一种自适应像差补偿超短焦投影镜头的制作方法

1.本实用新型涉及一种自适应像差补偿超短焦投影镜头，属于投影显示镜头领域。


背景技术：

2.投影机经过不断发展，广泛应用于办公、家庭、教育、娱乐等领域，成为室内大尺寸的必然选择。尤其随着用眼健康的提倡，投影机作为护眼首选得到人们的大量运用。
3.其中超短焦投影技术，具有低的投射比，在较短的工作距离下即可实现巨幕显示效果，因此受到了消费者青睐。
4.超短焦投影镜头是投影机的核心部件，在实际应用中，因为镜头加工、组装、工艺等原因会产生诸如畸变、场曲、慧差、像散等像差，影响成像质量，需要进行镜头的设计。采用折射透镜组、反射镜组的混合方式，是目前市面上超短焦投影镜头的主流设计方式。
5.超短焦投影技术的一个关键参数是投射比，投射比越低，超短焦效果越好，但对镜头要求也越高。现有技术投射比一般低于0.3，但高于0.2，因为投射比越低对镜头质量要求越高，低于0.2的投射比，想达到理想的屏幕影像，目前技术还很难达到。并且传统的超短焦镜头一般为固定尺寸，如兼顾80寸～150寸的显示画面时就很难达到各个尺寸的理想效果。


技术实现要素：

6.鉴于上述技术问题，本实用新型提出了一种自适应像差补偿超短焦投影镜头，采取后介入自动补偿像差的方式，可有效解决低投射比下超短焦镜头的像差问题，适合较大的屏幕尺寸范围，得到清晰画面。
7.为解决上述问题，本实用新型提供了一种自适应像差补偿超短焦投影镜头，通过在传统超短焦镜头组中引入变形镜面单元，通过改变反射镜的形貌来改变波前形貌，采用自适应的 spdg算法进行实时调整像差质量，实现波面像差实时调节，改善成像质量。
8.具体的，本实用新型的自适应像差补偿超短焦投影镜头包括：折射透镜组件、变形镜面单元、反射镜、负责探测屏幕清晰度的相机、以及负责根据所述相机的反馈控制变形镜单元的控制板；影像光束经所述折射透镜组件后入射到所述变形镜面单元，经所述变形镜面单元) 反射后入射到所述反射镜，经反射最后成像于屏幕。
9.进一步的，控制算法可以是采用spgd算法，也可以是其他根据图像质量评价的控制算法。
10.进一步的，变形镜单元的反射镜面可以是采用硅，也可以是、光学玻璃、金属等材料中的一种。
11.进一步的，变形镜单元的反射镜面上镀有高反膜。
12.进一步的，变形镜单元的反射镜面厚度可以是为几微米，也可以是几十上百微米1μm～ 100μm。
13.进一步的，变形镜单元的反射镜面具有较好的谐振频率为500hz及以上，有一定的弹性形变量。
14.进一步的，变形镜单元采用微机械半导体工艺制备，也可以采用其他方法制备。
15.进一步的，变形镜单元的驱动方式可以采用电磁式，也可以采用、静电式、或压电式等其他可改变反射面形貌的驱动方式。
16.进一步的，反射镜为平面镜或者自由曲面反射镜。
17.本实用新型一种自适应像差补偿超短焦投影镜头。结构简单易于实现，克服了传统超短焦投影镜头低投射比下影像质量变差的问题，本实用新型巧妙地引入了自适应像差补偿的方法，可有效实时地补偿镜头加工、组装、工艺等原因产生的畸变、场曲、慧差、像散等像差，进而提高影像投射质量。
附图说明
18.图1为本实用新型方法系统示意图；
19.图2为变形镜面单元结构示意图；
20.图3为变形镜面单元永磁体排布俯视图；
21.图4为变形镜面单元结构放大图；
22.图5为本实用新型方法流程图。
23.附图标记含义为：1为折射透镜组件、2为变形镜面单元、3为反射镜、4为相机、5为控制板、21为反射镜面、22为绝缘凸点、23为环氧树脂、24为电磁线圈、25为基底、26 为永磁铁。
具体实施方式
24.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。
25.实施例
26.在本实用新型的示例性实施例中，提供了一种自适应像差补偿超短焦投影镜头，包括折射透镜组件1、变形镜面单元2、反射镜3、负责探测屏幕清晰度的相机4、以及负责根据所述相机4的反馈控制变形镜单元的控制板5组成；影像光束经所述折射透镜组件1后入射到所述变形镜面单元2，经所述变形镜面单元2反射后入射到所述反射镜3，经反射最后成像于屏幕。相机4负责探测屏幕清晰度，控制板5负责根据相机4的反馈控制变形镜单元。
27.其中，所述变形镜面单元2包括反射镜面21、绝缘凸点22、环氧树脂23、电磁线圈24、基底25、以及永磁铁26构成。反射镜面21之下是绝缘凸点22，电磁线圈24位于基底25 之上，以上几部分由环氧树脂23连接，最下方是永磁铁26。
28.该自适应像差补偿超短焦投影镜头工作步骤如下：
29.请参照图1～5，本实施例方法包括：
30.步骤1：设定像质评价函数的阈值，一般阈值为一相对小量，认为达到此阈值，图像较为清晰；
31.步骤2：在初始结构下，影像画面通过超短焦投影镜头成像于屏幕；
32.步骤3：相机探测屏幕上画面的清晰情况，反馈给控制板，进行像质评价函数判定；
33.步骤4：如不满足判定条件，控制板采用spgd算法调整变形镜面单元中的对应区域的电磁线圈内电流值；根据像差方向，线圈电流可顺时针，可逆时针；
34.步骤5：由于磁极效应，根据电流大小，电磁线圈与永磁体之间产生大小不一的吸引力或排斥力；
35.步骤6：电磁线圈带动反射镜面发生微小形变，改变光程，调节像差，进而调整投射影像的质量；
36.步骤7：根据spgd算法控制，重复步骤3～6，持续改善投射影像效果；
37.步骤8：当像质评价函数满足阈值条件，退出算法迭代，固定此时线圈内电流值，达到稳定的镜头显示效果。
38.本实施例中，一种自适应像差补偿超短焦投影镜头，核心思想克服了传统超短焦投影镜头在低投射比及不同投射尺寸情况下影像质量变差的问题，本实用新型巧妙地引入了自适应像差补偿的方法，通过相机反馈图像质量进行光程差的调节，进而可有效补偿镜头加工、组装、工艺等原因产生的畸变、场曲、慧差、像散等像差，进而提高影像投射质量。
39.至此，已经结合附图对本实用新型实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本实用新型基于图像补偿的相位差波前传感器有了清楚的认识。
40.以上所述，仅为本实用新型中的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本实用新型的包含范围之内。


技术特征：
1.一种自适应像差补偿超短焦投影镜头，其特征在于，包括折射透镜组件(1)、变形镜面单元(2)、反射镜(3)、负责探测屏幕清晰度的相机(4)以及负责根据所述相机(4)的反馈控制变形镜单元的控制板(5)；影像光束经所述折射透镜组件(1)后入射到所述变形镜面单元(2)，经所述变形镜面单元(2)反射后入射到所述反射镜(3)，经反射最后成像于屏幕；其中，所述变形镜面单元(2)包括反射镜面(21)、绝缘凸点(22)、环氧树脂(23)、电磁线圈(24)、基底(25)以及永磁铁(26)；反射镜面(21)之下是绝缘凸点(22)，电磁线圈(24)位于基底(25)之上，以上几部分由环氧树脂(23)连接，最下方是永磁铁(26)。2.根据权利要求1所述的一种自适应像差补偿超短焦投影镜头，其特征在于，所述变形镜单元的反射镜面采用硅、光学玻璃、金属中的一种，其上可以镀高反膜。3.根据权利要求2所述的一种自适应像差补偿超短焦投影镜头，其特征在于，所述变形镜单元的反射镜面上镀有高反膜。4.根据权利要求1所述的一种自适应像差补偿超短焦投影镜头，其特征在于，所述变形镜单元的反射镜面厚度为1μm～100μm。5.根据权利要求1所述的一种自适应像差补偿超短焦投影镜头，其特征在于，所述变形镜单元的反射镜面的谐振频率为500hz及以上。6.根据权利要求1所述的一种自适应像差补偿超短焦投影镜头，其特征在于，所述变形镜单元采用微机械半导体工艺制备。7.根据权利要求1所述的一种自适应像差补偿超短焦投影镜头，其特征在于，所述变形镜单元的驱动方式采用电磁式、静电式或压电式。8.根据权利要求1所述的一种自适应像差补偿超短焦投影镜头，其特征在于，所述反射镜为平面镜或者自由曲面反射镜。

技术总结
本实用新型提供了一种自适应像差补偿超短焦投影镜头，包括折射透镜组件、变形镜面单元、反射镜、相机、控制板组成，影像光束经折射透镜组件后入射到变形镜面单元，经变形镜面单元反射后入射到反射镜，经反射最后成像于屏幕。相机负责探测屏幕清晰度，控制板负责根据相机的反馈控制变形镜单元。结构简单易于实现，克服了传统超短焦投影镜头低投射比下影像质量变差的问题，本实用新型巧妙地引入了自适应像差补偿的方法，可有效实时地补偿镜头加工、组装、工艺等原因产生的畸变、场曲、慧差、像散等像差，进而提高影像投射质量。进而提高影像投射质量。进而提高影像投射质量。


技术研发人员：孔庆峰 谢海忠
受保护的技术使用者：南充明德之星科技有限公司
技术研发日：2021.04.15
技术公布日：2022/1/4