CN106324808A - 一种5片式球幕投影镜头及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种5片式球幕投影镜头及系统，属于球幕投影镜头及系统技术领域，解决现有技术中镜头为了校正色差，都采用光学玻璃材料进行胶合，造成镜片数量过多、生产效率降低、增加了生产成本的问题。本发明包括主镜筒，沿光路依次设置在主镜筒上的第五透镜、第四透镜、第三透镜、第二透镜和第一透镜；所述第一透镜为凸凹透镜；所述第二透镜为双凹透镜；所述第三透镜为双凹透镜；所述第四透镜为平凸透镜；所述第五透镜为平凸透镜。本发明用于投影成像。

Description

一种5片式球幕投影镜头及系统
技术领域
一种5片式球幕投影镜头及系统，用于投影成像，属于球幕投影镜头及系统技术领域。
背景技术
球幕镜头属于广角鱼眼镜头。这种镜头的视场角一般大于160度。从光学技术上来讲，用于投影成像的鱼眼镜头，要满足这么大角度范围的像面像质要求，是很难的。
全球幕投影，视场角比半球幕投影大一倍，畸变也是非常大的，所以校正也更困难，如果畸变没有校正好，图像在球幕上的投影，南极和北极上的图像放大率会不一样。南极和北极处的图像会发生扭曲、变形。为了校正色差，目前的球幕投影镜头，几乎全部使用了胶合透镜。
镜头中绝大多数是选用不同色散系数的光学玻璃，将它们胶合在一起，进行色差的校正，在CN2007101852808专利中，就使用了3组胶合透镜，其中还使用了一组3片式胶合透镜。国产和美国的球幕投影镜头，使用的光学玻璃材料，品种至少有2种以上，绝大多数都使用光学玻璃，使得球幕投影镜头的镜片数量多达十片以上。在CN2007101852808专利中，镜片的数量就多达13片，光学系统体积大，光学长度达249毫米，这给镜头的加工、组装带来不便，并且使得镜头成本增加。
发明内容
本发明针对上述不足之处提供了一种5片式球幕投影镜头及系统，解决现有技术中镜头为了校正色差，都采用光学玻璃材料进行胶合，造成镜片数量过多、生产效率降低、增加了生产成本的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种5片式球幕投影镜头，包括主镜筒，其特征在于：沿光路依次设置在主镜筒上的第五透镜、第四透镜、第三透镜、第二透镜和第一透镜；所述第一透镜为凸凹透镜；所述第二透镜为双凹透镜；所述第三透镜为双凹透镜；所述第四透镜为平凸透镜；所述第五透镜为平凸透镜。
进一步，所述第一透镜的第一面S1的为球面，第二面S2为非球面；
所述第二透镜的第一面S3的为球面，第二面S4为非球面；
所述第三透镜的第一面S5和第二面S6均为球面；
所述第四透镜的第一面S7为非球面，第二面S8为球面；
所述第五透镜的第一面S9为非球面，第二面S10为球面；
所述第一透镜的第二面S2与第二透镜的第一面S3相邻，第二透镜的第二面S4与第三透镜的第一面S5相邻，第三透镜的第二面S6与第四透镜的第一面S7相邻，第四透镜的第二面S8与第五透镜第一面S9相邻。
进一步，所述第一透镜的焦距为-70mm～-40mm；
所述第二透镜的焦距为-70mm～-40mm；
所述第三透镜的焦距为-80mm～-40mm；
所述第四透镜的焦距为60mm～120mm；
所述第五透镜的焦距为100mm～300mm。
进一步，所述第一透镜的第一面S1的R1＝1000～2000mm，第二面S2的R2＝24～32mm，K2＝0.2～0.4，4th＝-1.1e-5～-1.5e-5，6th＝-4.3e-9～-6e-9，8th＝-4.1e-12～-6e-12；
所述第二透镜的第一面S3的R3＝-60～-90mm，第二面S4的R4＝24～42mm,K2＝0.2～0.4，4th＝-6e-6～-9e-6，6th＝-6e-9～-9e-9；
所述第三透镜的第一面S5的R5＝-42～52mm，第二面S6的R6＝-102～122mm。
所述第四透镜的第一面S7的R7＝40～62mm，K7＝-2.2～-3.4，4th＝-1.1e-5～-1.5e-5，6th＝-4.3e-9～-6e-9，8th＝-4.1e-12～-6e-12，第二面S8的R8＝∞；
所述第五透镜的第一面S9的R9＝115～130mm，K9＝-1～-2，4th＝-1.0e-6～-1.5e-6，6th＝-2e-9～-3e-9，第二面S10的R10＝∞；
其中，R为曲面的半径，K为圆锥系数，4th为4阶，6th为6阶，8th为8阶。
进一步，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜为PMMA光学塑料。
一种5片式球幕投影系统，其特征在于：包括球幕支架，设置在球幕支架内的投影机和反光镜，设置在球幕支架上的球幕投影镜头和与球幕投影镜头相固定的球幕，球幕投影镜头与投影机的组合焦距为3.3毫米，球幕投影镜头投影的球幕的直径为0.6～2米。
进一步，所述球幕投影镜头的视场角为176°。
进一步，所述球幕投影镜头的后工作距离为55～75毫米。
进一步，所述球幕投影镜头适应的投影机的焦距为21～25毫米。
进一步，光学系统采用像方远心光路，全长为162毫米，像高为4.9毫米。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
一、本发明的球幕投影镜头不用胶合透镜就实现了色差校正，镜片数量少，镜头的透过率较高，投影在球幕上的图像亮度比传统球幕镜头高；
二、本发明的球幕投影镜头，由于使用的是光学塑料。光学镜片可以采用注塑方法生产，可以提高生产效率，极大地降低镜头的生产成本，其中，镜头的成本仅为光学玻璃镜头的五分之一；
三、本发明的球幕投影镜头使用的是同一种光学塑料，注塑制造时不用更换材料，节省了清洗料桶的工时和材料的浪费。节约了工时和材料费用。
附图说明
图1为本发明的球幕投影镜头结构示意图；
图2为本发明中球幕投影镜头的光路示意图；
图3为本发明中球幕投影系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种5片式球幕投影镜头，包括主镜筒1，沿光路依次设置在主镜筒1上的第五透镜2、第四透镜3、第三透镜4、第二透镜5和第一透镜6；所述第一透镜6为凸凹透镜，焦距为-70mm；所述第二透镜5为双凹透镜，焦距为-70mm；所述第三透镜4为双凹透镜，焦距为-80mm；所述第四透镜3为平凸透镜，焦距为60mm；所述第五透镜2为平凸透镜，焦距为100mm，所述第一透镜6、第二透镜5、第三透镜4、第四透镜3和第五透镜2为PMMA光学塑料；所述第一透镜6的第一面S1的为球面，R1＝1000mm，第二面S2为非球面，R2＝24mm，K2＝0.2，4th＝-1.1e-5，6th＝-4.3e-9，8th＝-4.1e-12；所述第二透镜5的第一面S3的为球面，R3＝-60mm，第二面S4为非球面，R4＝24mm,K2＝0.2，4th＝-6e-6，6th＝-6e-9；所述第三透镜4的第一面，R5＝-42mm，第二面S6均为球面，R6＝-102mm；所述第四透镜3的第一面S7为非球面，R7＝40mm，K7＝-2.2，4th＝-1.1e-5，6th＝-4.3e-9，8th＝-4.1e-12，第二面S8为球面，R8＝∞；所述第五透镜2的第一面S9为非球面，R9＝115mm,K9＝-1，4th＝-1.0e-6，6th＝-2e-9，第二面S10为球面，R10＝∞；所述第一透镜6的第二面S2与第二透镜5的第一面S3相邻，第二透镜5的第二面S4与第三透镜4的第一面S5相邻，第三透镜4的第二面S6与第四透镜3的第一面S7相邻，第四透镜3的第二面S8与第五透镜2第一面S9相邻。本发明的球幕投影镜头不用胶合透镜就实现了色差校正，镜片数量少，镜头的透过率较高，投影在球幕上的图像亮度比传统球幕镜头高。本发明的球幕投影镜头，由于使用的是光学塑料。光学镜片可以采用注塑方法生产，可以提高生产效率，极大地降低镜头的生产成本。本发明的球幕投影镜头使用的是同一种光学塑料，注塑制造时不用更换材料，节省了清洗料桶的工时和材料的浪费。节约了工时和材料费用。从目视投影同一个图像看，本发明的球幕投影镜头比美国的投影镜头图像亮度高，镜头的成本仅为光学玻璃镜头的五分之一。
实施例2
一种5片式球幕投影镜头，包括主镜筒1，沿光路依次设置在主镜筒1上的第五透镜2、第四透镜3、第三透镜4、第二透镜5和第一透镜6；所述第一透镜6为凸凹透镜，焦距为-40mm；所述第二透镜5为双凹透镜，焦距为-40mm；所述第三透镜4为双凹透镜，焦距为-40mm；所述第四透镜3为平凸透镜，焦距为120mm；所述第五透镜2为平凸透镜，焦距为300mm，所述第一透镜6、第二透镜5、第三透镜4、第四透镜3和第五透镜2为PMMA光学塑料；所述第一透镜6的第一面S1的为球面，R1＝2000mm，第二面S2为非球面，R2＝32mm，K2＝0.4，4th＝-1.5e-5，6th＝-6e-9，8th＝-6e-12；所述第二透镜5的第一面S3的为球面，R3＝-90mm，第二面S4为非球面，R4＝42mm,K2＝0.4，4th＝-9e-6，6th＝-9e-9；所述第三透镜4的第一面，R5＝52mm，第二面S6均为球面，R6＝122；所述第四透镜3的第一面S7为非球面，R7＝62mm，K7＝-3.4，4th＝-1.5e-5，6th＝-6e-9，8th＝-6e-12，第二面S8为球面，R8＝∞；所述第五透镜2的第一面S9为非球面，R9＝130mm,K9＝-2，4th＝-1.5e-6，6th＝-3e-9，第二面S10为球面，R10＝∞；所述第一透镜6的第二面S2与第二透镜5的第一面S3相邻，第二透镜5的第二面S4与第三透镜4的第一面S5相邻，第三透镜4的第二面S6与第四透镜3的第一面S7相邻，第四透镜3的第二面S8与第五透镜2第一面S9相邻。本发明的球幕投影镜头不用胶合透镜就实现了色差校正，镜片数量少，镜头的透过率较高，投影在球幕上的图像亮度比传统球幕镜头高。本发明的球幕投影镜头，由于使用的是光学塑料。光学镜片可以采用注塑方法生产，可以提高生产效率，极大地降低镜头的生产成本。本发明的球幕投影镜头使用的是同一种光学塑料，注塑制造时不用更换材料，节省了清洗料桶的工时和材料的浪费。节约了工时和材料费用。从目视投影同一个图像看，本发明的球幕投影镜头比美国的投影镜头图像亮度高，镜头的成本仅为光学玻璃镜头的五分之一。
一种5片式球幕投影系统，包括球幕支架9，设置在球幕支架9内的投影机10和反光镜11，设置在球幕支架9上的球幕投影镜头14和与球幕投影镜头14相固定的球幕13，光路依次通过投影机10、反光镜11和球幕投影镜头14投射到球幕13上，球幕投影镜头14通过固定板7和球幕固定螺钉12将球幕投影镜头14固定在球幕上，球幕投影镜头14与投影机10的组合焦距为3.3毫米，球幕投影镜头14投影的球幕13的直径为0.6～2米。所述球幕投影镜头14的视场角为176°。所述球幕投影镜头14的后工作距离为55～75毫米。所述球幕投影镜头14适应的投影机10的焦距为21～25毫米。所述球幕投影镜头14适应的投影机10的焦距为21～25毫米。光学系统采用像方远心光路，全长为162毫米，像高为4.9毫米。

Claims (10)

1.一种5片式球幕投影镜头，包括主镜筒(1)，其特征在于：沿光路依次设置在主镜筒(1)上的第五透镜(2)、第四透镜(3)、第三透镜(4)、第二透镜(5)和第一透镜(6)；所述第一透镜(6)为凸凹透镜；所述第二透镜(5)为双凹透镜；所述第三透镜(4)为双凹透镜；所述第四透镜(3)为平凸透镜；所述第五透镜(2)为平凸透镜。
2.根据权利要求1所述的一种5片式球幕投影镜头，其特征在于：
所述第一透镜(6)的第一面S1的为球面，第二面S2为非球面；
所述第二透镜(5)的第一面S3的为球面，第二面S4为非球面；
所述第三透镜(4)的第一面S5和第二面S6均为球面；
所述第四透镜(3)的第一面S7为非球面，第二面S8为球面；
所述第五透镜(2)的第一面S9为非球面，第二面S10为球面；
所述第一透镜(6)的第二面S2与第二透镜(5)的第一面S3相邻，第二透镜(5)的第二面S4与第三透镜(4)的第一面S5相邻，第三透镜(4)的第二面S6与第四透镜(3)的第一面S7相邻，第四透镜(3)的第二面S8与第五透镜(2)第一面S9相邻。
3.根据权利要求2所述的一种5片式球幕投影镜头，其特征在于：
所述第一透镜(6)的焦距为-70mm～-40mm；
所述第二透镜(5)的焦距为-70mm～-40mm；
所述第三透镜(4)的焦距为-80mm～-40mm；
所述第四透镜(3)的焦距为60mm～120mm；
所述第五透镜(2)的焦距为100mm～300mm。
4.根据权利要求2所述的一种5片式球幕投影镜头，其特征在于：
所述第一透镜(6)的第一面S1的R1＝1000～2000mm，第二面S2的R2＝24～32mm，K2＝0.2～0.4，4th＝-1.1e-5～-1.5e-5，6th＝-4.3e-9～-6e-9，8th＝-4.1e-12～-6e-12；
所述第二透镜(5)的第一面S3的R3＝-60～-90mm，第二面S4的R4＝24～42mm,K2＝0.2～0.4，4th＝-6e-6～-9e-6，6th＝-6e-9～-9e-9；
所述第三透镜(4)的第一面S5的R5＝-42～52mm，第二面S6的R6＝-102～122mm。
所述第四透镜(3)的第一面S7的R7＝40～62mm，K7＝-2.2～-3.4，4th＝-1.1e-5～-1.5e-5，6th＝-4.3e-9～-6e-9，8th＝-4.1e-12～-6e-12，第二面S8的R8＝∞；
所述第五透镜(2)的第一面S9的R9＝115～130mm，K9＝-1～-2，4th＝-1.0e-6～-1.5e-6，6th＝-2e-9～-3e-9，第二面S10的R10＝∞；
其中，R为曲面的半径，K为圆锥系数，4th为4阶，6th为6阶，8th为8阶。
5.根据权利要求1所述的一种5片式球幕投影镜头，其特征在于：所述第一透镜(6)、第二透镜(5)、第三透镜(4)、第四透镜(3)和第五透镜(2)为PMMA光学塑料。
6.根据权利要求1-5任意所述的一种5片式球幕投影系统，其特征在于：包括球幕支架(9)，设置在球幕支架(9)内的投影机(10)和反光镜(11)，设置在球幕支架(9)上的球幕投影镜头(14)和与球幕投影镜头(14)相固定的球幕(13)，球幕投影镜头(14)与投影机(10)的组合焦距为3.3毫米，球幕投影镜头(14)投影的球幕(13)的直径为0.6～2米。
7.根据权利要求6所述的一种5片式球幕投影系统，其特征在于：所述球幕投影镜头(14)的视场角为176°。
8.根据权利要求6所述的一种5片式球幕投影系统，其特征在于：所述球幕投影镜头(14)的后工作距离为55～75毫米。
9.根据权利要求6所述的一种5片式球幕投影系统，其特征在于：所述球幕投影镜头(14)适应的投影机(10)的焦距为21～25毫米。
10.根据权利要求6-9中任意一项所述的一种5片式球幕投影系统，其特征在于：光学系统采用像方远心光路，全长为162毫米，像高为4.9毫米。
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