本技術(shù)涉及光學(xué)成像，特別涉及一種長焦投影光學(xué)系統(tǒng)及投影設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、近年來隨著投影技術(shù)的發(fā)展，投影儀已經(jīng)廣泛應(yīng)用于家用、教育、辦公等領(lǐng)域，市面上常見的投影設(shè)備都是直接投射式來實(shí)現(xiàn)。其目前普遍存在無法兼顧小體積、低成本、高分辨率、高溫不虛焦的問題，例如有些鏡頭為了降低成本，犧牲部分解像力，或使用塑膠非球面，但由于投影機(jī)的發(fā)熱量大，這類鏡頭往往容易因高溫出現(xiàn)虛焦現(xiàn)象，影響使用效果；而有些鏡頭成像質(zhì)量較高，但價(jià)格昂貴，不被消費(fèi)市場認(rèn)可。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型的主要目的是提出種長焦投影光學(xué)系統(tǒng)及投影設(shè)備，旨在提供一種小體積，高分辨率，低成本，高溫不虛焦的長焦投影光學(xué)系統(tǒng)。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出一種長焦投影光學(xué)系統(tǒng)，具有沿光軸方向呈相對設(shè)置的物側(cè)和像側(cè)，所述長焦投影光學(xué)系統(tǒng)包括由物側(cè)到像側(cè)依次布置的光焦度為負(fù)的第一透鏡、光焦度為負(fù)的第二透鏡、光焦度為正的第三透鏡、光焦度為負(fù)的第四透鏡、光焦度為負(fù)的第五透鏡、光焦度為正的第六透鏡、光焦度為負(fù)的第七透鏡、光焦度為正的第八透鏡、光焦度為負(fù)的第九透鏡、光焦度為正的第十透鏡和光閥，以使得所述長焦投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)總長控制在76.85mm以內(nèi)，清晰度達(dá)到1080p以上，光圈值在2.0至2.6之間；

3、其中，所述第一透鏡和第二透鏡為塑膠非球面透鏡，所述第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡、第八透鏡、第九透鏡和第十透鏡為球面透鏡。

4、在一實(shí)施方式中，所述長焦投影光學(xué)系統(tǒng)還包括孔徑光闌，所述孔徑光闌設(shè)置在所述第四透鏡與所述第五透鏡之間。

5、在一實(shí)施方式中，所述長焦投影光學(xué)系統(tǒng)還包括從物側(cè)到像側(cè)依次設(shè)于所述第十透鏡與所述光閥之間的影像偏置鏡和照明棱鏡。

6、在一實(shí)施方式中，所述第五透鏡、第六透鏡和第七透鏡膠合連接，所述第八透鏡與第九透鏡膠合連接。

7、在一實(shí)施方式中，所述第一透鏡為凹凸透鏡，其物側(cè)表面為凸面；

8、所述第二透鏡為凹凸透鏡，其物側(cè)表面為凹面；

9、所述第三透鏡為雙凸透鏡；

10、所述第四透鏡為凹凸透鏡，其物側(cè)表面為凸面；

11、所述第五透鏡為雙凹透鏡；

12、所述第六透鏡為雙凸透鏡；

13、所述第七透鏡為凹凸透鏡，其物側(cè)表面為凹面；

14、所述第八透鏡為雙凸透鏡；

15、所述第九透鏡為凹凸透鏡，其物側(cè)表面為凹面；

16、所述第十透鏡為凹凸透鏡，其物側(cè)表面為凹面。

17、在一實(shí)施方式中，所述第一透鏡的焦距為f1，所述第二透鏡的焦距為f2，所述第三透鏡的焦距為f3，所述第四透鏡的焦距為f4，所述第五透鏡的焦距為f5，所述第六透鏡的焦距為f6，所述第七透鏡的焦距為7，所述第八透鏡的焦距為f8，所述第九透鏡的焦距為f9，所述第十透鏡的焦距為f10，其中：

18、-50＜f1＜-30，-60＜f2＜-40，10＜f3＜30，-80＜f4＜-60，-20＜f5＜0，0＜f6＜20，-30＜f7＜-10，0＜f8＜20，-30＜f9＜-10，10＜f10＜30。

19、在一實(shí)施方式中，所述第一透鏡的折射率為n1、色散系數(shù)為v1，所述第二透鏡的折射率為n2、色散系數(shù)為v2，所述第三透鏡的折射率為n3、色散系數(shù)為v3，所述第四透鏡的焦折射率為n4、色散系數(shù)為v4，所述第五透鏡的折射率為n5、色散系數(shù)為v5，所述第六透鏡的折射率為n6、色散系數(shù)為v6，所述第七透鏡的折射率為n7、色散系數(shù)為v7，所述第八透鏡的折射率為n8、色散系數(shù)為v8，所述第九透鏡的折射率為n9、色散系數(shù)為v9，所述第十透鏡的折射率為n10、色散系數(shù)為v10，其中：

20、1.40≤n1≤1.60，1.40≤n2≤1.60，1.70≤n3≤1.90，1.90≤n4≤2.10，1.50≤n5≤1.70，1.40≤n6≤1.60，1.70≤n7≤1.90，1.40≤n8≤1.60，1.70≤n9≤1.90，1.70≤n10≤1.90，50.0≤v1≤70.0，50.0≤v2≤70.0，30.0≤v3≤50.0，20.0≤v4≤40.0，20.0≤v5≤40.0，40.0≤v6≤90.0，20.0≤v7≤40.0，40.0≤v8≤90.0，20.0≤v9≤40.0，20.0≤v10≤40.0。

21、在一實(shí)施方式中，所述第十透鏡到所述光閥的距離為bfl，所述長焦投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)總長為ttl，其中：

22、0.05＜bfl/ttl＜1。

23、在一實(shí)施方式中，所述長焦投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)總長為ttl，所述第一透鏡的直徑為d1，所述長焦投影光學(xué)系統(tǒng)的像面直徑為ic，其中：

24、50mm＜ttl＜60mm，d1＜29mm，ic≤15.8mm。

25、本實(shí)用新型還提出一種投影設(shè)備，所述投影設(shè)備包括上述的長焦投影光學(xué)系統(tǒng)，所述長焦投影光學(xué)系統(tǒng)具有沿光軸方向呈相對設(shè)置的物側(cè)和像側(cè)，所述長焦投影光學(xué)系統(tǒng)包括由物側(cè)到像側(cè)依次布置的光焦度為負(fù)的第一透鏡、光焦度為負(fù)的第二透鏡、光焦度為正的第三透鏡、光焦度為負(fù)的第四透鏡、光焦度為負(fù)的第五透鏡、光焦度為正的第六透鏡、光焦度為負(fù)的第七透鏡、光焦度為正的第八透鏡、光焦度為負(fù)的第九透鏡、光焦度為正的第十透鏡和光閥，以使得所述長焦投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)總長控制在76.85mm以內(nèi)，清晰度達(dá)到1080p以上，光圈值在2.0至2.6之間；

26、其中，所述第一透鏡和第二透鏡為塑膠非球面透鏡，所述第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡、第八透鏡、第九透鏡和第十透鏡為球面透鏡。

27、本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，通過設(shè)置負(fù)光焦度的所述第一透鏡，有利于光學(xué)系統(tǒng)光線的收集，可有效縮短投影距離、減小投射比；通過設(shè)置正光焦度的所述第十透鏡，承擔(dān)了系統(tǒng)較大的光焦度，改變光束的傳播方向，校正軸外視場的像差，更有利于光束在像面上成像；通過將所述第一透鏡和第二透鏡設(shè)置為塑料非球面透鏡，減小了玻璃鏡片的使用比例，降低了成本，同時(shí)使得各種像差得到校正，提升了邊緣畫質(zhì)，成像質(zhì)量高，清晰度可達(dá)1080p以上；通過將其他透鏡設(shè)置為球面透鏡，有效改善像差，保證了高溫狀態(tài)下不離焦；該光學(xué)系統(tǒng)的光線走勢平緩，在引入更多的光線的同時(shí)使結(jié)構(gòu)更加緊湊，光學(xué)總長控制在76.85mm以內(nèi)。在孔徑方面，光圈值f滿足2.0≤f≤2.6，光學(xué)系統(tǒng)在弱光下也可清晰成像，且通過合理設(shè)定焦距比使得光學(xué)系統(tǒng)具有良好的消熱差，工作性能更加穩(wěn)定。通過采用十枚透鏡，并合理設(shè)置各個(gè)透鏡的光焦度以及形狀配合關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了小體積，小投射比，低成本，高分辨以及具有良好消熱差的長焦投影光學(xué)系統(tǒng)。

技術(shù)特征：

1.一種長焦投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述長焦投影光學(xué)系統(tǒng)具有沿光軸方向呈相對設(shè)置的物側(cè)和像側(cè)，所述長焦投影光學(xué)系統(tǒng)包括由物側(cè)到像側(cè)依次布置的光焦度為負(fù)的第一透鏡、光焦度為負(fù)的第二透鏡、光焦度為正的第三透鏡、光焦度為負(fù)的第四透鏡、光焦度為負(fù)的第五透鏡、光焦度為正的第六透鏡、光焦度為負(fù)的第七透鏡、光焦度為正的第八透鏡、光焦度為負(fù)的第九透鏡、光焦度為正的第十透鏡和光閥，以使得所述長焦投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)總長控制在76.85mm以內(nèi)，清晰度達(dá)到1080p以上，光圈值在2.0至2.6之間；

2.如權(quán)利要求1所述的長焦投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述長焦投影光學(xué)系統(tǒng)還包括孔徑光闌，所述孔徑光闌設(shè)置在所述第四透鏡與所述第五透鏡之間。

3.如權(quán)利要求1所述的長焦投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述長焦投影光學(xué)系統(tǒng)還包括從物側(cè)到像側(cè)依次設(shè)于所述第十透鏡與所述光閥之間的影像偏置鏡和照明棱鏡。

4.如權(quán)利要求1所述的長焦投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第五透鏡、第六透鏡和第七透鏡膠合連接，所述第八透鏡與第九透鏡膠合連接。

5.如權(quán)利要求1所述的長焦投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡為凹凸透鏡，其物側(cè)表面為凸面；

6.如權(quán)利要求5所述的長焦投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡的焦距為f1，所述第二透鏡的焦距為f2，所述第三透鏡的焦距為f3，所述第四透鏡的焦距為f4，所述第五透鏡的焦距為f5，所述第六透鏡的焦距為f6，所述第七透鏡的焦距為7，所述第八透鏡的焦距為f8，所述第九透鏡的焦距為f9，所述第十透鏡的焦距為f10，其中：

7.如權(quán)利要求5所述的長焦投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡的折射率為n1、色散系數(shù)為v1，所述第二透鏡的折射率為n2、色散系數(shù)為v2，所述第三透鏡的折射率為n3、色散系數(shù)為v3，所述第四透鏡的焦折射率為n4、色散系數(shù)為v4，所述第五透鏡的折射率為n5、色散系數(shù)為v5，所述第六透鏡的折射率為n6、色散系數(shù)為v6，所述第七透鏡的折射率為n7、色散系數(shù)為v7，所述第八透鏡的折射率為n8、色散系數(shù)為v8，所述第九透鏡的折射率為n9、色散系數(shù)為v9，所述第十透鏡的折射率為n10、色散系數(shù)為v10，其中：

8.如權(quán)利要求1所述的長焦投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第十透鏡到所述光閥的距離為bfl，所述長焦投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)總長為ttl，其中：

9.如權(quán)利要求1所述的長焦投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述長焦投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)總長為ttl，所述第一透鏡的直徑為d1，所述長焦投影光學(xué)系統(tǒng)的像面直徑為ic，其中：

10.一種投影設(shè)備，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至9任意一項(xiàng)所述的長焦投影光學(xué)系統(tǒng)。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)提出一種長焦投影光學(xué)系統(tǒng)及投影設(shè)備，基于光學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，長焦投影光學(xué)系統(tǒng)包括光焦度為負(fù)的第一透鏡、光焦度為負(fù)的第二透鏡、光焦度為正的第三透鏡、光焦度為負(fù)的第四透鏡、光焦度為負(fù)的第五透鏡、光焦度為正的第六透鏡、光焦度為負(fù)的第七透鏡、光焦度為正的第八透鏡、光焦度為負(fù)的第九透鏡、光焦度為正的第十透鏡和光閥，以使得長焦投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)總長控制在76.85mm以內(nèi)，清晰度達(dá)到1080P以上，光圈值在2.0至2.6之間；其中，第一透鏡和第二透鏡為塑膠非球面透鏡，其余透鏡為球面透鏡。本方案通過采用十枚透鏡，并合理設(shè)置各個(gè)透鏡的光焦度以及形狀配合關(guān)系，實(shí)現(xiàn)小體積，高分辨率，低成本，小投射比以及高溫不虛焦的長焦投影光學(xué)系統(tǒng)。

技術(shù)研發(fā)人員：章麗娟,全麗偉,邱盛平,龔俊強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中山聯(lián)合光電科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240530
技術(shù)公布日：2025/1/2