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，由于投影機在工作的過程中，會產(chǎn)生大量的熱量，而塑膠鏡片的膨脹系數(shù)比較大，在高溫條件下，塑膠鏡片的折射率會發(fā)生很大變化，從而影響投影成像品質(zhì)，因此現(xiàn)在的投影鏡頭內(nèi)一般會全部使用玻璃鏡片，但是玻璃鏡片的價格比塑膠鏡片高很多，這樣就增大了投影鏡頭的生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種在高溫下的投影成像品質(zhì)好且成本較低的變焦投影鏡頭。一種變焦投影鏡頭，沿其光軸方向從放大端到縮小端依序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。所述第一、第二、第三、第四透鏡組能夠沿光軸方向移動，以實現(xiàn)變焦。所述第五透鏡組固定不動。所述第一透鏡組包括一個具有負光焦度的第一非球面塑膠透鏡，所述第二透鏡組包括一個具有正光焦度的第二非球面塑膠透鏡，所述第四透鏡組包括一個具有負光焦度的第三非球面塑膠透鏡，所述變焦投影鏡頭滿足以下條件式(1)-2. 4^Fal/Fw^-2. 1(2) 2. 9 ^ Fbl/Fw ^ 3. 2(3) -3. 8 ( Fa2/Fw ( _3· 6其中，F(xiàn)al、Fbl、Fa2分別為所述第一、第二、第三非球面塑膠透鏡的有效焦距，F(xiàn)w為所述變焦投影鏡頭處于廣角端狀態(tài)時的有效焦距。本發(fā)明的變焦投影鏡頭，利用上述條件式對所述三個非球面塑膠透鏡的光焦度進行合理分配，使得所述三個非球面塑膠透鏡在溫度升高時折射率變化，所導致的所述變焦投影鏡頭后焦距的變化能相互抵消，并且使所述變焦投影鏡頭的后焦距保持在最佳的長度，從而有效保證所述變焦投影鏡頭的投影成像品質(zhì)，同時由于塑膠鏡片的價格便宜，因此降低了所述變焦投影鏡頭的生產(chǎn)成本。


圖1為本發(fā)明的變焦投影鏡頭處于廣角端狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的變焦投影鏡頭處于攝遠端狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為圖1的變焦投影鏡頭的球面像差圖。圖4為圖1的變焦投影鏡頭的場曲圖。圖5為圖1的變焦投影鏡頭的畸變圖。圖6為圖1的變焦投影鏡頭的橫向色差圖。圖7為圖2的變焦投影鏡頭的球面像差圖。圖8為圖2的變焦投影鏡頭的場曲圖。圖9為圖2的變焦投影鏡頭的畸變圖。圖10為圖2的變焦投影鏡頭的橫向色差圖。主要元件符號說明變焦投影鏡頭100第一透鏡組10第一球面透鏡11第一非球面塑膠透鏡12第二透鏡組20第二非球面塑膠透鏡21第二球面透鏡22第三球面透鏡23第三透鏡組30第四球面透鏡31第四透鏡組40第三非球面塑膠透鏡41第五球面透鏡42第六球面透鏡43第七球面透鏡44第五透鏡組50第八球面透鏡51成像面61光闌70棱鏡80第一平板玻璃91第二平板玻璃92第三平板玻璃93第四平板玻璃94第五平板玻璃95保護玻璃9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，為本發(fā)明實施方式所提供的變焦投影鏡頭100，沿其光軸方向從放大端到縮小端(近DMD端)依序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、一個具有正光焦度的第五透鏡組50及一個成像面61。在所述變焦投影鏡頭100的變焦過程中，所述第一透鏡組10、第二透鏡組20、第三透鏡組30及第四透鏡組40都能沿所述變焦投影鏡頭100的光軸方向移動，用于改變所述變焦投影鏡頭100的有效焦距，進行變焦。所述第五透鏡組50固定不動。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)制的投影信號光自所述成像面61依次經(jīng)所述第五透鏡組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。所述第一透鏡組10包括從放大端到縮小端依次排列的一個第一球面透鏡11及一個第一非球面塑膠透鏡12。所述第二透鏡組20包括從放大端到縮小端依次排列的一個第二非球面塑膠透鏡21、一個第二球面透鏡22及一個第三球面透鏡23。所述第三透鏡組30 包括一個第四球面透鏡31。所述第四透鏡組40包括從放大端到縮小端依次排列的一個第三非球面塑膠透鏡41、一個第五球面透鏡42、一個第六球面透鏡43及一個第七球面透鏡 44。所述第五透鏡組50包括一個第八球面透鏡51。所述第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八球面透鏡11、22、23、31、42、43、44、51均為玻璃鏡片。其中，所述第二球面透鏡22及第三球面透鏡23膠合固定，所述第五球面透鏡42及所述第六球面透鏡43膠合固定，這樣可有效地補正所述變焦投影鏡頭100的軸向色差，優(yōu)化所述變焦投影鏡頭100的整體性能。所述變焦投影鏡頭100還包括一個設(shè)置于第二透鏡組20與第三透鏡組30之間的光闌(Aperture stop) 70,以保證所述變焦投影鏡頭100的整體結(jié)構(gòu)相對于光闌70對稱，有效地降低慧差(coma)的影響；同時限制經(jīng)過所述第二透鏡組20的光線進入所述第三透鏡組30的光通量，并讓經(jīng)過所述第三透鏡組30后的光錐更加對稱，使所述變焦投影鏡頭100 的彗差得以修正。在本實施方式中，在所述變焦投影鏡頭100進行變焦的過程中，所述光闌 70隨所述第二透鏡組20 —起移動，且所述光闌70的孔徑保持不變。所述變焦投影鏡頭100還包括位于所述第五透鏡組50與所述成像面61之間且從放大端到縮小端依次排列的一個棱鏡80、一個第一平板玻璃91、一個第二平板玻璃92、一個第三平板玻璃93、一個第四平板玻璃94、一個第五平板玻璃95及一個保護玻璃96。其中，所述第一平板玻璃91與所述第二平板玻璃92膠合固定，所述第三平板玻璃93與所述第四平板玻璃94膠合固定，所述第五平板玻璃95及所述保護玻璃96膠合固定，所述保護玻璃96與所述成像面61膠合固定。具體的，DMD投影儀投影時，成像面61投射出的投影信號光線依次經(jīng)過所述保護玻璃96、第五平板玻璃95、第四平板玻璃94、第三平板玻璃93、第二平板玻璃92及第一平板玻璃91后進入所述變焦投影鏡頭100。所述第五平板玻璃95、第四平板玻璃94、第三平板玻璃93、第二平板玻璃92及第一平板玻璃91可以根據(jù)使用需要鍍不同功能的膜層，例如濾光膜。所述變焦投影鏡頭100滿足以下條件式(1)-2. 4^Fal/Fw^-2. 1(2) 2. 9 ^ Fbl/Fw ^ 3. 2
5
(3) -3. 8 ( Fa2/Fw ( _3· 6其中，F(xiàn)al為所述第一非球面塑膠透鏡12的有效焦距，F(xiàn)bl為所述第二非球面塑膠透鏡21的有效焦距，F(xiàn)a2為所述第三非球面塑膠透鏡41的有效焦距，F(xiàn)w為所述變焦投影鏡頭100處于廣角端狀態(tài)時的有效焦距。條件式(1) C3)對所述第一、第二、第三非球面塑膠透鏡12、21、41的光焦度進行合理分配(限定各非球面塑膠透鏡的光焦度與所述變焦投影鏡頭100光焦度的關(guān)系)，保證在溫度升高時，所述變焦投影鏡頭100仍具有較好的投影成像品質(zhì)。具體的，由于所述變焦投影鏡頭100在工作過程中產(chǎn)生大量的熱量，使得各透鏡的溫度升高，若滿足上述三個條件式，在溫度升高時，所述第一非球面塑膠透鏡12及所述第二非球面塑膠透鏡21的折射率變化，使所述變焦投影鏡頭100的后焦距變大，而所述第三非球面塑膠透鏡41的折射率變化，使所述變焦投影鏡頭100的后焦距變小，上述兩種變化相抵消，使得所述變焦投影鏡頭100的后焦距保持在最佳的長度。在本實施方式中，F(xiàn)al = -41. 48mm, Fbl = 56. 88mm, Fa2 = -70. 37mm, Fw = 18. 68mm, 經(jīng)計算得出，F(xiàn)al/Fw = -2. 22，F(xiàn)bl/Fw = 3. 05，F(xiàn)a2/Fw = -3. 76。所述變焦投影鏡頭100的各光學元件滿足表1、表2及表3的條件。下列表(一) 中分別列有由放大端到縮小端依序編號的光學面號碼(Surfaced、R為各透鏡的光學表面的曲率半徑、D為為對應(yīng)表面到后一個表面的軸上距離(兩個表面截得光軸的長度)、Nd為對應(yīng)透鏡組對d光(波長為587納米)的折射率，Vd為對應(yīng)透鏡組對d光(波長為587納米)的阿貝數(shù)(Abbe number)，F(xiàn)為所述變焦投影鏡頭100的有效焦距。表 權(quán)利要求
1.一種變焦投影鏡頭，沿其光軸方向從放大端到縮小端依序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；所述第一、第二、第三、第四透鏡組能夠沿光軸方向移動，以實現(xiàn)變焦；所述第五透鏡組固定不動；所述第一透鏡組包括一個具有負光焦度的第一非球面塑膠透鏡，所述第二透鏡組包括一個具有正光焦度的第二非球面塑膠透鏡，所述第四透鏡組包括一個具有負光焦度的第三非球面塑膠透鏡，所述變焦投影鏡頭滿足以下條件式(1)-2.4^Fal/Fw^-2.1(2)2.9 ^ Fbl/Fw 彡 3. 2(3)-3. 8 彡 Fa2/Fw 彡-3. 6其中，F(xiàn)al、Fbl、Fa2分別為所述第一、第二、第三非球面塑膠透鏡的有效焦距，&為所述變焦投影鏡頭處于廣角端狀態(tài)時的有效焦距。
2.如權(quán)利要求1所述的變焦投影鏡頭，其特征在于，所述第一透鏡組還包括位于所述第一非球面塑膠透鏡的放大端一側(cè)的一個第一球面透鏡，所述第二透鏡組還包括位于所述第二非球面塑膠透鏡的縮小端一側(cè)的一個第二球面透鏡及一個第三球面透鏡，所述第三透鏡組包括一個第四球面透鏡，所述第四透鏡組還包括位于所述第三非球面塑膠透鏡的縮小端一側(cè)且沿光軸方向依序排列的一個第五球面透鏡、一個第六球面透鏡及一個第七球面透鏡，所述第三透鏡組包括一個第八球面透鏡。
3.如權(quán)利要求2所述的變焦投影鏡頭，其特征在于，所述第二球面透鏡及第三球面透鏡膠合固定，所述第五球面透鏡及所述第六球面透鏡膠合固定。
4.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、第二、第三、第四、第五、 第六、第七、第八球面透鏡均為玻璃鏡片。
5.如權(quán)利要求1所述的變焦投影鏡頭，其特征在于，所述變焦透鏡鏡頭還包括一個光闌，所述光闌位于所述第二透鏡組及所述第三透鏡組之間。
6.如權(quán)利要求5所述的變焦投影鏡頭，其特征在于，在所述變焦投影鏡頭進行變焦的過程中，所述光闌隨所述第二透鏡組一起移動，且所述光闌的孔徑大小保持不變。
7.如權(quán)利要求1所述的變焦投影鏡頭，其特征在于，所述變焦投影鏡頭還包括一個棱鏡，所述棱鏡位于所述第五透鏡組與所述成像面之間。
8.如權(quán)利要求7所述的變焦投影鏡頭，其特征在于，所述變焦投影鏡頭還包括從放大端到縮小端依序排列且位于所述棱鏡與所述成像面之間的一個第一平板玻璃、一個第二平板玻璃、一個第三平板玻璃、一個第四平板玻璃、一個第五平板玻璃及一個保護玻璃，在所述變焦投影鏡頭變焦的過程中，所述第一、第二、第三、第四、第五平板玻璃及保護玻璃固定不動。
9.如權(quán)利要求8所述的變焦投影鏡頭，其特征在于，所述第一平板玻璃與所述第二平板玻璃膠合固定，所述第三平板玻璃與所述第四平板玻璃膠合固定，所述第五平板玻璃及所述保護玻璃膠合固定。
10.如權(quán)利要求8所述的變焦投影鏡頭，其特征在于，所述變焦投影鏡頭還包括一個成像面，所述保護玻璃與所述成像面膠合固定。
全文摘要
一種變焦投影鏡頭，沿其光軸方向從放大端到縮小端依序包括一具負光焦度的第一透鏡組、一具正光焦度的第二透鏡組、一具正光焦度的第三透鏡組、一具負光焦度的第四透鏡組及一具正光焦度的第五透鏡組。第一、第二、第三、第四透鏡組能沿光軸方向移動。第一透鏡組包括一具負光焦度的第一非球面塑膠透鏡，第二透鏡組包括一具正光焦度的第二非球面塑膠透鏡，第四透鏡組包括一具負光焦度的第三非球面塑膠透鏡。變焦投影鏡頭滿足-2.4≤Fa1/Fw≤-2.1；2.9≤Fb1/Fw≤3.2；-3.8≤Fa2/Fw≤-3.6，其中，F(xiàn)a1、Fb1、Fa2分別為第一、第二、第三非球面塑膠透鏡的有效焦距，F(xiàn)w為變焦投影鏡頭處于廣角端狀態(tài)時的有效焦距。本發(fā)明的變焦投影鏡頭，在高溫下的投影成像品質(zhì)好，且成本較低。
文檔編號G02B1/04GK102466874SQ201010533430
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者彭芳英, 柳曉娜, 王圣安, 黃海若 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司