專(zhuān)利名稱：一種用于數(shù)字投影機(jī)的五組六片式魚(yú)眼鏡頭基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于數(shù)字投影機(jī)的五組六片式投影魚(yú)眼鏡頭基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，可滿足芯 片尺寸在0. 5英寸 1. 8英寸之間的3IXD或IDMD類(lèi)型常見(jiàn)數(shù)字投影機(jī)使用。
背景技術(shù)：
魚(yú)眼鏡頭是所有光學(xué)鏡頭類(lèi)別中非常特殊的一種，其像高和視場(chǎng)角的函數(shù)關(guān)系可 以根據(jù)需要而設(shè)定，一般用于120°到180°視場(chǎng)環(huán)境的拍攝和投影，成像原理為“非相似 成像”，即通過(guò)引入定量“畸變”，產(chǎn)生大反遠(yuǎn)比，并增加鏡頭視場(chǎng)角。不同的應(yīng)用領(lǐng)域，魚(yú)眼 鏡頭的結(jié)構(gòu)參數(shù)和應(yīng)用環(huán)境參數(shù)不同。上世紀(jì)七十年代，魚(yú)眼鏡頭在電影行業(yè)首先出現(xiàn)，用 來(lái)拍攝和放映35mm及70mm膠片的球幕(也稱穹幕)電影，從而引發(fā)了魚(yú)眼鏡頭被廣泛使 用的序幕。目前市場(chǎng)上的魚(yú)眼鏡頭包括攝影(攝像)、監(jiān)控、放映和投影鏡頭，其光學(xué)結(jié)構(gòu)一 般包含8 12片透鏡，尤其在放映和投影應(yīng)用領(lǐng)域由于需要更大的反遠(yuǎn)比和更大的相對(duì)孔 徑，一般光學(xué)結(jié)構(gòu)都具有10 12片透鏡。在數(shù)字球幕投影領(lǐng)域，因?yàn)橥队皺C(jī)光學(xué)引擎本身 結(jié)構(gòu)特性，要求投影鏡頭具有至少7倍的反遠(yuǎn)比，同時(shí)由于投影機(jī)亮度不能無(wú)限增大，就要 求投影鏡頭應(yīng)該具有較大的相對(duì)孔徑，盡量減小鏡頭自身的光能損失。隨著數(shù)字圖像處理技術(shù)的進(jìn)步、對(duì)素材變形處理能力的提高、以及市場(chǎng)對(duì)多樣化 投影或圖形顯示需求的不斷出現(xiàn)，促進(jìn)了基于數(shù)字投影機(jī)的特型投影應(yīng)用的發(fā)展，針對(duì)整 球形幕(背投)和針對(duì)半球形幕(正投)投影的應(yīng)用越來(lái)越廣泛；也促進(jìn)了對(duì)滿足數(shù)字投 影機(jī)使用的魚(yú)眼投影鏡頭的研究與開(kāi)發(fā)。同時(shí)，隨著光學(xué)設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)軟件不斷取得重 大突破，對(duì)魚(yú)眼鏡頭結(jié)構(gòu)的光學(xué)像差控制和優(yōu)化能力得以大大加強(qiáng)，因而各種類(lèi)型的魚(yú)眼 鏡頭接連出現(xiàn)，但目前市場(chǎng)上所應(yīng)用的魚(yú)眼鏡頭結(jié)構(gòu)都相對(duì)復(fù)雜，一般是9 12片結(jié)構(gòu)，結(jié) 構(gòu)工藝性差、成品率低、高成本，造成鏡頭價(jià)格昂貴而無(wú)法大范圍推廣。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的狀況，本發(fā)明提供了一種用于數(shù)字投影機(jī)的五組六片式投影魚(yú)眼 鏡頭基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，具有最高185°視場(chǎng)角，在保障像差優(yōu)異前提下，最大限度簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，提升魚(yú) 眼鏡頭的生產(chǎn)工藝性，降低生產(chǎn)成本及對(duì)光學(xué)材料的消耗。本發(fā)明在現(xiàn)代幾何光學(xué)像差理論基礎(chǔ)上，通過(guò)設(shè)計(jì)軟件的輔助設(shè)計(jì)并結(jié)合人工數(shù) 學(xué)插值分析方法，充分考慮魚(yú)眼鏡頭光學(xué)特性論，從經(jīng)典光學(xué)結(jié)構(gòu)出發(fā)，通過(guò)大量的數(shù)據(jù)優(yōu) 化和結(jié)構(gòu)再造，成功設(shè)計(jì)出可滿足3IXD或IDMD類(lèi)型數(shù)字投影機(jī)的魚(yú)眼投影鏡頭簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu) 形式。本發(fā)明的魚(yú)眼鏡頭基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，包括具有六片標(biāo)準(zhǔn)球面的透鏡組成的五個(gè)鏡組；所 述五個(gè)鏡組的六片透鏡依次為負(fù)彎月型透鏡、雙凹透鏡、正彎月型透鏡、負(fù)彎月型第一透 鏡、第一雙凸透鏡、第二雙凸透鏡；其中，負(fù)彎月型第一透鏡與第一雙凸透鏡組成雙膠合鏡 組；則負(fù)彎月型透鏡、雙凹透鏡、正彎月型透鏡、第二雙凸透鏡為單鏡組；所述的負(fù)彎月型透鏡、負(fù)彎月型第一透鏡為凸面朝前放置，所述的雙凹透鏡為曲率絕對(duì)值大的面朝后放置，所述的正彎月型透鏡為凹面超前凸面朝后放置，所述的第一雙凸透鏡與第二雙凸透鏡為曲 率絕對(duì)值大的面均朝前放置，在位于所述的正彎月型透鏡與雙膠合組之間的位置設(shè)有孔徑 光欄A，所述的負(fù)彎月型透鏡、雙凹透鏡、正彎月型透鏡、雙膠合組、第二雙凸透鏡的光焦度 絕對(duì)值比由前至后依次為1 1.51 0.485 0. 14 1. 51，所述光欄A前各個(gè)鏡組產(chǎn)生 的光焦度的和為負(fù)值，光欄A后各個(gè)鏡組產(chǎn)生的總光焦度的和為正值，光欄A前后光焦度之 和的比的絕對(duì)值為1 1.539。在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，所有透鏡工作面都為標(biāo)準(zhǔn)球面，不含非球面。在本發(fā)明中，所涉及的兩個(gè)負(fù)彎月型透鏡，其凸面朝前置；一個(gè)雙凹透鏡，為曲率 絕對(duì)值大的面朝后置；一個(gè)正彎月型透鏡，凹面超前凸面朝后置，起減小前置鏡片口徑、增 加系統(tǒng)通光孔徑作用，兩個(gè)雙凸透鏡曲率絕對(duì)值大的面朝前置。根據(jù)本發(fā)明的方案，所述負(fù)彎月型透鏡、雙凹透鏡、正彎月型透鏡、負(fù)彎月型第一 透鏡、第一雙凸透鏡、第二雙凸透鏡依次采用重冕系或鑭冕系、冕系、重火石系、重火石系、 冕系、重冕系或鑭冕系光學(xué)玻璃材料。根據(jù)本發(fā)明的方案，該魚(yú)眼鏡頭結(jié)構(gòu)同時(shí)具有的性能參數(shù)為視場(chǎng)角185° ；鏡頭 光學(xué)后截距L'和焦距f'的比值(反遠(yuǎn)比)為6 8 ；相對(duì)孔徑D/f'為1/1. 8 1/2.8， 其中D為入瞳直徑。根據(jù)本發(fā)明的方案，該魚(yú)眼鏡頭結(jié)構(gòu)按比例進(jìn)行焦距縮放，并少許適當(dāng)調(diào)整各主 要像差的匹配關(guān)系，完全可滿足不同應(yīng)用環(huán)境的使用要求，可適用全視場(chǎng)像高直徑范圍 3mm 30mm的特定數(shù)字魚(yú)眼投影鏡頭。即可適用不同尺寸芯片的數(shù)字投影機(jī)。該基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)適用色光波長(zhǎng)范圍400nm 700nm。總之，本發(fā)明所具有的積極效果是運(yùn)用本結(jié)構(gòu)形式創(chuàng)造性地將由球面組成(不 含非球面)的數(shù)字投影魚(yú)眼鏡頭的光學(xué)結(jié)構(gòu)減少到了五組六片式，并保持最大可達(dá)F/1. 8 的通光孔徑、185°的最大視場(chǎng)角、8倍的反遠(yuǎn)比，且像差情況優(yōu)秀，完全可以用來(lái)配接芯片 尺寸在0. 5英寸 1. 8英寸的3LCD或IDMD類(lèi)型的數(shù)字投影機(jī)，用于對(duì)球形幕的等距離或非 等距離的投影和放映，并保證畫(huà)面的清晰和亮麗。同時(shí)，該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，大大降低了生產(chǎn)成本 和裝調(diào)難度，提高了鏡頭結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，為批量生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)極大地增加了數(shù)字球 幕投影形式大范圍推廣的可能性。另外，具有在保障像差優(yōu)異前提下，最大限度簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)， 提升魚(yú)眼鏡頭的生產(chǎn)工藝性。通過(guò)合理的分配結(jié)構(gòu)中光焦度，使得結(jié)構(gòu)幾何尺寸合理，易于 加工生產(chǎn)，具有很強(qiáng)的實(shí)用意義。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明的光線追跡圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。見(jiàn)圖1所示的一種用于數(shù)字投影機(jī)的五組六片式投影魚(yú)眼鏡頭基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，具有六 片標(biāo)準(zhǔn)球面的透鏡組成的五個(gè)鏡組。所述五個(gè)鏡組中的六片透鏡依次為負(fù)彎月型透鏡1、雙凹透鏡2、正彎月型透鏡3、負(fù)彎月型第一透鏡4-1、第一雙凸透鏡4-2、第二雙凸透鏡5 ； 其中，負(fù)彎月型第一透鏡4-1與第一雙凸透鏡4-2組成雙膠合鏡組4 ；則負(fù)彎月型透鏡1、 雙凹透鏡2、正彎月型透鏡3、第二雙凸透鏡5為單鏡組。在本實(shí)施例中，所述的負(fù)彎月型透 鏡1、負(fù)彎月型第一透鏡4-1為凸面朝前放置，所述的雙凹透鏡2為曲率絕對(duì)值大的面朝后 放置，所述的正彎月型透鏡3為凹面超前凸面朝后放置，起減小前置鏡片口徑、增加系統(tǒng)通 光孔徑作用；所述的第一雙凸透鏡4-2與第二雙凸透鏡5為曲率絕對(duì)值大的面均朝前放置； 在位于所述的正彎月型透鏡3與雙膠合組4之間的位置設(shè)有孔徑光欄A，該孔徑光欄A更 靠近雙膠合組4中的負(fù)彎月型第一透鏡4-1的位置。在本實(shí)施例中，所述的負(fù)彎月型透鏡 1、雙凹透鏡2、正彎月型透鏡3、雙膠合組4、第二雙凸透鏡5的光焦度絕對(duì)值比由前至后依 次為1 1.51 0.485 0. 14 1.51。根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)，所述光欄A前各個(gè)鏡組產(chǎn)生的光 焦度的和為負(fù)值，光欄A后各個(gè)鏡組產(chǎn)生的總光焦度的和為正值，光欄A前后光焦度之和的 比的絕對(duì)值為1 1.539。根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)用特點(diǎn)，所述負(fù)彎月型透鏡1、雙凹透鏡2、正彎 月型透鏡3、負(fù)彎月型第一透鏡4-1、第一雙凸透鏡4-2、第二雙凸透鏡5的光學(xué)材料依次采 用重冕系或鑭冕系、冕系、重火石系、重火石系、冕系、重冕系或鑭冕系玻璃。在本實(shí)施例中，該鏡頭基本性能參數(shù)為視場(chǎng)角185° ；鏡頭光學(xué)后截距L'和焦 距f'的比(反遠(yuǎn)比)為8 ；相對(duì)孔徑D/f'為1/1. 8 1/2. 8 ；其中D為入瞳直徑。在本發(fā)明中，所涉及的魚(yú)眼鏡頭結(jié)構(gòu)可按比例進(jìn)行焦距縮放，從而調(diào)整全視場(chǎng)像 高，鏡頭結(jié)構(gòu)本身的所有結(jié)構(gòu)幾何尺寸也相應(yīng)按比例縮放。以適用不同尺寸的3LCD或IDMD 類(lèi)型數(shù)字投影機(jī)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所選用各個(gè)透鏡的型號(hào)為ZK11、K9、ZF3、ZF3、K9、LANK50。
由成都光明光電股份有限公司生產(chǎn)。見(jiàn)下表本發(fā)明結(jié)構(gòu)實(shí)施例參數(shù)如下單位mm，以焦距為1mm。
圖2給出了本發(fā)明實(shí)施例的光線追跡參考示意圖。由圖表示魚(yú)眼鏡頭結(jié)構(gòu)各個(gè)視 場(chǎng)的特征光線走向幾在鏡片表面的入射位置。
權(quán)利要求
一種用于數(shù)字投影機(jī)的五組六片式魚(yú)眼鏡頭基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于，具有六片標(biāo)準(zhǔn)球面的透鏡組成的五個(gè)鏡組；所述五個(gè)鏡組中的六片透鏡依次為負(fù)彎月型透鏡(1)、雙凹透鏡(2)、正彎月型透鏡(3)、負(fù)彎月型第一透鏡(4-1)、第一雙凸透鏡(4-2)、第二雙凸透鏡(5)；其中，負(fù)彎月型第一透鏡(4-1)與第一雙凸透鏡(4-2)組成的雙膠合鏡組(4)，負(fù)彎月型透鏡(1)、雙凹透鏡(2)、正彎月型透鏡(3)、第二雙凸透鏡(5)為單鏡組；所述的負(fù)彎月型透鏡(1)、負(fù)彎月型第一透鏡(4-1)為凸面朝前放置，所述的雙凹透鏡(2)為曲率絕對(duì)值大的面朝后放置，所述的正彎月型透鏡(3)為凹面朝前放置，所述的第一雙凸透鏡(4-2)、第二雙凸透鏡(5)為曲率絕對(duì)值大的面均朝前放置；在所述正彎月型透鏡(3)與所述負(fù)彎月型第一透鏡(4-1)之間設(shè)有孔徑光欄A；所述的負(fù)彎月型透鏡(1)、雙凹透鏡(2)、正彎月型透鏡(3)、雙膠合組(4)、第二雙凸透鏡(5)產(chǎn)生的光焦度絕對(duì)值比由前至后依次為1∶1.51∶0.485∶0.14∶1.51；所述孔徑光欄A前各鏡組產(chǎn)生的光焦度之和為負(fù)值，孔徑光欄A后各鏡組產(chǎn)生的光焦度之和為正值，所述光欄A前后光焦度之和的比的絕對(duì)值為1∶1.539。
2.按權(quán)利要求1所述的數(shù)字投影機(jī)的五組六片式魚(yú)眼鏡頭基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于，魚(yú) 眼鏡頭的性能指標(biāo)為視場(chǎng)角185° 120° ；鏡頭光學(xué)后截距L'和焦距f'的比值為6 8倍；相對(duì)孔徑D/f ‘為1/1. 8 1/2. 8 ；其中D為鏡頭入瞳直徑。
3.按權(quán)利要求1所述的數(shù)字投影機(jī)的五組六片式魚(yú)眼鏡頭基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所 述負(fù)彎月型透鏡(1)、雙凹透鏡(2)、正彎月型透鏡(3)、負(fù)彎月型第一透鏡(4-1)、第一雙 凸透鏡(4-2)、第二雙凸透鏡(5)依次采用重冕系或鑭冕系、冕系、重火石系、重火石系、冕 系、重冕系或鑭冕系光學(xué)玻璃材料。
4.按權(quán)利要求1或2所述的數(shù)字投影機(jī)的五組六片式魚(yú)眼鏡頭基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于， 按比例進(jìn)行焦距縮放，以調(diào)整全視場(chǎng)像高，全視場(chǎng)像高直徑范圍3mm 30mm的特定數(shù)字魚(yú) 眼投影鏡頭。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種數(shù)字投影機(jī)的五組六片式魚(yú)眼鏡頭基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，包括六片標(biāo)準(zhǔn)球面的透鏡組成的五個(gè)鏡組；所述五個(gè)鏡組中有四個(gè)單鏡組和一個(gè)雙膠合鏡組；在所述雙膠合鏡組與前面的單鏡組之間設(shè)有孔徑光欄；所述各透鏡的光焦度絕對(duì)值比由前至后依次為1∶1.51∶0.485∶0.14∶1.51；孔徑光欄A前各鏡組的光焦度之和為負(fù)值，與光焦度之和為正值的孔徑光欄A后各鏡組的光焦度的絕對(duì)值比為1∶1.539。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低了生產(chǎn)成本和裝調(diào)難度，提高了鏡頭結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。另外，該魚(yú)眼鏡頭結(jié)構(gòu)可按比例進(jìn)行焦距縮放，從而調(diào)整全視場(chǎng)像高，以適用不同尺寸的3LCD或1DMD類(lèi)型數(shù)字投影機(jī)。
文檔編號(hào)G02B13/00GK101840057SQ20101017349
公開(kāi)日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月12日
發(fā)明者陳琛 申請(qǐng)人:秦皇島視聽(tīng)機(jī)械研究所