八组十片折反式超低投射比投影镜头基础结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种低投射比投影镜头基础结构，特别设及了一种八组十片折反式超 低投射比投影镜头基础结构。
【背景技术】
[0002] 投影机和屏幕间的距离与画面尺寸成正比，投影机离屏幕越近，投射出的画面尺 寸越小，反之，画面则越大。在有限的空间内，W最短的距离实现最大尺寸的幕\屏画面是 当今W及未来实际应用中一个新的需求所在，也是投影领域发展的趋势。而短焦投影镜头 的出现使运一切成为了现实。短焦投影镜头拥有较低的投射比，所谓投射比是指投影距离 与投射画面宽度之比，相同的投影距离，投射比越低，投影画面越大。配有短焦投影镜头的 投影机仅仅需要几十厘米的投影距离，就能实现较大的投影画面。
[0003] 现有短焦投影镜头的主流实现方式是基于几何光学原理的折射式和折反式。其中 折射式的镜头光学系统全部由折射透镜组成，折射透镜包括球面透镜和非球面透镜。折反 式的镜头光学系统由折射系统和反射系统组成，折射系统包括球面透镜和非球面透镜，反 射系统可W是平面反射镜、凸面非球面反射镜、凹面非球面反射镜、凸自由曲面反射镜或者 凹自由曲面反射镜。按投射比来说，折射式短焦投影镜头一般实现的投射比级别在0.6 : 1 级，运个数字代表的是短焦投影机的短焦能力，比值越小说明短焦能力越强，对于更低投射 比级别的实现，则需要折反式短焦投影镜头来完成，故又称超短焦投影镜头。在很多实际的 工程投影中，短焦投影镜头需要具有较大的离轴偏移能力，W满足离轴投影，故短焦投影镜 头的设计需要考虑离轴投影的情况，而折反式投影镜头则需要具有更大的离轴偏移量，来 实现更低的投射比。
[0004] 折反式短焦投影镜头按照系统内部反射镜的类型可分为平面镜折反式、非球面镜 折反式和自由曲面镜折反式S种。对于平面镜折反式短焦投影镜头，要达到更小投射比，贝U 系统的体积会更大，结构复杂程度会更高，不利于产品的实现；而非球面折反式和自由曲面 折反式，由于反射镜的反射面具有其特殊的曲率特性，所W有利于系统的像差校正、体积的 小型化W及结构的简单化，是目前超短焦投影领域最常见的结合方式。然而，现有的非球面 折反式和自由曲面折反式短焦投影镜头光学基础结构依然较为复杂，包括11-14片折射透 镜，含有3-5个非球面，镜身长，生产工艺性差，成本高，且生产工艺要求高，成品率低，运些 不足严重影响了超短焦投影技术的发展，是该领域需要解决的关键技术难题。
【发明内容】
[0005] 鉴于上述状况，本发明提供了一种八组十片折反式超低投射比投影镜头基础结 构，使其镜头光学系统通过反射系统和折射系统组合，拥有低于0.27 : 1的投射比，在保证 整体像差优异的前提下，镜头结构实现了最大限度地简化，缩短了镜身长度，提高了生产工 艺性和投影画面亮度，降低了生产成本。
[0006] 本发明的技术解决方案是：一种八组十片折反式超低投射比投影镜头基础结构， 数字投影机忍片上的一物点通过该镜头成像在银幕上为一像点，包括自该像点的一侧至该 物点的一侧依次设置的反射系统和折射系统；其中：
[0007] 反射系统，包括一凸面偶次非球面反射镜，反射面在银幕一侧；和
[0008] 折射系统，包括屯组九片折射透镜，及一个孔径光栏，所述的九片折射透镜自该像 点的一侧至该物点的一侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第=透镜、第四透镜、第五透镜、 第六透镜、第屯透镜、第八透镜、第九透镜，其中第=透镜和第四透镜、第屯透镜和第八透镜 分别为双胶合镜组，所述第一透镜、第二透镜均为负弯月型，且凸面均朝前，第=透镜为负 弯月型，且凸面朝前，第四透镜为双凸型，曲率绝对值大的面朝前，第五透镜为正弯月型，凹 面朝前，第六透镜为正弯月型，凹面朝前，第屯透镜为双凸型，曲率绝对值小的面朝前，第八 透镜为负弯月型，凹面朝前，第九透镜为双凸型，曲率绝对值大的面朝前，所述孔径光栏设 置在第四透镜与第五透镜之间的位置，所述反射系统与折射系统具有相同的主光轴，反射 系统用于反射通过折射系统所出射的光束；
[0009] 所述的折射系统中的第一透镜为球面透镜，第二透镜的凸面面型为球面，凹面面 型为偶次非球面，第=透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第屯透镜、第八透镜、第九透镜 均为球面透镜；
[0010] 所述的反射系统的等效焦距绝对值和折射系统的等效焦距绝对值之比为9. 5~ 13. 0,其中反射系统的等效焦距为负值，折射系统的等效焦距为正值；
[0011] 所述的反射系统和折射系统的间距与折射系统的总长之比为0. 39~0. 51 ;
[0012] 所述的折反式投影镜头的反远比为4. 5~6. 5;
[0013] 所述的折反式投影镜头适用色光波长范围为：430nm~650nm。
[0014]本发明中，所述第一透镜采用重冕系光学玻璃材质；所述第二透镜采用光学塑料 或冕系光学玻璃材质；所述第=透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第屯透镜、第八透镜、 第九透镜依次采用铜火石系、火石系、领冕系、氣冕系、氣冕系、重火石系、氣冕系光学玻璃 材质。
[0015] 本发明中，所设及的折反式投影镜头基础结构按比例进行焦距缩放，并适当调整 各主要像差的匹配关系，可满足1LCD、3LCD、1DMD技术类型的祀面尺寸为0. 55~0. 7英寸 范围的数字投影机的使用。
[0016] 本发明中，可W把镜头结构中的任一或几个标准面变更为非球面，可对整个光学 系统的像差校正。
[0017] 本发明所指的反远比是指镜头光学后截距L'和焦距f'之比的绝对值。
[0018] 本发明所具有的有益效果是：运用本基础结构形式设计出的投影镜头，由具有负 焦距的反射系统和正焦距的折射系统构成，反射系统为一凸面偶次非球面反射镜，折射系 统仅含一片光学塑料材质的偶次非球面透镜及八片光学玻璃材质的球面透镜，结构简单， 体型小，提高了生产工艺性和投影画面亮度，大大降低了生产成本和装调难度，且具有低于 0.27 : 1的超低投射比。物面经过折射系统后，首先成像在反射镜的反射面上，再由反射面 反射至银幕上，在很短的投影距离即可投射出优质的足够大的较小TV崎变的画面，大大减 小了投影空间。另外，通过折射系统中的非球面透镜的光学材料可W采用光学塑料也可W 采用冕系光学玻璃，在采用冕系光学玻璃的情况下，用数控研磨抛光法对非球面进行加工， 适于小数量的生产加工，在采用光学塑料的情况下，用注塑成型法对非球面进行加工，适于 大批量的生产加工，进一步促进了数字超短焦投影技术的快速发展。
【附图说明】
[0019] 图1是本发明的结构示意图；
[0020] 图2是图1的光线追迹示意图。
【具体实施方式】
[0021] 下面将结合附图实施例，对本发明作进一步的详细说明，仅用于解释本发明的实 施例和所具有的有益效果，并非用于限制本发明的保护范围。
[0022] 如图1所示的八组十片折反式超低投射比投影镜头基础结构，数字投影机忍片C 上的一物点通过该镜头成像在银幕A上为一像点，包括自该像点的一侧至该物点的一侧依 次设置的反射系统11和折射系统12。本发明中所述的反射系统11，包括凸面偶次非球面 反射镜1101，其反射面在银幕A-侧，起到增大视场角、平衡像差、校正崎变的作用。所述的 折射系统12,包括对应于银幕A反向依次设置的第一透镜1201、第二透镜1202、第=透镜 1203-1、第四透镜1203-2、孔径光栏1204、第五透镜1205、第六透镜1206、第屯透镜1207-1、 第八透镜1207-2、第九透镜1208。其中第=透镜1203-1和第四透镜1203-2构成一个双 胶合镜组，起分散光焦度、校正色差、减小高级像差量的作用，第屯透镜1207-1和第八透镜 1207-2构成一个双胶合镜组，起校正色差、增大后工作距离的作用，第一透镜1201为负弯 月型，且凸面朝前（设镜头在投影工作状态时，反射镜1101端为前，银幕A端为后），起到 增大视场角、减小镜片口径、拉大后焦点截距的作用，第二透镜1202为负弯月型，且凸面朝 前，凹面面型为偶次非球面，起到增加视场角、提高相对孔径、平衡轴外像差、简化结构的作 用，第=透镜1203-1为负弯月型，且凸面朝前，第四透镜1203-2为双凸型，曲率绝对值大的 面朝前，第五透镜1205、第六透镜1206均为正弯月型，且凹面均朝前，起到改善大视场化、 小型化与像质优良之间的矛盾，第屯透镜1207-1为双凸型，曲率绝对值小的面朝前