折反式超短焦变焦投影镜头的设计

为了实现在短距离内投射出大视场、高清画面,降低超短焦投影的加工成本和装调难度,设计了一款不含非球面折射透镜的折反式超短焦变焦投影镜头。系统使用16.76mm(0.66in)DMD微透镜显示芯片,16片球面折射透镜和一片非球面反射镜,非球面反射镜能有效校正系统的畸变、抵消折射透镜组的场曲和像散。光学总长为250mm,投影距离是424~509mm,投射画面尺寸是2.286~2.794m(90~110in),视场角150°,投射比为0.21,水平、垂直TV畸变小于0.25%,相对照度大于90%,MTF在0.48lp/mm时大于0.5。样机测试结果显示各项指标满足系统设计要求,全玻璃透镜的设计易于加工和生产,有效降低超短焦投影系统的加工装配成本。

采用折反式成像的超短焦距投影物镜设计

为了使投影设备具有超短投影距离,实现大尺寸高清显示画面,设计了一款采用折反式成像光路的具有大相对孔径和小投射比的超短焦距投影物镜。系统使用12mm（0.47in）DMD微显示芯片,在450mm距离处实现了2032mm（80in）的投影画面,采用远心光路提高像面照度均匀性。基于微分几何原理和斯涅尔反射定律,建立自由曲面方程计算自由曲面轮廓线的离散点坐标,运用最小二乘法进行偶次非球面拟合得到非球面反射面,对大视场像差和畸变进行校正。物镜焦距为2.64mm、光学总长193mm、投射比0.25、F数1.83、视场角150°作为参数;各视场MTF值在单个像素对应的奈奎斯特频率处达到0.3以上,水平、垂直TV畸变小于0.5%,投影像面相对照度大于90%。各项指标满足系统设计要求,结构简单,易于加工和生产。

超广角数字通用型投影镜头设计

为了解决现有超广角数字投影镜头存在的缺陷和不足,并与不同类型和规格数字投影机的超广角投影匹配,给出了8组9片式超广角数字通用型投影镜头的光学系统设计.镜头焦距为8.76mm、全视场角达到97°、F数为2.12、后工作距离大于34mm、最大口径小于96mm、总长小于200mm,结构中加入了1个偶次非球面,较好地校正了轴外像差与畸变.用减少透镜数量和增大相对孔径的办法提高了像面照度;通过增大光阑慧差及减小像方半视场角,提高了像面相对照度,其值达97.46%以上.通过合理确定棱镜等效厚度及调整结构布局,使结构适配光学引擎中棱镜的有效光学厚度为16.5~23mm.设计的镜头分辨率达120lp/mm、全视场相对畸变绝对值小于1.5%.结果表明:该镜头可满足0.55in^0.76in 3LCD和1DLP类型的各种数字投影机的使用,最小投射比可达0.53∶1,投影画面偏移量最大达到389mm,结构简单,体形小,成本低,成像质量好,可批量化生产.

基于DMD的超短焦微型投影镜头设计

针对现有的大多数超短焦投影设备成本高、体积大、垂轴色差和畸变校正困难等问题,设计了一款基于DMD芯片的超短焦微型投影镜头,并对其进行了公差分析和热分析。该系统由7片镜片组成,大大简化了结构并降低了成本。系统的F数为1.7,焦距为1.65 mm,系统总长79.39 mm,投射比达到0.16,具有大孔径、大视场、小型化等特点。设计结果表明:系统全视场的调制传递函数(MTF)在空间截止频率93 lp/mm处均大于0.65,接近衍射极限;系统的垂轴色差控制在1.2μm以内,最大畸变为-2.17%,全视场相对照度大于0.95,满足设计要求。

背投显示中光学技术及其进展

背投显示作为最早的大屏幕显示设备,长久以来不断经历着技术革新。本文就背投显示中光学技术的发展作了简略的阐述。

适用于微型投影的同心多反射光学系统的研究

本文研究了一种适用于微型投影的同心多反射光学系统。因为投影应用场合对设备更小、更薄和更轻的需求旺盛,所以需要提高尺寸受限的投影性能。因此,系统的紧凑性成为追求微型投影系统设计的主要动机之一。本文就微型投影的同心多反射光学系统加以研究,其适用于使用玻璃成型过程的廉价大规模生产,成本低廉,对于微型成像市场有很强的吸引力。

分段环形曲面的光学描述和设计方法

提出了分段环形曲面的面型描述及设计方法。提出了一种从非球面到分段环形曲面的高精度转换方法来建立初始曲面,并讨论了分段环形曲面的优化策略、实现方法和约束条件。将所设计的分段环形曲面应用于一款超短焦投影物镜的设计和优化中,优化后的系统总长仅为155mm,最大畸变仅为1.36%。研究结果表明,该新型曲面可以提高光学系统设计的自由度和灵活性。