[实用新型]DLP变焦投影镜头

说明书

技术领域

本实用新型属于光学器具技术领域，是一种适合在DLP投影仪上与非远心照明光路配套使用的变焦投影镜头。

背景技术

DLP投影显示技术在近几年来发展迅速，其发展趋势为在短投影距离上实现大屏幕、高清晰度、高亮度的图像显示，它更能实现体积小，重量轻等产品特性。DLP技术中的核心部件主要采用的是DMD数字图像芯片，DMD是美国德州仪器公司独家掌握并开发的数字图像芯片，由于其面世的时间相对较短，因此与DMD技术相匹配的DLP投影成像光学系统的专利技术不多，而现有的LCD、LCOS等投影镜头采用的是远心光路系统，不能完全满足DMD数字图像芯片的配套要求，主要是由于DMD上的微型反光镜在工作时随图像数字信号会有10或12度的翻转，将来自照明光源的光束通过微反射镜的翻转反射进入投影镜头的入瞳并聚焦在屏幕上，基于这一特点，LCD、LCOS等投影镜头往往不能满足DMD数字图像芯片的配套要求。

另外在现有技术中，公开的变焦投影镜头，一部分应用了非球面技术，即在变焦投影镜头的光学系统中通过加入非球面透镜来改善系统的成像质量。但非球面透镜的应用对其加工和装配要求严格，不利于生产效率的提高和成本的降低。而在没有采用非球面透镜的技术中，为了达到较好的光学性能，其技术措施一是透镜组合的数量较多，普遍在12片以上，二是采用国外进口的高折射率的高档光学材料，例如对像差有显著改善的FCD1之类的材料，其价格昂贵、工艺性差、加工效率和成品率很低。日本专利02120574技术公开的一种变焦投影镜头中，所采用的材料就包括FCD1、LAF等高档材料，且透镜数量均在12片以上，因而也同样存在造价高、工效低等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够与DMD数字图像芯片相匹配，且结构紧凑、透镜数量少、造价低、生产效率高、适合大批量生产要求的DLP变焦投影镜头。

为达到这样的目的，本实用新型所提供技术方案是：该变焦投影镜头中的光学系统是由具有负光焦度的调焦组U1和负光焦度的变焦组U2以及正光焦度的补偿组U3组成；U1、U2、U3沿光轴从屏幕侧向像平面侧的顺序排列，其中，调焦是通过调焦组U1沿光轴前后移动来实现，且兼具变焦功能，变焦是通过变焦组U2和补偿组U3从广角端到远摄端沿光轴相对移动来实现，即该镜头为非同步变焦系统，调焦组的组合焦距为f1，变焦组的焦距f2，两者的符号相反，并且满足下列不等式：

0.55＜|f1/f2|＜0.72

其中：

所述调焦组U1从屏幕侧向像面方向由负透镜L1和负透镜L2组成，其组合焦距为负。

所述变焦组U2从屏幕侧向像面方向由正透镜L3、正透镜L4、负透镜L5组成，变焦组U2总的焦距为负。

所述变焦组U2中正透镜[L4]的前表面(屏幕侧)向像面方向弯曲。

所述补偿组U3从屏幕侧向像面方向由正透镜L6、正透镜L7、负透镜L8、正透镜L9、正透镜L10组成，其中，正透镜L7、负透镜L8组成一个双胶合透镜组，双胶合透镜组中的正透镜L7由具有低色散的冕玻璃构成、负透镜L8由火石玻璃构成，负透镜L8为双凹透镜，胶合面弯向光栏，该补偿组U3总的焦距为正。

所述系统中各透镜均采用球面透镜，其透镜的总数是10片。

为充分提高像面均匀性，DLP投影镜头的出瞳距离要控制在和DMD微反射镜的反射光角度相匹配的范围内，另外，为了结构的简单及可行，DLP投影镜头的尾端的口径要尽量的小，以保证有足够的空间使得照明光路能得到有效合理的布置。当然，投影镜头的后部口径也不能太小，太小的口径一方面不能保证整个系统的F数，还可能影响到成像面的照度均匀性。

本实用新型的优点在于：

1、系统中未采用工艺复杂的非球面透镜，因而提高了透镜及变焦镜头的加工和装配的简易性，提高了产品成品率和生产效率，更适应批量生产。

2、在保证满意成像质量的同时，以较少数量的球面透镜组合构成整个系统，并采用常规的光学材料，降低产品成本。

3、通过各个透镜组的非同步变焦移动来保证整个焦距范围内成像质量的一致性，这样使得镜头的结构更加简单，成本更低，并保持较高水平的像差矫正，结构中又省去了后固定透镜组，因此结构更为紧凑。

4、本实用新型设置了与DMD数字图像芯片相匹配的短出瞳距离以保证整个系统的光能输出和对比度得到显著提高。

5、本实用新型具有结构紧凑、调焦方便、投影图象清晰等特点。

附图说明

图1是本实用新型变焦镜头的结构示意图；