[发明专利]一种基于LCoS的自适应变焦投影物镜

说明书

本发明公开基于LCoS的自适应变焦投影物镜，该投影物镜包括：固体透镜Ⅰ、自适应透镜Ⅰ、自适应透镜Ⅱ、自适应透镜Ⅲ、固体透镜Ⅱ、固体透镜Ⅲ。其中，固体透镜承担光学系统光焦度的主要部分，自适应透镜作为变焦部分并校正像差。3个自适应透镜组成透镜组位于固体透镜之间,通过改变自适应透镜的焦距来改变整个投影物镜的焦距，从而调节投影画面的大小。

技术领域

本发明涉及一种自适应变焦物镜，更具体地说，本发明涉及一种基于LCoS的自适应变焦投影物镜。

背景技术

LCoS(Liquid Crystal on Silicon,硅基液晶)投影技术是一种在LCD(LiquidCrystal Display,液晶显示) 的基础上发展而来的反射式投影技术，它与LCD和DLP(Digital Light Processing,数字光处理)技术相比较而言，具有高开口率、高分辨率和体积小等特点。基于以上特点，LCoS投影技术被广泛应用于微型投影机的设计中，微型投影机相较于传统的投影机而言，最大的优势便是能随时随地地应用于生活中的各个场景。对于不同的场景来说，考虑到对图像放大不同倍率的需求，微型投影机不仅应该具有便携性，还应该具有强大的变焦能力。传统的LCoS微型投影机投影物镜是由多个固体透镜组成，通过改变多个透镜之间的相对位置来实现变焦，这就意味着不仅需要有大量可移动的部件，还必须要有精确复杂的电机进行机械驱动。可移动的部件因为摩擦损耗不仅降低了系统的使用寿命，而且影响着系统的成像质量，同时复杂的结构使得整个系统不紧凑，显得笨重且成本高，所以设计一种结构紧凑轻便，且具有大调焦范围的LCoS投影物镜有着重要的现实意义。

发明内容

本发明提出一种基于LCoS的自适应变焦投影物镜。如附图1所示，该投影物镜包括：固体透镜Ⅰ、自适应透镜Ⅰ、自适应透镜Ⅱ、自适应透镜Ⅲ、固体透镜Ⅱ、固体透镜Ⅲ。其中，固体透镜承担光学系统光焦度的主要部分，自适应透镜作为变焦部分并校正像差。自适应透镜Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ均通过外驱动改变其曲面面型，从而实现各自的自动变焦，通常采用的自适应透镜类型有弹性膜液体透镜、电湿润液体透镜、柔性材料聚合物透镜和介电力液体透镜。根据投影机的原理，从LCoS上反射的光线，从左至右依次通过固体透镜Ⅰ，自适应透镜Ⅰ，自适应透镜Ⅱ、自适应透镜Ⅲ、固体透镜Ⅱ、固体透镜Ⅲ到达屏幕如附图2所示，3个自适应透镜组成透镜组位于固体透镜之间作为变焦组。当3个自适应透镜的曲率不同时，组合后的焦距也不同。因此，可以实现无机械移动的连续光学变焦，即自动调整投影的画面大小。3个自适应透镜的曲率相互配合，不仅可以实现光学焦距的改变，还可以校正像差获得高质量的投影图像。如附图2和3所示，通过改变自适应透镜两相界面的曲率，调节整个投影透镜组的焦距，从而在投影屏幕上得到不同放大倍率的图像。

优选地，自适应透镜Ⅰ的口径d1≥2mm且d1≤15mm, 自适应透镜Ⅱ的口径d2≥2mm且d2≤15mm，自适应透镜Ⅲ的口径d3≥4mm且d3≤15mm。

优选地，固体透镜Ⅰ、固体透镜Ⅱ和固体透镜Ⅲ的材质包括光学玻璃、光学塑料、光学晶体。

优选地，自适应透镜Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ均通过外驱动改变其曲面面型，从而实现自动变焦，通常采用的自适应透镜类型有弹性膜液体透镜、电湿润液体透镜、柔性材料聚合物透镜和介电力液体透镜。

附图说明

附图1为基于LCoS的自适应变焦投影物镜结构剖面示意图。

附图2为基于LCoS的自适应变焦投影物镜投影原理示意图。

附图3为基于LCoS的自适应变焦投影物镜投影变焦时原理示意图。

附图4为基于LCoS的自适应变焦投影物镜变焦时施加在三个自适应透镜上电压的变化。

上述附图中的图示标号为：