CN111694138A - 一种长焦距连续变焦投影物镜 - Google Patents

一种长焦距连续变焦投影物镜 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种长焦距连续变焦投影物镜，该物镜从物侧到像侧依次包括：第一透镜组，具有负光焦度且位置不动；第二透镜组，具有正光焦度且位置可沿着光轴方向移动；第三透镜组，具有负光焦度且位置不动；第四透镜组，具有正光焦度且位置可沿着光轴方向移动；第五透镜组，具有正光焦度且位置不动；第六透镜组，具有负光焦度且位置不动，实现能够2倍变倍比左右的长焦距连续变焦。

Description

一种长焦距连续变焦投影物镜
技术领域
本发明涉及透镜技术领域，特别涉及一种长焦距连续变焦投影物镜。
背景技术
随着专业教育和医疗市场的日趋火热，专业展示演示场景的需求越来越旺盛。目前在投影市场比较火热的应用场景是短焦投影电视，主要采用短焦变焦投影镜头，特征是短投影距离实现超大投影画面，但缺乏相关长焦距变焦投影镜头的产品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种长焦距连续变焦投影物镜，其由六组透镜组构成，第二透镜组和第四透镜组能够移动实现长焦距变焦，解决了现有市场缺乏长变焦投影镜头的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种长焦距连续变焦投影物镜，该物镜从物侧到像侧依次包括第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组、第四透镜组、第五透镜组、可变光阑及第六透镜组；
第一透镜组具有负光焦度且位置不动；
第二透镜组具有正光焦度且位置可沿着光轴方向移动；
第三透镜组具有负光焦度且位置不动；
第四透镜组具有正光焦度且位置可沿着光轴方向移动；
第五透镜组具有正光焦度且位置不动；
第六透镜组具有负光焦度且位置不动；
第一透镜组包括至少一个负镜片；
第二透镜组包括至少一个负正胶合透镜；
第四透镜组包括至少一个正负胶合透镜；
第一透镜组和第二透镜组满足下式：
-3<f1/f2<1；0<f11/f1<1.5；
其中，f1代表第一透镜组的焦距值，f2代表第二透镜组的焦距值，f11代表第一透镜组中负镜片的焦距值；
第二透镜组和第四透镜组满足下式：
1<f2/f4<3；
其中，f2代表第二透镜组的焦距值，f4代表第四透镜组的焦距值。
由此，第一透镜组与第二透镜组的光焦度的满足-3<f1/f2<1的比值关系，第一透镜组的负镜片即第一镜片满足0<f11/f1<1.5的关系，能够保证足够的后工作距离，第二透镜组与第四透镜组的光焦度满足1<f2/f4<3的比值关系，能够保证一定变倍要求，该物镜采用负-正-负-正-正-负的光焦度排布方式，保证足够的工作距离，第一透镜组和第二透镜组能够通过配合移动进行变焦，能够在较短的光学总长内可以实现两倍左右的变焦要求，实现长焦距53mm到103mm左右的连续变焦，并且第一透镜组和第二透镜组均是正负胶合透镜，能够矫正色差。
在一些实施方式中，第一透镜组包括至少一个镜片的折射率介于1.8至2.0之间。
由此，第一透镜组折射率介于1.8至2.0之间利于节约空间，其中第一透镜组由两个镜片组成，可以是其中一个镜片的折射率介于1.8至2.0之间，也可以两镜片的折射率均介于1.8至2.0之间。
在一些实施方式中，第二透镜组包括至少一个镜片的阿贝数介于68至82之间。
由此，第二透镜组的镜片的阿贝数介于68至82之间能够减少色散，胶合透镜由负镜片和正镜片组成，可以两镜片的阿贝数均设于68至82之间，也可以其中一个镜片的阿贝数均设于68至82之间，优选正镜片的阿贝数均设于68至82之间。
在一些实施方式中，第三透镜组包括至少一个镜片的折射率介于1.75至1.95之间。
由此，第三透镜组折射率介于1.75至1.95之间利于节约空间，其中第二透镜组由两个镜片组成，可以是其中一个镜片的折射率介于1.75至1.95之间，也可以两镜片的折射率均介于1.75至1.95之间，优选靠近第二透镜组的第七镜片的折射率设于1.75至1.95之间。
在一些实施方式中，第四透镜组包括至少一个镜片的阿贝数介于79至90之间。
由此，第四透镜组的镜片的阿贝数介于79至90之间能够减少色散，胶合透镜由正镜片和负镜片组成，可以两镜片的阿贝数均设于79至90之间，也可以其中一个镜片的阿贝数均设于79至90之间，优选正镜片，即第七镜片的阿贝数均设于79至90之间。
在一些实施方式中，物镜至少含有四个镜片的折射率介于1.8至2.0之间。
由此，设置至少四个镜片的折射率介于1.8至2.0之间，能够节约空间，提高结构的紧凑度，优选，从物侧到像侧起的第一镜片、第二镜片、第九镜片和第十镜片的折射率均设于1.8至2.0之间。
在一些实施方式中，该物镜的第一个镜面至最后一个镜面的总长介于230毫米至200毫米之间，该物镜的最大口径介于70毫米至74毫米之间。
由此，物镜于光轴方向的总长度介于230毫米至200毫米之间，结构紧凑，该物镜的最大口径，即是第一透镜组的口径，介于70毫米至74毫米之间。
在一些实施方式中，第一透镜组从物侧到像侧依次包括负光焦度的第一镜片和正光焦度的第二镜片，第一镜片的镜面向物侧方向弯曲；
第三透镜组从物侧到像侧依次包括正光焦度的第五镜片和负光焦度的第六镜片。
由此，第一透镜组的第一镜片的镜面向物铡方向弯曲，能够使物镜的总的慧差和像散较小，可以降低前后透镜组的公差敏感度。
本发明的有益效果：第二透镜组和第四透镜组能够移动，实现能够2倍变倍比左右的长焦距连续变焦，使得物镜能够大概于53mm到103mm焦距之间变焦；
并且，第一透镜和第四透镜均是胶合透镜，利于矫正色差；
再者，适当的设置某些镜片的折射率较大，使得物镜结构更紧凑，更小型化；也适当的设置某些镜片的阿贝数较大，以利于矫正色差，减少像差与畸变，以提高分辨率。
附图说明
图1为本发明的一种长焦距连续变焦投影物镜的结构图；
图2为本发明的一种长焦距连续变焦投影物镜的轴上色差示意图；
图3为本发明的一种长焦距连续变焦投影物镜的垂轴色差示意图；
图4为本发明的一种长焦距连续变焦投影物镜的场曲畸变示意图；
图5为本发明的一种长焦距连续变焦投影物镜的光线像差示意图；
图6为本发明的一种长焦距连续变焦投影物镜的弥散斑示意图；
图7为本发明的一种长焦距连续变焦投影物镜的MTF示意图；
图8为本发明的一种长焦距连续变焦投影物镜的MTF与视场示意图；
其中：G1-第一透镜组；G2-第二透镜组；G3-第三透镜组；G4-第四透镜组；G5-第五透镜组；STO-可变光阑；G6-第六透镜组；L1-第一镜片；L2-第二镜片；L3-第三镜片；L4-第四镜片；L5-第五镜片；L6-第六镜片；L7-第七镜片；L8-第八镜片；L9-第九镜片；L10-第十镜片；L11-第十一镜片；L12-第十二镜片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
参考图1，一种长焦距连续变焦投影物镜，该物镜从物侧到像侧依次包括第一透镜组G1、第二透镜组G2、第三透镜组G3、第四透镜组G4、第五透镜组G5、可变光阑STO及第六透镜组G6；
第一透镜组G1具有负光焦度且位置不动；
第二透镜组G2具有正光焦度且位置可沿着光轴方向移动；
第三透镜组G3具有负光焦度且位置不动；
第四透镜组G4具有正光焦度且位置可沿着光轴方向移动；
第五透镜组G5具有正光焦度且位置不动；
第六透镜组G6具有负光焦度且位置不动；
第一透镜组G1包括至少一个负镜片；
第二透镜组G2包括至少一个负正胶合透镜；
第四透镜组G4包括至少一个正负胶合透镜；
第一透镜组G1和第二透镜组G2满足下式：
-3<f1/f2<1；0<f11/f1<1.5；
其中，f1代表第一透镜组G1的焦距值，f2代表第二透镜组G2的焦距值，f11代表第一透镜组G1中负镜片的焦距值，即第一镜片L1的焦距值；
第二透镜组G2和第四透镜组G4满足下式：
1<f2/f4<3；
其中，f2代表第二透镜组G2的焦距值，f4代表第四透镜组G4的焦距值。
进一步说明，第一透镜组G1包括至少一个镜片的折射率介于1.8至2.0之间。
进一步说明，第二透镜组G2包括至少一个镜片的阿贝数介于68至82之间。
进一步说明，第三透镜组G3包括至少一个镜片的折射率介于1.75至1.95之间。
进一步说明，第四透镜组G4包括至少一个镜片的阿贝数介于79至90之间。
进一步说明，物镜至少含有四个镜片的折射率介于1.8至2.0之间。
进一步说明，该物镜的第一个镜面至最后一个镜面的总长介于230毫米至200毫米之间，该物镜的最大口径介于70毫米至74毫米之间。
进一步说明，第一透镜组G1从物侧到像侧依次包括负光焦度的第一镜片L1和正光焦度的第二镜片L2，第一镜片L1的镜面向物侧方向弯曲；
第三透镜组G3从物侧到像侧依次包括正光焦度的第五镜片L5和负光焦度的第六镜片L6。
进一步说明，第二透镜组G2包括一个胶合透镜，其从物侧到像侧依次由负镜片和正镜片胶合而成，即由第二镜片L2和第三镜片L3胶合而成。
进一步说明，第四透镜组G4包括一个胶合透镜，其从物侧到像侧依次由正镜片和负镜片胶合而成，即由第七镜片L7和第八镜片L8胶合而成。
进一步说明，第五透镜组G5包括一个正双凸透镜，即第九镜片L9。
进一步说明，第六透镜组G6从物侧到像侧依次包括正镜片、负镜片和平面透镜，即第十镜片L10、第十一镜片L11和第十二镜片L12。
进一步说明，该物镜包括至少有两个镜片的阿贝数介于70至95之间，优选这些镜片是第四镜片L4和第七镜片L7，以实现色差的矫正。
工作原理：
该物镜能够于长焦距53mm-103mm之间进行连续变焦投影，满足中长距离中小画面投影应用，实现投影展示在教育和医疗等展示场景的个性化应用。
该物镜包括第一透镜组G1、第二透镜组G2、第三透镜组G3、第四透镜组G4、第五透镜组G5、可变光阑STO及第六透镜组G6；
第一透镜组G1包括负光焦度的第一镜片L1和正光焦度的第二镜片L2；
第二透镜组G2包括负光焦度的第三镜片L3与正光焦度的第四镜片L4胶合而成的胶合透镜；
第三透镜组G3包括正光焦度的第五镜片L5和负光焦度的第六镜片L6；
第四透镜组G4包括正光焦度的第七镜片L7与负光焦度的第八镜片L8胶合而成的胶合透镜；
第五透镜组G5为一个正光焦度的第九镜片L9；
第六透镜组G6包括正光焦度的第十镜片L10、负光焦度的第十一镜片L11和平面状的第十二镜片L12。
第二透镜组G2和第四透镜组G4能够沿光轴方向移动，实现变焦，并且第二透镜组G2和第四透镜组G4均是胶合透镜，能够矫正色差。
并且，第一镜片L1和第二镜片L2的镜面均向物侧弯曲，第五镜片L5的镜面向物侧弯曲，第一镜片L1和第七镜片L7相对设置，如此，第一镜片L1、第二镜片L2、第四镜片L4、第五镜片L5以及第七镜片L7的组合能够减少像差与畸变，以实现高清的分辨率。
第二透镜组G2采用正组补偿光路结构，即具有第三镜片L3的结构，第三镜片L3具有负的光焦度，并且镜面向物侧弯曲，能够保证足够小的透镜口径。
下面参考表一和表二，示出某些实施例的数值数据，如镜片的曲率半径、厚度、折射率和色散系数等，其中S1-S24表示依次从物侧至像侧的镜片的镜面，数值数据等单位通常使用“mm”。
表一：
Figure BDA0002585605160000061
Figure BDA0002585605160000071
表二：
D0 2000 2000 2000 4000 4000
D1 126.5 55.2 8.7 126.5 119
D2 1 72.5 119 1 150.5
D3 16.26 12.45 0.3 17.5 6.1
D4 10.3 14.1 26.3 9.1 20.5
焦距f 53 78.7 105 52.3 103.4
图2为本公开的实施例的轴上色差图，图3为本公开的实施例的垂轴色差图，图4为本公开的实施例的场曲畸变图，图5为本公开的实施例的光线像差图，图6为本公开的实施例的弥散斑图，图7为本公开的实施例的MTF图，图8为本公开的实施例的MTF与视场图，从上述图表中可知本公开的该物镜能够实现2倍变倍比左右的长焦距连续变焦，使得物镜能够大概于53mm到103mm焦距f之间变焦，并且该物镜的像差校正良好，在全视场都可以达到较好地成像效果，并且本公开的物镜能够实现大通光口径，体积小，低畸变，全视场高清像质。
以上公开的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种长焦距连续变焦投影物镜，其特征在于，该物镜从物侧到像侧依次包括第一透镜组(G1)、第二透镜组(G2)、第三透镜组(G3)、第四透镜组(G4)、第五透镜组(G5)、可变光阑(STO)及第六透镜组(G6)；
所述第一透镜组(G1)具有负光焦度且位置不动；
所述第二透镜组(G2)具有正光焦度且位置可沿着光轴方向移动；
所述第三透镜组(G3)具有负光焦度且位置不动；
所述第四透镜组(G4)具有正光焦度且位置可沿着光轴方向移动；
所述第五透镜组(G5)具有正光焦度且位置不动；
所述第六透镜组(G6)具有负光焦度且位置不动；
所述第一透镜组(G1)包括至少一个负镜片；
所述第二透镜组(G2)包括至少一个负正胶合透镜；
所述第四透镜组(G4)包括至少一个正负胶合透镜；
所述第一透镜组(G1)和所述第二透镜组(G2)满足下式：
-3<f1/f2<1；0<f11/f1<1.5；
其中，f1代表所述第一透镜组(G1)的焦距值，f2代表所述第二透镜组(G2)的焦距值，f11代表所述第一透镜组(G1)中负镜片的焦距值；
所述第二透镜组(G2)和所述第四透镜组(G4)满足下式：
1<f2/f4<3；
其中，f2代表所述第二透镜组(G2)的焦距值，f4代表所述第四透镜组(G4)的焦距值。
2.根据权利要求1所述一种长焦距连续变焦投影物镜，其特征在于，所述第一透镜组(G1)包括至少一个镜片的折射率介于1.8至2.0之间。
3.根据权利要求1所述一种长焦距连续变焦投影物镜，其特征在于，所述第二透镜组(G2)包括至少一个镜片的阿贝数介于68至82之间。
4.根据权利要求1所述一种长焦距连续变焦投影物镜，其特征在于，所述第三透镜组(G3)包括至少一个镜片的折射率介于1.75至1.95之间。
5.根据权利要求1所述一种长焦距连续变焦投影物镜，其特征在于，所述第四透镜组(G4)包括至少一个镜片的阿贝数介于79至90之间。
6.根据权利要求1所述一种长焦距连续变焦投影物镜，其特征在于，所述物镜至少含有四个镜片的折射率介于1.8至2.0之间。
7.根据权利要求1所述一种长焦距连续变焦投影物镜，其特征在于，该物镜的第一个镜面至最后一个镜面的总长介于230毫米至200毫米之间，该物镜的最大口径介于70毫米至74毫米之间。
8.根据权利要求1所述一种长焦距连续变焦投影物镜，其特征在于，所述第一透镜组(G1)从物侧到像侧依次包括负光焦度的第一镜片(L1)和正光焦度的第二镜片(L2)，所述第一镜片(L1)的镜面向物侧方向弯曲；
所述第三透镜组(G3)从物侧到像侧依次包括正光焦度的第五镜片(L5)和负光焦度的第六镜片(L6)。
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