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    液晶 投影 显示 变焦 物镜
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    摘要
    申请专利号:

    CN200310108028.9

    申请日:

    2003.10.15

    公开号:

    CN1529193A

    公开日:

    2004.09.15

    当前法律状态:

    终止

    有效性:

    无权

    法律详情: 未缴年费专利权终止IPC(主分类):G02B 15/14申请日:20031015授权公告日:20051228终止日期:20151015|||专利权的转移IPC(主分类):G02B 15/14变更事项:专利权人变更前权利人:杭州华光光电有限公司变更后权利人:NEC显示器解决方案株式会社变更事项:地址变更前权利人:310007 中国浙江省杭州市西湖区玉古路149号409室变更后权利人:日本东京变更事项:共同专利权人变更前权利人:NEC显示器解决方案株式会社登记生效日:20100603|||专利权人的姓名或者名称、地址的变更IPC(主分类):G02B 15/14变更事项:专利权人变更前:杭州华光光电有限公司变更后:杭州华光光电有限公司变更事项:地址变更前:310027 浙江省杭州市西湖区浙大路38号光电系变更后:310007 中国浙江省杭州市西湖区玉古路149号409室变更事项:共同专利权人变更前:NEC显示器解决方案株式会社变更后:NEC显示器解决方案株式会社|||专利权人的姓名或者名称、地址的变更变更事项:专利权人变更前:杭州华光光电有限公司 地址: 浙江省杭州市西湖区浙大路38号光电系 邮编: 310027; 日本电气视像技术株式会社 地址: 日本国变更后:杭州华光光电有限公司 地址: 浙江省杭州市西湖区浙大路38号光电系 邮编: 310027; NEC显示器解决方案株式会社 地址: 日本 东京|||授权|||实质审查的生效|||公开
    IPC分类号: G02B15/14; G02B9/60; G02F1/1335; G03B21/14 主分类号: G02B15/14; G02B9/60; G02F1/1335; G03B21/14
    申请人: 杭州华光光电有限公司; 日本电气视像技术株式会社
    发明人: 郑臻荣; 陆巍; 坂本翰雄; 浦野邦彦
    地址: 310027浙江省杭州市西湖区浙大路38号光电系
    优先权:
    专利代理机构: 杭州求是专利事务所有限公司 代理人: 张法高
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN200310108028.9

    授权公告号:

    ||||||||||||1234036||||||

    法律状态公告日:

    2016.12.07|||2010.07.14|||2010.07.14|||2008.09.10|||2005.12.28|||2004.11.17|||2004.09.15

    法律状态类型:

    专利权的终止|||专利申请权、专利权的转移|||专利权人的姓名或者名称、地址的变更|||专利权人的姓名或者名称、地址的变更|||授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种液晶投影显示变焦投影物镜。它依次具有调焦组G1、变焦组G2、G3、G4,固定组G5、正方棱镜、液晶板。本发明的优点是:1)采用大相对孔径设计,相对孔径F#=1.7~2.1,可以保证采用微透镜类型的液晶板具有高亮度输出;2)采用短焦距大视场角设计,能够在短投影距离下投影大的面积,设计在3m的投影距离下投射出100”的图像;3)采用像方远心设计,保证系统的光能输出效率和对比度;4)长后工作距设计,良好地校正像差,保证在屏幕上获得高清晰度图像。

    权利要求书

    1: 一种液晶投影显示变焦投影物镜,其特征在于它依次具有调焦组G1、变 焦组G2、G3、G4,固定组G5、正方棱镜2、液晶板1。
    2: 根据权利要求1所述的一种液晶投影显示变焦投影物镜,其特征在于所 说的调焦组G1采用负-正-负-负四片分离结构,合成焦距为负值,调焦组1的焦 距满足以下条件:-2.5<F1/F<-1.6,其中,F1为调焦组G1的组合焦距,F为系 统的整体焦距。
    3: 根据权利要求1所述的一种液晶投影显示变焦投影物镜,其特征在于所 说的变焦组G2由一个双胶合透镜和一个分离透镜组成。
    4: 根据权利要求1所述的一种液晶投影显示变焦投影物镜,其特征在于所 说的变焦组G3由一个双胶合透镜组成,用于校正畸变和场曲等轴外像差。
    5: 根据权利要求1所述的一种液晶投影显示变焦投影物镜,其特征在于所 说变焦组G4由一个负透镜、一个双胶合透镜和一个分离正透镜组成,主要用于 补偿变焦过程前组移动形成的各种像差,调焦组G4中的负透镜必须满足:Ab<35 Ab为负透镜的阿贝常数。
    6: 根据权利要求1所述的一种液晶投影显示变焦投影物镜,其特征在于所 说后固定组G5补偿,后固定组的焦距分配满足:2.5<F5/F<3.2其中,F5为后 固定组G5的组合焦距,F为系统的整体焦距。
    7: 根据权利要求1所述的一种液晶投影显示变焦投影物镜,其特征在于所 说调焦组G1和变焦组G2的移动距离范围d8为0.893~1.432,变焦组G2和变 焦组G3的移动距离范围d13为0.324~0.0033,变焦组G3和变焦组G4的移动 距离范围d16为0.420~0.4197,调焦组G4和变焦组G5的移动距离范围d23为 0.221~0.0033。

    说明书


    液晶投影显示变焦投影物镜

        ??????????????????????????技术领域

        本发明涉及一种液晶投影显示变焦投影物镜。

        ??????????????????????????背景技术

        液晶投影显示技术在近几年来发展迅速,大屏幕、高清晰度图像显示是液晶投影显示的主要优点,而且其体积小、重量轻,可广泛应用于电化教学、办公、商务以及广告娱乐等方面,应用前景十分广泛。液晶投影显示将计算机产生的数字VGA信号或其他视频信号经驱动电路在LCD液晶板形成图像源,通过照明系统将光源发出的光由液晶板调制后,再由投影物镜放大成像在屏幕上形成彩色图像。

        在液晶投影显示系统中,投影物镜具有重要的作用,系统的许多性能尤其是亮度、清晰度等与投影物镜密切相关。在液晶投影显示系统中,由于被照明物体(液晶板)和系统的工作要求,需要提供液晶板远心照明,同时由于需要提高系统的输出亮度,液晶板也经常采用带微透镜的结构,这相应增加了光线经液晶板后的相对孔径,而且,目前液晶投影系统要求尽可能地缩短镜头焦距,以能在短距离情况下投影大面积,因此,对于高效高亮度的液晶投影系统中,液晶投影镜头是一个短焦、大相对孔、反远距的远心变焦镜头。

        ??????????????????????????发明内容

        本发明的目的是提供一种液晶投影显示变焦投影物镜。

        它依次具有调焦组G1、变焦组G2、G3、G4,固定组G5、正方棱镜、液晶板。

        本发明的优点是:

        1)采用大相对孔径设计,相对孔径F#=1.7~2.1,可以保证采用微透镜类型的液晶板具有高亮度输出;

        2)采用短焦距大视场角设计,能够在短投影距离下投影大的面积,设计在3m的投影距离下投射出100”的图像;

        3)采用像方远心设计,保证系统的光能输出效率和对比度;

        4)长后工作距设计,良好地校正像差,保证在屏幕上获得高清晰度图像。

        ??????????????????????????附图说明

        图1是本发明的结构示意图;

        图2(a)是投影物镜在短焦段的结构示意图;

        图2(b)是投影物镜在长焦段的结构示意图;

        图3是投影物镜在短焦段的结构详细说明图;

        图4是投影物镜的变焦凸轮曲线;

        图5是投影物镜在短焦段的像差曲线;

        图6是投影物镜在中间焦段地像差曲线;

        图7是投影物镜在长焦焦段的像差曲线。

        ????????????????????????具体实施方式

        本发明为液晶投影显示提供短焦、大视场角、大相对孔径远心投影变焦物镜。如图1所示,系统为十一组十四片三个双胶合结构,采用机械补偿式变焦设计,共采用一个调焦组G1,一个后固定组G5,三个变焦组G2、G3、G4,设计还保证长后工作距以能够把投影屏幕的物面经棱镜2成像清晰到像面液晶板1上。

        调焦组G1在变焦过程保持固定,只在调焦过程有移动,以适应投影距离变化时调整调焦组1仍能保持像面清晰,调焦组G1采用负-正-负-负四片分离结构,合成焦距为负值,这样的结构能够保证由物面的入射光线经调焦组G1发散后,由后组成像,使整个系统主面后移,从而达到系统的长后工作距要求,同时视场角大的轴外光线经前组发散后,相对于后组来说视场角变小,从而达到广角的目的。调焦组1中第一片、第三片和第四片都采用弯月形结构,同时弯曲向光阑方向,这能保证大相对孔径要求,同时减小出射口径。调焦组1的焦距满足以下条件:

        -2.5<F1/F<-1.6??????????????????(1)

        其中,F1为调焦组G1的组合焦距,F为系统的整体焦距。

        条件(1)为调焦组的焦距分配,条件(1)为结构相差平衡必须满足的条件,当F1/F<-2.5时,整体结构就很难校正在大相对孔径条件下变焦所引起的像差,当F1/F>-1.6时,就会引起大的球差和畸变。

        系统变焦距过程通过移动变焦组G2、G3、G4相互之间的距离来实现,加上变焦过程保持固定的调焦组G1、后固定组G5共五组透镜系统,五组透镜系统的焦距分别为负-正-正-负-正结构,变焦组G2、G3、G4相互之间联动通过凸轮曲线实现,以保证变焦过程像差平衡和像面位置保持不变。

        变焦组G2由一个双胶合透镜和一个分离透镜组成,主要用于校正由大相对孔径引起的轴外像差,变焦组G3由一个双胶合透镜组成,用于校正畸变和场曲等轴外像差,变焦组G4由一个负透镜、一个双胶合透镜和一个分离正透镜组成,主要用于补偿变焦过程前组移动形成的各种像差。同时,调焦组G1,变焦组G2、G3、G4的系统像差要尽可能小,剩余的残留像差由后固定组G5补偿,后固定组的焦距分配满足:

        2.5<F5/F<3.2??????????????????????(2)

        其中,F5为后固定组G5的组合焦距,F为系统的整体焦距。

        条件(2)为后固定组G5的焦距分配,条件(2)为结构相差平衡必须满足的条件,当F5/F<2.5时,整体结构就很难校正在大相对孔径条件下变焦所引起的像差,当F5/F>3.2时,就会缩短系统的后工作距离,造成系统后截距不足以满足条件。

        同时,调焦组G4中的负透镜必须满足:

        Ab<35???????????????????????????????(3)

        Ab为负透镜的阿贝常数,条件(3)如果不满足,则很难校正系统的各类色差。

        图2(a)是系统在短焦端的结构示意图。变焦组G2、G3、G4相互距离更为紧凑。图2(b)是系统在长焦端的结构示意图,变焦组G2、G3、G4相互移开。

        图3是系统详细结构图,调焦组G1由负透镜L11、正透镜L12以及两个弯月形透镜L13、1L4组成;变焦组G2由透镜L21、透镜L22、透镜L23组成,透镜L21、L22组成双胶合透镜;变焦组G3由透镜L31、L32形成的双胶合透镜构成;变焦组G4由负透镜L41,透镜L42、透镜L43、透镜L44组成,透镜L42、透镜L43组合成双胶合透镜;后固定组G5由一片正透镜L51构成。

        表1为系统结构归一化后的详细参数:

        ???????????????????表1:系统结构详细参数??Surf?????Ri????Di??nd??Vd??说明????1?????2.7220????0.1000??1.5164??64.13??L11????2?????1.5990????0.2670????3?????4.9190????0.2240??1.7552??27.54??L12????4????-82.1292????0.0397????5?????2.3383????0.1933??1.5164??64.13??L13????6?????1.1503????0.2643????7?????5.3813????0.0833??1.5164??64.13??L14????8?????1.2327????d8????9????-1.3330????0.3523??1.6727??32.25??L21???10????-0.8050????0.0997??1.7282??28.35??L22???11????-1.3833????0.3323???12?????1.7493????0.2297??1.6921??54.58??L23???13????-10.8866????d13????14?????3.0000????0.2047??1.8063????25.38??L31????15????-4.4350????0.0810??1.5801????38.02??L32????16?????16.0183????d16????17????-1.8438????0.3640??1.8063????25.38??L41????18?????2.0840????0.1253????19????-102.5323????0.0897??1.8063????25.38??L42????20?????1.4450????0.4090??1.4875????70.12??L43????21????-1.7656????0.0363????22?????2.9436????0.3047??1.6936????49.19??L44????23????-6.8066????d23????24?????2.5933????0.3273??1.6921????54.58??L51????25????-6.0936????0.1667????26????Infinity????1.1667??1.5164????64.13????27????Infinity????0.1670????28????Infinity????0.0767??1.5164????64.13????29????Infinity????0.0000??IMA????Infinity

        其中,ri为由屏幕到像面依次的透镜的曲率半径,di为由屏幕到像面依次的透镜相互之间的间隔,nd为依次透镜的玻璃材料在d线的折射率,vd为依次透镜的阿贝常数。变焦过程中,d8、d13、d16、d23相互之间距离由凸轮带动改变。表2为各焦段的间距变化。

        ?????????????????????表2:各焦段间距变化????短焦段????中焦段??长焦段??焦距????1.0000????1.1500??1.300??相对孔??径????1.7500????2.0000??2.200??D8????1.4320????1.1390??0.893??D13????0.0033????0.1877??0.324??D16????0.4197????0.4100??0.420??D23????0.0033????0.1220??0.221

        图4是系统变焦过程中的凸轮曲线,在变焦过程中,变焦组G2、G3、G4的移动方向一致而且凸轮曲线规整无拐点,因而加工容差大,易于保证成品率。

        图5是透镜在短焦段的像差曲线。图5(a)为透镜的波像差,图5(b)为透镜的场曲和畸变曲线。

        图6是透镜在中间焦段的像差曲线。图6(a)为透镜的波像差,图6(b)为透镜的场曲和畸变曲线。

        图7是透镜在长焦段的像差曲线。图7(a)为透镜的波像差,图7(b)为透镜的场曲和畸变曲线。

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