全折射式投影光学系统的制作方法

本实用新型涉及光学投影技术领域，特别地，涉及一种全折射式投影光学系统。

背景技术：

随着科学技术的发展和市场需求，短距投影光学系统逐渐成为热点并迅速得到广大用户的青睐。短距投影光学系统的优点在于可以有效的利用空间，在有限的空间实现大屏幕投影。现有的投影光学系统，一般可分为三类：全反射式、折反射式和全折射式。其中，全反射式投影光学系统不存在色差的校正，极大简化了系统的结构，但是，目前全反射式投影光学系统均为定焦系统，这样的投影系统在使用时会受到很多限制。而折反射式投影光学系统，一般具有能够在较小的距离投射较大的画面，但整体尺寸大，对光学玻璃材料要求十分严格，尤其是大口径的凹面反射镜的加工、检测技术要求非常严格，在视场大小，工作距离，装校要求，制造成本等方面不如全折射系统具有优势。现有的全折射式投影镜头为了获得低投射比、高分辨率、高像质和高亮度的投影画面，一般都需要使用很多片透镜来实现，使得投影镜头体积增大、成本增加。有的为了减少透镜数量，需要用到非球面透镜，也会导致成本增加。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种成本较低的全折射式投影光学系统。

本实用新型解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种全折射式投影光学系统，包括第一透镜组、第二透镜组、光阑、第三透镜组和像面，所述第一透镜组、所述第二透镜组、所述光阑和所述第三透镜组从物面到像面依次排列；

所述第一透镜组包括第一凹凸透镜、第二凹凸透镜和第一凸透镜；

所述第二透镜组包括第二凸透镜、第一平凹透镜、第二平凹透镜、第三凸透镜和第四凸透镜；

所述第三透镜组包括第三凹凸透镜、第一凹透镜、第四凹凸透镜、第五凸透镜和第六凸透镜。

进一步的，所述第一透镜组、所述第二透镜组和所述第三透镜组使用的透镜均为分离的球面透镜。

进一步的，所述第一凹凸透镜和所述第二凹凸透镜的凸面朝向物面侧。

进一步的，所述第一平凹透镜和所述第二平凹透镜凹面朝向所述第三凸透镜。

进一步的，所述第三凹凸透镜和所述第四凹凸透镜的凸面均朝向第五凸透镜。

进一步的，所述光阑位于所述第四凸透镜和所述第三凹凸透镜之间。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的全折射式光学投影系统，采用分离的球面透镜，结构紧凑，降低了加工成本，也便于安装调试。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型全折射式投影光学系统的结构示意图；

图2是本实用新型全折射式投影光学系统的光路示意图；

图3是本实用新型中像面的调制传递函数(MTF)图；

图4是本实用新型全折射式投影光学系统的垂直色差图。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1所示，本实用新型提供了全折射式投影光学系统，包括第一透镜组G1、第二透镜组G2、光阑01、第三透镜组G3和像面02，第一透镜组G1、第二透镜组G2、光阑01和第三透镜组G3从物面到像面02依次排列，第一透镜组G1、第二透镜组G2和第三透镜组G3使用的透镜均为分离的球面透镜。

第一透镜组G1包括第一凹凸透镜L1、第二凹凸透镜L2和第一凸透镜L3，第一凹凸透镜L1的凸面R1和第二凹凸透镜L2的凸面R3均朝向物面侧。

第二透镜组G2包括第二凸透镜L4、第一平凹透镜L5、第二平凹透镜L6、第三凸透镜L7和第四凸透镜L8，第一平凹透镜L5的凹面R10和第二平凹透镜L6的凹面R12均朝向第三凸透镜L7。

第三透镜组G3包括第三凹凸透镜L9、第一凹透镜L10、第四凹凸透镜L11、第五凸透镜L12和第六凸透镜L13，第三凹凸透镜L9的凸面R18和第四凹凸透镜L11的凸面R22均朝向第五凸透镜L12。

其中，光阑01位于第四凸透镜L8的凸面R16和第四凹凸透镜L9的凹面R17之间。

本实用新型的全折射式投影光学系统为像方远心光路，出射光束的主光线平行于光轴，出瞳位于无限远，本实用新型的全折射式投影光学系统全视场角为80°。

其中像面02位于第六凸透镜L13的凸面R26一侧，沿光轴方向距凸面R26距离为36mm，像面02处放置0.8英寸的液晶LCD，像素为1080P，像素大小为9.2μm。

如图2所示，为本实用新型投影光学系统的光线传播路径，光线以80度的全视场角进入第一透镜组G1，经第二透镜组G2后，通过光阑01，经第三透镜组G3入射到像面02。

如表1所示，为本实用新型一种投影光学系统的每一块透镜的具体参数值，其中“表面”一栏给出了每一块透镜表面对应编号；“半径”一栏给出了每一表面所对应的球面半径；“厚度/间距”一栏给出了相邻表面之间的轴向距离，如果该两表面属于同一透镜，则厚度值表示该透镜厚度，否则表示物/像面到透镜距离或相邻透镜间间距；“半孔径”一栏给出了所对应表面的1/2孔径值。

表1透镜设计参数

以第一凹凸透镜L1和第一平凹透镜L5为例，第一凹凸透镜L1的前表面R1的球面半径和半孔径分别为68.7639709mm和43mm，第一凹凸透镜L1的前表面R1到物面的距离为1460.8228441mm，第一凹凸透镜L1的后表面R2的球面半径和半孔径分别为40.7095166mm和35mm，第一凹凸透镜L1的前表面R1到后表面R2的距离即L1的中心厚度为4.0814992mm，即第一凹凸透镜L1为凹凸透镜且凸面朝向物面一侧。第一平凹透镜L5的前表面R9的球面半径为I nfi nity，即为平面，第一平凹透镜L5的前表面R9的半孔径为18mm，第一平凹透镜L5的后表面R10的球面半径为18.7123996mm，第一平凹透镜L5的前表面R9到后表面R10，即透镜的中心厚度为3.5397581mm，第一平凹透镜L5的后表面的半孔径为14mm，即第一平凹透镜L5为平凹透镜且平面正对物面一侧，

通过对像面02进行像质评价，全视场最大畸变小于1.5％。

如图3所示为本实用新型的投影光学系统像面的调制传递函数(MTF)图，边缘光线在空间频率为54Lp/mm处MTF>0.5，中心光线在空间频率为54Lp/mm处MTF>0.7。

如图4所示为本实用新型的投影光学系统最大视场处的垂轴色差图，垂轴色差小于8μm，小于一个像素。

整个投影光学系统投射比为0.58:1，即距离第一凹凸透镜L1的凸面R1一米远处可投射出约67英寸的画面。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本实用新型的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。