专利名称：变焦投影镜头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光学成像技术领域，具体涉及ー种适用于投影领域的变焦投影镜头。
背景技术：
近年来，投影机被越来越普遍地应用于人们的日常生活中，尤其被实用在体积比较小的影响设备上，如手提电脑等，以满足特定的使 用需要。目前引领市场主流技术之ー的DLP投影显示技术近几年发展迅速，其发展趋势主要表现在短投影距离、大屏幕、高清晰度、高亮度等方面。DLP技术的核心部件是DMD数字图像芯片，其成像原理是由DMD微镜装置的转动(±10° )控制光的反射方向，控制该点讯号的通断，然后再通过光学镜头将DMD微镜装置上的光信号投影到屏幕上。目前，为了适应多元化的投影需求，满足各种场合、各种投影距离的投影需要，很多投影机都配备了变焦投影镜头。但这些变焦投影镜头变焦比都比较小，在5倍以下。并且为了有效校正像差，实现比较好的光学性能，常常需要引入非球面透镜或进ロ的高折射率的光学材料。但非球面透镜对加工和装配要求比较高，不利于提高生产效率，也难以降低产品成本。进ロ高折射率光学材料价格昂贵，エ艺性差，无法满足大批量生产的エ艺要求。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种变焦比达到9倍的变焦投影镜头。此镜头在不使用非球面透镜和昂贵的进ロ光学材料的情况下，通过光学透镜的优化组合，提供了ー种变焦比大、结构紧凑、造价低、适合批量生产要求的变焦投影镜头。本实用新型的技术方案是通过以下措施实现的一种变焦投影镜头，包括ー个前固定透镜组E1、第一移动透镜组E2、第二移动透镜组E3和一个补偿透镜组E4，所述四个透镜组沿光轴从屏幕侧到像平面侧顺序排列，其特征在于所述镜头的最长焦距与最短焦距的比值在8. 8到9. 2之间；所述透镜组满足以下关系式5. 5〈 I fl/fw I <6. 5(I)1< I f2/fw I〈2(2)3〈 I f3/fw I <4(3)2〈 I f4/fw I〈3(4)在上述关系式(I) (4)中，fl、f2、f3、f4分别是前固定组E1、第一ニ移动透镜组E2、E3和补偿透镜组E4的焦距，fw是所述变焦投影镜头的最短焦距。所述前固定透镜组El沿光轴从屏幕侧到像面侧依次包括第I正透镜、第I负透镜、第2正透镜和第2负透镜，所述第I负透镜和第2正透镜胶合组成胶合件，前固定透镜组的焦距为正；所述第一移动透镜组E2包括第3负透镜、第4负透镜和第3正透镜，所述第4负透镜和第3正透镜胶合组成胶合件，第一移动透镜组E2的焦距为负；所述第二移动透镜组E3包括第4正透镜、第5负透镜、第5正透镜和第6正透镜，所述第4正透镜和第5负透镜胶合组成胶合件，第二移动透镜组E3的焦距为正；所述补偿透镜组E4包括第6负透镜、第7正透镜和第8正透镜，所述第6负透镜和第7正透镜胶合组成胶合件，补偿透镜组E4的焦距为正。 所述前固定透镜组El中的四个透镜都是凸向物方、凹向像方的弯月形透镜；所述第一移动透镜组E2中第3、4负透镜是双凹形透镜，第3正透镜是凸向物方、凹向像方的弯月形透镜；所述第二移动透镜组E3中第4正透镜和第5正透镜是双凸形透镜，第5负透镜是双凹形透镜，第6正透镜是凸向物方、凹向像方的弯月形透镜；所述补偿透镜组E4中第6负透镜是凸向物方、凹向像方的弯月形透镜，第7正透镜和第8正透镜是双凸形透镜。所述前固定组E1、第一二移动透镜组E2、E3和补偿透镜组E4所使用的透镜均采用常规的环境友好的玻璃材料，所有透镜表面都是球面。所述镜头光学系统的光阑在第一移动透镜组E2与第二移动透镜组E3之间，光阑口径保持不变，光阑位置随移动透镜组E3 —起移动。所述镜头的F数小于I. 8。本实用新型的优点在于前固定透镜组El的位置固定不变，整个系统通过两个移动透镜组E2、E3移动进行变焦，实现镜头短焦和长焦之间的变换，通过调整补偿透镜组E4实现聚焦，变焦比达到9倍。未使用非球面透镜与昂贵的进口高折射率材料，通过光学系统的优化组合，实现比较大的变焦比。在保证成像质量的基础上，全部采用常规的环境友好的光学材料，有利于降低系统成本，提高批量生产的效率。本实用新型还具有结构紧凑、装配工艺性好、投影图像清晰等优点。
以下结合附图
对本实用新型的具体实施例作进一步详细的说明。图I是本实用新型变焦投影镜头的短焦位置示意图。图2是本实用新型变焦投影镜头的长焦位置示意图。图3是本实用新型变焦投影镜头的短焦场曲和畸变曲线图。图4是本实用新型变焦投影镜头的长焦场曲和畸变曲线图。图5是本实用新型变焦投影镜头的短焦纵向像差曲线图。图6是本实用新型变焦投影镜头的长焦纵向像差曲线图。
具体实施方式
参看图I、图2，本实用新型变焦投影镜头从屏幕侧到像面侧依次包括具有正光焦度的前固定透镜组E1、具有负光焦度的第一移动透镜组E2、具有正光焦度的第二移动透镜组E3和具有正光焦度的补偿透镜组E4。所述前固定透镜组El沿光轴从屏幕侧到像面侧依次包括第I正透镜LI、第I负透镜L2、第2正透镜L3和第2负透镜L4，四个透镜L1、L2、L3、L4都是凸向物方、凹向像方的弯月形透镜，所述第I负L2和第2正透镜L3胶合组成胶合件，前固定透镜组El的焦距为正。[0029]所述第一移动透镜组E2包括第3负透镜L5、第4负透镜L6和第3正透镜L7，所述第4负透镜L6和第3正透镜L7胶合组成胶合件，第一移动透镜组E2的焦距为负；其中第3、4负透镜是双凹形透镜，第3正透镜L7是凸向物方、凹向像方的弯月形透镜。所述第二移动透镜组E3包括第4正透镜L8、第5负透镜L9、第5正透镜LlO和第6正透镜LI I，所述第4正透镜L8和第5负透镜L9胶合组成胶合件，第二移动透镜组E3的焦距为正；所述其中第4正透镜L8和第5正透镜LlO是双凸形透镜，第5负透镜L9是双凹形透镜，第6正透镜Lll是凸向物方、凹向像方的弯月形透镜。所述补偿透镜组E4包括第6负透镜L12、第I正透镜L13和第8正透镜L14，所述第6负透镜L12和第7正透镜L13胶合组成胶合件，补偿透镜组E4的焦距为正；其中第6负透镜L12是凸向物方、凹向像方的弯月形透镜，第7正透镜L13和第8正透镜L14是双凸形透镜。该变焦投影镜头工作时，前固定透镜组El的位置固定不变，整个系统通过两个移动透镜组E2、E3移动进行变焦，实现镜头短焦和长焦之间的变换，通过调整补偿透镜组E4实现聚焦。镜头焦距变化为35. 2mm (短焦) 176. Omm (中间) 316.0mm (长焦)。F数变化为1. 38 (短焦) I. 6 (中间) I. 6 (长焦)。其中前固定透镜组E1、两个移动透镜组E2、E3和补偿透镜组E4的焦距分别是f 1=215. 8mm, f2=_37. 6mm, f3=124. 5mm, f4=75. 5mm。I fl/fw I =6. 13, I f2/fw I =1. 07, I f3/fw I =3. 5, I f4/fw I =2.1。满足关系式(I) (4)。系统光阑设在移动透镜组E2和移动透镜组E3之间，靠近移动透镜组E3，光阑口径不变，位置随移动透镜组E3 —起移动。本实用新型变焦投影镜头实施例的结构參数如表I、表2所示。附图3是本实用新型变焦投影镜头实施例的短焦状态下的场曲和畸变曲线图；附图4是本实用新型变焦投影镜头实施例的长焦状态下的场曲和畸变曲线图；附图5是本实用新型变焦投影镜头实施例的短焦状态下的纵向像差曲线图；附图6是本实用新型变焦投影镜头实施例的长焦状态下的纵向像差曲线图。表I
权利要求1.一种变焦投影镜头，包括一个前固定透镜组El、第一移动透镜组E2、第二移动透镜组E3和一个补偿透镜组E4，所述四个透镜组沿光轴从屏幕侧到像平面侧顺序排列，其特征在于所述镜头的最长焦距与最短焦距的比值在8. 8到9. 2之间； 所述透镜组满足以下关系式 5.5〈 I fl/fw I <6. 5(I) 1< I f2/fw I 〈2(2) 3〈 I f3/fw I <4(3) 2〈 I f4/fw I 〈3(4) 在上述关系式(I) (4)中，fl、f2、f3、f4分别是前固定组El、第一二移动透镜组E2、E3和补偿透镜组E4的焦距，fw是所述变焦投影镜头的最短焦距。
2.根据权利要求I所述的变焦投影镜头，其特征在于所述前固定透镜组El沿光轴从屏幕侧到像面侧依次包括第I正透镜、第I负透镜、第2正透镜和第2负透镜，所述第I负透镜和第2正透镜胶合组成胶合件，前固定透镜组的焦距为正；所述第一移动透镜组E2包括第3负透镜、第4负透镜和第3正透镜，所述第4负透镜和第3正透镜胶合组成胶合件，第一移动透镜组E2的焦距为负；所述第二移动透镜组E3包括第4正透镜、第5负透镜、第5正透镜和第6正透镜，所述第4正透镜和第5负透镜胶合组成胶合件，第二移动透镜组E3的焦距为正；所述补偿透镜组E4包括第6负透镜、第7正透镜和第8正透镜，所述第6负透镜和第7正透镜胶合组成胶合件，补偿透镜组E4的焦距为正。
3.根据权利要求2所述的变焦投影镜头，其特征在于所述前固定透镜组El中的四个透镜都是凸向物方、凹向像方的弯月形透镜；所述第一移动透镜组E2中第3、4负透镜是双凹形透镜，第3正透镜是凸向物方、凹向像方的弯月形透镜；所述第二移动透镜组E3中第4正透镜和第5正透镜是双凸形透镜，第5负透镜是双凹形透镜，第6正透镜是凸向物方、凹向像方的弯月形透镜；所述补偿透镜组E4中第6负透镜是凸向物方、凹向像方的弯月形透镜，第7正透镜和第8正透镜是双凸形透镜。
4.根据权利要求I所述的变焦投影镜头，其特征在于所述前固定组E1、第一二移动透镜组E2、E3和补偿透镜组E4所使用的透镜均采用常规的环境友好的玻璃材料，所有透镜表面都是球面。
5.根据权利要求I所述的变焦投影镜头，其特征在于所述镜头光学系统的光阑在第一移动透镜组E2与第二移动透镜组E3之间，光阑口径保持不变，光阑位置随移动透镜组E3一起移动。
6.根据权利要求I所述的变焦投影镜头，其特征在于所述镜头的F数小于I.8。
专利摘要本实用新型公开一种变焦投影镜头，其沿光轴从屏幕侧到像面侧依次包括一个前固定透镜组E1、两个移动透镜组E2和E3与一个补偿透镜组E4。整个系统通过两个移动透镜组E2和E3的移动实现短焦和长焦之间的变换，通过调整补偿透镜组E4进行聚焦，该镜头为非同步变焦系统，最长焦距与最短焦距之比在8.8~9.2之间。镜头中的所有透镜表面都是球面，在保证光学质量的前提下，采用常规的环境友好的光学材料，有利于提高生产效率，降低成本。
文档编号G02B1/00GK202548427SQ20122005399
公开日2012年11月21日 申请日期2012年2月20日 优先权日2012年2月20日
发明者王钦生, 薛跃昌, 马永珍 申请人:南阳示佳光电有限公司