CN104020547A

CN104020547A - 双机对投数字球幕电影镜头

Info

Publication number: CN104020547A
Application number: CN201410218868.9A
Authority: CN
Inventors: 王宝琦; 杨锋; 李维善; 于国辉; 王陆军; 李臣友
Original assignee: QINHUANGDAO VIDEO-AUDIO MACHINERY INST
Current assignee: Qinhuangdao audio-visual Machinery Research Institute Co., Ltd.
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2034-05-23
Also published as: CN104020547B

Abstract

本发明公开了一种双机对投数字球幕电影镜头，包括第一分结构体A和第二分结构体B彼此连接而成。所述第一分结构体A内部透镜组合的总光焦度为负值，所述第二分结构体B内部透镜组合的总光焦度为正值，两者构成反远距结构，增大了视场角、提高了相对孔径、拉大了后工作距离，相对孔径最大达到1/2.0，反远比最大达到7.1倍。该镜头可按比例进行焦距缩放，从而调整全视场像高，可满足靶面尺寸为0.95英寸～1.38英寸的三靶面DLP的各种数字放映机的应用。球幕影院使用该镜头的有益效果是，提高了放映画面的整体亮度和清晰度；同时，在球幕中心这个最佳观看位置上，可以增加观众座椅。

Description

双机对投数字球幕电影镜头

技术领域

本发明涉及一种球幕电影镜头，特别涉及了一种双机对投数字球幕电影镜头。

背景技术

现有的球幕影院，都是用一台电影放映机安装在球幕的球心附近，经过一只鱼眼镜头，将画面投射到球幕上，即单机放映。对于胶片球幕电影，胶片容易出现划痕和物理损伤，影响放映效果，不利于存放、传输和维护。且电影拷贝制作价格昂贵，除消耗大量贵金属银，还造成化学工业污染，现已慢慢地退出市场。而对于数字球幕电影，鱼眼镜头的设计像高为成像芯片的短边长度，芯片的利用率较低，导致实际投射出的画面分辨率低，另外，数字电影放映机被安放在球幕的中心附近，占据了观看球幕影片的最佳位置，同时还存在着亮度低的缺陷。

发明内容

鉴于上述技术的状况，本发明提供一种双机对投数字球幕电影镜头，将放映画面分为两部分，以对投的方式分别同步投射到球幕的上、下区域，然后两投射画面通过拼接合成更高分辨率的完整影片画面。该镜头的设计像高为数字放映机芯片的长边长度，可满足基于投影技术DLP的靶面尺寸为0.95英寸～1.38英寸的三靶面结构的数字放映机的使用。

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案是：双机对投数字球幕电影镜头，包括第一分结构体A和第二分结构体B；其中：

第一分结构体A，具有在镜头壳内设有三镜组四片透镜；所述的四片透镜对应球幕方向依次设置第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，其中第三透镜和第四透镜为双胶合镜组，所述第一透镜为负弯月型，凸面朝前，第二透镜为负弯月型，凸面朝前，第三透镜为双凸型，曲率绝对值小的面朝前，第四透镜为双凹型，曲率绝对值大的面朝前；和

第二分结构体B，具有在镜头壳内依次设有一个光栏面和四镜组七片透镜，所述七片透镜依次排列为第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜和第十一透镜，其中第五透镜和第六透镜、第七透镜和第八透镜、第九透镜和第十透镜分别为双胶合镜组，所述第五透镜为双凹型，曲率绝对值小的面朝前，第六透镜为双凸型，曲率绝对值大的面朝前，第七透镜为双凸型，曲率绝对值小的面朝前，第八透镜为负弯月型，凹面朝前，第九透镜为为负弯月型，凸面朝前，第十透镜为双凸型，曲率绝对值小的面朝前，第十一透镜为正弯月型，凸面朝前，所述的第二分结构B与第一分结构体A连接。

在本发明中，所述第一分结构体A内部透镜组合的总光焦度绝对值和第二分结构体B内部透镜组合的总光焦度绝对值之比为1.43:1，其中第一分结构体A内部透镜组合的总光焦度为负值，第二分结构体B内部透镜组合的总光焦度为正值。

在本发明中，所述第一透镜、第二透镜采用重冕系光学玻璃材质；第三透镜、第四透镜依次采用重火石系、重钡火石系光学玻璃材质。

在本发明中，所述第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜依次采用镧冕系、火石系、轻冕系、重火石系、镧冕系、钡冕系、重冕系光学玻璃材质。

在本发明中，所涉及的双机对投数字球幕电影镜头的光学性能参数范围是：焦距f＇=12mm～20mm；相对孔径D/ f＇=1/2.0～1/2.2；视场角2ω=90°～100°；反远比为5.3～7.1；其中D为入瞳直径。

本发明所述的反远比是指镜头光学后截距L＇和焦距f＇的比值。

在本发明中，所涉及的双机对投数字球幕电影镜头按比例进行焦距缩放，并少许适当调整各主要像差的匹配关系，可满足靶面尺寸为0.95英寸～1.38英寸的三靶面DLP的各种数字放映机的应用。

在本发明中，所述镜头内所有透镜工作面均设计为标准球面，其光学结构中的任一个或多个标准球面还可以设为非球面，其光学成像光谱范围为420nm～685nm。这样，通过复杂化的设计，牺牲加工工艺性有利于光学系统的像差校正。

本发明所具有的有益效果是：采用了负光焦度的前组和正光焦度的后组构成的反远距型结构的双机对投数字球幕电影镜头，具有通过负光焦度的前组有利于增大镜头的视场角和后焦点截距，但对于负光焦度的前组产生的像差系数负值、像面弯曲过校正，可以通过前组中的正胶合镜组予以补偿，加之正光焦度的后组的合理匹配和平衡，补偿了由于数字放映机内部TIR造成的各种像差，可以完全满足基于投影技术DLP的靶面尺寸为0.95英寸～1.38英寸的三靶面结构的数字放映机的使用。采用双机对投数字球幕电影镜头放映时，将两台数字放映机分别设置在球幕的上、下边缘附近，以对投的方式同步放映画面，增加了画面的整体亮度，提高了画面的分辨率，同时，让出了球幕中心范围这个最佳观看影片的位置，可以增加观众座席。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明所应用的数字球幕影院系统结构示意图；

图3是图2中数字放映机22投射画面的示意图；

图4是图2中数字放映机23投射画面的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图实施例，对本发明作进一步的详细说明，仅用于解释本发明的实施例和所具有的有益效果，并非用于限制本发明的保护范围。

如图1所示的双机对投数字球幕电影镜头，是由第一分结构体A和第二分结构体B连接组合而成。本实施例所述的第一分结构体A内设有三镜组四片透镜。所述的四片透镜包括依次排列的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3-1和第四透镜3-2，其中第三透镜3-1和第四透镜3-2为双胶合镜组。本发明的第一透镜1、第二透镜2均为负弯月型，凸面朝前（设镜头在放映工作状态时，物方即球幕端为前，像方即数字芯片端为后），起到增大视场角、拉大后焦点截距、减小镜片口径的作用；第三透镜3-1为双凸型，曲率绝对值小的面朝前，第四透镜3-2为双凹型，曲率绝对值大的面朝前。所述的第二分结构体B内依次设有一个光栏面4、第五透镜5-1、第六透镜5-2、第七透镜6-1、第八透镜6-2、第九透镜7-1、第十透镜7-2、第十一透镜8，其中第五透镜5-1和第六透镜5-2、第七透镜6-1和第八透镜6-2、第九透镜7-1和第十透镜7-2分别为双胶合镜组，第五透镜5-1为双凹型，曲率绝对值小的面朝前，第六透镜5-2为双凸型，曲率绝对值大的面朝前，第七透镜6-1为双凸型，曲率绝对值小的面朝前，第八透镜6-2为负弯月型，凹面朝前，第九透镜7-1为为负弯月型，凸面朝前，第十透镜7-2为双凸型，曲率绝对值小的面朝前，第十一透镜8为正弯月型，凸面朝前。本实施例中的第十一透镜8采用重冕系或冕系光学玻璃材质，起拉大后工作距离的作用。上述中，所述的第一分结构体A内部透镜组合的总光焦度为负值，第二分结构体B内部透镜组合的总光焦度为正值，且两者的绝对值比为1.43:1。所述的第二分结构体B通过螺纹及顶丝（图中未标注）与第一分结构体A固定连接。

在本实施例中，所述镜头的光学性能参数范围为：焦距f＇=12mm～20mm；相对孔径D/ f＇=1/2.0～1/2.2；视场角2ω=90°～100°；反远比为5.3～7.1；其中D为入瞳直径。

在本实施例中，所涉及的镜头比例缩放后，可满足靶面尺寸为0.95英寸～1.38英寸的三靶面DLP的各种数字放映机的应用。

如图2至图4所示，利用本发明镜头进行双机对投放映球幕电影时，两台数字放映机22和23分别安装在球幕21的上边缘和下边缘附近处。装在上面的数字放映机22以一定的俯角通过本发明镜头将画面31投射到球幕21的中下部，装在下面的数字放映机23以一定的仰角通过本发明镜头将画面32投射到球幕21的中上部，两个被投射出的画面在球幕21的赤道处有一定的重叠区域，用于画面融合，投射画面31、32中的阴影部分即为对应的融合区域。当数字放映机22和23同步放映画面时，观众在楼层式观众席24上便可以欣赏到更高亮度，更高清晰度，更强震撼力的球幕电影。

本发明的镜头是一种特殊的数字球幕电影放映镜头，其要求的畸变曲线形式不同于传统的曲线形式，需要重新计算、模拟可以满足要求的畸变曲线。依据光路可逆行性原理，镜头光学结构按反向光路设计。由几何光学基础理论，建立合适的光学模型，在软件中设定整个系统的基本光学参数：视场角、相对孔径、工作波长，同时在后组之后插入一定厚度（厚度依据放映机靶面尺寸的不同而不同）的等效平行玻璃平板，用于模拟数字放映机的内部分色棱镜，这样设计出的镜头就更能保证使用时的画面质量。在此基础上，采用人工和设计软件相结合的优化设计方法，对该系统进行改造、优化，在优化过程中要严格控制系统的畸变曲线走势。经过不断的优化，直到该镜头具有很好的像差质量、均匀的像面照度以及很好的工艺性。在优化过程中注意随时更新和调整各种优化目标值。

为了说明本发明的实施例，当镜头等效焦距为1时，其光学结构参数如下：

Surface：Type	Radius	Thickness	Material
				S	12.342	0.32	H-ZK11
S	3.769	1.64
				S	167.569	0.27	H-ZK11
S	4.453	2.68
				S	11.865	0.92	H-ZF7LA
S	-6.257	0.43	H-ZBAF3
				S	7.615	11.04
STO	Infinity	1.76
				S	-21.659	0.21	H-LAK3
S	4.624	0.80	H-F4
				S	-8.741	0.29
S	41.338	1.37	H-QK3L
				S	-3.338	0.21	H-ZF7LA
S	-15.049	0.29
				S	15.582	0.21	H-LAK3
S	6.511	1.37	H-BAK7
				S	-5.400	0.12
S	7.014	0.65	H-ZK11
				S	92.828	1.24

上述所给的实施例，仅用于解释本发明的实施例和所具有的有益效果，并非用于限制本发明的保护范围。

Claims

1.一种双机对投数字球幕电影镜头，其特征是，包括第一分结构体A和第二分结构体B；其中：

第一分结构体A，具有在镜头壳内设有三镜组四片透镜；所述的四片透镜对应球幕方向依次设置第一透镜（1）、第二透镜（2）、第三透镜（3-1）和第四透镜（3-2），其中第三透镜（3-1）和第四透镜（3-2）为双胶合镜组，所述第一透镜（1）为负弯月型，凸面朝前，第二透镜（2）为负弯月型，凸面朝前，第三透镜（3-1）为双凸型，曲率绝对值小的面朝前，第四透镜（3-2）为双凹型，曲率绝对值大的面朝前；和

第二分结构体B，具有在镜头壳内依次设有一个光栏面（4）和四镜组七片透镜；所述七片透镜依次排列为第五透镜（5-1）、第六透镜（5-2）、第七透镜（6-1）、第八透镜（6-2）、第九透镜（7-1）、第十透镜（7-2）和第十一透镜（8），其中第五透镜（5-1）和第六透镜（5-2）、第七透镜（6-1）和第八透镜（6-2）、第九透镜（7-1）和第十透镜（7-2）分别为双胶合镜组，所述第五透镜（5-1）为双凹型，曲率绝对值小的面朝前，第六透镜（5-2）为双凸型，曲率绝对值大的面朝前，第七透镜（6-1）为双凸型，曲率绝对值小的面朝前，第八透镜（6-2）为负弯月型，凹面朝前，第九透镜（7-1）为为负弯月型，凸面朝前，第十透镜（7-2）为双凸型，曲率绝对值小的面朝前，第十一透镜（8）为正弯月型，凸面朝前，所述的第二分结构B与第一分结构体A连接。

2.根据权利要求1所述的双机对投数字球幕电影镜头，其特征是，所述第一分结构体A内部透镜组合的总光焦度绝对值和第二分结构体B内部透镜组合的总光焦度绝对值之比为1.43:1，其中第一分结构体A内部透镜组合的总光焦度为负值，第二分结构体B内部透镜组合的总光焦度为正值。

3.根据权利要求1所述的双机对投数字球幕电影镜头，其特征是，所述第一透镜（1）、第二透镜（2）采用重冕系光学玻璃材质；所述第三透镜（3-1）、第四透镜（3-2）依次采用重火石系、重钡火石系光学玻璃材质。

4.根据权利要求1所述的双机对投数字球幕电影镜头，其特征是，所述第五透镜（5-1）、第六透镜（5-2）、第七透镜（6-1）、第八透镜（6-2）、第九透镜（7-1）、第十透镜（7-2）、第十一透镜（8）依次采用镧冕系、火石系、轻冕系、重火石系、镧冕系、钡冕系、重冕系光学玻璃材质。

5.根据权利要求1所述的双机对投数字球幕电影镜头，其特征是，所述镜头的光学性能参数范围是：焦距f＇=12mm～20mm；相对孔径D/ f＇=1/2.0～1/2.2；视场角2ω=90°～100°；反远比为5.3～7.1；其中D为入瞳直径。

6.根据权利要求1所述的双机对投数字球幕电影镜头，其特征是，所述镜头按比例进行焦距缩放，并少许适当调整各主要像差的匹配关系，完全可满足靶面尺寸为0.95英寸～1.38英寸的三靶面DLP的各种数字放映机的应用。

7.根据权利要求1所述的双机对投数字球幕电影镜头，其特征是，所述镜头内所有透镜工作面均设计为标准球面，其光学结构中的任一个或多个标准球面还可以设为非球面，其光学成像光谱范围为420nm～685nm。