CN106324808B - 一种5片式球幕投影镜头及系统 - Google Patents
一种5片式球幕投影镜头及系统 Download PDFInfo
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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
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=-52~-42mm,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 (7)
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;
所述第一透镜(6)的第一面S1为球面,第二面S2为非球面;
所述第二透镜(5)的第一面S3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;
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=-52~-42mm,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,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10为曲面的半径,K2、K7、K9为圆锥系数,4th为4阶,6th为6阶,8th为8阶;
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。
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。
3.一种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,所述球幕投影镜头(14)为权利要求1-2中任意一项所述的5片式球幕投影镜头。
4.根据权利要求3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°。
5.根据权利要求3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。
6.根据权利要求3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。
7.根据权利要求3-6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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