专利名称：一种投影光学系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于投影显示技术领域，涉及一种投影用光学系统。
背景技术：
目前市场上的投影机种类非常复杂，普通投影仪要实现100英寸画面需要投影距离3米左右。然而，随着科学技术的发展和市场的需求，市场上出现了许多独特功能的投影仪，短投影距离、超短投影距离是时下应用前景非常广阔的一种类型。由于此类投影仪可以在较小的空间实现更大的投影尺寸，并且具有阴影小等技术特点，因此，此类投影仪在较多场合，如在商务会议、教育培训、商业演示等领域具有很好的应用。短焦投影仪在近年来成为了市场上最受关注的产品，较多的厂商相继压宝短焦、超短焦、超短投影距离的投影仪市场。如日立的HCP-A8能在400mm投影距离实现100寸的投影尺寸、理光超短焦产品PJWX4130N不但可以在投影距离117mm投射出48英寸图像，而且是目前全球最小巧的、重量最轻的产品。而一般的短距投影光学系统，要实现80寸的投影尺寸，则投影光学系统与投影屏之间的投影距离在300mm左右。目前，三洋有一款LP-XL500能在80mm投影距离实现80寸的投影尺寸。目前国外市场中的短投影距离、超短投影距离的投影仪光学系统光路设计普遍采用鱼眼投射式光路结构、折反射光路结构、全反射光路结构。现有短距、超短焦投影仪普遍存在畸变较为严重的现象，投射的画面边缘容易出现严重的畸变。
实用新型内容为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种光路结构紧凑以及能大大减小投影距离的投影光学系统。
·[0004]本实用新型的技·术解决方案是:本实用新型提供了一种投影光学系统，其特殊之处在于:所述投影光学系统包括投影光学系统像面、折射投影光学系统、第二反射光学系统以及第一反射光学系统；所述投影光学系统像面、折射投影光学系统以及第二反射光学系统依次设置在同一光路上；所述第一反射光学系统设置在经第二反射光学系统反射后的所形成的反射光的光路上。上述折射投影光学系统包括前固定镜组、变焦镜组以及后固定镜组；所述投影光学系统像面、后固定镜组、变焦镜组以及前固定镜组依次设置在同一光路上。上述前固定镜组、变焦镜组以及后固定镜组均包括一个或多个透镜组成；所述透镜上设置有衍射层。上述前固定镜组、变焦镜组以及后固定镜组中的透镜是球面光学系统、折射球面系统或非球面光学系统。上述前固定镜组、变焦镜组以及后固定镜组中的透镜是折射球面系统时，所述透镜是自由曲面光学系统。上述第一反射光学系统是非球面光学系统、自由曲面光学系统或平面反射镜光学系统。[0010]上述第二反射光学系统是非球面光学系统、自由曲面光学系统或平面反射镜光学系统。上述第一反射光学系统以及第二反射光学系统均是非球面光学系统、自由曲面光学系统或平面反射镜光学系统。上述投影光学系统还包括像方远心光学系统，所述像方远心光学系统、投影光学系统像面以及折射投影光学系统依次处于同一光路上。上述投影光学系统还包括设置在经第一反射光学系统反射后的所形成的反射光的光路上的投影屏。本实用新型的优点是:本实用新型涉及投影仪用3种光学系统，同样能够实现在80mm投影距离实现80寸的投影尺寸要求，从而大大减少了投影距离，并且此投影光学系统具有光路简单、投影畸变小、色差小、成像清晰、投影亮度均匀、结构紧凑、体积小等特点，同时具有调焦功能，以适应不同投影空间的需要。本实用新型中采用的关键技术:1.光路设计中采用像方远心光路设计模式，提高了投影画面亮度的均匀；2.光路设计中增加衍射面，减小了投影色差问题；3.光路设计中增加非球面及自由曲面，提高了投影画面的清晰度、减小了光学系统的畸变、缩短了投影距离，同时使光路设计更加简单。通过采用上面的 关键技术，使此投影仪光学系统能够实现在有限的空间为公共场合提供大画面多媒体演示，让狭小的空间依然可以灵活应用，同时消除了投影阴影问题，使会议、演示、培训变得轻松又高效。
图1是本实用新型所提供的投影光学系统的第一实施例结构示意图；图2是本实用新型所提供的投影光学系统的第二实施例结构示意图；图3是本实用新型所提供的投影光学系统的第三实施例结构示意图；其中:1-投影屏；2_投影光学系统；3_第一反射光学系统；4_第二反射光学系统；5_折射光学系统；5a-前固定镜组；5b-变焦镜组；5c-后固定镜组；6_投影光学系统像面。
具体实施方式
参见图1或图2，本实用新型提供了一种投影光学系统，该投影光学系统包括投影光学系统像面6、折射光学系统5、第二反射光学系统4以及第一反射光学系统3 ;投影光学系统像面6、折射光学系统5以及第二反射光学系统4依次设置在同一光路上；第一反射光学系统3设置在经第二反射光学系统4反射后的所形成的反射光的光路上。折射光学系统5包括前固定镜组5a、变焦镜组5b以及后固定镜组5c ;投影光学系统像面6、后固定镜组5c、变焦镜组5b以及前固定镜组5a依次设置在同一光路上。前固定镜组5a、变焦镜组5b以及后固定镜组5c均包括一个或多个透镜组成(最好均是由三个透镜组组成);透镜上设置有衍射层，形成衍射面；前固定镜组5a、变焦镜组5b以及后固定镜组5c中的透镜是球面光学系统、折射球面系统或非球面光学系统；前固定镜组5a、变焦镜组5b以及后固定镜组5c中的透镜是折射球面系统时，透镜是自由曲面光学系统。通过移动变焦镜组5b的位置可以改变投影画面的大小。为了校正系统色差折射光学系统5中增加了衍射面，属于折衍混合系统，同时为减少成本折射光学系统5中各镜组均采用球面光学系统，但是折射光学系统5并不限于该结构，也可全部采用折射球面系统或增加非球面镜组。投影光学系统还包括像方远心光学系统，像方远心光学系统、投影光学系统像面6以及折射光学系统5依次处于同一光路上。同时，投影光学系统还包括设置在经第一反射光学系统3反射后的所形成的反射光的光路上的投影屏I。本实用新型的工作原理是:投影光学系统工作原理概述:将投影显示芯片DMD或LCOS安装于投影光学系统像面6位置，将投影显示芯片上的目标图像经过折射投影光学系统5、第二反射光学系统4、第一反射光学系统3成像于投影屏I,形成放大的目标图像信息。投影光学系统2由第一反射光学系统3、第二反射光学系统4、折射光学系统5组成，第一反射光学系统3、第二反射光学系统4、折射光学系统5共同作用完成对投影光学系统像差的校正。本光路设计中为减小光学系统畸变，第二反射光学系统4采用非球面设计方式，具有正的屈光度；为减少生产成本，第一反射光学系统3采用平面反射镜。第一反射光学系统3、第二反射光学系统4并不限于该设计结构模式，其中，第一反射光学系统、第二反射光学系统均可采用非球面、自由曲面、平面反射镜等具有光反射能力的任意材料进行设计，或其中之一采用非球面、自由曲面、平面反射镜等具有光反射能力的任意材料，或为非球面、自由曲面、平面反射镜等具有光反射能力的任意材料之间的两两组合设计方式。参见图3，投影光学系统2也可采用全反射式定焦距光路设计模式，由第一反射光学系统3、第二反射 光学系统4、折射光学系统5组成，第一反射光学系统3、第二反射光学系统4、折射光学系统5共同作用完成对投影光学系统像差的校正。第一、二、三个反射光学系统均采用非球面设计，但不限于此结构，也可采用自由曲面或自由曲面与非球面组合的光路设计模式。该投影光学系统不仅可以用于投影仪领域，而且可以用于投影电视领域，尤其适用于正投影电视。
权利要求1.一种投影光学系统，其特征在于:所述投影光学系统包括投影光学系统像面、折射投影光学系统、第二反射光学系统以及第一反射光学系统；所述投影光学系统像面、折射投影光学系统以及第二反射光学系统依次设置在同一光路上；所述第一反射光学系统设置在经第二反射光学系统反射后的所形成的反射光的光路上。
2.根据权利要求1所述的投影光学系统，其特征在于:所述折射投影光学系统包括前固定镜组、变焦镜组以及后固定镜组；所述投影光学系统像面、后固定镜组、变焦镜组以及前固定镜组依次设置在同一光路上。
3.根据权利要求2所述的投影光学系统，其特征在于:所述前固定镜组、变焦镜组以及后固定镜组均包括一个或多个透镜组成；所述透镜上设置有衍射层。
4.根据权利要求3所述的投影光学系统，其特征在于:所述前固定镜组、变焦镜组以及后固定镜组中的透镜是球面光学系统、折射球面系统或非球面光学系统。
5.根据权利要求4所述的投影光学系统，其特征在于:所述前固定镜组、变焦镜组以及后固定镜组中的透镜是折射球面系统时，所述透镜是自由曲面光学系统。
6.根据权利要求1-5任一权利要求所述的投影光学系统,其特征在于:所述第一反射光学系统是非球面光学系统、自由曲面光学系统或平面反射镜光学系统。
7.根据权利要求1-5任一权利要求所述的投影光学系统，其特征在于:所述第二反射光学系统是非球面光学系统、自由曲面光学系统或平面反射镜光学系统。
8.根据权利要求1-5任一权利要求所述的投影光学系统，其特征在于:所述第一反射光学系统以及第二反射 光学系统均是非球面光学系统、自由曲面光学系统或平面反射镜光学系统。
9.根据权利要求1所述的投影光学系统，其特征在于:所述投影光学系统还包括像方远心光学系统，所述像方远心光学系统、投影光学系统像面以及折射投影光学系统依次处于同一光路上。
10.根据权利要求9所述的投影光学系统，其特征在于:所述投影光学系统还包括设置在经第一反射光学系统反射后的所形成的反射光的光路上的投影屏。
专利摘要本实用新型涉及一种投影光学系统，包括投影光学系统像面、折射投影光学系统、第二反射光学系统以及第一反射光学系统；投影光学系统像面、折射投影光学系统以及第二反射光学系统依次设置在同一光路上；第一反射光学系统设置在经第二反射光学系统反射后的所形成的反射光的光路上。本实用新型提供了一种具有光路简单、投影畸变小、色差小、成像清晰、投影亮度均匀、结构紧凑、体积小的投影用光学系统。
文档编号G02B27/00GK203133401SQ20132008999
公开日2013年8月14日 申请日期2013年2月27日 优先权日2013年2月27日
发明者赵卫, 谢永军, 康福増, 张周锋 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所