DE10244586B4 - Projektionsobjektiv - Google Patents
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Abstract
Projektionsobjektiv mit veränderlicher Brennweite zur Abbildung eines Objekts auf eine Projektionswand (1) umfassend drei Linsengruppen (G1, G2, G3), die auf einer gemeinsamen optischen Achse (2) angeordnet sind, wobei ausgehend von der der Projektionswand (1) zugekehrten Seite die erste Linsengruppe (G1) zum Zwecke der Fokussierung und die zweite Linsengruppe (G2) zum Zwecke der Brennweitenvariation in ihrer Lage auf der optischen Achse (2) veränderbar und die dritte Linsengruppe (G3) ortsfest angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Linsengruppe (G2) eine positive Brennweite aufweist und das Projektionsobjektiv folgende Bedingungen erfüllt sind: 1,0 h max < dG2-G3 < 1,5 h maxund s ≤ 10 mm,wobei h max die maximale Objekthöhe, dG2-G3 die Distanz zwischen der Linsengruppe G2 und der Linsengruppe G3 in einer ersten Stellung und s die Schnittweite objektseitig sind.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Projektionsobjektiv mit veränderlicher Brennweite zur Abbildung eines Objekts auf eine Projektionswand umfassend drei Linsengruppen, die auf einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet sind, wobei ausgehend von der der Projektionswand zugekehrten Seite die erste Linsengruppe zum Zwecke der Fokussierung und die zweite Linsengruppe zum Zwecke der Brennweitenvariation in ihrer Lage auf der optischen Achse veränderbar und die dritte Linsengruppe ortsfest angeordnet sind.
- Allgemein bekannte Projektionsobjektive mit veränderlicher Brennweite, wie beispielsweise in
EP 0 585 651 B1 ,US 6,362,925 B1 undUS 5,644,435 A beschrieben, unterscheiden sich im wesentlichen durch die Anzahl der Linsen, deren Anordnung und die technischen Konstruktionsdaten in Verbindung mit den für das optische System geltenden Bedingungen. - Da es für Anwendungen meist wünschenswert ist, die Größe und den Ort der Abbildung zu verändern um somit die Projektion den unterschiedlichsten Raumdimensionen anzupassen, kommen hauptsächlich Projektionszoomsysteme zum Einsatz.
- Projektionsobjektive bestehen daher vorwiegend aus einer Zoomeinrichtung, einer Kompensationseinrichtung und einer Fokussiereinrichtung, wie sie von Aufnahmeobjektiven bekannt sind.
- Dies führt dazu, dass zum Erreichen einer hohen Bildqualität derartige Systeme viele Linsenelemente besitzen, sehr komplex aufgebaut und somit sehr teuer sind.
- Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Projektionsobjektiv der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit dem durch eine geringe Anzahl von optischen Elementen mit minimierten Abmessungen der fertigungstechnische Aufwand bei gleichzeitiger Gewährleitung einer hohen Abbildungsleistung reduziert wird.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe, dadurch gelöst, dass die zweite Gruppe eine positive Brennweite aufweist und durch das Projektionsobjektiv folgende Bedingungen erfüllt sind:
1,0 h max < dG2 – G3 < 1,5 h max s < 10 mm, - Das erfindungsgemäße Projektionsobjektiv besitzt relativ wenige optische Elemente und ist somit sehr kostengünstig herzustellen.
- Zur Verbesserung der Abbildungsleistung ist das Projektionsobjektiv zweckmäßigerweise so gestaltet, dass folgende Bedingungen erfüllt sind:
1,2 f1 < fG1 < 1,7 f1 0,7 f1 < fG2 < 1,1 f1 1,5 f1 < fG3 < 2,0 f1, - f1
- = die Gesamtbrennweite des Objektivs in einer ersten Stellung,
- fG1
- = der Betrag der Brennweite der ersten Linsengruppe G1,
- fG2
- = der Betrag der Brennweite der zweiten Linsengruppe G2 und
- fG3
- = der Betrag der Brennweite der dritten Linsengruppe G3 sind.
- Eine erfindungsgemäße Ausgestaltungsvariante besteht darin, dass ausgehend von der der Projektionswand zugekehrten Seite die
- • die erste Linsengruppe aus einem negativen Meniskus, einem positiven Meniskus und einer Negativlinse,
- • die zweite Linsengruppe aus einem negativen Meniskus oder einer aus einem positiven Meniskus und einem negativen Meniskus bestehenden negativen Baugruppe, einer Positivlinse und einer aus einer Positivlinse und einer Negativlinse bestehenden positiven Baugruppe und
- • die dritte Linsengruppe aus mindestens einer Positivlinse besteht.
- Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Projektionsobjektivs bestehen darin, dass folgende Bedingungen erfüllt sind:
2,0 < L/f1 < 3,0 1,68 < navg < 1,74 40,0 < vavg < 44,0, - L
- = die Gesamtlänge des Objektivs,
- navg
- = der durchschnittliche Brechungsindex des Objektivs und
- vavg
- = der durchschnittliche Wert der Abbe-Zahl des Objektivs sind.
- Anhand von Ausführungsbeispielen soll das erfindungsgemäße Projektionsobjektiv näher erläutert werden. Gleiche Bezugszeichen in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche Elemente. Im einzelnen zeigen:
-
1 : die Prinzipdarstellung des Projektionsobjektivs -
2 : die schematische Darstellung des Projektionsobjektivs mit in der zweiten Linsengruppe G2 als erstes Element angeordneter Baugruppe -
3 : die schematische Darstellung der Radien Ri und der Luftabstände bzw Linsendicken di nach2 -
4 : die schematische Darstellung des Projektionsobjektivs mit in der zweiten Linsengruppe G2 als erstes Element angeordneter Meniskuslinse -
5 : die schematische Darstellung der Radien Ri und der Luftabstände bzw. Linsendicken di nach4 -
6 : die grafische Darstellung der Abbildungsfehler für die Endstellungen des Brennweitenbereiches (f = 19,2 und f = 22,5) eines ersten Ausfühungsbeispiels nach den2 und3 -
7 : die grafische Darstellung der Abbildungsfehler für die Endstellungen des Brennweitenbereiches (f = 25,8 und f = 30,0) eines zweiten Ausführungsbeispiels nach den2 und3 -
8 : die arafische Darstellung der Abbildungsfehler für die Endstellungen des Brennweitenbereiches (f = 15,2 und f = 22,5) eines ersten Ausführungsbeispiels nach den4 und5 -
9 : die grafische Darstellung der Abbildungsfehler für die Endstellungen des Brennweitenbereiches (f = 25,8 und f = 30,0) eines zweiten Ausführungsbeispiels nach den4 und5 -
1 zeigt den prinzipiellen Aufbau des Projektionsobjektivs mit den, ausgehend von der Projektionswand1 , auf der gemeinsamen optischen Achse2 angeordneten ersten Linsengruppe G1, der zweiten Linsengruppe G2 und der dritten Linsengruppe G3, wobei, wie aus der zweiten Teilabbildung ersichtlich, die zur Brennweitenkorrektur (<-fok.->) verwendete zweite Linsengruppe G2 eine veränderte (korrigierte) Lage auf der optischen Achse2 einnimmt. Die dem Objekt zugewandte dritte Linsengruppe G3 bleibt in seiner Lage auf der optischen Achse2 unverändert, während die erste Linsengruppe G1 zum Zwecke der Fokussierung des Objektivs verschiebbar angeordnet ist. - In
2 ist die schematische Darstellung des Projektionsobjektivs mit einer in der Linsengruppe G1 angeordneten negativen Meniskuslinse3 , einer positiven Meniskuslinse4 sowie einer Negativlinse5 dargestellt. Die Linsengruppe G2 besteht in diesem Beispiel aus einer positiven Meniskuslinse6 und einer negativen Meniskuslinse7 (Baugruppe), einer Positivlinse8 und einer aus einer Positivlinse9 und einer Negativlinse10 bestehenden positiven Baugruppe. Die Linsengruppe G3 ist durch eine Positivlinse11 charakterisiert. -
3 zeigt die Kennzeichnung der Radien Ri (i = 1 bis 16) und der Luftabstände bzw. Linsendicken di (i = 1 bis 16) zu der in2 dargestellten Variante des Projektionsobjektivs. Ausgehend davon wird diese Variante durch zwei, hinsichtlich der Konstruktionsdaten verschiedene, Ausführungsbeispiele gezeigt. Die Konstruktionsdaten der Ausfühungsbeispiele dazu sind in den Tabellen 1 und 2 in Verbindung mit Tabelle 5, die den Ausführungsbeispielen nachgestellt sind, dargestellt. - In Abänderung zum Beispiel nach
2 und3 wird in4 die Darstellung des Projektionsobjektivs mit in der zweiten Linsengruppe G2 als erstes Element angeordneter negativer Meniskuslinse12 , an Stelle der Baugruppe, bestehend aus der positiven Meniskuslinse6 und einer negativen Meniskuslinse7 , gezeigt.5 zeigt dazu die Kennzeichnung der Radien Ri (i = 1 bis 15) und der Luftabstände bzw. Linsendicken di (i = 1 bis 14). Ausgehend davon wird diese Ausgestaltungsvariante durch zwei, hinsichtlich der Konstruktionsdaten verschiedenartige, Ausführungsbeispiele, die in Tabellen 3 und 4 in Verbindung mit Tabelle 5 aufgezeigt sind, charakterisiert. - In den
6 und7 werden die Abbildungsfehler für die Endstellungqen des Brennweitenbereiches f = 19,2 bzw. f = 22,5 (erstes Ausführungsbeispiel) und f = 25,8 und f = 30,0 (zweites Ausführungsbeispiel) nach der Variante des Projektionsobjektivs aus den2 und3 grafisch dargestellt. -
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Projektionswand
- 2
- optische Achse
- 3 bis 12
- Linse
- R
- Radius
- G1, G2, G3
- Linsengruppe
- d
- Luftabstand, Linsendicke
- f
- Brennweite
Claims (8)
- Projektionsobjektiv mit veränderlicher Brennweite zur Abbildung eines Objekts auf eine Projektionswand (
1 ) umfassend drei Linsengruppen (G1, G2, G3), die auf einer gemeinsamen optischen Achse (2 ) angeordnet sind, wobei ausgehend von der der Projektionswand (1 ) zugekehrten Seite die erste Linsengruppe (G1) zum Zwecke der Fokussierung und die zweite Linsengruppe (G2) zum Zwecke der Brennweitenvariation in ihrer Lage auf der optischen Achse (2 ) veränderbar und die dritte Linsengruppe (G3) ortsfest angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Linsengruppe (G2) eine positive Brennweite aufweist und das Projektionsobjektiv folgende Bedingungen erfüllt sind:1,0 h max < dG2-G3 < 1,5 h max s ≤ 10 mm, - Projektionsobjektiv, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Bedingung erfüllt ist:,
1,2 f1 < fG1 < 1,7 f1 - Projektionsobjektiv, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Bedingung erfüllt ist:
0,7 fi < fG2 < 1,1 f1, - Projektionsobjektiv, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Bedingung erfüllt ist:
1,5 f1 < fG3 < 2,0 f1, - Projektionsobjektiv, nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von der der Projektionswand (
1 ) zugekehrten Seite die • die erste Linsengruppe (G1) aus einem negativen Meniskus (3 ), einem positiven Meniskus (4 ) und einer Negativlinse (5 ), • die zweite Linsengruppe (G2) aus einem negativen Meniskus (12 ) oder einer aus einem positiven Meniskus (6 ) und einem negativen Meniskus (7 ) bestehenden negativen Baugruppe, einer Positivlinse (8 ) und einer aus einer Positivlinse (9 ) und einer Negativlinse (10 ) bestehenden positiven Baugruppe und • die dritte Linsengruppe (G3) aus mindestens einer Positivlinse (11 ) besteht. - Projektionsobjektiv, nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Bedingung erfüllt ist:
2,0 < L/f1 < 3,0, - Projektionsobjektiv, nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Bedingung erfüllt ist:
1,68 < navg < 1,74, - Projektionsobjektiv, nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Bedingung erfüllt ist:
40,0 < vavg < 44,0,
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