專利名稱：變焦投影鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)技術(shù)，尤其涉及一種變焦投影鏡頭。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在許多投影機具備變焦功能，以適應(yīng)不同的投影場所，如空曠的商業(yè)場所或狹小的家庭娛樂場所。這種具有變焦功能的投影機鏡頭通常包括多個透鏡組，通過改變透鏡組之間的相對位置改變變焦投影鏡頭的有效焦距，從而實現(xiàn)變焦功能。但是，如果各透鏡組的光焦度分配不合理，可能會導(dǎo)致(1)無法有效修正像差和畸變；(2)無法滿足變焦投影鏡頭縮小端(近DMD端)不滿足遠心(Telecentric)成像要求。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種可在變焦過程中維持高分辨率的變焦投影鏡頭。一種變焦投影鏡頭，其從放大端到縮小端依次包括一個具有負光焦度的第一透鏡組、一個具有正光焦度的第二透鏡組、一個具有正光焦度的第三透鏡組、一個具有負光焦度的第四透鏡組及一個具有正光焦度的第五透鏡組。所述第五透鏡組固定設(shè)置，所述第一透鏡組、所述第二透鏡組、所述第三透鏡組及所述第四透鏡組移動設(shè)置。所述變焦投影鏡頭滿足以下條件式:1. 0 < Fl/Fw < 1. 3 ；2. 5 < F3/Fw < 2. 7 ；2. 81 < F5/Fw < 2. 83 ； 0.21 < F2/F4 <0.24 ；其中，F(xiàn)l、F2、F3、F4、F5分別為第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組、第四透鏡組、第五透鏡組的有效焦距，F(xiàn)w為變焦投影鏡頭在廣角端的有效焦距。在上述條件式內(nèi)對該變焦投影鏡頭的光焦度進行合理分配，以保證該變焦投影鏡頭在變焦過程中維持高分辨率的要求。


圖1為本發(fā)明的變焦投影鏡頭采用廣角倍率時的系統(tǒng)構(gòu)成示意圖。圖2為本發(fā)明的變焦投影鏡頭采用攝遠倍率時的系統(tǒng)構(gòu)成示意圖。圖3為本圖1的變焦投影鏡頭采用廣角倍率時的球差(Spherical aberration) 特性曲線圖。圖4為圖1的變焦投影鏡頭采用廣角倍率時的場曲(Field curvature)特性曲線圖。圖5為圖1的變焦投影鏡頭采用廣角倍率時的畸變(Distortion)特性曲線圖。圖6為圖1的變焦投影鏡頭采用廣角倍率時的橫向色差(Lateral chromatic aberration)特性曲線圖。圖7為圖2的變焦投影鏡頭采用攝遠倍率時的球差特性曲線圖。圖8為圖2的變焦投影鏡頭采用攝遠倍率時的場曲特性曲線圖。圖9為圖2的變焦投影鏡頭采用攝遠倍率時的畸變特性曲線圖。圖10為圖2的變焦投影鏡頭采用攝遠倍率時的橫向色差特性曲線圖。
主要元件符號說明變焦投影鏡頭100第一透鏡組10第一透鏡11第二透鏡12第二透鏡組20第三透鏡21第四透鏡22第五透鏡23第三透鏡組30第四透鏡組40第七透鏡41第八透鏡42第九透鏡43第十透鏡44第五透鏡組50光闌91棱鏡92第一平板玻璃93第二平板玻璃94第三平板玻璃95第四平板玻璃96第五平板玻璃97保護玻璃98成像面99
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。請參閱圖1及圖2，其為本發(fā)明實施方式所提供的變焦投影鏡頭100的示意圖，所述變焦投影鏡頭100的廣角端半視場角ω大于等于四度。本實施方式中，該變焦投影鏡頭100從放大端至縮小端(近DMD端)依次包括一個具有負光焦度的第一透鏡組10、一個具有正光焦度的第二透鏡組20、一個具有正光焦度的第三透鏡組30、一個具有負光焦度的第四透鏡組40及一個具有正光焦度的第五透鏡組50。其中，第一透鏡組10、第二透鏡組 20、第三透鏡組30及第四透鏡組40沿光軸移動設(shè)置，用于改變變焦投影鏡頭100的有效焦距，實現(xiàn)變焦功能。所述第五透鏡組50固定設(shè)置，用于防止變焦過程中DMD受到碰撞。另夕卜，通過第一透鏡組10、第二透鏡組20、第三透鏡組30及第四透鏡組40四個透鏡組的移動可以保證整個焦距范圍內(nèi)成像質(zhì)量的一致性。其中第一透鏡組10是調(diào)焦透鏡組。本實施方式中，所述變焦投影鏡頭100應(yīng)用于DMD投影儀，投影時，DMD調(diào)制的投影信號光自成像面99依次經(jīng)第五透鏡組50、第四透鏡組40、第三透鏡組30、第二透鏡組20及第一透鏡組10，投射于屏幕(圖未示)上便可得到投影畫面。具體地，DMD投影儀投影時，成像面99投射出的投影信號光依次經(jīng)過保護玻璃98、第五平板玻璃97、第四平板玻璃 96、第三平板玻璃95、第二平板玻璃94及第一平板玻璃93后進入變焦投影鏡頭100。所述第五平板玻璃97、第四平板玻璃96、第三平板玻璃95、第二平板玻璃94及第一平板玻璃93 可以根據(jù)使用需要鍍不同功能的膜層，例如濾光膜。具體地，變焦投影鏡頭100滿足條件式(1) 1. 0 < |F1/Fw| < 1. 2 ；(2) 2. 5 < I F3/Fw | <2.7;(3) 2. 81 < I F5/Fw | < 2. 83 ；(4)0. 21 < F2/F4 < 0. 24。其中，F(xiàn)l，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4及F5分別為第一透鏡組10、第二透鏡組20、第三透鏡組30、 第四透鏡組40及第五透鏡組50的有效焦距，F(xiàn)w為變焦投影鏡頭100廣角端的有效焦距。在條件式(1) 內(nèi)對變焦投影鏡頭100的光焦度進行合理分配(限定各透鏡組光焦度與變焦投影鏡頭100光焦度的關(guān)系)。一方面，保證變焦投影鏡頭100在變焦范圍內(nèi)具有較高分辨率(可在變焦過程中維持高分辨率)；另一方面，保證變焦投影鏡頭100的縮小端滿足遠心成像的要求。優(yōu)選地，為控制變焦投影鏡頭100產(chǎn)生的色差，變焦投影鏡頭100還滿足條件式(5) 1. 6 < (Nd4+Nd5) /2 ；(6)40 < (Vd4-Vd5) < 46，其中，Nd4為第四透鏡對d光(波長為587. 6納米，下同)的折射率，Vd4為第四透鏡對d光的阿貝數(shù)(Abbe number)，Nd5為所述第五透鏡對d光的折射率，Vd5為所述第五透鏡對d光的阿貝數(shù)。具體地，所述第一透鏡組10從放大端到縮小端依次包括具有負光焦度的第一透鏡11、具有負光焦度的第二透鏡12，以合理分配所述第一透鏡組10的光焦度。所述第一透鏡11為一個非球面塑料鏡片。因為所述第一透鏡11遠離投影機熱源，與空氣直接接觸，溫度較變焦投影鏡頭100的其他鏡片低，受熱變形小，所以考慮采用塑料鏡片。所述第二透鏡組20從放大端到縮小端依次包括具有正光焦度的第三透鏡21、具有正光焦度的第四透鏡22及具有負光焦度的第五透鏡23，以合理分配第二透鏡組20的光焦度。所述第四透鏡22與第五透鏡23膠合成膠合透鏡。所述第三透鏡組30包括具有正光焦度的第六透鏡。所述第四透鏡組40從放大端到縮小端依次包括具有負光焦度的第七透鏡41、具有負光焦度的第八透鏡42、具有正光焦度的第九透鏡43及具有正光焦度的第十透鏡44，以合理分配所述第四透鏡組40的光焦度。第五透鏡組50包括具有正光焦度的第i^一透鏡。更加具體地，所述變焦投影鏡頭100還包括一個設(shè)置于第五透鏡23與第三透鏡組 30之間(即第二透鏡組20與第三透鏡組30之間)的固定孔徑的光闌91 (Aperture stop), 以限制軸外光線由第三透鏡組30進入第五透鏡23而產(chǎn)生較嚴重的畸變及場曲。另外，光闌91使得經(jīng)過第三透鏡組30的光線更加對稱，利于修正彗差(coma)。為減小溫度變化對后焦的影響，除第一透鏡11之外的其他透鏡都采用玻璃材料制成。為了具有較寬松的公差，除第一透鏡11之外的其他透鏡均為球面玻璃鏡片。以透鏡表面中心為原點，光軸為χ軸，透鏡表面的非球面面型表達式為
權(quán)利要求
1. 一種變焦投影鏡頭，其從放大端到縮小端依次包括一個具有負光焦度的第一透鏡組、一個具有正光焦度的第二透鏡組、一個具有正光焦度的第三透鏡組、一個具有負光焦度的第四透鏡組及一個具有正光焦度的第五透鏡組，所述第五透鏡組固定設(shè)置，所述第一透鏡組、所述第二透鏡組、所述第三透鏡組及所述第四透鏡組移動設(shè)置，其特征在于，所述變焦投影鏡頭滿足以下條件式1.0 < |F1/Fw| < 1. 3 ；2.5 < I F3/Fw I <2.7;2. 81 < F5/Fw < 2. 83 ；0.21 < F2/F4 < 0. 24 ；其中，F(xiàn)l、F2、F3、F4、F5分別為第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組、第四透鏡組、第五透鏡組的有效焦距，F(xiàn)w為變焦投影鏡頭在廣角端的有效焦距。
2.如權(quán)利要求1所述的變焦投影鏡頭，其特征在于，所述第一透鏡組從放大端到縮小端依次包括膠合成膠合透鏡的第一透鏡與第二透鏡，所述第一透鏡及第二透鏡均具有負光焦度，第二透鏡組從放大端到縮小端依次包括第三透鏡及膠合成膠合透鏡的第四透鏡與第五透鏡，所述第三透鏡具有正光焦度，所述第四透鏡具有正光焦度，所述第五透鏡具有負光焦度。
3.如權(quán)利要求1所述的變焦投影鏡頭，其特征在于，所述第三透鏡組包括第六透鏡，所述第六透鏡具有正光焦度，所述第四透鏡組從放大端到縮小端依次包括第七透鏡、膠合成膠合透鏡的第八透鏡與第九透鏡、及第十透鏡，所述第七透鏡、第八透鏡均具有負光焦度， 所述第九透鏡及所述第十透鏡均具有正光焦度，所述第五透鏡組包括第十一透鏡，所述第十一透鏡具有正光焦度。
4.如權(quán)利要求2所述的變焦投影鏡頭，其特征在于，該變焦投影鏡頭還滿足以下條件式1.6 < (Nd4+Nd5)/2 ；40 < (Vd4-Vd5) < 46，其中，Nd4為所述第四透鏡對波長587納米光的折射率，Vd4為所述第四透鏡對波長587 納米光的阿貝數(shù)，Nd5為所述第五透鏡對波長587納米光的折射率，Vd5為所述第五透鏡對波長587納米光的阿貝數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的變焦投影鏡頭，其特征在于，該變焦投影鏡頭的廣角端半視場角大于等于四度。
6.如權(quán)利要求2所述的變焦投影鏡頭，其特征在于，所述第一透鏡為一個非球面塑膠鏡片，其余透鏡均為球面玻璃鏡片。
7.如權(quán)利要求2所述的變焦投影鏡頭，其特征在于，該變焦投影鏡頭還包含一個光闌， 該光闌位于所述第二透鏡組與所述第三透鏡組之間。
8.如權(quán)利要求7所述的變焦投影鏡頭，其特征在于，所述光闌設(shè)置于所述第五透鏡靠近縮小端表面，所述光闌的孔徑大小在變焦過程中保持不變。
9.如權(quán)利要求1所述的變焦投影鏡頭，其特征在于，所述第一透鏡組為調(diào)焦透鏡組。
全文摘要
一種變焦投影鏡頭，其從放大端到縮小端依次包括一個負光焦度第一透鏡組、一個正光焦度第二透鏡組、一個正光焦度第三透鏡組、一個負光焦度第四透鏡組及一個正光焦度第五透鏡組。第五透鏡組固定設(shè)置，第一、第二、第三及第四透鏡組移動設(shè)置。變焦投影鏡頭滿足以下條件式1.0＜|F1/Fw|＜1.3；2.5＜|F3/Fw|＜2.7；2.81＜|F5/Fw|＜2.83；0.21＜|F2/F4|＜0.24；其中，F(xiàn)1、F2、F3、F4、F5分別為第一、第二、第三、第四、第五透鏡組的有效焦距，F(xiàn)w為變焦投影鏡頭在廣角端的有效焦距。上述條件式可保證變焦投影鏡頭在變焦過程中維持高分辨率的要求。
文檔編號G02B15/177GK102455494SQ201010523559
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者彭芳英, 柳曉娜, 王圣安, 黃海若 申請人:佛山普立華科技有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司