[发明专利]一种通用型短焦投影光学系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学技术域，特别是涉及一种通用型短焦投影系统。

背景技术

投影仪广泛应用在教育、商务、工程、家用等场所。在工程领域，复杂而有限的安装环境，往往要求投影机选配短焦镜头，以在短距离内达到更大的画面效果。进口短焦选配镜头大多成本高，周期长，无法对应国内项目需求，国产镜头逐渐成为文化场馆多媒体项目的首选。高质量的成像一直是国产镜头的劣势，国产代用镜头往往从成本考虑，无法进行极致设计，牺牲了一些成像质量。对于工程常用的DLP、LCD两个类型，由于其内部结构的差异，目前包括进口镜头在内都采用了独立的设计，从而导致适用于这两种投影机的光学系统具有不同的特性，一般情况下无法互换使用。短焦光学系统具有很大的市场价值，同时又存在许多技术难点。目前市场上销售的短焦投影光学系统与不同型号投影机的通配度低，且存在口径大、总长过长，一致性不高等缺点。对于展览展示等应用的用户，由于多使用动态影像，基于成本的考虑，降低了对质量的要求，但是仍然期望国产镜头可以接近甚至达到进口镜头的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同时适用于DLP和LCD投影仪的通用型短焦光学系统，具备高性能、小体积的优点。在保持与进口镜头质量一致的前提下，解决了现有短焦投影光学系统仅能适用一种投影仪所带来的匹配度低、结构复杂、体积大、成本昂贵的问题。

本发明采用以下技术方案：

1.采用DLP投影仪宽光谱进行设计；

2.采用LCD的较长后截距进行设计；

3.采用非球面技术、低色散材料玻璃解决小口径、小体积、高性能成像问题；

4.采用树脂压铸技术降低批量生产的成本。

本发明有益效果如下：

本发明在充分利用DLP和LCD投影仪的不同结构特点基础上，在保证成本可控的前提下，用较大的设计冗余，实现了通用型短焦投影光学系统的设计，从很大程度上解决了不同显示类型投影机的镜头不能共用的问题，通过结构匹配，快速调整适配多种品牌和型号的工程投影机，有利于保证质量的前提下降低成本，有利于全产品线通过单一迭代设计实现全局优化的效果；通过优化各表面的面型参数、适当地计算非球面元件的非球面方程以及合理的选取低色散玻璃材料，设计短焦投影光学系统，使系统的像差得以校正，成像质量达到衍射极限，有利于光学系统的高性能和小型化；加工满足非球面树脂的注塑和普通光学冷加工的技术要求，从而降低了生产成本。

附图说明

图1是本发明实施例中通用型短焦投影光学系统的光路仿真图；

图2是本发明实施例中通用型短焦投影光学系统的传递函数图；

图3是本发明实施例中通用型短焦投影光学系统的场曲和畸变图；

图4是本发明实施例中通用型短焦投影光学系统的点列图

具体实施方式

为了解决现有国产镜头与不同型号投影机的通配度低，且存在口径大、总长过长，一致性不高等缺点，本发明提供了一种通用型短焦投影光学系统。以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

如图1所示，本发明实施例涉及一种通用型短焦投影光学系统(以下简称光学系统)，包括：具有负光焦度的第一透镜组G1、正光焦度的第二透镜组G2、负光焦度的第三透镜组G3、光阑S1、正光焦度的第四透镜组G4、光学棱镜T1；所述第一透镜组含非球面树脂元件；第四透镜组含低色散玻璃材料。光焦度是焦距的倒数，正光焦度就是正焦距的倒数，即正光焦度表明是正透镜；负光焦 度就是负焦距的倒数，即负光焦度表明是负透镜。光学系统满足下列条件：1.-0.15＜f/f1＜-0.6，其中，f为光学系统的焦距；f1为第一透镜组G1的焦距。2.13＜BFL＜17，其中，BFL为光学系统的后焦距。

其中，第一透镜组G1包括负光焦度的第一透镜和负光焦度的第二透镜。G1的焦距满足-0.15＜f/f1＜-0.6，在保证光学系统的焦距前提下，使光学系统结构更紧凑、加工更简单。

第二透镜组G2包括正光焦度的第三透镜。具体而言，第三透镜为双凸透镜。第三透镜组G3包括负光焦度的第四透镜，其中，第四透镜为一片双胶合透镜。第四透镜组G4包括正光焦度的第五透镜和第六透镜，其中，第五透镜为一片三胶合透镜，第六透镜为一片双凸正透镜。本实施例中，第一透镜组G1、第二透镜组G2、第三透镜组G3和第四透镜组G4均不限于仅使用上述的透镜形式，也可以通过其他透镜组合来实现上述功能。