专利名称：：薄型大屏幕背投电视投影物镜的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种投影物镜，具体涉及一种将由像素组成的物体投影到屏幕成像的投影物镜，这里所述的物体是诸如DMD、LCOS等像素化平板。
背景技术：
：近年来，电视技术的发展主要体现三大趋势大屏幕化，高清晰度，数字化。背投数字电视是大屏幕尤其是超大屏幕高清数字电视的重要实现手段之一。投影物镜是背投数字电视机的核心部件之一，它以像素化平板为物，将其成像到菲涅尔投影屏，为使物镜具有较高的成像质量，它的一些光学性能指标，例如焦距、后截距、倍率、分辨率、像面照度、畸变、镜片的数量以及其材料形状都需满足一定要求。另外，为使电视机具有屏幕大，机身轻薄的特点，物镜的投影距离，视场角也需满足一定要求。因此，此类物镜的设计具有较大的难度。在本发明作出之前，中国发明专利"转90度角背投影物镜"(CN1815288A)中，公开了一种转90度角背投影物镜，结构包括一弯月形负片玻璃透镜和一弯月形负片PMMA单面非球面透镜构成的负光焦度前组，其球心均朝向光阑面；一组由7片镜片构成正光焦度后组，其中两片使用超低色散光学玻璃，光阑面设在前置的负片和正镜片之间，并且负光焦度前组和正光焦度后组呈90度角设置，其间的平面反射镜与前组光轴线及后组光轴线成45度角设置。这种物镜存在着以下两个方面的不足第一，尽管采用了转90度角结构，但是从物镜前表面到反射镜反射面中心的距离以及从像素化平面到反射镜反射面中心的距离都比较大，结构仍不够紧凑；第二，该物镜使用两片超低色散光学玻璃，使得生产成本增加。
发明内容本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种结构紧凑、像质优异，且能有效降低生产成本的薄型大屏幕背投电视投影物镜。实现本发明的技术方案是提供一种薄型大屏幕背投电视投影物镜，包括物镜前组，物镜后组，平面反射镜，合色棱镜，像素化平板，其特征在于所述的物镜前组[U1]为负光焦度，它由一弯月形负片PMMA单面非球面透镜[Ll]和光焦度分别为正、负的玻璃透镜[L2、L3]组成；所述的单面非球面透镜的球心均朝向光闹；所述的光焦度分别为正、负的玻璃透镜组成双胶合透镜，正玻璃透镜[L2]的第一面和胶合面的球心均背向光阑，负玻璃透镜[L3]的第二面的球心朝向光阑。所述的物镜后组[U2]为正光焦度，它由一组光焦度分别为正，正，负，负，正，正的透镜[L4L9]组成，其中，第一块正透镜[L4]为双凸厚透镜；最后一块正透镜[L9]为PMMA材料单面非球面透镜，其他均为玻璃透镜；光阑面AS设在第一块正透镜[L4]和第二块正透镜[L5]之间。物镜的光学参数满足关系式0.81〉If前'1/If后，|>0.28;式中，lf前，i为物镜前组焦距的绝对值，lf后，l为物镜后组焦距的绝对值；2.9〉|fft，|/|f总'|>1.8，式中，|f.s，l为物镜总焦距的绝对值。所述的PMMA单面非球面透镜[L1]满足关系式9.8〉Dl/lf总，|〉8.5，Dl为该透镜的有效通光孔径。所述的双凸厚透镜[L4]满足关系式2>D4/t4>1.5，式中，D4为该透镜的有效通光孔径，t4为该透镜的厚度。所述的物镜在空气中的后截距BFL满足关系4>BFL/|fe'|>2.5。所述的上述物镜前组[U1]与物镜后组[U2]呈90度角设置，其间的平面反射镜[M]与前组光轴线及后组光轴线呈45度角设置；物镜后组与像素化平板之间放置一合色棱镜[PR]。物镜的结构参数满足关系式1150mm〉TTL〉950mm，式中，TTL为像素化平板到投影屏之间的距离；从物镜前表面到反射镜反射面中心的距离小于75mm，从像素化平面到反射镜反射面中心的距离(包含合色棱镜)小于170mm。与现有技术相比，本发明技术方案具有以下明显的优点1、由于从物镜前表面到反射镜反射面中心的距离小于75mrn，从像素化平面到反射镜反射面中心的距离(包含合色棱镜)小于170mm，因此，具有结构紧凑的优点。2、物镜的焦距短，焦距在8.lmm至8.9mm之间，视场大，全视场2"为96度；且无渐晕，像面辐照度均匀，相对照度>93%，色差小，边缘色差小于0.5个像素，全视场的畸变总小于0.5%，成像质量高。因此，满足了人们对电视机所需的机身轻薄、大屏幕、高清晰度的要求。3、镜片所使用的材料均为国内常见光学玻璃和光学塑料，因此，可有效降低生产成本。图1是本发明实施例所述的投影物镜的光学结构示意图；图2是本发明实施例所述的投影物镜的色差曲线图；图3是本发明实施例所述的投影物镜的畸变曲线图；图4是本发明实施例所述的投影物镜的相对照度曲线图；图5是本发明实施例所述的投影物镜的MTF曲线图；图6是本发明实施例所述的投影物镜的能量集中度图。图1中，Ul为负光焦度前组，U2为正光焦度后组，M为平面反射镜，PR为合色棱镜，PP为像素化平板，L1L9为透镜，其中Ll、L9是PMMA单面非球面透镜，光阑位于L4和L5之间。具体实施方式下面结合实施例和附图对本发明的具体实施方案做进一步阐述。实施例本实施例提供一种薄型大屏幕高清数字背投电视投影物镜的技术方案。物镜的光学结构参见附图1。图中，Ul为负光焦度前组，U2为正光焦度后组，M为平面反射镜，PR为合色棱镜，PP为像素化平板，L1L9为镜片，其中Ll、L9是PMMA单面非球面透镜，光阑位于L4和L5之间。它的工作波段为465nm，550nm，630nm。物镜的焦距为8.427mm，F数F/NO=2.75，全视场2co=96度。像素化平板的对角线为0.7",投影屏画面的对角线为67〃。物镜一共使用9块透镜L1L9，一块平面反射镜M，一个合色棱镜PR，像素化平板PP为LC0S微显面板，像素大小为8um。镜片Ll使用PMMA材料，第二面为非球面，非球面透镜的球心均朝向光阑面；镜片L2、L3为双胶合片，其中L2的光焦度为正，L3的光焦度为负，L2的第一面和胶合面的球心均背向光阑，L3第二面的球心朝向光阑；L4为正光焦度双凸厚透镜，其厚度t4=22.32mm;L5、L6为双胶合片，其中L5的光焦度为正，L6的光焦度为负；L7、L8为双胶合片，其中L7的光焦度为负，L8的光焦度为正；L9的光焦度为正，使用PMMA材料，其第一个面为非球面；光阑AS在L4和L5之间。平面反射镜M与前组光轴线及后组光轴线呈45度角设置。合色棱镜PR放置在正光焦度后组与物面(像素化平板)之间。从物镜前表面到反射镜反射面中心的距离为71.550mm，从像素化平面到反射镜反射面中心的距离(包含合色棱镜)为169.975mm，其中合色棱镜厚度为40mm。像素化平板的对角线为0.7〃，投影屏画面的对角线为67〃。系统参数列于表1。系统中，第2面(Ll的第二面)和第16面(L9的第一个面)都用二次圆锥面和高次非球面，相应系数参见表2和表3。表2为二次圆锥面系数；表3为高次非球面系数。本实例所述物镜还满足表4所示特征，表中，|fffl'l为物镜前组焦距的绝对值，lf后，i为物镜后组焦距的绝对值，Dl为PMMA单面非球面透镜[L1]的有效通光孔径，BFL为物镜在空气中的后截距。本实例所述物镜具有较高的成像质量，其像差曲线参见附图26。由图2所示，在整个视场内物镜的色差总小于四分之一个像元；图3中显示，全视场的畸变总小于0.5%;图4中的相对照度曲线显示，物镜的相对照度大于95%;图5中，传递函数在每毫米62线对处大于0.52。由图6可以看到，点目标能量的81%以上落入一个像素范围之内。该物镜在使电视机实现机身轻薄、大屏幕、高清晰度的同时，具有更为紧凑的结构，并且其镜片使用的材料均为常见光学材料，可有效降低生产成本。物镜所使用的像素化平板是LCOS微显面板，其像素尺寸只有8um，还可用于其他类型如LCD，DLP等背投产品，具有广阔的市场前景。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表3<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>权利要求1、一种薄型大屏幕背投电视投影物镜，包括物镜前组，物镜后组，平面反射镜，合色棱镜，像素化平板，其特征在于所述的物镜前组[U1]为负光焦度，它由一弯月形负片PMMA单面非球面透镜[L1]和光焦度分别为正、负的玻璃透镜[L2、L3]组成；所述的单面非球面透镜的球心均朝向光阑面；所述的光焦度分别为正、负的玻璃透镜组成双胶合透镜，正玻璃透镜[L2]的第一面和胶合面的球心均背向光阑，负玻璃透镜[L3]的第二面的球心朝向光阑；所述的物镜后组[U2]为正光焦度，它由一组光焦度分别为正，正，负，负，正，正的透镜[L4～L9]组成，其中，第一块正透镜[L4]为双凸厚透镜；最后一块正透镜[L9]为PMMA材料单面非球面透镜，其他均为玻璃透镜；光阑面AS设在第一块正透镜[L4]和第二块正透镜[L5]之间。2.根据权利要求1所述的一种薄型大屏幕背投电视投影物镜，其特征在于它的光学参数满足关系式0.81〉If前，|/|fe，|>0.28，式中，lf前，|为物镜前组焦距的绝对值，|fs'l为物镜后组焦距的绝对值。3.根据权利要求1所述的一种薄型大屏幕背投电视投影物镜，其特征在于它的光学参数满足关系式2.9〉If前，1/If总，|>1.8，式中，lf总，l为物镜总焦距的绝对值。4.根据权利要求1所述一种薄型大屏幕背投电视投影物镜，其特征在于所述的PMMA单面非球面透镜[L1]满足关系式9.8〉Dl/lf总，|>8.5，Dl为该透镜的有效通光孔径。5.根据权利要求1所述一种薄型大屏幕背投电视投影物镜，其特征在于所述的双凸厚透镜[L4]满足关系式2>D4/t4>1.5，式中，D4为该透镜的有效通光孔径，t4为该透镜的厚度。6.根据权利要求1所述一种薄型大屏幕背投电视投影物镜，其特征在于所述的物镜在空气中的后截距BFL满足关系4〉BFL/|f.e,'|>2.5。7.根据权利要求1所述一种薄型大屏幕背投电视投影物镜，其特征在于所述的上述物镜前组[U1]与物镜后组[U2]呈90度角设置，其间的平面反射镜[M]与前组光轴线及后组光轴线呈45度角设置；物镜后组与像素化平板之间放置一合色棱镜[PR]。8.根据权利要求1所述一种薄型大屏幕背投电视投影物镜，其特征在于它的结构参数满足关系式1150mm〉TTL〉950mm，式中，TTL为像素化平板到投影屏之间的距离。9.根据权利要求1所述一种薄型大屏幕背投电视投影物镜，其特征在于从物镜前表面到反射镜反射面中心的距离小于75mm，从像素化平面到反射镜反射面中心的距离(包含合色棱镜)小于170mm。全文摘要本发明公开了一种投影物镜，具体涉及一种将由像素组成的物体投影到屏幕成像的投影物镜，适用于物体为DMD、LCOS等像素化平板的薄型大屏幕背投电视的投影物镜。它的物镜前组[U1]为负光焦度，由一弯月形负片PMMA单面非球面透镜[L1]和光焦度分别为正、负的玻璃透镜[L2、L3]组成；它的物镜后组[U2]为正光焦度，由一组光焦度分别为正，正，负，负，正，正的透镜[L4～L9]组成，其中，第一块正透镜[L4]为双凸厚透镜；最后一块正透镜[L9]为PMMA材料单面非球面透镜，其他均为玻璃透镜。该物镜在使电视机实现机身轻薄、大屏幕、高清晰度的同时，具有更为紧凑的结构，并且其镜片使用的材料均为常见光学材料，可有效降低生产成本，具有广阔的市场前景。文档编号G02B13/00GK101149463SQ200710135160公开日2008年3月26日申请日期2007年10月26日优先权日2007年10月26日发明者沈为民,陆国华申请人:苏州大学