轉90度角背投影物鏡的製作方法
2024-02-01 10:17:15
專利名稱：轉90度角背投影物鏡的製作方法
技術領域：
本發明涉及背投影設備中的投影物鏡，主要是指一種轉90度角背投影物鏡。
背景技術：
投影物鏡是背投影數位電視機核心部件之一，它以LCOS晶片為像面，以菲涅爾投影屏為物面，其結構和質量將直接影響到背投的效果。為保證物鏡能夠達到高成像質量的要求，應滿足某些光學性能指標，如短焦距、長後截距、高倍率、高解析度、像面照度、相對畸變、合理的鏡片的幾何形狀等。已知的投影物鏡，其結構多為直筒式，其透鏡數量一般在11片以上，這類物鏡由於存在結構不合理，透鏡數量較多等原因，導致機殼的厚度大、畫面清晰度很差、光學均勻性差、有畸變、有色邊等缺陷。因此，限制了背投技術的發展。
專利號為02215401.9的實用新型專利，公開了一種背投影物鏡，該物鏡屬直筒式，其結構包括前鏡筒上裝有鏡片3a-3b，後鏡筒上裝有鏡片4a-4e，其中鏡片3a為雙面非球面PMMA塑料片，其它均為玻璃鏡片。
發明內容
本發明的目的是提供一種轉90度角背投影物鏡，用以克服現有投影物鏡存在的缺陷，使得LCOS背投影數位電視實現超薄型、大屏幕、高清晰度成為可能。
實現本發明的技術方案是這種轉90度角背投影物鏡包括物鏡前組、物鏡後組、平面反射鏡、連接筒、鏡筒，其主要結構是a.一彎月形負片玻璃透鏡和一彎月形負片PMMA單面非球面透鏡構成物鏡的負光焦度前組，其球心均朝向光闌面；b.一組光焦度分別為負.正.正.負.正.負.正的鏡片構成物鏡的正光焦度後組，其光闌面設在前置的負鏡片和正鏡片之間，使入射光瞳和系統的物方焦點重合；c.上述a負光焦度前組與b正光焦度後組呈90度角設置，其間的平面反光鏡與前組光軸線及後組光軸線成45度角設置。
該技術方案還包括(滿足下列光學參數)1＞|f前|/|f後|＞0.79，|f前|是物鏡前組焦距的絕對值，|f後|是物鏡後組焦距的絕對值；4＞|f前|/|f總|＞3.8，|f總|是物鏡總焦距的絕對值；D01/f總＜10，式中D01為物鏡第一鏡片(1)的有效通光孔徑，f總為物鏡的總焦距；BFL/f總＞4.9，式中BFL為物鏡在空氣中的後截距；1068＜TTL＜1180mm，式中TTL為LCOS晶片到投影屏之間的距離；LCOS晶片對角線為0.7吋，投影屏畫面的對角線為65吋；物鏡後組中的後置鏡片中光焦度度分別為正.正.正的鏡片採用nd＝1.4874，vd＝70.04；nd＝1.497，vd＝81.6；超低色散光學玻璃製成；在負光焦度前組中，玻璃透鏡在前面(第一片)，其後是PMMA單面非球面透鏡(第二片)；從物鏡前表面到反射鏡反射面中心的距離小於80mm；從物鏡後表面到反射鏡反射面中心的距離小於155mm。
本發明與現有技術相比，其優越性在於1.短焦距，為8.54至9.85毫米；2.長後截距，為44至49.145毫米以便布置較好的合色稜鏡及相關部件；3.高倍率，像/物＞95倍；4.高解析度，大於每毫米62對線(可分辨像素點為0.0081毫米)；5.邊緣色差小於0.5像素；6.像面照度均勻性＞85％；7.相對畸變小於0.5％；8.視場角2w可達92.5度，為超廣角物鏡；9.因為轉了90度角，合理的幾何形狀，使得背投電視實現了超薄型；10.合理的鏡片的幾何形狀，具有好的製作工藝性；11.較少的鏡片數量會降低製作成本，增加光的透過率；12.從物鏡前表面到反射鏡反射面中心小於80毫米，從物鏡後表面到反射鏡反射面中心小於155毫米。
圖1是本發明的總體結構示意圖，其中1玻璃透鏡、2塑膠PMMA單面非球面透鏡、3-9鏡片、10反光鏡、11連接筒、12鏡筒。
圖2-圖7是實施例1的曲線圖。
圖8-圖13是實施例2的曲線圖。
具體實施例方式
實施例1一種轉90度角投影物鏡，其結構如圖1所示，共使用9個鏡片，其中鏡片(2)為PMMA塑膠片，凹面為非球面，鏡片(7)、(8)為雙膠合片，光欄設在(3)、(4)之間使得入射光瞳和系統前焦點重合。光闌通光孔徑為21.33毫米。系統的參數列於表1。
表1
注帶*面為偶數次冪非球面，半徑指基元半徑，其非球面參數kD EF G-0.8 -.30804006e-07 -.176393420e-10 -.27769313e-13 -.25066177e-16k為非球面方程式中的圓錐曲線常數，D、E、F、G分別代表非球面方程式中四次方、六次方、八次方、十次方係數。
物鏡性能特徵焦距為8.54mm，後截距為44.06mm，相對孔徑為1/2.46，鏡頭長度為從物鏡前表面到反射鏡反射面中心78毫米，從物鏡後表面到反射鏡反射面中心154.5毫米。
投影距離為768mm，視場角為92.5°。
物鏡分析特徵示於表2表2
實施例2一種轉90度角投影物鏡，光闌孔徑為23.92，各有關數據列於表3表3
於表1相同k D EFG-3.1 .8078049e-07 -.16382414e-10 .1108075e-13 .73534578e-16k為非球面方程式中的圓錐曲線常數，D、E、F、G分別代表非球面方程式中四次方、六次方、八次方、十次方係數。
物鏡性能特徵焦距為9.85mm，後截距為49.145mm，相對孔徑為1/2.45，鏡頭長度為從物鏡前表面到反射鏡反射面中心67.26毫米，從物鏡後表面到反射鏡反射面中心152.96毫米。投影距為898.4mm，視場角為84.3°。
物鏡分析特徵示於表4表4
工作原理；投影鏡是數字背投影電視機的中心部件之一，晶片上的畫面信號通過投影鏡成象在影屏上，晶片上的信號不歪曲的傳遞到影屏上是我們所希望的，晶片幅面一定，晶片到影屏距離一定時影屏越大也是我們希望的，這就需要和一定畫面要求匹配的高質量的投影鏡.。本發明滿足1.短焦距，為8.54至9.85毫米；2.長後截距，為44至49.145毫米以便布置較好的合色稜鏡及相關部件；3.高倍率，像/物＞95倍；4.高解析度，大於每毫米62對線(可分辨像素點為0.0081毫米)；5.邊緣色差小於0.5像素；6.像面照度均勻性＞85％；7.相對畸變小於0.5％；8.視場角可達92.5度，為超廣角物鏡使得投影屏畫面對角為65吋；9.因為轉了90度角，合理的幾何形狀，使得背投電視實現了超薄型；中心小於80毫米，從物鏡後表面到反射鏡反射面中心小於155毫米。
本發明涉及到的「彎月形負片玻璃透鏡」、「彎月形負片PMMA單面非球面透鏡」、「物鏡」等有關鏡片及其它部件的加工工藝、裝配方法及所用材料等，均為常規方法和公知技術。
權利要求
1.一種轉90度角背投影物鏡，包括物鏡前組、物鏡後組、平面反射鏡、連接筒、鏡筒，其特徵是a.一彎月形負片玻璃透鏡和一彎月形負片PMMA單面非球面透鏡構成物鏡的負光焦度前組，其球心均朝向光闌面；b.一組光焦度度分別為負.正.正.負.正.負.正的鏡片構成物鏡的正光焦度後組，其光闌面設在前置的負鏡片和正鏡片之間，使入射光瞳和系統的物方焦點重合；c.上述a負光焦度前組與b正光焦度後組呈90度角設置，其間的平面反光鏡與前組光軸線及後組光軸線成45度角設置。
2.如權利要求1所述的轉90度角背投影物鏡，其特徵是1＞|f前|/|f後|＞0.79。
3.如權利要求1所述的轉90度角背投影物鏡，其特徵是4＞|f前|/|f總|＞3.8。
4.如權利要求1所述的轉90度角背投影物鏡，其特徵是D01/f總＜10。
5.如權利要求1所述的轉90度角背投影物鏡，其特徵是BFL/f總＞4.9。
6.如權利要求1所述的轉90度角背投影物鏡，其特徵是1068＜TTL＜1180mm。
7.如權利要求1所述的轉90度角背投影物鏡，其特徵是LCOS晶片對角線為0.7時，投影屏畫面的對角線為65時。
8.如權利要求1所述的轉90度角背投影物鏡，其特徵是物鏡後組中的後置鏡片中光焦度分別為正.正.正的鏡片採用nd＝1.4874，vd＝70.04；nd＝1.497，vd＝81.6；超低色散光學玻璃製成。
9.如權利要求1所述的轉90度角背投影物鏡，其特徵是在負光焦度前組中，玻璃透鏡在前面，其後是PMMA單面非球面透鏡。
10.如權利要求1所述的轉90度角背投影物鏡，其特徵是從物鏡前表面到反射鏡反射面中心的距離小於80mm；從物鏡後表面到反射鏡反射面中心的距離小於155mm。
全文摘要
一種轉90度角背投影物鏡，其主要結構是a.一彎月形負片玻璃透鏡和一彎月形負片PMMA單面非球面透鏡構成物鏡的負光焦度前組，其球心均朝向光闌面；b.一組光焦度分別為負.正.正.負.正.負.正的鏡片構成物鏡的正光焦後組，其光闌面設在前置的負鏡片和正鏡片之間，使入射光瞳和系統的物方焦點重合；c.上述a負光焦度前組與b正光焦度後組呈90度角設置，其間的平面反光鏡與前組光軸線及後組光軸線成45度角設置。
文檔編號G02B15/00GK1815288SQ200510035100
公開日2006年8月9日 申請日期2005年6月2日 優先權日2005年6月2日
發明者李方紅, 史國發 申請人:深圳市科創數字顯示技術有限公司