專利名稱：：薄型大屏幕背投電視投影物鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種投影物鏡，具體涉及一種將由像素組成的物體投影到屏幕成像的投影物鏡，這里所述的物體是諸如DMD、LCOS等像素化平板。
背景技術(shù)：
：近年來，電視技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)三大趨勢大屏幕化，高清晰度，數(shù)字化。背投數(shù)字電視是大屏幕尤其是超大屏幕高清數(shù)字電視的重要實現(xiàn)手段之一。投影物鏡是背投數(shù)字電視機的核心部件之一，它以像素化平板為物，將其成像到菲涅爾投影屏，為使物鏡具有較高的成像質(zhì)量，它的一些光學(xué)性能指標(biāo)，例如焦距、后截距、倍率、分辨率、像面照度、畸變、鏡片的數(shù)量以及其材料形狀都需滿足一定要求。另外，為使電視機具有屏幕大，機身輕薄的特點，物鏡的投影距離，視場角也需滿足一定要求。因此，此類物鏡的設(shè)計具有較大的難度。在本發(fā)明作出之前，中國發(fā)明專利"轉(zhuǎn)90度角背投影物鏡"(CN1815288A)中，公開了一種轉(zhuǎn)90度角背投影物鏡，結(jié)構(gòu)包括一彎月形負(fù)片玻璃透鏡和一彎月形負(fù)片PMMA單面非球面透鏡構(gòu)成的負(fù)光焦度前組，其球心均朝向光闌面；一組由7片鏡片構(gòu)成正光焦度后組，其中兩片使用超低色散光學(xué)玻璃，光闌面設(shè)在前置的負(fù)片和正鏡片之間，并且負(fù)光焦度前組和正光焦度后組呈90度角設(shè)置，其間的平面反射鏡與前組光軸線及后組光軸線成45度角設(shè)置。這種物鏡存在著以下兩個方面的不足第一，盡管采用了轉(zhuǎn)90度角結(jié)構(gòu)，但是從物鏡前表面到反射鏡反射面中心的距離以及從像素化平面到反射鏡反射面中心的距離都比較大，結(jié)構(gòu)仍不夠緊湊；第二，該物鏡使用兩片超低色散光學(xué)玻璃，使得生產(chǎn)成本增加。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、像質(zhì)優(yōu)異，且能有效降低生產(chǎn)成本的薄型大屏幕背投電視投影物鏡。實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種薄型大屏幕背投電視投影物鏡，包括物鏡前組，物鏡后組，平面反射鏡，合色棱鏡，像素化平板，其特征在于所述的物鏡前組[U1]為負(fù)光焦度，它由一彎月形負(fù)片PMMA單面非球面透鏡[Ll]和光焦度分別為正、負(fù)的玻璃透鏡[L2、L3]組成；所述的單面非球面透鏡的球心均朝向光鬧；所述的光焦度分別為正、負(fù)的玻璃透鏡組成雙膠合透鏡，正玻璃透鏡[L2]的第一面和膠合面的球心均背向光闌，負(fù)玻璃透鏡[L3]的第二面的球心朝向光闌。所述的物鏡后組[U2]為正光焦度，它由一組光焦度分別為正，正，負(fù)，負(fù)，正，正的透鏡[L4L9]組成，其中，第一塊正透鏡[L4]為雙凸厚透鏡；最后一塊正透鏡[L9]為PMMA材料單面非球面透鏡，其他均為玻璃透鏡；光闌面AS設(shè)在第一塊正透鏡[L4]和第二塊正透鏡[L5]之間。物鏡的光學(xué)參數(shù)滿足關(guān)系式0.81〉If前'1/If后，|>0.28;式中，lf前，i為物鏡前組焦距的絕對值，lf后，l為物鏡后組焦距的絕對值；2.9〉|fft，|/|f總'|>1.8，式中，|f.s，l為物鏡總焦距的絕對值。所述的PMMA單面非球面透鏡[L1]滿足關(guān)系式9.8〉Dl/lf總，|〉8.5，Dl為該透鏡的有效通光孔徑。所述的雙凸厚透鏡[L4]滿足關(guān)系式2>D4/t4>1.5，式中，D4為該透鏡的有效通光孔徑，t4為該透鏡的厚度。所述的物鏡在空氣中的后截距BFL滿足關(guān)系4>BFL/|fe'|>2.5。所述的上述物鏡前組[U1]與物鏡后組[U2]呈90度角設(shè)置，其間的平面反射鏡[M]與前組光軸線及后組光軸線呈45度角設(shè)置；物鏡后組與像素化平板之間放置一合色棱鏡[PR]。物鏡的結(jié)構(gòu)參數(shù)滿足關(guān)系式1150mm〉TTL〉950mm，式中，TTL為像素化平板到投影屏之間的距離；從物鏡前表面到反射鏡反射面中心的距離小于75mm，從像素化平面到反射鏡反射面中心的距離(包含合色棱鏡)小于170mm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案具有以下明顯的優(yōu)點1、由于從物鏡前表面到反射鏡反射面中心的距離小于75mrn，從像素化平面到反射鏡反射面中心的距離(包含合色棱鏡)小于170mm，因此，具有結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點。2、物鏡的焦距短，焦距在8.lmm至8.9mm之間，視場大，全視場2"為96度；且無漸暈，像面輻照度均勻，相對照度>93%，色差小，邊緣色差小于0.5個像素，全視場的畸變總小于0.5%，成像質(zhì)量高。因此，滿足了人們對電視機所需的機身輕薄、大屏幕、高清晰度的要求。3、鏡片所使用的材料均為國內(nèi)常見光學(xué)玻璃和光學(xué)塑料，因此，可有效降低生產(chǎn)成本。圖1是本發(fā)明實施例所述的投影物鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實施例所述的投影物鏡的色差曲線圖；圖3是本發(fā)明實施例所述的投影物鏡的畸變曲線圖；圖4是本發(fā)明實施例所述的投影物鏡的相對照度曲線圖；圖5是本發(fā)明實施例所述的投影物鏡的MTF曲線圖；圖6是本發(fā)明實施例所述的投影物鏡的能量集中度圖。圖1中，Ul為負(fù)光焦度前組，U2為正光焦度后組，M為平面反射鏡，PR為合色棱鏡，PP為像素化平板，L1L9為透鏡，其中Ll、L9是PMMA單面非球面透鏡，光闌位于L4和L5之間。具體實施方式下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的具體實施方案做進一步闡述。實施例本實施例提供一種薄型大屏幕高清數(shù)字背投電視投影物鏡的技術(shù)方案。物鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)參見附圖1。圖中，Ul為負(fù)光焦度前組，U2為正光焦度后組，M為平面反射鏡，PR為合色棱鏡，PP為像素化平板，L1L9為鏡片，其中Ll、L9是PMMA單面非球面透鏡，光闌位于L4和L5之間。它的工作波段為465nm，550nm，630nm。物鏡的焦距為8.427mm，F(xiàn)數(shù)F/NO=2.75，全視場2co=96度。像素化平板的對角線為0.7",投影屏畫面的對角線為67〃。物鏡一共使用9塊透鏡L1L9，一塊平面反射鏡M，一個合色棱鏡PR，像素化平板PP為LC0S微顯面板，像素大小為8um。鏡片Ll使用PMMA材料，第二面為非球面，非球面透鏡的球心均朝向光闌面；鏡片L2、L3為雙膠合片，其中L2的光焦度為正，L3的光焦度為負(fù)，L2的第一面和膠合面的球心均背向光闌，L3第二面的球心朝向光闌；L4為正光焦度雙凸厚透鏡，其厚度t4=22.32mm;L5、L6為雙膠合片，其中L5的光焦度為正，L6的光焦度為負(fù)；L7、L8為雙膠合片，其中L7的光焦度為負(fù)，L8的光焦度為正；L9的光焦度為正，使用PMMA材料，其第一個面為非球面；光闌AS在L4和L5之間。平面反射鏡M與前組光軸線及后組光軸線呈45度角設(shè)置。合色棱鏡PR放置在正光焦度后組與物面(像素化平板)之間。從物鏡前表面到反射鏡反射面中心的距離為71.550mm，從像素化平面到反射鏡反射面中心的距離(包含合色棱鏡)為169.975mm，其中合色棱鏡厚度為40mm。像素化平板的對角線為0.7〃，投影屏畫面的對角線為67〃。系統(tǒng)參數(shù)列于表1。系統(tǒng)中，第2面(Ll的第二面)和第16面(L9的第一個面)都用二次圓錐面和高次非球面，相應(yīng)系數(shù)參見表2和表3。表2為二次圓錐面系數(shù)；表3為高次非球面系數(shù)。本實例所述物鏡還滿足表4所示特征，表中，|fffl'l為物鏡前組焦距的絕對值，lf后，i為物鏡后組焦距的絕對值，Dl為PMMA單面非球面透鏡[L1]的有效通光孔徑，BFL為物鏡在空氣中的后截距。本實例所述物鏡具有較高的成像質(zhì)量，其像差曲線參見附圖26。由圖2所示，在整個視場內(nèi)物鏡的色差總小于四分之一個像元；圖3中顯示，全視場的畸變總小于0.5%;圖4中的相對照度曲線顯示，物鏡的相對照度大于95%;圖5中，傳遞函數(shù)在每毫米62線對處大于0.52。由圖6可以看到，點目標(biāo)能量的81%以上落入一個像素范圍之內(nèi)。該物鏡在使電視機實現(xiàn)機身輕薄、大屏幕、高清晰度的同時，具有更為緊湊的結(jié)構(gòu)，并且其鏡片使用的材料均為常見光學(xué)材料，可有效降低生產(chǎn)成本。物鏡所使用的像素化平板是LCOS微顯面板，其像素尺寸只有8um，還可用于其他類型如LCD，DLP等背投產(chǎn)品，具有廣闊的市場前景。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表3<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權(quán)利要求1、一種薄型大屏幕背投電視投影物鏡，包括物鏡前組，物鏡后組，平面反射鏡，合色棱鏡，像素化平板，其特征在于所述的物鏡前組[U1]為負(fù)光焦度，它由一彎月形負(fù)片PMMA單面非球面透鏡[L1]和光焦度分別為正、負(fù)的玻璃透鏡[L2、L3]組成；所述的單面非球面透鏡的球心均朝向光闌面；所述的光焦度分別為正、負(fù)的玻璃透鏡組成雙膠合透鏡，正玻璃透鏡[L2]的第一面和膠合面的球心均背向光闌，負(fù)玻璃透鏡[L3]的第二面的球心朝向光闌；所述的物鏡后組[U2]為正光焦度，它由一組光焦度分別為正，正，負(fù)，負(fù)，正，正的透鏡[L4～L9]組成，其中，第一塊正透鏡[L4]為雙凸厚透鏡；最后一塊正透鏡[L9]為PMMA材料單面非球面透鏡，其他均為玻璃透鏡；光闌面AS設(shè)在第一塊正透鏡[L4]和第二塊正透鏡[L5]之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄型大屏幕背投電視投影物鏡，其特征在于它的光學(xué)參數(shù)滿足關(guān)系式0.81〉If前，|/|fe，|>0.28，式中，lf前，|為物鏡前組焦距的絕對值，|fs'l為物鏡后組焦距的絕對值。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄型大屏幕背投電視投影物鏡，其特征在于它的光學(xué)參數(shù)滿足關(guān)系式2.9〉If前，1/If總，|>1.8，式中，lf總，l為物鏡總焦距的絕對值。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種薄型大屏幕背投電視投影物鏡，其特征在于所述的PMMA單面非球面透鏡[L1]滿足關(guān)系式9.8〉Dl/lf總，|>8.5，Dl為該透鏡的有效通光孔徑。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種薄型大屏幕背投電視投影物鏡，其特征在于所述的雙凸厚透鏡[L4]滿足關(guān)系式2>D4/t4>1.5，式中，D4為該透鏡的有效通光孔徑，t4為該透鏡的厚度。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種薄型大屏幕背投電視投影物鏡，其特征在于所述的物鏡在空氣中的后截距BFL滿足關(guān)系4〉BFL/|f.e,'|>2.5。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種薄型大屏幕背投電視投影物鏡，其特征在于所述的上述物鏡前組[U1]與物鏡后組[U2]呈90度角設(shè)置，其間的平面反射鏡[M]與前組光軸線及后組光軸線呈45度角設(shè)置；物鏡后組與像素化平板之間放置一合色棱鏡[PR]。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種薄型大屏幕背投電視投影物鏡，其特征在于它的結(jié)構(gòu)參數(shù)滿足關(guān)系式1150mm〉TTL〉950mm，式中，TTL為像素化平板到投影屏之間的距離。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種薄型大屏幕背投電視投影物鏡，其特征在于從物鏡前表面到反射鏡反射面中心的距離小于75mm，從像素化平面到反射鏡反射面中心的距離(包含合色棱鏡)小于170mm。全文摘要本發(fā)明公開了一種投影物鏡，具體涉及一種將由像素組成的物體投影到屏幕成像的投影物鏡，適用于物體為DMD、LCOS等像素化平板的薄型大屏幕背投電視的投影物鏡。它的物鏡前組[U1]為負(fù)光焦度，由一彎月形負(fù)片PMMA單面非球面透鏡[L1]和光焦度分別為正、負(fù)的玻璃透鏡[L2、L3]組成；它的物鏡后組[U2]為正光焦度，由一組光焦度分別為正，正，負(fù)，負(fù)，正，正的透鏡[L4～L9]組成，其中，第一塊正透鏡[L4]為雙凸厚透鏡；最后一塊正透鏡[L9]為PMMA材料單面非球面透鏡，其他均為玻璃透鏡。該物鏡在使電視機實現(xiàn)機身輕薄、大屏幕、高清晰度的同時，具有更為緊湊的結(jié)構(gòu)，并且其鏡片使用的材料均為常見光學(xué)材料，可有效降低生產(chǎn)成本，具有廣闊的市場前景。文檔編號G02B13/00GK101149463SQ200710135160公開日2008年3月26日申請日期2007年10月26日優(yōu)先權(quán)日2007年10月26日發(fā)明者沈為民,陸國華申請人:蘇州大學(xué)