CN114967086B - 投影镜头及投影设备 - Google Patents

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CN114967086B CN202210901060.5A CN202210901060A CN114967086B CN 114967086 B CN114967086 B CN 114967086B CN 202210901060 A CN202210901060 A CN 202210901060A CN 114967086 B CN114967086 B CN 114967086B
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Abstract

本公开实施例公开了投影镜头及投影设备，其中，所述投影镜头由物方到像方沿同一光轴依次包括：第一透镜组、第二透镜组及第三透镜组，第二透镜组可沿光轴在第一透镜组与第三透镜组之间移动；在第二透镜组位于靠近第三透镜组的第一位置时，投影镜头切换至长焦模式；在第二透镜组位于靠近第一透镜组的第二位置时，投影镜头切换至短焦模式；其中，投影镜头的***焦距为20mm~30mm。

Description

投影镜头及投影设备
技术领域
本公开实施例涉及投影成像技术领域，更具体地，本公开实施例涉及一种投影镜头及投影设备。
背景技术
近年来，投影设备应用越来越广泛，投影设备需要适用于各种各样的投影场所，这对投影设备的变焦性能提出了更高的要求。
投影设备的变焦性能取决于变焦镜头的性能的好坏。相关技术中，变焦镜头通常包括多个透镜组，通过调节多个透镜组之间的相对位置，以改变变焦镜头的有效焦距，从而实现变焦功能。但是，对于现有变焦镜头，通过控制多个透镜组移动来调整焦距，对生产精度有非常高的要求，变焦镜头加工难度大，生产稳定性差。
发明内容
本公开实施例的目的在于提供一种投影镜头及投影设备的新的技术方案。
根据本公开的第一方面，提供了一种投影镜头，所述投影镜头由物方到像方沿同一光轴依次包括：第一透镜组、第二透镜组及第三透镜组，所述第二透镜组可沿所述光轴在所述第一透镜组与所述第三透镜组之间移动；
在所述第二透镜组位于靠近所述第三透镜组的第一位置时，所述投影镜头切换至长焦模式；
在所述第二透镜组位于靠近所述第一透镜组的第二位置时，所述投影镜头切换至短焦模式；
其中，所述投影镜头的***焦距为20mm~30mm。
可选地，在所述长焦模式下，所述第一透镜组与所述第二透镜组之间的空气间隔为L11，所述第二透镜组与所述第三透镜组之间的空气间隔为L22；
在所述短焦模式下，所述第一透镜组与所述第二透镜组之间的空气间隔为L22，所述第二透镜组与所述第三透镜组之间的空气间隔为L11；
其中，L11为所述投影镜头的光学总长的17%~21%，L22为所述投影镜头的光学总长的2%~4%。
可选地，所述第一透镜组包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜与所述第二透镜相邻的两个表面相互胶合。
可选地，所述第一透镜的光焦度为负，所述第二透镜的光焦度为正。
可选地，所述第二透镜的折射率小于所述第一透镜的折射率。
可选地，所述第一透镜组的有效焦距为840mm~870mm。
可选地，所述第二透镜组包括依次设置的第三透镜、第四透镜和第五透镜，所述第四透镜与所述第五透镜相邻的两个表面相互胶合。
可选地，所述第二透镜组的有效焦距为﹣34mm~﹣29mm。
可选地，所述第三透镜组包括依次设置的第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜和第十透镜；其中，所述第三透镜组的有效焦距为23mm~27mm。
可选地，所述投影镜头还包括光阑，所述光阑位于所述第七透镜与所述第八透镜之间；
其中，在所述投影镜头在所述长焦模式与所述短焦模式之间切换时，所述光阑与图像源之间的相对距离保持不变。
可选地，所述第一透镜组、所述第二透镜组和所述第三透镜组中所包括的透镜均为玻璃球面镜。
根据本公开的第二方面，提供了一种投影设备，所述投影设备包括：
壳体；以及
如本公开的第一方面所述的投影镜头，所述投影镜头设置于所述壳体。
根据本公开实施例，提供了一种投影镜头，该投影镜头包括第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组，其中，第二透镜组可沿光轴在第一透镜组与第三透镜组之间移动，以实现长焦模式和短焦模式的切换。与现有技术中由多个变焦组构成的投影镜头相比，该投影镜头仅设置一个变焦组，可以实现投影镜头的变焦功能。并且，该投影镜头减少了变焦组的数量，降低了加工难度，这样，在实际生产过中，加工的稳定性较高，能够提高投影镜头的良品率。此外，该投影镜头的光学结构设计较为简单，减少了镜片数量，可以节约镜片成本。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本公开实施例提供的投影镜头在长焦模式下的结构示意图之一；
图2为图1提供的投影镜头的光路图；
图3为图1提供的投影镜头的调制传递函数图；
图4为图1提供的投影镜头的场曲与畸变图；
图5为图1提供的投影镜头的垂轴色差图；
图6为本公开实施例提供的投影镜头在短焦模式下的结构示意图之一；
图7为图6提供的投影镜头的光路图；
图8为图6提供的投影镜头的调制传递函数图；
图9为图6提供的投影镜头的场曲与畸变图；
图10为图6提供的投影镜头的垂轴色差图；
图11为本公开实施例提供的用于加工该投影透镜的镜筒的凸轮曲线示意图；
图12为本公开实施例提供的投影镜头在长焦模式下的结构示意图之二；
图13为图12提供的投影镜头的调制传递函数图；
图14为本公开实施例提供的投影镜头在短焦模式下的结构示意图之二；
图15为图14提供的投影镜头的调制传递函数图；
图16为本公开实施例提供的投影镜头在长焦模式下的结构示意图之三；
图17为图16提供的投影镜头的调制传递函数图；
图18为本公开实施例提供的投影镜头在短焦模式下的结构示意图之三；
图19为图18提供的投影镜头的调制传递函数图；
图20为本公开实施例提供的投影镜头在长焦模式下的结构示意图之四；
图21为图20提供的投影镜头的调制传递函数图；
图22为本公开实施例提供的投影镜头在短焦模式下的结构示意图之四；
图23为图22提供的投影镜头的调制传递函数图；
附图标记说明：
10、第一透镜组；11、第一透镜；12、第二透镜；20、第二透镜组；21、第三透镜；22、第四透镜；23、第五透镜；30、第三透镜组；31、第六透镜；32、第七透镜；33、第八透镜；34第九透镜；35、第十透镜；40、光阑；50、图像源；60、棱镜；70、透光保护器件；80、振镜。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
下面，参照附图描述根据本公开的各个实施例和例子。
本申请实施例提供了一种投影镜头，其可以应用于投影设备中。请参见图1和图6，投影镜头由物方到像方沿同一光轴依次包括：第一透镜组10、第二透镜组20及第三透镜组30，第二透镜组20可沿光轴在第一透镜组10与第三透镜组30之间移动；在第二透镜组20位于靠近第三透镜组30的第一位置时，投影镜头切换至长焦模式；在第二透镜组20位于靠近第一透镜组10的第二位置时，投影镜头切换至短焦模式；其中，投影镜头的***焦距为20mm~30mm。
在本实施例中，在投影镜头中设置有一个变焦组，即，第二透镜组20。通过控制第二透镜组20在第一透镜组10与第三透镜组30之间移动，可以实现投影镜头的变焦功能。也就是说，该投影镜头的变焦模式可以分为长焦模式和短焦模式，通过控制第二透镜组20沿光轴在第一透镜组10与第三透镜组30之间移动，可以实现长焦模式和短焦模式的切换。可选地，该投影镜头的***焦距，即变焦范围为20mm~30mm。
请参见图1和图2，在控制第二透镜组20移动至靠近第三透镜组30的第一位置时，该投影镜头的变焦模式切换为长焦模式。在投影镜头处于长焦模式下，投影光线从图像源发出，可以自像方朝向物方发射，依次经过第三透镜组30、第二透镜组20及第一透镜组10之后，输出至物方的投影面上，从而可以呈现出投影画面。
请参见图6和图7，在控制第二透镜组20移动至靠近第一透镜组10的第二位置时，该投影镜头的变焦模式切换为短焦模式。在投影镜头处于短焦模式下，投影光线从图像源发出，可以自像方朝向物方发射，依次经过第三透镜组30、第二透镜组20及第一透镜组10之后，输出至物方的投影面上，从而可以呈现出投影画面。
需要说明的是，其中的像方是指投影过程中，投影图像（或称投影画面）的光源所在的一侧，如图1和图6中最右侧示出的图像源50。其中的物方是指投影图像成像于投影面（例如为墙面）所在的一侧，如图1和图6中最左侧。
根据本公开实施例，提供了一种投影镜头，该投影镜头包括第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组，其中，第二透镜组可沿光轴在第一透镜组与第三透镜组之间移动，以实现长焦模式和短焦模式的切换。与现有技术中由多个变焦组构成的投影镜头相比，该投影镜头仅设置一个变焦组，可以实现投影镜头的变焦功能。并且，该投影镜头减少了变焦组的数量，降低了加工难度，这样，在实际生产过中，加工的稳定性较高，能够提高投影镜头的良品率。此外，该投影镜头的光学结构设计较为简单，减少了镜片数量，可以节约镜片成本。
在一个实施例中，在长焦模式下，第一透镜组10与第二透镜组20之间的空气间隔为L11，第二透镜组20与第三透镜组30之间的空气间隔为L22；在短焦模式下，第一透镜组10与第二透镜组20之间的空气间隔为L22，第二透镜组20与第三透镜组30之间的空气间隔为L11；其中，L11为投影镜头的光学总长的17%~21%，L22为投影镜头的光学总长的2%~4%。
可选地，该投影镜头的光学总长为75mm~85mm。如图1所示，在投影镜头处于长焦模式下，第二透镜组20与第一透镜组10之间的空气间隔占***总长的17%~21%，第二透镜组20与第三透镜组30之间的空气间隔为占***总长的2%~4%。即，在投影镜头处于长焦模式下，第二透镜组20与第一透镜组10之间的空气间隔A为12.75mm~17.85mm，第二透镜组20与第三透镜组30之间的空气间隔B为1.5mm~3.4mm。
如图6所示，在投影镜头处于短焦模式下，第二透镜组20与第一透镜组10之间的空气间隔占***总长的2%~4%，第二透镜组20与第三透镜组30之间的空气间隔为占***总长的17%~21%。即，在投影镜头处于短焦模式下，第二透镜组20与第一透镜组10之间的空气间隔A为1.5mm~3.4mm，第二透镜组20与第三透镜组30之间的空气间隔B为12.75mm~17.85mm。
在本实施例中，对于不同变焦模式，可以合理调整第二透镜组与第一透镜组之间的空气间隔、以及第二透镜组与第三透镜组之间的空气间隔，这样，可以保证在不同变焦模式下，该投影镜头均可以获得清晰的投影画面。并且，有利于降低投影镜头的公差敏感度。
在一个实施例中，请继续参见图1和图6，第一透镜组10包括第一透镜11和第二透镜12，第一透镜11与第二透镜12相邻的两个表面相互胶合。
可选地，第一透镜11的光焦度为负，第二透镜12的光焦度为正。
可选地，第二透镜12的折射率小于第一透镜11的折射率。
在本实施例中，第一透镜组可以作为调焦组，在通过第二透镜组调整焦距之后，可以控制控制第一透镜组10前后移动，以调整投影画面的清晰度。
在本实施例中，第一透镜11具有负光焦度，第二透镜12具有正光焦度。进一步地，透镜的光焦度与透镜的弯曲程度和折射率决定的。如图1和图6所示，第二透镜12的弯曲程度大于第一透镜11，基于此，设计第二透镜12的折射率小于第一透镜11的折射率。这样，通过将第一透镜11和第二透镜12胶合组成双胶合透镜，可以消除光学成像过程中的色差。例如可以将色差控制在＜2μm。
需要说明的是，光焦度是指像方光束会聚度与物方光束会聚度的差值，其可以用来表征光学结构偏振光线的能力。其中，具有负光焦度的镜片一般是中间较薄、周边比较厚的透镜，其又可以称为凹透镜，具有发散光线的作用。其中，具有正光焦度的镜片一般是中间较厚、周边比较薄的一种透镜，其又可以称为凸透镜，具有汇聚光线的作用。
可选地，第一透镜组10的有效焦距为840mm~870mm。
在本实施例中，通过具有负光焦度的第一透镜11和具有正光焦度第二透镜12胶合组成的第一透镜组，可以保证投影画面在1.5~5米范围内清晰，从而提高投影镜头的成像质量。
在一个实施例中，第二透镜组20包括依次设置的第三透镜21、第四透镜22和第五透镜23，第四透镜22与第五透镜23相邻的两个表面相互胶合。
示例性地，第二透镜组20可以由三个透镜组成。如图1和图6所示，第二透镜组20由物方到像方沿同一光轴依次包括第三透镜21、第四透镜22和第五透镜23，其中，第四透镜22与第五透镜23胶合组成双胶合透镜，可以消除光学成像过程中的色差。
可选地，第二透镜组20的有效焦距为﹣34mm~﹣29mm。
在本实施例中，通过前后移动第二透镜组，可以使投影镜头的***焦距在20~30mm范围内变化，完成1.5倍变焦的效果。
在一个实施例中，第三透镜组30包括依次设置的第六透镜31、第七透镜32、第八透镜33、第九透镜34和第十透镜35；其中，第三透镜组30的有效焦距为23mm~27mm。
在一个实施例中，投影镜头还包括光阑40，光阑40位于第七透镜32与第八透镜33之间；其中，在投影镜头在长焦模式与短焦模式之间切换时，光阑40与图像源之间的相对距离保持不变。
示例性地，第三透镜组30可以由五个透镜组成。如图1和图6所示，第三透镜组30由物方到像方沿同一光轴依次包括：第六透镜31、第七透镜32、第八透镜33、第九透镜34和第十透镜35。其中，光阑40位于第七透镜32与第八透镜33之间。在投影镜头的变焦模式发生变化时，由于第三透镜组的位置是固定的，光阑40与图像源50之间的相对距离也保持不变。
其中，光阑40例如为孔径光阑。光阑40可用于限制通过的投影光线的直径，调节射出投影镜头的光通量，同时减少其他透镜经过反射产生的杂散光干扰，从而使投影光线的成像更加清晰。
通常，光阑40的孔径为一个固定值，例如，5mm。当然，为了灵活调整成像清晰度，使投影镜头能够更好的适应高低分辨率的切换，还可以将光阑40设置为可以调整孔径大小的方式。
在本实施例中，将光阑设置在第三透镜组中，这样，在投影镜头的焦距发生变化时，由于第三透镜组是固定不移动的，可以保证光阑与图像源之间的相对距离保持不变，使得投影镜头的***F数保持在1.7±0.1以内，从而可以保证投影镜头的进光量的一致性，使得在投影镜头的焦距发生变化时投影画面的亮度保持不变。
在一个实施例中，所述第一透镜组、所述第二透镜组和所述第三透镜组中所包括的透镜均为玻璃球面镜。
也就是说，如图1和图6示出的第一透镜11、第二透镜12、第三透镜21、第四透镜22、第五透镜23、第六透镜31、第七透镜32、第八透镜33、第九透镜34和第十透镜35的透镜类型均为玻璃球面镜。
在本实施例中，由于玻璃材质具有耐高温、受热畸变率低的特性，该投影镜头的所有透镜均采用玻璃球面镜，这样，该投影镜头对温度变化不敏感，可以应用于超高温与超低温环境。使得该投影镜头可以。
这里需要说明的是，本领域技术人员可以根据具体需要对投影镜头中各个透镜的材质进行合理的选择，本申请实施例中对此不作限制。
在一个实施例中，请继续参见图1和图6，该投影镜头还包括图像源50。图像源50位于第三透镜组30背离第二透镜组20的一侧，图像源50用于投射投影光线。
示例性地，图像源50可选用数字微镜元件（Digital Micromirror Device，DMD）芯片。DMD芯片是由多个按矩阵方式排列的数字微反射镜组成，工作时每个微反射镜都能够朝正反两个方向进行偏转并锁定，从而使光线按既定的方向进行投射，并且以数万赫兹的频率进行摆动，将来自照明光源的光束通过微反射镜的翻转反射进入光学***成像在屏幕上。DMD芯片具有分辨率高，信号无需数模转换等优点。示例性地，图像源50也可以选用硅上液晶（LiquidCrystal On Silicon，LCOS）芯片或其他可用于出射光线的显示元件，本申请对此不作限制。
在一个实施例中，请继续参见图1和图6，该投影镜头还包括棱镜60。棱镜60靠近第三透镜组30设置。
棱镜60可用于将投影镜头搭配的图像源50，并将相应的投影光线传播至第三透镜组、第二透镜组和第一透镜组，以便后续投影图像的显示。
在一个实施例中，请继续参见图1和图6，该投影镜头还包括透光保护器件70，透光保护器件70位于棱镜60与图像源50之间。
透光保护器件70可以为一透明玻璃板。透明玻璃板例如可以盖设于图像源50的出光面，能够在保证很好的透光率的前提下，有效保护图像源50，防止外界的灰尘进入图像源50。
在一个实施例中，请继续参见图1和图6，该投影镜头还包括振镜80，振镜80位于棱镜60与第三透镜组30之间。振镜80可以提高图像源50输出的图像的分辨率。
在一个实施例中，请参见图11，其示出了用于加工该投影透镜的镜筒的凸轮曲线。具体来讲，图中示出了曲线1和曲线2，其中，曲线1为第二透镜组与第一透镜组之间的空气间隔A与投影镜头的焦距的变化曲线，曲线2为第二透镜组与第三透镜组之间的空气间隔B与投影镜头的焦距的变化曲线。由图可以看出，随着投影镜头的焦距的增大，第二透镜组与第一透镜组之间的空气间隔A逐渐增大，第二透镜组与第三透镜组之间的空气间隔B则逐渐减小。例如，在投影镜头的焦距为32.4mm时，空气间隔A为15.275mm，空气间隔B为2.435mm；还例如，在投影镜头的焦距为29.6mm时，空气间隔A为11.898mm，空气间隔B为6.865mm；还例如，在投影镜头的焦距为26.8mm时，空气间隔A为8.55mm，空气间隔B为10.39mm；还例如，在投影镜头的焦距为24mm时，空气间隔A为5.26mm，空气间隔B为13.282mm；还例如，在投影镜头的焦距为21.2mm时，空气间隔A为1.992mm，空气间隔B为15.655mm。在本实施例中，用于加工该投影透镜的镜筒的凸轮曲线平滑无拐点，曲线的斜率基本一致，可以保证投影镜头的焦距均匀变化，提升投影镜头的变焦性能。
此外，如前述实施例所述，本实施例提供的10片式1.5倍变焦投影镜头，变焦范围可达到20mm~30mm，可实现成像的像圆直径为6mm~7mm，***F数为1.65~1.75，视场角为4°~9°。
其中，F数指投影镜头的光圈比。具体地，光圈比是指焦距与光圈直径的比值，当光圈比越小时，投影镜头的相对口径越大，通光量越大；当光圈比越大时，投影镜头的相对口径越小，通光量越小。本申请的投影镜头为大光圈F，极大程度上满足了投影镜头对亮度的要求。
其中，投射比是指投影距离与投影画面宽度的比值。
其中，视场角在光学工程中又称视场，视场角的大小决定了光学仪器的视野范围，视场角可用FOV表示。本申请的投影镜头具备较大的视场角。
本申请实施例的方案中，该投影镜头仅包括一个变焦组，即，第二透镜组，可以实现投影镜头的变焦功能。相比其他采用两个甚至更多变焦组的投影镜头，本申请实施例的投影镜头减少了变焦组的数量，降低了加工难度，提高了投影镜头加工的稳定性。此外，如前述实施例所述，本实施例提供了一种10片式1.5倍变焦投影镜头，在保证投影镜头具有较好的变焦性能的同时，该投影镜头的光学结构设计较为简单，减少了镜片数量，可以节约镜片成本。
为了进一步优化投影镜头的性能，以下采用四个例子进行说明。
实施例1
如图1所示，投影镜头由物方到像方沿同一光轴依次包括：第一透镜11、第二透镜12、第三透镜21、第四透镜22、第五透镜23、第六透镜31、第七透镜32、光阑40、第八透镜33、第九透镜34和第十透镜35。
在该实施例中，第一透镜组10由第一透镜11和第二透镜12组成，第一透镜11和第二透镜12胶合连接形成双胶合透镜，其中，第一透镜的光焦度为负，第二透镜的光焦度为正，第二透镜的折射率小于第一透镜的折射率。
第二透镜组20由第三透镜21、第四透镜22和第五透镜23组成，且第四透镜22和第五透镜23胶合连接形成双胶合透镜。其中，在第二透镜组20中，第三透镜21的朝向物方一侧的表面为凹面，朝向像方一侧的表面为凸面；第四透镜22的朝向物方一侧的表面和朝向像方一侧的表面均为凹面；第五透镜23的朝向物方一侧的表面为凸面，朝向像方一侧的表面为凹面。第二透镜组20可沿光轴在第一透镜组10与第三透镜组30之间移动，以实现长焦模式和短焦模式的切换；在第二透镜组20位于靠近第三透镜组30的第一位置时，投影镜头切换至长焦模式；在第二透镜组20位于靠近第一透镜组10的第二位置时，投影镜头切换至短焦模式。
第三透镜组30由第六透镜31、第七透镜32、第八透镜33、第九透镜34和第十透镜35。其中，在第三透镜组30中，第六透镜31的朝向物方一侧的表面为平面，朝向像方一侧的表面为凸面；第七透镜32的朝向物方一侧的表面为凸面，朝向像方一侧的表面为凹面；第八透镜33的朝向物方一侧的表面和朝向像方一侧的表面均为凹面；第九透镜34的朝向物方一侧的表面为凹面，朝向像方一侧的表面为凸面；第十透镜35的朝向物方一侧的表面为凸面，朝向像方一侧的表面为平面。
在该实施例中，投影镜头的***有效焦距为20mm~30mm。第一透镜11的有效焦距范围为145mm~150mm，第二透镜12的有效焦距范围为1400mm~1500mm，第三透镜21的有效焦距范围为140mm~145mm，第四透镜22的有效焦距范围为810mm~820mm，第五透镜23的有效焦距范围为﹣55mm~﹣50mm，第六透镜31的有效焦距范围为40mm~45mm，第七透镜32的有效焦距范围为23mm~27mm，第八透镜33的有效焦距范围为﹣10mm~﹣8mm，第九透镜34的有效焦距范围为30mm~35mm，第十透镜35的有效焦距范围为20mm~25mm。
请参见表1，其中包含上述各个透镜的在投影透镜处于长焦模式下的具体参数。其中，序号间隔位置的厚度表示为相邻两个透镜之间的距离。镜片序号按照透镜所处的位置设定，例如，靠近图像源（最右侧）的第十透镜的镜片序号为10，还例如，靠近物方（最左侧）的第一透镜和第二透镜组成的双胶合透镜的镜片序号为1/2。
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE001
请参见图3，其是本申请实施例1提供的投影镜头在长焦模式下的调制传递函数图。其中，该调制传递函数的横坐标为空间频率（Spatial Frequency in cycles per mm），纵坐标为OTF模量（Modulus of the OTF）。随着空间频率的增大，图像源显示的像素点的尺寸越小，对光线汇聚能力要求越高。由图可以看出，在空间频率处于0mm~93mm的区间内，该投影镜头的成像的OTF模值一直能够保持在0.5以上，即表示图像具有很高的成像质量，画面的清晰度极佳，说明该投影镜头在长焦模式下具有较好的成像质量。
请参见图4，其是本申请实施例1提供的投影镜头在长焦模式下的场曲与畸变图。其中，该场曲与畸变图的横坐标为百分比，纵坐标为视场。其中，场曲是指像场弯曲，主要用于表示投影镜头中，整个光束的交点与理想像点的不重合程度。畸变是指物体通过投影镜头成像时，物体不同部分有不同的放大率的像差，畸变会导致物像的相似性变坏，但不影响像的清晰度。根据图4可知，在最大视场5.35mm，畸变小于1％，满足人眼观看要求。
请参见图5，其是本申请实施例1提供的投影镜头在长焦模式下的垂轴色差图，其中，该垂轴色差图的尺寸单元，纵坐标为视场。垂轴色差是指又称为倍率色差，主要是指像方的一根复色主光线，因折射***存在色散，在物方出射时变成多根光线，氢蓝光与氢红光在像面上的焦点位置的差值。根据图5可知，在最大视场3mm，最大垂轴色差为1.2μm，即，投影镜头的垂轴色差＜2.5μm，成像拖影程度极低，成像质量较好。
如图6所示，在投影镜头处于短焦模式下，第二透镜组与第一透镜组之间的空气间隔（即，第二透镜与第三透镜之间的空气间隔）、第二透镜组与第三透镜组之间的空气间隔（即，第五透镜与第六透镜之间的空气间隔）与长焦模式下不同。
请参见表2，其中包含中上述各个透镜的在投影透镜处于短焦模式下的具体参数。
表2
Figure DEST_PATH_IMAGE002
请参见图8，其是本申请实施例1提供的投影镜头在短焦模式下的调制传递函数图。其中，该调制传递函数的横坐标为空间频率（Spatial Frequency in cycles per mm），纵坐标为OTF模量（Modulus of the OTF）。随着空间频率的增大，图像源显示的像素点的尺寸越小，对光线汇聚能力要求越高。由图可以看出，在空间频率处于0mm~93mm的区间内，该投影镜头的成像的OTF模值一直能够保持在0.5以上，即表示图像具有很高的成像质量，画面的清晰度极佳，说明该投影镜头在短焦模式下具有较好的成像质量。
请参见图9，其是本申请实施例1提供的投影镜头在短焦模式下的场曲与畸变图。其中，该场曲与畸变图的横坐标为百分比，纵坐标为视场。其中，场曲是指像场弯曲，主要用于表示投影镜头中，整个光束的交点与理想像点的不重合程度。畸变是指物体通过投影镜头成像时，物体不同部分有不同的放大率的像差，畸变会导致物像的相似性变坏，但不影响像的清晰度。根据图9可知，在最大视场8.0mm，畸变小于1％，满足人眼观看要求。
请参见图10，其是本申请实施例1提供的投影镜头在短焦模式下的垂轴色差图，其中，该垂轴色差图的尺寸单元，纵坐标为视场。垂轴色差是指又称为倍率色差，主要是指像方的一根复色主光线，因折射***存在色散，在物方出射时变成多根光线，氢蓝光与氢红光在像面上的焦点位置的差值。根据图10可知，在最大视场3mm，最大垂轴色差为2μm，即，投影镜头的垂轴色差＜2.5μm，成像拖影程度极低，成像质量较好。
本实施例1提供的投影镜头能够达到的效果为：1.5倍变焦。投影镜头的***有效焦距：20mm~30mm。视场角为：4°~9°；像圆直径：6mm~7mm；投影镜头的***F数：1.65~1.75。
实施例2
如图12所示，实施例2与实施例1的区别在于：各个透镜的曲率半径、厚度的参数不同。
请参见表3，其中包含上述各个透镜的在投影透镜处于长焦模式下的具体参数。
表3
Figure DEST_PATH_IMAGE003
请参见图13，其是本申请实施例2提供的投影镜头在长焦模式下的调制传递函数图。其中，该调制传递函数的横坐标为空间频率（Spatial Frequency in cycles per mm），纵坐标为OTF模量（Modulus of the OTF）。随着空间频率的增大，图像源显示的像素点的尺寸越小，对光线汇聚能力要求越高。由图可以看出，在空间频率处于0mm~93mm的区间内，该投影镜头的成像的OTF模值一直能够保持在0.5以上，即表示图像具有很高的成像质量，画面的清晰度极佳，说明该投影镜头在长焦模式下具有较好的成像质量。
如图14所示，在投影镜头处于短焦模式下，第二透镜组与第一透镜组之间的空气间隔（即，第二透镜与第三透镜之间的空气间隔）、第二透镜组与第三透镜组之间的空气间隔（即，第五透镜与第六透镜之间的空气间隔）与长焦模式下不同。
请参见表4，其中包含上述各个透镜的在投影透镜处于短焦模式下的具体参数。
表4
Figure DEST_PATH_IMAGE004
请参见图15，其是本申请实施例2提供的投影镜头在短焦模式下的调制传递函数图。其中，该调制传递函数的横坐标为空间频率（Spatial Frequency in cycles per mm），纵坐标为OTF模量（Modulus of the OTF）。随着空间频率的增大，图像源显示的像素点的尺寸越小，对光线汇聚能力要求越高。由图可以看出，在空间频率处于0mm~93mm的区间内，该投影镜头的成像的OTF模值一直能够保持在0.5以上，即表示图像具有很高的成像质量，画面的清晰度极佳，说明该投影镜头在短焦模式下具有较好的成像质量。
本实施例2提供的投影镜头能够达到的效果为：1.5倍变焦。投影镜头的***有效焦距：20mm~30mm。视场角为：4°~9°；像圆直径：6mm~7mm；投影镜头的***F数：1.65~1.75。
实施例3
如图16所示，实施例3与实施例1的区别在于：各个透镜的曲率半径、厚度的参数不同。
请参见表5，其中包含上述各个透镜的在投影透镜处于长焦模式下的具体参数。
表5
Figure DEST_PATH_IMAGE005
请参见图17，其是本申请实施例3提供的投影镜头在长焦模式下的调制传递函数图。其中，该调制传递函数的横坐标为空间频率（Spatial Frequency in cycles per mm），纵坐标为OTF模量（Modulus of the OTF）。随着空间频率的增大，图像源显示的像素点的尺寸越小，对光线汇聚能力要求越高。由图可以看出，在空间频率处于0mm~93mm的区间内，该投影镜头的成像的OTF模值一直能够保持在0.5以上，即表示图像具有很高的成像质量，画面的清晰度极佳，说明该投影镜头在长焦模式下具有较好的成像质量。
如图18所示，在投影镜头处于短焦模式下，第二透镜组与第一透镜组之间的空气间隔（即，第二透镜与第三透镜之间的空气间隔）、第二透镜组与第三透镜组之间的空气间隔（即，第五透镜与第六透镜之间的空气间隔）与长焦模式下不同。
请参见表6，其中包含上述各个透镜的在投影透镜处于短焦模式下的具体参数。
表6
Figure DEST_PATH_IMAGE006
请参见图19，其是本申请实施例3提供的投影镜头在短焦模式下的调制传递函数图。其中，该调制传递函数的横坐标为空间频率（Spatial Frequency in cycles per mm），纵坐标为OTF模量（Modulus of the OTF）。随着空间频率的增大，图像源显示的像素点的尺寸越小，对光线汇聚能力要求越高。由图可以看出，在空间频率处于0mm~93mm的区间内，该投影镜头的成像的OTF模值一直能够保持在0.5以上，即表示图像具有很高的成像质量，画面的清晰度极佳，说明该投影镜头在短焦模式下具有较好的成像质量。
本实施例3提供的投影镜头能够达到的效果为：1.5倍变焦。投影镜头的***有效焦距：20mm~30mm。视场角为：4°~9°；像圆直径：6mm~7mm；投影镜头的***F数：1.65~1.75。
实施例4
如图20所示，实施例4与实施例1的区别在于：各个透镜的曲率半径、厚度的参数不同。
请参见表7，其中包含上述各个透镜的在投影透镜处于长焦模式下的具体参数。
表7
Figure DEST_PATH_IMAGE007
请参见图21，其是本申请实施例4提供的投影镜头在长焦模式下的调制传递函数图。其中，该调制传递函数的横坐标为空间频率（Spatial Frequency in cycles per mm），纵坐标为OTF模量（Modulus of the OTF）。随着空间频率的增大，图像源显示的像素点的尺寸越小，对光线汇聚能力要求越高。由图可以看出，在空间频率处于0mm~93mm的区间内，该投影镜头的成像的OTF模值一直能够保持在0.5以上，即表示图像具有很高的成像质量，画面的清晰度极佳，说明该投影镜头在长焦模式下具有较好的成像质量。
如图22所示，在投影镜头处于短焦模式下，第二透镜组与第一透镜组之间的空气间隔（即，第二透镜与第三透镜之间的空气间隔）、第二透镜组与第三透镜组之间的空气间隔（即，第五透镜与第六透镜之间的空气间隔）与长焦模式下不同。
请参见表8，其中包含上述各个透镜的在投影透镜处于短焦模式下的具体参数。
表8
Figure DEST_PATH_IMAGE008
请参见图23，其是本申请实施例4提供的投影镜头在短焦模式下的调制传递函数图。其中，该调制传递函数的横坐标为空间频率（Spatial Frequency in cycles per mm），纵坐标为OTF模量（Modulus of the OTF）。随着空间频率的增大，图像源显示的像素点的尺寸越小，对光线汇聚能力要求越高。由图可以看出，在空间频率处于0mm~93mm的区间内，该投影镜头的成像的OTF模值一直能够保持在0.5以上，即表示图像具有很高的成像质量，画面的清晰度极佳，说明该投影镜头在短焦模式下具有较好的成像质量。
本实施例4提供的投影镜头能够达到的效果为：1.5倍变焦。投影镜头的***有效焦距：20mm~30mm。视场角为：4°~9°；像圆直径：6mm~7mm；投影镜头的***F数：1.65~1.75。
本申请实施例还提供了一种投影设备，所述投影设备包括壳体，及如上所述的投影镜头，所述投影镜头设置于所述壳体。
其中的投影镜头的具体结构可参见上述的各个实施例。
由于本申请的投影设备采用上述所有实施例的投影镜头，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。
虽然已经通过示例对本申请的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本申请的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本申请的范围由所附权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种投影镜头，其特征在于，所述投影镜头由从物方到像方沿同一光轴依次排列的第一透镜组、第二透镜组及第三透镜组组成，其中，所述第一透镜组由第一透镜和第二透镜组成，且所述第一透镜与所述第二透镜相邻的两个表面相互胶合，所述第二透镜组由依次设置的第三透镜、第四透镜和第五透镜组成，且所述第四透镜与所述第五透镜相邻的两个表面相互胶合；所述第三透镜组由依次设置的第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜和第十透镜组成；
所述第二透镜组可沿所述光轴在所述第一透镜组与所述第三透镜组之间移动；
在所述第二透镜组位于靠近所述第三透镜组的第一位置时，所述投影镜头切换至长焦模式；
在所述第二透镜组位于靠近所述第一透镜组的第二位置时，所述投影镜头切换至短焦模式；
其中，所述投影镜头的***焦距为20mm~30mm，所述第一透镜组的有效焦距为840mm~870mm，所述第二透镜组的有效焦距为﹣34mm~﹣29mm，所述第三透镜组的有效焦距为23mm~27mm。
2.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，
在所述长焦模式下，所述第一透镜组与所述第二透镜组之间的空气间隔为L11，所述第二透镜组与所述第三透镜组之间的空气间隔为L22；
在所述短焦模式下，所述第一透镜组与所述第二透镜组之间的空气间隔为L22，所述第二透镜组与所述第三透镜组之间的空气间隔为L11；
其中，L11为所述投影镜头的光学总长的17%~21%，L22为所述投影镜头的光学总长的2%~4%。
3.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第一透镜的光焦度为负，所述第二透镜的光焦度为正。
4.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第二透镜的折射率小于所述第一透镜的折射率。
5.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头还包括光阑，所述光阑位于所述第七透镜与所述第八透镜之间；
其中，在所述投影镜头在所述长焦模式与所述短焦模式之间切换时，所述光阑与图像源之间的相对距离保持不变。
6.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述第一透镜组、所述第二透镜组和所述第三透镜组中所包括的透镜均为玻璃球面镜。
7.一种投影设备，其特征在于，所述投影设备包括：
壳体；以及
如权利要求1至6中任一项所述的投影镜头，所述投影镜头设置于所述壳体。
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