一种低F数的全高清投影镜头的制作方法

本发明涉及光电投影技术领域，尤其涉及一种低f数的全高清投影镜头。

背景技术：

目前，较高像素的投影仪普遍使用非球面的投影镜头，清晰度和tv畸变要求比较容易满足。

但是，现有的投影存在以下缺陷：

(1)清晰度不佳，镜头容易损耗；

(2)投影镜头f数在2-2.5之间，光线利用率低，而如果降低投影镜头的f数，又同时降低了画面的清晰度。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种低f数的全高清投影镜头，使用低f数设计，但是能够同时保证清晰度。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种低f数的全高清投影镜头，包括投影面和dmd芯片之间设置的透镜组件，所述透镜组件包括从左至右依次同光轴设置的第一负弯月透镜、第二负弯月透镜、双凹透镜、第一凸透镜、第二凸透镜、三胶合透镜、第三凸透镜、第四凸透镜；所述dmd芯片调制的投影信号光投射入所述全高清投影镜头，投影信号光依次经过所述第四凸透镜、第三凸透镜、三胶合透镜、第二凸透镜、第一凸透镜、双凹透镜、第二负弯月透镜和第一负弯月透镜在投影屏幕上成像；所述第一负弯月透镜的焦距介于-70mm与-50mm之间；所述第二负弯月透镜的焦距介于-90mm与-60mm之间；所述双凹透镜的焦距介于-25mm与-15mm之间；所述第一凸透镜的焦距介于65mm与85mm之间；所述第二凸透镜的焦距介于40mm与55mm之间；所述三胶合透镜的焦距介于-20mm与-30mm之间；所述第三凸透镜的焦距介于25mm与35mm之间；所述第四凸透镜的焦距介于35mm与50mm之间；f数为介于1.6至1.8之间。

进一步地，所述第一负弯月透镜的两个端面均为非球面。

进一步地，还包括棱镜组，所述棱镜组位于第四凸透镜与dmd芯片之间。

进一步地，还包括光阑，所述光阑位于第二凸透镜与三胶合透镜之间。

进一步地，所述第一负弯月透镜的折射率介于1.50与1.60之间；所述第二负弯月透镜的折射率介于1.45与1.55之间；所述双凹透镜的折射率介于1.65与1.75之间；所述第一凸透镜的折射率介于1.70与1.80之间；所述第二凸透镜的折射率介于1.70与1.80之间；所述三胶合透镜中，靠近光阑的第一凹透镜的折射率介于1.85与1.95之间，中间凸透镜的折射率介于1.45与1.55之间，靠近第二凹透镜的折射率介于1.75与1.85之间；所述第三凸透镜的折射率介于1.55与1.65之间；所述第四凸透镜的折射率介于1.55与1.65之间。

进一步地，dmd芯片尺寸为0.47英寸，分辨率为1920×1080；或尺寸0.48英寸，分辨率为1920×1200。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

结构简单，采用光学玻璃球面镜片和光学塑料非球面镜片制成，以负组镜头在前，正组在后的反远距型物镜选择相近结构的镜头为初始结构，改变芯片大小，通过更换增减玻璃材质、焦距缩放来优化设计，最终实现f数低，并且保证画面清晰度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的mtf曲线图；

图3为本发明的点列图。

其中，1、第一负弯月透镜；2、第二负弯月透镜；3、双凹透镜；4、第一凸透镜；5、第二凸透镜；6、光阑；7、三胶合透镜；8、第三凸透镜；9、第四凸透镜；10、棱镜组；11、窗口玻璃；12、dmd芯片。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1所示，本发明提供一种低f数的全高清投影镜头，其包括投影面和dmd芯片12(也就是dlp背投的核心)之间设置的透镜组件，所述透镜组件包括从左至右依次同光轴设置的第一负弯月透镜1、第二负弯月透镜2、双凹透镜3、第一凸透镜4、第二凸透镜5、三胶合透镜7、第三凸透镜8、第四凸透镜9；所述dmd芯片12调制的投影信号光投射入所述全高清投影镜头，投影信号光依次经过所述第四凸透镜9、第三凸透镜8、三胶合透镜7、第二凸透镜5、第一凸透镜4、双凹透镜3、第二负弯月透镜2和第一负弯月透镜1在投影屏幕上成像。本发明中全高清投影镜头的焦距介于6mm与7mm之间。其中，第一负弯月透镜1的两个端面均为非球面。基于光学成像原理，使用光学设计软件对投影物镜反复地进行结构达到像差的优化设计。

三胶合透镜7具体可以包括以图1的视觉为例，从左至右依次分布的第一凹透镜、第五凸透镜、第二凹透镜，其中第一凹透镜的折射率介于1.85与1.95之间。

所述第一负弯月透镜1的焦距介于-70mm与-50mm之间；所述第二负弯月透镜2的焦距介于-90mm与-60mm之间；所述双凹透镜3的焦距介于-25mm与-15mm之间；所述第一凸透镜4的焦距介于65mm与85mm之间；所述第二凸透镜5的焦距介于40mm与55mm之间；所述三胶合透镜7的焦距介于-20mm与-30mm之间；所述第三凸透镜8的焦距介于25mm与35mm之间；所述第四凸透镜9的焦距介于35mm与50mm之间；f数为介于1.6至1.8之间。

第一负弯月透镜1的折射率介于1.50与1.60之间；所述第二负弯月透镜2的折射率介于1.45与1.55之间；所述双凹透镜3的折射率介于1.65与1.75之间；所述第一凸透镜4的折射率介于1.70与1.80之间；所述第二凸透镜5的折射率介于1.70与1.80之间；所述三胶合透镜7中，靠近光阑6的第一凹透镜的折射率介于1.85与1.95之间，第五凸透镜的折射率介于1.45与1.55之间，第二凹透镜的折射率介于1.75与1.85之间；所述第三凸透镜8的折射率介于1.55与1.65之间；所述第四凸透镜9的折射率介于1.55与1.65之间。

本发明还包括棱镜组10和光阑6，其中棱镜组10位于第四凸透镜9与dmd芯片12之间，光阑6位于第二凸透镜5与三胶合透镜7之间。进一步的，在棱镜组10和dmd芯片12之间，还设置有窗口玻璃11。以光阑6为界，负组镜片在前，正组在后的反远距型物镜。

作为改进，dmd芯片12的尺寸为0.47英寸，分辨率为1920×1080；或者是尺寸0.48英寸，分辨率为1920×1200。dmd芯片12的中心对准光轴，并且与光轴垂直。

以0.47寸的dmd芯片为例，给出发明一种全高清投影镜头实施例的参数，表面序号从第一负弯月透镜1的凸面为第1面，开始从左往右依次递增，透镜组参数如表1所示，非球面数据如表2所示：

表1透镜组参数

表2非球面数据

最终得到视场84度，焦距6.57mm,光学筒长130mm，f1.7，畸变小于0.26％,各视场像质均匀并且像质最佳的光学投影镜头。本发明实现在1m位置形成对角线为1.78m的像面。如图2所示，mtf(画面清晰度)曲线图中93lp/mm下各视场的mtf曲线紧凑成一束大于0.65，说明镜头成像画面清晰均匀，1920×1200的0.48英寸dmd芯片的像素是5.4微米，对应奎尼斯线对为93lp/mm，在该线对下mtf数值大于0.65即满足dmd芯片的分辨率要求，0.47英寸的dmd芯片小于0.48英寸的dmd芯片，0.47英寸的dmd芯片像素也是5.4微米，对应奎尼斯线对为93lp/mm，在该线对下mtf数值大于0.65即满足dmd芯片的分辨率要求。如图3所示，各视场下的点列图平均弥散斑半径小于2.3微米，像质很好。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。