基于zemax软件的短焦数字投影镜头的设计

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1、第31卷第5期应用光学Vo1．31No．52010年9月JournalofAppliedOpticsSep．2010文章编号：1002—2082(2010)05—0714—04基于ZEMAX软件的短焦数字投影镜头的设计李维善，陈琛，张禹，刘宵婵(秦皇岛视听机械研究所，河北秦皇岛066000)摘要：利用ZEMAX光学软件设计了一款适用于部分2．03cm(O．8英寸)单片DLP投影机机型的短焦(广角)数字投影镜头。该镜头结构由10片透镜组成，具有结构简单、生产成本低、易加工等特点。镜头的全视场角2w达

2、到80。，相对孔径约为1／2．1，有效焦距约为12．7mm，等效后截距约为37mm，其投射比约为0．78／1，即1m的投射距离可以投射出16O．02cm(63英寸)的画面。镜头有较好的成像质量，在分辨率极限35lp／mm处，0．7视场以内的MTF值均大于0．35，在1／2分辨率极限处大部分视场的MTF值大于0．7，全视场畸变量的绝对值小于3。关键词：光学设计；投影镜头；ZEMAX；分辨率；MTF中图分类号：TN202；0439文献标志码：ADesignofshortfocaldigitalproj

3、ectionlensbasedonZEMAXLIWei—shan，CHENChen，ZHANGYu，LIUXiao—chan(QinhuangdaoAudio—VisualMachineryResearchInstitute，Qinhuangdao066000，China)Abstract：Ashortfocaldigitalprojectionlensfor2．03cmDLPprojectorswasdesignedwithZEMAX．Thestructureiscomposedoftenlen

4、ses．Itsproductioncostislow．anditisprocessedeasily．ThefullFOVofthelensiS8O。，theapertureiSabout1／z．1。E．F．LiSabout12．7mm，B．F．Lisabout37mm，andprojectionratioisabout0．78／1．ItsMTFinallfieldslessthan28。ishigherthan0．35atthelimitingspatialfrequencyof35lp／mm．M

5、TFinthemostfieldsathalfofthelimitingspatialfrequencyishigherthan0．7．Theabsolutevalueofthefullfieldofviewdistortionofthelensislessthan3．Theimagequalityofthelensisverygood．Keywords：opticaIdesign；projection1ens；ZEMAX；resolution；MTF引言大的清晰画面便成为了当今以及未来实际应用中

6、投影机和屏幕间的距离与画面尺寸成正比，投一个新的需求所在。影机离屏幕越近，投射出的画面尺寸越小，反之，画通常情况下，一般的投影机只配备了标准镜面则越大。如果投影空间并不大，但是又需要展示头，这样的投影机如果要投出152．4cm(60英寸)一个较大的画面，就不得不将投影机放在空间的最的画面需要将投影机放置在2．2m远的地方，后面，尤其在小型会议上，人们只能围坐在投影机203．2cm(80英寸)则要2．6m，254cm(100英寸)的周围忍受着眼前耀眼的光线和风扇的噪音进行则要达到3m～4m。而配备了

7、短焦镜头的投影机，会议演示和交流。如果屏幕前的演讲者无意中时不投影的距离可以大大缩短，lm就可以投射出时地遮挡住光线，台下观看的人更会因此受到很大152．4cm的画面，1．7m投射254cm画面，而且影响。于是，在有限的空间内以最短的距离实现最还减轻了亮度不足的问题。收稿日期：2010—04—15；修回日期：2010—06—09作者简介：李维善(1984一)，男，江苏徐州人，助理工程师，硕士，主要从事光学投影、监控等镜头的研究与设计工作。E—mail：54Liweishan@163．com应用光学

8、2010，31(5)李维善，等：基于ZEMAX软件的短焦数字投影镜头的设计·715·应市场需求，大量的短焦投影镜头浮出于市。有一定差别，接下来用ZEMAX软件对其进行设定本文基于ZEMAX软件设计出了一款焦距为和优化，使其达到设计指标。12．6914mm，相对孔径为1／2．0981，视场角达到2．3结构优化80。的短焦数字投影镜头，它在1m的投影距离可用ZEMAX进行设定优化，使得各种参数达到以投射出160．02cm(63英寸)的画面。设计要求。其过程如下：1)首先对这个结构进行缩