，第八 透镜1207-2为负弯月型，凹面朝前，第九透镜1208为双凸型，曲率绝对值大的面朝前。所 述孔径光栏1204设置在第四透镜1203-2和第五透镜1205之间。本实施例中的第六透镜 1206、第屯透镜1207-1和第九透镜1208均采用氣冕系光学玻璃材质，起拉大后工作距离的 作用。上述中，所述的反射系统11的等效焦距为负值，折射系统12的等效焦距为正值，两者 的绝对值之比为9. 5~13. 0。所述的反射系统11与折射系统12的间距和折射系统12的 总长之比为0. 39~0. 51。所述的反射系统11与折射系统12具有相同的主光轴10,反射系 统11用于反射通过折射系统12所出射的光束。本发明的实施例中，所述镜头的光学性能 参数为：焦距f' =-4. 7mm，相对孔径D/f' =1/2. 2,投射比为0.265 : 1，反远比为6. 4， 光学系统总长为151mm，其中D为入瞳直径。本发明的实施例中，本发明中，所设及的折反式 投影镜头基础结构按比例进行焦距缩放，并适当调整各主要像差的匹配关系，可满足1LCD、 化CD、1DMD技术类型的祀面尺寸为0. 55~0. 7英寸范围的数字投影机的使用。本发明中， 所述的折射系统中的第一透镜为球面透镜，第二透镜的凸面面型为球面，凹面面型为偶次 非球面，第=透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第屯透镜、第八透镜、第九透镜均为球面 透镜。本发明中，所述第一透镜采用重冕系光学玻璃材质；所述第二透镜采用光学塑料或冕 系光学玻璃材质；所述第=透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第屯透镜、第八透镜、第九 透镜依次采用铜火石系、火石系、领冕系、氣冕系、氣冕系、重火石系、氣冕系光学玻璃材质。 本发明中，所设及的折反式投影镜头的反远比为4. 5~6. 5。
[0023] 本发明所述的反远比是指镜头光学后截距L'和焦距f'之比的绝对值。
[0024] 本发明中，可W把镜头结构中的任一或几个标准面变更为非球面，运样，通过复杂 化的设计，牺牲加工工艺性有利于整个光学系统的像差校正。
[0025] 本发明的镜头是一种折射和反射结合的超低投射比的数字投影镜头，其要求很小 的投射画面TV崎变，且要求具有很大的画面离轴量，同时要求整个系统的外形尺寸合理 化、小型化，其设计优化策略不同于传统的全折射数字短焦投影镜头。首先，根据设计输入 要求，计算出镜头的画面离轴量，推算出镜头的设计像高，再由投射比推算出镜头的焦距， 然后根据镜头的像高及焦距，建立合适的光学系统模型，即先建立一个全折射短焦镜头结 构，再由该全折射镜头的焦距推算出反射系统的焦距。最后，依据光路可逆行性原理，镜头 光学结构按反向光路设计，在软件中设定整个光学系统的基本光学参数：像高、相对孔径、 工作波长、物距范围，同时在镜头成像像面和镜头折射系统之间插入一定厚度（厚度依据 数字投影机祀面尺寸的不同而不同）的等效平行玻璃平板，用于模拟数字投影机的内部分 色棱镜，运样设计出的镜头在投影时就能很好的平衡数字投影机内部分色棱镜造成的各种 像差。在此基础上，采用人工和设计软件相结合的优化设计方法，对该光学系统进行改造、 优化，直到该镜头具有很好的像差质量、均匀的像面照度W及很好的工艺性。在优化过程中 注意随时更新和调整各种优化目标值。
[0026] 为了说明本发明的实施例，当镜头等效焦距为1时，其光学结构参数如下：
[0027]
[0028]
[0029]
[0030]SI偶次非球面参数：
[0031]
[0032]S5偶次非球面参数：
[0033]
[0034] 本发明实施例的镜头光学结构适用色波长范围为430nm~650nm。
[0035] 图2给出了本发明实施例的光线追迹示意图。从图中可W看出镜头结构各特定视 场的特征光线a走向，W及特征光线a在各折射透镜表面的入射位置和在反射镜表面的反 射位置。
【主权项】
1. 一种八组十片折反式超低投射比投影镜头基础结构，数字投影机芯片（C)上的一物 点通过该镜头成像在银幕（A)上为一像点，其特征是，包括自该像点的一侧至该物点的一 侧依次设置的反射系统（11)和折射系统（12)两部分；其中： 反射系统（11)，包括凸面偶次非球面反射镜（1101)，反射面在银幕A-侧；和 折射系统（12)，包括自该像点的一侧至该物点的一侧依次设置的第一透镜（1201)、 第二透镜（1202)、第三透镜（1203-1)、第四透镜（1203-2)、孔径光栏（1204)、第五透镜 (1205)、第六透镜（1206)、第七透镜（1207-1)、第八透镜（1207-2)、第九透镜（1208)，其中 第三透镜（1203-1)和第四透镜（1203-2)为双胶合镜组，第七透镜（1207-1)和第八透镜 (1207-2)为双胶合镜组，所述第一透镜（1201)、第二透镜（1202)均为负弯月型，且凸面均 朝前，第三透镜（1203-1)为负弯月型，且凸面朝前，第四透镜（1203-2)为双凸型，曲率绝对 值大的面朝前，第五透镜（1205)、第六透镜（1206)均为正弯月型，且凹面均朝前，第七透镜 (1207-1)为双凸型，曲率绝对值小的面朝前，第八透镜（1207-2)为负弯月型，凹面朝前，第 九透镜（1208)为双凸型，曲率绝对值大的面朝前，所述孔径光栏（1204)设置在第四透镜 (1203-2)和第五透镜（1205)之间，所述反射系统（11)与折射系统（12)具有相同的主光轴 (10)，反射系统（11)用于反射通过折射系统（12)所出射的光束； 所述折射系统（12)中的第一透镜（1201)为球面透镜，第二透镜（1202)的凸面面型为 球面，凹面面型为偶次非球面，第三透镜（1203-1)、第四透镜（1203-2)、第五透镜（1205)、 第六透镜（1206)、第七透镜（1207-1)、第八透镜（1207-2)、第九透镜（1208)均为球面透 镜； 所述反射系统（11)的等效焦距绝对值和折射系统（12)的等效焦距绝对值之比为 9. 5~13. 0,其中反射系统的等效焦距为负值，折射系统的等效焦距为正值； 所述反射系统（11)与折射系统（12)的间距和折射系统（12)的总长之比为0.39~ 0. 51 ； 所述折反式投影镜头的反远比为4. 5~6. 5 ; 所述折反式投影镜头适用色光波长范围为：430nm~650nm。2. 根据权利要求1所述的八组十片折反式超低投射比投影镜头基础结构，其特征是， 所述折射系统（12)中的第一透镜（1201)采用重冕系光学玻璃材质；第二透镜（1202)采用 光学塑料或冕系光学玻璃材质；第三透镜（1203-1)、第四透镜（1203-2)、第五透镜（1205)、 第六透镜（1206)、第七透镜（1207-1)、第八透镜（1207-2)、第九透镜（1208)依次采用镧火 石系、火石系、钡冕系、氟冕系、氟冕系、重火石系、氟冕系光学玻璃材质。3. 根据权利要求1所述的八组十片折反式超低投射比投影镜头基础结构，其特征是， 所述折反式投影镜头基础结构按比例进行焦距缩放，并适当调整各主要像差的匹配关系， 可满足1IXD、3IXD、IDMD技术类型的靶面尺寸为0. 55~0. 7英寸范围的数字投影机的使 用。4. 根据权利要求1所述的八组十片折反式超低投射比投影镜头基础结构，其特征是， 折反式镜头结构中的任一或几个标准面变更为非球面，可对整个光学系统的像差校正。
【专利摘要】本发明公开的一种八组十片折反式超低投射比投影镜头基础结构，包括反射系统和折射系统两部分。所述反射系统为一凸面偶次非球面反射镜，具有负光焦度，所述折射系统包括七组九片折射透镜，仅含有一个非球面，具有正光焦度。运用本基础结构形式设计出的折反式数字短焦投影镜头，拥有低于0.27∶1的超低投射比，具有最高可达6.5倍的反远比，结构简单，体型小，提高了生产工艺性和投影画面亮度，大大降低了生产成本和装调难度，完全可以用来配接显示芯片尺寸在0.55～0.7英寸的1LCD、3LCD、1DMD技术类型的各种数字投影机，用于更短距离大画面的投影，更进一步促进了数字超短焦投影技术的快速发展。
【IPC分类】G02B17/08, G02B1/00
【公开号】CN105182511
【申请号】CN201510437996
【发明人】李维善, 陈琛, 于国辉, 单宏, 刘宵婵, 杨锋, 张禹
【申请人】秦皇岛视听机械研究所
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年7月22日