技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超短焦技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種反射式超短焦投影系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

自從短焦技術(shù)應(yīng)用于投影機(jī)之后，就受到很多人的關(guān)注。短焦技術(shù)可以大大縮短投影距離，讓小空間也可以投射出大畫面，擺脫了投影距離對投影機(jī)的限制。目前，中國已發(fā)展成為視像行業(yè)相關(guān)產(chǎn)品和系統(tǒng)的全球最大制造基地和消費市場。短焦投影機(jī)不僅克服了投影機(jī)的強(qiáng)光能直射入演講者眼睛，帶來直接刺激，影響視力健康的問題，達(dá)到了在最小空間內(nèi)實現(xiàn)清晰大畫面的最佳分享，而且安裝方便，節(jié)省空間，能帶來很好的用戶體驗。

在現(xiàn)有的技術(shù)中，實現(xiàn)超短焦的投影主要有兩種技術(shù)：一種采用魚眼式投影鏡頭的短焦技術(shù)，另一種則是采用反射鏡式投影鏡頭的超短焦技術(shù)。 采用魚眼式鏡頭的短焦技術(shù)，由于技術(shù)上的原因，往往會造成梯形彎曲畸變量非常大，從而導(dǎo)致投影畫面周邊的曲線往往會被彎曲。采用自由曲面鏡頭/反射鏡的超短焦技術(shù)不僅畸變量小，投影畫面變形量小，而且投影距離也較魚眼式的鏡頭縮短了很多。不過采用自由曲面反射鏡技術(shù)存在著設(shè)計方法與計算公式復(fù)雜，且其所要求的制作工藝很難掌握等問題。且傳統(tǒng)投影系統(tǒng)中常用反射鏡來反射光線，但是反射鏡在投影系統(tǒng)中不易安裝，且不能完全的反射光線，造成光線亮度的損失，影響投影畫面的亮度。

國家專利局于2013年11月25日公開了一篇專利申請?zhí)枮?01310604016.9，名稱為一種曲面反射式超短焦投影鏡頭的發(fā)明專利。此專利公開了如下技術(shù)方案：包括鏡頭后組和鏡頭前組，其中，所述鏡頭前組包括一曲面反射單元。根據(jù)上述方式，本發(fā)明提供的曲面反射式超短焦投影鏡頭，通過使用曲面鏡頭后組設(shè)置在鏡頭前組的前向光線傳播路徑上，所述曲面鏡頭后組用于將鏡頭后組出射的光線反射出去，從而實現(xiàn)超短焦投影的目的，且增加了視場角。但是此專利采用多片離軸式鏡片，裝配要求高。

國家專利局于2014年3月28日公開了一篇專利申請?zhí)枮?01420149792.4，名稱為一種反射式超短焦投影系統(tǒng)的發(fā)明專利。此專利公開了如下技術(shù)方案：包括反射式超短焦投影儀、計算機(jī)和紅外電子筆，所述計算機(jī)上的一端口通過或者視頻線與反射式超短焦投影儀上的一端口相連，所述計算機(jī)上的二端口通過連接線與反射式超短焦投影儀上的二端口相連，在所述反射式超短焦投影儀內(nèi)設(shè)有紅外圖像傳感器。本發(fā)明可以超短距離投影，節(jié)約使用空間，投影清晰度高，使用成本。但是此專利尺寸較大，不方便攜帶。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的問題是提供一種攜帶方便、便于安裝且?guī)砀玫漠嬞|(zhì)體驗的反射式超短焦投影儀的鏡頭組。為此，現(xiàn)提出如下技術(shù)方案。

一種反射式超短焦投影系統(tǒng)，包括反射式超短焦投影鏡頭，所述反射式超短焦投影鏡頭包括鏡頭前組和與所述鏡頭前組具有相同的主光軸的鏡頭后組，所述鏡頭后組包括DMD芯片和投影成像鏡頭組，所述DMD芯片下方設(shè)有一直角棱鏡，光源發(fā)出的光線通過DMD芯片進(jìn)入直角棱鏡發(fā)生反射，反射后的光進(jìn)入投影成像鏡頭組，所述投影成像鏡頭組與所述直角棱鏡的中心在一條水平線上且所述投影成像鏡頭組以此水平線為軸，從后到前排布有多片球面鏡片和非球面鏡片；所述鏡頭前組為自由曲面反射鏡，所述自由曲面反射鏡中心向上偏離所述水平線25mm，向右傾斜8°；所述投影成像鏡頭組的后端和自由曲面反射鏡的前端之間的水平距離為180mm。

對上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述投影成像鏡頭組包括12片球面鏡片和2片非球面鏡片，其中前2片為非球面鏡片，后12片為球面鏡片。

對上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述自由曲面反射鏡為凹面鏡或凸面鏡。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：

（1）本發(fā)明將自由曲面反射鏡和球面、非球面鏡頭組合成的投影成像鏡頭組相結(jié)合，構(gòu)成一種折反式光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明一方面利用自由曲面反射鏡擴(kuò)展修正了傳統(tǒng)魚眼投影系統(tǒng)中的像面因梯形變形而造成投影畫面邊緣模糊的問題，另一方面利用投影成像鏡頭組中的非球面鏡片校正像差，解決了短焦投影儀容易出現(xiàn)畫面失真的問題，給觀眾帶來更好的畫質(zhì)體驗。

（2）本發(fā)明采用直角棱鏡作為投影系統(tǒng)中的反射鏡，因為和普通的反射鏡相比，直角棱鏡更容易安裝，對機(jī)械應(yīng)力具有更好的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，利于生產(chǎn)中的裝配。因為有一直角，能夠?qū)⒐饩€全部反射進(jìn)投影成像鏡頭組，不會造成光線亮度的損失，保證了投影畫面的亮度。

（3）所述自由曲面反射鏡的中心偏離水平線25mm，向右偏離8°，由這樣的設(shè)計改變光路，增加光程，達(dá)到超短焦的投影效果，還增加了視場角。且投影成像鏡頭組的后端和自由曲面反射鏡的前端之間的水平距離為180mm，縮小了整個投影系統(tǒng)的尺寸，充分滿足迷你便攜的投影要求。

（4）本發(fā)明將投影成像組設(shè)計成多片鏡片同軸式組裝，便于生產(chǎn)中的裝配。

附圖說明

圖1 為本發(fā)明所述的一種反射式超短焦投影系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：DMD芯片-1；直角棱鏡-2；投影成像鏡頭組-3；自由曲面反射鏡-4；水平線-5。

具體實施方式

為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施方式，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

如附圖1所示的一種反射式超短焦投影系統(tǒng)，包括反射式超短焦投影鏡頭，所述反射式超短焦投影鏡頭包括鏡頭前組和與所述鏡頭前組具有相同的主光軸的鏡頭后組，所述鏡頭后組包括DMD芯片1和投影成像鏡頭組3，所述DMD芯片1下方設(shè)有一直角棱鏡2，光源發(fā)出的光線通過DMD芯片1進(jìn)入直角棱鏡2發(fā)生反射，反射后的光進(jìn)入投影成像鏡頭組3，所述投影成像鏡頭組3與所述直角棱鏡2的中心在一條水平線5上且所述投影成像鏡頭組3以此水平線5為軸，從后到前排布有多片球面鏡片和非球面鏡片；所述鏡頭前組為自由曲面反射鏡4，所述自由曲面反射鏡4的中心向上偏離所述水平線25mm，向右偏離8°；這樣的設(shè)計能夠讓自由曲面反射鏡改變光路，增加光程，達(dá)到超短焦的投影效果；所述投影成像鏡頭組3的后端和自由曲面發(fā)射鏡4的前端之間的水平距離為180mm，縮小投影系統(tǒng)的尺寸，能夠充分滿足迷你便攜德投影需求。

本發(fā)明將自由曲面反射鏡4和球面、非球面鏡頭組合成的投影成像鏡頭組3相結(jié)合，構(gòu)成一種折反式光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明一方面利用自由曲面反射鏡4擴(kuò)展修正了傳統(tǒng)魚眼投影系統(tǒng)中的像面因因梯形變形而造成投影畫面邊緣模糊的問題，另一方面利用投影成像鏡頭組3中的非球面鏡片校正像差，解決了短焦投影儀容易出現(xiàn)畫面失真的問題，給觀眾帶來更好的畫質(zhì)體驗。且本發(fā)明采用直角棱鏡2作為投影系統(tǒng)中的反射鏡，與普通反射鏡相比，直角棱鏡2更容易安裝，對機(jī)械應(yīng)力具有更好的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，利于生產(chǎn)中的裝配。因為有一直角，能夠?qū)⒐饩€全部反射進(jìn)投影成像鏡頭組3，不會造成光線亮度的損失，保證了投影畫面的亮度。

在本實施例中，所述投影成像鏡頭組3包括12片球面鏡片和2片非球面鏡片，其中前2片為非球面鏡片，后12片為球面鏡片。本發(fā)明將投影成像組3設(shè)計成多片鏡片同軸式組裝，便于生產(chǎn)中的裝配。

在本實施例中，所述自由曲面反射鏡4為凹面鏡或凸面鏡。

本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。