4K像素级高解像力的投影变焦镜头.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201921210815.7 (22)申请日 2019.07.30 (73)专利权人 中影巴可 （北京） 电子有限公司 地址 102299 北京市昌平区昌盛路16号 (72)发明人 范家忠郭克威 (74)专利代理机构 北京北新智诚知识产权代理 有限公司 11100 代理人 朱丽华 (51)Int.Cl. G02B 15/177(2006.01) G03B 21/14(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称 4K像素级高解像力的投影变焦镜。

2、头 (57)摘要 本实用新型公开了一种4K像素级高解像力 的投影变焦镜头， 用于将图像投影到目标投影表 面， 该投影变焦镜头沿图像到目标投影表面的方 向包括同轴且依序排列的第一镜片组、 第二镜片 组、 第三镜片组、 第四镜片组、 光阑以及第五镜片 组； 其中， 第一镜片组、 第四镜片组以及第五镜片 组为固定组， 第二镜片组和第三镜片组为可变 组， 投影变焦镜头在小焦距往大焦距改变过程 中， 第二镜片组和第三镜片组均朝第一镜片组的 方向移动。 本实用新型采用合理的光焦度分配， 可以更好地消除像差， 降低光学畸变， 实现更高 的光学性能要求。 权利要求书2页 说明书6页 附图11页 CN 2106。

3、90932 U 2020.06.05 CN 210690932 U 1.一种4K像素级高解像力的投影变焦镜头， 用于将图像投影到目标投影表面， 其特征 在于， 所述投影变焦镜头沿所述图像到所述目标投影表面的方向包括同轴且依序排列的第 一镜片组、 第二镜片组、 第三镜片组、 第四镜片组、 光阑以及第五镜片组； 所述第一镜片组的光焦度1满足： -1.31/*-0.2； 所述第二镜片组的光焦度2满足： 0.052/*0.3； 所述第三镜片组的光焦度3满足： 0.053/*0.3； 所述第四镜片组的光焦度4满足： -0.54/*-0.008； 所述第五镜片组的光焦度5满足： 0.15/*0.3； *为。

4、短焦时投影变焦镜头的光焦度； 其中， 所述第一镜片组、 第四镜片组以及第五镜片组为固定组， 所述第二镜片组和第三 镜片组为可变组， 所述投影变焦镜头在小焦距往大焦距改变过程中， 所述第二镜片组和第 三镜片组均朝所述第一镜片组的方向移动。 2.如权利要求1所述的4K像素级高解像力的投影变焦镜头， 其特征在于， 所述第一镜片 组包括依序排列的具有负光焦度的第一镜片、 具有负光焦度的第二镜片、 具有正光焦度的 第三镜片以及具有负光焦度第四镜片。 3.如权利要求1所述的4K像素级高解像力的投影变焦镜头， 其特征在于， 所述第二镜片 组由依序排列的第五镜片和第六镜片， 所述第五镜片为凸透镜， 所述第六镜。

5、片为凹透镜； 所述第五镜片与第六镜片之间的中心距离小于1mm， 或者所述第五镜片与第六镜片胶 合。 4.如权利要求3所述的4K像素级高解像力的投影变焦镜头， 其特征在于， 所述第五镜片的色散系数Vd5满足： Vd555； 所述第六镜片的色散系数Vd6满足： Vd645。 5.如权利要求1所述的4K像素级高解像力的投影变焦镜头， 其特征在于， 所述第三镜片 组由依序排列的第七镜片和第八镜片， 所述第七镜片为凹透镜， 所述第八镜片为凸透镜； 所述第七镜片与第八镜片之间的中心距离小于1mm， 或者所述第七镜片与第八镜片胶 合。 6.如权利要求5所述的4K像素级高解像力的投影变焦镜头， 其特征在于， 。

6、所述第七镜片的色散系数Vd7满足： Vd745； 所述第八镜片的色散系数Vd8满足： Vd855。 7.如权利要求1所述的4K像素级高解像力的投影变焦镜头， 其特征在于， 所述第二镜片 组和第三镜片组设置为对称结构。 8.如权利要求1所述的4K像素级高解像力的投影变焦镜头， 其特征在于， 所述第四镜片 组包括依序排列的第九镜片、 第十镜片以及第十一镜片， 所述第九镜片为凹透镜； 所述第十镜片与第十一镜片的中心距离小于1mm， 或者所述第十镜片与第十一镜片胶 合； 其中， 所述第十镜片的色散系数Vd10满足： Vd1055， 所述第十一镜片的色散系数Vd11 满足： Vd1145。 9.如权利要。

7、求1所述的4K像素级高解像力的投影变焦镜头， 其特征在于， 所述第五镜片 组中最靠近所述目标投影表面的镜片为双凸透镜， 或凸面朝向所述第一镜片组的凸凹透 权利要求书 1/2 页 2 CN 210690932 U 2 镜。 10.如权利要求1至9中任一项所述的4K像素级高解像力的投影变焦镜头， 其特征在于， 所述投影变焦镜头的变倍比大于1.2。 权利要求书 2/2 页 3 CN 210690932 U 3 4K像素级高解像力的投影变焦镜头 技术领域 0001 本实用新型涉及投影变焦镜头技术领域， 具体涉及一种4K像素级高解像力的投影 变焦镜头。 背景技术 0002 随着人们对影院画质的要求越来越。

8、高， 4K分别率的放映机扮演着越来越重要的角 色， 投影变焦头是放映机是重要的组成部分， 其决定了投影画面的成像质量。 4K投影变焦镜 头的技术难点主要包括： 拉赫不变量高以及成像面直径， 这两个因素决定了镜头的成像能 力强以及设计难度大； 镜头在使用时高倍放大的成像， 像差也跟着高倍放大， 特别是色差、 畸变、 清晰度以及照度的均匀性， 因而对像差的控制要求非常严格； 镜头的远心要求以及通 常在镜头与空间光调制器之间加入一个棱镜结构， 即需要更长的光学后焦， 造成设计更加 困难， 结构更加复杂； 镜片数量多， 变焦结构复杂， 因而对像差的平衡更高的要求。 0003 综上， 4K像素级投影变焦。

9、镜头的设计难度大， 要求也高， 并且普遍存在轴外像差较 明显不如轴上像差的缺点。 一般地， 轴外的成像质量是轴上的60或者更低。 0004 因此， 本领域需要一种新的投影变焦镜头来解决上述问题。 实用新型内容 0005 本实用新型的目的在于提供一种4K像素级高解像力的投影变焦镜头， 其可以更好 的消除像差， 轴外像差与轴上像差接近， 放映显像效果更佳。 0006 为了实现上述目的， 本实用新型提供的4K像素级高解像力的投影变焦镜头， 用于 将图像投影到目标投影表面， 所述投影变焦镜头沿所述图像到所述目标投影表面的方向包 括同轴且依序排列的第一镜片组、 第二镜片组、 第三镜片组、 第四镜片组、 。

10、光阑以及第五镜 片组； 0007 所述第一镜片组的光焦度1满足： -1.31/*-0.2； 0008 所述第二镜片组的光焦度2满足： 0.052/*0.3； 0009 所述第三镜片组的光焦度3满足： 0.053/*0.3； 0010 所述第四镜片组的光焦度4满足： -0.54/*-0.008； 0011 所述第五镜片组的光焦度5满足： 0.15/*0.3； 0012 *为短焦时投影变焦镜头的光焦度； 0013 其中， 所述第一镜片组、 第四镜片组以及第五镜片组为固定组， 所述第二镜片组和 第三镜片组为可变组， 所述投影变焦镜头在小焦距往大焦距改变过程中， 所述第二镜片组 和第三镜片组均朝所述第。

11、一镜片组的方向移动。 0014 进一步地， 所述第一镜片组包括依序排列的具有负光焦度的第一镜片、 具有负光 焦度的第二镜片、 具有正光焦度的第三镜片以及具有负光焦度第四镜片。 0015 进一步地， 所述第二镜片组由依序排列的第五镜片和第六镜片， 所述第五镜片为 凸透镜， 所述第六镜片为凹透镜； 所述第五镜片与第六镜片之间的中心距离小于1mm， 或者 说明书 1/6 页 4 CN 210690932 U 4 所述第五镜片与第六镜片胶合。 0016 进一步地， 所述第五镜片的色散系数Vd5满足： Vd555； 所述第六镜片的色散系数 Vd6满足： Vd645。 0017 进一步地， 所述第三镜片组。

12、由依序排列的第七镜片和第八镜片， 所述第七镜片为 凹透镜， 所述第八镜片为凸透镜； 所述第七镜片与第八镜片之间的中心距离小于1mm， 或者 所述第七镜片与第八镜片胶合。 0018 进一步地， 所述第七镜片的色散系数Vd7满足： Vd745； 所述第八镜片的色散系数 Vd8满足： Vd855。 0019 进一步地， 所述第二镜片组和第三镜片组设置为对称结构。 0020 进一步地， 所述第四镜片组包括依序排列的第九镜片、 第十镜片以及第十镜片， 所 述第九镜片为凹透镜； 所述第十镜片与第十一镜片的中心距离小于 1mm， 或者所述第十镜 片与第十一镜片胶合； 其中， 所述第十镜片的色散系数 Vd10。

13、满足： Vd1055， 所述第十一镜 片的色散系数Vd11满足： Vd1145。 0021 进一步地， 所述第五镜片组中最靠近所述目标投影表面的镜片为双凸透镜， 或凸 面朝向所述第一镜片组的凸凹透镜。 0022 进一步地， 所述投影变焦镜头的变倍比大于1.2。 0023 本实用新型的优点在于： 0024 本实用新型提供的4K像素级高解像力的投影变焦镜头， 包括同轴且依序排列的第 一镜片组、 第二镜片组、 第三镜片组、 光阑、 第四镜片组以及第五镜片组； 所述第一镜片组的 光焦度1满足： -1.31/*-0.2； 所述第二镜片组的光焦度2满足： 0.052/* 0.3； 所述第三镜片组的光焦度3。

14、满足： 0.053/*0.3； 所述第四镜片组的光焦度 4满足： -0.54/*-0.008； 所述第五镜片组的光焦度5满足： 0.15/*0.3； *为短焦时投影变焦镜头的光焦度； 在小焦距往大焦距改变过程中， 第一镜片组固定， 第 二镜片组和第三镜片组均朝第一镜片组方向移动。 基于本实用新型的上述结构以及光焦度 分配， 可以达到良好的像差平衡， 使轴外像差与轴上像差接近。 0025 进一步地， 投影变焦镜头变倍及补偿组比较简单， 变倍和补偿过程更加容易实现， 而且更加可靠。 并且第二镜片组和第三镜片组设置成对称结构， 以消除镜头的慧差及畸变， 第四组及第五组作为成像组， 用来消除轴外像差，。

15、 使轴外像差与轴上像差接近。 附图说明 0026 图1是本实用新型实施例中一种投影变焦镜头主要结构及其在短焦时的使用状态 示意图； 0027 图2是本实用新型实施例中一种投影变焦镜头对应中焦的使用状态示意图； 0028 图3是本实用新型实施例中一种投影变焦镜头对应长焦的使用状态示意图； 0029 图4是本实用新型实施例中一种投影变焦镜头在短焦时对应的MTF曲线图； 0030 图5是本实用新型实施例中一种投影变焦镜头在短焦时对应的畸变曲线图； 0031 图6是本实用新型实施例中一种投影变焦镜头在中焦时对应的MTF曲线图； 0032 图7是本实用新型实施例中一种投影变焦镜头在中焦时对应的畸变曲线图。

16、； 0033 图8是本实用新型实施例中一种投影变焦镜头在长焦时对应的MTF曲线图； 说明书 2/6 页 5 CN 210690932 U 5 0034 图9是本实用新型实施例中一种投影变焦镜头在长焦时对应的畸变曲线图； 0035 图10是本实用新型实施例中一种投影变焦镜头在短焦时对应的色差曲线图； 0036 图11是本实用新型实施例中一种投影变焦镜头在中焦时对应的色差曲线图； 0037 图12是本实用新型实施例中一种投影变焦镜头在长焦时对应的色差曲线图； 0038 图13是本实用新型实施例中一种投影变焦镜头在短焦时照度均匀性曲线图； 0039 图14是本实用新型实施例中一种投影变焦镜头在中焦时。

17、照度均匀性曲线图； 0040 图15是本实用新型实施例中一种投影变焦镜头在长焦时照度均匀性曲线图。 具体实施方式 0041 下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。 本领域技术人员应当理解的 是， 这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理， 并非旨在限制本实用新型的保护 范围。 0042 请阅附图1， 图1示例性示出了本实施例提供的4K像素级高解力的投影变焦镜头的 主要结构， 如图1所示， 本实施例提供的4K像素级高解力的投影变焦镜头， 其用于将图像投 影到目标投影表面， 该投影变焦镜头的变倍比大于1.2。 该投影变焦镜头沿图像到目标投影 表面包括同轴且依序排列的第一镜片组1、 第二镜。

18、片组2、 第三镜片组3、 第四镜片组4、 光阑 (图中未示出)以及第五镜片组5； 其中， 第一镜片组1、 第四镜片组4以及第五镜片组5均为固 定组， 第二镜片组2和第三镜片组3均为可变组， 投影变焦镜头在小焦距往大焦距改变过程 中， 第二镜片组2和第三镜片组3均朝第一镜片组1方向移动。 0043 其中， 第一镜片组的光焦度1满足： -1.31/*-0.2； 第二镜片组的光焦度 2满足： 0.052/*0.3； 第三镜片组的光焦度3满足： 0.053/*0.3； 第四镜 片组的光焦度4满足： -0.54/*-0.008； 第五镜片组的光焦度5满足： 0.15/ *0.3； *为短焦时投影变焦镜头。

19、的光焦度， 1， 2， 3， 4， 5分别为五组镜片的光 焦度。 0044 基于上述各光焦度分配的分配方案， 各镜片组分配平衡且数值均较小， 使像差值 更小， 并且公差不会过大有利于镜头的装调。 光阑位于第四、 第五镜片组之间， 使得镜头的 大小更加合理， 不需要加入光晕， 既能使镜头的照度均匀性更佳， 照度均匀性接近100。 0045 第一镜片组1包括依序排列的具有负光焦度的第一镜片11、 具有负光焦度的第二 镜片12、 具有正光焦度的第三镜片13以及具有负光焦度第四镜片14， 具体地， 第一镜片11可 以为凸凹透镜， 第二镜片12可以为双凹透镜， 第三镜片13可以为双凸透镜， 第四镜片14。

20、可以 为双凹透镜。 第一镜片组1采用负、 负、 正、 负光焦度的透镜组合搭配可让光线更好地折射到 可变组上。 0046 第二镜片组2是由依序排列的第五镜片25和第六镜片26， 第五镜片25为凸透镜， 第 六镜片26为凹透镜， 并且第五镜片25与第六镜片26之间的中心距离小于1mm， 或者第五镜片 25与第六镜片26胶合， 即通过胶合工艺连接。 第五镜片25的色散系数Vd5满足： Vd555， 第 六镜片26的色散系数Vd6满足： Vd645。 利用上述第五镜片25和第六镜片26的搭配组合可 以更好地消除色差， 在消除色差时， 镜片的曲率半径较大， 公差更加宽松， 所以加工更加容 易。 0047。

21、 第三镜片组3是由依序排列的第七镜片37和第八镜片38， 第七镜片37为凹透镜， 第 说明书 3/6 页 6 CN 210690932 U 6 八镜片38为凸透镜， 第七镜片37与第八镜片38之间的中心距离小于1mm， 或者第七镜片37与 第八镜片38胶合， 即通过胶合工艺连接。 第七镜片37的色散系数Vd7满足： Vd745； 第八镜 片38的色散系数Vd8满足： Vd855。 利用上述第七镜片37和第八镜片38的搭配组合可以更 好地消除色差， 在消除色差时， 镜片的曲率半径较大， 公差更加宽松， 所以加工更加容易。 0048 进一步地， 第二镜片组2和第三镜片组3可以设置为对称结构， 以更。

22、好地消除镜头 的慧差及畸变， 实现轴外清晰度接近轴上， 轴外畸变也更加小。 0049 第四镜片组4包括依序排列的第九镜片49、 第十镜片410以及第十一镜片 411； 第 九镜片49为凹透镜， 第十镜片410与第十一镜片411之间中心距离小于1mm， 或者第十镜片 410与第十一镜片411胶合， 即通过胶合工艺连接。 其中， 第十镜片410的色散系数Vd10满足： Vd1055， 第十一镜片411的色散系数Vd11满足： Vd1145。 利用上述第十镜片410和第十一 镜片411的搭配组合在消除色差时， 镜片的曲率半径较大， 公差更加宽松， 所以加工更加容 易。 0050 第五镜片组5由10个。

23、镜片组成， 其中最靠近目标投影表面的镜片(即最后一个镜 片)为双凸透镜， 或凸面朝向第一镜片组的凸凹透镜， 如此让光线顺利折射到目标投影表面 上。 本实施例中， 第四、 第五镜片组中每组至少包含一个胶合镜片， 或者中心距离小于1mm的 双分离镜片， 该结构可以使前三个镜片组所成的像更加品质地呈现在目标投影平面上。 0051 本实施例的4K像素级高解像力投影变焦镜头采用了21个镜片， 具有4K 像素的高 解像力， 能够更好地相处像差， 且实现小于2的光学畸变。 0052 参阅表1， 表1示例性示出了该投影变焦镜头中各镜片的具体参数。 0053 表1 0054 说明书 4/6 页 7 CN 210。

24、690932 U 7 0055 说明书 5/6 页 8 CN 210690932 U 8 0056 0057 参阅图1至图3， 分别示例性示出了本实用新型实施例的投影变焦镜头， 在短焦、 中 焦、 长焦时的使用状态。 图4、 图6、 图8分别示例性示出了本实用新型实施例的投影变焦镜 头， 在短焦、 中焦、 长焦时的MTF曲线图， MTF 曲线图能够反应一个该镜头的解像水平， 可以 看出本实用新型实施例具有较高的解像力， 适用于4K高清图像的投影显示。 图5、 图7、 图9分 别示例性示出了本实用新型实施例的投影变焦镜头， 在短焦、 中焦、 长焦时的畸变曲线图， 可以看出本实用新型提供的投影变焦。

25、镜头畸变率约2， 光学畸变量更低。 图 10至图12， 分 别示例性示出了本实用新型实施例的投影变焦镜头， 在短焦、 中焦、 长焦时的色差曲线图。 图13至图15， 分别示例性示出了本实用新型实施例的投影变焦镜头， 在短焦、 中焦、 长焦时 的光照均匀性曲线图。 可以看出本实用新型实施例的投影变焦镜头结构设计合理， 具有更 高的光学性能要求。 0058 以上所述是本实用新型的较佳实施例及其所运用的技术原理， 对于本领域的技术 人员来说， 在不背离本实用新型的精神和范围的情况下， 任何基于本实用新型技术方案基 础上的等效变换、 简单替换等显而易见的改变， 均属于本实用新型保护范围之内。 说明书 。

26、6/6 页 9 CN 210690932 U 9 图1 说明书附图 1/11 页 10 CN 210690932 U 10 图2 说明书附图 2/11 页 11 CN 210690932 U 11 图3 说明书附图 3/11 页 12 CN 210690932 U 12 图4 图5 说明书附图 4/11 页 13 CN 210690932 U 13 图6 图7 说明书附图 5/11 页 14 CN 210690932 U 14 图8 图9 说明书附图 6/11 页 15 CN 210690932 U 15 图10 说明书附图 7/11 页 16 CN 210690932 U 16 图11 图12 说明书附图 8/11 页 17 CN 210690932 U 17 图13 说明书附图 9/11 页 18 CN 210690932 U 18 图14 说明书附图 10/11 页 19 CN 210690932 U 19 图15 说明书附图 11/11 页 20 CN 210690932 U 20 。