用于投影顯示系統(tǒng)的廣角投影透鏡技術(shù)方案

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】用于投影顯示系統(tǒng)的廣角投影透鏡
技術(shù)實現(xiàn)思路
盡管已描述了多種投影透鏡，但行內(nèi)仍認為將會受益于具有改善特性(如，高通過量、大視野、以及它們的組合)的(如緊湊型)投影透鏡。在一個實施例中，描述了下述廣角投影透鏡，其包括從屏幕側(cè)依次排列的具有負屈光力的第一透鏡組、具有正屈光力的第二透鏡組、具有正屈光力的第三透鏡組；以及具有正屈光力的第四透鏡組。至少一個透鏡組具有非球面表面。廣角投影透鏡的焦距(F)相對透鏡組中的每一個的焦距(Fp F2、&、和F4)的比率使得I Fi/F I >1. 3、F2/F>2、1〈F3/F〈2、并且1.5〈F4/F〈8。在另一個實施例中，描述了下述廣角投影透鏡，其具有50到85度范圍內(nèi)的視場角、1. 2到1. 8的F#、和不大于3. 5的最大直徑相對焦距的比率。在另一個實施例中，廣角投影透鏡具有50到85度范圍內(nèi)的視場角、1. 2到1. 8的F#、和不大于9. 0的總軌跡相對焦距的比率。在其他實施例中，描述了下述光學(xué)引擎，其包括照明系統(tǒng)、成像系統(tǒng)；和本文所述的廣角投影透鏡。描述了包括這種光學(xué)引擎的前投影和背投影顯示裝置。附圖說明圖1為可用于本專利技術(shù)的示例性光學(xué)引擎的示意圖；圖2為可用于本專利技術(shù)的示例性投影光學(xué)器件的示意圖；圖3A和3B分別示出了所實現(xiàn)的背投影顯示裝置的側(cè)視圖和等軸視圖。這些圖未按比例繪制，并且僅用于示例性目的。具體實施例方式本專利技術(shù)描述了適用于投影顯示系統(tǒng)的廣角投影透鏡。圖1示出了示例性光學(xué)引擎61的示意圖，該引擎具有下述部件中的一個或多個照明系統(tǒng)62或62’、成像系統(tǒng)64、聚焦機構(gòu)65、和投影光學(xué)器件66。盡管示出了兩個不同的照明系統(tǒng)62和62’，但通常僅使用一個照明系統(tǒng)。當(dāng)照明系統(tǒng)位于由附圖標記62標示的位置時，使用的成像器為反射型成像器。相比之下，當(dāng)照明系統(tǒng)位于由附圖標記62’標示的位置時，使用的成像器為透射型成像器。光學(xué)引擎可在投影屏幕68或觀看表面上生成圖像。由于觀看者和光學(xué)引擎位于投影屏幕的同一側(cè)，圖1示出了采用光學(xué)引擎61的前投影顯示系統(tǒng)。圖3A和3B示出了采用光學(xué)引擎110的背投影顯示系統(tǒng)。下面對光學(xué)引擎中的各個元件進行詳細的討論。照明系統(tǒng)62、62’可包括燈組件、濾光器(例如紅外線和/或紫外線拒波濾光器)、色分離裝置、和積分器。在一個示例性實施例中，燈組件包括反射器和燈。適用的市售燈包括(i)可得自荷蘭埃因霍溫(Eindhoven, The Netherlands)的飛利浦半導(dǎo)體公司(Philips Semiconductors)的Philips UHP型燈組件，其采用的是橢圓反射器，和(ii)可得自德國慕尼黑(Munich, Germany)的歐司朗有限股份公司(OSRAM GmBH)的OSRAMP-VIP250燈組件。其他適用的燈和燈組件結(jié)構(gòu)也可用于本專利技術(shù)。例如，可使用金屬鹵化物燈、或鹵鎢燈、或發(fā)光二極管(LED的)。可用于本專利技術(shù)實施例的濾光器、色輪和積分器的類型并不是關(guān)鍵的。在一個示例性實施例中，色分離裝置為成像器光源中的旋轉(zhuǎn)型紅/綠/藍(RGB)色序盤。示例性的市售色輪為得自列支敦士登巴爾查斯(Balzers, Liechtenstein)的優(yōu)利訊巴爾查斯有限公司(UNAXIS Balzers, LTD)的UNAXIS RGBW色輪。液晶RGB色序快門同樣可用于本專利技術(shù)的實施例。示例性的市售積分器為可得自優(yōu)利訊巴爾查斯有限公司(UNAXIS Balzers LTD.)的空心管型積分器。成像系統(tǒng)64包括成像器并且通常還包括電子器件。可用于本專利技術(shù)的有用的反射型成像器為可得自德克薩斯州達拉斯(Dallas，Texas)的德州儀器公司(TexasInstruments)的具有約22mm對角線尺寸的XGA數(shù)字微鏡器件(DMD)。作為另外一種選擇，可將透射型或反射型液晶顯示器用作成像器。在光學(xué)引擎中，成像器的表面被布置為基本上平行于投影屏幕的表面。對于一些具體實施而言，聚焦機構(gòu)65可通過將一個或多個下述透鏡裝配在可滑動的或有螺紋的底座(未示出)上實現(xiàn)，所述底座可通過手動或通過使用電子驅(qū)動機構(gòu)來調(diào)節(jié)。例如，聚焦可以通過使用變焦或縮放透鏡來實現(xiàn)。作為另外一種選擇，對于具有設(shè)定在光學(xué)引擎61和顯示屏68之間的預(yù)定固定位置的投影組件而言或者對于背投影應(yīng)用而言，不需要用戶聚焦。在一些具體實施中，屏幕68可包括多層材料，例如，被構(gòu)造為如美國專利No. 6，179，426中所述的多個菲涅耳元件。屏幕可被設(shè)計為控制光強分布沿水平方向播散，以適應(yīng)水平就位在屏幕前面的觀看者。屏幕的替代實施例可包括多層膜工藝、雙倍增亮膜(DBEF)工藝、或VIKUITI 工藝，這些工藝均得自明尼蘇達州圣保羅(Saint Paul, Minn)的3M公司。任選的是，可在任何表面(如，墻壁或其他結(jié)構(gòu)、或者標準顯示屏)上觀看生成的圖像。在優(yōu)選實施例中，本文所述的廣角投影透鏡為緊湊型的。投影透鏡的“緊湊性”可由多種物理特征來表征。在一個實施例中，描述了下述緊湊型投影透鏡，其具有最大透鏡直徑相對焦距的比率(即L_/F)。最大透鏡直徑為具有最大直徑的透鏡元件的直徑。最靠近屏幕側(cè)的透鏡通常為具有最大透鏡直徑的透鏡元件。隨著此比率的降低，透鏡組總體的直徑也降低。本文所述的緊湊型投影透鏡通常具有不大于3. 5、或不大于3. 4、或不大于3. 3的最大透鏡直徑相對焦距的比率。在一些實施例中，最大透鏡直徑相對焦距的比率不大于3.O、或不大于2. 5、或不大于2. O。最大透鏡直徑相對焦距的最小比率通常為至少1. 5。作為另外一種選擇，或其組合，本文所述的投影透鏡的“緊湊性”可由“總軌跡”或者總軌跡相對焦距的比率(即TT/F)來表征。投影透鏡的總軌跡(TT)被定義為從第一透鏡組(最靠近屏幕側(cè))的第一表面到最后透鏡組(最靠近成像器)的最后表面的總距離。術(shù)語“屏幕側(cè)”意味著投影透鏡最靠近投影屏幕的一側(cè)。本文所述的緊湊型投影透鏡通常具有不大于IOOmm或90mm的總軌跡。在一些實施例中，總軌跡不大于65mm或70mm。在其他實施例中，總軌跡不大于75mm或約80mm。最小總軌跡通常為至少50mm。本文所述的緊湊型投影透鏡通常具有不大于8. 5的總軌跡相對焦距的比率。在一些實施例中，總軌跡相對焦距的比率不大于7. O、或不大于6. O。總軌跡相對焦距的最小比率通常為至少5. 5。在優(yōu)選實施例中，本文所述的廣角投影透鏡具有由F#表征的高通過量。F#通常為至少1. 2、或1. 3、或1. 4。F#通常不大于1. 8、或1. 7。在一些實施例中，F(xiàn)#不大于1. 6。在優(yōu)選實施例中，本文所述的廣角投影透鏡具有由視場角表征的至少45或50度并且優(yōu)選50或55度的相對較大視場。視場角可高達約80或85度。在一些實施例中，視場角可高達75度、或70度、或65度。可修改第一透鏡組(Gl)的焦度以調(diào)節(jié)視場，其中焦度等于I/焦距。如下述實例所示，當(dāng)If1A7I略高于1.3時，視場角為約80度；然而當(dāng)IF1/Fl為約2. 0時，視場角為約55度。因此，當(dāng)?shù)谝煌哥R組(Gl)的焦度變得越來越負時，視場增大。本文所述的投影透鏡具有高分辨率。分辨率是指投影透鏡可分辨的圖像的最小特征尺寸。可使用調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)來確定分辨率，所本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2010.08.27 US 61/377,5261.一種廣角投影透鏡，包括從屏幕側(cè)依次排列的下述部件: (a)具有負屈光力的第一透鏡組； (b)具有正屈光力的第二透鏡組； (c)具有正屈光力的第三透鏡組； (d)具有正屈光力的第四透鏡組；并且 至少一個透鏡組具有非球面表面； 其中 F為所述廣角投影透鏡的焦距； F1為所述第一透鏡組的焦距； F2為所述第二透鏡組的焦距； F3為所述第三透鏡組的焦距； F4為所述第四透鏡組的焦距；并且 所述焦距的比率如下:Fi/FlM.3 ; F2/F>2 ；1〈F3/F〈2 ;并且 1.5〈F4/F〈8。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廣角投影透鏡，其中孔徑光闌位于所述第二透鏡組內(nèi)或者所述第二和第三透鏡組之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廣角投影透鏡，其中所述視場角在所述屏幕側(cè)的方向上為至少 50℃4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的廣角投影透鏡，其中所述投影透鏡具有不大于2.0的F#。5.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的廣角投影透鏡，其中所述投影透鏡具有不大于1.8的F#。6.根據(jù)權(quán)利要求4-5所述的廣角投影透鏡，其中所述投影透鏡具有至少1.2的F#。7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的廣角投影透鏡，其中所述投影透鏡具有不大于9.0的總軌跡相對焦距的比率。8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：贠智省，史蒂芬·J·威利特，小埃內(nèi)斯托·M·羅德里格斯，
申請(專利權(quán))人：三M創(chuàng)新有限公司，
類型：
國別省市：