基于ZEMAX的微型投影鏡頭設(shè)計(jì)

摘要：利用Zemax光學(xué)設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)了一款適用于0.6英寸數(shù)字光處理(DLP)的微型投影儀鏡頭。在滿足性能要求的基礎(chǔ)上，對普通投影儀加以優(yōu)化，使投影儀結(jié)構(gòu)更加緊湊,方便攜帶。系統(tǒng)焦距8.25 mm，后工作距約為18 mm,視場為70°。在33 lp/mm處,中心MTF值大于0.6，邊緣MTF值大于0.4。

關(guān)鍵詞： 光學(xué)設(shè)計(jì)；微型投影鏡頭；像質(zhì)評價

引言

投影儀的原型是幻燈機(jī),最初只是利用光和影將圖像顯示在屏幕上。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,投影儀也不僅僅限于簡單的顯示了，已廣泛應(yīng)用于娛樂、商業(yè)、教育和軍事等各個領(lǐng)域。小到投影玩具、手環(huán),大到家庭影院、會議室,到處可見投影儀的蹤影。這也就要求投影儀更加高效、輕便,以便更好地和各種移動設(shè)備相結(jié)合。微型投影儀和普通的投影儀相比，不僅體積小，而且焦距更小，視場更大，能在較小的范圍內(nèi)投射出需要的畫面，在這種情況下，微型投影儀越來越受到廣大消費(fèi)者的歡迎。

近年來，市場上的投影鏡頭種類越來越多，但是一般的鏡頭只考慮性能的提升，大都使用了多個非球面或者二次曲面等非球面設(shè)計(jì)。目前,我國的非球面的制造和檢測技術(shù)都還不夠全面，所以給生產(chǎn)制造和產(chǎn)品檢測增加了一定難度。本文基于Zemax軟件在適當(dāng)降低性能的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出了一款全部為球面的短焦距數(shù)字投影鏡頭。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 投影系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

為使投影鏡頭在較短的距離內(nèi)投射出盡可能大的投影面積，系統(tǒng)必須要有較大的視場，同時，數(shù)字投影機(jī)內(nèi)部都含有照明和折轉(zhuǎn)光路，這就要求了系統(tǒng)要具有較長的工作距離。綜合這些基本要求，投影鏡頭多選用反遠(yuǎn)距型結(jié)構(gòu)，反遠(yuǎn)距鏡頭一般由負(fù)的前組透鏡和正的后組透鏡組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。由于反遠(yuǎn)距鏡頭后工作距離大于系統(tǒng)焦距，具有焦距短，后截距長的特點(diǎn)，恰好能滿足投影鏡頭的要求。通常，前組結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度由視場決定，后組的復(fù)雜程度由相對孔徑?jīng)Q定。

圖1.反遠(yuǎn)距結(jié)構(gòu)

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