一种反射式超短焦投影系统的制作方法

技术领域

本发明属于超短焦技术领域，尤其涉及一种反射式超短焦投影系统。

背景技术：

自从短焦技术应用于投影机之后，就受到很多人的关注。短焦技术可以大大缩短投影距离，让小空间也可以投射出大画面，摆脱了投影距离对投影机的限制。目前，中国已发展成为视像行业相关产品和系统的全球最大制造基地和消费市场。短焦投影机不仅克服了投影机的强光能直射入演讲者眼睛，带来直接刺激，影响视力健康的问题，达到了在最小空间内实现清晰大画面的最佳分享，而且安装方便，节省空间，能带来很好的用户体验。

在现有的技术中，实现超短焦的投影主要有两种技术：一种采用鱼眼式投影镜头的短焦技术，另一种则是采用反射镜式投影镜头的超短焦技术。 采用鱼眼式镜头的短焦技术，由于技术上的原因，往往会造成梯形弯曲畸变量非常大，从而导致投影画面周边的曲线往往会被弯曲。采用自由曲面镜头/反射镜的超短焦技术不仅畸变量小，投影画面变形量小，而且投影距离也较鱼眼式的镜头缩短了很多。不过采用自由曲面反射镜技术存在着设计方法与计算公式复杂，且其所要求的制作工艺很难掌握等问题。且传统投影系统中常用反射镜来反射光线，但是反射镜在投影系统中不易安装，且不能完全的反射光线，造成光线亮度的损失，影响投影画面的亮度。

国家专利局于2013年11月25日公开了一篇专利申请号为201310604016.9，名称为一种曲面反射式超短焦投影镜头的发明专利。此专利公开了如下技术方案：包括镜头后组和镜头前组，其中，所述镜头前组包括一曲面反射单元。根据上述方式，本发明提供的曲面反射式超短焦投影镜头，通过使用曲面镜头后组设置在镜头前组的前向光线传播路径上，所述曲面镜头后组用于将镜头后组出射的光线反射出去，从而实现超短焦投影的目的，且增加了视场角。但是此专利采用多片离轴式镜片，装配要求高。

国家专利局于2014年3月28日公开了一篇专利申请号为201420149792.4，名称为一种反射式超短焦投影系统的发明专利。此专利公开了如下技术方案：包括反射式超短焦投影仪、计算机和红外电子笔，所述计算机上的一端口通过或者视频线与反射式超短焦投影仪上的一端口相连，所述计算机上的二端口通过连接线与反射式超短焦投影仪上的二端口相连，在所述反射式超短焦投影仪内设有红外图像传感器。本发明可以超短距离投影，节约使用空间，投影清晰度高，使用成本。但是此专利尺寸较大，不方便携带。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是提供一种携带方便、便于安装且带来更好的画质体验的反射式超短焦投影仪的镜头组。为此，现提出如下技术方案。

一种反射式超短焦投影系统，包括反射式超短焦投影镜头，所述反射式超短焦投影镜头包括镜头前组和与所述镜头前组具有相同的主光轴的镜头后组，所述镜头后组包括DMD芯片和投影成像镜头组，所述DMD芯片下方设有一直角棱镜，光源发出的光线通过DMD芯片进入直角棱镜发生反射，反射后的光进入投影成像镜头组，所述投影成像镜头组与所述直角棱镜的中心在一条水平线上且所述投影成像镜头组以此水平线为轴，从后到前排布有多片球面镜片和非球面镜片；所述镜头前组为自由曲面反射镜，所述自由曲面反射镜中心向上偏离所述水平线25mm，向右倾斜8°；所述投影成像镜头组的后端和自由曲面反射镜的前端之间的水平距离为180mm。

对上述方案的进一步改进，所述投影成像镜头组包括12片球面镜片和2片非球面镜片，其中前2片为非球面镜片，后12片为球面镜片。

对上述方案的进一步改进，所述自由曲面反射镜为凹面镜或凸面镜。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

（1）本发明将自由曲面反射镜和球面、非球面镜头组合成的投影成像镜头组相结合，构成一种折反式光学系统。本发明一方面利用自由曲面反射镜扩展修正了传统鱼眼投影系统中的像面因梯形变形而造成投影画面边缘模糊的问题，另一方面利用投影成像镜头组中的非球面镜片校正像差，解决了短焦投影仪容易出现画面失真的问题，给观众带来更好的画质体验。

（2）本发明采用直角棱镜作为投影系统中的反射镜，因为和普通的反射镜相比，直角棱镜更容易安装，对机械应力具有更好的稳定性和强度，利于生产中的装配。因为有一直角，能够将光线全部反射进投影成像镜头组，不会造成光线亮度的损失，保证了投影画面的亮度。

（3）所述自由曲面反射镜的中心偏离水平线25mm，向右偏离8°，由这样的设计改变光路，增加光程，达到超短焦的投影效果，还增加了视场角。且投影成像镜头组的后端和自由曲面反射镜的前端之间的水平距离为180mm，缩小了整个投影系统的尺寸，充分满足迷你便携的投影要求。

（4）本发明将投影成像组设计成多片镜片同轴式组装，便于生产中的装配。

附图说明

图1 为本发明所述的一种反射式超短焦投影系统的结构示意图。

附图标记：DMD芯片-1；直角棱镜-2；投影成像镜头组-3；自由曲面反射镜-4；水平线-5。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如附图1所示的一种反射式超短焦投影系统，包括反射式超短焦投影镜头，所述反射式超短焦投影镜头包括镜头前组和与所述镜头前组具有相同的主光轴的镜头后组，所述镜头后组包括DMD芯片1和投影成像镜头组3，所述DMD芯片1下方设有一直角棱镜2，光源发出的光线通过DMD芯片1进入直角棱镜2发生反射，反射后的光进入投影成像镜头组3，所述投影成像镜头组3与所述直角棱镜2的中心在一条水平线5上且所述投影成像镜头组3以此水平线5为轴，从后到前排布有多片球面镜片和非球面镜片；所述镜头前组为自由曲面反射镜4，所述自由曲面反射镜4的中心向上偏离所述水平线25mm，向右偏离8°；这样的设计能够让自由曲面反射镜改变光路，增加光程，达到超短焦的投影效果；所述投影成像镜头组3的后端和自由曲面发射镜4的前端之间的水平距离为180mm，缩小投影系统的尺寸，能够充分满足迷你便携德投影需求。

本发明将自由曲面反射镜4和球面、非球面镜头组合成的投影成像镜头组3相结合，构成一种折反式光学系统。本发明一方面利用自由曲面反射镜4扩展修正了传统鱼眼投影系统中的像面因因梯形变形而造成投影画面边缘模糊的问题，另一方面利用投影成像镜头组3中的非球面镜片校正像差，解决了短焦投影仪容易出现画面失真的问题，给观众带来更好的画质体验。且本发明采用直角棱镜2作为投影系统中的反射镜，与普通反射镜相比，直角棱镜2更容易安装，对机械应力具有更好的稳定性和强度，利于生产中的装配。因为有一直角，能够将光线全部反射进投影成像镜头组3，不会造成光线亮度的损失，保证了投影画面的亮度。

在本实施例中，所述投影成像镜头组3包括12片球面镜片和2片非球面镜片，其中前2片为非球面镜片，后12片为球面镜片。本发明将投影成像组3设计成多片镜片同轴式组装，便于生产中的装配。

在本实施例中，所述自由曲面反射镜4为凹面镜或凸面镜。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求范围内。