一种投影仪镜头

技术领域

本发明属于成像镜头技术领域，特别是涉及一种投影仪镜头。

背景技术

随着投影技术的不断发展，采用投影技术的电子设备已经广泛在人们的生活中得到了广泛的应用，例如，家用投影仪、车载指示灯等。但是，目前的投影镜头主要采用多组镜片组成，使用的镜片个数多，导致投影镜头体积过大，成本高。特别是目前市场中的1080P的单片LCD投影仪全玻镜头成像质量较差、焦距过长，导致在保证投射比的条件下无法对LCD做偏轴成像，严重影响用户体验效果。因此现有技术中亟需一种新的方案来解决上述问题。

发明内容

本发明针对目前的技术缺点，提供了一种投影仪镜头，包括第一透镜、第二透镜、光阑和第三透镜；

所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜从物方到像方依次设置；

所述光阑设置在所述第一透镜及所述第二透镜之间，或者，所述光阑设置在所述第二透镜及所述第三透镜之间；

所述第一透镜和所述第三透镜为正光焦度，所述第二透镜为负光焦度；

所述第一透镜入光面为凸面，出光面为凹面；

所述第二透镜入光面为凹面，出光面为凸面；

所述第三透镜入光面为凸面，出光面为凸面；

所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜三者中的至少两者为非球面透镜。

所述非球面透镜的两面均为非球面。

所述投影仪镜头满足以下关系式：

0.5mm≤f1/f≤1.5mm；

-1.2mm≤f2/f≤-0.2mm；

0.2mm≤f3/f≤1.2mm；

其中，所述f1为所述第一透镜的焦距，f2为所述第二透镜的焦距，f3为所述第三透镜的焦距，f为所述投影仪镜头的焦距。

所述投影仪镜头满足以下关系式：

-2mm≤f1/f2≤-1mm；

-1.5mm≤f2/f3≤-0.5mm；

其中，所述f1为所述第一透镜的焦距，f2为所述第二透镜的焦距，f3为所述第三透镜的焦距，f为所述投影仪镜头的焦距。通过合理的分配各镜片的焦距，有利于降低公差敏感度和提升整体性能。

所述投影仪镜头满足以下关系式：

1.47≤Nd1≤1.75；

1.55≤Nd2≤1.68；

1.47≤Nd3≤1.75；

其中，所述Nd1为所述第一透镜的材料折射率，Nd2为所述第二透镜的材料折射率，Nd3为所述第三透镜的材料折射率。合理选择各镜片的材料折射率，可以更好的矫正场曲和轴外像差，使镜头解析能力更高，还可提高环境适应能力。

所述投影仪镜头满足以下关系式：

0.7mm≤T1/T2≤1.5mm；

0.5mm≤T2/T3≤1.5mm；

T2≤10mm；

其中，所述T1为所述第一透镜的中心厚度，T2为所述第二透镜的中心厚度，T3为所述第三透镜的中心厚度。合理分配透镜厚度，可以提高加工良率和减短镜头总长度。

所述投影仪镜头满足以下关系式：

10mm≤D12≤20mm；

0.2mm≤D23≤3mm；

其中，所述D12为所述第一透镜的出光面到所述第二透镜的入光面的距离，D23为所述第二透镜的出光面到所述第三透镜的入光面的距离。各镜片之间的距离如此设置有助于提高镜头像质和减短镜头总长。

本发明的有益效果是：本发明的投影仪镜头通过优选限定透镜数量、各表面凹凸形状、各个透镜间的距离、光阑位置、各透镜中心厚度、折射率、并配合限定至少两个透镜为为非球面透镜，能兼具大视场角、大像面、畸变低的优点，提高成像清晰度同时，且有空间设计成短投射比和进行偏轴。本发明公开的投影仪镜头的设计半像高和焦距均能符合高要求，本镜头运用到3inch的LCD投影仪上，投射比、偏轴、场曲、畸变等参数均能达到很高的标准。

附图说明

图1为本发明一种投影仪镜头实施例1的结构示意图。

图2为本发明一种投影仪镜头实施例1的场曲畸变图。

图3为本发明一种投影仪镜头实施例1的MTF图。

图4为本发明一种投影仪镜头实施例2的结构示意图。

图5为本发明一种投影仪镜头实施例2的场曲畸变图。

图6为本发明一种投影仪镜头实施例2的MTF图。

图中：1-第一透镜、2-第二透镜、3-光阑、4-第三透镜。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

本发明提供了一种投影仪镜头，包括第一透镜1、第二透镜2、光阑3和第三透镜4；

所述第一透镜1、所述第二透镜2和所述第三透镜4从物方到像方依次设置；

所述光阑3设置在所述第一透镜1及所述第二透镜2之间，或者，所述光阑3设置在所述第二透镜2及所述第三透镜4之间；

所述第一透镜1和所述第三透镜4为正光焦度，所述第二透镜2为负光焦度；

所述第一透镜1入光面为凸面，出光面为凹面；

所述第二透镜2入光面为凹面，出光面为凸面；

所述第三透镜4入光面为凸面，出光面为凸面；

所述第一透镜1、所述第二透镜2和所述第三透镜4三者中的至少两者为非球面透镜。

进一步的，所述非球面透镜的两面均为非球面。

在一些实施方式中，所述投影仪镜头满足以下关系式：

0.5mm≤f1/f≤1.5mm；

-1.2mm≤f2/f≤-0.2mm；

0.2mm≤f3/f≤1.2mm；

其中，所述f1为所述第一透镜1的焦距，f2为所述第二透镜2的焦距，f3为所述第三透镜3的焦距，f为所述投影仪镜头的焦距。

在另一些实施例中，所述投影仪镜头满足以下关系式：

-2mm≤f1/f2≤-1mm；

-1.5mm≤f2/f3≤-0.5mm；

其中，所述f1为所述第一透镜1的焦距，f2为所述第二透镜2的焦距，f3为所述第三透镜3的焦距，f为所述投影仪镜头的焦距。

在一些实施方式中，所述投影仪镜头满足以下关系式：

1.47≤Nd1≤1.75；

1.55≤Nd2≤1.68；

1.47≤Nd3≤1.75；

其中，所述Nd1为所述第一透镜1的材料折射率，Nd2为所述第二透镜2的材料折射率，Nd3为所述第三透镜4的材料折射率。

在一些实施方式中，所述投影仪镜头满足以下关系式：

0.7mm≤T1/T2≤1.5mm；

0.5mm≤T2/T3≤1.5mm；

T2≤10mm；

其中，所述T1为所述第一透镜1的中心厚度，T2为所述第二透镜2的中心厚度，T3为所述第三透镜4的中心厚度。

在一些实施方式中，所述投影仪镜头满足以下关系式：

10mm≤D12≤20mm；

0.2mm≤D23≤3mm；

其中，所述D12为所述第一透镜1的出光面到所述第二透镜2的入光面的距离，D23为所述第二透镜2的出光面到所述第三透镜4的入光面的距离。

实施例1

在本实施例中，如图1-图3所示，沿光线传播方向从左到右，依次为第一透镜1，第二透镜2，光阑3，第三透镜4，其中第一透镜1和第三透镜4为正光焦度，第二透镜2为负光焦度。第一透镜1入光面为凸面，出光面为凹面；第二透镜2入光面为凹面，出光面为凸面；第三透镜4入光面为凸面，出光面为凸面。

本实施例的投影镜头具体的设计参数如表1所示：

表1

其中，第二透镜2和第三透镜4的入光面和出光面均为非球面，且面型满足以下公式：

上式中，z为非球面面型的矢高，r为非球面的半径，k为二次曲面系数，c为曲率，A

具体参数如表2所示：

表2

其中，各个镜头的相关参数如下：

投影仪镜头焦距f＝88.4mm；

第一透镜1焦距f1＝99.4mm；

第二透镜2焦距f2＝-61.3mm；

第三透镜4焦距f3＝61.08mm；

第一透镜1中心厚度T1＝5.4mm；

第二透镜2中心厚度T2＝4.9mm；

第三透镜4中心厚度T3＝5.1mm；

第一透镜1出光面到第二透镜2入光面的距离D12＝15.4mm；

第二透镜2出光面到第三透镜4入光明的距离D23＝0.5mm。

本实施例中投影仪镜头的设计半像高达到43mm，焦距88.4mm，此参数运用到3inch的LCD投影仪上，投射比可以保持在1.35，且有50％的偏轴，MTF≥0.5@14.5lp/mm，场曲≤±1mm，畸变≤0.3％。

实施例2

在本实施例中，如图4-图6所示，沿光线传播方向从左到右，依次为第一透镜1，光阑3，第二透镜2，第三透镜4，其中第一透镜1和第三透镜4为正光焦度，第二透镜2为负光焦度。第一透镜1入光面为凸面，出光面为凹面；第二透镜2入光面为凹面，出光面为凸面；第三透镜4入光面为凸面，出光面为凸面。

本实施例的投影镜头具体的设计参数如表3所示：

表3

其中，第一透镜1、第二透镜2和第三透镜4的入光面和出光面均为非球面，且面型满足以下公式：

上式中，z为非球面面型的矢高，r为非球面的半径，k为二次曲面系数，c为曲率，A

具体参数如表4所示：

表4

其中，各个镜头的相关参数如下：

投影仪镜头焦距f＝87.53mm；

第一透镜1焦距f1＝88.13mm；

第二透镜2焦距f2＝-50.18mm；

第三透镜4焦距f3＝54.91mm；

第一透镜1中心厚度T1＝7.1mm；

第二透镜2中心厚度T2＝5.43mm；

第三透镜4中心厚度T3＝6.8mm；

第一透镜1出光面到第二透镜2入光面的距离D12＝13.84mm；

第二透镜2出光面到第三透镜4入光明的距离D23＝0.24mm。

本实施例中投影仪镜头的设计半像高达到43mm，焦距87.53mm，此参数运用到3inch的LCD投影仪上，投射比可以保持在1.35，且有50％的偏轴，MTF≥0.5@14.5lp/mm，场曲≤±1mm，畸变≤0.5％。

最后本发明应说明的是：以上实施例是对本发明的技术方案做出详细说明，并非仅局限于前述实施例，本领域的普通技术人员应当理解：对前述实施例中特征及参数进行修改或替换，并不脱离前述实施例技术方案的精神和范围。