一种折射子午像面和折射弧矢像面分离的超短距投影镜头的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种折射子午像面和折射弧矢像面分离的超短距投影镜头。
【背景技术】
[0002] 目前，常规的投影镜头通常具有焦距大、视场小、投射比大等不足。但是，随着投影 机的发展，大尺寸投影显示越来越受到消费者的青睐，普通投影镜头已不能很好地满足小 空间投射出大尺寸画面的要求，成为限制投影机快速发展的重要原因之一。虽然现在有个 别投影机的投射比小于1，但常常因为对比度、清晰度较差，色差、畸变较大等原因也未能很 好的满足市场的需求。随着投影技术的不断发展，超短距投影镜头的投射比已经可以小于 〇. 3,有效的满足了小空间投射出大尺寸画面的要求。
[0003] 现有的超短距投影镜头结构复杂，一般应用多片非球面透镜以校正像差，但是多 片非球面透镜会造成超短距投影镜头结构复杂，公差不良，安装精度要求高。同时一些超短 距投影镜头采用自由曲面反射镜来有效地矫正畸变和消除像散。虽然自由曲面反射镜相对 于旋转对称反射镜具有良好的畸变矫正功能和像散消除功能，但是自由曲面反射镜加工难 度大，难以精确检测，导致难以有效控制量产中自由曲面反射镜的面形。同时自由曲面反射 镜对公差的要求非常严格，安装精度要求高，导致最终超短距投影镜头产品量产良率低，实 际成像效果不够理想。另外，一些超短距投影镜头采用旋转对称反射镜，虽然具有结构简 单，易于检测和加工的优点，但是由于旋转对称反射镜在子午方向和弧矢方向具有不同的 曲率分布，因此会导致较大的像散，所以重合的子午中间像和弧矢中间像被旋转对称反射 镜成像后无法同时在屏幕上形成清晰的像，从而导致画面清晰度的大幅下降。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种折射子午像面和折射弧 矢像面分离的超短距投影镜头的技术方案。
[0005] 所述的一种折射子午像面和折射弧矢像面分离的超短距投影镜头，其特征在于包 括显示芯片、折射镜头组和旋转对称反射镜，显示芯片经过折射镜头组后在折射镜头组与 旋转对称反射镜之间成像为分离的子午中间像和弧矢中间像，分离的子午中间像和弧矢中 间像经过旋转对称反射镜成像后在屏幕上消像散，形成清晰的图像。
[0006] 所述的一种折射子午像面和折射弧矢像面分离的超短距投影镜头，其特征在于所 述折射镜头组包括折射镜头调焦前组和折射镜头调焦后组，折射镜头调焦前组包括自左至 右依次设置的显示芯片保护玻璃、TIR棱镜和第一玻璃透镜，折射镜头调焦后组包括自左至 右依次设置的第二玻璃透镜、第三玻璃透镜、第四双胶合玻璃透镜、孔径光阑、第五玻璃透 镜、第六玻璃透镜、第七玻璃透镜、第八玻璃透镜、第九玻璃透镜和第十塑胶透镜。
[0007] 所述的一种折射子午像面和折射弧矢像面分离的超短距投影镜头，其特征在于 所述显示芯片保护玻璃与TIR棱镜的间距是1. 25mm，TIR棱镜与第一玻璃透镜的间距是 8. 6mm-8. 2mm，第一玻璃透镜与第二玻璃透镜的间距是2. 4mm-l. 1mm，第二玻璃透镜与第三 玻璃透镜的间距是0. 7mm，第三玻璃透镜与第四双胶合玻璃透镜的间距是3. 67mm，第四双 胶合玻璃透镜与孔径光阑的间距是13. 7mm，孔径光阑与第五玻璃透镜的间距是0,第五玻 璃透镜与第六玻璃透镜的间距是15. 25mm，第六玻璃透镜与第七玻璃透镜的间距是0. 7mm， 第七玻璃透镜与第八玻璃透镜的间距是3. 38mm，第八玻璃透镜与第九玻璃透镜的间距是 5. 46mm，第九玻璃透镜与第十塑胶透镜的间距是6. 67mm。
[0008] 所述的一种折射子午像面和折射弧矢像面分离的超短距投影镜头，其特征在于 所述第一玻璃透镜的厚度是5. 2mm，其左侧面和右侧面的曲率半径分别为108. 83mm和 29. 1mm;第二玻璃透镜的厚度是6. 11mm，其左侧面和右侧面的曲率半径分别为39. 2mm和 76. 9mm;第三玻璃透镜的厚度是1. 5mm，其左侧面和右侧面的曲率半径分别为67. 73mm和 26. 58mm;第四双胶合玻璃透镜的厚度是7. 36mm，其左侧面和右侧面的曲率半径分别为无 穷大和34. 4mm;第五玻璃透镜的厚度是2. 8mm，其左侧面和右侧面的曲率半径分别为无穷 大和50mm;第六玻璃透镜的厚度是4. 2mm，其左侧面和右侧面的曲率半径分别为无穷大 和37. 44mm;第七玻璃透镜的厚度是6mm，其左侧面和右侧面的曲率半径分别为23. 84mm 和53. 74mm;第八玻璃透镜的厚度是6mm，其左侧面和右侧面的曲率半径分别为无穷大和 25. 02mm;第九玻璃透镜的厚度是1. 5mm，其左侧面和右侧面的曲率半径分别为23. 7mm和 无穷大；第十塑胶透镜的厚度是6mm，其左侧面和右侧面的曲率半径分别为16. 75mm和 20.96mm〇
[0009] 所述的一种折射子午像面和折射弧矢像面分离的超短距投影镜头，其特征在于所 述第十塑胶透镜自左至右两个表面的表达式设置为欧次非球面表达式，其表达式形式为：
其中足面型高度，右是拟合球面曲率，#是曲面点坐标在垂直光轴平面的投影 与光轴的距离4是#的系数，n为正整数。
[0010] 所述的一种折射子午像面和折射弧矢像面分离的超短距投影镜头，其特 征在于所述第十塑胶透镜左侧表面的系数如下：-0.05945，k= -0,6567， 第十塑胶透镜右侧表面的系数如下：，丨:::，
[0011] 所述的一种折射子午像面和折射弧矢像面分离的超短距投影镜头，其特征在于所 述旋转对称反射镜的表达式设置为奇次非球面表达式，其表达式形式为：
其中：#|||是面型高度，_是拟合球面曲率，：r是曲面点坐标在垂直光轴平面的投影 与光轴的距离，%是#的系数，n为正整数。
[0012] 所述的一种折射子午像面和折射弧矢像面分离的超短距投影镜头，其特征在于所 述子午中间像和弧矢中间像的分离程度由旋转对称反射镜的一阶导数分布/"(_、rj和二阶 导数分布；雙}决定。
[0013] 本发明结构简单，具有0. 27-0. 31投射比，170倍-220倍放大率，极小畸变，具有抵 消像散的光学结构、高清晰度，公差非常良好，对光学零件安装精度要求较低，具有很高的 量产良品率。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明超短距投影镜头最终产品示意图； 图2为显示芯片中间像示意图； 图3为本发明光学结构示意图； 图中：10_显示芯片，20-折射镜头组，30-旋转对称反射镜，40-显示芯片的中间像， 50-屏幕，21-折射镜头调焦前组，22-折射镜头调焦后组，211-显示芯片保护玻璃，212-TIR 棱镜，213-第一玻璃透镜，221-第二玻璃透镜，222-第三玻璃透镜，223-第四双胶合玻璃透 镜，224-孔径光阑，225-第五玻璃透镜，226-第六玻璃透镜，227-第七玻璃透镜，228-第八 玻璃透镜，229-第九玻璃透镜，230-第十塑胶透镜，41-子午中间像，42-弧矢中间像。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合说明书附图对本发明作进一步说明： 一种折射子午像面和折射弧矢像面分离的超短距投影镜头，包括显示芯片10、折射镜 头组20和旋转对称反射镜30,显示芯片10经过折射镜头组20后在折射镜头组20与旋转 对称反射镜30之间成像分离的为子午中间像41和弧矢中间像42(显示芯片的中间像40)， 分离的子午中间像和弧矢中间像经过旋转对称反射镜成像后在屏幕50上消像散(抵消)，形 成清晰的图像。
[0016] 由于旋转对称反射镜在子午方向和弧矢方向具有不同的曲率分布，因此会导致较 大的像散，所以重合的子午中间像和弧矢中间像被旋转对称反射镜成像后无法同时在屏幕 上形成清晰的像，从而导致画面清晰度的大幅下降。而分离的子午中间像和弧矢中间像被 旋转对称反射镜成像后，子午中间像和弧矢中间像的分离被旋转对称反射镜抵消，可以同 时在屏幕上形成清晰的像，从而在屏幕上重合形成清晰的图像。本发明通过配合设置折射 镜头组，显示芯片被折射镜头组成像为分离的子午中间像和弧矢中间像，该分离的子午中 间像和弧矢中间像再被旋转对称反射镜成像到屏幕上。
[0017] 如图2所示，折射镜头组20包括折射镜头调焦前组21和折射镜头调焦后组22。
[0018] 如图3所示，折射镜头调焦前组21包括自左至右依次设置的显示芯片保护玻璃 211，TIR棱镜212,第一玻璃透镜213。折射镜头调焦后组22包括自左至右依次设置的第 二玻璃透镜221，第三玻璃透镜222,第四双胶合玻璃透镜223,孔径光阑224,第五玻璃透镜 225,第六玻璃透镜226,第七玻璃透镜227,第八玻璃透镜228,第九玻璃透镜229,第十塑胶 透镜230。
[0019] 显示芯片保护玻璃211与TIR棱镜212的间距是1. 25mm;TIR棱镜与第一玻璃透 镜213的间距范围是8. 6mm-8. 2mm;第一玻璃透镜213与第二玻璃透镜221的间距范围是 2. 4mm-l. 1mm;第二玻璃透镜221与第三玻璃透镜222的间距是0. 7mm;第三玻璃透镜222 与第四双胶合玻璃透镜223的间距是3. 67mm;第四双胶合玻璃透镜223与孔径光阑224的 间距是13. 7mm;孔径光阑224与第五玻璃透镜225的间距是0 ;第五玻璃透镜225与第六玻 璃透镜226的间距是15. 25mm;第六玻璃透镜226与第七玻璃透镜227的间距是0.