120574中，采用FCD1、LAF等材料，且透鏡數量在12片以上，鏡頭成本高。

實用新型內容

針對現有技術中投影鏡頭設計生產過程中需解決的鏡頭結構、成像質量、生產成本相互制約的問題，本實用新型提出了一種與TIR棱鏡及DMD匹配的投影鏡頭結構，根據光闌位置及元件指標的優化，降低視場畸變，提高成像質量，提高分辨率，且結構緊湊，全部采用球面透鏡，加工及裝配成本低，適用于批量生產。

本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的。

一種高分辨率低畸變的微型投影鏡頭，其特征在于，所述微型投影鏡頭包含兩部分鏡組，第一部分為發散鏡組，具有負光焦度，第二部分為會聚鏡組，具有正光焦度。

優選地，所述發散鏡組依次包括第一透鏡(L1)，第二透鏡(L2)，第三透鏡(L3)，第四透鏡(L4)；所述會聚鏡組依次包括第五透鏡(L5),第六透鏡組(L6)，第七透鏡(L7)，第八透鏡(L8)，第九透鏡(L9)。