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    一種應(yīng)用自由曲面透鏡的超短焦投影鏡頭系統(tǒng)技術(shù)方案
    
                            
    技術(shù)編號(hào)：44533048 閱讀：2 留言：0更新日期：2025-03-07 13:23
    
                        
    
                        
    
                            
                            本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種應(yīng)用自由曲面透鏡的超短焦投影鏡頭系統(tǒng)，其中像源芯片、棱鏡、多個(gè)透鏡和反射鏡依次設(shè)置，通過(guò)該配置利用自由曲面透鏡的超高自由度以及鏡片焦距、折射率、鏡片軸上厚度和鏡片曲率半徑的特定組合分配，有效校正了系統(tǒng)的像散和場(chǎng)曲。使超短焦投影鏡頭能在結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的前提下，解決超大視場(chǎng)情況下的低畸變、低像散、高分辨率的難題。
    
                            
                            
    


    
                            

                            
    【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
    
                                
    本專利技術(shù)屬于光學(xué)鏡頭領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用自由曲面透鏡的超短焦投影鏡頭系統(tǒng)。

    技術(shù)介紹
    1、隨著超短焦投影技術(shù)的發(fā)展，超短焦投影鏡頭已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于教育、商務(wù)、家庭娛樂(lè)等領(lǐng)域。作為超短焦投影系統(tǒng)中的核心部件，超短焦投影鏡頭決定著超短焦投影系統(tǒng)的投射比、投影畫面的成像質(zhì)量及系統(tǒng)體積等性能。
    2、目前常用的超短焦投影鏡頭主要采用折射透鏡組加單片反射鏡的結(jié)構(gòu)形式，如專利cn?109407288?a“一種折反式超短焦投影鏡頭系統(tǒng)”中的透射鏡組采用了16片鏡片的設(shè)計(jì)方案。專利cn?207181796?u“一種超短焦投影鏡頭”中的透射鏡組采用了15片鏡片的設(shè)計(jì)方案。專利cn?116107063?b“一種超短焦投影鏡頭及投影系統(tǒng)”中的透射鏡組采用了15片鏡片的設(shè)計(jì)方案。
    3、但這些鏡頭結(jié)構(gòu)形式為了實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)角、高清和低tv畸變的要求，單片反射鏡通常采用非球面面型，透射鏡組采用多片非球面透鏡和球面透鏡的組合設(shè)計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)鏡片數(shù)量多、光路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，從而導(dǎo)致裝調(diào)困難和成本的增加。

    技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
    1、針對(duì)上述問(wèn)題，本專利技術(shù)的目的在于提供一種應(yīng)用自由曲面透鏡的超短焦投影鏡頭系統(tǒng)，能在獲得高成像性能的同時(shí)，降低系統(tǒng)的復(fù)雜度。
    2、實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)目的的具體技術(shù)方案為：
    3、一種應(yīng)用自由曲面透鏡的超短焦投影鏡頭系統(tǒng)，包括像源芯片、棱鏡、多個(gè)透鏡和反射鏡；
    4、所述透鏡包括第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡；
    5、所述像源芯片、棱鏡、第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡和反射鏡依次設(shè)置；
    6、所述第一透鏡接收像源芯片出射的光束，經(jīng)第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡折射后成一次像，一次像經(jīng)反射鏡后在透射像面上成二次像。
    7、進(jìn)一步的，當(dāng)所述像源芯片為dmd時(shí)，棱鏡為tir棱鏡，當(dāng)所述像源芯片為lcos時(shí)，棱鏡為偏振分光棱鏡；
    8、所述投射像面與反射鏡在光軸上的間隔ti滿足：350mm≤ti≤550mm。
    9、進(jìn)一步的，所述第一透鏡具有正光焦度，為雙凸非球面透鏡，其焦距f1與系統(tǒng)總有效焦距f關(guān)系滿足：6＜f1/f＜7。
    10、進(jìn)一步的，所述第二透鏡具有負(fù)光焦度，為三膠合透鏡；
    11、所述第二透鏡的焦距f2與第一透鏡焦距f1的關(guān)系滿足：-3.5＜f2/f1＜-2.5。
    12、進(jìn)一步的，所述第二透鏡包括第一分立透鏡、第二分立透鏡和第三分立透鏡；
    13、所述第一分立透鏡為雙凸透鏡，阿貝數(shù)v2-1>70；第二分立透鏡為雙凹透鏡，折射率n2-2>1.8；第三分立透鏡為彎月透鏡，其靠近芯片一側(cè)為凸面，阿貝數(shù)v2-3>70。
    14、進(jìn)一步的，所述第三透鏡具有負(fù)光焦度，為彎月透鏡，其靠近芯片一側(cè)為凹面，第四透鏡具有正光焦度，為彎月透鏡，其靠近芯片一側(cè)為凹面；所述第五透鏡具有正光焦度，為彎月透鏡，其靠近芯片一側(cè)為凹面。
    15、進(jìn)一步的，所述第六透鏡具有負(fù)光焦度，為雙膠合透鏡；
    16、所述第六透鏡的焦距f6與第一透鏡焦距f1的關(guān)系滿足：-20＜f6/f1＜-18。
    17、進(jìn)一步的，所述第六透鏡包括第四分立透鏡和第五分立透鏡；
    18、所述第四分立透鏡為雙凸透鏡，阿貝數(shù)v6-1>70；第五分立透鏡為雙凹透鏡，折射率n2-2>1.8。
    19、進(jìn)一步的，所述第七透鏡為關(guān)于x軸對(duì)稱的自由曲面透鏡，滿足以下方程：
    20、
    21、其中，z為第七透鏡矢高，c為第七透鏡頂點(diǎn)曲率，r為第七透鏡徑向坐標(biāo)，其單位與透鏡長(zhǎng)度單位相同，k為圓錐系數(shù)，m、n分別為x,y對(duì)應(yīng)的指數(shù)，取值為0-10之間的正整數(shù)，cj為不同m、n階次對(duì)應(yīng)的自由曲面系數(shù)，m+n＝10，m為奇數(shù)時(shí)，cj＝0。
    22、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)的有益效果在于：
    23、本專利技術(shù)方案通過(guò)上述透鏡的配置方式，利用自由曲面透鏡的超高自由度以及鏡片焦距、折射率、鏡片軸上厚度和鏡片曲率半徑的特定組合分配，使超短焦投影鏡頭能在結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的前提下，解決超大視場(chǎng)情況下的低畸變、低像散、高分辨率的難題。
    24、下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本專利技術(shù)做進(jìn)一步的說(shuō)明。
    本文檔來(lái)自技高網(wǎng)    ...
                            
    
                            
    【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
    
                                
    1.一種應(yīng)用自由曲面透鏡的超短焦投影鏡頭系統(tǒng)，其特征在于，包括像源芯片、棱鏡、多個(gè)透鏡和反射鏡(L8)；
    2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用自由曲面透鏡的超短焦投影鏡頭系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述像源芯片為DMD時(shí)，棱鏡為TIR棱鏡，當(dāng)所述像源芯片為L(zhǎng)COS時(shí)，棱鏡為偏振分光棱鏡；
    3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用自由曲面透鏡的超短焦投影鏡頭系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡(L1)具有正光焦度，為雙凸非球面透鏡，其焦距f1與系統(tǒng)總有效焦距f關(guān)系滿足：6＜f1/f＜7。
    4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用自由曲面透鏡的超短焦投影鏡頭系統(tǒng)，其特征在于，所述第二透鏡(L2)具有負(fù)光焦度，為三膠合透鏡；
    5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用自由曲面透鏡的超短焦投影鏡頭系統(tǒng)，其特征在于，所述第二透鏡(L2)包括第一分立透鏡(L2-1)、第二分立透鏡(L2-2)和第三分立透鏡(L2-3)；
    6.根據(jù)權(quán)利要/4所述的應(yīng)用自由曲面透鏡的超短焦投影鏡頭系統(tǒng)，其特征在于，所述第三透鏡(L3)具有負(fù)光焦度，為彎月透鏡，其靠近芯片一側(cè)為凹面，第四透鏡(L4)具有正光焦度，為彎月透鏡，其靠近芯片一側(cè)為凹面；所述第五透鏡(L5)具有正光焦度，為彎月透鏡，其靠近芯片一側(cè)為凹面。
    7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用自由曲面透鏡的超短焦投影鏡頭系統(tǒng)，其特征在于，所述第六透鏡(L6)具有負(fù)光焦度，為雙膠合透鏡；
    8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用自由曲面透鏡的超短焦投影鏡頭系統(tǒng)，其特征在于，所述第六透鏡(L6)包括第四分立透鏡(L6-1)和第五分立透鏡(L6-2)；
    9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用自由曲面透鏡的超短焦投影鏡頭系統(tǒng)，其特征在于，所述第七透鏡(L7)為關(guān)于x軸對(duì)稱的自由曲面透鏡，滿足以下方程：
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    【技術(shù)特征摘要】
    
                                
    1.一種應(yīng)用自由曲面透鏡的超短焦投影鏡頭系統(tǒng)，其特征在于，包括像源芯片、棱鏡、多個(gè)透鏡和反射鏡(l8)；
    2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用自由曲面透鏡的超短焦投影鏡頭系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述像源芯片為dmd時(shí)，棱鏡為tir棱鏡，當(dāng)所述像源芯片為lcos時(shí)，棱鏡為偏振分光棱鏡；
    3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用自由曲面透鏡的超短焦投影鏡頭系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡(l1)具有正光焦度，為雙凸非球面透鏡，其焦距f1與系統(tǒng)總有效焦距f關(guān)系滿足：6＜f1/f＜7。
    4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用自由曲面透鏡的超短焦投影鏡頭系統(tǒng)，其特征在于，所述第二透鏡(l2)具有負(fù)光焦度，為三膠合透鏡；
    5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用自由曲面透鏡的超短焦投影鏡頭系統(tǒng)，其特征在于，所述第二透鏡(l2)包括第一分立透鏡(l2-1)、第二分立透鏡(l2-...
                            
    
                            
    【專利技術(shù)屬性】
    
                                技術(shù)研發(fā)人員：竇沂蒙，楊帆，孫良偉，王云帆，盧斌，姜冠岳，
    
        申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十五研究所，
    
        類型：發(fā)明
    
        國(guó)別省市：
    
                            
    
                            
                        
    
                    
    
                    
                    
                     
                
    
                
                
    
                    
    
                        網(wǎng)友詢問(wèn)留言
                        已有0條評(píng)論
                    
    
                    
    
                        
    
                            
      
                                
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