專(zhuān)利名稱(chēng)：：用于數(shù)字投影的固定焦距的投影物鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明應(yīng)用于數(shù)字投影的領(lǐng)域，尤其用于數(shù)字影院.投影物鏡例如用作為具有光學(xué)變形的附件(anamorphotischerVorsatz)的基本物鏡，在數(shù)字影院里所使用的投影機(jī)的特征在于在芯片和物鏡之間的分光棱鏡.玻璃光路(Glasweg)為小于等于119.5mm,因此產(chǎn)生縱向色差以及孔徑誤差.這些誤差必須由投影物鏡來(lái)校正。因此所計(jì)算的物鏡原則上不適用于其它情況.市場(chǎng)上基本都提供變焦物鏡。然而對(duì)于固定安裝來(lái)說(shuō)，變焦物鏡就不必要了.另外在數(shù)碼影院中，有利地借助于光學(xué)變形附件將芯片格式轉(zhuǎn)換至閨像格式2.35:1.為了減小附件的外形尺寸并因此降低成本，必須使物鏡的銀幕側(cè)的光曈(Pupille)距離前透鏡(Frontlinse)不是太遠(yuǎn).這個(gè)目的用變焦物鏡難于實(shí)現(xiàn).在DE10353563B4中描述了一種具有固定焦距的物鏡，它滿(mǎn)足了這種要求。然而這種物鏡在所有給出的實(shí)施方式中包含有非球面的表面，它增加了生產(chǎn)成本.
發(fā)明內(nèi)容目的是提供一種具有固定焦距的物鏡，它用最少數(shù)量的透鏡滿(mǎn)足在數(shù)字投影、尤其是數(shù)字影院范圍內(nèi)的質(zhì)量要求.銀幕側(cè)的光睡至前透鏡的距離應(yīng)該這樣來(lái)確定，使得相比于由市場(chǎng)所得到的變焦物鏡，可以明顯減少所需要的光學(xué)變形附件的尺寸。盡管對(duì)于投影效率的要求似乎使得使用阿貝數(shù)(abbescheZahl)的值v》75的特種玻璃是絕對(duì)必要的，但這種玻璃的使用應(yīng)該限于盡可能少的透鏡，因?yàn)闊o(wú)論是購(gòu)置還是加工都增加了成本.特別高的成本就引起了要使用由氟化鈣所制成的透鏡或者數(shù)值v》85的玻璃，而這是應(yīng)該避免的.同樣也要避免非球面的表面，透鏡數(shù)目應(yīng)保持盡可能少。本發(fā)明的目的通過(guò)一種按照權(quán)利要求1的特征的投影物鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)，由此通過(guò)一種用于數(shù)字投影的固定焦距的投影物鏡，具有按照順序從圖象(放大側(cè))到目標(biāo)物(0bjekt)(縮小側(cè)和照明側(cè))的以下透鏡布置-第一個(gè)負(fù)透鏡，-笫二個(gè)負(fù)透鏡，-笫三個(gè)透鏡，-第四個(gè)正透鏡，一笫五個(gè)透鏡，-笫六個(gè)正透鏡，-第七個(gè)負(fù)透鏡，一笫八個(gè)正透鏡，-笫九個(gè)正透鏡.根據(jù)本發(fā)明一種特殊的實(shí)施方式，按照權(quán)利要求2，投影物鏡構(gòu)造為按照順序從圖象(放大側(cè))到目標(biāo)物(縮小側(cè)和照明側(cè))的以下透鏡布置-第一負(fù)透鏡，它在圖像側(cè)面具有凸面，并且在目標(biāo)物側(cè)面具有凹面，-笫二個(gè)雙凹的透鏡，-第三個(gè)透鏡，它在困像側(cè)面具有凹面，并且在目標(biāo)物側(cè)面具有凸面，-笫四個(gè)雙凸的透鏡，-第五個(gè)透鏡，它具有向著目標(biāo)物側(cè)面的凹面，一笫六個(gè)雙凸的透鏡，一笫七個(gè)透鏡，它具有向著目標(biāo)物側(cè)面的凹面，一第八個(gè)雙凸的透鏡，—笫九個(gè)雙凸的透鏡，尤其規(guī)定了所述第五個(gè)透鏡向著圖像側(cè)面有凸面或凹面，和/或所述第七個(gè)透鏡向著圖像側(cè)面有凹面或凸面。此外還有利地在所述笫四和第五個(gè)透鏡之間設(shè)有光闌(Blende),關(guān)于折射率nd和阿貝數(shù)Vd的數(shù)值關(guān)系，優(yōu)選滿(mǎn)足以下數(shù)值范閨透鏡號(hào)1大于1.6小于622在1.58和1.8之間小于623大于1.65小于414在1.6和1.8之間在45和62之間大于1.64在30和45之間6小于1.74大于447小于1.75在40和66之間8小于1.50大于709小于1.50大于70對(duì)于這些特征參數(shù)尤其給出以下數(shù)值范圍透鏡號(hào)1大于1.7小于502在1.56和1.8之間小于623大于1.65小于354在1.6和1.8之間在45和60之間5大于1.65在30和45之間6小于1.7大于457小于1.75在40和61之間8小于1.50大于709小于1.50大于70若對(duì)于所有透鏡來(lái)說(shuō)，阿貝數(shù)Vd小于85的話(huà)，認(rèn)為是特別有利的.第七和笫八個(gè)透鏡優(yōu)選相互接合(verkitten).在按照本發(fā)明的物鏡中，物鏡的校正(Korrektur)和頂焦距(Schnittweite)允許在物鏡和所要投影的目標(biāo)物之間有分光器。該分光器具有從80min至130mm的玻璃光路，優(yōu)選從110mm至130mm，尤其是115m邁至125mm.本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)一種目標(biāo)物側(cè)面的光瞳，它距離目標(biāo)物很遠(yuǎn).該目標(biāo)物側(cè)面的光瞳至少離目標(biāo)物800mm,優(yōu)選1200mm,尤其是至少2000mm。如果投影物鏡的全部透鏡的透鏡面都是球面的或平面的(plan)，那么認(rèn)為是特別有利的，尤其是從成本方面而言.本發(fā)明的其它特征示出在從屬權(quán)利要求中和對(duì)實(shí)施例的說(shuō)明里，其中要說(shuō)明的是，所有羊個(gè)特征和單個(gè)特征的組合對(duì)本發(fā)明都是重要的.本發(fā)明借助二個(gè)實(shí)施方式來(lái)示出，但并不局限于此.困1示出本發(fā)明的實(shí)施例的透鏡截面的部分示意的側(cè)視圖，圖2示出圖1所示透鏡的調(diào)制傳遞函數(shù)的線(xiàn)圖，圖3示出圖1所示透鏡的漸暈的線(xiàn)圖，圖4示出圖1所示透鏡的物鏡失真的線(xiàn)圖，圖5示出本發(fā)明另一實(shí)施例的部分示意的側(cè)視困，圖6示出圖5所示透鏡實(shí)施例的調(diào)制傳遞函數(shù)的線(xiàn)圖，圖7示出圖5所示透鏡實(shí)施例的漸暈的線(xiàn)圖，圖8示出圖5所示透鏡實(shí)施例的物鏡失真的線(xiàn)圖.具體實(shí)施方式圖1示出本發(fā)明示例性的方案的透鏡截面。這些投影物鏡的準(zhǔn)確的光學(xué)數(shù)據(jù)也可見(jiàn)權(quán)利要求12，其中根據(jù)該實(shí)施方式的投影物鏡如下所示透鏡1至9的數(shù)據(jù)注釋面半徑fmml厚度[mmndVd透鏡11215.5737.4001.805225.4260.05419.873透鏡23-86.1166.1981.729254.54214.5885.812透鏡35-159.76725.0001.717429.56-97.0461.422透鏡47233.75919.0001.729254.58-110.662133.385光闌9平面34.694透鏡510119.584".3001.806140.61152.2453.364透鏡612192.6417.5001.516864.213-65.83112.288透鏡714-37.0135.0001.582746.6透鏡815293.56415.6001.497081.616-48.1820.200透鏡917181.59715.0001.497081.618-65.78517.000分光器19平面116.5001.516864.2保護(hù)玻璃20平面3.0001.508561.221平面0.507目標(biāo)物平面由于實(shí)際原因，物鏡示出為反過(guò)來(lái)的位置(從放大倒至縮小側(cè)成像).半徑的負(fù)號(hào)意味著透鏡面的中點(diǎn)相對(duì)于頂點(diǎn)(Scheitel)位于放大側(cè).面1至18描述了按照權(quán)利要求的物鏡；面19至22示出分光器、保護(hù)玻璃和投影機(jī)的芯片.在這實(shí)施方式中，總厚度為119.5mm的玻璃組件(Glasblock)是在投影機(jī)里分光器的一種簡(jiǎn)化的光學(xué)模型.由于實(shí)際原因，物鏡以反過(guò)來(lái)的位置(從放大側(cè)至縮小側(cè)成像)示出.物鏡的焦距為57mm，相對(duì)孔徑為1:2.5.在縮小側(cè)可以利用半徑為18咖的圃，這在放大側(cè)導(dǎo)致最大投影角為2w=35.1°.光曈離笫一透鏡頂點(diǎn)的距離在放大側(cè)為77.4mm.在縮小側(cè)，光曈的距離大于6米.這意味著物鏡在這一側(cè)幾乎是焦闌的(telezentrisch)，并因此最佳地匹配于投影機(jī)的照明系統(tǒng).物鏡只有9個(gè)球面的透鏡就夠用了，其中只是二個(gè)最后的透鏡由阿貝數(shù)v》75的玻璃制成.對(duì)于通常的數(shù)字投影機(jī)來(lái)說(shuō)，單個(gè)圖像元素的大小為13.68^im.這相當(dāng)于大約每毫米有73個(gè)像素，或者每毫米大約有36個(gè)線(xiàn)對(duì)，投影機(jī)在最好的情況下可能達(dá)到這樣.按照經(jīng)驗(yàn)，投影物鏡必須能顯示出如同所屬的數(shù)字投影機(jī)雙倍多的每毫米線(xiàn)對(duì)，才能使觀眾能感覺(jué)到物鏡是高質(zhì)量的.因此為了評(píng)價(jià)物鏡，必須考察調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)直到72線(xiàn)對(duì)每毫米.困2示出了該MTF.該MTF在波長(zhǎng)為"0n邁、5"nm和620nm時(shí)進(jìn)行了計(jì)算，其中平均波長(zhǎng)使用權(quán)重2，其他波長(zhǎng)用權(quán)重1進(jìn)行求值。MTF在36線(xiàn)對(duì)每毫米和在72線(xiàn)對(duì)每毫米時(shí)有良好的對(duì)比度值.對(duì)比度從中間向邊緣的小的下降表明了橫向色差的很好的修正.這種誤差的修正對(duì)于數(shù)字投影來(lái)說(shuō)特別重要，因?yàn)樵撜`差導(dǎo)致干擾的色牽(Farbraender)圖3示出了漸暈(Vignettierung),圖4示出了這種物鏡的失真，圖5示出了另一實(shí)施例.物鏡的焦距提高到了69mm.這種投影物鏡的準(zhǔn)確的光學(xué)數(shù)據(jù)也可以參見(jiàn)權(quán)利要求13.按照此實(shí)施方式的投影物鏡為如下透鏡1至9的數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>由于實(shí)際原因，物鏡以反過(guò)來(lái)的位置(從放大側(cè)至縮小側(cè)成像)示出。半徑中的負(fù)號(hào)意味著透鏡面的中點(diǎn)相對(duì)于頂點(diǎn)位于放大側(cè).面1至18描述了按照權(quán)利要求的物鏡，面19至22示出分光器、保護(hù)玻璃和投影機(jī)的芯片.在按此實(shí)施方式的物鏡中，相對(duì)孔徑為1:2.5.在縮小側(cè)又可以利用半徑為18mm的圃，這在放大側(cè)導(dǎo)致最大投影角為2w=29.2°.光睦到第一透鏡頂點(diǎn)的距離在放大側(cè)為90mm.通過(guò)變小的投影角度，相對(duì)于第一例子關(guān)于光學(xué)變形附件的使用，毫無(wú)問(wèn)趙地提高了光瞳間距(Pupillenabstand).在縮小側(cè)，光瞳的距離超過(guò)5米.這意味著物鏡在這一側(cè)幾乎是焦闌的，并因此最佳地匹配于投影機(jī)的照明系圖6示出了MTF，圖7示出了漸牽，圖8示出了這種物鏡的失真。權(quán)利要求1.用于數(shù)字投影的固定焦距的投影物鏡，具有按照順序從圖象(放大側(cè))到目標(biāo)物(縮小側(cè)和照明側(cè))的以下透鏡布置-第一個(gè)負(fù)透鏡(1)，-第二個(gè)負(fù)透鏡(2)，-第三個(gè)透鏡(3)，-第四個(gè)正透鏡(4)，-第五個(gè)透鏡(5)，-第六個(gè)正透鏡(6)，-第七個(gè)負(fù)透鏡(7)，-第八個(gè)正透鏡(8)，-第九個(gè)正透鏡(9)。2.按照權(quán)利要求1所述的投影物鏡，具有按照順序從圖象(放大側(cè))到目標(biāo)物(縮小側(cè)和照明側(cè))的以下透鏡布置-第一負(fù)透鏡(l)，它在圖像側(cè)面具有凸面，并且在目標(biāo)物側(cè)面具有凹面，—第二個(gè)雙凹的透鏡(2)，-笫三個(gè)透鏡(3)，它在圖像側(cè)面具有凹面，并且在目標(biāo)物側(cè)面具有凸面，—笫四個(gè)雙凸的透鏡(4)，一第五個(gè)透鏡(5)，它具有向著目標(biāo)物側(cè)面的凹面，—第六個(gè)雙凸的透鏡(6),—第七個(gè)透鏡(7)，它具有向著目標(biāo)物側(cè)面的凹面，-笫八個(gè)雙凸的透鏡(8)，—第九個(gè)雙凸的透鏡(9),3.按照權(quán)利要求2所述的投影物鏡，其中所述第五個(gè)透鏡(5)向著圖像側(cè)面具有凸面或凹面，和/或所述第七個(gè)透鏡(7)向著圖像側(cè)面有凹面或凸面.4.按照權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的投影物鏡，其中在所述第四和第五個(gè)透鏡(4，5)之間布置有光闌.5.按照權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的投影物鏡，其中折射率nd和阿貝數(shù)Vd的數(shù)值滿(mǎn)足如下關(guān)系透鏡號(hào)HaVa1大于1.6小于622在1.58和1.8之間小于623大于1.65小于414在1.6和1.8之間在45和62之間5大于1.64在30和45之間6小于1.74大于447小于1.75在40和66之間8小于1.50大于709小于1.50大于706.按照權(quán)利要求5所述的投影物鏡，其中折射率no和阿貝數(shù)Vd的數(shù)值滿(mǎn)足如下關(guān)系透鏡號(hào)HdVa1大于1.7小于502在1.56和1.8之間小于623大于1.65小于354在1.6和1.8之間在45和60之間5大于1.65在30和45之間6小于1.7大于457小于1.75在40和61之間8小于1.50大于709小于1.50大于707.按照權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的投影物鏡，其中所有透鏡的阿貝數(shù)Vd小于85.8.按照權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的投影物鏡，其中所述第七和笫八個(gè)透鏡(7,8)相互接合。9.按照權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的投影物鏡，其中物鏡的光學(xué)的校正和頂焦距允許在物鏡和所要投影的目標(biāo)物之間有分光器，該分光器具有玻璃光路從80mm至130mm，優(yōu)選為110mm至130mm,尤其是115mm至125mm,10.按照權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的投影物鏡，其中目標(biāo)物側(cè)面的光睡距離目標(biāo)物至少800mm，優(yōu)選至少1200mm，尤其是至少2000mm,11.按照權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的投影物鏡，其中全部透鏡面為球面的或平面的。12.按照權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的投影物鏡，具有如下關(guān)于透鏡1至9的數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>焦距57咖相對(duì)孔徑1:2.5成像角2w-35.1°13.按照權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的投影物鏡，具有如下關(guān)于透鏡1至9的數(shù)據(jù)注釋面半徑[mm厚度[mm]透鏡11489.0677.5001.744044.9276.08317.565透鏡23-65.7407.5001.755227.64166.1234.232透鏡35-1167.66824.0001.755227.66-95.4460.992透鏡47191.82523.0001.658450.98-101.162132.991光闌9平面19.359透鏡510-79.55124.8811.672732.31192.1297.145透鏡612107.71113.3491.658450.913-108.50825.694透鏡714448.8566細(xì)1.620460.3透鏡81556.51017.0001,497081.616-133.6010.200透鏡917107.7389.1991,497081.618-409.370焦距69咖相對(duì)孔徑1:2.5成像角2w=29.2°全文摘要本發(fā)明提出一種用于數(shù)字投影的固定焦距的投影物鏡，具有按照順序從圖象(放大側(cè))到目標(biāo)物(縮小側(cè)和照明側(cè))的以下透鏡布置第一個(gè)負(fù)透鏡(1)，第二個(gè)負(fù)透鏡(2)，第三個(gè)透鏡(3)，第四個(gè)正透鏡(4)，第五個(gè)透鏡(5)，第六個(gè)正透鏡(6)，第七個(gè)負(fù)透鏡(7)，第八個(gè)正透鏡(8)，第九個(gè)正透鏡(9)。借助于此類(lèi)的物鏡，可以在數(shù)碼投影的范圍內(nèi)使用最小數(shù)量的透鏡來(lái)滿(mǎn)足質(zhì)量的要求。文檔編號(hào)G02B7/02GK101101365SQ20071012621公開(kāi)日2008年1月9日申請(qǐng)日期2007年6月22日優(yōu)先權(quán)日2006年6月22日發(fā)明者B·布雷特豪爾申請(qǐng)人:Bci財(cái)務(wù)公司