[發明專利]一種低投射比光學系統

有效

• 申請號: 202310368892.X
• 申請日: 2023-04-10
• 公開（公告）號: CN116088254B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 郭躍武;徐航宇;李文艷;雷祿
• 申請（專利權）人: 沂普光電（天津）有限公司
• 主分類號: G03B21/14
• 分類號: G03B21/14;G03B21/00;G02B13/18
• 代理公司: 天津璽名知識產權代理有限公司 12237
• 代理人: 陳杰

本發明公開了一種低投射比光學系統，涉及光學系統領域，針對鏡頭設計中無法在保證像質的前提下同時兼顧成本與小型化的問題，本發明提出采用多膠合透鏡、玻璃非球面、塑膠非球面混合的方案，有效補償了鏡頭各群組的色差，降低了通常在后群鏡組補償的難點，可以有效平衡鏡組間的像差，降低系統的敏感度，實現小體積下，更短的投射比，而且本發明技術方案整體機構緊湊，通過光閥、球面透鏡、膠合透鏡、反射鏡以及合理的材料搭配實現低投射比和高分辨率的成像質量的同時，讓鏡頭在體積和可制造性方面均有較大提升。

技術領域

本發明涉及光學系統領域，尤其涉及一種低投射比光學系統。

背景技術

投影顯示市場廣闊，但是鏡頭作為投影顯示中的核心技術之一，從設計到加工難度都比較高，尤其是在保證像質的前提下同時兼顧成本與小型化，是鏡頭設計中的一大難點。

目前超短焦投影鏡頭采用的技術方案，使用折反混合系統，反射系統應用曲面反射可以縮短投影距離，市場上為了降低設計難度和提升可制造性，投射比通常設計在0.3~0.22之間，使用單一的系統架構，沒有充分發揮各個群組之間協同的作用，這樣在大的投影畫面應用上，投影距離沒法更進一步縮小，增加了光線進入屏幕的角度，對鏡頭的性能提出更高的要求。通常的設計方案在低投射比的投影條件時，邊緣光線的矯正能力存在不足，特別是在畫面的角落位置劣化明顯，無法有效改善鏡頭的大角度的像質劣化問題，影響產品的應用場景。

因此亟需設計出更低投射比的超短焦鏡頭，進一步提升產品性能。

發明內容

針對鏡頭設計中無法在保證像質的前提下同時兼顧成本與小型化的問題，本發明提出采用多膠合透鏡、玻璃非球面、塑膠非球混合的方案，重點在分鏡組加入了膠合透鏡，有效補償了鏡頭各群組的色差，降低了通常在后群鏡組補償的難點，結合不同的反射面形態和出射面的曲率控制，可以有效平衡鏡組間的像差，降低系統的敏感度，實現小體積下，更短的投射比。

本發明提出一種低投射比光學系統，具體包括依次設置的光閥、照明棱鏡、影像偏置鏡和投影鏡頭，所述投影鏡頭包括折射系統及反射系統，

折射系統由1個玻璃非球面鏡、15個玻璃球面鏡和1個塑膠非球面鏡組成，所述15個玻璃球面鏡由4個雙膠合透鏡、1個三膠合透鏡和4個單透鏡組成，且在塑膠非球面鏡前放置1個雙膠合透鏡，三膠合透鏡和雙膠合透鏡共同實現對光學鏡頭中的軸向色差、垂軸色差進行校正，

反射系統包括第18透鏡，所述第18透鏡為塑膠材料的非球面或自由曲面反射鏡，采用奇偶混合非球面方程，用于增強邊緣光線的矯正。

進一步的，所述光閥為DMD芯片或LCOS芯片。

進一步的，所述照明棱鏡為TIR全反射棱鏡。

進一步的，所述折射系統依次由第一透鏡組、第二透鏡組和第三透鏡組構成，在第一透鏡組和第二透鏡組之間設置有孔徑光闌，且所述孔徑光闌靠近第二透鏡組，

所述第一透鏡組從影像偏置鏡到孔徑光闌方向依次為：第1透鏡，為單透鏡，第2透鏡，為玻璃非球面鏡，第3透鏡、第4透鏡、第5透鏡組合成的三膠合透鏡，第6透鏡，為單透鏡，第7透鏡、第8透鏡組成的雙膠合透鏡，

所述第二透鏡組從孔徑光闌到第12透鏡方向依次為：第9透鏡、第10透鏡組成的雙膠合透鏡，第11透鏡、第12透鏡組成的雙膠合透鏡，

所述第三透鏡組從第13透鏡到反射系統方向依次為：第13透鏡，為單透鏡，第14透鏡、第15透鏡組成的雙膠合透鏡，第16透鏡，為塑膠非球面鏡，第17透鏡，為單透鏡。

進一步的，所述投影鏡頭的參數為：

第4透鏡的阿貝數選取范圍在25~35，折射率范圍在1.9~2.2；

第7透鏡的折射率取值范圍在1.9~2.2；