一种数字双机对投反射式半球幕投影镜头结构制造技术

本发明专利技术公开了一种数字双机对投反射式半球幕投影镜头结构，包括投影镜头本体，投影镜头本体从球幕侧起依次设置有第一透镜群、第二透镜群、光阑和第三透镜群，第一透镜群包括从球幕侧起依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜；第二透镜群包括第四透镜；第三透镜群包括从球幕侧起依次设置的第五透镜、第六透镜和第七透镜。本发明专利技术能够改进现有技术的不足，具有高透过率、高清晰度、高对比度、低像散、小色差的光学特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种反射式半球幕投影镜头结构，尤其是一种数字双机对投反射式半球幕投影镜头结构。
技术介绍
球幕投影，是一种新兴的展示技术，它打破了以往投影图像只能是平面规则图形的局限。球幕投影根据数字投影机所处位置的不同分为两种：一种是外投球，使用的数字投影机位于球体外部，将图像投射到球体外表面，由于至少需要4台数字投影机，且场地要求大，以及观影效果不佳等因素，而很少被采用；另一种是内投球，使用的数字投影机位于球体内部，将图像投射到球体内部，目前，这种内投球系统主要分为两类：一类是透射式，球幕形式多为超半球，球幕直径范围约为0.5米—1.8米，观众在球体外部观看投影画面；另一类是反射式，球幕形式以半球为主，球幕直接范围约为2米—12米，观众在球体内部观看投影画面。反射式半球幕投影系统因其具有更震撼的影像效果，而被广泛的应用到天文台、地震局，宇航局、学校、博物馆、展览馆、科技馆、天象厅等场所。反射式半球幕投影系统主要有两种实现方式：一种是将数字投影机置于半球幕中心，搭配一只视场角180°的鱼眼镜头，将信号投射到球面屏幕显像，这种方式的优点是成本低，画面一致性较好，易实现，后期维护少，缺点是画面亮度和分辨率偏低，芯片的利用率太低，能量损失大，且数字投影机占据了观看球幕画面的最佳位置；另一种是将多台数字投影机（不小于四台）至于半球幕边缘处，搭配标准镜头，通过边缘融合技术呈现出球形无缝逼真画面，优点是画面亮度和清晰度高，拥有更多的观影空间，缺点是成本过高，融合技术要求高，后期维护复杂繁琐。对于大型的球幕影院放映系统，同样存在着类似的技术问题，为了改变这种技术现状，专利技术专利CN104020547A中给出了一种双拼对投数字球幕电影镜头，但是这种镜头结构仅仅满足于芯片尺寸为0.95英寸～1.38英寸的三靶面DLP的数字电影放映机的使用，该专利技术专利中的镜头结构在配合芯片尺寸为0.55英寸～1.2英寸的单靶面DLP或三靶面LCD的数字投影机用于双机对投反射式半球幕投影时，其投影画面效果较差，如清晰度差，像散大，色差严重，对比度差，亮度低等，严重影响了观影效果，另外，该镜头结构较为复杂，制造成本高，且整体透过率低。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种数字双机对投反射式半球幕投影镜头结构，能够解决现有技术的不足，具有高透过率、高清晰度、高对比度、低像散、小色差的光学特性。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案如下。一种数字双机对投反射式半球幕投影镜头结构，包括投影镜头本体，投影镜头本体从球幕侧起依次设置有第一透镜群、第二透镜群、光阑和第三透镜群，第一透镜群包括从球幕侧起依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜；第二透镜群包括第四透镜；第三透镜群包括从球幕侧起依次设置的第五透镜、第六透镜和第七透镜。作为优选，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜均为负弯月型，且镜头的凸面均朝向球幕侧。作为优选，所述第四透镜为双凸型，其曲率绝对值较大的一侧朝向球幕侧。作为优选，所述第五透镜和第六透镜为双胶合镜组，所述第五透镜为负弯月型，镜头的凸面朝向球幕侧，所述第六透镜为双凸型，其曲率绝对值较大的一侧朝向球幕侧，第七透镜为双凸型，其曲率绝对值较大的一侧朝向球幕侧。作为优选，所述光阑和第二透镜群的距离大于光阑和第三透镜群的距离。作为优选，所述第一透镜群、第二透镜群和第三透镜群的光焦度绝对值比由前至后依次为1∶0.193∶0.493，其中第一透镜群的光焦度为负值，第二透镜群的光焦度为正值，第三透镜群的光焦度为正值，第一透镜群和第二透镜群的光焦度之和为负值，且第一透镜群和第二透镜群的光焦度之和的绝对值与第三透镜群的光焦度的绝对值之比为1:0.61。作为优选，所述镜头的光学性能参数范围是：焦距f＇=5.94mm～15.75mm；相对孔径D/f＇=1/1.8～1/2.0；视场角2ω=90°～110°；反远比为3.5～6.1；其中D为入瞳直径。作为优选，所述镜头适用的色光波长范围为430nm～660nm。作为优选，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜均采用重冕系无色光学玻璃材质；第四透镜采用重火石系无色光学玻璃材质；第五透镜、第六透镜、第七透镜依次采用重火石系、重冕系、重冕系无色光学玻璃材质。采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本专利技术依据光路可逆性原理，利用“非相似”成像原理和现代几何光学像差理论基础，建立合适的初始光学结构，在初始光学结构之后加入一定厚度的等效平行平板光学玻璃，用于模拟数字投影机内部分合色棱镜，参与光学结构的像差匹配和平衡，再合理的计算投影畸变数值，通过光学设计软件的辅助设计，并结合人工数学插值分析方法，合理的分配系统光焦度，通过构造出负光焦度的前组，用于增大视场角和制造出合理的畸变曲线，正光焦度的中组，用于减少前组产生的彗差、球差、像散和降低高级像差量，正光焦度的后组，用于补偿前组和中组的剩余像差，最后，经过不断的修改参数目标值以及各种像差目标控制值，再不断的对结构各组进行修正改造，再经过反复优化再优化，解决了现有双拼镜头投影画面清晰度差，像散大，色差严重，对比度差，亮度低，结构复杂，制造成本高，透过率低等问题。该镜头结构由6组7片光学玻璃透镜组成，拥有最大110°的视场角，相对孔径最大达到1/1.8，较大的反远比，最大6.1倍，可满足于芯片尺寸为0.55英寸～1.2英寸的单靶面DLP或三靶面LCD的各种数字投影机的使用。具有高亮度、高清晰度、高对比度、低像散、小色差等光学性能优点，构成的球幕投影系统成本低，后期维护简单，且拥有更多的观影空间。附图说明图1是本专利技术一个具体实施方式的结构图。图2是本专利技术的光线追迹示意图。图3是本专利技术所应用的数字双机对投反射式半球幕投影系统结构示意图。图4是本专利技术光学结构的传递函数曲线图。图5是本专利技术光学结构的球差曲线图。图6是本专利技术光学结构的垂轴色差曲线图。图中：11、第一透镜群；12、第二透镜群；13、光阑；14、第三透镜群；1101、第一透镜；1102、第二透镜；1103、第三透镜；1201、第四透镜；1401-1、第五透镜；1401-2、第六透镜；1402、第七透镜；M、球幕；a、特征光线。具体实施方式本专利技术中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。参照图1，本专利技术一个具体实施方式包括投影镜头本体，投影镜头本体从球幕侧起依次设置有第一透镜群11、第二透镜群12、光阑13和第三透镜群14，第一透镜群11包括从球幕侧起依次设置的第一透镜1101、第二透镜1102、第三透镜1103；第二透镜群12包括第四透镜1201；第三透镜群14包括从球幕侧起依次设置的第五透镜1401-1、第六透镜1401-2和第七透镜1402。第一透镜1101、第二透镜1102、第三透镜1103均为负弯月型，且镜头的凸面均朝向球幕侧。第四透镜1201为双凸型，其曲率绝对值较大的一侧朝向球幕侧。第五透镜1401-1和第六透镜1401-2为双胶合镜组，所述第五透镜1401-1为负弯月型，镜头的凸面朝向球幕侧，所述第六透镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字双机对投反射式半球幕投影镜头结构，包括投影镜头本体，投影镜头本体从球幕侧起依次设置有第一透镜群（11）、第二透镜群（12）、光阑（13）和第三透镜群（14），其特征在于：第一透镜群（11）包括从球幕侧起依次设置的第一透镜（1101）、第二透镜（1102）、第三透镜（1103）；第二透镜群（12）包括第四透镜（1201）；第三透镜群（14）包括从球幕侧起依次设置的第五透镜（1401‑1）、第六透镜（1401‑2）和第七透镜（1402）。

【技术特征摘要】
1.一种数字双机对投反射式半球幕投影镜头结构，包括投影镜头本体，投影镜头本体从球幕侧起依次设置有第一透镜群（11）、第二透镜群（12）、光阑（13）和第三透镜群（14），其特征在于：第一透镜群（11）包括从球幕侧起依次设置的第一透镜（1101）、第二透镜（1102）、第三透镜（1103）；第二透镜群（12）包括第四透镜（1201）；第三透镜群（14）包括从球幕侧起依次设置的第五透镜（1401-1）、第六透镜（1401-2）和第七透镜（1402）。2.根据权利要求1所述的数字双机对投反射式半球幕投影镜头结构，其特征在于：所述第一透镜（1101）、第二透镜（1102）、第三透镜（1103）均为负弯月型，且镜头的凸面均朝向球幕侧。3.根据权利要求1所述的数字双机对投反射式半球幕投影镜头结构，其特征在于：所述第四透镜（1201）为双凸型，其曲率绝对值较大的一侧朝向球幕侧。4.根据权利要求1所述的数字双机对投反射式半球幕投影镜头结构，其特征在于：所述第五透镜（1401-1）和第六透镜（1401-2）为双胶合镜组，所述第五透镜（1401-1）为负弯月型，镜头的凸面朝向球幕侧，所述第六透镜（1401-2）为双凸型，其曲率绝对值较大的一侧朝向球幕侧，第七透镜（1402）为双凸型，其曲率绝对值较大的一侧朝向球幕侧。5.根据权利要求1所述的数字双机对投反射式半球幕投影镜头结构，其特征在于：所述光阑（13）和第二透镜群（12）的距离大于光阑（13）...

【专利技术属性】
技术研发人员：李维善，陈琛，单宏，刘宵婵，杨锋，杨刚，阎继华，王虹达，张文胜，孟蝶，
申请(专利权)人：秦皇岛视听机械研究所，
类型：发明
国别省市：河北;13