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CN110989143A - 一种物方远心的虚物照明镜头 - Google Patents

一种物方远心的虚物照明镜头 Download PDF

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CN110989143A CN202010005435.0A CN202010005435A CN110989143A CN 110989143 A CN110989143 A CN 110989143A CN 202010005435 A CN202010005435 A CN 202010005435A CN 110989143 A CN110989143 A CN 110989143A
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projection
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telecentric
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周伟统
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Hangzhou Youren Photoelectric Technology Co ltd
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Hangzhou Youren Photoelectric Technology Co ltd
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Abstract

本发明一种物方远心的虚物照明镜头，包括投影镜头，所述投影镜头包括设于投影面和入光面之间的若干个同轴设置的透镜组件，所述透镜组件从投影面到入光面之间的若干个同轴排布顺序是第一负透镜、第二负透镜、第三负透镜、三胶合透镜、第五正透镜；其中所述入光面与第五正透镜的朝外端面重合。本发明采用虚物面设计，光斑的虚物面在投射面与镜头的入光面之间，大幅减小了从光斑到镜头出光面的距离；采用物方远心设计，可以与远心匀光光路配合使用，尤其是使用复眼原理达到匀光效果的远心光路。当远心光路聚焦面与本发明物面重合，可将汇聚光发散，投射均匀。

Description

一种物方远心的虚物照明镜头
技术领域
本发明属于照明领域中的照明投射技术，具体涉及到一种亮度均匀投射的物方远心的虚物照明镜头。
背景技术
目前常规的照明均匀投射使用常规的反远距型投影物镜，光斑、镜头、投射面依次排列，将均匀高亮光斑通过反远距型投影物镜的放大投射。使用反远距型投影镜头虽然能达到良好的投射效果，但从光斑到物镜出光面的距离较大，增大了整个照明投射装置的体积。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种物方远心的虚物照明镜头，本发明采用虚物面设计，光斑的虚物面在投射面与镜头的入光面之间，大幅减小了从光斑到镜头出光面的距离；采用物方远心设计，可以与远心匀光光路配合使用，尤其是使用复眼原理达到匀光效果的远心光路，当远心光路聚焦面与本发明物面重合，可将汇聚光发散，投射均匀。
本发明采用的结构是：一种物方远心的虚物照明镜头，包括投影镜头，所述投影镜头包括设于投影面和入光面之间的若干个同轴设置的透镜组件，所述透镜组件从投影面到入光面之间的若干个同轴排布顺序是第一负透镜、第二负透镜、第三负透镜、三胶合透镜、第五正透镜；其中所述入光面与第五正透镜的朝外端面重合。
作为优选，所述镜头物面为虚物面，介于投影面与入光面之间。
进一步地，所述第一负透镜的焦距介于-60mm与-40mm之间；所述第二负透镜的焦距介于-70mm与-40mm之间；所述第三负透镜的焦距介于-70mm与-40mm之间；所述三胶合透镜的焦距介于-30mm与-15mm之间；所述第五正透镜的焦距介于50mm与80mm之间。
进一步地，所述第一负透镜的折射率介于1.70与2.1之间；所述第二负透镜的折射率介于1.70与2.1之间；所述第三负透镜的折射率介于1.70与2.1之间；所述三胶合透镜中，靠近第三负透镜的负透镜折射率介于1.70与2.1之间，中间的正透镜折射率介于1.65与1.80之间，靠近第五正透镜的负透镜折射率介于1.70与2.1之间；所述第五正透镜的折射率介于1.65与1.80之间。
进一步地，从第一负透镜凸面的顶点到虚物面之间的距离小于15mm。
本发明的有益效果为：
1、本发明的实现是以负焦距透镜成像原理，使虚物放大为实像。根据此结构选择合理的负焦距透镜组结构为初始结构，调整远心度，改换物面大小，通过更换增减玻璃材质、焦距缩放和弥散斑控制的优化设计，最终达到物方远心的虚物照明镜头设计；
2、本发明提供视场角80度，相对照度大于73％，从第一负透镜凸面的顶点到虚物面之间的距离10mm,物面圆直径14.7mm，F数2.0的虚物照明镜头，是一款结构简单，成本控制与优化后的照明镜头；
3、本发明是基于光学成像原理，使用光学设计软件对镜头反复地进行结构修改达到弥散斑的优化设计；
4、本发明采用虚物面设计，光斑的虚物面在投射面与镜头的入光面之间，大幅减小了从光斑到镜头出光面的距离，其中物方远心设计，可以与远心匀光光路配合使用，尤其是使用复眼原理达到匀光效果的远心光路。当远心光路聚焦面与本发明物面重合，可将汇聚光发散，投射均匀。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的相对照度曲线图；
图3是本发明的点列图。
图中：1、投影面；2、入光面；3、第一负透镜；4、第二负透镜；5、第三负透镜；6、三胶合透镜；7、第五正透镜；8、镜头物面。
具体实施方式
结合附图对本发明的具体实施方式进一步说明。
从图1中本发明为一种物方远心的虚物照明镜头，包括投影镜头，所述投影镜头包括设于投影面1和入光面2之间的若干个同轴设置的透镜组件，所述透镜组件从投影面到入光面之间的若干个同轴排布顺序是第一负透镜3、第二负透镜4、第三负透镜5、三胶合透镜6和第五正透镜7；其中所述入光面与第五正透镜的朝外端面重合。
所述投影面与入光面之间设有镜头物面8，所述镜头物面为虚物面。
所述第一负透镜的焦距介于-60mm与-40mm之间；所述第二负透镜的焦距介于-70mm与-40mm之间；所述第三负透镜的焦距介于-70mm与-40mm之间；所述三胶合透镜的焦距介于-30mm与-15mm之间；所述第五正透镜的焦距介于50mm与80mm之间。
并且所述第一负透镜的折射率介于1.70与2.1之间；所述第二负透镜的折射率介于1.70与2.1之间；所述第三负透镜的折射率介于1.70与2.1之间；所述三胶合透镜中，靠近第三负透镜的负透镜折射率介于1.70与2.1之间，中间的正透镜折射率介于1.65与1.80之间，靠近第五正透镜的负透镜折射率介于1.70与2.1之间；所述第五正透镜的折射率介于1.65与1.80之间。
从第一负透镜凸面的顶点到虚物面之间的距离小于15mm。
对各透镜的曲率半径、材料、厚度以及透镜之间的间距进行修改，达到对弥散斑的优化。
以下是给出本发明一种虚物照明镜头光学系统实施例的参数。
Surface Type radius Thickness Glass
1 出光面 23.708 1.500 1.91,35.3
2 15.142 4.535
3 42.464 1.500 1.91,35.3
4 22.960 6.825
5 235.117 1.856 1.91,35.3
6 40.887 2.439
7 -43.677 1.625 1.91,35.3
8 12.569 10.308 1.78,25.7
9 -20.062 1.000 1.91,35.3
10 379.751 0.200
11 36.791 3.645 1.78,25.7
12 入光面 116.426 0.000
13 infinity -25.266
14 虚物面 infinity 0
最终得到视场角80度，相对照度大于73％，从第一负透镜凸面的顶点到虚物面之间的距离10mm,物面圆直径14.7mm，F数2.0的虚物照明镜头。
如图2是本发明的相对照度曲线图。图中相对照度大于73％。
图3是本发明的点列图，从图中知，各视场下的点列图平均弥散斑半径小于84.285微米，本发明反向聚光性良好。

Claims (5)

1.一种物方远心的虚物照明镜头，包括投影镜头，其特征在于，所述投影镜头包括设于投影面和入光面之间的若干个同轴设置的透镜组件，所述透镜组件从投影面到入光面之间的若干个同轴排布顺序是第一负透镜、第二负透镜、第三负透镜、三胶合透镜、第五正透镜；其中
所述入光面与第五正透镜的朝外端面重合。
2.根据权利要求1所述的一种物方远心的虚物照明镜头，其特征在于：所述投影面与入光面之间设有镜头物面，所述镜头物面为虚物面。
3.根据权利要求1所述的一种物方远心的虚物照明镜头，其特征在于：
所述第一负透镜的焦距介于-60mm与-40mm之间；
所述第二负透镜的焦距介于-70mm与-40mm之间；
所述第三负透镜的焦距介于-70mm与-40mm之间；
所述三胶合透镜的焦距介于-30mm与-15mm之间；
所述第五正透镜的焦距介于50mm与80mm之间。
4.根据权利要求1所述的一种物方远心的虚物照明镜头，其特征在于：
所述第一负透镜的折射率介于1.70与2.1之间；
所述第二负透镜的折射率介于1.70与2.1之间；
所述第三负透镜的折射率介于1.70与2.1之间；
所述三胶合透镜中，靠近第三负透镜的负透镜折射率介于1.70与2.1之间，中间的正透镜折射率介于1.65与1.80之间，靠近第五正透镜的负透镜折射率介于1.70与2.1之间；
所述第五正透镜的折射率介于1.65与1.80之间。
5.根据权利要求1所述的一种物方远心的虚物照明镜头，其特征在于：所述第一负透镜凸面的顶点到虚物面之间的距离小于15mm。
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